可堆叠的平面吸附装置的制造方法_5

文档序号:9712722阅读:来源:国知局
04的密封区域300V将吸附块3010和第一平面分配器3001与第二分配通道3007隔离。相比之下,在界面3006处,第一平面分配器3001与第一分配通道3005流体连通,这通过选择性地防止界面3006被外围密封件3004密封来实现。同样地,在界面3008处,第二平面分配器3003与第二分配通道3007流体连通,这通过选择性地防止界面3008被外围密封件3004密封来实现。应当理解的是,在图29A至图29D中,这个密封配置实现了本发明的吸附装置上的期望的流动图案。如下面将描述的,外围密封件3004可以是下述之一:
[0146]单体,该单体包括用于吸附装置3000的单个连续密封介质;
[0147]薄膜的(如在单独层或薄膜中)一形成吸附块3010平面粘结介质3001的每个单独层或网以及两个平面分配器中的每一个具有他们各自单独的外围密封件,使得当这些层堆叠并且与每个相邻层紧密接触时,多个单独的外围密封件形成外围密封件3004;以及
[0148]两层或更层平面粘结介质3001可以首先被密封粘结并且可以各平面分配器可以被单独密封,使得在这些层(具有其自己的外围密封件)被堆叠并且与每个相邻层紧密接触时,多个单独的外围密封件形成外围密封件3004。
[0149]在一个实施方案中,吸附装置3000和300(/分别具有第一平表面3011和第二平表面3013,使得吸附装置平表面平表面能够与其他具有相同的占用空间(S卩,具有相同的平面维度,所述平面维度的特征在于,用于具有矩形轨迹的吸附装置的如图29B所示的长度L和宽度W)和分配通道3005和3007的位置的吸附装置彼此上下堆叠。虽然可以使用相同的吸附装置或者具有不同厚度或高度(图28B中的H)的吸附装置来堆叠吸附装置3000,但是良好的吸附实践指示决定如图31所示堆叠仅相同的吸附装置3000。
[0150]图29A和图29B分别示出了吸附装置3000的第一端3015和第二端3017的放大视图,箭头表示流体被供给以及从吸附装置3000收集的流动。主进料流3020通过顶端板(未示出)被分配至第一分配通道3005的入口。凭借与第一分配通道3005流体连通,使主进料流3020的一部分——子进料流3022——转移并且转向90°进入第一平面分配器3001。进料流3022通过第一平面分配器3001被进一步分开、分配并且转回90°进入在吸附块3026a至3026η(统称为流体3026)的顶处的多个流体流,进料流3022穿过吸附块3010,吸附块3010在基本上垂直于包括吸附块3010的平面粘结介质的层的平面的方向上还产生流线3028a至3028η(统称为流线3028)。流线3028从吸附块3010的顶平表面流过具有深度D的吸附块3010,然后旋转90°,然后通过吸附块3010的平表面的底部处的第二平面分配器3003来在子流出流3023a至3023η(统称为子流出流3023)中的平表面收集流线3028,子流出流3023合并以形成流出流3025。流出流3025还与主流出流3021合并以形成主流出流3029,主流出流3021来源于堆叠在吸附装置3010(未示出)之上的吸附装置,主流出流3029还被定向至后续的吸附装置(未示出)。凭借外围密封件3004〃,第一平面分配器3001中的点3018是进料流3026的临界点,夕卜围密封件3004〃防止第一平面分配器3001与第二分配通道3007之间的流体连通。同样地,凭借外围密封件300V,第二平面分配器3003中的点3019是洗脱剂流3025的临界点,外围密封件300V防止第二平面分配器3003与第一分配通道3005之间的流体连通。
[0151]图30A和图30B分别是第一平面分配器3001的顶部平面图以及第二平面分配器3003的底部平面图,箭头表示在平面分配器内流动的流体的方向和大小。参考图30A,第一平面分配器3001包括对分配器内的加压流体进行密封的外围密封件3004。第一分配通道3005a至3005η(统称为分配通道3005)与吸附装置的第一端3015处的第一平面分配器3001流体连通,使得进料流3022能够进入第一平面分配器3001;进料流3022是主进料流(未示出)的流过分配通道3005的部分。当进料流3022通过与吸附块3010(未示出)紧密接触来从在第一平面分配器3001内的吸附装置的第一端3015朝吸附装置的第二端3017穿过时,进料流3022在量上逐渐减少,进料流3022分成流进吸附块3010的多个流(图29A和图29B中的流线3028)。进料流3026接近第一平面分配器3001的端部时,如箭头3026η所表示的,进料流3026变得非常小,进料流3026在到达临界点3018时被完全消耗。参考图30Β,第二平面分配器3003包括对分配器内的加压流体进行密封的外围密封件3004。第二分配通道3007a至3007η(统称为分配通道3007)与吸附装置的第二端3017处的第二平面分配器3003流体连通,使得洗脱剂流3025能够离开第二平面分配器3003。当洗脱剂流3025通过与吸附块3010(未示出)紧密接触来从在第二平面分配器3003内的吸附装置的第一端3015朝吸附装置的第二端3017穿过时,进料流3025在量上逐渐增加,收集从吸附块3010流出的多个流(图29Α和图29Β中的流线3028)。同样地,在第二平面分配器3003的第一端部处的临界点3019处没有流动。
[0152]图31是包括顶端板3202、底端板3204以及吸附装置3000a至3000η(统称为吸附装置3000)的堆叠体的吸附装置组合件3200的截面侧视图。吸附装置3000分别通过顶端板3202和底端板3204来固定,通过拉杆(未示出)或者通过本领域的技术人员公知的支承在吸附装置3000内产生的液压的一些其他构件一一例如,液压缸或夹具(未示出)一一来使吸附装置3000彼此附接。密封垫3210对顶端板3202与第一吸附装置3000a的顶平表面之间的界面进行密封,密封垫3211对底端板3204与最后一个吸附装置3000η的底平表面之间的界面进行密封,以及密封垫3212a至3212η(统称为3212)对在吸附装置组合件3200内堆叠的相邻吸附装置3000的顶平表面与底平表面之间的界面进行密封。密封垫3210在吸附装置3015的第一端处具有开口,所述开口与第一分配通道3005对齐,而在吸附装置的第二端3017中没有开口,然而密封垫3211在吸附装置3017的第二端处具有开口,所述开口与第二分配通道3007对齐,而在吸附装置3015的第一端中没有开口;在这个实施方案中,这些密封垫相同但是不对称,要求这些密封垫以180°相对于彼此安装。相比之下,密封垫3212在吸附装置3015和吸附装置3017的第一端和第二端两者处具有开口,所述开口分别与第一分配通道3005和第二分配通道3007连成线;在这个实施方案中,这些密封垫是对称的,所以这些密封垫以何种方式安装无关紧要。顶端板3202具有将主进料流分配到第一分配通道3005的各个通道中的内部分配器3205;同样地,底端板3204具有收集来自第二分配通道3007的各个通道的主流出流的内部分配器3205。可选充填物3206可以插入到吸附装置3000η的第一分配通道中,以消除第一分配通道的底部处的死体积;同样地,可选充填物3208可以插入吸附装置3000a的第二分配通道中,以消除第二分配通道的顶部处的死体积。在另一些实施方案中,为了便于堆叠,密封垫3212可以集成到各个吸附装置3000中,或者密封垫3212可以是如这个实施方案中所示的在堆叠期间被添加的单独的分立部件。
[0153]图32是操作中的吸附装置组合件3200的截面侧视图,箭头示意性地表示进料流以及流出流的流动方向和大小。主进料流3220a至3220η(统称为主进料流3220)在从顶端板3202向底端板3204行进时在大小上逐渐减少;同样地,主流出流3221a至3221η(统称为主流出流3221)在从顶端板3202向底端板3204行进时在大小上逐渐增加。主进料流3220通过顶端板3202的进料分配器3205被递送至吸附装置3000的堆叠体。进料流3220进入各个吸附装置的将进料流3222递送到各个吸附装置的第一平面分配器中的第一分配通道,产生各个吸附装置的流线3228,流线3228通过各个吸附装置的第二平面分配器来收集以形成各个吸附装置的流出流3223,流出流3223流入各个吸附装置的第二分配通道,形成主流出流3221。流出流3221η通过底端板3204的流出收集器3207来收集。
[0154]两种平面分配器
[0155]通常,实施方案包括两种类型的平面分配器。第一类型(称为类型I平面分配器)具有厚度、透水性和多孔性基本上均匀的多孔板,以及多个相互连接的流动通道。图30Α和图30Β是类型I平面分配器的实例。流体穿透分配器的多孔结构,其中在类型I平面分配器用作第一平面分配器以用于分配流的情况下流动速率逐渐且持续地减小(例如,如图29至图31的实施方案中所示的);或者相对地,在类型I平面分配器用作第二平面分配器以用于收集流的情况下流动速率逐渐且持续地增加(例如,如图29至图31的实施方案中所示的)。类型I平面分配器可以由非织网、织网、穿孔的或压纹的塑料片或金属片/膜(由烧结的塑料或金属颗粒形成)制造,重要的方面是,所述类型I平面分配器沿平面维度具有均匀的流动性质和合理的透水性。合理的透水性通常表示足够低的渗透性,使得由在平面分配器中的流体流动产生的低压降足够低。
[0156]第二类型的平面分配器(称为类型II分配器)包括相互连接的流动通路或通道的阵列,所述流动通路或通道根据通路的维度和阵列的布局以指定方式来指引及分配流体。
[0157]图33A示出了类型II平面分配器3310,其包括外围密封件3304、第一分配通道3305a至3305n(统称为第一分配通道3305)、第二分配通道3307a至3307η(统称为第二分配通道3307)、以及通路阵列3302a至3302η(统称为通路阵列3302)。
[0158]图33Β示出了类型II平面分配器331(/的可替代的实施方案,与图33Α的平面分配器3310相比,类型II平面分配器331(/分别具有较少的第一分配通道3315和第二分配通道3317,并且较少但更加详细描述通路阵列3312。平面分配器3301和3310相对薄并且与吸附块(未示出)的顶表面或底表面紧密接触。类型II平面分配器可以通过诸如塑料成型方法、对金属板或塑料膜进行穿孔、蚀刻金属膜等本领域技术人员所公知的许多方法中之一来制成。重要的方面是,平面分配器具有基本上均匀的厚度,以及流体被均匀地分配至吸附块或从吸附块收集。
[0159]特殊类的类型II平面分配器凭借由通路阵列形成的所有可能的流动通道具有相同的长度来提升均匀分配。在US专利申请公开2012/0097591中详细地描述了这样的分配器,并且将这样的分配器称为平面等流(isoflo)分配器。
[0160]图34是示例性平面等流分配器的平面视图;平面分配器3310包括外围密封件3404、第一分配通道3405a至3405n(统称为第一分配通道3405)、第二分配通道3407a至3407n(统称为第二分配通道3407)以及通路阵列3402a至3402η(统称为通路阵列3402)。通路阵列3402中的所有流动通道包括支化结构,其中通路阵列3402的每个流动通道中流动路径的长度具有相同的长度。这是通过将每个支分叉成两个相同的子支而实现的,在这个实例中,总计五个分叉,制造出总计32个分配点或收集点。在这个实施方案中,通路阵列具有方形占用空间;在另一些实施方案中,通路阵列具有矩形轨迹;在又一些实施方案中,通路阵列具有圆形轨迹。等流通路阵列的重要方面是,等流通路阵列被支化,每个支分叉成两个子支,并且在每个分叉水平处,每个子支基本上与其他子支相同。
[0161]通常,应当注意的是,优良的色谱实践决定表明,与吸附块的被分配或者从其收集流体的滞留体积相比,平面分配器的滞留体积应该小。
[0162]其他实施方案
[0163]优良的吸附和色谱实践表明决定,为了减小吸附床的分散度,所有流体流线具有相同的长度和停留时间;这些可以被称为等流条件。图28Α至图31中所示的实施方案中的存在于进料流与流出流之间的几何对称性有益于产生相同长度的流线的条件。具体地,第一分配通道和第二分配通道在吸附装置的相反端上,第一平面分配器和第二平面分配器的流体流动沿同一方向,并且第一分配通道和第二分配通道中的流体流动沿同一方向。结合所有流动通道、平面分配器以及吸附块的均匀液压性质,这样的几何配置和流动配置确保了吸附装置内的每个流动流线具有相同的长度和停留时间。
[0164]在另一些实施方案中,可能有利的是,在顶端板或底端板中供给以及收集所有流,使得连接更为简单方便。在又一些实施方案中,可能有利的是,使第一分配通道和第二分配通道在吸附装置的相邻端上(而非相反端上),并且甚至可能在同一端上。这样的情况不满足产生等流条件的对称性,从而对于色谱分散可能不是优选的。然而,如果分配器的合并的流体体积(g卩,分配通道的流体体积加上平面分配器的流体体积)与吸附块的总流体体积相比小,则这些非最理想的配置对分散的不利影响可以最小或可容许;在一些实施方案中,分配器的合并的流体体积小于吸附块的流体体积的10%;在另一些实施方案中,分配器的合并的流体体积小于吸附块的流体体积的5%。因此,这样的实施方案仍可以是有用的。
[0165]正如图11A和图11B所示,包括用于吸附块中引起垂直流动的平面分配器的吸附装置可以被制造成双面构造,其中第一分配通道居中于吸附装置,将流体供给给吸附床的两侦叭在这种情况下,为左侧和右侧),然而第二分配通道在收集流体的相对端上。当然,图11A和图11B未示出对第一平面分配器中的分配通道进行密封的外围密封件,该密封件对于本实施方案是必要的。
[0166]如图15A和图15B所示的复用吸附装置以及在之前图中的一些图中示出的非矩形轨迹也是可以的。
[0167]图35A至图35C示出了具有提高的粘附性以及密封性能的外围密封件的装置。图35A示出了具有压延边缘3514的平面粘结介质3502的平面视图,其中在加热或不加热的情况下通过对压延边缘3514进行机械压制而充分减小了介质3502的孔隙度。图35B示出了保持附接至吸附介质3512的压延边缘3514的放大截面,示出了压延边缘的厚度已经充分地减小。图35C示出附接至压延边缘3414的外围密封件3504的截面视图;可以通过本领域的技术人员公知的合适的方法来原位压制或铸造外围密封件3504。外围密封件3504与压延边缘3514之间的区域的增加的表面面积提高了外围密封件3504的粘附性和密封性能。压延边缘3514与吸附介质3512之间产生的台阶还产生用于限定其上施用有外围密封件的区域的明确的边界。在本实施方案中,外围密封件施用在每个平面粘结层上,然后将上述平面粘结层进行堆叠以形成吸附块。在其他的实施方案中,对均具有压延边缘的多层平面粘结介质3502进行堆叠,并且将外围密封件3504同时施用至所有层,得到具有单体外围密封件的吸附块。
[0168]虽然描述Chromassette-S吸附装置的图27至图35特别地描述了采用粘结网介质的实施方案,但是采用珠基吸附介质的实施方案也是可以的。在采用珠基介质的Chromassette-S实施方案中,根据图17至图23的平面粘结网的结构性支架可以空隙空间填充有珠的情况下被使用。这样的珠基Chromassette-S吸附装置需要平面粘结网的结构性支架被制造有外围密封件(或外围密封件的前体)粘结,然后用珠填充该结构性支架,以在在施用第一平面分配器和第二平面分配器之前形成吸附块。如上所述,本文中所公开的珠基装置优选地在装置的进料端和洗脱剂端两者上采用填充保持器,以使珠的床安装且固定。相比之下,网基Chromassette-S吸附装置可以通过一起施用外围密封件来制造(8卩,将外围密封件一起施用至吸附块以及第一平面分配器和第二平面分配器)。
[0169]适用于珠基吸附介质的装置的其他实施方案采用单体支架。单体支架是在所有三个维度中相互连接的平面粘结支架,形成具有结构性元件或支柱的三维互连格构(在下文中,“互连格构”)并且形成互
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