TWI531406B - 用於過濾系統之軸向迷宮式封口 - Google Patents

Description

用於過濾系統之軸向迷宮式封口 【相關申請案的交叉參考】

本發明主張美國臨時申請案於2009年10月12日申請，案號為61/250,765，名為「Axial Labyrinth Seal for Filtration Systems」的優先權，及美國臨時申請案於2009年10月12日申請，案號為61/250,771，名為「Radial Split Ring Seal For Filtration Systems」的優先權，其申請案在此處對所有目的明確地併入作為參考。

本發明係大致關於薄膜過濾系統，且更具體而言，係關於用於過濾系統的螺旋薄膜元件中的封口。

用於將化學污染物及有機物從水中移除的過濾的某些類型包含密封於一包體(enclosure)中的一或多個過濾元件。包體可包含一罐子、一圓桶及/或一管子。具體而言，用於大規模水處理的過濾系統可包括在管狀結構中連接在一起的一系列元件，且其引導被污染的或不純淨的水的內流通過一過濾材料且流至一流出管或通道上。在第1圖所顯示的範例中，在一螺旋薄膜過濾系統中的過濾元件10包含以一螺旋形狀繞線的一薄膜結構。在第1圖中，滲透載具薄片100被層疊於一薄膜過濾薄片102的一封套中，且鄰接的層係由供給間隔101而加以分隔，且典型地包覆一硬殼或包裝之中，以避免內流的滲漏且對過濾元件10在某種程度上提供機械穩定度及強度。諸如螺旋薄膜過濾元件10的過濾元件典型地以一實質上圓柱形的形式提供，且可端對端的安裝一或多個過濾元件10及10’於一殼體21之中(如第2A圖所顯示)。一內流流體15透過受到壓力的一進口被導入系統的一端，且於一個端15進入過濾元件10，且通過薄膜102，而典型地透過一中央管或通道13以一滲透流(permeate stream)14流出，或以一濃縮流(concentrate stream)16從薄膜過濾裝置流出。中央管典型地與包體21同軸，且以准許收集滲透14的方式與薄膜102耦合或者連接。滲透14可以任意方向從系統汲取。

此等過濾元件具有薄膜過濾器的功能。不同於傳統的批次模式過濾系統，所述的過濾系統以連續穩定狀態的程序操作。如此進入供給流15中的所有物質的總體係實質上等於兩個出口流14及16中離開過濾裝置的所有物質的總和。此等系統可用於傳遞飲用水、清理或處理廢水及/或雨水、從污泥中提取水、及/或淡化諸如海水的水的應用；在此等應用中，稀釋的滲透流14係為系統的主要產品。相反地，在目標係為恢復或濃縮一有價值的溶質之處，濃縮流16可提供主要產品。

使用螺旋薄膜元件10作為在實用的分離應用中包裝平坦的薄片、逆滲透(reverse osmosis)薄膜102的方式。此等元件如第2A圖中所顯示典型地以端對端裝載於一圓柱形殼體21中。程序供給流15於殼體的一端被導入且同軸地140流過元件10，而具有某些部分141通過過濾介質102至提供作為一出口流14的一中央收集通道或管系統13。經濃縮的殘餘16從一第一元件10被汲取至一第二元件10’，且依此類推。從系統提取的濃縮物16可基於系統配置及功能透過系統外部地處理及/或再利用。必須提供一密封機制於相繼的螺旋元件10及10’之間，其確保濃縮流16從第一元件10通過而成為一供給流15至隨後的螺旋薄膜過濾元件10’。

此密封機制可使用封口板11(更詳細地顯示於第2B圖中)而完成，其附加至各螺旋元件10及10’的各端。在傳統的系統中，有彈性的封口被置放於位於封口板11的外緣上的一溝槽201中，以避免流體脫離流至元件10或10’及殼體或容器21之間的一空間中。連接相繼的中央通道13的耦合物202亦典型地使用有彈性的封口而密封。

根據本發明的某些態樣的系統及方法可被利用以密封一過濾系統的一螺旋薄膜元件。可使用一第一封口板覆蓋螺旋薄膜元件且具有一實質上平面的面，配置成接合一鄰接螺旋薄膜元件的一第二封口板的一相對應面，而形成一封口。第一及第二封口板的面典型地具有互補的輪廓，當螺旋薄膜元件與鄰接螺旋薄膜元件耦接時，其產生封口板的一互相嚙合的接觸。互相嚙合的接觸從螺旋薄膜元件的內部建立一曲折的流動路徑至螺旋薄膜元件的外部，藉此於鄰接螺旋薄膜元件的耦接點密封螺旋薄膜元件。可增加流過封口的阻力，且藉由使得曲折的路徑更迷宮化，因而可減少操作中封口所允許的滲漏的程度。

因此，互相嚙合的接觸可產生具有多重轉彎、轉角、階梯及諸如此類的一路徑。舉例而言，一互相嚙合的接觸可使用螺旋薄膜元件及鄰接螺旋薄膜元件的互補的階狀表面而形成。階狀的輪廓可以一或多個階梯的直角的邊緣形成及/或輪廓可為v字型的形狀。

根據本發明的某些態樣，多個螺旋薄膜元件可在一圓柱形殼體中相繼地連接，其具有以徑向封口密封的圓柱形殼體的供給端。可藉由安裝於一封口板的一溝槽中的一環狀元件提供一徑向封口。

根據本發明的某些態樣，螺旋薄膜元件可使用此處所述的封口板耦接至一或多個鄰接螺旋薄膜元件。可藉由一閂鎖機制維持耦接。在一個範例中，閂鎖機制包含提供於螺旋薄膜元件上的一止動爪，及提供於鄰接螺旋薄膜元件上的一容納溝槽。閂鎖機制典型地在螺旋薄膜元件及鄰接的螺旋薄膜元件***圓柱形殼體中之前接合。閂鎖機制可經配置，使得在鄰接螺旋薄膜元件之間的耦接保持於圓柱形殼體中的同時，圓柱形殼體防止閂鎖機制的脫離。

本發明的實施例現將參考圖式而詳細說明，其中圖式被提供作為說明性範例以便使得技藝人士能夠執行本發明。應注意，以下的圖式及範例並非意圖限制本發明於一單一實施例，但可能藉由替換某些或所有所說明或所敘述的元件而形成其他實施例。為了方便起見，相同的元件符號將被用於所有圖式代表相同或類似的組件。因為此等實施例的某些元件可部分或全然使用已知組件實施，所以將僅說明用於瞭解本發明的此等已知組件的部分，且此等已知組件的其他部分的詳細說明將被省略，以免模糊本發明。在本說明書中，顯示一單一元件的一實施例不應被考慮作為限制；然而，本發明意圖包覆包含多個相同組件的其他實施例，且反之亦然，除非在此處明確的聲明。再者，申請人並非意圖將說明書或申請專利範圍中的任何用語解釋為一非通常或特殊的意涵，除非明確地如此說明。更進一步，本發明包含透過說明方式在此引述之組件的當前及未來已知均等物。

本發明的某些實施例提供系統、裝置及方法用於在薄膜過濾系統中提供軸向封口。在一個實施例中，薄膜過濾系統可根據本發明的某些態樣而採用，使得成對的鄰接螺旋元件10、10’使用一軸向封口而密封，軸向封口典型地位於第2B圖中所顯示的一封口板11的一或多個面200。儘管此處所述的軸向面封口可提供於環繞中央通道13的耦接202的一表面上，為了簡化說明的目的，此說明書主要將導向提供於朝向封口板11的外部邊緣(outer edge)的一環狀表面200的一軸向面封口。軸向面封口的使用可藉由用於建構多重元件系統所需的徑向封口的數量，而簡化過濾系統的安裝及保養。因而，安裝及移除螺旋元件10及10’所需的力可大大地被減少。再者，根據本發明的某些態樣所提供的某些封口消除耦接至封口板的面的彈性封口的需要。

本發明的某些實施例利用多個螺旋元件，包括元件10及10’，其使用封口板32串聯連結以提供過濾元件10及10’的所欲的「行長度」。封口板操作以耦接鄰接過濾元件10及10’，且結合或者固定至一過濾核心。典型地，一對互補的封口板的該等板固定至一過濾元件10的相對端。過濾元件可藉由匹配鄰接過濾元件10及10’的互補端而組裝。

螺旋元件10及10’典型地符合於一圓柱形殼體21中，且在殼體21內部彼此連結。第3圖描繪分別在鄰接封口板32及36的面表面上互相嚙合的表面38及39。在第3圖的範例中，兩個螺旋元件10及10’的各連結包括在封口板32及36的一表面上的一軸向封口，作為徑向封口的替代而與殼體21的一內部表面接觸。因此，本發明的某些實施例僅需要對第一螺旋元件10提供一徑向封口25於程序供給流14的入口處。應瞭解可在下游及/或於供給流的離開點添加其他徑向封口25。徑向封口25將導入殼體的供給流引導向第一螺旋元件10的內部結構中，且因而導向行中的其他螺旋元件(例如，元件10’)。螺旋元件在殼體21中以端對端置放。在螺旋元件10及10’之間的密封可使用根據本發明的某些態樣所建構的封口板32及36而達成。封口板32及36可考慮為分別附加至螺旋元件10及10’的端板。

在某些實施例中，在封口板32及36的軸向面上使用互相嚙合的表面38及39完成密封。互相嚙合的表面38及39經配置成外部地從螺旋元件10及10’的加壓的內部部分建立一曲折的流動路徑至螺旋元件10及10’及圓柱形殼體21之間的一空間中。一曲折的流動路徑的一範例可由檢視如第4圖的分區4A及4B詳細顯示的鄰接封口板40及49的介面而瞭解。一曲折的流動路徑的流動的長度、本質及阻力係從形成一封口介面的封口板32及36的軸向面的紋理的輪廓而衍生出。第5圖顯示紋理輪廓51-53的範例，用於根據本發的某些態樣形成封口介面。在一個實施例中，封口介面51包含互相嚙合的齒，其被描繪成大致方形的形狀。應瞭解齒及齒之間的中空可具有各種形狀，且其邊緣(edge)可為圓形的且如所欲的可具有改變的深度及寬度。齒、尖峰、凹谷的形狀可被選擇具有三角形、圓錐形、橢圓錐形(frusto-conical)、或任何其他適合形狀的形狀。可在封口板的表面上的各種點導入不同的寬度、高度及形狀用於套合的目的。套合特徵可提供於互補的表面上，其在組裝期間幫助封口板的對齊；套合特徵可使用任何寬度、高度及形狀的組合而建立，且此等特徵可操作以方便及/或推動封口板的對齊。

第7A及7B圖描繪介面的範例，其可在過濾系統的組裝期間簡化表面38及39的接合。第7A圖顯示一輪廓，其中突起、尖峰或齒70具有一梯形的剖面與具有一類似梯形輪廓的凹陷、凹谷或凹槽72接合。凹谷72的頂部具有比尖峰70的頂部更寬的寬度，且尖峰70及凹谷72的傾斜側准許封口表面方便地接合且滑動為緊密地接合。第7B圖顯示另一輪廓，其中梯形尖峰74在矩形凹谷76內接合。第7B的輪廓可減少製造的複雜度，同時保留接合的方便。然而，可能犧牲某種程度上符合的緊密性，但流體流動的一曲折路徑維持且當使用足夠的尖峰74及凹槽76時，密封的品質可接近如第7A圖中所顯示輪廓的密封的品質。在一個範例中，兩個尖峰70對流體流動提供足夠的曲折路徑以提供適合的封口。儘管範例描繪尖峰70及74及凹槽72具有一等邊的梯形的輪廓，但梯形的底面角度不必為完全相同的。在某些實施例中，尖峰70及74及/或凹槽72及76的某些轉角可為圓形的以減少刮傷，以方便接合及用於其他原因。

在第5圖所顯示的另一範例中，互相嚙合的表面52係從鄰接封口板32及36的軸向面38及39上的互補的階狀表面形成。通過此介面的流體，舉例而言，必須跟隨包括比互相嚙合的表面51更多轉彎的更加迷宮式的路徑。仍在另一實施例中，互相嚙合的表面53可與套合特徵54及55一起提供，以准許封口板32及36的自身對齊。曲折的路徑可藉由設計介面以容納特定應用中所遭遇的流體而配置。更具體而言，可基於操作溫度、操作壓力、流速、微粒含量及滲漏容忍度而選擇一介面設計。其他因素可包括選擇用於製造封口板的材料、表面處理、以及製造及組裝限制，且依此類推。

當曲折的流動路徑被作成更加迷宮式時，典型地增加了流通過封口的阻力。因此，從螺旋薄膜鄰接元件10及10’的內部至圍繞螺旋薄膜元件10及10’的空間的流動減少，藉此於其耦接的點提供螺旋薄膜元件10及10’的改善的密封。可使用具有多重轉彎、轉角、階梯、及諸如此類的曲折的路徑建立一迷宮。舉例而言，可使用螺旋薄膜元件及相鄰的螺旋薄膜元件的互補的齒及/或階狀表面形成一互相嚙合的接觸。階狀的輪廓可以一或多個階梯或齒的直角邊緣形成，及/或輪廓可為v字型的形狀。將瞭解此內部對外部的流動，或「滲漏」不必為零。事實上，此流動某種程度上具有最小值通常係為理想的，以防止曲折的路徑及/或圍繞元件10及10’的空間的淤塞，且准許在啟動操作期間移除空氣。傳統系統藉由在封口板中提供諸如孔洞或溝槽的特徵達成此溢流(bleeding)，以在密封元件自身四周提供一經控制的流動路徑。本發明的某些實施例透過藉由互相嚙合的接觸表面38及39所提供的曲折的路徑的設計，而達成經控制的滲漏。

典型地，由本發明所致動的液體流動設計可消除或減少用於封口板11的軸向面200的彈性密封材料的需要，且典型地減少在一殼體21中各組件所需的徑向封口25的數量。大多數的傳統過濾系統在一單一殼體21中含有多達8個獨立元件，具有等數量的徑向封口25添加至各元件。直接接觸一包體21的壁的封口25的減少可導致過濾系統中阻力(drag force)的顯著減少。再者，軸向封口25的顯著部分的移除可方便螺旋元件10及10’的裝載及卸除。尤其是，一入口徑向封口25可以一方式提供，其准許封口板11以沿著殼體21的軸的任一方向輕易的移動，藉此促進螺旋薄膜過濾系統中的過濾元件10的安裝及保養。當包體21及螺旋元件10的直徑增加時，此等優點被加乘。

再次參照第4圖，某些實施例在封口板40的周圍提供升高的表面，其將螺旋過濾元件10置中於包體21中同時維持低的阻力(drag force)。在描繪的範例中，封口板40包含升高的同中心表面44(顯示五個)於封口板40的外部輪轂表面。此等升高的表面44可足夠地升高以提供與殼體21的內部表面42的緊密符合，藉此提供螺旋元件的中央軸與殼體的中線實質上對齊。在具有圓柱形殼體21及封口板40的實施例中，升高的表面44可維持殼體21及封口板40實質上同軸地對齊。在升高的表面44及殼體21的壁42之間的表面接觸區域典型地被限制以減少摩擦阻力，尤其在從殼體21***及移除螺旋元件10的期間。再者，升高的表面44的數量可被限制，但典型地提供至少三個升高的表面44，以確保元件被適當地置中。

在某些實施例中，封口板40及49可選地包含一鎖或閂鎖機制，以保持鄰接螺旋元件10及10’緊密接觸，藉此最佳化由封口板40及49之間的迷宮式介面所提供的封口。第4圖的分區4A以剖面視圖描繪閂鎖住的一對螺旋元件40、49，且圖式的分區4B顯示未閂鎖的螺旋元件40、49的一剖面。如第4A圖中所顯示的一元件對元件閂鎖機制可提供於封口板40、49之中或之上，以在啟動條件期間限制彼此相對的螺旋元件10、10’位移的能力；此等位移對連接過濾元件10、10’的中央核心的內部封口可能造成損傷及/或建立其他問題。

在一個實施例中，封口板49包含一閂鎖、止動爪、鉤或其他延伸物47於封口板49的一外部表面上或附近，而封口板40包含一容納凹陷、一孔眼或其他接受器(catch)470於封口板40的一外部表面上或附近。當一對封口板40、49被結合在一起時，一個板40或49可被旋轉以對齊閂鎖元件47及470及/或對齊且定位升高的表面44。在第4圖所顯示的範例中，一閂鎖止動爪47符合於一容納溝槽470中。在某些實施例中，一替代閂鎖元件(未顯示)或閂鎖止動爪47可配置成上升超過一升高的表面471且閂鎖於升高的表面471的背側。閂鎖機制46典型地自動操作而無須殼體21的圍繞壁42的介入，且螺旋元件10及10’可在***殼體21之前連結在一起。一旦被***殼體21中，閂鎖機制藉由殼體的壁的靠近而鎖住到位。鎖機制可藉由在殼體外部移動元件10及10’的連結對且解開機制而被解開。舉例而言，閂鎖延伸物可藉由使用一刀片或工具以對鎖止動爪後面的一狹縫提供向外的力，而從溝槽的凹陷470升高。數種替代的閂鎖機制在本領域中係為眾所周知的，且可適當地或必須被使用。

第8圖係根據本發明的某些態樣顯示封口板11的一部分的一詳細視圖。在簡化的範例中，一紋理帶84係提供於封口板80的軸向表面82的四周。軸向表面82可提供於封口板11的一邊緣部分上(見第1圖)，且典型地與垂直於封口板11的軸的一表面重合而形成。紋理帶84可藉由加工、製成、雕刻、壓印、列印、烙印、切割(包括雷射切割)、蝕刻、結合介面材料的一細條至軸向表面82，而形成於軸向表面82上，或藉由適合用於製造封口板11的材料的任何其他方式形成。紋理帶典型地包含一圖案，其與鄰接過濾元件的另一封口板11上的互補的圖案互相嚙合。鄰接的過濾元件可藉由對齊其分別的封口板且關閉成對的封口板11之間的間隙直到封口板11的紋理帶84互相嚙合而耦接及/或密封。如此處所述，某些圖案及形狀可幫助相對封口板11的對齊。紋理帶可延伸橫跨某些或所有的軸向表面82。

第9A圖圖示提供於一封口板91上的互補圖案的一安排的範例。可安排圖案以准許一單一類型的封口板供應於一過濾元件的任一端。如此處所述，當在封口板91的一軸向面上所提供的互補的圖案被對齊且嚙合時，可形成一緊密的封口。舉例而言，當梯形尖峰與梯形凹谷對齊時，圖案嚙合。某些實施例利用彼此互補的圖案的成對封口板91。在某些實施例中，互補的成對圖案係對稱的安排於封口環91的一軸向面，藉此提供一單一的陰陽兩性(hermaphroditic)封口板，其可藉由轉動封口板直到互補的圖案對齊整體軸向表面的四周，而與自身完全相同的複製交合。第9A圖描繪一基本範例，其在一半的軸向表面90提供一第一圖案，且在封口板91的軸向面的另一半92上提供與第一圖案互補的一第二圖案。第9B圖圖示另一範例，其中在邊緣95及中央通道950之間提供6個通道951-956(藉由諸如於元件96的輪幅、支撐或間距器界定)。在此範例中，兩個圖案在軸向表面四周輪替，而具有過渡區與通道951-956之一者的一中央重合發生。在範例中，第一圖案900、902及904與一互補的圖案920、922、924輪替。若適當地安排，在此範例中可使用三個不同的圖案及其互補。某些實施例具有此等特性的指標能力的優點，以確保通道951-956、間距器96及閂鎖或間隔44及其他特徵的對齊。亦可使用指標以偏移間隔44及其他特徵。

本發明的某些態樣的額外說明

本發明的上述說明意圖作為說明且非限制。舉例而言，熟悉技藝人士將瞭解本發明可以上述的各種功能及能力的結合進而實施，且可包括比上述更少或額外的組件。舉例而言，所述的封口可用於各種過濾系統中，包括利用過濾元件的系統，其包含中空的纖維、小管等等。本發明的某些額外的態樣及特徵將進一步敘述於下，且可使用上述更詳細的說明的功能及組件而獲得，而熟悉技藝人士將在由此揭露加以教示之後而瞭解。

本發明的某些實施例提供用於密封一過濾系統的一螺旋薄膜元件的系統及方法。某些此等實施例包含一封口，其使用一第一封口板覆蓋螺旋薄膜元件且具有一實質上平面的面，配置成接合一鄰接螺旋薄膜元件的一第二封口板的一相對應面，而形成一封口。在某些此等實施例中，第一及第二封口板的面具有互補的輪廓，當螺旋薄膜元件與鄰接的螺旋薄膜元件耦接時，其提供封口板的一互相嚙合的接觸。在某些此等實施例中，互相嚙合的接觸從螺旋薄膜元件的內部建立一曲折的流動路徑至螺旋薄膜元件的外部，藉此於鄰接螺旋薄膜元件的耦接點密封螺旋薄膜元件。

在某些此等實施例中，互相嚙合的接觸藉由螺旋薄膜元件及鄰接的螺旋薄膜元件的互補的階狀表面而形成。在某些此等實施例中，輪廓係為v字型。在某些此等實施例中，輪廓係為階狀，各階梯以一直角的邊緣形成。在某些此等實施例中，多個螺旋薄膜元件在一圓柱形殼體中相繼地連接。在某些此等實施例中，圓柱形殼體的端以徑向封口密封。在某些此等實施例中，徑向封口藉由安裝於一封口板的一溝槽中的一環狀元件提供。在某些此等實施例中，螺旋薄膜元件係耦接至鄰接螺旋薄膜元件，且其中耦接係藉由一閂鎖機制維持。在某些此等實施例中，閂鎖機制包含提供於螺旋薄膜元件上的一止動爪，及提供於鄰接螺旋薄膜元件上的一容納溝槽。在某些此等實施例中，閂鎖機制係在螺旋薄膜元件及鄰接螺旋薄膜元件***圓柱形殼體中之前接合。在某些此等實施例中，在螺旋薄膜元件及鄰接螺旋薄膜元件保持於圓柱形殼體中的同時，圓柱形殼體防止閂鎖機制的脫離。

本發明的某些實施例提供一種可操作地密封一過濾系統的一螺旋薄膜元件的封口板。在某些實施例中，封口板提供過濾元件的陰陽兩性(hermaphroditic)密封。某些此等實施例包含一邊緣，其圍繞一中央通道而被支撐且界定一第二通道，而位於中央通道及邊緣之間。在某些實施例中，邊緣具有一軸向表面，軸向表面係與垂直於中央通道的一軸的一平面對齊。在某些實施例中，軸向表面的一部分具有一紋理。在某些實施例中，紋理具有與一第二封口板的一相對應軸向表面的一部分的紋理 互補的一圖案。在某些實施例中，當封口板彼此接觸時，封口板及第二封口板的軸向表面的紋理經配置成互相嚙合。在某些實施例中，互相嚙合的紋理於第二通道中的流體及邊緣外部的一空間之間建立一曲折的路徑。在某些實施例中，封口板及第二封口板的軸向表面的紋理包含沿著封口板及第二封口板的軸向表面徑向延伸的互補圖案。在某些實施例中，互補的圖案包含一實質上方形階狀的圖案。在某些實施例中，互補的圖案包含v字型的圖案。在某些實施例中，互補的圖案包含凹谷及梯形尖峰。在某些實施例中，互補的圖案包括一套合特徵，其配置成方便封口板及第二封口板的對齊。

某些此等實施例包含多個徑向表面位於邊緣的周圍。在某些實施例中，徑向表面經配置成將封口板置中於一圓柱形包體中。在某些實施例中，封口板係與螺旋薄膜元件的一內流端結合，使得導入通過第二通道的一流體的一部分係藉由螺旋薄膜元件過濾，且因此而被帶領至中央通道。某些此等實施例包含一閂鎖，可操作地維持封口板與第二封口板緊密地接觸。在某些實施例中，閂鎖的一部分係提供於邊緣的一徑向外部表面上。在某些實施例中，閂鎖包含一止動爪固定於邊緣的徑向外部表面，且配置成與提供於第二封口板的一相對應徑向外部表面上的一容納溝槽接合。在某些實施例中，閂鎖操作為一隔片，配置成維持封口板與包覆螺旋薄膜元件的一圓柱形殼體實質上同軸地對齊。

本發明的某些實施例提供一種過濾元件。某些此等實施例包含圓柱形過濾核心，其圍繞著收集來自核心的一濾液的一收集通道。某些此等實施例包含一對封口板，其於核心的相對端結合。在某些實施例中，各封口板包含一環狀邊緣，環狀邊緣具有與垂直於環狀邊緣的軸的一平面重合的一軸向表面。在某些實施例中，各封口板包含一紋理帶，提供環繞軸向表面的一部分，且配置成當封口板彼此接觸時，與另一封口板的一相對應的紋理帶互相嚙合。在某些實施例中，互相嚙合的紋理帶建立一迷宮式封口，該迷宮式封口係實質上從邊緣外部的一空間密封核心。在某些實施例中，各封口板的紋理帶包括具有一紋理圖案的一部分，紋理圖案配置成符合提供於另一封口板上的一互補紋理圖案。在某些實施例中，各封口板的紋理帶界定具有經安排的成對的互補圖案的多個區域，使得當各封口板及相對封口板彼此在一預先決定的對齊中時，各封口板的紋理帶與一相對封口板的紋理帶在一鄰接的過濾元件上嚙合。

本發明的某些實施例提供過濾系統及方法。某些此等實施例包含一包體。某些此等實施例包含多個過濾元件，其在包體中端對端連接。在某些實施例中，各過濾元件包含一圓柱形過濾核心，其圍繞著收集來自過濾核心的一濾液的一收集通道。在某些實施例中，各過濾元件包含一對封口板。在某些實施例中，成對的封口板之各者於核心的不同端結合。在某些實施例中，各封口板具有與收集通道同軸的一邊緣。在某些實施例中，邊緣具有一軸向表面，軸向表面實質上與垂直於各封口板的一軸的一平面對齊。在某些實施例中，成對的封口板具有圖案的紋理互補地形成於其分別的表面上，且配置成當封口板彼此接觸時互相嚙合。在某些實施例中，互相嚙合的紋理建立一曲折的路徑實質上從邊緣外部的一空間而密封導至核心之未過濾的流體。

在某些實施例中，互相嚙合的紋理包含沿著封口板的軸向表面徑向延伸的圖案。在某些實施例中，互相嚙合的紋理包含互補的圖案，其包括以下一或多者：階狀圖案及v字型圖案。在某些實施例中，互相嚙合的紋理包含以下一或多者：一方形凹谷、一方形尖峰、一梯形凹谷及一梯形尖峰。在某些實施例中，互相嚙合的紋理包含一或多個套合特徵，其方便鄰接過濾元件的對齊。某些此等實施例包含多個徑向表面位於邊緣的周圍。在某些實施例中，徑向表面將封口板置中於包體中。某些此等實施例包含一閂鎖，可操作地維持鄰接的過濾元件彼此緊密接觸。在某些實施例中，閂鎖係安裝於一或多個鄰接封口板中。

在某些實施例中，圖案的紋理沿著封口板的軸向表面徑向地延伸。在某些實施例中，各封口板的圖案的紋理包括兩個互補的圖案，其在各封口板上對稱地安排，使當成對的封口板係在一所欲的對齊時，得兩個圖案之各者與在另一封口板上的互補對齊。在某些實施例中，圖案包括以下一或多者：階狀圖案及v字型圖案。在某些實施例中，圖案包括以下一或多者：矩形圖案及梯形圖案。在某些實施例中，互補的圖案包含一套合特徵，其促進鄰接封口板的所欲對齊。某些此等實施例包含多個徑向表面位於邊緣的周圍，其中徑向表面將封口板置中於包體中。某些此等實施例包含一閂鎖，可操作地維持鄰接過濾元件彼此緊密地接觸，其中閂鎖係安裝於一或多個鄰接封口板中。

雖然本發明已參考特定範例實施例作說明，但是對技藝人士而言很明顯的是，可對此等實施例作成各種修改及改變而仍未悖離本發明的較廣的精神及範疇。因此，說明書及圖式應被視為說明性質而非限制的意涵。

10 10’．．．過濾元件

11．．．封口板

13．．．內流流體

14．．．出口流

15．．．通道

16．．．出口流

21．．．殼體

25．．．徑向封口

32．．．封口板

36．．．封口板

38．．．表面

39．．．表面

40．．．封口板

42．．．內部表面

44．．．升高的表面

46．．．閂鎖機制

47．．．止動爪

49．．．封口板

51-53．．．紋理輪廓

54．．．套合特徵

55．．．套合特徵

70．．．尖峰

72．．．凹谷

74．．．尖峰

76．．．凹谷

80．．．封口板

82．．．軸向表面

90．．．軸向表面

91．．．封口板

92．．．一半

95．．．邊緣

96．．．元件

100．．．滲透載具薄片

101．．．供給間隔

102．．．薄膜

141．．．部分

200．．．環狀表面

201．．．溝槽

202．．．耦接

470．．．接受器

471．．．升高的表面

900．．．第一圖案

902．．．第一圖案

904．．．第一圖案

920．．．互補的圖案

922．．．互補的圖案

924．．．互補的圖案

951-956．．．通道

第1圖圖示使用於過濾系統中的一螺旋薄膜過濾元件。

第2A及2B圖圖示具有多個過濾元件的一過濾系統。

第3圖圖示根據本發明的某些態樣的一封口板及封口板的面的一互相嚙合的表面。

第4圖圖示本發明的實施例所利用的封口板的某些態樣。

第5圖圖示本發明的某些實施例中的軸向封口輪廓。

第6A圖圖示根據本發明的某些態樣所提供的封口板閂鎖機制。

第6B圖圖示本發明的某些實施例中在一封口板上的隔片的放置。

第7A及7B圖圖示根據本發明的某些態樣的軸向封口輪廓的範例。

第8圖圖示根據本發明的某些態樣提供於一封口板上的一紋理帶的範例。

第9A及9B圖圖示根據本發明的某些態樣提供於一紋理帶中的紋理圖案的對稱配置。

21．．．殼體

40．．．封口板

42．．．內部表面

44．．．升高的表面

46．．．閂鎖機制

47．．．止動爪

49．．．封口板

470．．．接受器

471．．．升高的表面

Claims (23)

1. 一種可操作地密封一過濾系統的一螺旋薄膜元件的封口板，該封口板包含一邊緣，該邊緣係圍繞一中央通道而被支撐且界定一第二通道，該第二通道位於該中央通道及該邊緣之間，其中：該邊緣具有一軸向表面，該軸向表面實質上與垂直於該中央通道的一軸的一平面對齊；該軸向表面的一部分具有一紋理，該紋理具有與一第二封口板的一相對應軸向表面的一部分的該紋理圖案互補的一圖案；其中當該等封口板彼此接觸時，該封口板及該第二封口板的該等軸向表面的該等紋理經配置成互相嚙合；及其中回應於彼此的接觸，該封口板及該第二封口板之該等互相嚙合的紋理建立一曲折的路徑，使得在該第二通道中的流體及該邊緣外部的一空間之間形成一迷宮式封口。
2. 如申請專利範圍第1項之封口板，其中該封口板及該第二封口板的該等軸向表面的該等紋理包含沿著該封口板及該第二封口板的該等軸向表面徑向延伸的互補圖案。
3. 如申請專利範圍第2項之封口板，其中該等互補的圖 案包含一實質上方形階狀的圖案。
4. 如申請專利範圍第2項之封口板，其中該等互補的圖案包含v字型的圖案。
5. 如申請專利範圍第2項之封口板，其中該等互補的圖案包含凹谷及梯形尖峰。
6. 如申請專利範圍第2項之封口板，其中該等互補的圖案包括一套合特徵，該套合特徵配置成方便該封口板及該第二封口板的對齊。
7. 如申請專利範圍第1項之封口板，進一步包含多個徑向表面位於該邊緣的周圍，其中該等徑向表面經配置成將該封口板置中於一圓柱形包體(enclosure)中。
8. 如申請專利範圍第1項之封口板，其中該封口板係與該螺旋薄膜元件的一內流端結合，使得導入通過該第二通道的一流體的一部分係藉由該螺旋薄膜元件過濾，且因此而被帶領至該中央通道。
9. 如申請專利範圍第8項之封口板，進一步包含一閂鎖，可操作地維持該封口板與該第二封口板緊密地接觸，其中該閂鎖的一部分係提供於該邊緣的一徑向外部 表面上。
10. 如申請專利範圍第9項之封口板，其中該閂鎖包含一止動爪固定於該邊緣的該徑向外部表面，且配置成與提供於該第二封口板的一相對應徑向外部表面上的一容納溝槽接合。
11. 如申請專利範圍第10項之封口板，其中該閂鎖操作為一隔片，配置成維持該封口板與包覆該螺旋薄膜元件的一圓柱形殼體實質上同軸地對齊。
12. 一種過濾元件，包含：一圓柱形過濾核心，該圓柱形過濾核心圍繞著收集來自該圓柱形過濾核心的一濾液的一收集通道；及一對封口板，該等封口板於該圓柱形過濾核心的相對端結合，各個封口板包含：一環狀邊緣，該環狀邊緣具有與垂直於該環狀邊緣的軸的一平面重合的一軸向表面；及一紋理帶，該紋理帶環繞該軸向表面的一部分而被提供，且配置成當該等封口板彼此接觸時，與另一封口板的一相對應的紋理帶互相嚙合；其中回應於該相對應的紋理帶被互相嚙合，該等互相嚙合的紋理帶建立一迷宮式封口，該迷宮式封口係從該邊緣外部的一空間實質上密封該圓柱形過濾核心。
13. 如申請專利範圍第12項之過濾元件，其中各個封口板的該紋理帶包括具有一紋理圖案的一部分，該紋理圖案配置成符合提供於另一封口板上的一互補紋理圖案。
14. 如申請專利範圍第12項之過濾元件，其中各個封口板的該紋理帶界定具有經安排的成對的互補圖案的多個區域，使得當該各個封口板及一相對封口板彼此在一預先決定的對齊中時，各個封口板的該紋理帶與該相對封口板的該紋理帶在一鄰接的過濾元件上嚙合。
15. 如申請專利範圍第14項之過濾元件，其中一對互補的圖案具有包含矩形凹陷的一第一圖案，及包含升高的梯形區域的一第二圖案，該第二圖案配置成與該等矩形凹陷交合。
16. 一種過濾系統，包含：一包體，多個過濾元件，該等過濾元件在該包體中端對端連接，各個過濾元件包含：一圓柱形過濾核心，該圓柱形過濾核心圍繞著收集來自該核心的一濾液的一收集通道；及一對封口板，該等封口板於該核心的不同端結合，其中各個封口板具有與該收集通道同軸的一邊緣，該 邊緣具有一軸向表面，該軸向表面實質上與垂直於該等各個封口板的一軸的一平面對齊；其中該對封口板具有圖案的紋理互補地形成於該等封口板分別的軸向表面上，且配置成當該等封口板彼此接觸時互相嚙合，藉此建立一曲折的路徑，使得該曲折的路徑形成一迷宮式封口而實質上從該等邊緣之外部的一空間密封該核心中之未過濾的流體。
17. 如申請專利範圍第16項之系統，其中該等圖案的紋理沿著該等封口板的該等軸向表面徑向地延伸。
18. 如申請專利範圍第17項之系統，其中各個封口板的該圖案的紋理包括對稱地安排於該各個封口板上的兩個互補圖案，使得當該對封口板係於一所欲的對齊時，該等兩個圖案之各者與其另一封口板的互補對齊。
19. 如申請專利範圍第18項之系統，其中該等圖案包含以下一或多者：一階狀圖案及一v字型圖案。
20. 如申請專利範圍第18項之系統，其中該等圖案包含以下一或多者：一矩形圖案及一梯形圖案。
21. 如申請專利範圍第18項之系統，其中該等互補圖案包含一套合特徵，該套合特徵用於促進鄰接封口板的所 欲對齊。
22. 如申請專利範圍第16項之系統，進一步包含多個徑向表面位於該等邊緣的周圍，其中該等徑向表面將該封口板置中於該包體中。
23. 如申請專利範圍第16項之系統，進一步包含一閂鎖，該閂鎖可操作地維持鄰接的過濾元件彼此緊密接觸，其中該閂鎖係安裝於一或多個鄰接封口板中。