CN105509537A - 多区段管板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多区段管板。本发明提供了一种热交换器，其构造有热交换器壳体和设置在该热交换器壳体中的管板构型，该热交换器壳体具有入口室、出口室、流体入口、流体出口。该管板构型包括至少两个单独的管板以及在单独的管板之间延伸的多个管。各个管板均包括至少两个平坦管板区段以及设置在所述至少两个管板区段之间的间隙层，并且所述间隙层中的各个间隙层均支承有至少一个传感器元件。控制监测器通过从传感器至入口控制阀的反馈控制来控制穿过壳体的流以及/或者刺激装置对介质层进行激励。

Description

多区段管板

相关申请的交叉引用

本申请为于2014年11月7日提交的US申请No.14/535,655的部分继续申请(CIP)，该申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2014年10月14日提交的共同拥有且共同未决的US临时专利申请No.62/063,681的优先权并且通过参引以整体的方式并入本文。另外对于2014年11月7日提交的共同未决的申请No.14/535,596以及与该申请同日提交且目前由代理人案号03413-2确定的共同未决的部分继续(CIP)申请进行了参照。以上所确定的申请通过参引以整体的方式并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及通常用在如过滤和热交换的这种领域中的管板。更特别地，本发明涉及对管板的构型的改进，这种改进增强了管板的功能并且使管板能够用更少的花费来制造。甚至更特别地，本发明涉及下述改进管板构型：这种改进管板构型用于通过采用特别是用在热交换器构型中的管板的活性介质层来提供更好的过程控制。

背景技术

在过滤和热交换的领域中，具有通常用于形成分隔区域的装置；该装置也被称作管板。管板旨在支承于壳体或箱中并且主要用于支承通常呈用于过滤或热交换的滤管的形式的多个过滤或联接元件。通过示例对描述了各种过滤构型的US专利3,715,033、4,609,462和5,128,038进行了参照，在上述过滤构型中，滤管由实质上形成了边界区域——通过该边界区域可以影响过滤或者甚至热交换——的管板支承。对于热交换器的应用而言，可以参照示出了管板构型的用途的US专利4,485,547、4,782,571和4,827,605。管板不仅对管提供支承，而且还用作对该管板的两侧上的介质的隔板，从而有效地保持间断性以使得可以发生转换。

在实际操作中，经常会发生管板的相反两侧上的压差超过正常操作的压差、管板中存在很大的压力或者管板本身具有很大的压力的情况。为了克服压差并保持结构刚度，管板通常被生产有很大的厚度并且以大的公差来进行机加工以容纳管。在‘462专利中以管板32示出了管板的一个特定的公开。

管板的厚度解决了结构刚度的问题，同时起作用为隔板和用以保持管之间间隔的手段。这产生了花费。通常通过钻孔或水射流切割来进行机加工过程以产生所需的足够刚性且大的公差的屏障是缓慢且花费较大的过程。

在典型的管板构型中，管板可以由金属材料如不锈钢形成并且可以具有1/2英寸的厚度。由不锈钢形成的板被制造成各种直径：在直径不到1英尺至直径大于5英尺之间，并且随后通过常规的钻头或水射流切割器来进行钻孔(1个至2500个或更多个孔)以有助于管元件的插入。该过程较繁琐并且非常耗时：生产一个直径为5英尺的板需要多至20个小时。

所使用的大部分的管板都是以这种方式制造的，无论其是用在热交换器、过滤器中，还是用于反向渗透、蒸馏，或者是用作冷凝器、蒸发器，或者是用于燃料电池应用。本发明的目的在于提供一种多区段管板，该多区段管板并非对一体式的厚板进行钻孔，而是使管板以多个区段形成，所述多个区段随后被固定在一起以提供结构刚度。

本发明的另一目的在于提供了一种下述改进管板：该改进管板避免了花费大且耗时的步骤而制造了与现有的管板一样的管板。

本发明的又一目的在于提供一种下述改进管板结构：该改进管板结构包括由较薄板形成的堆叠组件，所述薄板在被组装在一起时提供了现有管板的结构完整性而大幅减少了制造成本。

本发明的再一目的在于提供一种下述改进管板结构：该改进管板结构包括由较薄板形成的堆叠组件，并且在该改进管板结构中，薄板例如通过在自动冲床进行冲压、通过激光或等离子切割机来燃烧而被更容易加工成在薄板中产生孔，或者通过利用附加的制造技术进行打印——即作为示例通过3D打印——而形成。

本发明的另一目的在于提供一种下述改进管板构型：该改进管板构型包括文中也被称作介质层的间隙层，使得管板既用作管板又用作多功能传感器装置。

本发明的再一目的在于提供一种下述改进管板构型：该改进管板构型除提供多个板区段以外，还提供了在文中也被称作介质层的用于提供包括过滤以及对与热交换过程相关联的诸如温度或压力之类的参数的感测的许多附加功能中的任一附加功能的独特中间层。

发明内容

为了实现本发明的前述和其他目的、特征及优势，提供了一种改进管板结构以及制造这种管板的相关联的方法，同时解决了与现有管板构型相关联的上述问题，本发明解决了保证管板的大的公差、管间隔开以及结构刚度的问题。这是根据本发明通过制造由多层薄的板构成的管板来实现的，所述多层薄的板在组装过程中精确地彼此对准并与管对准，并且随后将该组件固定在一起以实现管板的最终结构整体性和隔板特征。

对于本发明而言，呈这种设置的相同的最终使用的管板将耗费少量的时间来制造，主要原因在于如果在自动冲床上进行冲压、通过激光或等离子体切割装置燃烧或者利用额外的制造技术——即作为示例为3D打印——并且被组装且固定的情况下大幅减小了各个板的厚度。根据本发明的额外特征在于管板的层叠允许材料的间隙布置产生整体上既用作管板又用作多功能过滤装置或膜的非同质装置。将这些薄板固定成接触有助于保证隔板效应和结构整体性以及所需的管间隔的目的。使用一个或更多个固定装置来将所有层或板紧固成用作管板的一体式质量块。就“固定装置”而言，可以参照将各个层或板紧固在一起的许多装置或技术中的任一装置或技术。

为了实现本发明的前述和其他目的、特征及优势，提供了一种下述管板构型：该管板构型包括至少两个平坦管板区段、以预定的图案设置在各个板中的多个孔以及间隙层，其中，各个孔用于容置管板管，管板区段对准成使得各个板的所有孔图案对准，该间隙层设置在至少两个管板区段之间，并且该间隙层支承有至少一个传感器元件。

根据本发明的其他方面，包括用于将管板区段以及间隙层紧固在一起的固定装置；包括位于管板构型的外部并且对来自传感器元件的信号做出响应的控制监测器；其中，传感器元件感测温度；包括都设置在间隙层内的多个传感器元件；其中，传感器元件感测压力；包括多个管板，所述多个管板构造并设置成用于在所述多个管板之间支承管板管；就各个管板而言包括间隙层，并且各个单独的传感器元件感测其相应的管板处的压力；包括多个管板，所述多个管板构造并设置成用于在所述多个管板之间支承管板管；包括位于管板的外部并且响应于来自相应的传感器元件的信号来确定压力差的控制监测器。

根据本发明的另一发面，提供了一种热交换器，该热交换器由热交换器壳体和设置在该热交换器壳体中的管板构型构成，该热交换器壳体具有入口室、出口室、流体入口、流体出口，该管板构型包括至少两个单独的管板以及在单独的管板之间延伸的多个管，其中，每个管板均包括至少两个平坦管板区段以及设置在所述至少两个管板区段之间的间隙层，并且各个间隙层支承有至少一个传感器元件。

根据本发明的又一些其他方面，包括以预定的图案设置在各个板中的多个孔，各个孔用于容置管板管，管板区段对准成使得各个板的所有孔图案对准；包括用于将管板区段以及间隙层紧固在一起的固定装置；包括位于管板构型的外部并且对来自各个传感器元件的信号做出响应的控制监测器；其中，传感器元件感测温度；包括都设置在间隙层内的多个传感器元件；其中，传感器元件感测压力；包括至少三个管板，所述至少三个管板构造并设置成用于在所述多个管板之间支承管板管。

在本发明的另一实施方式中，提供了管板与由该管板支承的多个长形管状元件的组合，所述管板由多个单独平坦管板区段、以预定的图案设置在各个板中的多个孔以及间隙层构成，其中，各个孔用于容置多个长形管状元件中的一个长形管状元件，所有的管板区段对准成使得各个区段的孔图案与所有其他区段中的孔图案对准。每个长形管状元件均具有带凸缘顶端部和连续的管状轴，其中，带凸缘顶端部的直径大于管状轴的直径，所述带凸缘顶端部支承在所述多个单独平坦管板区段中的第一平坦管板区段的上方，并且围绕长形管状元件的管状轴构造并设置有紧固件，并且该紧固件支承在所述多个单独平坦管板区段中的第二平坦管板区段的下方。该紧固件用于与管状轴接合以对设置在带凸缘顶端部与紧固件之间的管板区段提供压缩力。

在本发明的另一类型中，提供了一种下述管板构型：该管板构型由多个单独的平坦管板区段、以预定的图案设置在各个平坦管板区段中的多个孔、与所述多个单独的管板区段平行地设置的活性平坦层以及固定装置，其中，各个孔用于容置长形管状元件，该固定装置用于使所有的平坦管板区段以及活性平坦层紧固在一起并且设置成使得所有的平坦管板区段以及活性平坦层保持紧密接触。该活性层包括下述层：在该层中，外部刺激中的一种外部刺激被应用于该层并且该层发出响应。

在本发明的又一类型中，提供了一种下述管板构型：该管板构型由多个单独的平坦管板区段、以预定的图案设置在各个平坦管板区段中的多个孔、与所述多个单独的管板区段平行地设置的钝态平坦层以及固定装置构成，其中，各个孔用于容置长形管状元件，该固定装置用于使所有的平坦管板区段以及钝态平坦层紧固在一起并且设置成使得所有的平坦管板区段以及所述钝态平坦层保持紧密接触。该钝态层形成为流量控制层。

附图说明

应当理解，附图被提供是出于仅示出本公开的目的并且不意在限定对本公开的限制。在本发明描绘的附图中，所有的尺寸是成比例的。文中所描述的实施方式的前述和其他目的及优势将参照结合附图的以下详细描述而变得明显，在附图中：

图1为现有技术的热交换器系统的示意图；

图2为结合了改进热交换器构型特别是与热交换器相关联的改进管板构型的热交换器系统的示意图；

图3为结合了改进管板构型的热交换器容器的放大图；

图3A为图3中示出的管板中的一个管板的放大且局部截面图；

图4为穿过管板构型的放大截面图；

图5为本发明的替代实施方式的示意图；

图6为本发明的示出了用于激励介质层的刺激装置以及感测回路的用途的又一类型的示意图。

图7为穿过管板的替代实施方式的截面图；

图8为示出了本发明的包括与滤管相关联的紧固件的另一实施方式的局部截面图；

图9为示出了一个滤管处的构型并且采用了紧固螺母的放大截面图；

图10为示出了一个滤管处的构型并且采用了推动螺母的放大截面图；

图10A为示出了设置在滤管上的推动螺母的局部立体图；

图11为本发明的采用了紧固件的另一实施方式的局部截面图；

图12为示出了使用与每个滤管和传感器相关联的紧固件的局部截面图。

现有技术简介

现在参照图1，示出了用于热交换器10的典型控制系统。该控制系统包括反馈回路17，该反馈回路17具有用于使形成反馈回路17的部件相互连接的若干段联接管路。该反馈回路基本上从壳体12的壳体侧出口16延伸穿过图1中示出的各个部件并返回至壳体12的壳体侧入口15。基础热交换器构型由壳体12和管板结构形成，该管板结构由在壳的内部间隔地支承的一对实心管板20以及由管板支承并在管板之间延伸的多个管构成。图1还描绘了管侧入口13和管侧出口14，主流体在管侧入口13和管侧出口14处被处理。在图1中，管板20被认为是常规的设计，换句话说，管板20由单件式实心金属构件构造。

前述反馈回路17被认为是包括串联的液体分离器30、封闭式压缩机32、风扇冷却冷凝器34以及接收槽36，上述部件的功能在本领域中是已知的。在该装置中，控制元件中的一个控制元件包括经由毛细管26由检测感温包27控制的热膨胀阀24。隔膜类型的TXV热膨胀阀24具有相对于阀24的阀杆粗预设定的阀座。在这种设置中，阀的隔膜安装阀杆控制穿过阀杆/座对的流量。阀24的控制是通过气体填充毛细管26而由压力感温包27来进行的，气体填充毛细管26跨越了自TXV感温包27至热膨胀阀24的隔膜的距离。根据操作情况，热交换器的壳体侧的受控流为TXV热膨胀阀24提供了反馈，以控制围绕安装在相应的管板20之间的管22的流体流。

反馈控制回路通过配装至毛细管26的气体填充感温包27的作用来调节图1中在15处进入热交换器的壳体侧以及在16处离开热交换器的壳体的气体或液体；毛细管26的另一端部连接至TXV热膨胀阀24的隔膜。感温包27由夹持件28夹持以与管路紧密接触，同时在感温包27处优选地使用热胶。

处理气体的温度——该温度为管侧流体穿过时排弃的热载荷的函数——引起了感温包27中的气体压力的改变，该气体压力通过毛细管26传递至TXV热膨胀阀24的隔膜。这存在很高的风险，原因在于TXV感温包27的精确位置是不确定的，最好的温度传导或者针对必须一起用以使阀致动从而控制阀24处的流量的所述多个装置的制造公差的考虑事项也是不确定的，而这些都将最终决定可用于使经过热交换器的管侧的流体的温度改变的热传递流体的体积。

替代实施方式的详细描述

如前所述，根据本发明，管板由多层较薄的板材料构成，所述多层较薄的板材料在组装过程中彼此对准并与管对准，并且随后将该组件固定在一起以实现管板的最终结构整体性和隔板特征。在通过参引以整体的方式并入本文的共同未决的申请No.14/535,596(代理人案号03413-1)的附图中，例如在图1至图4以及图5中的示意图中陈述了管板构型的各种不同类型，其中，图5为本发明的原理应用于过滤结构的视图。

根据本发明的一方面，提供了一种通过形成例如在图7中被示出为层或板1至6的多个单独的薄管板区段来制造管板的方法。接下来的步骤是在各个板中以例如以11示出的预定图案形成多个孔。各个孔11用于容置管板的滤管8。接下来的步骤是使所有的所述多个管板区段1至6对准，使得各个板的孔图案与所述多个管板区段的所有其他板中的孔图案对准，并且例如通过使用图7的实施方式中的固定装置12将所有管板区段紧固在一起以形成一体式管板。最有可能的是，若干固定装置将贯穿管板使用以提供牢固的一体式结构。所有固定装置或其他紧固装置旨在将所有板和层保持在一起。在该实施方式中并且在文中描述的其他实施方式中，固定装置设置成使得所有单独的层都与相邻层紧密接触地保持，从而保证牢固的管板结构在各层之间没有间隙。这种紧密接触还应用于与所使用的任何介质层的接触。

另外，本发明的一方面不仅允许堆叠管板层，而且实际上堆叠并保持分区段管板层之间的其他过滤或转换介质。可以设想在此时的不连续的管板装置中将间隙层附接至电触头并且间隙层本身为对穿过的目标分子进行计数的装置(作为可以进行计数的装置的示例，参见图6中的感测回路87)。文中在附图中示出了额外的介质板。例如，介质层可以呈能够感测该装置的整个宽度的任意许多差异——例如在单个热交换器利用多个管板的情况下感测压力差——的被激励的间隙层的形式。还可以设想管板的一层或更多层内的间隙层可以用于测量整个管板的温度差并实时地提供反馈，从而增强计算流体力学软件形成实现新的类型的高度交互的管板构型的改进的开环或闭环装置。

应当指出的是，文中在图中由层10标识并且也被称作间隙层的“介质”层可以呈多种形式。但是，该层的材料不同于包括管板的其他层的材料。该层在文中在特定的应用中可以被称作或者“钝态层”或者“活性层”。在任一种情况下，该层都描述了本质上为整个组件(管板)的子部件但用以与整个组件一起提供通过现有技术所不能提供的独特的特征的中间层。“钝态层”可以被认为是下述层：在该层中，通过针对该层选择不同的材料(并且不同于管板的其他层)，可以对穿过该系统的流体流产生不同的影响，然而同时并不认为是提供了任何活性的刺激或响应。另一方面，“活性”层可以被认为是下述层：在该层中，外部刺激被施加于该层或者从该层引出响应。“钝态”层的示例中介质层提供过滤、流量控制、减震、磁特性、配送、化学或药物治疗或者离子交换的情况。“活性”层的示例中介质层被用于感测管板内的参数如压力或温度(响应)的情况或者例如通过向介质层施加磁场(刺激)而在外部激励该介质层的情况。文中陈述了其他示例。

对于过滤和热交换而言，通常构造由金属材料如不锈钢形成的管板。然而，根据本发明，管板或管板的某些层也可以由绝缘或非金属材料如玻璃加强塑料材料形成。另外，对各个层而言可以提供交替的导电材料和非导电材料，稍后将陈述其示例。

现在参照图2、图3、图3A和图4，典型的管板热交换器装置以40示出并且具有下述类型：本发明旨在通过将本发明的改进管板构型结合到该典型的管板热交换器装置中而对系统操作进行改进。例如，与对离开壳体侧管上的温度采取间接测量所不同的是，此时可以对管板本身内的温度采取直接测量。这是借助于结合具有管板传感器的单独的介质层来实现的，该管板传感器对于该特定的实施方式而言是温度传感器如图3A和图4中描绘的传感器65。在文中描述的另一实施方式中，压力被感测，而在又一些实施方式中，可以直接感测管板本身内的任意许多其他参数。其中，传感器n＝1且没有上限、嵌入在图3A的介质层60中，显著的温度分辨率可以被直接识别并且通过针对所涉及的管板装置的新实施方式所设计的若干新的随机设计的控制算法而被适当地作用。例如，可以使感温包与毛细管装置(参见图1)断开联接，并且例如使控制阀配装有步进马达，换句话说为EXV电子膨胀阀25(参见图2)，该EXV电子膨胀阀25由控制监测器70驱动，控制监测器70运行在管板中的管的潜在的每个入口和每个出口处以及在热交换器管的中间位置处捕获实时数据的算法。在图2中，陈述了根据本发明的改进，同时还示出了液体分离器30、封闭式压缩机32、风扇冷却冷凝器34以及接收槽36的已知部件。

在图2和图3中，示出了管板50的布置。在实现了热交换器的改进操作特征和能量效率的图3中，在该特定的实施方式中，管板50被示出为安装在热交换器的两端处。这实现了计算流体力学(CFD)软件的改进并使得热交换器的建模和构造更加有效。热交换器的控制也将便得更加标准化，这是因为不同于毛细管与感温包布置，嵌入在层60中的传感器65将保持与该层紧密接触并且就优化该系统所需的过程测量而言保持在精确的位置中。另外，即使温度传感器发生故障，该系统也将以非常大的可靠性继续操作。如果热交换器示例中的现有技术系统中的温度反馈回路中的一项故障，则丧失控制并且系统故障。本发明使得增大了操作效率以及热交换器的可靠性，图2还以虚轮廓线示出了在端部管板之间间隔开的可选的另一管板50’。管52可以穿过该中央管板50’或者可以在中央管板50’处以各种方式连接。另外，可以沿着管采用具有传感器层的额外管板以有助于额外的测量，包括但不限于诸如温度、力或压强之类的测量。

图3、图3A和图4还示出了包括多区段管板60的改进管板构型的其他细节，其中，n＝2为单独板的最小数目且没有上限；并且最小的管数目n＝1且没有上限。在这种特定的实施方式中，多区段管板被示出为具有被标识为板62和板64的仅两个主板并且设置成使得管52的端部基本上支承在板或区段62与64之间。另外，示出了设置在顶板62的正下方的单个介质板或层60，如图4中所示。在该特定的实施方式中，各个管52均设置有基本上设置在两个板——板62与板64——之间的带凸缘表面66。凸缘66被认为是各个管52的一部分并附在各个管52的端部处，并且凸缘66为使管相对于板保持就位的装置。第一板62在这种情况下基本上用作向下保持管状元件52以及包括额外感测层60的所有其他板的保持件，额外感测层60可以随着处理介质从未被处理的一侧穿入已被处理的一侧而用作对该处理介质的过滤屏障或转换介质，并且额外感测层60可以随着介质从管板的第一侧过渡至第二侧根据对介质的所需作用而安装或者不安装在该位置处。呈组装形式的管板堆叠可以例如通过铆钉、熔焊、软钎焊、硬钎焊、环氧树脂胶合等(参见固定装置73)来永久性地构造或者通过诸如螺栓、螺钉、可移除铆钉之类的可移除固定装置来构造，或者仅浮动在某些参照点之间，以在辅助简单地用作管板的第一侧与第二侧之间的隔板和限界位置的传统管板目的的同时有助于介质的装载。

在图2至图4中示出的实施方式中，感测层60中嵌入了多个传感器65。然而，每个感测层也可以设置仅单个传感器。另外，可以设置多于两个的管板介质层的区段，在这种情况下，可以在管板的多个位置处进行温度感测。在这方面，参照了于2014年11月7日提交的共同未决的申请No.14/535,596——其通过参引以整体的方式并入本文并且示出了具有多个层如在一个实施方式中示出的为六个层的若干不同管板构型。在一个实施方式中，在单个管板构型中具有若干单独的介质层。在这种情况下，在这些感测层中的一层或更多层感测层中可以嵌入一个或更多个传感器。另外，可以采用多于两个管板，其中，每个管板沿着热交换器或过滤器的横向长度间隔开。管板——各个管板均具有感测介质层——设置得越多，则可以获得的感测参数的频谱就越宽。

文中在图2中以虚轮廓线描绘了中间管板50’。也可以沿着管堆叠其他管板，其中，每个管板均具有使一个或更多个感测层利用一个或更多个温度传感器或其他参数传感器的能力。在这种情况下，中间管板50’的一个或更多个传感器也将连接至所示出的控制监测器70。另外参照了下文所讨论的图5，该图5用于示出中间管板50’的用途，中间管板50’也具有使该中间管板50’联接至控制监测器70的信号。中间管板50’对于流而言从45至46是可渗透的。

在图2中，除描绘了控制监测器70以外，还描绘了接收盒67和接收盒68，其中，接收盒67基本上代表了对来自位于管板50中的一个管板的层60上或者嵌入到该层60中的一个传感器或者多于一个的传感器的信号的接收，该接收盒68基本上代表了对来自位于相对的管板50的层60上或者嵌入到该层60中的一个传感器或者多于一个的传感器的信号的接收。因此。图2中示出了将盒67、盒68与对应的管板传感器65连接并从盒67、盒68联接至控制监测器70的控制线路。控制监测器的输出在线路69处连接至阀25以根据来自控制监测器70的电子控制来控制穿过阀25的流量。

在图5中，示出了本发明的测量压力差的另一实施方式。在图5中，使用与先前在图2中所描述的许多相同的附图标记。除联接至阀25的控制监测器70的输出以外，还应当指出，压力差可以显示在显示器61上。在图5中，除描绘了控制监测器70以外，还描绘了接收盒67、接收盒68和第三接收盒63，其中，接收盒67基本上代表了对来自位于管板50中的一个管板的层60上或者嵌入到该层60中的一个传感器或者多于一个的传感器的信号的接收，该接收盒68基本上代表了对来自位于相对的管板50的层60上或者嵌入到该层60中的一个传感器或者多于一个的传感器的信号的接收，该第三接收盒63基本上代表了对来自位于中间管板50’的层60上或者嵌入到该层60中的一个传感器或者多于一个的传感器的信号的接收。因此，图5中示出了将盒63、盒67、盒68与对应的管板传感器或多个管板传感器连接并从盒63、盒67、盒68联接至控制监测器70的控制线路。控制监测器的输出在线路69处连接至阀25以根据来自控制监测器70的电子控制来控制穿过阀25的流量。

以下是本发明的利用响应或者利用刺激构思而主要利用活性介质层的各种实施方式的额外示例。就“响应”构思而言意味着来自于在中间层处的某些传感器的感测。就“刺激”构思而言意味着对中间层元件处的元件进行外部刺激。图6中示意性地示出了“刺激”构思的示例，在该示例中，控制监测器由用于向管板的介质层施加刺激的刺激装置80来代替。

参照图3A和图4，并且通过图6的激励构思，主层62与64为一对相应的绝缘层。层62和层64可以由非导电材料如玻璃加强塑料构成，并且间隙层60由烧结铜制成。随后借助于图6中示意性地示出的刺激装置80在层60上施加负载。该刺激装置直接连接至层60以在层60上施加电负载或偏压或者磁负载或偏压。刺激装置80可以包括充电回路、电池装置或者磁通装置。位于绝缘层62与64之间的被良好绝缘的介质层60用作管板装置的上部结构内的静电过滤器。当流穿过图6中的管板时，该流穿过布置在层62与层64之间的被激励的金属层60，颗粒被捕获在层60的表面上。使该流反向以对层60进行反向冲洗将移除负载或使负载反向并将颗粒从系统释放出。

利用图3A和图4中示出的管板构型的另一操作装置设置了磁性颗粒过滤。这种过滤可以发生在包括用于如在共同未决的申请No.14/535,596(代理人案号03413-1)的热交换器的许多不同的应用中，以及可以发生在文中所描述的实施方式中，并且无论所提供的管板层的数目如何。因此，图4中的层60可以由下述材料构造：该材料在被外部电流激活或者与具有磁特性的另一磁场(图6中示出的刺激装置80)联接时会产生在管板处直接过滤掉颗粒的能力。在这种情况下，层62和层64可以由非磁性材料构造以便不会放大磁性层60的强度，或者想要精确地获得这种效应，并且在这种情况下，层62和层64两者将都由显示出磁化率的材料——例如具有铁磁性(例如铁)、亚铁磁性(例如磁铁矿)或者反铁磁性(例如铁酸锰、氧化镍)并且在反铁磁性的情况下为有机分子(例如5-脱氢间二甲苯)的材料——形成。

在刚刚陈述的示例中，可以增添其他特征以基本上提供能够实现“刺激”和“响应”两者的混合系统。如以上所指示的，刺激装置向介质层提供了激励信号。另外，在图6中也被描绘的外部感测回路87感测由于具有磁性、铁磁性或反铁磁性特性的穿过粒子而引起的层60处的磁通量的改变。此时，磁性层60同时或替代性地提供了与感测装置87和过滤装置80有关的功能。

可以实施本发明的又一实施方式，在该实施方式中，管板内实际上设置有等离子体层。可以设想该等离子体层应用于文中所描述的实施方式以及在共同未决的申请No.14/535,596(代理人案号03413-1)中所公开的管板的其他实施方式中的任意实施方式。就文中在图4中示出的管板类型而言，层62和层64具有足够构型以在其间容纳等离子体，例如层62和层64由高性能玻璃材料构造。基于等离子体的气体经由一定数目——其中，n＝1且没有上限的——改型管52被递送至该间隙位置并且进入到层62与层64之间的区域中。在这种情况下，该刺激基本上是用于向该气体递送负载以使得在层62与层64之间的区域中——或者换句话说在层60处——形成等离子体的装置。在流穿过管板时，该流穿过布置在层62与层64之间的等离子体层60。以此方式，在该实施方式的可以作为排污热交换器的一部分的示例中，颗粒以这种方式被去除。

在实施本发明的又一实施方式中，提供了用作UV光传递区域的活性层。在这方面，参照了文中在图7中示出的管板的另一类型。在这种类型中，层4或者其他层可以为选择性地传输UV光谱的天然或人造水晶或者工程玻璃制品。一定数目的UV量被递送至该间隙位置，其中，n＝1且没有上限的光纤管8进入到层3与层5之间的区域中，换句话说进入到层4中。当流穿过该管板时，所述流穿过层3至层5的间隙。穿过的流将被配送有从层4发出的UV光，并且在可以作为杀菌装置的一部分的该实施方式的示例中，任何活的物质的DNA都将被破坏或者可能被毁灭。在图7中，设置有光纤元件或光纤管8a、8b。层3仅在管8a、8b处反射进入层4。其他层中的管对准孔的位置是可选的。

所设想的另一实施方式将介质层设置为可以借助于由该层施加的特定限制来控制穿过管板的流量的介质层。文中参照图7，例如，介质层10在构型方面可以由例如用于过滤的均匀材料构造但设置有穿过其表面的一个或更多个孔口19以控制流量。每个孔口19的尺寸(直径)以及孔口的数目决定了穿过管板的流量。因此，这种介质层用作管板本身内的节流机构以调节给定的输入条件如流量和/或压力下的输出流量。具有一个或更多个孔口19的介质层还可以用于穿过非孔口位置进行过滤。因此，任何一个介质层都可以被认为具有多种功能。在图7中，孔口19被示出为与孔11对准，然而，在其他实施方式中，孔口可以没有如此对准。在层10略微多孔的情况下，孔口可以在层10中设置在许多不同的位置处。

此时图8至图12示出了本发明的替代实施方式。图8为示出了本发明的包括与滤管相关联的紧固件的另一实施方式的局部截面图。图9为示出了一个滤管处的构型并且采用了紧固螺母的放大截面图。图10为示出了一个滤管处的构型并且采用了推动螺母的放大截面图。图10A为示出了设置在滤管上的推动螺母的局部立体图。图11为本发明的采用了紧固件的另一实施方式的局部截面图。图12为示出了使用与每个滤管和传感器相关联的紧固件的局部截面图。图8至图12中描述的实施方式表示了对管板构型的另一改进。其主要涉及使用下述紧固件：该紧固件围绕管状元件或滤管构造并设置并且与长形管状元件的凸缘端部一起作用以对设置在凸缘顶端部与紧固件之间的管板区段提供压缩力。这种构型可以用在如图8的局部截面图中示出的管板构型中。在该特定的实施方式中，管板构型被示出为包括介质层10，但是，本发明的原理也可以用在没有设置介质层的管板构型中。

图8的局部截面图示出了带凸缘端部9。该带凸缘端部9可以由围绕长形中空管状元件8的端部压接的索环构造。在本发明的其他实施方式中，带凸缘构件9也可以围绕长形管状元件8的其他位置压接。图8还示出了呈与元件8螺纹接合的螺母75的形式的紧固件。在这方面，对示出了与具有外螺纹79的长形管状轴8接合的螺母75的图9的略微更详细的局部截面图进行了参照。现在另外参照图10的局部截面图以示出紧固件的不同实施方式。紧固件被示出为呈推动螺母76的形式。另外对示出了推动螺母76的额外细节的图10A的局部立体图进行了参照。推动螺母76作用成使得其可以被迫使到滤管的轴上，但构造成使得其一旦被推动到滤管8上就将被锁定就位并且不易于与滤管8断开接合。在图10中，滤管8被示出为具有光滑的外表面。然而，在本发明的另一实施方式中，滤管可以设置有辅助推动螺母76与滤管8的定位和接合的小的圆形锯齿状环。

现在参照作为示出了多个管状元件52的另一局部截面图的图11，所述多个管状元件52具有以9示出的索环或带凸缘端部并且具有呈位于层6的下方的螺母75的形式的紧固件。带凸缘端部9设置在所述多个管板区段的顶层1的上方。螺母75设置在所述多个单独的平坦管板区段的最底层6的下方。通过拧紧螺母75，在螺母75与凸缘9之间具有了压缩力，从而对螺母75与凸缘9之间的管板区段提供了压缩。尽管盖设置有额外的固定装置12，但是管板区段的直径也可能相对较大，而通过提供如文中所描述的紧固件，在管板区段上基本上在滤管的每个位置处都具有附加的压缩和附加的张力。尽管紧固件在图11中于管8中的每个管处都被示出，但是也可以仅在长形滤管8中的预定滤管处提供固定件。紧固件的使用可以设置成提供分布在整个管板构型中的一系列紧固件，每个紧固件各自与所示出的滤管相关联，使得具有施加附加压缩的若干位置。另外，带凸缘端部9设置成使得其借助于区段中的比带凸缘端部的直径更小的孔而与所接合的管板区段的顶表面牢固地接合，从而使带凸缘端部的环形接合表面直接抵靠管板区段表面——通常为其上表面。

图10中示出的具有推动螺母的实施方式的一个特别的优势在于其使得整个结构更加防损坏或抗干扰。如另外在先前所指示的，带凸缘端部与紧固件的组合引入了用于将管紧固至板区段的另一张力水平。

现在参照图12的示出了带凸缘端部和紧固件被应用于包括层60、62和64的简化管板构型的原理的局部截面图。在该实施方式中，在滤管8中的每个滤管上也设置有带凸缘端部9和紧固件75。在该特定的实施方式中，在紧固螺母75与层64之间还设置有O型环78。该O型环78可以在每个滤管与管板构型之间提供额外的密封。另外，图12还示出了传感器77。可以在层60中设置多个传感器，但是在图12中示出了仅一个传感器77。所述多个传感器可以为温度传感器或压力传感器或者例如用于流量控制的基本上任何其他类型的传感器。另外，如图11中的虚轮廓线所示出的，传感器77还可以设置在管板构型的不同层中。在图12中，传感器77被示出在介质层60中。在图11中，以虚轮廓线示出的两个传感器77位于相应的平坦管板区段1和6中。通过将传感器布置在管板构型内的不同位置处，可以对诸如整个管板构型的压力差或温度之类的不同参数进行感测。

此时已经描述了本发明的有限数目的实施方式，此时应当领会到，对于本领域的技术人员而言，可以设想落入本发明的由所附权利要求限定的范围内的许多其他实施方式及其改型。

Claims (15)

1.一种管板构型，包括至少两个平坦管板区段、以预定的图案设置在各个板中的多个孔以及间隙层，其中，各个孔用于容置管板管，所述管板区段对准成使得各个板的所有孔图案对准，所述间隙层设置在所述至少两个管板区段之间，所述间隙层包括联接至所述间隙层的用于刺激所述间隙层的刺激装置以及联接至所述间隙层的用于感测所述间隙层处的参数的感测装置中的至少一者。

2.根据权利要求1所述的管板构型，其中，所述感测装置包括由所述间隙层支承的至少一个传感器元件。

3.根据权利要求1所述的管板构型，包括固定装置，所述固定装置用于将所有的平坦管板区段以及所述间隙层紧固在一起并且设置成使得所有的平坦管板区段以及所述间隙层都保持紧密接触以形成牢固的管板结构。

4.根据权利要求1所述的管板构型，包括位于所述管板构型的外部并且对来自所述感测装置的信号做出响应的控制监测器。

5.根据权利要求1所述的管板构型，其中，所述感测装置包括感测温度和压力中的至少一者的传感器。

6.根据权利要求1所述的管板构型，其中，所述感测装置包括传感器元件并且还包括设置在所述间隙层内的多个传感器元件。

7.根据权利要求1所述的管板构型，包括多个管板，所述多个管板构造并设置成用于在所述多个管板之间支承所述管板管，并且其中，各个管板均具有设置在所述至少两个管板区段之间的间隙层，并且所述感测装置包括由所述间隙层支承的至少一个传感器元件。

8.根据权利要求6所述的管板构型，包括控制监测器，所述控制监测器位于所述管板的外部并且响应于来自相应的传感器元件的信号来确定温度、力和压力中的一者。

9.根据权利要求1所述的管板构型，其中，所述管板构型形成了过滤装置、热交换器、杀菌装置、反向渗透装置、蒸馏装置、冷凝器、蒸发器、燃料电池、输血装置以及血液加温装置中的一者的一部分。

10.根据权利要求1所述的管板构型，其中，所述间隙层包括活性层，在所述活性层中，外部刺激中的一种被应用至所述层并且从所述层引出响应。

11.根据权利要求1所述的管板构型，其中，所述间隙层包括活性层和钝态层中的一者。

12.根据权利要求1所述的管板构型，其中，每个所述管板管均具有带凸缘顶端部和连续的管状轴，其中，所述带凸缘顶端部的直径大于所述管状轴的直径，所述带凸缘顶端部被支承在多个单独的平坦管板区段中的第一平坦管板区段上方，并且围绕长形管状元件的管状轴构造并设置有紧固件，并且所述紧固件被支承在所述多个单独的平坦管板区段中的第二平坦管板区段的下方，所述紧固件用于与所述管状轴接合以对设置在所述带凸缘顶端部与所述紧固件之间的管板区段提供压缩力。

13.根据权利要求12所述的管板构型，其中，所述紧固件由螺纹螺母和推动螺母中的一者构成。

14.根据权利要求13所述的管板构型，其中，所述螺纹螺母抵接最下面的平坦管板区段。

15.根据权利要求2所述的管板构型，其中，所述带凸缘顶端部设置在相邻的平坦管区段之间并且所述紧固件设置在最下面的平坦管板区段的下方。