專(zhuān)利名稱：具有存儲(chǔ)器、通信和壓力傳感器的過(guò)濾器的制作方法
具有存儲(chǔ)器、通信和壓力傳感器的過(guò)濾器
本申請(qǐng)為2007年4月11日提交的題為"具有存儲(chǔ)器、通信和壓 力傳感器的過(guò)濾器"的中國(guó)申請(qǐng)200710096545.7的分案申請(qǐng)。
背景技術(shù)：
RFID標(biāo)簽的使用已經(jīng)變得普及開(kāi)來(lái)，特別是在管理資產(chǎn)方面， 尤其是與庫(kù)存管理相關(guān)聯(lián)的那些應(yīng)用。例如，RFID標(biāo)簽的使用允
許監(jiān)視生產(chǎn)線以及通過(guò)供應(yīng)鏈移動(dòng)資產(chǎn)或組件。
為了進(jìn)一步圖示此原理，制造實(shí)體可以在組件進(jìn)入生產(chǎn)設(shè)備時(shí)
把RFID標(biāo)簽附著到它們上。然后把這些組件插入到生產(chǎn)流中，結(jié)
合其它組件形成裝配件，并且最后產(chǎn)生成品。RFID標(biāo)簽的使用允 許制造實(shí)體內(nèi)的工作人員在整個(gè)制造過(guò)程期間跟蹤特定組件的移
動(dòng)。這還允許所述實(shí)體能夠標(biāo)識(shí)包括任何特定配件或成品的具體組 件。
另外，在藥物和制藥工業(yè)內(nèi)也提倡使用RFID標(biāo)簽。在2004年2 月，美國(guó)聯(lián)邦藥物管理機(jī)構(gòu)發(fā)布了提倡使用RFID標(biāo)簽來(lái)標(biāo)記并監(jiān)視 藥物的報(bào)告。這試圖提供系譜(pedigree)并且限制了偽造處方藥物滲 入到市場(chǎng)及消費(fèi)者。
自從RFID標(biāo)簽引入以來(lái)，RFID標(biāo)簽已經(jīng)在許多應(yīng)用中得到使 用，諸如用以標(biāo)識(shí)過(guò)濾器產(chǎn)品中過(guò)程控制并為該過(guò)程控制提供信息。 Den Dekker于1997年所公布的美國(guó)專(zhuān)利5,674,381公開(kāi)了結(jié)合過(guò)濾設(shè) 備和可替換的過(guò)濾配件來(lái)使用"電子標(biāo)記"。特別地是，所述專(zhuān)利公開(kāi) 了具有電子標(biāo)記的過(guò)濾器，所述過(guò)濾器具有讀取/寫(xiě)入存儲(chǔ)器和相關(guān)聯(lián) 的過(guò)濾設(shè)備，所述過(guò)濾設(shè)備具有響應(yīng)于所述標(biāo)記的讀出裝置。該電子標(biāo)記適合于計(jì)數(shù)并存儲(chǔ)可替換過(guò)濾器的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。該過(guò)濾設(shè)備適 合于根據(jù)此實(shí)時(shí)數(shù)值來(lái)允許或拒絕該過(guò)濾器。所述專(zhuān)利還公開(kāi)了能夠 使用電子標(biāo)記來(lái)存儲(chǔ)關(guān)于可替換過(guò)濾器的標(biāo)識(shí)信息。
Baker等人的專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了處理設(shè)備跟蹤系統(tǒng)，該專(zhuān)利申請(qǐng)于 2005年作為美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)為US2005/0205658刊登。此系統(tǒng)包 括結(jié)合處理設(shè)備使用RFID標(biāo)簽。RFID標(biāo)簽被描述為能夠存儲(chǔ)"至少 一個(gè)可跟蹤的事件"。這些可跟蹤的事件被枚舉為清理日期和批處理日 期。該公布內(nèi)容還公開(kāi)了可連接到PC或因特網(wǎng)的RFID讀取器，在 所述PC或因特網(wǎng)中存在處理設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)。此數(shù)據(jù)庫(kù)包含多個(gè)可跟蹤 的事件并且能夠提供用于確定"基于累積數(shù)據(jù)的處理設(shè)備的使用壽命，， 的信息。該應(yīng)用包括使用具有各種處理設(shè)備的此類(lèi)系統(tǒng)，所述處理設(shè) 備諸如閥、泵、過(guò)濾器和紫外線燈。
由Jornitz等人提交并于2004年刊登為美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào) 2004/0256328的另一專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了一種用于監(jiān)視過(guò)濾設(shè)備完整性的 設(shè)備和方法。此公布內(nèi)容描述了結(jié)合過(guò)濾器外殼來(lái)使用包含板上存儲(chǔ) 器芯片和通信設(shè)備的過(guò)濾器。該過(guò)濾器外殼充當(dāng)監(jiān)視和完整性測(cè)試 器。該應(yīng)用還公開(kāi)了用來(lái)確保在多個(gè)圓形(multi-round )外殼中所使 用的過(guò)濾元件的完整性的一組步驟。這些步驟包括查詢存儲(chǔ)元件以便 驗(yàn)證正使用的過(guò)濾器類(lèi)型、其限制數(shù)據(jù)及其生產(chǎn)發(fā)行數(shù)據(jù)。
Moscaritolo于2005年所公布的專(zhuān)利號(hào)6,936,160描述了供過(guò)濾元 件所使用的無(wú)線MEMS感測(cè)器件。Moscaritolo描述了 一種MEMS器 件，在單個(gè)配件封裝中具有至少兩個(gè)不同的傳感器。所述專(zhuān)利公開(kāi)了 在過(guò)濾器的端蓋中使用此MEMS器件，優(yōu)選用于測(cè)量液體的差壓，由 此使其能夠監(jiān)視外殼內(nèi)的操作情況。相關(guān)專(zhuān)利還描述了使用此MEMS 器件來(lái)估算并預(yù)測(cè)過(guò)濾器的壽命。
盡管已經(jīng)通過(guò)4吏用RFID標(biāo)簽進(jìn)行了一些改進(jìn)，然而還有一些尚 未得到滿意解決的附加地方。例如，還有諸如經(jīng)由橫;夸膜壓力變化來(lái) 進(jìn)行的就地過(guò)濾器完整性測(cè)試和過(guò)濾器壽命監(jiān)視之類(lèi)的許多應(yīng)用，其
4中實(shí)時(shí)監(jiān)視在過(guò)濾器外殼內(nèi)各個(gè)點(diǎn)的壓力會(huì)是極其有益的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明描述了 一種用于準(zhǔn)確地測(cè) 量過(guò)濾器外殼內(nèi)各個(gè)點(diǎn)的壓力和/或流(量)的系統(tǒng)和方法。在一個(gè)實(shí) 施例中，使用能夠測(cè)量在特定點(diǎn)的壓力的傳感器。在第二實(shí)施例中， 使用能夠測(cè)量在兩個(gè)點(diǎn)之間壓差的差壓傳感器。在第三實(shí)施例中，把 氣體流量計(jì)并入到過(guò)濾器的噴嘴中以便直接測(cè)量氣體通過(guò)所述過(guò)濾 器中該點(diǎn)的流量。類(lèi)似地，能夠把差壓傳感器或液體流傳感器并入到
TFF模塊中以便測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)關(guān)鍵液體(像清洗液)的流量。這些傳感 器與通信器件通信使得該組合能夠在過(guò)濾器處于使用中時(shí)測(cè)量并發(fā) 送壓力測(cè)量。此系統(tǒng)能夠包括集成有通信器件和壓力傳感器的單個(gè)組 件。作為選擇，所述系統(tǒng)能夠包括彼此通信的相互獨(dú)立的傳感器和發(fā) 送器組件。發(fā)送器組件能夠利用有線或無(wú)線通信。在又一實(shí)施例中， 能夠把存儲(chǔ)元件加到該系統(tǒng)，由此允許該器件存儲(chǔ)一組壓力值。
此器件的使用對(duì)許多應(yīng)用來(lái)說(shuō)是有益的。例如，用于在多過(guò)濾器 配置中分別監(jiān)視跨過(guò)每個(gè)過(guò)濾器的橫跨膜壓力的能力改進(jìn)了完整性 測(cè)試的可靠性和有效性。這還允許就地分別地確定每個(gè)過(guò)濾元件的完 整性。用于監(jiān)視過(guò)濾器外殼內(nèi)橫跨膜壓力的能力還使得能夠監(jiān)視多層 過(guò)濾器的堵塞(plugging)，從而能夠估算所述過(guò)濾器的壽命。


圖1是本發(fā)明的代表性實(shí)施例,該圖示出了在過(guò)濾器端蓋內(nèi)的 RFID通信器件/橫跨膜壓力探測(cè)器；
圖2是在多元件過(guò)濾器配置中所使用的本發(fā)明的代表性實(shí)施例， 該圖示出了在多元件過(guò)濾器配置內(nèi)的RFID通信器件/橫跨膜壓力探測(cè) 器；
圖3是用于在多元件過(guò)濾器配置內(nèi)執(zhí)行就地完整性測(cè)試的本發(fā)明的第一代表性實(shí)施例，該圖示出了在多元件過(guò)濾器配置內(nèi)的RFID通 信器件/就地完整性測(cè)試配置橫跨膜壓力探測(cè)器；
圖4是用于在多元件過(guò)濾器配置內(nèi)執(zhí)行就地完整性測(cè)試的本發(fā)明 的第二代表性實(shí)施例，該圖示出了在多元件過(guò)濾器配置內(nèi)的RFID通 信器件/就地完整性測(cè)試配置流傳感器；和
圖5是用于執(zhí)行切向流過(guò)濾器的就地完整性測(cè)試的本發(fā)明的代表 性實(shí)施例，該圖示出了在多元件切向流過(guò)濾器配置內(nèi)的RFID通信器 件/就地完整性測(cè)試配置壓力傳感器。
具體實(shí)施例方式
圖1圖示了依照本發(fā)明的代表性過(guò)濾系統(tǒng)。用外殼20來(lái)封閉過(guò) 濾元件10。該過(guò)濾元件能夠簡(jiǎn)單地是多孔材并+，諸如褶紙或PVDF (Polyvinylidene fluoride聚偏氟乙烯)薄膜。在圖2所示出的候選實(shí) 施例中，多個(gè)過(guò)濾元件IO被封閉在一個(gè)外殼20內(nèi)。作為選擇，該過(guò) 濾元件可以包括諸如塑料的框架和多孔材料。壓力傳感器30位于過(guò) 濾元件10的端蓋附近，優(yōu)選貼到所述端蓋上，并且最優(yōu)選地是嵌入 到所述端蓋中。此傳感器30能夠產(chǎn)生根據(jù)周?chē)h(huán)境的壓力而改變的 輸出。在另一實(shí)施例中，所述傳感器是差分傳感器，借此其輸出是在 兩個(gè)區(qū)域之間差壓的函數(shù)。此輸出能夠采用模擬電壓或電流的形式， 或者能夠是數(shù)字值或脈沖。在該優(yōu)選實(shí)施例中，所述輸出相對(duì)于所述 壓力線性改變，然而這并非是必要條件。能夠^使用與周?chē)鷫毫哂兄T 如對(duì)數(shù)或指數(shù)之類(lèi)的已知關(guān)系的任何輸出。在這種情況下，能夠變換 所述輸出來(lái)確定實(shí)際測(cè)量的壓力。
壓力傳感器30優(yōu)選是差分傳感器，并且安裝在過(guò)濾元件10的端 蓋上或者優(yōu)選嵌入到所述端蓋中。定位該傳感器使得它能夠測(cè)量上游 和下游壓力。在一些應(yīng)用中，該過(guò)濾元件的溫度可能超過(guò)145。C，因 此應(yīng)當(dāng)使用在這些溫度仍穩(wěn)定的傳感器。類(lèi)似地，應(yīng)當(dāng)使用能夠經(jīng)受 得起此溫度的發(fā)送器。最后，外殼20的溫度可能從較低溫度到較高
6溫度并且返回地循環(huán)變化，因此該壓力傳感器應(yīng)當(dāng)能夠經(jīng)受得起溫度 循環(huán)變化。
存在此種壓力傳感器的多個(gè)實(shí)施例。例如，能夠使用微電機(jī)系統(tǒng)
(micro - electro - mechanical system MEMS )技術(shù)、壓電元件、導(dǎo)電 或電阻聚合體(包括合成橡膠和墨水)或變送器來(lái)構(gòu)造此傳感器。雖 然優(yōu)選差壓傳感器，這是由于所關(guān)注的是在上游壓力和下游壓力之間 的差，但是也可以使用獨(dú)立的壓力傳感器，在過(guò)濾器的每一側(cè)上一個(gè)。 這些例子意在說(shuō)明能夠使用的一些類(lèi)型的傳感器；并不意在窮舉列出 所有這種適當(dāng)?shù)膲毫鞲衅鳌?br> 壓力傳感器30與發(fā)送器40通信，所述發(fā)送器40能夠是有線或 無(wú)線的。在本領(lǐng)域中已經(jīng)公開(kāi)了并且已知用于向外殼之外發(fā)送無(wú)線信 號(hào)的機(jī)制。美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)2004/0256328描述了使用天線來(lái)把在
監(jiān)一見(jiàn)和測(cè)試部件。
對(duì)于諸如在圖3中所示出的那些流量測(cè)量應(yīng)用來(lái)說(shuō)，選擇性地可 以才巴壓力傳感器30與節(jié)流孔4反(restriction orifice )組合以〗更實(shí)現(xiàn)該應(yīng) 用所需要的靈敏度。此孔或文氏管(venturi)節(jié)流裝置典型情況下用 于測(cè)量液體流，但是當(dāng)需要比通過(guò)在主流路徑(像過(guò)濾器的核心)尺 寸內(nèi)進(jìn)行測(cè)量所能夠?qū)崿F(xiàn)的靈敏度更高的靈敏度時(shí)，它也可以用來(lái)測(cè) 量氣體流量。例如，典型情況下在擴(kuò)散期間所遇到的流速是10 cc/min。 相比之下，在對(duì)流期間的流速是500 cc/min到1000 cc/min。
圖4示出了代替壓力傳感器而使用流速傳感器70。直接流速測(cè)量 傳感器有多個(gè)實(shí)施例。在氣體流量測(cè)量應(yīng)用中，典型情況下，通過(guò)監(jiān) 視溫度變化來(lái)確定流量測(cè)量。這些器件能夠基于一種風(fēng)速計(jì)，在該風(fēng) 速計(jì)中，氣流:故傳遞和風(fēng)速計(jì)線蹈4皮加熱。該風(fēng)速計(jì)由于氣流而被冷 卻，并且這被測(cè)量為傳感器中的氣流變化。另一方面，通過(guò)狹窄的毛 細(xì)管傳遞滑動(dòng)氣流，在所述毛細(xì)管內(nèi)有兩個(gè)熱線圈， 一個(gè)月永沖加熱流 動(dòng)的氣體，另一個(gè)檢測(cè)溫度脈沖到達(dá)它的時(shí)間。這通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)毛細(xì)管用于約束(mail)氣流管直徑來(lái)與總氣流相關(guān)。測(cè)量流速的其它 方法在本領(lǐng)域中是已知的，并且處于本發(fā)明的范圍內(nèi)，因?yàn)榇肆信e并 不意味著窮舉。因?yàn)檫^(guò)濾器外殼內(nèi)某些位置并不受全流的影響，所以 流速傳感器的位置是重要的。例如，在過(guò)濾元件的端蓋附近的流速傳 感器可能會(huì)經(jīng)受非常小的流量，特別是與在所述過(guò)濾元件幵口端附近 的流速傳感器相比。
發(fā)送器40還位于傳感器30附近或與之集成在一起。在一個(gè)實(shí)施 例中，發(fā)送器40和壓力傳感器30被封裝在單個(gè)集成組件中。作為選 擇，發(fā)送器40和傳感器30能夠被相互分隔開(kāi)，并且彼此諸如經(jīng)由電 信號(hào)來(lái)相互通信。各種類(lèi)型的通信是可以的，諸如有線和無(wú)線的。各 種無(wú)線通信設(shè)備都是可以的，不過(guò)優(yōu)選使用RFID標(biāo)簽。有源RFID 標(biāo)簽允許與讀取器進(jìn)行有規(guī)律的通信。作為選擇，能夠使用無(wú)源RFID 標(biāo)簽，借此從由RFID讀取器所發(fā)送的電磁場(chǎng)獲得用于發(fā)送并感測(cè)溫 度的能量。
選擇性地，能夠結(jié)合發(fā)送器40和壓力傳感器30來(lái)使用存儲(chǔ)元件 50。能夠使用此存儲(chǔ)元件50來(lái)存儲(chǔ)一組壓力讀數(shù)，諸如其可以借助 傳感器的有規(guī)律采樣產(chǎn)生，所述存儲(chǔ)元件50優(yōu)選為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 (RAM)或閃存(FLASHEPROM)器件。
這允許發(fā)送器40發(fā)送數(shù)據(jù)所采用的速率不同于采樣壓力所采用 的速率。例如，可以每秒采樣壓力10次，而每秒只發(fā)送數(shù)據(jù)一次。
使用選擇性地位于過(guò)濾器外殼20之外的無(wú)線接收器60來(lái)與所述 無(wú)線發(fā)送器通信。在該優(yōu)選實(shí)施例中，使用RFID讀取器或基站。該 讀取器能夠被被配置成使得它以有規(guī)律的間隔查詢發(fā)送器。作為選 擇，該讀取器能夠被手動(dòng)操作，使得當(dāng)設(shè)備操作者進(jìn)行請(qǐng)求時(shí)進(jìn)行讀 數(shù)。在另一實(shí)施例中，無(wú)線接收器60還包括存儲(chǔ)元件。這降低了外 殼內(nèi)器件所需要的復(fù)雜性。在此實(shí)施例中，該無(wú)線接收器以優(yōu)選的有 規(guī)律的間隔來(lái)查詢?cè)摕o(wú)線發(fā)送器/壓力傳感器。它從該無(wú)線發(fā)送器接收 在那時(shí)所確定的當(dāng)前的壓力傳感器測(cè)量。然后該無(wú)線接收器60把此值存儲(chǔ)在其存儲(chǔ)元件中。該存儲(chǔ)元件的容量能夠變化，并且能夠根據(jù) 各種因素來(lái)確定。這些包括但不局限于接收測(cè)量所采用的速率，處理 所存儲(chǔ)數(shù)據(jù)所采用的速率，以及此存儲(chǔ)元件與其外部環(huán)境通信所采用 的頻率。
作為一個(gè)例子，考慮一個(gè)過(guò)濾元件具有與壓力傳感器30耦合的 無(wú)線發(fā)送器40，諸如RFID標(biāo)簽。在此實(shí)施例中，RFID標(biāo)簽是無(wú)源 的，即，它只在收到來(lái)自該無(wú)線接收器或基站的查詢時(shí)才發(fā)送數(shù)據(jù)。 當(dāng)收到該查詢時(shí)，該發(fā)送器發(fā)送當(dāng)前可從壓力傳感器30處獲得的值。 在一種方案中，該被耦合到計(jì)算設(shè)備(諸如計(jì)算機(jī))的無(wú)線接收器然 后把這些值(選擇性地連同相關(guān)聯(lián)的時(shí)間戳一起)存儲(chǔ)在諸如日志文 件中。在不同的方案中，如果該無(wú)線接收器與計(jì)算機(jī)相分離，那么該 接收器需要內(nèi)部存儲(chǔ)多個(gè)壓力測(cè)量，直到它連接到主計(jì)算和/或存儲(chǔ)器 件時(shí)為止。在這種情況下，存儲(chǔ)元件需要與該接收器集成在一起。
在另一實(shí)施例中，并未使用無(wú)線發(fā)送器和接收器；相反地，壓力 傳感器的輸出被硬接線到外殼以外。
在已經(jīng)定義了本發(fā)明的物理結(jié)構(gòu)的情況下，在很多應(yīng)用中本發(fā)明 的物理結(jié)構(gòu)都是有益的。下面打算圖示那些應(yīng)用中的一些，然而并不 意味著是所有這種應(yīng)用的列舉。
在一個(gè)實(shí)施例中，結(jié)合就地完整性測(cè)試來(lái)使用本發(fā)明。此過(guò)程使 搡作者能夠在沒(méi)有附加設(shè)備的情況下確認(rèn)在客戶地點(diǎn)的過(guò)濾器外殼 內(nèi)過(guò)濾器的完整性。特別地是，把氣體(典型情況下是空氣)加壓到 氣密外殼內(nèi)所包含的液體濕潤(rùn)過(guò)濾器的預(yù)定壓力上游。作為氣體通過(guò) 過(guò)濾器的擴(kuò)散和潛在對(duì)流的結(jié)果，該外殼內(nèi)的壓力將隨時(shí)間推移而下 降。使用壓力下降速率來(lái)確認(rèn)過(guò)濾元件的完整性。在如圖3所示的一 個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)選在過(guò)濾器的噴嘴中定位差壓傳感器。優(yōu)選結(jié)合孔或 文氏管(venture)的此傳感器能夠經(jīng)由文丘里效應(yīng)(venturi effect)來(lái) 測(cè)量通過(guò)過(guò)濾器的氣體流量。如上所述，優(yōu)選，把孔定位在過(guò)濾器10 的噴嘴中使得能夠以很高的準(zhǔn)確度來(lái)測(cè)量壓力降，諸如在10cc/min。此孔優(yōu)選是可拆卸的并且在此完整性測(cè)試期間只需被置于氣流路徑 中。在如圖4所示的第二實(shí)施例中，使用諸如風(fēng)速計(jì)或質(zhì)量流量器件 之類(lèi)的氣體流量測(cè)量器件來(lái)直接地測(cè)量氣體流量。
對(duì)于多圓系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，能夠引入多個(gè)壓力傳感器，以便能夠確定每 個(gè)單個(gè)過(guò)濾元件的擴(kuò)散速率。當(dāng)前，^艮難測(cè)試其中并行使用多個(gè)過(guò)濾
器的系統(tǒng)。在此情況下，規(guī)格數(shù)(specifications)乘以外殼中過(guò)濾器 的數(shù)目。因此，因?yàn)檎`差也被相乘了，所以顯著地降低了檢測(cè)缺陷的 能力。另外，如果發(fā)現(xiàn)了缺陷，那么就不容易辨別哪個(gè)過(guò)濾器是有缺 陷的并且還可能會(huì)需要分別地測(cè)試每個(gè)過(guò)濾器。在每個(gè)過(guò)濾器中使用 壓力或流量傳感器改進(jìn)了測(cè)試的靈敏度并且允許獨(dú)立地測(cè)試每個(gè)過(guò) 濾器。另外，能夠?qū)γ總€(gè)過(guò)濾器分別地測(cè)量?jī)?yōu)選的始沸點(diǎn)完整性測(cè)試， 該優(yōu)選的始沸點(diǎn)完整性測(cè)試在增加壓力的大范圍內(nèi)測(cè)量氣體流量；當(dāng) 前沒(méi)有可用的測(cè)試協(xié)議。
在一個(gè)實(shí)施例中，利用塑料過(guò)濾器外殼，允許無(wú)線發(fā)送器在任何 時(shí)間發(fā)送壓力數(shù)據(jù)通過(guò)所述外殼。
本發(fā)明還能夠監(jiān)視橫跨膜壓力。此橫跨膜壓力的監(jiān)視具有若干好 處和應(yīng)用。例如，用于微量過(guò)濾(MF)過(guò)濾器的優(yōu)選開(kāi)始過(guò)程是使操 作壓力傾斜而斜線上升，而不是立即開(kāi)放到完全操作壓力。此方法避 免了過(guò)濾器內(nèi)的空氣閉鎖并且增加了過(guò)濾器的使用壽命。能夠利用內(nèi) 部壓力傳感器來(lái)監(jiān)視外殼內(nèi)的壓力，從而影響操作壓力的合適傾斜。 在該優(yōu)選實(shí)施例中，差壓傳感器位于每個(gè)過(guò)濾元件的端蓋中，由此允 許觀察上游和下游壓力。在一個(gè)實(shí)施例中，經(jīng)由RFID標(biāo)簽把壓力讀 數(shù)發(fā)送通過(guò)塑料外殼向外到達(dá)外部無(wú)線接收器。
一旦該配件已經(jīng)到達(dá)其操作壓力，那么內(nèi)部壓力傳感器允許繼續(xù) 監(jiān)視過(guò)濾器。例如，過(guò)濾器的堵塞將會(huì)導(dǎo)致流速的下降，從而相應(yīng)地 導(dǎo)致在過(guò)濾器的下游側(cè)上壓力的下降。根據(jù)橫跨膜壓力改變的速率能 夠估算過(guò)濾器的使用壽命。如果連續(xù)地采樣壓力，那么任何異常的壓 力波動(dòng)都可被觀察到，并且這些可以在估算過(guò)濾器的其余使用壽命中考慮到。
上述過(guò)程還適用于多元件的過(guò)濾器布置。在該優(yōu)選實(shí)施例中，通 過(guò)把壓力傳感器貼到每個(gè)過(guò)濾器的端蓋上來(lái)使用所述傳感器測(cè)量每 個(gè)過(guò)濾元件的上游和下游壓力。壓力測(cè)量使操作者能夠更好地分別理 解過(guò)濾器外殼內(nèi)每個(gè)過(guò)濾器的操作。例如，如果在過(guò)濾元件的上游和 下游側(cè)之間檢測(cè)到壓力降，那么典型情況下它可能會(huì)表明該元件的堵 塞或結(jié)垢。如上所述，橫跨膜壓力變化的速率使得可以估算有用的過(guò) 濾器壽命。類(lèi)似地，如果連續(xù)地采樣跨過(guò)每個(gè)過(guò)濾器的壓力，那么任 何異常的壓力波動(dòng)都能被觀察到并且這些能夠在估算該特定過(guò)濾器
的剩余使用壽命中加以考慮。
另外，可以使用本發(fā)明來(lái)監(jiān)視在切向流過(guò)濾(TFF)器件中的特 定操作參數(shù)，諸如橫跨膜壓力。典型情況下在多個(gè)過(guò)濾器、模塊、配 置中使用這些器件。傳統(tǒng)上，并不監(jiān)視在TFF器件中的模塊之間的壓 力降。能夠通過(guò)在模塊之間引入壓力傳感器來(lái)執(zhí)行此監(jiān)視，如圖5所 示。通過(guò)監(jiān)^見(jiàn)在模塊之間的壓力降，可以估算流速。此流速可以幫助 確定所有模塊是否按照設(shè)計(jì)操作，特別是在清理期間。當(dāng)在每個(gè)模塊 中分別恢復(fù)單個(gè)薄膜流量時(shí)可以驗(yàn)證清理操作。另外，能夠在模塊中 的薄膜堆疊內(nèi)使用壓力傳感器來(lái)監(jiān)視橫跨膜壓力或橫跨通道 (transchannel)壓力以便確保能夠均勻地流入每個(gè)通道并且確保模塊 流量在橫過(guò)所述模塊是均勻的。另外，通過(guò)監(jiān)視在外殼內(nèi)各點(diǎn)處的壓 力，可以確定內(nèi)部流量。 一旦這是已知的，那么就能夠使用此信息來(lái) 調(diào)整通道內(nèi)的流量以便確保以均勻方式來(lái)使用整個(gè)模塊。最后，可以 通過(guò)測(cè)量每個(gè)模塊的出口中的氣體流量來(lái)分別為每個(gè)模塊確定通過(guò) 擴(kuò)散測(cè)試所測(cè)量的TFF模塊的完整性。通過(guò)使用發(fā)送器來(lái)把由壓力傳 感器所記錄的壓力測(cè)量發(fā)送到過(guò)濾器外殼之外。
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權(quán)利要求
1.一種用于在過(guò)濾器外殼內(nèi)維持均勻流量的方法，包括把多個(gè)傳感器貼到所述過(guò)濾器外殼的多個(gè)位置上，所述傳感器均與發(fā)送器通信；使用所述傳感器監(jiān)視在所述過(guò)濾器外殼的所述位置上的操作參數(shù)；把所監(jiān)視的參數(shù)彼此相互比較；并且響應(yīng)于所述比較來(lái)調(diào)整在所述過(guò)濾器外殼內(nèi)的流量。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括向位于所述外殼之外的 接收器發(fā)送所述監(jiān)視的參數(shù)的步驟。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述傳感器包括壓力傳感器并 且所述參數(shù)包括壓力。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中從由MEMS器件、壓電器件、 導(dǎo)電聚合物器件、合成橡膠器件和墨水器件所構(gòu)成的組中選擇所述壓 力傳感器。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述傳感器包括流速傳感器并 且所述參數(shù)包括流速。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述發(fā)送器利用無(wú)線通信并且 所述無(wú)線發(fā)送器包括RFID標(biāo)簽。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述過(guò)濾器外殼包括切向流過(guò) 濾(TFF)器件。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有存儲(chǔ)器、通信和壓力傳感器的過(guò)濾器。本發(fā)明描述了一種準(zhǔn)確測(cè)量過(guò)濾器外殼內(nèi)壓力的系統(tǒng)和方法。壓力傳感器和通信器件耦合以便能夠在處于使用中時(shí)測(cè)量并發(fā)送在過(guò)濾器外殼內(nèi)的壓力。此系統(tǒng)能夠包括集成有通信器件和壓力傳感器的單個(gè)組件。作為選擇，所述系統(tǒng)能夠包括彼此通信的獨(dú)立傳感器和發(fā)送器組件。在又一實(shí)施例中，能夠把存儲(chǔ)元件加到該系統(tǒng)，由此允許該器件存儲(chǔ)一組壓力值。使用此器件對(duì)許多應(yīng)用來(lái)說(shuō)是有益的。例如，就地讀取壓力值的能力使得能夠在沒(méi)有附加設(shè)備的情況下執(zhí)行完整性測(cè)試。另外，可以對(duì)多過(guò)濾器配置內(nèi)的單個(gè)傳感器進(jìn)行完整性測(cè)試。
文檔編號(hào)B01D35/143GK101623572SQ20091014985
公開(kāi)日2010年1月13日 申請(qǐng)日期2007年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月12日
發(fā)明者A·迪萊奧, J·D·哈巴德 申請(qǐng)人:米利波爾有限公司