TW201702488A - 用於液體之高壓、高剪力處理系統 - Google Patents

用於液體之高壓、高剪力處理系統 Download PDF

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Abstract

提供一種方法，應用於一液體的高液體剪力處理，使用一隔離裝置，具有一第一子艙室用來容納一第一液體、和一第二子艙室用來容納一第二液體，由一分隔器來界定，分隔器位在艙室中且可在該艙室的一第一端(first end)和該艙室的一第二端(second end)之間移動。二個子艙室以壓力連通(in pressure communication)彼此、但不是液體連通(in fluid communication)彼此。一第一液體在一超高壓力被抽吸進入第一子艙室，而在第一子艙室的壓力引發一被處理的第二液體從第二子艙室排放進入一處理閥門。也提供一種系統用於實施此方法的步驟。

Description

用於液體之高壓、高剪力處理系統 相關申請之交叉參考
本專利申請案主張優先權，相同於2015年3月28日提出之美國臨時專利申請案62/139,706號，該案之全部內容並於此處作為參考。
發明領域
本發明係指向多相流體(multiphase fluids)的高剪力處理(high shear processing)，透過使用超高壓力的流體排放(ultrahigh pressurized fluidic discharge)，用於混合(mixing)、縮減尺寸(size reduction)、乳化(emulsification)、瞬間加熱(instant heating)、或諸如此類的目的，此處理一般可描述為均質化(homogenization)、但也可以用於某一特定相(phase)的尺寸縮減的目的。
特別是，本發明係有關於超高壓液體剪力的應用，其中操作壓力係大於20,000磅力/平方英吋(psi；pounds per square inch)，並且其中在超高壓流體排放(ultrahigh pressure discharge)時液體從最大程度的流體剪力(fluid shear)和加熱得到利益；又，特別是，本發明係有關於一種產品的高剪力處理的方法和系統，使用一種模組方法(modular approach)，該處理壓力的 初始生成係由一獨立於被處理產品的液體來達成。明確地說，本發明係有關於一種新技術，在超過20,000磅力/平方英吋(psi)的壓力，讓一個高壓力來源液體轉移壓力至一在隔離裝置(isolators)的產品並透過閥門(valves)排出，另一方面，對於厚實或黏稠產品，本發明之設備容易清理，元件壽命(long component life)長和有穩定性(suitability)。
以高剪力處理為基礎的壓力釋放是一種對於需要縮減尺寸、乳化、和混合的食物或其他物質常用的處理方法，例如，均質化牛奶通常是在3,000磅力/平方英吋(psi)處理，藉由使用一正排量式泵《幫浦》(positive displacement pump)和一排出噴管(discharge nozzle)、有時稱為均質化閥門(homogenizing valve)來完成。用一泵迫使產品在壓力下通過噴管，在噴管處，當壓力能量轉變成速度時，該液體會遭遇高剪切應力(high shear stress)，因為高液體剪切應力、氣穴(cavitation)、和隨後流體衝擊(subsequent fluid impingement)使均質化在此點發生，一般來說，更高的壓力會產生一種更大的均質化效果。
本研究指出在超高壓力《例如從20,000至60,000磅力/平方英吋》的均質化可以得到極大利益，這些利益與最大程度剪切應力的生成有關，這剪切應力可以斷裂細胞物質(cellular materials)，並達到顯著幅度的瞬間加熱。舉例來說，從60,000磅力/平方英吋排放20℃的水，藉著位能(potential pressure energy)轉變為動能(kinetic energy)然後轉變為熱能(thermal energy)，會立即增加該水的溫度至120℃，在均質器(homogenizer)閥門處的超音波液體流量(supersonic fluid flow)產生最大程度的高剪切應力，這些結果可以導致所希望的加熱效應以及較大的尺寸縮減效應。加熱效應可以應用於快速加熱處理；剪力效應可以應用於創作奈米粒子《毫微米粒子》(nanoparticle)懸浮液的完成。
由於機械幫浦元件上的高剪力，應用現今方法建立直接排量式泵型均質器(direct displacement pump type homogenizers)在超高壓時有困難，幫浦中的每一唧筒(cylinder)在每一循環會在無壓力與最大壓力間交換，因此，對一在500轉/分鐘(rpm)運作的幫浦，每小時的運作會產生30,000壓力循環，在60,000磅力/平方英吋要如此做，會是一種高技術挑戰。
在超高壓運轉的大型往復式活塞(reciprocating pistons)需要碩大的力在活塞和相連接的元件上，舉例來說，在60,000磅力/平方英吋，一個2英吋直徑的均質器活塞需要188,000磅(lbs)的力來移動，對工程師最好的方法是一個高壓泵《幫浦》藉由減少活塞直徑而減少力，為了抵償一個小活塞減少的體積流量(volumetric flow)，將使用一個較高的幫浦轉速(rotational speed)。然而，高轉速和較小直徑不相容於黏質產品，再者，較小尺寸的幫浦元件由於較小的通路(passageways)會使裝備清理更困難。
無論如何，高壓幫浦已經在其他工業用途方面有發展，例如水噴射(water jet)切割和清潔，這些幫浦用乾淨的水運轉，所以閥門不會碰觸黏質液體，也不可能處理如食物類的產品，因為內部通路很小，要將複雜的有機材料從這些幫浦中清潔也會很困難。
所以，有必要不必建立大而重的傳統均質器幫浦，就能實施超高壓液體剪力處理。
本發明之一個面向係指向一個高液體剪力處理系統(high fluid shear processing system)。於一具體模式例中，該系統包括一超高壓泵《幫浦》(ultrahigh pressure pump)能夠在一至少20,000磅力/平方英吋的壓力推動一第一液體(first fluid)，以及至少一選擇性地容納(containing)和排放(discharging)《或分配(dispensing)》一第二液體(second fluid)的隔離裝置(isolator)；每一隔離裝置包括一隔離裝置壁(isolator wall)來界定一艙室(chamber)和一位在艙室內且可在該艙室的一個第一端(first end)和該艙室的一個第二端(second end)之間移動的分隔器(separator)；該分隔器結合(engage)該隔離裝置壁，更進一步劃分該艙室為一個第一子艙室(first sub-chamber)和一個第二子艙室(second sub-chamber)，二者以壓力連通(in pressure communication)彼此、但不是液體連通(in fluid communication)彼此。一個第一子艙室進料閥(inlet valve)係以液體連通超高壓泵和第一子艙室；一第一子艙室出料閥(outlet valve)係以液體連通第一子艙室；一第 一止回閥(first check valve)係以液體連通第二子艙室，讓液體進入第二子艙室；一第二止回閥(second check valve)係以液體連通第二子艙室，將液體從第二子艙室排空。一處理單元(processing unit)以液體連通第二止回閥。
於某些具體模式例，該處理單元係一個均質化閥門(homogenizing valve)。
於某些具體模式例，至少有兩個隔離裝置，且該隔離裝置的結構是當一個第一個隔離裝置正在充填(filling)時，一個第二隔離裝置正在排放(discharging)。
於某些具體模式例，一第一近距離感應器(proximity sensor)偵測分隔器對艙室的第一端的接近度(proximity)，而一第二近距離感應器偵測分隔器對艙室的第二端的接近度。
於某些具體模式例，還有一個以上的超高壓泵《幫浦》，以產生一個第一液體的連續流動狀態至隔離裝置。
於某些具體模式例，一低壓輸送泵(low pressure transfer pump)係以液體連通該第一止回閥，並作成構造為推進一第二液體至該第一止回閥。
於某些具體模式例，一歧管壓力感應器(manifold pressure sensor)係以液體連通一以液體連通第二止回閥的歧管(manifold)。
於某些具體模式例，一泵壓力感應器(pump pressure sensor)係以液體連通超高壓泵。
於某些具體模式例，一溫度受控制區帶(temperature controlled zone)係在該處理單元的下游。
於某些具體模式例，一可控制壓力排放閥門(controllable pressure discharge valve)係以液體連通每一隔離裝置的第二出口(second outlet)，並位在該處理單元的下游。
於某些具體模式例，一排放口(vent)係以液體連通該至少一隔離裝置的第二子艙室，並且作成構造是讓該系統能就地清潔操作(clean in place operation of the system)的。
於某些具體模式例，該系統包括一處理器(processor)，至少一排放壓力感應器(discharge pressure sensor)以液體連通該處理器用來測量該排放壓力；和一控制器，以液體連通該處理器。該控制器的構造是當隔離裝置之間切換處理時，減速該壓力排放閥門以減少流量，因此維持一更恆定的排放壓力《或一恆定排放壓力》。
於某些具體模式例，該泵《幫浦》係曲軸驅動正排量式水泵(crank shaft driven positive displacement water pumps)，能夠承受至少20,000磅力/平方英吋(psi)。
於某些具體模式例，該泵《幫浦》係液壓增壓泵(hydraulic intensifier pumps)，能夠在至少20,000磅力/平方英吋的恆定壓力操作。
於某些具體模式例，藉由絕緣隔離及/或續發性加熱(secondary heating)，隔離裝置、歧管、和壓力排放閥門可以維持在一預先選定的溫度。
於某些具體模式例，最終產品可以在無菌狀態充填至位於一收集區(collection zone)的容器內。
於某些具體模式例，該第一液體是乾淨的水。
於某些具體模式例，每一個隔離裝置是位於一無塵室(clean room)環境中。
於某些具體模式例，該隔離裝置和該泵可配置成個別的模組。
本發明的另一個面向係提供一高壓隔離裝置(high pressure isolator)。該隔離裝置具有一隔離裝置壁來界定艙室；該隔離裝置具有一位在艙室內且可在該艙室的一第一端(first end)和該艙室的一第二端(second end)之間移動的分隔器(separator)，該分隔器結合該隔離裝置壁，更進一步劃分 該艙室為一第一子艙室(first sub-chamber)和一第二子艙室(second sub-chamber)，二者以壓力連通(in pressure communication)彼此、但不是液體連通(in fluid communication)彼此。
於某些具體模式例，該第一子艙室具有一第一進料埠(first inlet port)和一第一出料埠(first outlet port)，第一進料埠和第一出料埠係一者在另一者之上地垂直放置，且位在艙室的一外部邊緣(outer edge)；該第二子艙室具有一第二進料埠和一第二出料埠，二者係一者在另一者之上地垂直放置，且位在艙室的一外部邊緣。
於某些具體模式例，該隔離裝置被包在一絕緣夾套中(insulating jacket)及/或裝有加熱、及/或裝有冷卻，以確保溫度控制。
於某些具體模式例，該隔離裝置包含一攪動產品的結構，以便在離開隔離裝置前將多相混合物(multiphase mixtures)保持在懸浮液中。
本發明之另一個面向，係提供一種方法用於一種液體的高壓、高剪力處理。一個使用者準備至少一隔離裝置用來選擇性容納和分配一第二液體，每一隔離裝置具有一個隔離裝置壁界定一艙室，和一位在艙室內且可在該艙室的一個第一端(first end)和該艙室的一個第二端(second end)之間移動的分隔器(separator)，該分隔器結合該隔離裝置壁，更進一步劃分該艙室為一個第一子艙室(first sub-chamber)和一個第二子艙室(second sub-chamber)，二者以壓力連通(in pressure communication)彼此、但不是液體連通(in fluid communication)彼此。
一個使用者提供一第一止回閥(first check valve)係以液體連通第二子艙室，該第一止回閥係做成讓第二液體進入第二子艙室的構造；一個使用者提供一一第二止回閥(second check valve)係以液體連通第二子艙室，該第二止回閥係做成將液體從第二子艙室排空的構造。一個使用者提供一處理單元係以液體連通該第二止回閥，然後交替地將一第一液體在一至少20,000磅力/平方英吋壓力下導入該第一子艙室，而一第二液體被導入該第二子艙室；第一液體導入第一子艙室造成第二液體經過第二止回閥、並經過處理閥門(processing valve)從第二子艙室被排出。
於某些具體模式例，該處理單元是一均質化閥門。
於某些具體模式例，當第二液體在岐管中的時候，該第二液體的溫度是受到控制的。
於某些具體模式例，至少有兩個隔離裝置。
於某些具體模式例，兩個隔離裝置是不同相(out of phase)地排放第二液體，使第二液體連續流動地通過岐管。
於某些具體模式例，對每一個別的隔離裝置，分隔器的位置係在艙室的第一端和艙室的第二端，而這些隔離裝置受到控制，是不同相的。
於某些具體模式例，第二液體在通過處理單元以後被收集起來。
於某些具體模式例，一排放閥門被裝配於處理單元的下游，且該排放閥門是受到控制的。
於某些具體模式例，第二液體在通過一壓力排放閥門後，該第二液體已被冷卻。
10‧‧‧高壓關閉閥門
11‧‧‧第一進料埠
12‧‧‧放口閥門
13‧‧‧第一出料埠
14‧‧‧止回閥
15‧‧‧第二出料埠
16‧‧‧進料閥
17‧‧‧第二進料埠
18、20‧‧‧近距離感應器
22‧‧‧分隔器(隔離裝置活塞)
24‧‧‧隔離裝置
26、28‧‧‧子艙室
30‧‧‧正排量式泵
31‧‧‧貯液器
32‧‧‧壓力感應器
34‧‧‧低壓泵
35‧‧‧貯液器
36‧‧‧岐管壓力感應器
40、46‧‧‧近距離感應器
42‧‧‧放口閥門
43‧‧‧高壓關閉閥門
44‧‧‧第二止回閥
46‧‧‧近距離感應器
48‧‧‧第一止回閥
52‧‧‧隔離裝置
56、58‧‧‧子艙室
60‧‧‧排放口閥門(清潔埠)
70‧‧‧均質器閥門(處理單元)
71‧‧‧第一進料埠
72‧‧‧溫度受控制區帶
73‧‧‧第一出料埠
75‧‧‧第二出料埠
77‧‧‧第二進料埠
80‧‧‧壓力排放閥門
82‧‧‧冷卻區帶
81‧‧‧隔離裝置壁
83‧‧‧第一端
85‧‧‧第二端
89‧‧‧艙室
90‧‧‧收集區帶
91‧‧‧隔離裝置壁
93‧‧‧第一端處
95‧‧‧第二端
99‧‧‧艙室
100‧‧‧岐管
102‧‧‧內表面
104‧‧‧O環
106‧‧‧第一表面
108‧‧‧第二表面
114‧‧‧O環
112‧‧‧內表面
116‧‧‧第一表面
118‧‧‧第二表面
200‧‧‧系統
本說明書之附圖並未按比例繪製，於附圖中，不同附圖中所描繪的每一個相同的或幾乎相同的元件(component)都以相同號碼表示，為了達到明確性的目標，不是每一個元件都標示在每一附圖中。以下，於附圖中：
圖1係本發明一種具體模式例的用在液體的高壓、高剪力處理的系統之示意圖。
圖2係本發明一種具體模式例的隔離裝置的進料閥(inlet valve)和出料閥(outlet valve)之示意圖。
圖3係本發明一種具體模式例的隔離裝置的示意圖，該隔離裝置附有出料埠(oulet ports)位於靠近該隔離裝置的一個隔離裝置壁的一個內表面。
圖4係圖1所示當產品被推進一第一隔離裝置並從一第二隔離裝置排出之時，該系統的部分示意圖；及圖5係圖1所示當產品從第一隔離裝置排出並被推進一第二隔離裝置之 時，該系統的部分示意圖，；圖6係一種用於液體的高壓、高剪力處理的系統之例示具體模式例的元件之方塊圖；及圖7係一種依據本發明的用於液體的高壓、高剪力處理的方法之具體模式例的方塊圖。
本發明主要係有關於多相混合物(multiphase mixtures)的高剪力處理，透過使用超高增壓流體排放(ultrahigh pressurized fluidic discharge)，達到混合、縮減尺寸、乳化、瞬間加熱、或諸如此類的目的；明確地說，下述的本發明之具體模式例係相關於一隔離裝置，使高壓下的一第一液體引發一第二液體在一均質化《或其他處理》系統被處理而該第一液體不需要直接接觸該第二液體。
本發明之方法和系統也可用於處理以乳劑、懸浮液為基礎的食物和生物產品，以及需要細胞破壞(cellular destruction)和粒子尺寸縮減(particle size reduction)之目的。
一個或多個壓力源獨立(pressure-source-independent)的隔離裝置用來從一高壓液體例如得自高性能工業泵的增壓乾淨水，傳送壓力至要均質化《或其他處理》的產品。一隔離裝置是一內部直徑固定的唧筒，以一個可 移動活塞(piston)《分隔器》分隔，一典型的隔離裝置直徑係介於3英吋至6英吋之間，但是較大或較小的直徑也有可能。在隔離裝置一側的壓力被傳送至該隔離裝置另一側是藉著浮動活塞的移動，因為在兩側的隔離裝置活塞上的壓力幾乎相同，當活塞移動時只有一點點摩擦，且隔離裝置活塞上的密封不會受到高耗損。
本系統併用商用超高壓泵、隔離裝置、和閥門，使產品均質化在超高操作壓力《20,000磅力/平方英吋至60,000磅力/平方英吋》成為可能。
隔離裝置防止來源水和產品混合，但容許壓力傳送至產品。於其他具體模式例中，該隔離裝置設計為可壓縮的風箱(bellows)或氣囊(bladder)而沒有移動的活塞。在所有的例子中，隔離裝置的一側係以液體連通至泵，該泵供應一高壓水來源，而隔離裝置的另一側係以液體連通至產品和一外部的均質化閥門；該隔離裝置的兩側則以壓力互相連通。閥門係可調節的，用於控制從隔離裝置來的流動速率以使一界定的差壓(differential pressure)在排放時可以維持；閥門靠著開啟或關閉可自行調節，以在不同流動速率下維持一恆定的壓力。
本系統的運轉如下：產品藉由一低壓輸送泵例如一個隔膜式泵(diaphragm pump)被傳送進入一隔離裝置，該產品經過一止回閥進入隔離裝置，一旦該隔離裝置裝滿，增壓的水《或其他液體》從一高壓泵經過一閥門被注入至該隔離裝置的另一側；壓力藉著隔離裝置內的隔離裝置活塞 的移動而傳送，該增壓產品經過一第二止回閥離開該第一隔離裝置並經過一受控制的排放閥門被排放，然後將產品收集起來。當第一隔離裝置幾乎排空，一近距離感應器停止高壓水流入第一隔離裝置且將水流進一第二隔離裝置，然後產品從該第二隔離裝置流到受控制的排放閥門。一隔離裝置排放的同時，另一隔離裝置就再裝填，再裝填的實施係開啟一個在隔離裝置的水側(water side)的排放閥門，讓水側放流(drain)而產品進入產品側(product side)。
現在參照附圖，特別是圖1至5，通常以200顯示一依據本發明的系統，用於液體的高壓、高剪力處理。如圖所示，該系統200包括兩個隔離裝置24、52；隔離裝置24具有一隔離裝置壁81，界定一艙室89；艙室89再以一分隔器《隔離裝置活塞》22細分為兩個子艙室26、28；由於分隔器22在艙室89中的移動，子艙室26、28的個別容積是可變動的並且互相對另一是成反比例的(inversely proportional)；隔離裝置52具有一隔離裝置壁91，界定一艙室99；艙室99再以一分隔器《隔離裝置活塞》50細分為兩個子艙室56、58；由於分隔器50在艙室99中的移動，子艙室56、58的個別容積是可變動的並且互相對另一是成反比例的。
隔離裝置24、52的結構設計係不同步(out of phase)運轉，所以當一個隔離裝置《例如：隔離裝置24》正在裝填一第二液體時，另一隔離裝置《例如：隔離裝置52》正在排放《或分配》該第二液體。以下將詳細說明該隔離裝置的運轉。
系統200的元件包括，部分地，一個或以上個正排量式泵《幫浦》(positive displacement pump)30以液體連通二個《或以上個》隔離裝置24、52；如圖1所示，該正排量式泵30能夠在一個至少20,000磅力/平方英吋(psi)的壓力推動一第一液體。於某些具體模式例，該正排量式泵30能夠在一60,000磅力/平方英吋(psi)的壓力推動一第一液體。又於另一些具體模式例，該正排量式泵30能夠在一20,000磅力/平方英吋(psi)至60,000磅力/平方英吋(psi)範圍包括此範圍終端點的壓力抽吸一第一液體。該泵30可以擺放在一分隔的房間以維持生產製造區域乾淨及免於噪音，如同所討論者，額外的正排量式泵《幫浦》30可以視系統200的結構來配置。
由泵30生成的液體壓力藉由一壓力感應器(pressure sensor)32監控，一高壓關閉閥門(high pressure shut off valve)10坐落在泵30和隔離裝置24的水側之間，一排放口閥門(vent valve)12坐落在隔離裝置24的相同側；一高壓關閉閥門(high pressure shut off valve)43坐落在泵30和隔離裝置52的水側之間，一排放口閥門(vent valve)42坐落在隔離裝置52的相同側。
在操作運轉時，泵30係藉著選擇性打開和關閉個別關閉閥門10、43而選擇性地以液體連通該二個隔離裝置24、52之一者，該泵30在60,000磅力/平方英吋輪流對隔離裝置24、52的每一者提供增壓水，當增壓水供應至隔離裝置24時，隔離裝置活塞22的移動使容納在子艙室28內的產品增壓至與子艙室26內的壓力相同的壓力；當增壓水供應至隔離裝置52時， 隔離裝置活塞50的移動使容納在子艙室58內的產品增壓至與子艙室56內的壓力相同的壓力。在所有時間裡，水《或其他第一液體》和產品《或其他第二液體》是以壓力連通，而不是以液體連通彼此；壓力連通表示隔離裝置活塞回應隔離裝置的子艙室的相對壓力的改變而自由地在隔離裝置內移動。
產品經過一止回閥14流出該隔離裝置24進入一通用岐管(common manifold)100；產品經過一止回閥44流出該隔離裝置52進入一通用岐管(common manifold)100；岐管100內的壓力係用一壓力感應器36測量，並且用來控制一均質化閥門70；排放出來的產品從岐管100流到一排放閥門80，然後到下游區段。
當隔離裝置24的子艙室28接近排空時，亦即被一近距離感應器(proximity sensor)18感應到，藉由關閉高壓關閉閥門10及打開高壓關閉閥門43，泵30就切換去充填第二隔離裝置52的子艙室56，在那個時間，第一隔離裝置24的子艙室28重新充填產品；當隔離裝置52的子艙室58接近排空時，亦即被一近距離感應器46感應到，藉由關閉高壓關閉閥門43及打開高壓關閉閥門10，泵30就切換去充填第一隔離裝置24的子艙室26，在那個時間，第二隔離裝置52的子艙室58重新充填產品。
重新充填係靠著使用一低壓輸送泵(low pressure transfer pump)34，該輸送泵34以液體連通一只容許產品流入該隔離裝置24的進料閥16；由於 打開排放口閥門12，水側《子艙室26》可以排空且產品可以進入隔離裝置24的子艙室28；同樣地，該輸送泵34以液體連通一只容許產品流入該隔離裝置52的進料閥48；由於打開排放口閥門42，水側《子艙室56》可以排空且產品可以進入隔離裝置的子艙室58。
被排放的產品會在下游區段流至一溫度受控制區帶72，在此區帶內一般溫度是足夠達到一個目標熱輻照量(targeted thermal exposure)，舉例來說，溫度接近121℃可用來熱破壞(thermal destruction)食物內細菌孢子；此點可以應用於在收集區帶(collection zone)90的收集之前，保持一個高溫或在一個冷卻區帶(cooling zone)82經歷冷卻至一個低溫。如果想做成一個二階段降壓處理(two-step decompression process)，可以使用一個選擇性排放閥門(optional discharge valve)80。
如同前述，本發明之系統200的例示具體模式例包括高壓泵(high pressure pump)30作為一第一液體的來源、和低壓泵(low pressure pump)34作為一第二液體的來源。於某些具體模式例中，高壓泵30可以以液體連通一貯液器(reservoir)31作為一第一液體的來源。於其他具體模式例中，高壓泵30可以包括一貯液器作為一第一液體的來源。於圖1中，高壓泵30推動第一液體依照箭頭A的方向沿著液體管道(fluid conduits)向隔離裝置24、52移動。
於某些具體模式例中，低壓泵34可以以液體連通一貯液器(reservoir)35作為一第二液體的來源。於其他具體模式例中，低壓泵34可以包括一貯液器作為一第二液體的來源。於圖1中，低壓泵34推動第二液體依照箭頭B的方向沿著管道(conduit)向隔離裝置24、52移動。
圖2和圖3顯示隔離裝置24《撇開隔離裝置52》，圖4和圖5顯示隔離裝置24、52二者，例示之具體模式例包含二個隔離裝置24、52用於選擇性容納和分配一第二液體。
如同前述，隔離裝置24具有隔離裝置壁81界定艙室89，此艙室89更進一步以一分隔器《隔離裝置活塞》22分割，分隔器22坐落於該艙室89內並且可以在該艙室89的一第一端83和該艙室89的一第二端85之間移動，分隔器22結合該隔離裝置壁81劃分該艙室89為一第一子艙室(first sub-chamber)26和一第二子艙室(second sub-chamber)28，並且在該第一子艙室26和第該二子艙室28之間形成一密封。
第一子艙室26係由艙室的第一端83、隔離裝置24的內表面102、和隔離裝置活塞22的一第一表面106界定；第二子艙室28係由艙室的第二端85、隔離裝置24的內表面102、和隔離裝置活塞22的一第二表面108界定。
為了密封地結合(sealingly engage)隔離裝置24的內表面102，分隔器22具有一安裝在其外周圍(outer periphery)的O環(O-ring)104，由於密 封係由隔離裝置活塞22所提供，第一子艙室26和第二子艙室28係以壓力連通彼此，而非液體連通彼此，因此，一個作業液體(working fluid)例如乾淨的水，可以直接導入第一子艙室《或隔離裝置的水側》26，而一個可流動的產品(flowable product)可以被導入第二子艙室《或隔離裝置的可流動產品側》28。
第一子艙室26具有一第一進料埠(inlet port)11和一第一出料埠(outlet port)13；第二子艙室28具有一第二進料埠17和一第二出料埠15。
同樣地，隔離裝置52具有隔離裝置壁91界定艙室99，此艙室99更進一步以一分隔器《隔離裝置活塞》50分割，分隔器50坐落於該艙室99內並且可以在該艙室99的一第一端93和該艙室99的一第二端95之間移動；分隔器50結合(engage)該隔離裝置壁91劃分該艙室99為一第一子艙室(first sub-chamber)56和一第二子艙室(second sub-chamber)58，並且在該第一子艙室56和第該二子艙室58之間形成一個密封。
第一子艙室56係由艙室的第一端93、隔離裝置52的內表面112、和隔離裝置活塞50的一第一表面116界定；第二子艙室58係由艙室的第二端95、隔離裝置52的內表面112、和隔離裝置活塞50的一第二表面118界定。
為了密封地結合(sealingly engage)隔離裝置52的內表面112，分隔器50具有一安裝在其外周圍(outer periphery)的O環(O-ring)114，由於密 封係由隔離裝置活塞50所提供，第一子艙室56和第二子艙室58係個別地以壓力連通彼此，而非液體連通彼此，因此，一個作業液體(working fluid)例如乾淨的水，可以直接導入第一子艙室《或隔離裝置的水側》56，而一個可流動的產品(flowable product)可以被導入第二子艙室《或隔離裝置的可流動產品側》58。
第一子艙室56具有一第一進料埠(inlet port)71和一第一出料埠(outlet port)73；第二子艙室58具有一第二進料埠77和一第二出料埠75。
如圖4和圖5所示，隔離裝置24、52在本發明之系統的運轉操作時是不同相(out of phase)，特別是，該二個隔離裝置24、52最好是180度(180°)不同相，如此第一隔離裝置活塞22的第一表面106和隔離裝置24的第一端83之間的距離會相等於《或至少幾乎相等於》第二隔離裝置活塞50的第二表面118和第二活塞54的第二端95之間的距離。
其他具體模式例可以包含二個以上的隔離裝置，如果是二個以上的隔離裝置的情形時，第二液體從個別的隔離裝置排放可以適當地控時(appropriately timed)，舉例來說，有三個隔離裝置的情形時，這些隔離裝置是120度不同相，而有四個隔離裝置的情形時，這些隔離裝置是90度不同相。
在隔離裝置24中，一第一子艙室進料閥10在泵30至第一進料埠11之間選擇性地提供液體連通，而一第一子艙室出料閥《排放口閥門》12選擇性地提供液體連通至第一出料埠13；在隔離裝置52中，一第一子艙室進料閥43在泵30至第一進料埠71之間選擇性地提供液體連通，而一第一子艙室出料閥《排放口閥門》42選擇性地提供液體連通至第一出料埠73。
第一液體從高壓泵30至隔離裝置24的流動係由隔離裝置24的進料閥10控制；第一液體從高壓泵30至隔離裝置50的流動係藉由隔離裝置52的進料閥43來控制。當隔離裝置24的進料閥10打開，隔離裝置52的進料閥43關閉；相反地，當隔離裝置52的進料閥43打開，隔離裝置24的進料閥10關閉。
第二液體至隔離裝置24的流動係由與隔離裝置24液體連通的止回閥控制，一第一止回閥16係與第二進料埠17液體連通，而第一止回閥16做成的構造是容許第二液體經過第二進料埠17進入、但不是退出第二子艙室28；一第二止回閥14係與第二出料埠15液體連通，其構造是容許第二液體經過第二出料埠15退出、但不是進入第二子艙室28。
低壓輸送泵34係以液體連通第一止回閥16，且其構造是推動一第二液體至第一止回閥16。
同樣地，第二液體的流動係受與隔離裝置52液體連通的止回閥控制，一第一止回閥48以液體連通於該第二進料埠77，而第一止回閥48做成的構造是容許第二液體經過第二進料埠77進入、但不是退出第二子艙室58；一第二止回閥44係與第二出料埠75液體連通，其構造是容許第二液體經過第二出料埠75退出、但不是進入第二子艙室58。
低壓輸送泵34係以液體連通第一止回閥48，且其構造是推動一第二液體至第一止回閥48。
低壓輸送泵34內的壓力《通常是10至15磅力/平方英吋(psi)》係低於高壓泵30內的壓力。
圖4顯示就第二液體來論，隔離裝置24在一排放動程(discharge stroke)、而隔離裝置52在一攝入動程(intake stroke)。在攝入動程中，第一液體經過第一出料埠73被排放出第一子艙室56而第二液體由低壓泵34抽吸經過第二進料埠77進入第二子艙室58。在排放動程時，隔離裝置活塞回應由高壓泵30供應的第一液體的壓力而移動，則第二液體被推出第二子艙室28。
第二液體流出隔離裝置24的第二出料埠15，並被導入管道(conduits)、藉由第二止回閥14、沿著箭頭C1進入與第二出料埠以液體連通的岐管100，第二止回閥容許第二液體從第二子艙室28流至岐管100。
第二液體流出個離裝置52的第二出料埠75，並被導入管道、藉由第二止回閥44、沿著箭頭C2進入與第二出料埠以液體連通的岐管100，第二止回閥容許第二液體從第二子艙室54流至岐管100。
於圖1，合併的第二液體沿著箭頭D流經過岐管100。
於例示之具體模式例中，一均質化閥門或其他處理單元70係位在隔離裝置24、52的下游，並且是以液體連通岐管100；均質化閥門70可以選自該技術領域中眾所周知的均質化閥門，並用於當液體通過該均質化閥門時可在液體上生成高液體剪力。於其他具體模式例中，其他處理單元可用來取代均質化閥門。
於例示之具體模式例中，有二個隔離裝置24、52，此二個隔離裝置24、52做成的結構是當一第一隔離裝置《例如隔離裝置24》正在充填時、一第二隔離裝置《例如隔離裝置52》正在排放。
另外參照圖6，在回應隔離裝置活塞22的位置訊息(position information)時，高壓關閉閥門10的運轉操作可以受一控制器640控制，圖2顯示近距離感應器(proximity sensor)18、20如何配置在一隔離裝置24的端處，感應器可以配置在一隔離裝置中或一以上的隔離裝置中。當隔離裝置24的隔離裝置活塞22貼近艙室的第一端處83，近距離感應器20送出一訊號給控制器640，促使控制器打開高壓關閉閥門10，讓高壓泵30移動第一液體經 過第一進料埠11進入第一子艙室26；當近距離感應器18感應到隔離裝置活塞22貼近第二子艙室28的第二端處85，近距離感應器18送出一訊號給控制器640，促使控制器關閉高壓關閉閥門10，防止第一液體經過第一進料埠11被推進第一子艙室26。
同樣地，在回應隔離裝置活塞50的位置訊息(position information)時，高壓關閉閥門43的運轉操作可以受一控制器640控制，圖2顯示近距離感應器(proximity sensor)46、40如何配置在一隔離裝置52的端處，感應器可以配置在一隔離裝置中或一個以上的隔離裝置中。當隔離裝置52的隔離裝置活塞50貼近艙室的第一端處93，近距離感應器40送出一訊號給控制器640，促使控制器打開高壓關閉閥門43，讓高壓泵30移動第一液體經過第一進料埠71進入第一子艙室56；當近距離感應器46感應到隔離裝置活塞50貼近第二子艙室58的第二端處95，近距離感應器46送出一訊號給控制器640，促使控制器關閉高壓關閉閥門43，防止第一液體經過第一進料埠71被推進第一子艙室56。
於某些具體模式例中，高壓泵30可以是複數個泵，用來產生連續液體流動的狀態。
為了測量流經岐管100的第二液體的壓力，有些具體模式例包含一岐管壓力感應器(manifold pressure sensor)36，以液體連通該岐管。
於某些具體模式例中，本系統更進一步包括一泵壓力感應器(pump pressure sensor)32，以液體連通超高壓泵(ultrahigh pressure pump)，用來監測高壓泵30的壓力。
於某些具體模式例中，系統200更進一步包括一溫度受控制區帶72，位於均質化閥門或其他處理單元的下游。
於某些具體模式例中，系統200更進一步包括一可控制的壓力排放閥門80，透過岐管100以液體連通每一隔離裝置的第二出口；可控制的壓力排放閥門80係在均質化閥門70或其他處理單元的下游。
本系統能夠就地清潔，於某些具體模式例中，有一排放口閥門《清潔埠(cleaning port)》60，透過出料止回閥(outlet check valve)14，以液體連通第一隔離裝置24的第二出料埠15、連通第二隔離裝置52的第二出料埠75、和連通岐管100。此排放口閥門60經由該系統的就地清潔的操作，可以沖洗岐管100。
於某些具體模式例中，感應器36做成測量排放壓力的構造係以液體連通該岐管100，感應器36連通一伺服器(server)620上的處理器(processor)，控制器640連通該處理器，並做成減速該排放閥門(discharge valve)80的構造，在隔離裝置24、52間的切換處理時，用以減少液體流量，因而維持一個更恆定的排放壓力。
於某些具體模式例中，每一高壓泵30是一個至少達到20,000磅力/平方英吋的曲軸(crank shaft)驅動正排量式水泵(positive displacement water pump)。
於某些具體模式例中，每一高壓泵是一個液壓增壓泵(hydraulic intensifier pump)可以在至少20,000磅力/平方英吋的恆定壓力運轉操作。
於某些具體模式例中，利用絕緣隔離(insulation)及/或後續性加熱(secondary heating)，使隔離裝置24、隔離裝置52、岐管100、和排放閥門80可以維持在一預先選定的溫度。
於某些具體模式例中，第二液體能以系統200處理成為最終產物，在一個收集區帶(collection zone)90以一個無菌方式被充填在容器中。
於某些具體模式例中，每一個隔離裝置24、52係坐落在一乾淨房間環境裡，在這種情形下高壓泵30和低壓輸送泵34不需要坐落在乾淨房間環境裡；例如，隔離裝置24、52可以坐落在一乾淨房間環境裡然而高壓泵30和低壓輸送泵34坐落在另一個房間裡。
本發明之系統係做成容易清潔的構造，如同前述，在隔離裝置24內部，第一液體被限制至該隔離裝置的第一側26、而第二液體被限制至該隔 離裝置的第二側28；第一和第二液體不會發生直接接觸，因此，很少關注第一液體汙染第二液體。無論如何，定期性地清潔隔離裝置24的內部艙室是理想的。
要容易地清潔該隔離裝置，進料埠11和17、及出料埠13和15係設置在隔離裝置24的內部直徑的相距最遠端處(distant end)，並坐落在隔離裝置24的兩端處的垂直立面(vertical plane)。
如同前述，在隔離裝置52內部，第一液體被限制至該隔離裝置的第一側56、而第二液體被限制至該隔離裝置的第二側58；第一和第二液體不會發生直接接觸，因此，很少關注第一液體汙染第二液體。無論如何，定期性地清潔隔離裝置52的內部艙室是理想的。
要容易地清潔該隔離裝置，進料埠71和77、及出料埠73和75係設置在隔離裝置52的內部直徑的相距最遠端處(distant end)，並坐落在隔離裝置52的兩端上面的垂直立面(vertical plane)。
圖3至圖5的橫切面視圖顯示在隔離裝置24，出料埠13係垂直地在進料埠11之上，而進料埠17係垂直地在出料埠15之上；圖3至圖5的橫切面視圖顯示在隔離裝置52，出料埠73係垂直地在進料埠71之上，而進料埠77係垂直地在出料埠75之上。由於進料埠17關於出料埠15的相對位置，隔離裝置24設計為容許清潔用液體被推擠通過止回閥16經過隔離裝置 24的內部空間89的第二子艙室28。同樣地，由於進料埠77關於出料埠75的相對位置，隔離裝置52設計為容許清潔用液體被推擠通過止回閥48經過隔離裝置52的內部空間99的第二子艙室58，然後清除於止回閥44之外。
於某些具體模式例中，為了更進一步清潔該系統，清潔用液體的源頭和一個清潔用液體泵(cleaning fluid pump)以液體連通第一止回閥16和第一止回閥48，打開岐管清潔埠(manifold cleaning port)60，啟動清潔用液體泵，使大量的清潔用液體奔流經過隔離裝置；此外，靠著啟動閥門10、12、42、43，隔離裝置活塞可以前後移動，以協助隔離裝置的清洗。
圖6顯示依據本發明之一種系統200的一具體模式例，其中近距離感應器18、20和壓力感應器32、36連結以壓力連通高壓關閉閥門10、43的控制器640；近距離感應器18、20和壓力感應器32、36透過有線或無線的任何一個網路(network)610連結一伺服器(server)620。伺服器620包括一處理器(processor)和一記憶元件(memory component)，配置為從感應器接收數據和處理來自感應器的數據；伺服器620透過網路610與控制器640連通，並透過網路610送出指令至控制器640。控制器640構造為接收指令並送出一起開動《亦即，完全關閉第一液體流到隔離裝置的流動》或交替方式個別開動高壓關閉閥門10、43的訊號；一通用型電腦630透過網路610連結伺服器620和控制器640二者，並且讓一使用者可以透過網路610與控制器640和伺服器620交流；控制器640也與排放閥門80連通，可 開關該閥門，另外也與一加熱器或冷卻單元670連通。其他具體模式例也有可能，也可能連結第二隔離裝置52的近距離感應器40、46至該伺服器。
本發明的另一個面向，如圖2所示，隔離裝置24係單獨裝備；於本發明的其他具體模式例中，隔離裝置24的裝備係沒有閥門10、12、14、16。
於某些具體模式例中，每一隔離裝置24、52是包含在一絕緣外套(insulating jacket)中及/或裝備一加熱設備(heating device)及/或一冷卻設備(cooling device)，用以提供該隔離裝置的溫度控制。
於某些具體模式例中，每一個隔離裝置24、52包含一攪拌器(agitator)用來攪拌第二液體《可流動的產品(flowable product)》，其中該第二液體是多相混合物。攪拌器使多相混合物在離開該隔離裝置前保持懸浮液狀態。
在系統200中，隔離裝置24、52和泵30是個別的模組(modules)，而該系統可以做成構造為不同尺寸的隔離裝置24、52，及不同尺寸的均質器閥門《或其他處理單元70》，以迎合樣品性質或預期應用的劇烈變化；模組化方法(modular approach)有助於一個為客戶處理多種樣產品的工業環境。
本發明的另一個面向包括一液體的高剪力處理的方法，圖7顯示該方法300的一個例示具體模式例。
於方塊310中，如同此處顯示及說明，一個使用者裝備一系統200，特別是，該使用者裝備二個隔離裝置24、52，用以回應第一液體施加於隔離裝置活塞22的壓力而選擇性地容納及分配一第二液體；該第一隔離裝置是此處揭示之隔離裝置24的具體模式例，像這種的具體模式例已於前面詳細說明。該使用者也裝備第一止回閥16以液體連通第二進料埠17，該第一止回閥16的結構配置為容許第二液體通過第二進料埠17進入第二子艙室28。該使用者也裝備第二止回閥14以液體連通第二出料埠15，該第二止回閥14的結構配置為容許第二液體通過第二出料埠15離開第二子艙室28《從第二子艙室排出》。該使用者也裝備岐管100靠著第二止回閥14以液體連通第二出料埠15；此外，該使用者裝備一處理單元70以液體連通岐管100。
於方塊320中，本系統被控制為在至少20,000磅力/平方英吋(psi)的一個壓力，引導第一液體進入隔離裝置24的第一子艙室26，並引導第二液體進入隔離裝置24的第二子艙室28；第一液體導入第一子艙室26導致預備排放的第二液體從第二子艙室28經過第二出料埠15、經過第二止回閥14、經過岐管100和經過處理單元70，從第二子艙室28被排放出來，這些元件可以連結如同前面圖1所示和說明。
於方塊330中，本方法偵測隔離裝置24的隔離裝置活塞22《分隔器》相對於該隔離裝置的艙室的第一端處的位置和相對於該隔離裝置的艙室的第二端處的位置；如同前述之系統200，可以使用二個近距離感應器18、20，第一感應器20用來偵測隔離裝置活塞相對於該隔離裝置24的第一端處83 的位置而第二感應器18用來偵測隔離裝置活塞相對於該隔離裝置24的第二端處85；這些感應器可以包括在一個或以上個隔離裝置內。
裝備二個隔離裝置24、52或者多於二個隔離裝置都是可行的。於方塊310中，一個使用者在前述方塊310討論過的隔離裝置24之外，裝備第二隔離裝置52，特別是，該使用者裝備至少一隔離裝置52，用以回應第一液體施加於隔離裝置活塞50的壓力而選擇性地容納及分配一第二液體；該隔離裝置52是隔離裝置的具體模式例，像這種的具體模式例已於前面詳細說明。該使用者也裝備第一止回閥48以液體連通第二進料埠77，該第一止回閥48的結構配置為容許第二液體通過第二進料埠77進入第二子艙室58。該使用者也裝備第二止回閥44以液體連通第二出料埠75，該第二止回閥44的結構配置為容許第二液體通過第二出料埠75離開第二子艙室58。該使用者也連結岐管100靠著第二止回閥44至第二出料埠75。
除了第一隔離裝置24的運轉操作之外，於方塊320，本系統被控制為在至少20,000磅力/平方英吋(psi)的一壓力，交替地引導第一液體進入隔離裝置52的第一子艙室56，並引導第二液體進入隔離裝置52的第二子艙室58；第一液體導入第一子艙室56引起第二液體從第二子艙室58經過第二出料埠75、經過第二止回閥44、經過岐管100和經過處理單元70被排放出來，這些元件可以連結如同前面關於圖1所示和說明。交替地充填第一液體進入隔離裝置24、52中係依照前述相關於圖4和圖5所描述之不同相(out of phase)來實施。
於方塊330，本方法偵測隔離裝置52的隔離裝置活塞50《分隔器》相對於該隔離裝置的艙室的第一端處的位置和相對於該隔離裝置的艙室的第二端處的位置；如同前述之系統200，可以使用二個近距離感應器40、46，第一感應器40用來偵測隔離裝置活塞相對於該隔離裝置的第一端處93的位置而第二感應器46用來偵測隔離裝置活塞相對於該隔離裝置52的第二端處95；這些感應器可以包括在一個或以上個隔離裝置內。
於方塊340，該二個隔離裝置24、52被控制為不同相，亦即，第一液體首先被抽吸進入第一隔離裝置24，然後第一關閉閥門10被關閉以防止第一液體進入第一隔離裝置24，而第二關閉閥門43被打開，讓第一液體被抽吸進入第二隔離裝置52；交替地關閉和打開第一和第二關閉閥門10、43導致個別的隔離裝置的隔離裝置活塞不同相地移動，隔離裝置活塞22、50的不同相移動促使第二液體通過岐管100連續流動。
於某些具體模式例中，方塊320、330、和340中的步驟可以同時進行。
如同前面所討論過的關於本發明之系統，本方法可以包括至少二個不同相的隔離裝置；本方法還可以包括額外的不同相的隔離裝置。
於方塊350，控制器640藉由控制加熱器或冷卻單元670控制第二液體在離開隔離裝置後、在岐管內的時候的溫度。
於方塊360，壓力排放閥門80裝備在均質化閥門或其他處理單元70的下游；又，於方塊370，壓力排放閥門80受控制器640控制，在隔離裝置間《當閥門10和43減速開和關》的切換處理時，減少通過岐管100的液體流動，並且維持第二液體的一個恆定的排放壓力。
於方塊380，當第二液體通過壓力排放閥門80後，該第二液體被冷卻。
於方塊390，當第二液體通過均質化閥門或其他處理單元70以後，並且方塊380的冷卻步驟已實施以後，該第二液體被收集。舉例來說，該第二液體可以在一收集區帶90被導入個別的容器，如瓶子(bottles)、小瓶(vials)等。
於本方法的其他具體模式例中，只裝備一隔離裝置24。
具體模式例並非限制其應用於以下附圖中之說明或描繪的元件的建構和佈局的細節；再者，此處使用之措辭和用語係為了說明的目的而不應被認為是限制，此處『包括(including)』、『包含(comprising)』、或『具有(having)』、『容納(containing)』、『含括(involving)』、及其變化，係表示涵括列於其後之項目並等同自己和外加項目。
至少一個具體模式例的數個面向經過如此的描述，嫻熟此技術領域者可以認知各種改造(alterations)、修改(modifications)、和改進(improvement)都是很容易發生的，這些改造、修改、和改進也是本發明的一部份，並且是在本發明的範圍內，因此，前述說明和附圖僅是例示。
10‧‧‧高壓關閉閥門
12‧‧‧放口閥門
14‧‧‧止回閥
16‧‧‧進料閥
18、20‧‧‧近距離感應器
22‧‧‧分隔器(隔離裝置活塞)
24‧‧‧隔離裝置
26、28‧‧‧子艙室
30‧‧‧正排量式泵
32‧‧‧壓力感應器
34‧‧‧低壓泵
35‧‧‧貯液器
36‧‧‧岐管壓力感應器
40、46‧‧‧近距離感應器
42‧‧‧放口閥門
43‧‧‧高壓關閉閥門
44‧‧‧第二止回閥
48‧‧‧第一止回閥
52‧‧‧隔離裝置
56、58‧‧‧子艙室
60‧‧‧排放口閥門(清潔埠)
70‧‧‧均質器閥門(處理單元)
72‧‧‧溫度受控制區帶
80‧‧‧壓力排放閥門
82‧‧‧冷卻區帶
90‧‧‧收集區帶
100‧‧‧岐管
200‧‧‧系統

Claims (20)

  1. 一種液體的高壓、高剪力處理的一種方法；本方法包含步驟(steps)有：裝備至少一個隔離裝置，用來容納和排放一第二液體；該至少一個隔離裝置更進一步包括：一隔離裝置壁界定一個艙室；一分隔器(separator)，位在艙室內且可在該艙室的第一端(first end)和該艙室的第二端(second end)之間移動，該分隔器結合(engage)該隔離裝置壁，更進一步劃分該艙室為一第一子艙室(first sub-chamber)和一第二子艙室(second sub-chamber)，二者以壓力連通(in pressure communication)彼此、但不是液體連通(in fluid communication)彼此；一第一子艙室進料閥(inlet valve)係以液體連通超高壓泵和第一子艙室；一第一子艙室出料閥(outlet valve)係以液體連通第一子艙室；一第一止回閥(first check valve)係以液體連通第二子艙室，讓液體進入第二子艙室；以及一第二止回閥(second check valve)係以液體連通第二子艙室，將液體從第二子艙室排空；裝備一處理單元(processing unit)以液體連通該至少一個隔離裝置的第二止回閥；以及交替地將一第一液體在一至少20,000磅力/平方英吋壓力下導入該 第一子艙室，而將一第二液體導入該第二子艙室；其中第一液體導入第一子艙室造成第二液體經過第二止回閥、並經過處理單元從第二子艙室排出。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更進一步包含一步驟，係當該第二液體在與第二止回閥液體連通的岐管內的時候，控制該第二液體的一溫度的步驟。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中裝備至少一隔離裝置的步驟包括裝備二個隔離裝置的步驟。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中二個隔離裝置不同相(out of phase)排放第二液體以提供第二液體經過岐管的連續流動。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，更進一步包含步驟：偵測分隔器相對於該艙室的第一端處的位置和相對於該艙室的第二端處的位置；以及控制該至少二個隔離裝置是不同相。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更進一步包含一個步驟，係當該第二液體通過該處理單元之後收集第二液體的步驟。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更進一步包含一個步驟，係裝備一在處理單元下游的排放閥門，和控制該壓力排放閥門的步驟。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，更進一步包含一步驟，係當該第二液體通過該壓力排放閥門之後冷卻第二液體的步驟。
  9. 一種高液體剪力系統，其包含：一超高壓泵能夠在一至少20,000磅力/平方英吋(psi)的壓力推進一第一液體；和至少一隔離裝置來選擇性地容納和排放一第二液體，該至少一隔離裝置包括：一隔離裝置壁界定一艙室；一分隔器(separator)，位在艙室內且可在該艙室的一第一端(first end)和該艙室的一第二端(second end)之間移動，該分隔器結合(engage)該隔離裝置壁，更進一步劃分該艙室為一第一子艙室(first sub-chamber)和一第二子艙室(second sub-chamber)，二者以壓力連通(in pressure communication)彼此、但不是液體連通(in fluid communication)彼此；一第一子艙室進料閥(inlet valve)係以液體連通超高壓泵和第一子艙室；一第一子艙室出料閥(outlet valve)係以液體連通第一子艙室；一第一止回閥(first check valve)係以液體連通第二子艙室，讓液體 進入第二子艙室；和一第二止回閥(second check valve)係以液體連通第二子艙室，將液體從第二子艙室排空；以及一處理單元(processing unit)以液體連通第二止回閥。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之系統，其中所述之處理單元是一均質化閥門。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之系統，其中至少一隔離裝置包括二個隔離裝置，該二個隔離裝置的構造設計為當第一隔離裝置正在充填時，一第二隔離裝置正在排放。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之系統，其中至少一隔離裝置更進一步包括一第一近距離感應器(proximity sensor)，用來偵測分隔器對艙室的第一端的接近度，和一第二近距離感應器，用來偵測分隔器對艙室的第二端的接近度。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之系統，其中更進一步包含一個低壓輸送泵以液體連通第一止回閥，該低壓輸送泵的構造設計為推進第二液體至該第一止回閥。
  14. 如申請專利範圍第9項所述之系統，其中更進一步包含一岐管壓力感應器連結至一岐管，該岐管以液體連通第二止回閥。
  15. 如申請專利範圍第9項所述之系統，其中更進一步包含一泵壓力感應器連結至超高壓泵。
  16. 如申請專利範圍第9項所述之系統，其中更進一步包含一溫度受控制區帶位於處理單元的下游。
  17. 如申請專利範圍第9項所述之系統，其中一可控制的壓力排放閥門以液體連通每一個隔離裝置的第二出口，該可控制的壓力排放閥門係位在處理單元的下游。
  18. 如申請專利範圍第9項所述之系統，其中該至少一隔離裝置更進一步包括一排放口(vent)以液體連通至少一隔離裝置的第二子艙室，該排放口的構造設計為讓系統可以就地清潔操作(clean in place operation of the system)。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之系統，更進一步包含：一處理器(processor)，至少一排放壓力感應器(discharge pressure sensor)以液體連通該處理器，該感應器的構造設計為在壓力排放閥門測量一排出壓 力；和一控制器，以液體連通該處理器，該控制器的構造設計為當隔離裝置之間切換處理時，減速該壓力排放閥門以減少流量，因此維持排放壓力在一恆定水準(constant level)。
  20. 如申請專利範圍第9項所述之系統，其中該至少一隔離裝置和壓力排放閥門藉由至少一絕緣隔離及續發性加熱(secondary heating)，可以維持在一預先選定的溫度。
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