流动分配器制造技术

描述了一种用于将流体流从较小的流体流分配到较宽的流体流的分配器(100)。其包括流体输入部(110)和多个流体输出部(120)，以及在流体输入部(110)和多个流体输出部(120)之间的通道结构。该通道结构包括交替分叉通道子结构(132)和公共通道子结构(134)，其中，各子结构设置成使得从分叉通道子结构(132)离开不同通道的流体在随后的公共通道子结构(134)中混合，并且由此分叉通道子结构(132)的各流体通道设置成使得这些流体通道在其边缘处不接触随后的公共通道子结构(134)。

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【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】流动分配器
本专利技术涉及流体领域。更具体地说，本专利技术涉及一种用于将流体流从具有较小流体塞的流动分配到具有较宽的流体塞的流动的流动分配器，以及包括这种分配器的对应的微流体装置、色谱系统和化学反应器。
技术介绍
设计新颖的微流体流动分配器以使从窄连接通道或管到宽的分离或反应通道的过渡以及相反的过渡具有最小的色散，这仍然是感兴趣的主题。可能是最标志性的微流体分配器是由雷尼尔集团(RegnierGroup)在微制造的CEC和LC柱上提出的、通常被称为分叉(BF)分配器。其特征在于，它将每个通道连续地分成2个子通道，产生具有相等长度的2n个分配通道，其中n是连续分割的数目。尽管所使用的分配器设计成使得在每个分叉高度处速度保持相同(需要在最初的几个分离阶段中使用相当宽的分配器通道)，但是数值研究表明，如果分配器通道在所有分叉高度处保持相等的宽度，则获得的色散要小得多。图1(a)示出了在所有分叉高度处通道保持相等宽度的这种分叉分配器的示例。另一类型的分配器经由发散部段来使流动散布，该发散部段是中空的或填充有微结构(柱形物)。与开放的发散部段的情况相比，柱形物的存在可以将色散损失降低至少50％。如果柱形物沿径向方向伸展，以促进径向色散，则可以获得另一主要的改进。在图1(b)中示出这样的径向连接的(RI)分配器的一种示例。它与分叉型分配器明显地区别在于：在分叉型分配器中，分配器中的流动路径一旦分叉就永不再接触。考虑图1a中示出的类型的BF分配器，即具有恒定通道宽度的BF分配器，该BF分配器是无可改变地需要最小的体积来执行分配任务的分配器类型。鉴于色散通常强烈地受系统的体积的支配，则这赋予了BF分配器重要的优点。BF分配器的另一个明显优点是，所有的流动路径具有相同的轨迹长度，而RI分配器明显具有不同的流动路径长度(通过中心比通过侧边短)。然而，分叉型分配器的一个重要的缺点是，它对局部阻塞非常敏感。如果分配器中的一个通道部段阻塞，则从其分叉出的所有后续通道都将受到影响，因为它们仅从被阻塞的"母"部段接收液体。这是径向互连型分配器可被认为是有利的，因为它们可利用它们的径向混合以及在所有高度处不同液体流之间存在完全接触的事实来克服这样的局部阻塞。因此，近来对不同流动分配器的阻塞特性进行关注的研究使用了计算流体动力学(CFD)。得出的结论是：如果不存在阻塞，则BF分配器由于其最小体积而比RI分配器表现得更好，而只有当通道中发生显著的阻塞(超过50％)时，才能期望RI分配器强于BF分配器。然而，该研究是通过考虑具有非常宽的通道的系统来进行的，在该系统中，分配可能受各单独的部段中的分配所支配。
技术实现思路
本专利技术的各实施例的目的是提出一种用于将流体流动从较小的流体塞分配到较宽的流体塞的分配器，其中实现了良好的色散性能和良好的抗阻塞性。上述目的通过根据本专利技术的各实施例的装置和系统来实现。本专利技术涉及一种用于将流体流动从较小流体塞分配到较宽流体塞的分配器，所述分配器包括：流体输入部和多个流体输出部，以及位于流体输入部与多个流体输出部之间的通道结构，通道结构包括交替分叉通道子结构和公共通道子结构，其中，所述子结构被设置成，使得从分叉通道子结构离开不同通道的流体在随后的公共通道子结构中混合，并且分叉通道子结构的各流体通道由此被设置成，使得这些流体通道在其边缘处不接触随后的公共通道子结构。分配器可以是微流体分配器。本专利技术的实施例的优点在于，根据本专利技术的实施例的分配器中的色散具有与分叉分配器类似的宽度依赖性，但是与分叉分配器相比，更不易于出现由阻塞导致的负面影响。因此，根据本专利技术的实施例的分配器结合了由分叉分配器提供的有利的色散特性，并且该色散特性与在径向互连分配器中实现的从阻塞中恢复的恢复特性相结合。该流动分配器可称为混合模式或MM分配器。本专利技术的实施例的优点在于，在没有阻塞的情况下，混合模式分配器仅产生比分叉分配器多一点的色散，但是色散远少于径向互连的分配器。本专利技术的实施例的优点在于，混合模式分配器遵循类似于分叉分配器的宽度依赖性的宽度依赖性。本专利技术的实施例的优点在于，分配器允许将流动分配在宽的床上，例如以毫米或厘米的量级。本专利技术实施例的优点在于，在宽的床上适当分配的可能性与流动速率无关。混合模式分配器包括经历了一系列分叉的流动路径，其中，接触区域设置在每个分离阶段之后，其中，不同的平行流动路径再次直接流体接触。此外，根据本专利技术的实施例的流动分配器相对于分叉分配器显示出有利的性能，因为它更不易于发生阻塞效应。本专利技术的实施例的优点在于，混合模式分配器提供处理局部阻塞事件的能力，并且在不存在阻塞的情况下提供良好的色散特性。公共通道子结构可设置成使得其长度轴线基本上垂直于结构的净顺流，并且公共通道子结构的所述边缘与长度轴线的端点对应。长度轴线和净顺流之间的角度可以替代地不同于基本垂上直，但是有利地，该角度随后变化成使得不同流动路径的净长度相等。接触区域可填充有流动分配器元件，例如平坦矩形流动分配器元件，其被设计成使得通过分配器的所有平行的流动路径路径具有相同的长度。至少一个公共通道子结构可包括这样的公共通道，其填充有彼此间隔开地布置的多个柱形件元件。本专利技术的实施例的优点在于，包括柱形件元件的公共通道子结构导致具有更多流体再分配可能性的接触区域，从而导致更好的从阻塞事件中恢复的效果。至少一个公共通道中、即接触区域中的多个柱形件元件可以是排列成偶数行的柱形件元件，其中，每第n行的不同的柱形件元件间空间的中心线的径向位置与前面的分叉通道的出口相匹配，而每第n-1行的不同的柱形件元件间空间的中心线的径向位置与下一行中的柱形件的中心线匹配。行数可以定义为n＝2、4、6、…。每个公共通道子结构可填充有彼此间隔开地布置的多个柱形件元件。在每个公共通道中，柱形件元件可以是排列成偶数n行的，其中，每第n行的不同的柱形件元件间空间的中心线的径向位置与前面的分叉通道的出口匹配，而每第n-1行的不同的柱形件元件间空间的中心线的径向位置与下一行中的柱形件的中心线匹配。更靠近入口的公共通道子结构中柱形件元件的行数可以高于更邻近出口的公共通道子结构中的柱形件元件的行数。柱形件结构可以具有矩形、菱形或椭圆形形状。在公共通道子结构的公共通道中可以不存在柱形件结构。流体输出部的数量可以是2m，其中m是自然数。本专利技术也涉及包括如上所述的分配器的微流体结构。该微流体结构可以是用于色谱系统的色散结构。本专利技术还涉及包括如上所述的微流体结构的色谱系统。本专利技术也涉及包括如上所述的流动分配器或如上所述的微流体结构的化学反应器。在所附独立权利要求和从属权利要求中阐述了本专利技术的特定和优选方面。来自从属权利要求的特征可以与独立权利要求的特征以及与适当的其它从属权利要求的特征结合，而不是仅如在权利要求中明确阐述的。参考下文描述的(一个或多个)实施例，本专利技术的这些和其它方面将变得明了并且得以阐释。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将流体流动从较小流体塞分配到较宽流体塞的分配器(100)，所述分配器(100)包括流体输入部(110)和多个流体输出部(120)，以及包括位于所述流体输入部(110)与所述多个流体输出部(120)之间的通道结构(130)，所述通道结构(130)包括交替分叉通道子结构(132)和公共通道子结构(134)，其中，各所述子结构(132、134)设置成使得从所述分叉通道子结构(132)离开不同通道的流体在随后的所述公共通道子结构(134)中混合，并且由此所述分叉通道子结构(132)的各流体通道设置成使得这些流体通道在其边缘处不接触随后的所述公共通道子结构(134)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170331 EP 17164445.31.一种用于将流体流动从较小流体塞分配到较宽流体塞的分配器(100)，所述分配器(100)包括流体输入部(110)和多个流体输出部(120)，以及包括位于所述流体输入部(110)与所述多个流体输出部(120)之间的通道结构(130)，所述通道结构(130)包括交替分叉通道子结构(132)和公共通道子结构(134)，其中，各所述子结构(132、134)设置成使得从所述分叉通道子结构(132)离开不同通道的流体在随后的所述公共通道子结构(134)中混合，并且由此所述分叉通道子结构(132)的各流体通道设置成使得这些流体通道在其边缘处不接触随后的所述公共通道子结构(134)。


2.如权利要求1所述的分配器(100)，其特征在于，所述公共通道子结构(134)设置成使得其长度轴线基本上垂直于该结构的净顺流，并且所述公共通道子结构(134)的所述边缘与所述长度轴线的端点对应。


3.如前述权利要求中任一项所述的分配器(100)，其特征在于，至少一个所述公共通道子结构(134)包括填充有彼此间隔开地布置的多个柱形件元件的公共通道。


4.如权利要求3所述的分配器(100)，其特征在于，在至少一个所述公共通道中的所述多个柱形件元件是排列成偶数行的柱形件元件，其中，在每第n行的不同的柱形件元件间空间的中心线的径向位置与前面的分叉通道的出口匹配，而在每第n-1行的不同的柱形件元件间空间的中心线的径向位置与下一行中的柱形件的中心线匹配。


5.如权利要求3至4中任一项所述的分配器(100)，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·德斯米特，S·杰斯伯斯，S·德雷德，
申请(专利权)人：制药流体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：比利时;BE