專利名稱：保持圓柱形濾筒的壓力容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓力容器，其用來保持多個(gè)用于液體處理方法的圓柱形筒，具體來說，涉及這樣類型的壓力容器，其具有可移去的端蓋。該端蓋提供全孔的通道以便于安裝和移去這樣的圓柱形筒，更為具體地來說，本發(fā)明涉及包括如此壓力容器的裝置和處理液體的方法，該方法使用交叉籠濾筒來將饋送的液體分離為一滲透流和一濃縮物或滯留物流。
背景技術(shù)：
用來保持一個(gè)或多個(gè)圓柱形筒的圓柱形壓力容器用于各種分離方法中，諸如交叉籠濾，它們可見于多個(gè)美國專利中，包括美國專利Nos.4,717,035、4,517,085、4,781,830、5,866,001、5,720,411和6,558,544。交叉籠濾是使用半滲透隔膜的一種分離類型，其中，只有一部分饋送液體通過半滲透隔膜，使液體的其余部分橫貫隔膜流動(dòng)，通常沿軸向延伸螺旋形設(shè)置的通道，并從濾筒的另一端作為濃縮物退出。這樣的圓柱形筒通常使用多個(gè)螺旋形纏繞的板狀的隔膜，它們不同地可以是反滲透(RO)、毫微過濾(NF)或超過濾(UF)隔膜。在這樣一結(jié)構(gòu)中，傳統(tǒng)上靠近壓力容器端部之一處有一入口或饋送端口，以及至少兩個(gè)離壓力容器的退出端口，即，另一端處的一個(gè)端口用于現(xiàn)已是濃縮流的饋送液體的其余部分，一個(gè)端口用于滯留物(它可在任一端口或兩個(gè)端口退出)；這些退出端口通常位于端蓋內(nèi)。
當(dāng)該類型的多個(gè)圓柱形筒包括在一單一壓力容器內(nèi)時(shí)，饋送液體通常已經(jīng)進(jìn)入一端，串聯(lián)地流過所有筒，然后，在壓力容器的相對(duì)端處作為一滯留物或濃縮物流退出；滲透流螺旋地向內(nèi)流入筒內(nèi)的一中心的多孔滲透管。在這樣一結(jié)構(gòu)中，各筒在各端處具有一敞開的抗伸縮的板(ATP)，某種類型的連接器將互連鄰近筒的滲透管以形成一位于壓力容器中心的組合的滲透流動(dòng)路徑。示范的連接器22顯示在‘085專利中，以便省下壓力容器內(nèi)一排諸筒之間的空間，這樣的連接可設(shè)計(jì)成基本上全部駐留在滲透管內(nèi)，因此，將鄰近筒的ATP之間的距離減到最小。滲透物可在壓力容器的一端或兩端處退出。
壓力容器內(nèi)所有這樣的連接將承受超大氣壓力，這樣的連接當(dāng)然應(yīng)包含合適的密封以防止泄漏。通常使用如‘830專利中標(biāo)號(hào)49處所示的O形環(huán)，但也有使用諸如‘411專利中的物項(xiàng)117那樣的方形橫截面的彈性體密封。有效的密封(例如，人字紋密封)也經(jīng)常設(shè)置在筒的圓周和壓力容器的內(nèi)圓柱形壁之間。
大約三十多年來，現(xiàn)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用大量的壓力容器是經(jīng)濟(jì)的，每一容器保持多個(gè)圓柱形過濾元件，這些排列的尺寸做成提供必要的隔膜表面面積的總量，以實(shí)現(xiàn)總的過濾/分離一饋送液體流的理想的速率。這樣一陣列的實(shí)例顯示在美國專利No.3,880,755(Osmonics，Inc.)中，其示出多個(gè)成組的平行壓力容器，它們支承在堆疊的布置中并垂直而形成多排容器，每一壓力容器包含多個(gè)螺旋形纏繞的隔膜模塊或布置成串聯(lián)流過其中的筒。這些容器主要用于奶制品或其它食品處理的用途，壓力容器和配件通常由不銹鋼制成。如專利中的

圖1和2所示，水平排中的各個(gè)壓力容器個(gè)別地垂直于集管，以使在一給定水平高度處的各排4個(gè)壓力容器享有來自一公共集管的饋送。在80年代期間并繼續(xù)到90年代，Osmonics，Inc.和其它的制造商提供了用于陣列操作的壓力容器，其中，成對(duì)的側(cè)面入口端口設(shè)置在直徑方向的相對(duì)位置的一端處，各個(gè)平行的容器通過該端連接到下一相鄰的壓力容器；因此，在這樣一陣列中，單一饋送導(dǎo)管與一排內(nèi)的外容器的連接對(duì)平面排內(nèi)互連的所有容器提供液體饋送。
由于那時(shí)發(fā)表了美國專利No.6,007,723，其描述了各種互連結(jié)器的結(jié)構(gòu)，互連結(jié)器可用來將垂直堆疊中的該一般類型的相鄰壓力容器連接在一起。大約在此同期，荷蘭的DHV Water開發(fā)了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)在多個(gè)這樣的圓柱形筒的壓力容器內(nèi)使用不同的結(jié)構(gòu)，以實(shí)施過濾和/或分離操作，DHV Water還在2003年提出了介紹其Optiflux設(shè)計(jì)的文件。所提出的設(shè)計(jì)從直徑相對(duì)于筒直徑放大的壓力容器的兩端饋送液體，并利用互連中心滲透流動(dòng)管和相鄰?fù)驳耐鈭A柱形表面的連接器。用于圓柱形的螺旋形纏繞隔膜筒的示范的互連結(jié)器描述在美國專利No.6,302,448中。其結(jié)果，在一保持六個(gè)筒的壓力容器中，一泵送的饋送流進(jìn)入各端并串聯(lián)地流過三個(gè)筒；兩個(gè)濃縮物流在中心內(nèi)相遇在一僅互連滲透管的特殊的連接器處。提供所謂的徑向“空間保持器”，其在連接的圓柱形筒的外表面和容器的內(nèi)壁之間形成一環(huán)形槽。濃縮物流在特殊的中心連接器處進(jìn)入該環(huán)形通道，然后，它們從壓力容器的兩端排出。
盡管在用于保持圓柱形筒的壓力容器和用于實(shí)現(xiàn)過濾操作的陣列布置方面一定程度地已經(jīng)顯示了上述諸改進(jìn)，但研究還在繼續(xù)，以求更加有效的裝置和利用圓柱形濾筒或元件的方法，尤其是，螺旋形纏繞隔膜型的方法。

發(fā)明內(nèi)容
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，通過在保持多個(gè)圓柱形分離筒的壓力容器的側(cè)壁內(nèi)提供一中心側(cè)端口，可形成改進(jìn)的處理方法和如此壓力容器的陣列布置。附加的側(cè)端口較佳地設(shè)置在鄰近各端的壓力容器的側(cè)壁內(nèi)。該結(jié)構(gòu)布置是一個(gè)或多個(gè)圓柱形過濾或分離筒將定位在沿軸向延伸通過壓力容器的圓柱形通道內(nèi)的各端處的側(cè)端口和中心側(cè)端口之間。一包圍各圓柱形筒的至少一端的環(huán)形密封將阻塞液體在筒外面和壓力容器內(nèi)部之間的流動(dòng)。在典型的螺旋形纏繞隔膜的交叉籠濾筒中，形成的滲透物螺旋形地向內(nèi)流入中心滲透管內(nèi)，且它可布置成在任一端或兩端處從壓力容器中退出。這樣壓力容器的陣列布置成至少三個(gè)壓力容器在一平面結(jié)構(gòu)中彼此平行，這些陣列使用壓力容器，使各容器中具有一對(duì)相對(duì)設(shè)置的中心側(cè)端口并互連而使相鄰容器的側(cè)端口彼此連接。一較佳的結(jié)構(gòu)使用一位于壓力容器中心的橫向管形結(jié)構(gòu)，所述壓力容器直徑方向地延伸通過容器并提供一穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)布置，以便在這樣一平面結(jié)構(gòu)中互連相鄰容器的相鄰中心側(cè)端口。
在一特殊的方面，本發(fā)明提供一處理具有溶解和/或懸浮組分的饋送液體的裝置，以形成一滲透物流和濃縮物流，該裝置包括(a)具有一軸向通道的管形壓力容器，該通道在相對(duì)端的開口之間延伸；(b)密封所述容器的兩個(gè)所述端開口的端蓋，以允許大致圓柱形筒的插入和取出；(c)一大致縱向的中心側(cè)端口，其穿透所述容器的側(cè)壁，并將所述壓力容器的軸向通道連接到所述容器的外部；(d)至少一個(gè)大致圓柱形的分離筒，設(shè)置在所述軸向通道內(nèi)，位于所述中心側(cè)端口和各個(gè)所述端蓋之間的一位置處；以及(e)一環(huán)形密封件，其密封各所述筒的周緣和形成所述軸向通道的一內(nèi)表面之間的區(qū)域，以阻止液體流過。
在一較佳的陣列中，有多個(gè)鄰近于彼此定位的平行壓力容器的如此平面的結(jié)構(gòu)，使平行的壓力容器布置在垂直和水平的平面結(jié)構(gòu)中?？拷鱾€(gè)容器端部的附加的側(cè)端口較佳地相對(duì)于中心側(cè)端口定向成90°角，這些附加的側(cè)端口較佳地也設(shè)置在直徑方向上相對(duì)的對(duì)內(nèi)。例如，在垂直平面結(jié)構(gòu)中的中心側(cè)端口彼此互連，而在陣列的各水平平面結(jié)構(gòu)中的短側(cè)端口對(duì)應(yīng)地彼此互連。
在一特別優(yōu)選的結(jié)構(gòu)中，饋送流在壓力下饋送到中心側(cè)端口內(nèi)，并從該中心區(qū)域軸向地朝向壓力容器的各端流動(dòng)，通過一個(gè)或多個(gè)這樣的圓柱形筒并形成分離的濃縮物流，其到達(dá)壓力容器的各個(gè)對(duì)應(yīng)的端部區(qū)域。當(dāng)使用這樣一結(jié)構(gòu)中的多個(gè)平面結(jié)構(gòu)時(shí)，垂直地對(duì)齊的壓力容器具有互連的中心側(cè)端口，這樣，饋送到垂直堆疊中的一個(gè)壓力容器內(nèi)的液體導(dǎo)致饋送堆疊中的所有壓力容器。同樣地，通過互連鄰近壓力容器的側(cè)端口，濃縮物流也匯聚在各個(gè)水平平面結(jié)構(gòu)的各端處。形成在各圓柱形筒內(nèi)的滲透物在中心滲透管內(nèi)流動(dòng)到其中一個(gè)互連的中心管，而來自筒內(nèi)的組合的滲透物流通過壓力容器的一端或兩端移去，使這樣的滲透退出開口基本上形成在端蓋內(nèi)。
在另一特殊的方面，本發(fā)明提供一處理具有溶解和/或懸浮組分的饋送液體的方法，其使用交叉籠濾來形成一滲透物流和一濃縮物流，該方法包括以下步驟a.通過一中心側(cè)端口入口，將這樣的液體流饋送到一具有一通過其間的軸向通道的、帶有相對(duì)端開口的管形壓力容器內(nèi)；b.將所述入口流分離成兩個(gè)分支流，它們?cè)谕ǖ纼?nèi)沿相對(duì)的軸向方向流動(dòng)；c.引導(dǎo)各個(gè)所述分支流進(jìn)入到設(shè)置在軸向通道內(nèi)的至少一個(gè)大致圓柱形分離筒的一近端內(nèi)；以及d.移去從在鄰近于所述容器各端的部位處的筒退出的分離的濃縮物流。
附圖的簡(jiǎn)要說明圖1是保持多個(gè)圓柱形濾筒的壓力容器的示意截面圖，其示出實(shí)施本發(fā)明各種特征的一種結(jié)構(gòu)。
圖1A是示出使用圖1壓力容器的一種方法示意圖。
圖2是示出一平面陣列的示意圖，其中，可使用圖1所示類型的壓力容器。
圖3是圖1所示壓力容器的右手端部分的放大的局部剖切立體圖。
圖4是圖1所示壓力容器的中心區(qū)域的放大的局部剖切立體圖。
圖5是圖1所示壓力容器的端視圖。
圖6是沿圖5的線6-6截取的局部截面圖。
圖7是類似于圖1所示的壓力容器的一替代實(shí)施例的端視圖。
圖8是示出一陣列的圖7所示類型的平行的壓力容器的示意圖，它們布置成多個(gè)水平和垂直對(duì)齊排的壓力容器。
具體實(shí)施例方式
圖1示出一壓力容器11，它包括一大致的管狀殼或外殼13，外殼包括一軸向孔15，該孔在全部的長(zhǎng)度上基本上是恒定的圓形截面，例外的是，在入口和出口端處，有兩個(gè)略微放大或埋頭孔區(qū)域17，該埋頭孔是可供選擇地設(shè)置的。壓力容器的兩端最好是相同的結(jié)構(gòu)；然而，如果由于某種原因需要的話，如本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)所公知的，也可采用不同的端蓋。管狀殼13在三個(gè)部位處厚度較大，形成加厚的區(qū)域19a、19b和19c，它們分別位于各端和管狀外殼的中心區(qū)域內(nèi)。在所示的實(shí)施例中，一中心側(cè)端口21設(shè)置在中心加厚區(qū)域19b內(nèi)，而側(cè)端口23形成在各個(gè)端部加厚區(qū)域19a和19c內(nèi)。盡管這是較佳的實(shí)施例，但應(yīng)該理解到，如果為了特殊安裝需要的話，一端口也可設(shè)置在各個(gè)可移去的端蓋內(nèi)以代替?zhèn)榷丝?3，這是本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)公知的。滲透的退出開口24較佳地設(shè)置在可移去端蓋內(nèi)的壓力容器的各軸向端處?；蛘撸绻枰脑?，一管狀連接可設(shè)置在兩個(gè)中心濾筒的面對(duì)端之間，以使所有的滲透物可按要求從任一端移去。
管狀殼13可由任何合適材料制成，該材料具有的強(qiáng)度和穩(wěn)定性能承受壓力容器11在操作過程中所經(jīng)受的超大氣壓力。盡管可使用不銹鋼或其它耐腐蝕的合金，但如今該類型壓力容器的最普通的結(jié)構(gòu)是纖維加強(qiáng)的聚合物樹脂材料的結(jié)構(gòu)，例如，玻璃纖維加強(qiáng)的環(huán)氧樹脂或聚亞安酯樹脂。例如，為了容納六個(gè)各具有約40英寸個(gè)別長(zhǎng)度的螺旋形纏繞筒，可使用一總長(zhǎng)度在270英寸左右的壓力容器，包括在各端處的加厚或鐘形的端部17，它們的長(zhǎng)度各約為10英寸。
為了說明起見，圖1中示出六個(gè)圓柱形筒25，它們合適地互連成端對(duì)端的布置，在細(xì)長(zhǎng)的管狀殼13內(nèi)形成兩組，每組三個(gè)；然而，應(yīng)該理解到也可使用數(shù)量變化的筒25并相應(yīng)地調(diào)整壓力容器的長(zhǎng)度。圖4中示出一排內(nèi)的兩個(gè)筒25的部分。各筒25具有一中心滲透管27，如本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)所公知的，一板狀的半滲透隔膜和提供流道片材的夾層狀結(jié)構(gòu)螺旋形地纏繞在中心滲透管27周圍。在各端處，附連一抗伸縮的板(ATP)29，它是貨車輪的設(shè)計(jì)；這在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)也是標(biāo)準(zhǔn)的，以便消除包裝在螺旋形纏繞組件內(nèi)可能的軸向移位。圓柱形筒25的直徑要求做到使筒能緊密地容納在壓力容器的孔15內(nèi)，且各筒的至少上游端包含一人字紋或包圍ATP的外周長(zhǎng)的其它合適的密封31，其可座落在周緣槽內(nèi)，并確保全部的饋入流導(dǎo)向通過位于螺旋形纏繞的筒內(nèi)的軸向延伸的通道，而不圍繞筒的外面旁路。中心滲透管27是沿其長(zhǎng)度的主要部分為多孔的，包含允許滲透物在半滲透隔膜封閉內(nèi)向內(nèi)螺旋地流動(dòng)的多個(gè)孔，就如本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)所公知的那樣。鄰近的筒25通過標(biāo)準(zhǔn)的偶聯(lián)裝置互連，這樣，各組筒內(nèi)的所有滲透管27偶聯(lián)到通向滲透出口適配器或配件33的單一滲透通道內(nèi)，所述適配器或配件33延伸通過壓力容器11的可移去端蓋內(nèi)的中心開口24。
可使用本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)公知的任何合適的用于壓力容器的端蓋；例如，可使用諸如專利‘830和‘001所示的端蓋。端蓋設(shè)計(jì)成提供進(jìn)入軸向通道15的全孔，以使圓柱形筒25可從任一端插入和移去。與傳統(tǒng)的相對(duì)照的壓力容器中插入所有六個(gè)筒相比，由于從各端僅需插入三個(gè)筒，所以，插入和移去的任務(wù)變得容易?；旧希究梢迫ザ松w包括一內(nèi)密封板37(圖3)，這可由諸如PVC的熱縮性塑料制成，密封板37毗鄰于外金屬承載板39的內(nèi)表面定位。密封板37承載一內(nèi)環(huán)形密封41，其密封出口配件33通過密封板處的接頭，還承載一周緣的環(huán)形密封43(見圖3)，那里，密封板接近壓力容器的孔15的內(nèi)部，并可以是一人字紋的密封。如本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)所公知的，外承載板39具有一直徑稍大的周長(zhǎng)區(qū)域，其容納在壓力容器的埋頭孔區(qū)域17內(nèi)；因此，它密封抵靠管狀殼13內(nèi)的環(huán)形臺(tái)肩上。一旦定位，承載板39通過卡入環(huán)45或螺旋環(huán)(諸如美國專利No.D468,392中所示的)固定就位，所述環(huán)座落在一環(huán)形槽內(nèi)，槽在壓力容器17的加厚端的內(nèi)表面內(nèi)切割到一深度，該深度等于卡入環(huán)的徑向?qū)挾鹊囊话?，就如本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)所公知的那樣。也可使用一小直徑的卡入環(huán)(未示出)，以將滲透出口配件33鎖定到毗鄰的密封板37和承載板39。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，在壓力容器本身之內(nèi)，有一位于中心區(qū)域內(nèi)的用作為一阻擋的中心管狀的定位件49(圖4)，兩個(gè)最中心的圓柱形筒25的入口端將座落抵靠該阻擋。定位件51也設(shè)置在壓力容器的兩端區(qū)域處，其在濃縮物收集和流入側(cè)端口23內(nèi)的各端處形成短的增壓腔。在優(yōu)選的實(shí)施例中，定位件51通常呈截頭圓錐形狀，它包含多個(gè)孔以允許液體徑向地通過增壓腔內(nèi)部和鄰近側(cè)端口23的外區(qū)域之間(如圖3清楚地所示)。各定位件51延伸在端蓋的密封板37表面和壓力容器內(nèi)的最外圓柱形筒25之間。出口配件33占據(jù)增壓腔的中心部分。它具有一栓部分53，該栓部分延伸通過端蓋板39內(nèi)的中心開口24并具有管形的內(nèi)端部分55和接納在圓柱形筒的滲透管27內(nèi)的部分；端部承載諸如一個(gè)或多個(gè)O形環(huán)之類的合適的密封，以便密封其與滲透管27的連接。
側(cè)端口23簡(jiǎn)單地由傳統(tǒng)配件提供，它們坐落在鉆出的或其它方式形成在壓力容器壁端部附近的放大的側(cè)壁部分19a和19c內(nèi)的開口內(nèi)。各個(gè)可以簡(jiǎn)單地是管道的短的部分，該管道形成有靠近其內(nèi)端的一短的徑向突緣，其將貼切地坐落在壓力容器側(cè)壁的內(nèi)表面內(nèi)的埋頭孔(未示出)內(nèi)，一O形環(huán)可方便地設(shè)置在其中。壓力容器的放大區(qū)域19c的外表面處的某一部位的配件外壁內(nèi)的一槽，接納一將配件固定就位的卡入環(huán)59。一較寬的槽61設(shè)置在短的管形部分外端附近的卡入環(huán)59上方，并如本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)公知的那樣，提供一周圍的偶聯(lián)或其它連接器的附連。
一類似的側(cè)端口配件可設(shè)置在放大的區(qū)域19b內(nèi)的壓力容器的中心，如果在示意圖1A所示的壓力容器和圖2內(nèi)的頂部容器中僅需要一單一的側(cè)端口21，則可使用上述的側(cè)端口。然而，當(dāng)在壓力容器的中心需要一對(duì)直徑方向上相對(duì)的出口21時(shí)，它們最好利用管狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)造，該結(jié)構(gòu)呈一長(zhǎng)度的管道63的形式，其長(zhǎng)度略微地大于該點(diǎn)處壓力容器的外直徑。該管道完全地延伸通過壓力容器，并坐落在一鉆出的或其它方式在直徑方向上形成通過壓力容器的放大的側(cè)壁部分19b和中心定位件49的孔。為了將管形結(jié)構(gòu)63固定就位，如前所述，一對(duì)狹窄槽接納卡入環(huán)59，而一對(duì)鄰近的較寬的槽61便于一外部的偶聯(lián)或連接器與其連接。一合適的密封(未示出)設(shè)置在管形結(jié)構(gòu)63的外表面和穿過壓力容器側(cè)壁的開口的內(nèi)表面之間。一對(duì)較佳地大致呈矩形形狀的大開口65設(shè)置在管形結(jié)構(gòu)63的側(cè)壁內(nèi)直徑方向上相對(duì)的部位處；它們提供管形結(jié)構(gòu)63內(nèi)部和壓力容器軸向孔15之間沿兩個(gè)方向的連通。沿直徑方向延伸通過壓力容器的管形結(jié)構(gòu)63的強(qiáng)度和一體性對(duì)壓力容器的垂直堆疊(如圖2所示)或?qū)σ豢杀葦M的水平平面結(jié)構(gòu)提供了剛性和可靠性。在這樣一陣列中，壓力容器彼此以平行關(guān)系支承，并定位成使形成相鄰容器的中心側(cè)端口的管形結(jié)構(gòu)63的相鄰端部彼此鄰接或近乎鄰接。相鄰的端部然后彼此互連，使周圍的管形夾具或其它的偶聯(lián)密封其間的液體連接。
盡管在圖2中省略了細(xì)節(jié)，但結(jié)構(gòu)示出了僅需接通一單一的饋送流將饋送液體供應(yīng)到垂直排或堆疊內(nèi)的所有六個(gè)壓力容器11內(nèi)以便進(jìn)行處理。六個(gè)壓力容器的管形結(jié)構(gòu)63之間的互連應(yīng)使單一進(jìn)入的饋送流分配到所有六個(gè)壓力容器。其結(jié)果，某些饋送流在各壓力容器內(nèi)分開，并通過提供進(jìn)入軸向孔通道的矩形開口65，朝向?qū)?yīng)壓力容器的各端沿軸向流動(dòng)。盡管未予示出，但位于管形外殼13的兩端處的放大區(qū)域19a和19c內(nèi)的濃縮物出口也可設(shè)置在直徑方向上的相對(duì)部位內(nèi)(如圖3中所示)，以允許垂直堆疊的各端處的濃縮物流進(jìn)行組合，大致類似于管形結(jié)構(gòu)63之間的互連?；蛘?，側(cè)端口23可相對(duì)于圖3所示部位定向在90°處；圖7示出這樣一結(jié)構(gòu)，其中，濃縮物流將從各端沿一個(gè)或兩個(gè)水平方向退出。在任一這樣的結(jié)構(gòu)中，如果側(cè)端口設(shè)置為直徑方向的相對(duì)端，并在特定的垂直結(jié)構(gòu)中決定不使用其中一個(gè)側(cè)端口，則一簡(jiǎn)單的帽73可替代一偶聯(lián)，以密封未被使用的端口(見圖8)。
壓力容器的一較佳的用途是如圖1示意地所示的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)。在此結(jié)構(gòu)中，使用一簡(jiǎn)單的饋送入口21來供應(yīng)饋送液體，以便在壓力容器的外殼13中心處進(jìn)行處理，由此，它沿相對(duì)的軸向方向流過串聯(lián)地以端對(duì)端關(guān)系布置的兩組三個(gè)圓柱形筒25。當(dāng)饋送液體的流動(dòng)將從通過筒的方向流動(dòng)時(shí)，一人字紋密封31等設(shè)置在面向中心的各筒25的端部處；然而，環(huán)形密封較佳地設(shè)置在各筒的各端處。濃縮物通過兩端處的端蓋內(nèi)的開口如箭頭所示地退出壓力容器。濃縮物通過單一側(cè)端口23在各端處沿垂直向上的方向退出。盡管這是目前較佳的結(jié)構(gòu)，但應(yīng)該理解到，如果需要用于一特殊應(yīng)用中，則饋送可通過鄰近各端的側(cè)端口23泵送到壓力容器內(nèi)，然后，濃縮物通過中心側(cè)端口21退出壓力容器。滲透物流保持不變。如果在各圓柱形筒25的高壓和低壓端處使用不同的密封，則密封從優(yōu)選結(jié)構(gòu)中所使用的密封中倒退，這示于圖1A中。
如上所述，圖2示出一平面的結(jié)構(gòu)，其中，六個(gè)平行的壓力容器11在中心饋送側(cè)端口21處彼此串聯(lián)地互連，饋送液體泵送通過該側(cè)端口21。垂直的定向也可能這樣，但可以替代地成水平地定向。從來自離形成在管形定位件49內(nèi)的中心腔室的各軸向端處多組串聯(lián)地布置的圓柱形筒的滲透物，如短箭頭所示地通過對(duì)應(yīng)的端蓋方便地退出。通常位于如此平面陣列各端處的這六個(gè)滲透出口用一集管箱(未示出)接通在一起。如上所述，濃縮物出口可如圖1所示地布置，并也可彼此互連，這樣，堆疊的各端處的濃縮物流可按要求通過最上或最下壓力容器移去?；蛘?，也如上所述，濃縮物流可從容器的對(duì)應(yīng)端沿水平方向移去，這樣一結(jié)構(gòu)將在圖8所示的容器的替代的陣列中給予示出。
具有圖1所示結(jié)構(gòu)的壓力容器11的端視圖示于圖5中，其示出從端蓋板39的面中形成的滲透出口53，使用于濃縮物排出的側(cè)端口23布置成在容器端蓋的上方和下方垂直地對(duì)齊。圖6中所示的橫截面圖示出由大致截頭錐定位件51提供的端部增壓腔，并示出該定位件側(cè)壁內(nèi)的細(xì)長(zhǎng)的滴料形的開口。這些開口對(duì)螺旋形纏繞的隔膜筒的軸向端和壓力容器各端處的腔室的環(huán)形外區(qū)域之間的液體連通提供了路徑，通向側(cè)端口23的入口位于壓力容器內(nèi)。
圖7是類似于圖5的一替代壓力容器11’的端視圖，其中，中心側(cè)端口21如圖1所示地垂直地對(duì)齊，但側(cè)退出端口23’沿著水平橫向軸線在直徑方向相對(duì)于彼此定向。該結(jié)構(gòu)便于平行的壓力容器一陣列的安裝，如圖8所示，諸壓力容器在垂直和水平排中布置。當(dāng)然，應(yīng)該理解到，根據(jù)每天所要求執(zhí)行的生產(chǎn)率而需要的分離隔膜表面量來使用一遠(yuǎn)大得多的陣列。
在所示的結(jié)構(gòu)中，12個(gè)壓力容器11’布置成四個(gè)垂直的堆疊，每組三個(gè)容器。相鄰容器的中心側(cè)端口21用合適的連接件71互連。類似的連接件71用來互連三個(gè)水平排的壓力容器中的對(duì)應(yīng)端部處的相鄰容器的側(cè)端口23’。各堆疊中的最上壓力容器頂上的中心側(cè)端口21用一合適的帽73關(guān)閉。為了提高生產(chǎn)效率，如果需要生產(chǎn)所有帶有一對(duì)在各端處直徑方向上相對(duì)的側(cè)端口23’的壓力容器11’，則可在不需要從這樣的出口中移去濃縮物流時(shí)，使用類似帽73來關(guān)閉位于最外垂直堆疊之一中的壓力容器上的任何一個(gè)這些出口。陣列顯示為從下面的管形集管箱75中進(jìn)行饋送。其結(jié)果，一上升的饋送流從短的入口管77供應(yīng)到各個(gè)垂直堆疊內(nèi)的壓力容器，所述短的入口管77使用類似的連接件71各連接到各垂直堆疊的最低壓力容器的中心側(cè)端口。
在圖8所示的陣列中，由于四個(gè)上升的液柱，用各中心區(qū)域內(nèi)的饋送液體供應(yīng)12個(gè)壓力容器11’。這四個(gè)上升的液柱流在各個(gè)中心腔室內(nèi)分開，使某些流動(dòng)朝向通過各個(gè)大的軸向開口65，形成24個(gè)水平流動(dòng)的饋送液體分支流。分支流各進(jìn)入每組的三個(gè)串聯(lián)布置的筒內(nèi)的最內(nèi)的筒25，所述串聯(lián)布置的筒位于各壓力容器的各相對(duì)的軸向端上，然后，串聯(lián)地通過下兩個(gè)筒流動(dòng)。來自各組的三個(gè)筒的收集起來的滲透流較佳地在各壓力容器端處流出中心栓53。其中，這些栓合適地集管起來。也可形成24個(gè)濃縮物流，其中至少兩個(gè)從靠近12個(gè)壓力容器的各個(gè)端部的部位退出。在所示的結(jié)構(gòu)中，壓力容器內(nèi)的這些24個(gè)濃縮物流組合而提供六個(gè)收集的水平濃縮物退出流，它們從圖8中的右手堆疊中的三個(gè)壓力容器的各端處的右手側(cè)端口退出。
由此可見，使用這樣一陣列具有如此多個(gè)操作優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)橄鄬?duì)短的流動(dòng)路徑長(zhǎng)度，例如，壓力驅(qū)動(dòng)的饋送液體流只需流過三個(gè)串聯(lián)對(duì)齊的筒而不是六個(gè)筒，所以可獲得更好的隔膜特性。對(duì)于這樣一分離操作，因?yàn)槿齻€(gè)一排中的最后筒將接受比六個(gè)串聯(lián)地對(duì)齊的一排筒內(nèi)的最后筒低的溶解濃縮物的饋送液體，所以，也具有較高的恢復(fù)可能。還可期望的是，這些較短的流動(dòng)路徑將導(dǎo)致較少的污垢，因此，將只需少量的清潔化學(xué)品?？s短的滲透路徑還將便于提高處理下一代分離隔膜筒的能力，它們可制造成具有較大的直徑，以使它們每一筒可包含更大量的隔膜表面面積。該設(shè)計(jì)還將促進(jìn)甚至更長(zhǎng)壓力容器的形成和使用(例如，每一壓力容器可容納8或10個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的40英寸筒，形成兩組，每組4或5個(gè))，而不必適應(yīng)對(duì)于理想操作的正常的壓降。此外，當(dāng)與使用傳統(tǒng)小的壓力容器的操作相比時(shí)，可見改進(jìn)設(shè)計(jì)的單一壓力容器可起到兩個(gè)較小壓力容器的作用，因此，減少了所需集管和端蓋的數(shù)量。此外，當(dāng)使用6或7個(gè)壓力容器的堆疊時(shí)，由于簡(jiǎn)化了饋送和/或濃縮管，所以陣列具有較小的占地面積，且可能降低系統(tǒng)的資金成本。
盡管已經(jīng)針對(duì)某些優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，這些實(shí)施例構(gòu)成了發(fā)明者目前所知的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式，但應(yīng)該理解到，在不脫離由附后權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明范圍的前提下，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員顯然會(huì)作出各種改變和修改。盡管本發(fā)明有望最有利地用于保持四個(gè)或多個(gè)筒的壓力容器，但也可看到，本發(fā)明可有利地用于一單一筒位于壓力容器內(nèi)的中心各端上的情形。本文援引所參考的所有美國專利的內(nèi)容以供參考。本發(fā)明特別的特征強(qiáng)調(diào)地表述在附后的權(quán)利要求書內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一處理饋送液體的裝置，該液體具有溶解和/或懸浮組分，以形成一滲透物流和一濃縮物流，該裝置包括a.具有一軸向通道的管形壓力容器，該通道在相對(duì)端的開口之間延伸；b.密封所述容器的兩個(gè)所述端開口的端蓋，以允許大致圓柱形筒的插入和取出；c.一大致縱向的中心側(cè)端口，穿透所述容器的側(cè)壁，并將所述壓力容器的軸向通道連接到所述容器的外部；d.至少一個(gè)大致圓柱形的分離筒，設(shè)置在所述軸向通道內(nèi)，位于所述中心側(cè)端口和各個(gè)所述端蓋之間的一位置處；以及e.一環(huán)形密封件，密封各所述筒的周緣和形成所述軸向通道的一內(nèi)表面之間的區(qū)域，以阻止液體流過。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，一對(duì)附加的側(cè)端口設(shè)置在所述壓力容器的側(cè)壁內(nèi)，一個(gè)附加的側(cè)端口定位在大致鄰近于在一部位處的各軸向端，所述部位通過一個(gè)所述環(huán)形密封件與所述大致中心的側(cè)端口分離，由此，在所述中心側(cè)端口和一個(gè)所述附加側(cè)端口之間流過所述容器的液體通過至少一個(gè)所述筒。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，至少一個(gè)所述端蓋具有一形成在其中的滲透物流退出端口。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，多個(gè)大致圓柱形筒設(shè)置在所述壓力容器內(nèi)的所述中心側(cè)端口和各對(duì)應(yīng)端之間。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，包括一陣列的大致平行的管形壓力容器，使至少三個(gè)壓力容器對(duì)齊在一平面結(jié)構(gòu)中，其中，至少在所述平面結(jié)構(gòu)中的中心壓力容器具有一對(duì)形成在其中的直徑向相對(duì)的中心側(cè)端口，該側(cè)端口分別互連到沿直線方向鄰近的平行壓力容器的所述中心側(cè)端口。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，提供互連器，以流體連通地連接相鄰的壓力容器的所述中心側(cè)端口。
7.如權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于，在所述平面結(jié)構(gòu)中的所述中心壓力容器具有一敞開的管形結(jié)構(gòu)，該管形結(jié)構(gòu)垂直于所述管形容器的軸線橫向地延伸通過所述壓力容器，并提供所述相對(duì)的中心側(cè)端口，使兩個(gè)相對(duì)面向的開口設(shè)置在所述管形結(jié)構(gòu)的一側(cè)壁內(nèi)，以允許液體從所述中心側(cè)端口中的至少一個(gè)朝向所述容器的各個(gè)軸向端流入。
8.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述陣列包括多個(gè)這樣的平面結(jié)構(gòu)，所述平面結(jié)構(gòu)由至少三個(gè)垂直布置的壓力容器組成，使所述容器也對(duì)應(yīng)地水平對(duì)齊，其中，在所述陣列內(nèi)的各個(gè)對(duì)應(yīng)的垂直結(jié)構(gòu)中的所有所述容器的中心側(cè)端口彼此流體連通地連接。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，附加的側(cè)端口設(shè)置在各所述壓力容器的各對(duì)應(yīng)端處的側(cè)壁內(nèi)，并相對(duì)于所述中心側(cè)端口成90度角對(duì)齊，其中，在所述陣列中的各壓力容器的所述附加的側(cè)端口互連而與水平對(duì)齊的至少一個(gè)壓力容器的另一側(cè)流體地連通。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，各個(gè)所述垂直結(jié)構(gòu)中的所述中心側(cè)端口之一連接到供應(yīng)待處理的饋送液體的裝置，其中，所述筒包括螺旋形纏繞的隔膜，其中，由饋送液體通過所述筒形成的濃縮物流，通過在所述容器的對(duì)應(yīng)端處的所述互連的附加側(cè)端口而退出。
11.一處理具有溶解和/或懸浮組分的饋送液體的方法，使用交叉籠濾來形成一滲透物流和一濃縮物流，該方法包括以下步驟a.通過一中心側(cè)端口入口，將這樣的液體流饋送到一具有一通過其間的軸向通道的、帶有相對(duì)端開口的管形壓力容器內(nèi)；b.將所述入口流分離成兩個(gè)分支流，它們?cè)谕ǖ纼?nèi)沿相對(duì)的軸向方向流動(dòng)；c.引導(dǎo)各個(gè)所述分支流進(jìn)入到設(shè)置在軸向通道內(nèi)的至少一個(gè)大致圓柱形分離筒的一近端內(nèi)；以及d.移去從在鄰近于所述容器各端的部位處的筒退出的分離的濃縮物流。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述饋送流在壓力下供應(yīng)到一陣列這樣的管形壓力容器，該壓力容器具有至少三個(gè)大致平行的壓力容器，它們對(duì)齊在一平面結(jié)構(gòu)中，并互連而使所述流動(dòng)進(jìn)入一個(gè)容器且流過另一容器的互連的中心側(cè)端口，以便也該供應(yīng)平面結(jié)構(gòu)中的其它兩個(gè)容器。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述濃縮物流通過位于大致鄰近于容器的各軸向端的所述壓力容器側(cè)壁內(nèi)的一對(duì)附加的側(cè)端口退出。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，滲透物流通過端蓋內(nèi)的開口從容器中移去，端蓋另外地密封容器的對(duì)應(yīng)軸向端。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述饋送流在壓力下供應(yīng)到一陣列這樣的管形壓力容器，該壓力容器具有至少三個(gè)大致平行的壓力容器，它們對(duì)齊在一平面結(jié)構(gòu)中，并互連而使所述流動(dòng)進(jìn)入一個(gè)容器且流過另一容器的互連的側(cè)端口，以便也供應(yīng)平面結(jié)構(gòu)中的其它兩個(gè)容器，其中，所述陣列包括多個(gè)這樣的平面結(jié)構(gòu)，平面結(jié)構(gòu)包括至少三個(gè)壓力容器，使各容器垂直地和水平地對(duì)齊至少另一容器，其中，在各壓力容器的側(cè)壁內(nèi)的附加的側(cè)端口相對(duì)于中心側(cè)端口成90度角對(duì)齊，其中，所述濃縮物流在各壓力容器的各對(duì)應(yīng)端處沿水平方向退出，并與從在相同水平高度處的至少一個(gè)鄰近的容器流出的一濃縮物流形成組合的流。
16.如權(quán)利要求11至15中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，各個(gè)所述分支流引導(dǎo)通過設(shè)置在壓力容器內(nèi)串聯(lián)布置的多個(gè)大致圓柱形筒。
全文摘要
一用于交叉籠濾的管形壓力容器(11)具有一中心入口(21)，其呈一個(gè)或多個(gè)側(cè)端口的形式，它們穿透?jìng)?cè)壁，通向一中心腔室，該中心腔室將壓力容器孔(15)分成兩個(gè)軸向分離的部分，它們各包含多個(gè)圓柱形的交叉籠濾筒(25)。一進(jìn)入壓力容器(11)的饋送流沿兩個(gè)軸向方向流動(dòng)，形成兩個(gè)滲透物流和濃縮物流，其中后者通過位于壓力容器各端附近的水平側(cè)端端口(23)退出。當(dāng)使用一對(duì)直徑向相對(duì)的中心側(cè)端口(21)時(shí)，它們可利用短長(zhǎng)度的管子(63)設(shè)置，這可對(duì)全部的壓力容器結(jié)構(gòu)提供結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。通過互連垂直堆疊中的鄰近壓力容器內(nèi)的如此的側(cè)入口(21)，一單一的饋送管線(77)可供應(yīng)多個(gè)壓力容器。當(dāng)使用一如此堆疊的陣列時(shí)，用于濃縮物流的水平側(cè)出口端口(23’)可同樣地互連而提供組合的濃縮物出口流。
文檔編號(hào)B01D65/00GK1964775SQ200580012701
公開日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2005年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月22日
發(fā)明者D·W·艾斯勃格, T·E·吉爾波特森, A·潘拉斯圭, J·瑪茲魯姆 申請(qǐng)人:貝卡爾特先進(jìn)復(fù)合股份有限公司