用于无膜颗粒分离的流体结构制造技术

本发明专利技术涉及用于无膜颗粒分离的流体结构。具体而言，提供了一种用于促进弯曲或螺旋型装置中的颗粒分离的流体结构，其包括：多个单独的弯曲型颗粒分离装置，其叠置为使得这些装置彼此平行；以及连接到装置的所有入口上的入口联接器，该入口联接器是可操作的，用以促进流体输入到多个单独的弯曲型颗粒分离装置的所有入口。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无膜颗粒分离，且具体地涉及用于无膜颗粒分离的流 体结构。
技术介绍
在共同未决的专利申请中，已经描述了具有大致为螺旋或弯曲构 造的若干不同类型的无膜颗粒分离装置。一^l殳而言，这些装置对于与 水相比具有密度差异的颗粒较为有用，从而产生为分离目的而横向移 动穿过通道所必需的离心力或浮力。这些装置中的 一些还对分离中性 悬浮颗粒有用，这取决于其构造。参看图1，示出了分离装置20的一种示例性形式。这种形式示出 了具有渐增曲率半径的展开式螺旋通道22。这种几何形状利用了压力 变化率。还可使用其它构造。在另一种形式中，该装置可具有对于侧 壁带有渐减曲率半径的收缩式螺旋通道。曲率半径和通道尺寸也可大 致保持不变。在任一情形下，通道22都展开成两个分离的通道24和 26(例如，在图1中也称为通道#1和通道#2),用以为流体提供两个出 口路径。这些类型的分离装置以多种方式来提供颗粒分离。例如，根据流 速，颗粒分离可由穿过通道的流动流体所产生的离心力或压力驱动。 在任何情况下，这些装置的目标都在于实现颗粒分离。出于这种考虑， 在入口处均匀分布的颗粒分成为条带或填充到一部分流体流中，并且 在出口处转移到包括选定微粒的第 一部分或条带中以及这些微粒并 未位于其中的第二部分中。用于不同环境且结合有选定改进的这些类型的装置的设计和实现方式，是令人期望的。
技术实现思路
在当前所述实施例的一个方面，该系统包括多个单独的弯曲型 颗粒分离装置，其叠置为使得这些装置彼此平行；以及连接到装置的 所有入口上的入口联接器，该入口联接器是可操作的，用以促进流体 输入到多个单独的弯曲型颗粒分离装置的所有入口 。在当前所述实施例的另 一个发面，弯曲型颗粒分离装置为螺旋型 装置。在当前所述实施例的另 一个方面，弯曲型颗粒分离装置包括弯曲 部分，其沿其直径而跨越的角距在180度与360度之间。在当前所述实施例的另 一个方面，该系统还包括反馈控制系统。在当前所述实施例的另一个方面，反馈控制系统是可操作的，用 以基于压力、流速、带宽、粘度和温度中的至少一项来控制该系统。在当前所述实施例的另 一个方面，该系统还包括布置成与该多个 叠置的弯曲型颗粒分离装置平行的至少第二组多个叠置的弯曲型颗 粒分离装置。在当前所述实施例的另一个方面，该系统包括入口歧管、输出歧 管，以及有助于其中的流体流动且布置成螺旋形螺线构造的多个分离 通道，其中，通道彼此平行。在当前所述实施例的另一个方面，输出歧管在其中包括以下部 分，所述部分是可操作的，用以使来自于各通道的流体流分流。在当前所述实施例的另 一个方面，该部分为静止套环部分。在当前所述实施例的另 一个方面，该部分为大致圆形的套环部分。在当前所述实施例的另一个方面，该部分由弯曲组成，以提供对 流体流进行连续可调的分流。在当前所述实施例的另 一个方面，该部分由不连续的梯级部^a组 成，以提供对流体流进行逐步可调的分流。在当前所述实施例的另 一个方面，多个分离通道布置在第一级和第二级中。在当前所述实施例的另 一个方面，第 一级和第二级由流体换流器 分开。在当前所述实施例的另 一个方面，该系统还包括反馈控制系统。 在当前所述实施例的另一个方面，反馈控制系统是可操作的，用以基于压力、流速、带宽、粘度和温度中的至少一项来控制该系统。 在当前所述实施例的另 一个方面，该系统还包括入口主管和出口主管。在当前所述实施例的另 一个方面，该系统还包括连接到入口主管 和出口主管上的第二装置。附图说明图1为示例性螺旋型颗粒分离装置的示图；图2示出了当前所述实施例的一种形式；图3示出了当前所述实施例的一种形式；图4示出了当前所述实施例的一种形式；图5示出了当前所述实施例的一种形式；图6示出了当前所述实施例的一种形式；图7示出了当前所述实施例的一种形式；图8(a)至图8(d)示出了当前所述实施例的一种形式；图9(a)至图9(b)示出了当前所述实施例的一种形式；图10(a)至图10(b)示出了当前所述实施例的一种形式；图ll(a)至图ll(c)示出了当前所述实施例的一种形式；图12(a)至图12(c)示出了当前所述实施例的一种形式；图13(a)至图13(b)示出了当前所述实施例的一种形式；图14(a)至图14(c)示出了当前所述实施例的一种形式；以及图15示出了当前所述实施例的一种形式。具体实施方式当前所述实施例涉及多种流体结构、实现方式以及选定的制造技 术，用以实现具有叠置和/或平行构造的流体分离结构的构成。这些构 思出的系统提供了待处理的流体的有效输入、改善的处理能力，并且 在一些变型中，提供了可调且有效的输出流体处理。应当理解的是，这些装置的变型可基于尺寸比例和通道结构而实 现。然而，期望的是本文所述的实施例将是高度地可缩放的，以覆盖孩吏小比例(0mL/min至10mL/min)、小比例(10mL/min至1000mL/min) 和大比例(lmL/min至10L/min)的单通道流速。所构思出的是利用常规叠置技术的平面实施例。出于这种考虑， 在180度至360度范围内的圆弧(其并未完成螺旋)容许横向流型发展、 达到稳态流速以及用于若干次循环以将颗粒扫到流体流中的期望位 置上的时间的连续阶段。本文所述的其它平面实施例包括螺旋形螺 线。当前构思出的实施例可由廉价的材料，例如用于微小规模应用场 合的PDMS、用于小规模和大规模应用场合的廉价塑料(例如丙烯酸、 有机玻璃和聚碳酸酯)制成。还描述了用于这些实施例中的有些实施例 的选定制造技术。此外，平行的八通道螺旋形螺线实施例提供了快速的组装和拆 卸。这种构思出的装置的显著特征包括方便的入口歧管和出口歧管， 其包括分叉机构或分流器，用以将流体分成微粒流和流出的流体流。 构思出的实施例还容许可操作用以输出极窄的微粒带以便进一步处 理和加工的多级装置。构思出了其它平行构造的实施例及其制造技 术。而且，可利用当前所述实施例来实现反^t和/或控制系统。现参照图2,示出了单个平面螺旋型分离装置30。该装置30具 有入口 32、至少一个弯曲或螺旋部分34，以及出口 36。在一种形式 中，该平面多螺旋通道装置30可从塑料上切割而成。塑料的类型可 随特定应用场合和其实施环境而变化。在该装置30的一种变型中，靠近入口 32的该装置30的中心区域可除去，以容许使用将在下文中 进行描述的入口联接器。该装置的螺旋部分34可采用多种形式。例 如，螺旋部分34可收缩或扩张。如一个另外的实例，出口36和入口 32的位置可互换，以适合应用场合，例如用于增大或减小离心力。应当认识到的是，在上文所引用的专利申请(其通过引用而并入到 本文中)的选定部分中详细描述了用以分离流体中的颗粒的单独的弯 曲或螺旋型分离装置如装置30或本文所构思出的其它装置的基本操 作。因此，这些操作将不会在本文中进行描述，除非这种描述将增强 对当前所述实施例的说明。参看图3,代表性地示出了一种系统40，该系统40包括以平行 方式叠置的多个装置30(图2中所示)，用以容许N层流体的并行处理。 图3中还代表性地示出了入口联接器42,其容许输入流体从公共供给 源提供到整个叠层内的各装置30中。入口联接器42可采用多种形式； 但在一个实例中，入口联接器42为圆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种颗粒分离系统，包括：　多个单独的弯曲型颗粒分离装置，其叠置成使得所述装置彼此平行；　连接到所述装置的所有入口上的入口联接器，所述入口联接器可操作用于促进流体输入到所述多个单独的弯曲型颗粒分离装置的所有入口；以及，　至少 两个出口联接器，其连接到所述多个单独的弯曲型颗粒分离装置的相应出口上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MH利恩，J苏，A科尔，AR沃尔克尔，
申请(专利权)人：帕洛阿尔托研究中心公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]