交叉流過濾盒支架的制作方法
【專利摘要】一種允許容易地安裝和移除過濾盒的穩(wěn)定可靠的交叉流過濾盒支架。盒支架包括分配板、端板、使分配板與端板連接的多個基本平行的連桿，以及在分配板和端板之間可滑動地安裝在連桿上的擠壓板，其中，連桿中的至少一個能夠在打開位置或定向和關(guān)閉位置或定向之間整體地移動，打開位置或定向允許安裝或移除過濾盒，而在關(guān)閉位置或定向上，可動連桿與盒處于接合的連接，并且通過鎖定裝置將盒鎖定在支架中。
【專利說明】交叉流過濾盒支架
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及交叉流過濾，并且更特別地，涉及用于在生物過程分離中使用的交叉流過濾盒支架。
【背景技術(shù)】
[0002]為了通過過濾從流體中分離出懸浮固體或溶解的高分子，使用兩個基本構(gòu)造，直接流過濾(也稱為法向流過濾)和交叉流過濾(也稱為切向流過濾)。
[0003]在直接流過濾中，垂直地將流體引入到過濾器表面，然后使流體直接傳送通過過濾器。
[0004]另一方面，在交叉流過濾中，流體流沿切向沿著過濾器表面?zhèn)魉?。小于過濾器的孔徑的顆粒/分子作為滲透物(濾液)傳送通過隔膜，而其它則作為滯余物留在隔膜的進料偵U。通常，流體流在過濾器表面上再循環(huán)。由于留下的產(chǎn)物沿著表面被切向流掃走，而且不會如直接流過濾中那樣積聚在過濾器表面處，所以交叉流過濾器可在較高的固體負載下持續(xù)地運行，而不被固體材料阻塞。
[0005]交叉流過濾系統(tǒng)典型地包括過濾模塊、進料箱、用于通過進料管線來將液體從進料箱饋送到過濾模塊的泵、用于使滯余物循環(huán)回到進料箱的回行管線、在滯余物回行管線中的用于施加壓力的閥，以及用于從過濾模塊中移除滲透物的滲透物管線。
[0006]取決于過濾器(典型地隔膜)的孔徑，交叉流過濾被分類成微濾(MF)或超濾(UF)過程。過濾隔膜通常構(gòu)造成平板式過濾器盒，其典型地包括多孔隔膜片構(gòu)件和滲透物和滯余物流篩網(wǎng)構(gòu)件的組件的堆疊，如例如美國專利申請N0.2008/0264852和美國專利N0.4，735，718中描述的那樣。在過濾模塊中，若干個這樣的過濾器盒通常在交叉流過濾盒支架中被夾緊在一起，如例如美國專利N0.7，635，426中描述的那樣。
[0007]交叉流過濾盒支架典型地包括分配板，分配板具有與被夾到分配板上的盒上的對應(yīng)的孔口接觸的滯余物入口和出口孔口和滲透物入口和出口孔口。分配板上的滯余物入口孔口通常與板內(nèi)部的滯余物入口通道連接，滯余物入口通道在滯余物入口連接器中結(jié)束。類似地，滯余物出口孔口、滲透物入口孔口和滲透物出口孔口與板內(nèi)部的對應(yīng)的通道連接，各個通道都在連接器中結(jié)束。分配板通過連桿連結(jié)到端板上，連桿形成為籠狀結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)內(nèi)，多個盒布置成使得它們的孔口對齊，而且連桿接合在盒側(cè)部上的凹口中，以使它們鎖定就位。然后通過例如端板和盒疊堆之間的擠壓板來將盒疊堆夾緊到分配板上，以獲得高效密封。
[0008]組裝和拆開支架可為耗時的，這涉及從所有連桿上拆卸端板。一種備選方案在該結(jié)構(gòu)中包括鉸接式連桿，它可打開，以允許在不拆開支架的情況下安裝和移除盒。在WO2010/151212的圖2中描述了這種解決方法。但鉸接式結(jié)構(gòu)在機械上是易受損且制造起來昂貴，因而需要一種改進的解決方法。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]本發(fā)明的一方面提供一種允許容易地安裝和移除過濾盒的穩(wěn)定可靠的交叉流過濾盒支架。用權(quán)利要求1中限定的盒支架來實現(xiàn)這一點。一個優(yōu)點在于，可不拆開的情況下安裝和拆卸盒，同時結(jié)構(gòu)堅固而足以經(jīng)受住確保完全密封所需的高夾緊力。
[0010]本發(fā)明的另一方面提供一種穩(wěn)定可靠的交叉流過濾模塊。用權(quán)利要求14中限定的模塊來實現(xiàn)這一點。模塊的一個優(yōu)點在于，可不拆開的情況下安裝和拆卸盒，同時結(jié)構(gòu)堅固而足以經(jīng)受住確保完全密封所需的高夾緊力。
[0011]本發(fā)明的另一方面提供一種在交叉流過濾盒支架中安裝過濾盒的便利方法。用權(quán)利要求15中描述的方法來實現(xiàn)這一點。
[0012]在從屬權(quán)利要求中描述了本發(fā)明的另外的適當(dāng)?shù)膶嵤├?br> 【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的空的交叉流過濾盒支架的透視圖。
[0014]圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的盒支架的橫截面，連桿在a)打開位置和b)關(guān)閉位置上。
[0015]圖3顯示根據(jù)本發(fā)明的盒支架的端視圖，銷和連桿在a)關(guān)閉位置和b)打開位置上。
[0016]圖4顯示根據(jù)本發(fā)明的盒支架的俯視圖和側(cè)視圖，可旋轉(zhuǎn)連桿在a)關(guān)閉定向和b)打開定向上。
[0017]圖5在透視圖和投影圖中顯示具有截圓式(truncated circle)橫截面的可旋轉(zhuǎn)連桿。
[0018]圖6顯示根據(jù)本發(fā)明的盒支架的橫截面，可旋轉(zhuǎn)連桿在a)打開定向和b)關(guān)閉定向上。
【具體實施方式】
[0019]在圖1-5示出的一方面，本發(fā)明公開了交叉流過濾盒支架I ;31，其包括分配板2 ;32、端板3 ;33、使分配板與端板連接的多個基本平行連桿4、6 ;34、36，以及在分配板和端板之間可滑動地安裝在連桿上的擠壓板5 ;35。連桿4、6 ;34、36中的至少一個6 ；36可在a)打開位置7或定向37和b)關(guān)閉位置8或定向38之間移動，在打開位置7或定向37上，能夠安裝或移除一個或多個過濾盒9 ;39，而在關(guān)閉位置8或定向38上，可動連桿與盒處于接合的連接，并且通過鎖定裝置10 ;40將盒鎖定在支架中。鎖定裝置例如可為盒9 ;39上的、適于接合可動連桿6 ;36的一個或多個凹口 10;40。當(dāng)可動連桿處于打開位置/定向時，盒或盒疊堆可在連桿之間置于籠式結(jié)構(gòu)中，籠式結(jié)構(gòu)由連桿形成，并且定向成使得鎖定裝置面向可動連桿。當(dāng)可動連桿移動到關(guān)閉位置/定向時，盒或盒疊堆鎖定就位，并且被阻止在垂直于連桿的平面上移動，在使用期間這樣移動會引起泄漏。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)點在于，在不拆開連桿的情況下，容易打開盒支架，而且連桿穩(wěn)定可靠而足以經(jīng)受住確保密封所需的夾緊力。用于交叉流過濾盒的典型夾緊力可在4-15 kN的范圍中，這取決于液體壓力(例如0-4巴)和盒的橫截面積(例如100-350 cm2)。當(dāng)使用較大的盒時，夾緊力可高達30 kN。在不拆開支架的情況下，容易對擠壓板施加夾緊力，這強調(diào)了對容易安裝和移除盒的方法的需要。
[0021]在某些實施例中，可動連桿6 ;36可形成為一體式結(jié)構(gòu)。避免連桿中有接頭、鉸鏈或類似的薄弱元件的優(yōu)點在于，它們的強度提高，而且還減小了例如腐蝕或結(jié)垢引起的卡住風(fēng)險。
[0022]在一些實施例中，板2、3，5 ;32、33、35和/或連桿4、6 ;34、36 (包括可動連桿6 ；36)可包括諸如不銹鋼的含鐵金屬。例如316L和類似品質(zhì)的不銹鋼常用于生物過程裝備中，而且能夠?qū)⑺鼈冇糜诳蓜舆B桿也是合乎需要的。如果使用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的鉸接式連桿，則必須通過使用高強度抗腐蝕性材料(諸如鈦)來補償鉸鏈的弱點，這是非常昂貴的，而且還會造成加工困難。
[0023]在某些實施例中，可動連桿6 ;36具有小于大約20 mm的直徑，諸如大約10-15 mm。在市場上最容易獲得的過濾盒上的凹口 10 ;40適合與10-15 mm的連桿接合，這對桿直徑設(shè)定了實際限制。由于重量和成本原因，使用直徑小于大約20 mm連桿也是合乎需要的。本發(fā)明的連桿的優(yōu)點在于，即使對于有限的桿直徑，它們也仍然可提供足以經(jīng)受住夾緊力的強度。
[0024]在一些實施例中，連桿4、6 ;34、36中的至少兩個6 ;36能夠在打開位置或定向和關(guān)閉位置或定向之間整體地移動。對于在各側(cè)上有兩個或更多個凹口 10;40的較大的盒，至少兩個連桿應(yīng)能夠移動，以允許安裝和移除盒。對于每側(cè)上僅有一個凹口的較小的盒，則一個可動連桿就足夠了，但具有兩個可動連桿也是可行的；盒的各側(cè)上一個。在后一種情況下，具有兩個可動連桿的優(yōu)點在于，對于各個連桿，關(guān)閉和打開位置/定向之間的差異可減小。這可允許有更便利的結(jié)構(gòu)。
[0025]在某些實施例中，分配板2 ；32包括滯余物入口和出口連接器14 ；44和滲透物入口和出口連接器15 ;45，它們與對應(yīng)于過濾盒9 ;39上的孔口 10 ；40的滯余物孔口 16和滲透物孔口 17流體地連接。當(dāng)盒或盒疊堆安裝在支架中時，它可布置成使得盒(一個或多個)上的孔口匹配分配板上的孔口，而且任何另外的盒堆疊成使得它們的孔口對齊。然后形成流體地連接的滯余物和滲透物回路，以允許進行交叉流過濾。使用在板的兩側(cè)上有滯余物和滲透物孔口的分配板也是可行的。在這種情況下，將使用兩個端板，在各個端板和分配板之間有一個盒或盒疊堆。滯余物入口可備選地稱為進料入口。
[0026]在一些實施例中，盒支架I ;31還包括布置成在擠壓板5 ；35上起作用的擠壓裝置49。擠壓裝置例如可包括液壓缸或一個或多個螺釘、螺栓、螺紋桿、懸臂、外心夾等。擠壓裝置可通過端板3 ；33中的開口 18 ；48在擠壓板5 ；35上起作用。擠壓裝置可提供允許盒之間以及盒和分配板之間有無泄漏連接所需的夾緊力。
[0027]在圖1-3示出的某些實施例中，可動連桿6能夠沿側(cè)向移動，即，在基本平行于分配板2和端板3和/或基本垂直于連桿4、6的長度軸線的平面上移動。它們能夠沿基本朝向和遠離置于支架I中的盒9的方向移動。例如可通過使各個可動連桿6的端部可滑動地連接到端板2和分配板3上(例如借助于通過板中的伸長開口 13來安裝它們)來實現(xiàn)這種移動。開口 13可沿基本朝向和遠離置支架中的盒9的方向伸長，這允許連桿沿這個方向滑動?？蓜舆B桿可加載彈簧，使得它們可被外力移動而然后通過彈簧的作用而回到例如鎖定位置。開口的形狀例如可為大體長方形的，兩個相對的端部被諸如半圓的圓弧蓋住。當(dāng)不被施加夾緊力時，可動連桿能夠自由地滑動，而當(dāng)擠壓裝置對擠壓板起作用時，可動連桿鎖定就位。
[0028]在圖1和3示出的一些實施例中，盒支架I包括安裝在分配板2和端板3中的銷11。這些銷布置成使能夠沿側(cè)向移動的連桿6在打開位置7和關(guān)閉位置8之間移動。銷可包括與能夠沿側(cè)向移動的連桿6接合的凹口 12。當(dāng)銷被推向板2、3時，可動連桿向內(nèi)移動到關(guān)閉位置8，但將具有凹口的銷以及例如加載彈簧的連桿布置成使得連桿在推動銷之后向外移動也是可行的。將銷11和凹口 12布置成使得連桿6在銷11旋轉(zhuǎn)之后沿側(cè)向移動也是可行的。
[0029]在圖4-6示出的某些實施例中，可動連桿36安裝成能夠圍繞它們的長度軸線旋轉(zhuǎn)。它們可適當(dāng)?shù)卦诮佑|分配板和端板的區(qū)域42中具有圓形橫截面，以及在分配板32和端板33之間的區(qū)域41的至少一部分中具有截圓式橫截面。然后它們由分配器和端板支承，而且當(dāng)它們圍繞長度軸線旋轉(zhuǎn)時，它們從打開定向37移動到關(guān)閉定向38，在打開定向37上，圓的被截部分面向盒，在關(guān)閉定向38上，圓弧面向盒，并且接合在盒凹口 40中。從圓形橫截面到截圓式橫截面的過渡可為諸如以一曲率半徑而逐漸進行的，以避免在施加夾緊力時有局部應(yīng)力集中。
[0030]在圖1-6示出的一方面，本發(fā)明公開一種交叉流過濾模塊，其包括交叉流過濾盒支架I ;31和安裝在支架中的至少一個過濾盒9 ;39?？筛鶕?jù)上面描述的任何實施例來構(gòu)造支架，并且模塊可包括一個盒或疊堆的多個盒。當(dāng)通過使可動連桿6 ;36整體地移動到關(guān)閉位置8或定向38來使盒鎖定就位時，模塊可用來在例如生物制藥學(xué)或其它生物高分子的生物處理中對流體進行例如超濾或微濾。這種模塊的應(yīng)用的示例包括在滲濾模式中通過超濾來實現(xiàn)緩沖液交換，濃縮蛋白質(zhì)溶液，從蛋白質(zhì)、疫苗等中移除小分子污染物，以及從蛋白質(zhì)溶液中移除微粒。
[0031]一方面，本發(fā)明公開一種在交叉流過濾盒支架I ;31中安裝過濾盒9 ;39的方法。該方法包括將盒置于支架中，以及將至少一個連桿6 ；36從打開位置7或定向37整體地移動到關(guān)閉位置8或定向38，在關(guān)閉位置8或定向38上，連桿與盒處于鎖定接合。可根據(jù)上面描述的任何實施例來構(gòu)造支架。方法還可包括在將盒置于支架中之前執(zhí)行這樣的步驟:將至少一個連桿從關(guān)閉位置或定向整體地移動到打開位置或定向。
[0032]本書面描述使用示例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及實行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明的可取得專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果這樣的其它示例具有不異于權(quán)利要求的字面語言的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求的字面語言無實質(zhì)性差異的等效結(jié)構(gòu)要素，則它們意于處在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種交叉流過濾盒支架(I ;31)，包括分配板(2 ;32)、端板(3 ;33)、使所述分配板與所述端板連接的多個基本平行連桿(4，6 ;34，36)，以及在所述分配板和所述端板之間可滑動地安裝在所述連桿上的擠壓板(5 ;35)，其中，所述連桿中的至少一個出；36)能夠在打開位置或定向(7 ；37)和關(guān)閉位置或定向(8 ；38)之間整體地移動，所述打開位置或定向允許安裝或移除過濾盒(9 ;39)，在所述關(guān)閉位置或定向上，所述可動連桿與所述盒處于接合的連接，并且通過鎖定裝置(10 ；40)來將所述盒鎖定在所述支架中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交叉流過濾盒支架(I;31)，其特征在于，所述鎖定裝置(10 ；40)包括在所述盒(9 ；39)上的、適于接合可動連桿(6 ；36)的至少一個凹口(10 ;40)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的交叉流過濾盒支架(I;31)，其特征在于，所述可動連桿(6 ；36)形成為單個零件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的交叉流過濾盒支架(I;31)，其特征在于，所述可動連桿(6 ；36)包含含鐵金屬，諸如不銹鋼。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的交叉流過濾盒支架(I;31)，其特征在于，所述可動連桿(6 ；36)具有小于大約20 mm的直徑，諸如為大約10-15 mm。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的交叉流過濾盒支架(I;31)，其特征在于，所述連桿(4，6 ;34，36)中的至少兩個出；36)能夠在打開位置或定向和關(guān)閉位置或定向之間整體地移動。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的交叉流過濾盒(I；31)支架，其特征在于，所述分配板(2 ;32)包括滯余物入口和出口連接器(14 ；44)和滲透物入口和出口連接器(15 ；45)，它們與對應(yīng)于過濾盒(9;39)上的孔口的滯余物孔口(16)和滲透物孔口(17)流體地連接。`
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的交叉流過濾盒支架(I;31)，其特征在于，進一步包括布置成在所述擠壓板(5 ；35)上起作用的擠壓裝置，例如包括液壓缸或螺釘。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的交叉流過濾盒支架(1)，其特征在于，所述可動連桿(6)能夠沿側(cè)向移動。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的交叉流過濾盒支架(1)，其特征在于，所述可動連桿(6)的端部諸如通過所述板中的伸長開口(13)而可滑動地連接到所述端板和所述分配板上。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的交叉流過濾盒支架，其特征在于，進一步包括安裝在所述分配板和所述端板中的銷(11)，其中，所述銷布置成使所述能夠沿側(cè)向移動的連桿在打開位置和關(guān)閉位置之間移動。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的交叉流過濾盒支架，其特征在于，所述銷(11)包括與所述能夠沿側(cè)向移動的連桿(6)接合的凹口(12)。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的交叉流過濾盒支架(31)，其特征在于，所述可動連桿(36)能夠圍繞其長度軸線旋轉(zhuǎn)，在接觸所述分配板(32)和所述端板(33)的區(qū)域(42)中具有圓形橫截面，并且在所述分配板和所述端板之間的區(qū)域(41)的至少一部分中具有截圓式橫截面。
14.一種交叉流過濾模塊，包括根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的交叉流過濾盒支架(I ;31)，以及安裝在所述支架中的至少一個過濾盒(9 ；39)。
15.一種在交叉流過濾盒支架(I ；31)中安裝過濾盒(9 ；39)的方法，包括將所述盒置于所述支架中， 以及將至少一個連桿出;36)從打開位置或定向整體地移動到與所述盒進行鎖定接合的關(guān)閉位置或定向。
【文檔編號】B01D65/00GK103492053SQ201280020290
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月27日
【發(fā)明者】P.阿科斯特雷姆, N.K.塔尼卡查拉姆 申請人:通用電氣健康護理生物科學(xué)股份公司