CN106804105B - 包含通过可旋转保持环紧固的过滤模块的过滤组合件 - Google Patents

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Abstract

一种过滤组合件(10)，其包含：容器(12)，该容器(12)包括隔板(14)，该隔板(14)将所述容器(12)分隔成第一腔室(16)和第二腔室(18)，其中所述隔板(14)包含至少一个圆柱形孔口(20)，该圆柱形孔口(20)穿过该隔板(14)并且包括：邻近于所述第二腔室(18)的外部区段(22)和至少一个径向向外延伸的狭槽(28)，邻近于所述第一腔室(16)的内部区段(24)，以及位于所述内部区段(24)与外部区段(22)之间的保持凹槽(26)；过滤器模块(30)，其包括：端盖(40)，该端盖(40)包含圆柱形底座(42)和远侧环状轮缘(44)，其中所述端盖(40)安放在所述孔口(20)内；以及保持环(46)，其位于所述保持凹槽(26)内并且包含至少一个突片(48)，该突片径向向外延伸并与所述保持凹槽(26)接合，以防止所述保持环(46)轴向移除，其中所述保持环(46)能在所述保持凹槽(26)内旋转以准许所述突片(48)与狭槽(28)对准。

Description

包含通过可旋转保持环紧固的过滤模块的过滤组合件
技术领域
本发明涉及过滤组合件，其包含一或多个过滤模块，该过滤模块固定到容器内的隔板。
背景技术
常见的一种类型的过滤组合件包含储槽或容器，其容置从共用隔板固定的一或多个过滤模块。板片将容器分隔成两个腔室，其中第一腔室被调适用于接收加压的供液，第二腔室被调适用于接收从第一腔室通过过滤器模块传递的渗透物。过滤器模块可以包含端盖，端盖通过隔板中的孔固定，从而使得模块悬浮于浸没在供液中的第一腔室。WO2014/009047US7083726、US5525220、US5209852和US477547中说明了过滤组合件的代表性实例，这些代表性实例以引用的方式并入本文中。端盖与隔板之间的互连件必须不透流体，以便将加压的供液与渗透物隔离。文献中说明了各种用于将端盖连接和密封到隔板的装置，其中包含使用专用端盖，(例如)缩减连接件(WO2014/009047)和带有螺栓的压板(US477547)。在多个实施例中，各个过滤器模块的长度大于1m，直径大于0.1m。在给定过滤器模块的大小和重量以及在储槽内的有限接入空间的情况下，模块的安装和周期性更换既费时又费力。需要一种用于将端盖固定到隔板的更简单的装置。
发明内容
本发明利用一种可旋转保持环将过滤器模块的端盖固定到容器的隔板。在优选实施例中，本发明包含一种过滤组合件(10)，其包含：
i)容器(12)，其包括隔板(14)，隔板(14)将容器(12)分隔成第一腔室(16)和第二腔室(18)，
其中所述隔板(14)包含至少一个圆柱形孔口(20)，圆柱形孔口(20)穿过该隔板并且包括：外部区段(22)，其邻近于第二腔室(18)并且具有直径(d1)和至少一个径向向外延伸的狭槽(28)；内部区段(24)，其邻近于第一腔室(16)并且具有直径(d2)；以及保持凹槽(26)，其位于内部区段(24)与外部区段(22)之间，并且具有直径(d3)，并且其中d3>d1>d2；
ii)过滤器模块(30)，其包括：
分离介质，其沿着轴线(X)在相反末端(34，36)之间延伸，以及端盖(40)，其位于分离介质的一个末端(34)，并且包含具有外径(D1)的圆柱形底座(42)和具有外径(D2)的远侧环状轮缘(44)；其中：d3>d1>D2>d2>D1并且端盖(40)安放在孔口(20)内，并且分离介质延伸到容器(12)的第一腔室(16)中；以及
iii)保持环(46)，其位于保持凹槽(26)内并且包含至少一个突片(48)，突片(48)径向向外延伸并与保持凹槽(26)接合，以防止保持环(46)的轴向移除，其中保持环(46)可在保持凹槽(26)内旋转，以准许突片(48)与狭槽(28)对准，和将保持环(46)从保持凹槽(26)中轴向移除。
附图说明
附图并未按比例绘制并且包括理想化视图以便于描述。可能时，在整个图式和书面说明中使用相同的编号来指示相同或相似的特征。
图1是本发明的一实施例的横截面图。
图2是本发明的包含隔板(14)、过滤器模块、端盖(40)和保持环(46)在内的组件的放大部分剖示透视图。
图3是图2的分解图。
图4是沿着图3中的线4-4获得的横截面图。
图5是沿着图1中的线5-5获得的横截面图，其示出了任选的环锁定特征(54)。
图6是本发明的一实施例的横截面图。
图7A是沿着图6中的线7-7获得的横截面图。
图7B是沿着图7A中的线7B-7B获得的横截面图。
具体实施方式
本发明包含图1中总体上示出的过滤组合件(10)，其包含容器(12)。容器的形状和构造不受特别限制，但是圆柱形配置更适合于高压应用。容器(12)优选地包含几个端口，其被调适用于允许流体进入和离开，还有任选的通气器和可移除盖子或开口以提供对容器内部的接入功能。组合件(10)包含隔板(14)，隔板(14)将容器(12)分隔成第一腔室(16)和第二腔室(18)。如本领域中已知，还可使用额外的隔板，其将容器进一步分割成额外的腔室(例如参照WO2014/009047)。隔板(14)包含至少一个孔，即穿过隔板的圆柱形孔口(20)，圆柱形孔口(20)在第一腔室(16)与第二腔室(18)之间提供通道。如图2中最好地示出，孔口(20)包含阶梯式内周边，阶梯式内周边包含邻近于第二腔室(18)的具有直径(d1)的外部区段(22)和至少一个径向向外延伸的狭槽(28)。孔口(20)进一步包含邻近于第一腔室(16)的具有直径(d2)的内部区段(24)，以及位于内部区段(24)与外部区段(22)之间的具有直径(d3)的保持凹槽(26)。如图4中最好地示出，各种直径的关系优选地是d3>d1>d2。孔口(20)可包括在隔板(14)中钻出或者在隔板(14)中模制的通道，或者与通过板片固定(例如焊接、胶合、冲压等)的嵌件(如图2和图3中所示)结合的孔。
虽然示出的组合件(10)包含多个过滤器模块(30)，但是可使用单一过滤器模块。过滤器模块(30)优选地包含伸长形状(例如圆柱形)的壳体(32)，该壳体(32)沿着轴线(X)在相反末端(34，36)之间延伸。壳体限定内部腔室(38)，其中容纳着分离介质(未图示)。虽然分离介质可以具有多种形状，(例如)颗粒、粉末等，并且用于多种功能，(例如)吸附剂、离子交换介质、螯合剂等，但是膜基介质是优选的。在特别优选的实施例中，分离介质是一个隔膜，该隔膜可以用多种材料制造成多种配置，(例如)卷绕螺旋形、中空纤维、毛细管、平盘和管状隔膜模块或“元件”。代表性半透膜包含由以下材料制成的半透膜：各种陶瓷、金属、纤维素、聚砜、聚醚砜、聚偏二氟乙烯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚烯烃等。隔膜可能适合用于多种多样的应用，包含但不限于：微过滤(MF)、超过滤(UF)、纳米过滤(NF)和逆渗透(RO)。在优选实施例中，模块包含多个半透中空纤维隔膜。中空纤维隔膜的平均孔径优选地是从0.01到5微米，并且更优选地是从0.01到0.10微米。在未示出的一个实施例中，多个半透中空纤维隔膜轴向地定向。中空纤维的末端借助于众所周知的“灌封”技术从内部腔室密封，其中中空纤维的一个或两个末端保持打开并且与一或多个外部腔室流体连通。在未示出的替代实施例中，模块不包含壳体。在此实施例中，分离介质在模块的末端(34，36)之间延伸并且可以直接暴露于供液。这些配置在隔膜生物反应器系统中是常见的，其中轴向延伸的中空纤维的一个或两个末端被灌封以形成管件组，该管件组收容在端盖或“头端”内。
端盖(40)位于模块(30)的一个末端(34)处，并且包含具有外径(D1)的圆柱形底座(42)和具有外径(D2)的远侧环状轮缘(44)。如图3中最好地示出，底座(42)的直径(D1)优选地小于轮缘(44)的直径(D2)，即D2>D1。
壳体(32)(如果使用的话)和端盖(40)可以由多种多样的材料构成，(例如)塑料、陶瓷、金属等，然而，在一组优选实施例中，壳体和端盖由诸如聚氯乙烯(PVC)或丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)之类的可注射成型塑料制成。
过滤器模块(30)可以通过如下方式安装在容器(12)内：将模块的第二末端(36)穿过孔口(20)从第二腔室(18)插入到第一腔室(16)中，直到端盖(40)安放在孔口(20)内，并且它的圆柱形底座(42)同心地位于孔口(20)的内部区段(24)内，并且模块(30)的分离介质和壳体(如果使用的话)延伸到第一腔室(16)中。本文所使用的术语“安放”是指机械或压力接合。模块的重量可以提供充分的力以安放端盖。替代地，在各个部分的直径彼此的公差很小的例子中，可以使用压配布置。在优选实施例中，端盖(40)的轮缘(44)与内周边的一或多个表面接合，其中包含孔口(20)内的一个或两个水平和竖直表面。例如，在优选实施例中，端盖(40)和孔口(20)的各种直径的关系如下：d3>d1>D2>d2>D1，由此提供前述接合。可以在端盖(40)的接合表面与包含孔口(20)内的一个或两个水平和竖直表面的内周边之间设置O形环或其它密封装置。例如，在图2和图3中示出的实施例中，端盖(40)的底座(42)包含用于接收O形环的环形凹槽(45，45')。还可使用许多替代布置。
如图2所示，通过在保持凹槽(26)内安设保持环(46)，可以将过滤器模块(30)的端盖(40)锁定或固定到合适位置中。保持环(46)包含至少一个突片(48)并且优选地包含多个突片(48)，这些突片围绕其周边间隔开并且径向向外延伸。突片(48)的尺寸不受特别限制并且将取决于具体应用，(例如)取决于所使用的过滤器模块的尺寸。在优选实施例中，突片(48)的宽度是从5到30mm，更优选的是从8到20mm，甚至更优选的是从10到15mm。在此背景下，突片(48)的“宽度”是指垂直于径向方向的尺寸。突片(48)的径向朝向对应于围绕孔口(20)的外部区段(22)设置的狭槽(28)的径向朝向。如弯曲箭头所示，保持环(46)可在保持凹槽(26)内旋转，以准许突片(48)与狭槽(28)对准。一旦对准，可以将保持环(46)从保持凹槽(26)中轴向移除。反向地执行这些步骤会将模块(30)重新紧固在位，使片(48)与保持凹槽(26)接合以防止轴向移动。在优选实施例中，保持环(46)具有外径(D3)并且d1>D3>d2。虽然保持环(46)可以由多种材料(例如塑料、金属等)冲压、模制或铸造，环优选地是刚性的，使得在从保持凹槽(26)中移除期间它的外径(D3)保持相对不变。也就是说，保持环(46)不是充当弹簧型固持夹，在弹簧型固持夹中，夹片在安装和移除期间被径向偏置。
图4和图5示出了任选的环锁定机构，该环锁定机构包括孔(50)，孔(50)的位置穿过突片(48)，孔(50)可以与隔板(14)中的相应的孔(52)对准。孔(50，52)适于收容销钉(54)，销钉当通过对准孔(50)插入时能防止保持环(46)旋转。移除销钉(54)则准许保持环(46)旋转。可使用多种其它锁定装置。
本发明的保持环准许容易在过滤器组合件上安装和从过滤器组合件上移除过滤器模块，并且无需旋转模块，而且无需使用专用端盖、工具等。在其它实施例中，可以使用专用工具以便于安装或拆卸保持环。
图6和图7A至图7B示出了本发明的另一个实施例，其中隔板(14)包含多个紧密布置的孔口(20)。各个孔口(20)的狭槽(28)彼此偏移，使得各个孔口(20)的外部区部(22)的直径(d1)可以布置成极为接近，(例如)在25mm、10mm或甚至1mm以内。这种布置允许容器(12)内包含更多的过滤器模块。

Claims (6)

1.一种过滤组合件(10)，其包括：
i)容器(12)，其包括隔板(14)，该隔板(14)将所述容器(12)分隔成第一腔室(16)和第二腔室(18)，其中所述隔板(14)包含至少一个圆柱形孔口(20)，该圆柱形孔口(20)穿过该隔板(14)并且包括：外部区段(22)，邻近于所述第二腔室(18)并且具有直径(d1)和至少一个径向向外延伸的狭槽(28)；内部区段(24)，邻近于所述第一腔室(16)并且具有直径(d2)；以及保持凹槽(26)，位于所述内部区段(24)与外部区段(22)之间并且具有直径(d3)，并且其中d3>d1>d2；
ii)过滤器模块(30)，其包括：
分离介质，其沿着轴线(X)在相反末端(34，36)之间延伸，以及
端盖(40)，其位于所述分离介质的的一个末端(34)处，并且包含具有外径(D1)的圆柱形底座(42)和具有外径(D2)的远侧环状轮缘(44)；
其中：d3>d1>D2>d2>D1并且所述端盖(40)安放在所述孔口(20)内，所述分离介质延伸到所述容器(12)的所述第一腔室(16)中；以及
iii)保持环(46)，其位于所述保持凹槽(26)内并且包含至少一个突片(48)，该突片(48)径向向外延伸并与所述保持凹槽(26)接合，以防止所述保持环(46)的轴向移除，其中所述保持环(46)能在所述保持凹槽(26)内旋转，以准许所述突片(48)与狭槽(28)对准，和将所述保持环(46)从所述保持凹槽(26)中轴向移除。
2.根据权利要求1所述的组合件，其中所述过滤器模块(30)进一步包括伸长形状的壳体(32)，该壳体(32)沿着所述轴线(X)在相反末端(34，36)之间延伸，并且限定容纳所述分离介质的腔室(38)，并且其中所述壳体(32)延伸到所述容器(12)的所述第一腔室(16)中。
3.根据权利要求1所述的组合件，其中所述保持环(46)具有外径(D3)并且d1>D3>d2。
4.根据权利要求3所述的组合件，其中所述孔口(20)的所述外部区段(22)包括围绕其直径(d1)间隔开的多个狭槽(28)，并且所述保持环(46)包括围绕其直径(D3)间隔开的多个突片(48)，并且其中所述突片(48)的径向朝向对应于所述狭槽(28)的径向朝向。
5.根据权利要求1所述的组合件，其进一步包括锁定机构，该锁定机构防止所述保持环(46)旋转。
6.根据权利要求1所述的组合件，其中所述隔板(14)包括多个孔口(20)，每个孔口(20)具有直径为(d1)并且包含多个狭槽(28)的外部区段(22)，其中所述孔口(20)布置成使得邻近孔口(20)的所述狭槽(28)彼此偏移，并且所述孔口的直径(d1)彼此间隔开25mm以内。
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