CN103566756A - 流体处理组件、流体处理区段以及制造流体处理系统的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及流体处理组件，其包括流体处理区段的叠堆体。每个流体处理区段具有定位在相对的端部板之间的流体处理单元的阵列以及将端部板和流体处理单元阵列靠着彼此压紧的保持器。流体处理区段可以叠堆在支持物的相对的端部构件之间，以形成流体处理组件。
Description
技术领域
本发明涉及流体处理组件、流体处理区段以及制造流体处理系统，流体处理系统被布置成在单用途或多用途应用中以多种方式处理许多流体中的任意流体。
实施本发明的流体处理组件可以包括两个或更多个流体处理区段的叠堆体。继而，每个流体处理区段可以包括流体处理单元的阵列，每个流体处理单元包括进给区域、渗透区域和至少一个可渗透流体处理介质层。可渗透介质可以定位在进给区域和渗透区域之间，并且可以具有与进给区域流体连通的进给侧和与渗透区域流体连通的渗透侧。流体处理单元的阵列中的进给通道可以将待处理的流体（即进给流体）供应到一个或多个流体处理单元的进给区域。进给流体中的一些可以从进给区域通过可渗透介质而被引导到渗透区域，在该可渗透介质处，根据渗透介质的流体处理特性来处理流体。流体处理单元的阵列中的渗透物通道可以引导处理过的流体（即渗透流体）离开一个或多个流体处理单元的渗透区域。进给流体的没有穿过可渗透介质的其余部分（即滞留物）可以经由流体处理单元的阵列中的滞留物通道而被引导离开进给区域。
发明内容
根据本发明的一个方面，流体处理组件可以包括流体处理区段的叠堆体。每个流体处理区段可以包括流体处理单元的阵列、第一和第二端部板以及保持器。每个流体处理单元具有进给区域、渗透区域以及定位在进给区域和渗透区域之间的可渗透流体处理介质。可渗透介质具有与进给区域流体连通的进给侧和与渗透区域流体连通的渗透侧。流体处理单元的阵列具有进给通道、渗透物通道和滞留物通道中的一者或多者。进给通道与一个或多个流体处理单元的进给区域流体连通，渗透物通道与一个或多个流体处理单元的渗透区域流体连通，并且滞留物通道与一个或多个流体处理单元的进给区域流体连通。流体处理单元的阵列具有相对的第一和第二端部，并且相对的第一和第二端部中的至少一个具有一个或多个流体开口。每个流体开口与流体处理单元的阵列中的进给通道、渗透物通道或滞留物通道流体连通。第一和第二端部板中的每个具有相对的第一和第二表面。第一端部板的第一表面面向流体处理单元的阵列的第一端部，并且第二端部板的第一表面面向流体处理单元的阵列的第二端部。保持器沿着流体处理单元的阵列在第一和第二端部板之间延伸，并且被布置成将第一端部板、流体处理单元的阵列和第二端部板压在一起。在流体处理区段的叠堆体中，相邻区段的端部板可以彼此密封。每个相邻的端部板具有在板的第一和第二表面之间延伸的一个或多个通孔。相邻端部板的通孔在一个流体处理单元的阵列的端部中的流体开口与相邻流体处理单元的阵列的端部中的流体开口之间彼此流体连通。相邻流体处理区段的保持器彼此分隔开。
根据本发明的另一个方面，制造流体处理系统的方法可以包括叠堆流体处理区段以在支持物的端部构件之间形成流体处理组件，包括将相邻流体处理区段的通孔对准。该方法还包括使端部构件压靠着流体处理组件以密封流体处理组件，包括密封相邻的流体处理区段。
根据本发明的另一个方面，一些流体处理区段可以包括流体处理单元的阵列、第一和第二端部板以及保持器。每个流体处理单元具有进给区域、渗透区域以及定位在进给区域和渗透区域之间的可渗透流体处理介质。可渗透介质具有与进给区域流体连通的进给侧和与渗透区域流体连通的渗透侧。流体处理单元的阵列具有进给通道、渗透物通道和滞留物通道中的一者或多者。进给通道与一个或多个流体处理单元的进给区域流体连通，渗透物通道与一个或多个流体处理单元的渗透区域流体连通，并且滞留物通道与一个或多个流体处理单元的进给区域流体连通。流体处理单元的阵列具有相对的第一和第二端部，并且相对的第一和第二端部中的至少一个具有一个或多个流体通道。每个流体开口与流体处理单元的阵列中的进给通道、渗透物通道或滞留物通道流体连通。第一和第二端部板中的每个具有相对的第一和第二表面。第一端部板的第一表面面向流体处理单元的阵列的第一端部，并且第二端部板的第一表面面向流体处理单元的阵列的第二端部。第一和第二端部板中的至少一个具有在第一和第二表面之间延伸的通孔。通孔与流体处理单元的阵列的端部中的流体开口流体连通。通孔由端部板的壁限定，并且还包括将该壁与流过通孔的流体隔绝开的衬里。保持器沿着流体处理单元的阵列在第一和第二端部板之间延伸，并且被布置成将第一端部板、流体处理单元的阵列和第二端部板压在一起。
根据本发明的另一个方面，一些流体处理区段可以包括流体处理单元的阵列、第一和第二端部板以及保持器。每个流体处理单元具有进给区域、渗透区域以及定位在进给区域和渗透区域之间的可渗透流体处理介质。可渗透介质具有与进给区域流体连通的进给侧和与渗透区域流体连通的渗透侧。流体处理单元的阵列具有进给通道、渗透物通道和滞留物通道中的一者或多者。进给通道与一个或多个流体处理单元的进给区域流体连通，渗透物通道与一个或多个流体处理单元的渗透区域流体连通，并且滞留物通道与一个或多个流体处理单元的进给区域流体连通。流体处理单元的阵列具有相对的第一和第二端部，并且相对的第一和第二端部中的至少一个具有一个或多个流体通道。每个流体开口与流体处理单元的阵列中的进给通道、渗透物通道或滞留物通道流体连通。第一和第二端部板中的每个具有相对的第一和第二表面。第一端部板的第一表面面向流体处理单元的阵列的第一端部，并且第二端部板的第一表面面向流体处理单元的阵列的第二端部。第一和第二端部板中的至少一个具有柄部，该柄部使得流体处理区段能够被抓握和搬运。保持器沿着流体处理单元的阵列在第一和第二端部板之间延伸，并且被布置成将第一端部板、流体处理单元的阵列和第二端部板压在一起。
实施本发明的流体处理组件、流体处理区段以及制造流体处理系统的方法具有许多优点。例如，流体处理组件的可靠性得到显著加强。所有的流体处理区段可以由制造者预先组装和预先密封，以允许每个区段在它们被运输到顾客之前能够进行彻底的评估和测试。流体处理区段甚至可以填充防腐剂流体，以便在存储和运输期间维持区段的清洁和纯净。另外，与运输和搬运大而重的、完全组装的流体处理组件相关的显著损坏风险相比，运输和搬运较小的、较轻的、预先压紧的流体处理区段不会导致损坏或者几乎不会导致损坏。
同样重要的是，实施本发明的流体处理组件、流体处理区段以及制造流体处理系统的方法针对与处理各种流体相关的问题提供了极为灵活、通用且高效的解决方案。通过选择和组装不同流体处理区段的最合适的组合，可以容易地获得用于处理任何特定流体的最有效的流体处理组件，从而针对每个独特的应用提供定制的解决方案。如果条件改变，那么通过简单地替换流体处理组件的流体处理区段中的一个或多个，可以快速且容易地组装流体处理区段的不同组合。另外，在流体处理区段损坏（例如在运输中）这种不太可能的情况下，可以仅仅更换有缺陷的流体处理区段，而不是更换整个流体处理组件，从而极大地减少了停产和浪费。
在以下的描述和附图中进一步公开了本发明的多个实施例的许多额外优点和特征。
附图说明
图1为具有多个流体处理区段的流体处理组件的代表图。
图2为具有多个流体处理区段对流体处理组件的斜视图，每个区段包括多个盒。
图3为包括多个盒的流体处理区段的斜视图。
图4为在通孔中具有衬里的端部板的局部截面图。
图5为包括处于支持物中的流体处理组件的流体处理系统的斜视图。
图6为具有键机构的流体处理区段的叠堆体的端部斜视图。
具体实施方式
实施本发明的一个或多个方面的流体处理组件可以以各种各样的方式构造。总体上，流体处理组件可以包括流体处理区段的叠堆体。流体处理区段的叠堆体可以竖直地定向、水平地定向或者以竖直和水平之间的任何角度定向，并且任一个流体处理组件的流体处理区段可以是全部相同的、类似的或者彼此完全不同的。
图1中示出了流体处理组件10的许多不同例子中的一个例子。流体处理区段的叠堆体可以包括任意数量的区段。例如，叠堆体可以包括一个或多个流体处理区段，例如二十五个或更少，或者十五个或更少，或者十个或更少，或者八个或更少，或者六个或更少。在图1中，流体处理组件可以包括四个流体处理区段11a-11d的叠堆体。对于许多实施例，流体处理组件还可以包括一个或多个歧管12。歧管用来将流体（例如过程流体或进给流体）从外部系统供应到流体处理区段，和/或将流体（例如渗透物或滞留物）从流体处理区段排放到外部系统。歧管可以是与流体处理区段分隔开的结构。例如，一个或多个歧管可以定位在流体处理区段的叠堆体的一个端部或两个端部处，和/或定位在叠堆体中相邻的流体处理区段之间。作为另外一种选择或除此之外，一个或多个歧管12可以结合到一个或多个流体处理区段11中，如图1所示。
流体处理区段可以以多种方式中的任一种方式构造。总体上，每个流体处理区段11可以包括流体处理单元13的阵列，该流体处理单元的阵列通过保持器16被压紧和/或密封在相对的第一和第二端部板14、15之间。对于歧管12结合到流体处理区段11中的实施例，区段11可以包括歧管12，该歧管定位在流体处理单元13的阵列的端部处或定位在流体处理单元13的阵列内，并且通过保持器16被压紧和/或密封在端部板14、15之间。每个流体处理单元13可以包括进给区域20、渗透区域21以及定位在进给区域20和渗透区域21之间的可渗透流体处理介质22。可渗透介质22可以具有进给侧23和可渗透侧24，该进给侧与进给区域20流体连通并且可以接触该进给区域20，可渗透侧与渗透区域21流体连通并且可以接触该渗透区域21。根据可渗透介质21的流体处理特性，可渗透介质22处理从进给区域20通过可渗透介质22而流到渗透区域21的任何流体。
每个流体处理区段还可以包括多种流体通道，以用于将流体通过区段和/或歧管引导到可渗透介质或者将流体从可渗透介质引导通过区段和/或歧管。每个流体通道可以延伸穿过全部或一部分流体处理单元的阵列，穿过一个或两个端部板，和/或穿过歧管。流体通道可以包括进给通道25、渗透物通道26和滞留物通道27中的一者或多者。例如，流体处理区段可以具有一个或多个进给通道和一个或多个渗透物通道，但是不具有滞留物通道，或者其可以具有一个或多个进给通道、一个或多个渗透物通道以及一个或多个滞留物通道。进给通道25可以与一个或多个流体处理单元13的进给区域20流体连通，渗透物通道26可以与一个或多个流体处理单元13的渗透区域21流体连通，并且滞留物通道27可以与每个区段11的一个或多个流体处理单元13的进给区域20流体连通。
每个流体处理区段中的流体通道可以以多种方式布置，以将流体以串行方式、并行方式或串并行组合的方式引导通过该区段。另外，每个区段中的流体通道可以布置成用于通过可渗透流体处理介质的直接或封端流动或者用于沿着和通过可渗透介质的切向或交叉流动。例如，图1所示的第一和第四流体处理区段11a、11d可以布置成用于沿着进给侧23的并行交叉流动以及沿着所有可渗透介质22的渗透侧24的并行流动。过程或进给流体可以从外部系统供应到歧管12的进给入口30，然后由进给通道25引导通过歧管12和流体处理单元13的阵列而引导到进给区域20，在该进给区域处，进给流体沿着进给区域20和可渗透介质22的进给侧23并行通过。然后，进给流体的一部分作为渗透物或滤液穿过每个区段11a、11d的可渗透介质22而到达渗透侧24。然后，渗透物可以沿着渗透区域21和可渗透介质22的渗透侧24并行流到渗透物通道26。然后，渗透物可以由渗透物通道26引导通过流体处理单元13的阵列和歧管12而引导到歧管12的渗透物出口32，在该渗透物出口处，渗透物从流体处理组件10排放到外部系统。进给流体的没有穿过可渗透介质22的部分可以作为浓缩物或滞留物而传递到滞留物通道27中，该滞留物通道经由一个或多个进给区域20与进给通道25流体连通。滞留物通道27还可以将滞留物引导通过流体处理单元13的阵列和歧管12而引导到歧管12的滞留物出口32，在该滞留物出口处，滞留物从流体处理组件10排放到外部系统。
尽管流体处理组件的所有流体处理区段可以相似地布置，例如以用于进给流体的并行交叉流动和/或渗透物的并行流动，但是区段中的一个或多个可以不同地布置。例如，图1所示的流体处理组件10的第二流体处理区段11b的进给通道可以布置成用于进给流体通过进给区域20和沿着可渗透介质22的进给侧23的串行/并行交叉流动，同时渗透物通道26可以布置成用于渗透物通过渗透区域21和沿着可渗透介质22的渗透侧24的并行流动。作为另一个例子，第三流体处理区段11c中的进给通道25可以布置成用于进给流体通过进给区域20和沿着可渗透介质22的进给侧23的串行交叉流动，渗透物通道26也可以布置成用于渗透物通过渗透区域21和沿着可渗透介质22的渗透侧24的串行流动。
流体通道可以从一个流体处理区段延伸到相邻的流体处理区段，或者经由端部板中的一个或多个通孔而在流体处理区段和相邻的歧管之间延伸。例如，相邻的第一和第二流体处理区段11a、11b的进给通道25和渗透物通道26均经由相邻的端部板14、15中的通孔33流体连通。尽管相同类型的流体通道（即进给通道、渗透物通道或滞留物通道）可以经由通孔在相邻的流体处理区段之间彼此流体连通，但是流体处理区段也可以布置成具有经由通孔流体连通的不同类型的流体处理通道。例如，第三流体处理区段11c的进给通道25可以经由相邻的端部板14、15中的通孔33而与第四流体处理区段11d的滞留物通道11d流体连通。在端部板中不具有通孔的情况下，流体通道也可以开始于或终止于流体处理组件中。例如，由于在第二流体处理区段11b的相邻的第一端部板14中的对应位置处不具有通孔，使得第一流体处理区段11a中的滞留物通道27可以终止。或者，由于在第一区段的第二端部板中的对应位置处不具有通孔，使得第一流体处理区段中的滞留物通道可以终止。相似地，由于在第三流体处理区段11c的第一端部板14或第二流体处理区段的第二端部板的对应位置中不具有通孔，使得第二流体处理区段11b的渗透物通道26可以终止。或者，流体通道可以通过密封流体处理单元的阵列内的通道而开始或终止。例如，第三流体处理区段11c的渗透物通道26可以通过密封阵列自身内的通道26的端部而开始。从而，根据例如每个组件期望的总体流型和流体处理过程，不同流体处理组件的流体通道可以以多种方式布置。
流体处理区段的部件可以以多种方式构造。例如，流体处理区段的许多部件可以以与以下文献中公开的部件类似的方式构造：2010年11月24日提交的名称为“Manifold Plates and Fluid TreatmentArrangements Including Manifold Plates（歧管板和包括歧管板的流体处理装置）”的美国专利申请No.12/954,118；2011年4月19日提交的名称为“Fluid Treatment Arrangements and Methods of Making FluidTreatment Arrangements（流体处理装置和制造流体处理装置的方法）”的美国专利申请No.61/476,874；2011年8月12日提交的名称为“Fluid Treatment Assemblies,Manifolds for Fluid TreatmentAssemblies,and Methods for Treating Fluids（流体处理组件、用于流体处理组件的歧管以及用于处理流体的方法）”的美国专利申请No.61/522,706；以及2011年11月10日提交的名称为“Fluid TreatmentAssemblies（流体处理组件）”的美国专利申请No.13/293,568。
流体处理单元可以具有任何结构、尺寸和形状。每个进给区域和/或渗透区域可以被构造成例如间隔件，以将可渗透介质层彼此间隔开，和/或可以被构造成分配器/收集器，以沿着每个可渗透介质的进给侧或渗透侧分配或收集流体。在一些实施例中，进给区域和/或渗透区域可以被构造成框架或带通道的板。在许多实施例中，进给区域和/或渗透区域可以被构造成多孔片材，例如织造或非织造纤维丝状片材或者织造的膨胀或挤出网片，并且流体可以大致沿着多孔片材边对边地流动，即与片材的主表面大致平行地流过该多孔片材。
流体处理介质可以是可渗透的（即多孔的、可渗透的）、半可渗透的或选择性渗透的，并且可以由多种材料中任一种形成，包括例如天然或合成聚合物。流体处理介质可以成形为各种各样的结构中的任一种，包括例如纤维或丝状结构，例如织造或非织造片材或隔膜，例如支撑的或非支撑的隔膜。另外，流体处理介质可以具有或者可以修改为具有无数种流体处理特性中的任一种。例如，流体处理介质可以具有正电荷、负电荷或中性电荷或极性；其可以是疏液体性或亲液体性的，包括疏水性或亲水性或者疏油性或亲油性；和/或其可以具有连接的官能团，例如配体或任何其它反应性部分，其可以化学地结合到流体中的物质。流体处理介质可以形成有、饱含或以其他方式包含用来以多种方式中的任一种进一步处理流体的各种材料。这些功能材料可以包括例如吸附剂、例子交换树脂、色谱介质、酶、反应剂、或者能够化学地和/或物理地结合、反应、催化、传递或其它方式影响流体中的物质或流体自身的任何类型的催化剂。另外，流体处理介质可以具有任何宽泛范围的分子截留或移除等级，例如从超多孔或纳米多孔或更加精细到微米多孔或更加粗糙。从而，流体处理介质可以用作任何类型的处理介质，包括捕集介质或分离介质，例如过滤介质。
流体处理单元的阵列具有相对的第一和第二端部，并且可以包括任意数量的流体处理单元，这些流体处理单元彼此靠近地定位，例如沿着彼此并排叠堆，而具有或者不具有一个或多个居间结构。对于许多实施例，一些或全部流体处理单元可以彼此面对、相邻、接触和/或密封。每个流体处理单元可以具有单独的进给区域和/或单独的渗透区域，或者相邻的流体处理单元可以共用相邻的可渗透介质22之间的共同的进给区域20或共同的渗透区域21，如图1所示。在许多实施例中，流体处理单元的阵列可以布置成两个或更多个盒34。每个盒34包括多个流体处理单元，其可以例如封装在热塑性或热固性材料中，如图2和3所示。流体处理区段11的盒34可以彼此靠近地定位，例如沿着彼此并排叠堆，而具有或者不具有居间结构。例如，盒可以靠着彼此、靠着歧管或端部板叠堆并且彼此密封、密封到歧管或端部板。
流体通道，例如进给通道25、渗透物通道26和滞留物通道27，可以以多种方式构造。例如，每个流体通道可以由进给区域20、渗透区域21和可渗透介质22中的对准的开口形成，对准的开口延伸穿过流体处理单元11的阵列，例如穿过盒34的叠堆体。在阵列的一个或两个端部处，每个流体通道25、26、27可以例如在进给开口35、渗透物开口36或滞留物开口37处通到阵列的端部上。对于某些实施例，流体通道中的每一个可以完全延伸穿过流体处理单元的阵列，例如穿过盒的叠堆体，并且在阵列的两个端部处敞开。对于其它实施例，流体通道中的一个或多个可以终止于阵列内，例如终止于盒内，并且仅仅在阵列的一个端部处敞开。
歧管12可以以许多不同的方式构造，并且可以具有多种形状和尺寸。例如，在名称为“Filtration Assemblies,Filtration Manifolds,Filtration Units,and Methods for Channeling Permeate（过滤组件、过滤歧管、过滤单元以及用于引导渗透物的方法）”的美国专利申请公开US2008/0132200A1以及前述美国专利申请No.12/954,118和美国专利申请No.61/522,706中公开了歧管的例子。歧管12的进给入口30以及渗透物和滞留物出口31、32可以定位在歧管的一个或多个边缘上，并且可以被构造成能够与外部系统的流体管道联接的配合件。歧管12还可以在一个或两个相对的主侧上包括安装表面。每个流体通道，例如进给通道25、渗透物通道26或滞留物通道27，可以在歧管12内在歧管12的安装表面中从进给入口30、渗透物出口31或滞留物出口27相应地延伸到进给开口40、渗透物开口41或滞留物开口42。流体处理单元的阵列的端部，例如盒叠堆体的端部，可以靠着歧管的安装表面定位并且密封到该安装表面，其中歧管的安装表面中的一个或多个流体开口与阵列的端部中的一个或多个流体开口流体连通。例如，在图1的实施例中，第一流体处理区段11a的流体处理单元13的阵列的端部可以靠着歧管12的安装表面定位并且密封到该安装表面，其中歧管12的安装表面中的进给、渗透物和滞留物开口40、41、42与第一流体处理区段11a的流体处理单元13的阵列的端部处的进给、渗透物和滞留物开口35、36、37相应地流体连通。
端部板14、15可以以许多不同的方式构造，并且可以具有多种形状和尺寸。另外，流体处理区段的一个端部处的端部板可以与区段的相对端部处的端部板相同或不同。对于许多实施例，保持器16可以直接抵靠端部板14、15，以将流体处理区段11的部件压紧和密封在一起。因此，端部板的尺寸可以设计成承受由保持器施加的力而不会过度挠曲，并且该端部板可以由具有足够结构完整性的金属材料或非金属材料形成，以承受由保持器施加的力而不会过度挠曲。不锈钢上具有足够结构完整性的金属材料的例子。例如，在前述美国专利申请No.13/293,568中公开了包括具有足够结构完整性的非金属材料的端部板的例子。总体上，流体处理区段11的每个端部板14、15具有相对的第一和第二主表面38、39。每个端部板14、15的第一表面38可以面对区段11的流体处理单元13的阵列的端部，而具有或不具有居间结构。每个端部板14、15的第二表面39可以背离区段的流体处理单元13的阵列。
一些端部板可以是不具有流体通道的一端不通的端部板。例如，图1和2所示的流体处理组件10的最外端的端部板可以是一端不通的端部板。在所示的实施例中，每个一端不通的端部板14、15可以靠着与流体处理单元13的阵列的端部相对的歧管12的主侧安装。在其它实施例中，一端不通的端部板可以更加直接地靠着流体处理单元的阵列的端部安装，并且可以端接阵列中的可能靠着一端不通的端部板开口的任何流体通道。
其它端部板可以是开口端部板，在端部板中具有一个或多个流体通道。例如，图1所示的相邻流体处理区段11a、11b、11c、11d的相邻端部板14、15可以包括一个或多个流体通道，例如进给通道25、渗透物通道26和/或滞留物通道27，每个流体通道都为通孔33的形式。每个通孔可以在端部板的相对的主表面之间笔直延伸、以一角度延伸、弯曲地延伸、或者曲折地延伸穿过端部板。通孔33通到流体开口（例如进给开口43、渗透物开口44和/或滞留物开口45）的端部板14、15的每个主表面上。通孔使得相邻流体处理区段中的流体通道能够延伸穿过端部板，并且在流体开口处彼此流体连通。在一些实施例中，端部板中的通孔使得流体通道能够延伸超过流体处理区段而例如延伸到歧管中。
端部板可以以多种方式彼此密封、密封到歧管或者密封到流体处理单元的阵列的端部。对于一些实施例，垫圈（例如为环形形式或者为具有适当地定位的开口的片材的形式）可以在端部板和阵列的端部（例如盒叠堆体的端部）之间或者在相邻的端部板之间或者在端部板和歧管之间围绕流体开口定位，以将各部件彼此密封。对于其它实施例，在流体处理区段的部件被压靠在一起之前，可固化液态密封剂可以围绕流体开口施加。对于许多实施例，密封可以包括延伸穿过通孔的衬里的凸起的表面部分。例如，如图4所示，端部板14、15的壁46（例如圆柱形壁）可以限定各个通孔33。可以为涂层或单独插入件的衬里47可以覆盖整个壁46。衬里47的凸起的端部部分48可以延伸超过通孔33，而延伸到围绕流体开口（例如通孔33的进给开口43、渗透物开口44或滞留物开口45）的端部板14、15的每个主表面上。包括凸起的表面部分48的衬里47可以由用作密封的材料制成，例如弹性体材料、聚合物材料、硅树脂材料或它们的组合。例如，衬里可以由硅树脂、TPE或EPDM橡胶形成。衬里可以是能够插入到通孔中的预成型的插入件，或者其可以在通孔中通过例如包覆模制而形成就位。衬里47的凸起的表面部分48用来将一个端部板14、15的流体开口43、44、45密封到相邻的端部板14、15、密封到流体处理单元13的阵列的端部、或者密封到歧管12。壁46的衬里47将壁46与流过通孔33的流体隔绝开，使得许多不同类型的流体能够流过端部板14、15而不会与端部板14、15相互作用。例如，衬里可以防止任何事物从端部板滤到流体中，和/或确保端部板不会受到流体的化学侵害。对于一些实施例，形成端部板的材料可以是足够惰性的，从而可以不具有衬里。
对于流体处理区段中的许多或全部，一个流体处理区段的保持器与另一个流体处理区段的保持器分隔开，每个保持器独立地压紧和/或密封区段的部件。每个保持器可以以多种方式构造。例如，保持器可以包括沿着流体处理单元的阵列（例如盒叠堆体）在每个流体处理区段的端部板之间延伸的一个或多个长形结构。长形结构可以沿着流体处理单元的阵列的外部延伸，或者在流体处理单元的阵列的底切中延伸，并且可以抵靠每个区段的相对的端部板，以将区段的部件压紧和密封在一起。对于一些实施例，长形结构可以包括环绕以及压紧和/或密封流体处理区段的一个或多个带或条带。每个带的端部可以例如经由扣环连接。对于其它实施例，长形结构可以包括一个或多个压紧杆装置。压紧杆装置可以不同地构造为螺纹或非螺纹装置，例如，如2008年6月12日公布的名称为“Filtration Assemblies and Methods ofMaintaining Compression of Filtration Units in Filtration Assemblies（过滤组件以及维持过滤组件中过滤单元的压紧的方法）”的美国专利申请公开US2008/0135499A1中所公开的。在图1、2、3、5和6所示的实施例中，每个压紧杆装置50可以包括螺纹压紧杆51以及在压紧杆51的每个端部处的紧固件52，例如螺母或螺栓头部。压紧杆51可以延伸穿过相对的端部板14、15并且沿着流体处理单元13的阵列延伸，例如沿着盒34的叠堆体延伸。每个紧固件52可以抵靠端部板14、15，以形成和维持流体处理区段的部件的压紧和/或密封。
每个流体处理区段可以包括一个或多个额外的部件。例如，流体处理区段可以包括一个或多个对准杆，以用于保持流体处理单元（包括盒）、歧管和端部板正确地对准，其中它们的流体通路和开口彼此流体连通。对准杆的例子例如可见于名称为“Filtration Assemblies andMethods of Installing Filtration Units in Filtration Assemblies（过滤组件和将过滤单元安装在过滤组件中的方法）”的美国专利申请公开US2008/0135468A1。
多个流体处理区段11可以沿着彼此叠堆，以便以许多不同的方式形成流体处理组件10。例如，流体处理区段11可以沿着彼此叠堆在支持物中。支持物可以布置成竖直地、水平地或者以竖直和水平之间的任何角度支撑流体处理组件。例如，流体处理区段可以沿着支持物叠堆，以便在支持物处于水平位置中的同时形成流体处理组件。然后，支持物可以升高到竖直位置以处理流体。
支持物可以不同地构造为例如机械的、气动的或液压的支持物。在图5所示的实施例中，支持物53可以包括相对的端部构件54、55和将端部构件54、55相互连接的框架56。各个流体处理区段11可以叠堆在支持物53的端部构件54、55之间。叠堆区段11可以包括使相邻端部板的适当的流体开口43、44、45对准，并且区段11中的一些或全部可以靠着框架56定位，以方便区段11的对准。一个或多个歧管12可以与流体处理区段11成一体，如图1和2所示。作为另外一种选择或除此之外，与流体处理区段分隔开的一个或多个歧管可以插入在区段的叠堆体中并且沿着支持物叠堆在例如相邻的区段之间和/或在区段的叠堆体的端部处，其中适当的流体开口对准。
为了甚至更好地确保流体开口在相邻流体处理区段的端部板中的对准，区段可以包括键机构，该键机构用于在相邻的区段沿着支持物叠堆时适当地定向和/或定位该相邻的区段。然后，在支持物中叠堆流体处理区段可以包括接合键机构的部件。流体开口可以定位在端部板中，使得当键机构的部件接合时，相邻端部板的流体开口彼此适当地对准。
键机构可以以多种方式中的任一种方式构造。例如，键机构可以在相邻端部板上包括凸起和/或凹部，凸起和/或凹部配合以适当地定位相邻的区段。对于一些实施例，键机构可以包括一个流体处理区段的保持器的一部分以及相邻的流体处理区段上的一个或多个特征，该特征与保持器部分配合以适当地定位相邻的区段。保持器部分可以例如包括压紧杆51的端部或压紧杆装置50的紧固件52，如图6所示。相邻的流体处理区段的配合特征可以是不同地构造的。例如，第一流体处理区段11可以包括作为配合特征的凹部，例如孔口60，该孔口紧密地接纳相邻的第二流体处理区段11的保持器部分，例如紧固件52。孔口可以以多种方式中的任一种方式构造。例如，孔口60可以由柄部61限定，该柄部61形成在端部板14、15上并且使得区段能够被抓握。柄部可以不同地构造，并且是尤其有利的，原因是它们允许流体处理区段能够被容易地运载和/或便利地叠堆在支持物上。第二流体处理区段11的每个保持器部分，例如每个紧固件52，可以紧配合在第一流体处理区段11的孔口60中，例如在由柄部61限定的孔口60的弯曲部分中，从而将相邻区段11的可获得的位置限制到适当的位置，以将相邻的端部板14、15中的流体开口对准。
对于许多实施例，流体处理组件10可以具有相对的第一和第二侧部62、63以及相对的第三和第四侧部64、65。第一流体处理区段11的保持器16可以沿着相对的第一和第二侧部62、63延伸而不沿着相对的第三和第四侧部64、65延伸，同时，相邻的第二流体处理区段11的保持器可以沿着相对的第三和第四侧部64、65延伸而不沿着相对的第一和第二侧部62、63延伸。柄部61和配合的孔口60可以形成在每个流体处理区段11的端部板14、15的相对侧部上，例如区段11的保持器16不会沿着其延伸的侧部。然后，流体处理区段11可以沿着支持物53叠堆，其中通过将一个流体处理区段11的保持部分（例如紧固件52）配合到相邻的流体处理区段11的孔口（例如由柄部61限定的孔口60）中，相邻的端部板中的适当的流体开口43、44、45彼此流体连通，例如如图5所示。
或者，对于一些实施例，键机构和柄部可以彼此独立。例如，键机构的凹部可以包括一个流体处理区段的端部中的一个或多个压痕或穿过一个流体处理区段的端部的一个或多个孔，以紧密地接纳相邻的区段的凸起，例如保持器的一部分。凹部可以与流体处理区段上的任何柄部间隔开，并且可以不形成流体处理区段上的任何柄部的任何部分。柄部可以被构造成具有或者不具有孔口。例如，柄部可以包括流体处理区段中的单独的压痕或流体处理区段上的旋钮，以使得区段能够被抓握和运载。在其它实施例中，流体处理区段可以包括键机构而不包括柄部，包括柄部而不包括键机构，或者不包括柄部也不包括键机构。
沿着支持物叠堆流体处理区段还可以包括叠堆容纳可渗透流体处理介质并且在流体通道中容纳空气的区段。或者，沿着支持物叠堆流体处理区段可以包括叠堆填充有防腐剂流体（例如防腐剂气体或液体）的一个或多个区段。对于一些实施例，防腐剂流体可以仅仅包括单一成分，例如水或乙醇。单一成分可以用来对流体通道；进给、渗透物和/或滞留物区域；以及可渗透流体处理介质进行预加湿，并且维持它们的湿度。对于其它实施例，防腐剂流体可以包括以下成分的混合物，包括例如：运载气体或液体以及多种杀菌剂中的任一种，以便在存储、运输和/或组装期间维持流体处理区段的无菌。当流体处理区段包含防腐剂流体时，入口、出口和流体开口（包括端部板中的通孔）可以以多种方式中的任一种堵塞或阻塞，以防止防腐剂流体逸出。在组装在支持物中期间或之前，入口、出口和流体开口可以畅通或疏通。然后，在组装在支持物中之前，流体处理区段可以清空防腐剂流体，或者它们可以在包含防腐剂流体的情况下叠堆在支持物中，之后防腐剂流体可以从区段冲走。
当流体处理区段11或者区段和歧管12已经叠堆在支持物53的端部构件54、55之间以形成流体处理组件10时，端部构件54、55可以压靠流体处理组件10的端部。挤压端部构件可以包括靠着流体处理组件的端部液压地、气动地或机械地使端部构件中的一个或两个朝向彼此运动。例如，如图5所示，系杆66可以靠着端部构件54、55中的一个或两个张紧，以迫使端部构件54、55靠着流体处理组件10的端部。使端部构件压靠流体处理组件可以包括使流体处理组件的部件靠着彼此压紧和/或密封，并且激发部件之间的密封。例如，相邻流体处理区段11的相邻端部板14、15的流体开口43、44、45处的凸起部分48可以彼此压靠，以将相邻的区段11彼此密封。
对于适当地压紧和密封在支持物的端部构件之间的流体处理组件，适当的外部系统的流体管道可以联接到一个或多个歧管的进给入口、渗透物出口和/或滞留物出口。然后，进给流体可以被引入到流体处理组件中，以在渗透物和/或滞留物之前将空气或防腐剂流体从组件排出，然后根据可渗透流体处理介质的流体处理特性来处理进给流体。输出到外部系统的渗透物，或者输出到外部系统的滞留物，或者这两者，都可以是期望的产品。另外，流体处理组件可以是单次使用的组件，其中进给流体可以穿过或循环通过该组件仅仅一次。或者，流体处理组件可以是多次使用的组件，其中进给流体可以多次穿过或循环通过该组件。例如，在每次使用之后，通过将支持物的端部构件彼此移开，可以容易地拆卸流体处理组件。然后，每个流体处理区段可以从支持物移除，并且进行清洁。然后，清洁的流体处理区段可以再次叠堆在支持物的端部构件之间，并且如前所述地彼此压靠且彼此密封，以使得流体处理组件能够再次使用。
虽然参考若干实施例描述和/或图示了本发明的多个方面，但是本发明并不限于这些实施例。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，实施例的一个或多个方面可以消除或修改，或者一个实施例的一个或多个方面可以与另一个实施例的一个或多个方面组合。甚至具有极为不同的特征的实施例也可以处于本发明的范围内。例如，端部板和歧管可以组合为单个结构，并且端部板可以另外用作歧管。然后，端部板可以包括例如在端部板的边缘上的一个或多个流体入口和/或出口，以及使得流体入口和/或出口能够与流体处理单元的阵列流体连通的一个或多个流体通道。除了配合件和流体通道之外，端部板可以具有使得端部板能够与相邻的流体处理区段的端部板流体连通的一个或多个通孔。
在查看前述说明和附图的情况下，对于本领域普通技术人员而言，其它修改和变型可以变得明显。因此，本发明包括以下权利要求中引用的主题的所有变化、修改和等效。
本文所引用的所有参考文献，包括公开、专利申请和专利，通过参考并入本文，就像每篇参考文献单独地且具体地通过参考而并入且其全文列在本文中。
在描述本发明的内容中（尤其是在以下权利要求的内容中）使用术语“一”和“该”以及类似表达被认为是覆盖单数和复数形式，除非文中另有说明或者明显与内容相矛盾。术语“包括”、“具有”、“包含”和“含有”被认为是开放性的术语（即意思是“包括但不限于”），除非另有说明。本文中数值范围的描述仅仅是用作单独参考落在范围内的每个单独值的简化方法，除非本文另外指明，并且每个单独的值并入到说明中就像其在本文中被单独引用。本文所述的所有方法可以以任何合适的顺序进行，除非本文另外指明，或者明显与内容矛盾。本文所提供的任何和所有实例或示例性语言（如“例如”）的使用仅仅只是为了更好地阐明本发明，并且不是对本发明的范围的限制，除非另外指明。说明书中的语言不应当被认为是表明任何未提及的元件对本发明的实施是必要的。
Claims (15)
1.一种流体处理组件，其包括：
流体处理区段的叠堆体，其中每个流体处理区段包括：
流体处理单元的阵列，该流体处理单元的阵列具有相对的第一端部和第二端部，其中每个流体处理单元具有进给区域、渗透区域以及定位在进给区域和渗透区域之间的可渗透流体处理介质的层，可渗透介质包括与进给区域流体连通的进给侧和与渗透区域流体连通的相对的渗透侧，其中流体处理单元的阵列具有进给通道、渗透物通道和滞留物通道中的一者或多者，该进给通道与一个或多个流体处理单元的进给区域流体连通，该渗透物通道与一个或多个流体处理单元的渗透区域流体连通，该滞留物通道与一个或多个流体处理单元的进给区域流体连通，并且其中该阵列的第一端部和第二端部中的至少一个具有一个或多个流体开口，每个流体开口与进给通道、渗透物通道或滞留物通道流体连通，
第一端部板和第二端部板，其中每个端部板具有相对的第一表面和第二表面，第一端部板的第一表面面向流体处理单元的阵列的第一端部，第二端部板的第一表面面向流体处理单元的阵列的第二端部，以及
保持器，该保持器沿着流体处理单元的阵列在第一端部板和第二端部板之间延伸，其中该保持器被布置成将第一端部板、流体处理单元的阵列和第二端部板压在一起；并且
其中一对或多对相邻的流体处理区段的相邻的端部板彼此密封，相邻的端部板中的每个具有在第一表面和第二表面之间延伸的一个或多个通孔，相邻的端部板的通孔在一个流体处理单元的阵列的端部中的流体开口与相邻的流体处理单元的阵列的端部中的流体开口之间彼此流体连通，并且
其中相邻的流体处理区段的保持器彼此分隔开。
2.根据权利要求1所述的流体处理组件，其中每个保持器包括一个或多个长形结构，所述一个或多个长形结构沿着流体处理单元的阵列延伸并且抵靠第一端部板和第二端部板，一个流体处理区段的一个或多个长形结构与相邻的流体处理区段的一个或多个长形结构分隔开。
3.根据前述权利要求中任一项所述的流体处理组件，其中流体处理区段的叠堆体具有第一侧部、与第一侧部相对的第二侧部、第三侧部和与第三侧部相对的第四侧部，并且其中第一流体处理区段的保持器沿着该第一流体处理区段的第一侧部和第二侧部延伸而不沿着该第一流体处理区段的第三侧部和第四侧部延伸，并且相邻的流体处理区段的保持器沿着该相邻的流体处理区段的第三侧部和第四侧部延伸而不沿着该相邻的流体处理区段的第一侧部和第二侧部延伸。
4.根据前述权利要求中任一项所述的流体处理组件，其还包括键装置，该键装置机械地定向相邻的流体处理区段，以将一个流体处理区段的通孔与相邻的流体处理区段的通孔对准。
5.根据前述权利要求中任一项所述的流体处理组件，其中每个流体处理区段的流体处理单元的阵列包括一个或多个盒，所述一个或多个盒在第一端部板和第二端部板之间彼此密封，每个盒包括多个流体处理单元。
6.根据前述权利要求中任一项所述的流体处理组件，其还包括歧管，该歧管包括第一表面和至少一个流体配合件，该第一表面具有与该流体配合件流体地联接的流体开口，歧管的第一表面中的流体开口与流体处理区段的进给通道、渗透物通道或滞留物通道流体连通。
7.一种流体处理系统，其包括支持物和根据权利要求1-6中任一项所述的流体处理组件，该支持物具有相对的端部构件，流体处理组件被压在支持物的端部构件之间。
8.一种制造流体处理系统的方法，该流体处理系统包括根据权利要求1-6中任一项所述的流体处理组件，所述方法包括：
叠堆流体处理区段以在支持物的端部构件之间形成流体处理组件，包括将一对或多对相邻的流体处理区段的通孔对准，以及
使端部构件压靠流体处理组件以将流体处理组件密封在端部构件之间，包括密封相邻的流体处理区段。
9.一种流体处理区段，其包括：
流体处理单元的阵列，该流体处理单元的阵列具有相对的第一和第二端部，其中每个流体处理单元具有进给区域、渗透区域以及定位在进给区域和渗透区域之间的可渗透介质的层，可渗透介质包括与进给区域流体连通的进给侧和与渗透区域流体连通的相对的渗透侧，其中流体处理单元的阵列具有进给通道、渗透物通道和滞留物通道中的一者或多者，该进给通道与所述阵列中的一个或多个流体处理单元的进给区域流体连通，该渗透物通道与所述阵列中的一个或多个流体处理单元的渗透区域流体连通，该滞留物通道与所述阵列中的一个或多个流体处理单元的进给区域流体连通，并且其中该阵列的第一端部和第二端部中的至少一个具有一个或多个流体开口，每个流体开口与进给通道、渗透物通道或滞留物通道流体连通；
第一端部板和第二端部板，其中每个端部板具有相对的第一表面和第二表面，第一端部板的第一表面面向流体处理单元的阵列的第一端部，第二端部板的第一表面面向流体处理单元的阵列的第二端部，并且其中第一端部板和第二端部板中的至少一个具有通孔，该通孔在第一表面和第二表面之间延伸并且与流体处理单元的阵列的端部中的流体开口流体连通，该通孔由端部板的壁限定并且还包括衬里，该衬里将该壁与流过通孔的流体隔绝开；以及
保持器，该保持器沿着流体处理单元的阵列在第一端部板和第二端部板之间延伸，其中该保持器被布置成压紧第一端部板、流体处理单元的阵列和第二端部板。
10.根据权利要求9所述的流体处理区段，其还包括在端部板上的围绕通孔的密封件。
11.根据权利要求9或10所述的流体处理区段，其还包括歧管，该歧管包括第一表面和至少一个流体配合件，该第一表面具有与该流体配合件流体地联接的流体开口，歧管的第一表面中的流体开口与流体处理单元的阵列的进给通道、渗透物通道或滞留物通道流体连通，该保持器压紧端部板、歧管和流体处理单元的阵列。
12.根据权利要求9或10所述的流体处理区段，其中每个通孔是闭合的并且流体处理区段填充有防腐剂流体。
13.一种流体处理区段，其包括：
流体处理单元的阵列，该流体处理单元的阵列具有相对的第一端部和第二端部，其中每个流体处理单元具有进给区域、渗透区域以及定位在进给区域和渗透区域之间的可渗透介质的层，可渗透介质包括与进给区域流体连通的进给侧和与渗透区域流体连通的相对的渗透侧，其中流体处理单元的阵列具有进给通道、渗透物通道和滞留物通道中的一者或多者，该进给通道与所述阵列中的一个或多个流体处理单元的进给区域流体连通，该渗透物通道与所述阵列中的一个或多个流体处理单元的渗透区域流体连通，该滞留物通道与所述阵列中的一个或多个流体处理单元的进给区域流体连通，并且其中该阵列的第一端部和第二端部中的至少一个具有一个或多个流体开口，每个流体开口与进给通道、渗透物通道或滞留物通道流体连通；
第一端部板和第二端部板，其中每个端部板具有相对的第一表面和第二表面，第一端部板的第一表面面向流体处理单元的阵列的第一端部，第二端部板的第一表面面向流体处理单元的阵列的第二端部，并且其中第一端部板和第二端部板中的至少一个具有柄部，该柄部使得流体处理区段能够被抓握和运载；以及
保持器，该保持器沿着流体处理单元的阵列在第一端部板和第二端部板之间延伸，其中该保持器被布置成压紧第一端部板、流体处理单元的阵列和第二端部板。
14.根据权利要求13所述的流体处理区段，其还包括歧管，该歧管包括第一表面和至少一个流体配合件，该第一表面具有与该流体配合件流体地联接的流体开口，歧管的第一表面中的流体开口与流体处理单元的阵列的进给通道、渗透物通道或滞留物通道流体连通，该保持器压紧端部板、歧管和流体处理单元的阵列。
15.根据权利要求13或14所述的流体处理区段，其中该柄部包括第一柄部并且流体处理区段还包括第二柄部，第一柄部和第二柄部形成在第一端部板和第二端部板中的所述至少一个的相对两侧上。
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