CN105339077A - 具有改善的设计的膜过滤设备 - Google Patents
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Abstract
一种交叉流过滤设备包括滞留板、渗透板、以及夹在滞留板和渗透板之间的膜。滞留板包括从分布歧管延伸的至少一个送料沟道；以及从收集歧管延伸的至少一个排放沟道，并且送料沟道经由从送料沟道且自滞留板的第一侧延伸到滞留板的相反的第二侧的贯通孔以及自滞留板的所述第二侧延伸到滞留板的第一侧直到排放沟道内的贯通孔而与排放沟道流体连接。从送料沟道延伸的贯通孔中的一个或一个以上具有倒角的入口。
Description
技术领域
本发明涉及膜过滤设备，尤其涉及这样的微过滤设备的结构设计。
背景技术
膜过滤或者用于过滤的膜技术是越来越多地被用于生产牛奶、诸如具有延长保质期的牛奶(ESL牛奶)、或者用于制造奶酪的牛奶(奶酪牛奶)等的技术，其目的是将产品的一个或一个以上的成分与其他成分分离。更具体而言，本申请将用于交叉流过滤，交叉流过滤涉及引导2个平行流且其间布置有过滤器。第一流包括原材料，被称为'送料材料'，其含有一个或一个以上的不希望有的成分；在过滤器的另一侧的第二流包括渗透(滤液)、即产品能够通过滤器的部分。过滤后剩余在第一流中的部分称作滞留物(浓缩物)。为了完整性，这可以与死端过滤比较，死端过滤中，产品被强制通过过滤器或者筛子，并且出去的唯一方式是通过过滤器或者筛子。
该处理由跨过滤器或者膜的压力差驱动，并且该压力差称作跨膜压力(TMP)。
在膜过滤中，使用不同配置的过滤模块。基本布局的通常特征在于，在滞留侧有进料口和出料口，而在渗透侧仅有出料口。另一个通常特征在于，过滤模块具有模块化设计，使得两个或两个以上的模块可以串联或者并联耦接，以满足用户的需要。
第一类型是管状设计，其是类似于管状热交换器的设计。产品/滞留物以捆绑配置被引导通过小直径管道，通常在相邻的管道之间没有接触。小直径管道包括膜，并且小直径管道束被布置在大直径管道或者外壳中。小直径管道的外周边与外壳之间的孔隙提供渗透侧。膜例如可以由聚合物或者陶瓷形成。这样的配置的一个示例在EP0333753中被公开。
2个其他设计是中空纤维设计和螺旋缠绕设计，其细节将不在本申请中进行任何说明。
本申请主要针对具有板和框设计的过滤模块，在一些程度上该设计可以与板热交换器的设计相当。沿着狭窄沟道与膜的一侧接触来驱动送料材料，并可以在膜的相反侧上收集渗透物。若干过滤模块可以有利地被以平行耦接的配置布置成堆叠。
一般而言与微过滤有关，并尤其是与食物产品的微过滤有关的2个关键参数是卫生性和容量。由于明显的原因，这些参数的改善将对微过滤设备的容量具有直接的冲击。关于可操作的参数，跨膜压力和跨膜压力的控制可以被视为是关键方面。本申请旨在提供影响这些的改善。
发明内容
依据独立权利要求，本发明旨在提供一种新的和改善的微过滤设备，该微过滤设备消除或至少缓解了现有技术遇到的问题。为此，本发明涉及一种交叉流过滤设备，其包括滞留板、渗透板、以及夹在滞留板和渗透板之间的膜。滞留板包括从分布歧管延伸的至少一个送料沟道，以及从收集歧管延伸的至少一个排放沟道，并且送料沟道经由从送料沟道且自滞留板的第一侧延伸到滞留板的相反的第二侧的贯通孔以及自滞留板的所述第二侧延伸到滞留板的第一侧直到排放沟道内的贯通孔而与排放沟道流体连接。从送料沟道延伸的贯通孔中的一个或一个以上具有倒角的入口。
使用倒角的入口将减少贯通孔上的压力降，由此，改善过滤设备的性质。倒角可以跟随(follow)贯通孔的整个边框，然而其还可以仅仅跟随一部分边框。在一个实施例中，仅面对上游方向(朝向分布歧管的方向)的贯通孔的边框将被倒角，并且在其他实施例中，倒角将覆盖约一半的边框，此处，该一半也面对上游方向。以这种方式，传入流将顺利流到贯通孔中。在其他实施例中，围绕边框的整个周缘有倒角，但入口的倒角在送料沟道的入口端的方向更明显。
在一个或一个以上的实施例中，从送料沟道延伸的贯通孔中的一个或一个以上具有赛道形横截面。
为了进一步改善设备的效率，一些实施例可以包含：送料沟道和排放沟道以交替方式布置。
在一个或者若干实施例中，送料沟道或者排放沟道的入口端比相同沟道的相反端具有较大的横截面面积。
如果至少一个送料沟道和至少一个排放沟道沿着弯曲路径延伸(对于一个或一个以上的实施例可能是这种情况)，那么可以实现对过滤区域和膜过滤器的性质的更好的使用。为了进一步指明一种这样的构造，至少一个送料沟道和至少一个排放沟道可以各自具有一定的构造使得其从入口端到相反端包括3个结构区段，第二区段布置在第一区段与第三区段之间，并且与每一个都呈角度。此外，在相关实施例中，布置第二区段，使其具有与沟道呈直角延伸的纵向延伸部，该沟道在滞留板的相反侧流体连接所述滞留板的贯通孔。
优选的是在一个或一个以上的实施例中，配置送料沟道和排放沟道，使得在所述至少一个送料沟道的入口与所述至少一个排放沟道的出口的速度相等，因为这已证明了能改善过滤能力。
附图说明
根据本发明的一个实施例的微过滤设备的重要部分包括滞留板、渗透板、以及布置在其间的膜，这将参考附图详细说明，其中
图1是过滤设备的概要堆叠的剖视图。
图2是概要过滤设备的剖视图。
图3是示出其第一侧的概要滞留板的俯视图。
图4是示出其第二侧的图1的滞留板的俯视图。
图5是示出其第一侧的概要渗透板的俯视图。
图6是示出其第二侧的图6的渗透板的俯视图。
图7示出了本发明的第一实施例中的渗透板的贯通孔。
图8是图7的贯通孔的剖视图。
图9是示出膜悬挂在滞留板和渗透板之间的概要剖视图。
图10是根据本发明的第二实施例的滞留板的俯视图，该视图相当于图3的视图。
图11是依据本发明的一个实施例根据其第二方面的在密封构件的部分的详细视图。
图12是类似于图10的视图，其示出了创造性密封构件的第二实施例。
具体实施方式
下面，将通过本发明的具体实施例来说明本发明的更多细节。另外，在说明细节之前，将根据本发明的实施例来公开过滤设备的一些一般方面，其目的是便于理解本发明。在下面的一般说明中，一些部分是周知的，而一些部分可能属于本发明。尤其是，图1-6公开的特征在一般意义上被认为是微过滤领域的普通技术人员公知的。仍然，对于没有被技术训练的、非微过滤专家的读者可能会发现简短说明会促进对本发明本身的理解。
在下方的说明中，术语'送料'('feed')用于在其暴露至膜之前要处理的材料，而术语'滞留物'用于在已暴露至膜之后要处理的材料。其目的是简化组成的说明，但实际上在大多数情况下，送料包括要处理的材料和由于再循环处理导致的滞留物的混合物，如熟练技术人员所公知的那样。
3个主要组件是滞留板200、渗透板300和膜51。膜51夹在滞留板200和渗透板300之间，并且膜优选的是诸如基于陶瓷或者基于二氧化硅的无机过滤器，因为有机膜在清洗处理期间趋向于分层。膜可以具有同质结构(比如布或者陶瓷结构)，或者其可以具有更精细的布局。更精细的膜具有类似于蜂窝结构的精确限定的结构。尽管形状不一定是六边形，但过滤器由单独的单元或者单元块构成，其功能可以变化。然而，对于本发明的目的而言，膜的准确选择不是主要问题。
图1是概要视图，其示出了形成过滤单元50的过滤设备100的堆叠的剖面。本发明的第一逼近(approximation)将涉及单个的过滤设备/过滤模块的特征，但在使用的大多数领域中，若干过滤设备被组合使用，以实现要求的性能水平。因此，若干(微)过滤设备可以以堆叠的方式布置，图1示出了其剖视图。过滤单元50包括以堆叠方式布置的若干过滤设备100。原材料的送料F进入单元50，并且例如被泵60强制通过该系统。
送料然后进入充当与每个过滤设备100流体连通的分布歧管的送料/滞留沟道202。送料然后经由送料沟道204进入过滤模块，并经由排放沟道212进入收集歧管214而排出模块。送料在其通过过滤模块的路径中沿着过滤器膜51经过，并且因此，送料的一部分已经过膜51，从而形成渗透物部分。渗透物P被收集并经由渗透沟道316而排出过滤单元100，而约90％的滞留物R被再循环至送料/滞留沟道202。约10％的滞留物R'从过滤设备渗出，并且转送至连续过滤设备100。增加用以补偿滞留物R'的损耗和渗透物P的送料F流来实现过滤设备100的连续循环。
图2中，更详细地示出了过滤模块100的剖视图，尽管其仍然是概要视图。其示出了滞留板200如何在第一侧包括送料沟道204以及排放沟道212，送料沟道204将未过滤材料(混合有滞留物)的送料从分布歧管(图2未示出)引导至过滤器区；以及排放沟道212将滞留材料引导至收集歧管(图2未示出)。送料沟道204和排放沟道212在滞留板200的第一侧上分离，使得在该侧不会发生沟道之间的物质转移，并将在下面的段落说明从送料沟道204到排放沟道212的转移。但是首先，为了完成循环：滞留物从收集歧管214被再循环至分布歧管202，并再次被导入至送料沟道204。例如通过控制系统中的质量流量和压力，控制该再循环。每个排放沟道212从朝向分布歧管202设置的封闭端沿收集歧管214的方向延伸，其在收集歧管214处具有其开口端、或者出口。过滤单元50包括至少一个送料/滞留沟道202，其沿着已经说明的流路从入口延伸到滞留物出口，送料F通过流路逐步变为滞留物R。送料/滞留沟道也根据先前的说明与过滤器区域相邻地延伸，微过滤过滤器或者膜可以布置在该过滤器区域。过滤器单元50还至少包括一个渗透沟道，渗透沟道从过滤器延伸至渗透出口P。来自送料F的经过过滤器的液体构成渗透物，其进而在渗透出口处排出过滤器单元50。
现在返回送料沟道204与排放沟道212之间的流体连接并返回图2。每个送料沟道204包括若干贯通孔206，送料通过贯通孔206到达滞留板200的第二侧。滞留板200的第二侧包括过滤器沟道208(图2未示出)，其沿"手指"204/212的近似交叉方向延伸。每个过滤器沟道208具有细长的横截面，并且在一侧被膜定界，在相反侧被滞留板200定界。以这种方式，送料从一个送料沟道204引导到邻近的排放沟道212，排放沟道212必然也包括贯通孔210，用于滞留物到达滞留板200的第一侧，之后，其继续到达收集歧管214，如在上述段落中说明的那样。如果还结合图3阅读，那么该说明将更容易理解。
现在参考图3，滞留板200在第一侧包括"手指"204、即送料沟道204，其将未过滤材料(混合有滞留)的送料从分布歧管202引导至过滤器；以及排放沟道212，其将滞留材料引导至收集歧管214。送料沟道204和排放沟道212在滞留板200的第一侧上分离，使得在该侧不会发生沟道之间的质量转移，并在上面的段落说明了从送料沟道204到排放沟道212的转移。为了完成循环并返回参考图1：滞留物的主要部分从收集歧管214被再循环至分布歧管202，并再次导入至送料沟道204。例如通过再循环泵62(参见图1)来例如控制系统中的质量流量和压力，控制该再循环。每个排放沟道212从朝向分布歧管202设置的封闭端沿收集歧管214的方向延伸，排放沟道212在收集歧管214处具有其开口端、或者出口。排放沟道212以及送料沟道204可以具有不同于直线形状的形状，示出的实施例就是直线形状的情况。这种类型的再循环系统称作描述性术语"送料和排放系统"，并且本文不会进一步讨论任何辅助组件(泵、阀等)的细节。
现在返回图4，其中示出了与滞留板的第一侧相反的第二侧。该第二侧包括之前提到的过滤器沟道208，其沿"手指"204/212的近似交叉方向延伸。还提到了每个过滤器沟道208如何具有细长的横截面，并且在一侧被膜定界，在相反侧被滞留板200定界。沟道形状通过膜51与滞留板200之间延伸的2个横向壁220形成。在一个实施例中，横向壁220的一部分包括限定沟道以及被配置为沿着膜和滞留板200的周边提供密封的垫片。类似的垫片可以设置在渗透板的第一侧，当学习渗透板300的对应说明时将更容易理解该垫片的好处(一般而言，应该认为显然的是该垫片在需要时使用，即使其没有在附图中示出)。以这种方式，送料从送料沟道204的贯通孔206引导到邻近排放沟道212的贯通孔210，如图4所示的箭头表明的那样。对过滤器沟道208的方向没有限制，并且流体(送料/滞留物)将沿着最小阻力的路径流动。一旦返回滞留板200第一侧，滞留物继续到达收集歧管214，如上所述。
如上所述，膜51将构成过滤器沟道208的一侧壁，送料通过过滤器沟道208流动，并且跨膜压力将强迫送料的选择的部分通过膜51。'选择的部分'由膜的性质限定，并且已流过过滤器的部分称作渗透物。渗透板300布置在膜51的渗透物侧上，将参考示出渗透板300的第一侧的图5以及示出渗透板300的第二侧的图6来更详细地说明渗透板300。渗透板300包括沿着其第一侧延伸的成组的沟道308，如图5所示，并且贯通孔306沿着沟道分布，使得渗透物可以从渗透板300的第一侧到达第二侧。优选的是，渗透板300第一侧的沟道308与滞留板200第二侧上的沟道208的尺寸和位置匹配，尤其是滞留板200上的横向壁220的位置与渗透板300上的对应的横向壁320相互关联，以从相反侧支持膜。参见图6，一旦位于第二侧，收集沟道322将渗透物引导至收集歧管316，并从微过滤设备导出。应该注意的是，当微过滤设备在组装状态下时，滞留板200的分布歧管202将重叠并与渗透板300的分布歧管302流体连接。"分布歧管"302仅仅是绕开线，其将滞留板200的与其一侧相邻的分布歧管202和滞留板200的与其另一侧相邻的分布歧管202流体连接。分布歧管302实际上不对渗透板300执行任何分布，并且渗透板300的分布歧管302的用途仅是将送料转送至连续滞留板200，并形成再循环系统的一部分，当结合图1阅读时将容易理解。类比推理对于"收集歧管"314是有效的。优选的是垫片沿着分布歧管的周边并且也沿着2个板的任何重叠开口的周边布置在滞留板200和渗透板300之间。
为了形成图1所示的过滤模块的堆叠，未示出的防渗板可以在第二侧其上布置在渗透板300的顶部，并且如果可适用的话布置在滞留板200的第一侧。设计并调整防渗板来允许在适当的时候诸如在分布歧管和收集歧管之间有流体的通道，并防止在其他位置有流体的通道。以这种方式，若干微过滤设备可以以堆叠模式布置，其中，分布歧管202、302和收集歧管214、314串联连接，而过滤中涉及的部分并联连接。
滞留板以及渗透板分别一体成型地形成。优选的是它们由具有适当性质的食物级别塑料材料形成，它们还可以由属于更耐用材料的食物级别的不锈钢机械加工而成。创造性的设备还可以由其他类型的材料形成，其当然应该对于预期用途具有适当的性质。
微过滤设备的性能的2个重要参数是跨膜压力(TMP)和交叉流速。这些参数进而影响其他控制参数以及结构参数。典型的控制参数可以是通过沟道的流速，并且典型的结构参数可以是过滤器沟道的设计。由于明显的原因，TMP驱动流体通过膜传输，并将因此影响交叉流速，产品通过膜的速率。
另外，通过过滤器沟道的流速可以影响紧邻膜的流体的成分，并且影响膜被阻塞的速率(该流对阻塞在过滤器的滞留侧的材料将具有冲洗效果)。如果这些参数中的任一个在不同过滤器沟道之间变化，那么过滤器的性能将变得不可预测或者至少非最优的。一个原因例如会是，具有最高TMP的沟道开始将过滤最大量的流体，然而，在一会儿之后，过滤器将阻塞。以这种方式，整个膜将逐步阻塞，导致微过滤设备的非最佳使用。
值得一提的是，与膜51的悬挂以及在滞留板200和膜之间的相关密封有关的布置。该配置不一定形成本发明的一部分，但其可以与任何公开的实施例组合来进一步改善设备。悬挂和密封是相关的，因为根据先前的技术，这两者是由相同的垫片提供且一体成型地形成的。该特定垫片朝向膜51的周边密封，并包括形成过滤器沟道208的平行弦杆(参见图4)，平行弦杆对应于之前讨论的横向壁320的一部分。已有技术的垫片的布局可以与内燃机的缸盖垫片相比，其中垫片形状已从平坦的垫片材料冲压出。
在该结构中，如图9进一步示出的，垫片已被更换为2个组件，一个是周边密封件240(340、440)，其围绕膜51的周边延伸并相对于滞留板200将膜51密封。第二'组件'是滞留板200中的一系列脊部220，脊部220限定该过滤器沟道208。虽然其设计和功能不同，但由于位置和目的基本相同，因此相同的附图标记被用于横向壁220。脊部220优选是均等的高度，并具有三角形横截面，尖头端面对膜，如图9所示。尖头端可以具有小圆角以不使膜损伤。调整脊部220的高度，使得当微过滤设备为组装模式，即，当微过滤设备在使用模式中时，尖头端与膜51接触。
与先前的解决方案相比，本说明的设计具有若干优点。被认为最相关的优点是与提升的卫生程度相关联。简言之，通过密封240保证了在滞留板200与膜51之间的沿着其周边的安全密封。以这种方式，有效防止从滞留侧到渗透侧的泄漏。任何这样的泄漏都明显对渗透(并因此对从微过滤设备出来的产品)具有负面影响。另一方面，邻近过滤器沟道208之间的泄漏并不严重，因为这仅在过滤器51的滞留侧发生，并通过移除在该区域中的垫片，微过滤设备200的卫生得到了改善，因为其将更易于清洗。脊部220(320)的尖头端锋利而非弯曲的解决方案将使设备更易于清洗。
尽管仅相对于滞留板进行了说明，但渗透板300可以具有类似的特征，即脊部320和/或密封件340(参见图9)，将不对其进一步详细讨论。
具有脊部220、320的主要目的是引导滞留物和渗透物的流动，然而另一个目的是支持膜，使其例如在微过滤设备的清洗期间，不会在TMP或者任何其他压力负载下损坏或者破裂。因此，脊部220、320应该优选的是延伸使其充分支持膜，这意味着脊部相对于密封件如平行弦杆那样延伸，诸如如图所示。充分支持的必要性依赖于膜的质量、以及微过滤设备操作期间的条件。过滤器的滞留侧与渗透侧之间的较高的压力差与较低的压力差相比将增加对支持的需要。因此，不应该排除脊部不在整个膜延伸而是跟随过滤器沟道延伸的实施例。返回有关膜过滤器的说明，如果膜过滤器具有限定的结构，诸如蜂窝结构或者类似结构(例如具有平方而非六边形单元)，那么脊部可以跟随将邻近单元分离的定界器的延伸部。以这种方式，脊部将不会阻碍有价值的过滤器区域。
周边密封件240、340的延伸在图2、图4和其他附图中表明。可以适用密封件的其它位置是围绕分布歧管和收集歧管的，基本上是流体传输沟道会合并且不希望有泄漏的位置。该密封沿着膜的周边在其外侧周缘内径向延伸，因此，在该位置与膜和滞留板200的表面具有密封接触。
使用单个密封件有优点，如使用脊部及其组合那样，然而进一步的优点可能存在于密封件240、340、440的设计中。
在图11和图12的实施例中，示出了密封440可以如何具有哑铃形横截面。
在示出的特定实施例中，密封440(处于其截面形状)具有第一自由端442，其适于在板200/300中插入到底切槽444中。以这种方式，由于密封的哑铃形状，密封件440容易附接到板200上。密封件440的第二自由端446径向向内延伸，并且该自由端446当被压缩时影响密封。以这种方式，密封件440与板200/300之间的附接将不会经受任何流体(滞留或者渗透)的影响，这从卫生角度来看是有利的。在其他实施例中，如图12所示，第二自由端446可以具有倾斜的设计，与远离膜的边缘部分相比，与膜抵接的边缘进一步径向向内延伸，诸如消除明显的裂缝或者锋利的拐角，因此改善卫生。图11清楚可见密封的另一个特征。优选的是密封由适于预期用途的合成树脂、诸如EPDM或者类似物形成。
本发明主要涉及滞留板中提供的槽形开口、以及与它们流体连接的"手指"。换言之，本发明涉及从分布歧管到收集歧管的在滞留侧的再循环流中涉及的组件。
根据本发明的第一方面，滞留板的贯通孔可以具有面对滞留侧的倒角的入口边缘，以给贯通孔漏斗状的入口。"倒角"可以具有不同的意思，以便努力限定在本说明中所提及的；在图7和8中，该倒角的入口边缘被绘出为相对于板是凸的且具有圆角。为了易于制造，其可以反而以一定角度进行倒角，并为了限定本发明的范围，其可以以任何适当的方式被倒角，导致与贯通孔的其他部分相比朝向滞留板的开口具有增大的横截面。另外，在图8的视图中，围绕贯通孔的所有周缘有倒角的边缘，然而其他实施例包括仅沿着一部分周缘延伸的倒角的边缘。一个示例会是：面对上游的边缘、即首先与流相遇的边缘被倒角，而剩余的周缘不被倒角。这将减少相对于贯通孔的压力降，利于过滤处理。如图所示，一些或者所有的贯通孔可以具有赛道形状(具有圆角的矩形，其中，圆形的拐角可以以一定方式弄成圆形，使得矩形形状的短边变换为半圆形，像赛道那样)。与具有圆形截面的孔相比，该形状会在孔导致更大的区域，即更高的流率和更低的压力降。
如图10所示，送料沟道204和排放沟道212可以具有比其他附图中公开的略微更复杂的形状。这对应于本发明的第二方面。值得一提的一些特征是：
送料沟道204可以具有细长形状，其中，入口端比送料沟道的其余部分具有较大的横截面，从而在沟道204上具有连续速率和压力的效果。该特征还可以适用到排放沟道212。
送料沟道204可以具有一定形状，例如通过包括由弯曲区段分离的直区段，使得流被偏转一次或者两次，如图10所示。如果该特征适用到送料沟道，那么其还可以影响排放沟道，致使其具有类似的形状。
送料沟道204的端部可以具有锥形形状，使其宽度逐步变窄，而其深度对于沟道的其余部分保持相同。
还可以值得注意的是在图10所示的实施例中，相对于歧管之间的一般流动方向，送料沟道和排放沟道如何被布置成有角度，其并非布置为直角。当比较该实施例与先前的实施例时，差异特别显著。图10的点划线表明脊部220的延伸方向，并且这也将在渗透板中被复制，并且这会影响过滤模块100的整个设计。另外，在图10的实施例中，膜过滤器51具有基本圆形的形状，由图10中的双点划线表明。圆形形状不是本发明的基本特征，在过滤器膜具有圆形形状的实施例中，其将显然影响其他组件的其他结构特征，诸如密封件240、密封件340的形状、过滤器沟道208的延伸、渗透板中对应的沟道308的延伸、以及渗透板300的第二侧的收集沟道322。
本发明已参考微过滤设备进行了说明。应该注意的是根据本发明的其任何实施例中的布局可以基本通过使用具有另一个性能的过滤器膜，用于非微过滤的其他过滤。为了不混淆关于权利要求的预期范围，因此使用了更通用的术语交叉流过滤设备。
Claims (10)
1.一种交叉流过滤设备，包括：
滞留板(200)；
渗透板(300)；以及
膜(51)，其夹在所述滞留板和所述渗透板之间，其中，
所述滞留板(200)包括从分布歧管(202)延伸的至少一个送料沟道(204)，以及从收集歧管(214)延伸的至少一个排放沟道(212)，其中，
所述送料沟道(204)经由从所述送料沟道(204)自滞留板(200)的第一侧延伸到所述滞留板(200)的相反第二侧的贯通孔(206)以及自所述滞留板(200)的所述第二侧延伸到所述滞留板(200)的第一侧直到排放沟道(212)的贯通孔(210)而与所述排放沟道(212)流体连接，其中，
从所述送料沟道(204)延伸的所述贯通孔(206)中的一个或一个以上具有倒角的入口。
2.如权利要求1所述的交叉流过滤设备，从所述送料沟道延伸的所述贯通孔中的一个或一个以上具有赛道形横截面。
3.如前述权利要求中任一项所述的交叉流过滤设备，其中，所述送料沟道和所述排放沟道以交替方式布置。
4.如前述权利要求中任一项所述的交叉流过滤设备，其中，送料沟道或者排放沟道的入口端比相同沟道的相反端具有较大的横截面面积。
5.如前述权利要求中任一项所述的交叉流过滤设备，其中，所述至少一个送料沟道与所述至少一个排放沟道沿着弯曲路径延伸。
6.如权利要求5所述的交叉流过滤设备，其中，所述至少一个送料沟道和所述至少一个排放沟道各自具有一定的构造使得其从入口端到相反端包括3个结构区段，第二区段布置在第一区段与第三区段之间，并且与每一个都呈角度。
7.如权利要求6所述的交叉流过滤设备，其中，布置所述第二区段，使得其具有与沟道成直角地延伸的纵向延伸部，该沟道在滞留板的相反侧流体连接所述滞留板的贯通孔。
8.如前述权利要求中任一项所述的交叉流过滤设备，其中，配置所述送料沟道和所述排放沟道，使得在所述至少一个送料沟道的入口与所述至少一个排放沟道的出口的速度相等。
9.如权利要求8所述的交叉流过滤设备，其中，通过所述滞留板延伸的所述贯通孔的尺寸设置成有助于所陈述的速度关系。
10.如前述权利要求中任一项所述的交叉流过滤设备，其中，倒角的入口的倒角在所述送料沟道的入口端的方向更明显。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5096582A (en) * | 1990-09-25 | 1992-03-17 | Millipore Corporation | Tangential flow filtration apparatus |
| WO1995003109A1 (en) * | 1993-07-20 | 1995-02-02 | Alfa Laval Brewery Systems Ab | Filter intended for cross-flow filtration |
| US5593580A (en) * | 1986-11-26 | 1997-01-14 | Kopf; Henry B. | Filtration cassette article, and filter comprising same |
| US5868930A (en) * | 1986-11-26 | 1999-02-09 | Kopf; Henry B. | Filtration cassette article and filter comprising same |
| DE202007002619U1 (de) * | 2006-03-01 | 2007-07-12 | Sartorius Ag | Kassettenstapel-Einspannvorrichtung |
| US20080257813A1 (en) * | 2007-03-26 | 2008-10-23 | Millipore Corporation | Cassette-style filtration apparatus |
| CN101646841A (zh) * | 2007-03-28 | 2010-02-10 | 西门子公司 | 流道内分支进口处的偏心倒角 |
| US20130015119A1 (en) * | 2009-11-28 | 2013-01-17 | Smartflow Technologies, Inc. | Portable filtration unit |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2535214B1 (fr) | 1982-10-28 | 1987-06-12 | Hospal Ind | Intercalaire pour appareil a membranes |
| SE8605004D0 (sv) | 1986-11-24 | 1986-11-24 | Alfa Laval Food Eng Ab | Arrangemang vid membranfilter |
| DE19827473C1 (de) * | 1998-06-19 | 1999-08-26 | Sartorius Gmbh | Verbesserte Crossflow-Filterkassetten |
| US20020139741A1 (en) * | 2001-03-27 | 2002-10-03 | Henry Kopf | Integral gasketed filtration cassette article and method of making the same |
| DE60216410T2 (de) * | 2002-01-30 | 2007-09-20 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Mittelwertbildende Verstärkermatrix |
| US7635426B2 (en) * | 2002-11-08 | 2009-12-22 | Ge Healthcare Bio-Sciences Corp. | Tangential filtration housing |
| EP2476479A1 (en) | 2006-03-02 | 2012-07-18 | Manabe, Sei-ichi | Method of non-destructive inspection of flat membrane |
| PL221086B1 (pl) | 2011-09-05 | 2016-02-29 | Politechnika Śląska | Laboratoryjny moduł ciśnieniowy do separacji membranowej w przepływie krzyżowym |
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5593580A (en) * | 1986-11-26 | 1997-01-14 | Kopf; Henry B. | Filtration cassette article, and filter comprising same |
| US5868930A (en) * | 1986-11-26 | 1999-02-09 | Kopf; Henry B. | Filtration cassette article and filter comprising same |
| US5096582A (en) * | 1990-09-25 | 1992-03-17 | Millipore Corporation | Tangential flow filtration apparatus |
| WO1995003109A1 (en) * | 1993-07-20 | 1995-02-02 | Alfa Laval Brewery Systems Ab | Filter intended for cross-flow filtration |
| DE202007002619U1 (de) * | 2006-03-01 | 2007-07-12 | Sartorius Ag | Kassettenstapel-Einspannvorrichtung |
| US20080257813A1 (en) * | 2007-03-26 | 2008-10-23 | Millipore Corporation | Cassette-style filtration apparatus |
| CN101646841A (zh) * | 2007-03-28 | 2010-02-10 | 西门子公司 | 流道内分支进口处的偏心倒角 |
| US20130015119A1 (en) * | 2009-11-28 | 2013-01-17 | Smartflow Technologies, Inc. | Portable filtration unit |
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