CH665133A5

CH665133A5 - Filtermembran mit abdichtung und verfahren zu ihrer herstellung.

Info

Publication number: CH665133A5
Application number: CH5548/84A
Authority: CH
Inventors: Egon Dipl-Ing Keller
Original assignee: Seitz Filter Werke
Priority date: 1983-12-07
Filing date: 1984-11-20
Publication date: 1988-04-29
Also published as: DE3344187A1; US4671873A; GB2150851B; GB2150851A; GB8430691D0; FR2556231A1; DE3344187C2

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung bezieht sich auf eine Filtermembran, die an einem oder mehreren Randbereichen abgedichtet zwischen festen Teilen eines Filtergerätes lösbar oder unlösbar eingesetzt ist. Ferner bezieht sich die Erfindung auf die Herstellung von mit Abdichteinrichtungen versehenen Filtermembranen.

Es ist bekannt, Filtermembranen dadurch abgedichtet zwischen festen Teilen eines Filtergerätes anzubringen, dass zwischen der Filtermembran und jedem der festen Teile ein O-Ring eingelegt wird. Dadurch wird die Filtermembran geklemmt und abgedichtet zwischen den O-Ringen und den festen Teilen des Filtergerätes, beispielsweise des Gehäuses, gehalten. Diese Abdichtungsweise bedingt grossen Aufwand bei der Montage von Modulen oder beim Membranwechsel bei Flachfiltergeräten, da eine erhöhte Anzahl von beweglichen Einzelteilen erforderlich ist und bei der Montage zusammengesetzt werden müssen. Da die O-Ringe bei der Montage in genauer Lage eingesetzt werden müssen, besteht erhöhte Gefahr, dass trotz aller Sorgfalt Montagefehler auftreten. Aufgrund der durch die O-Ringe vermehrten Anzahl der Einzelteile wird ausserdem bei der Handhabung und Einpassung die Gefahr erhöht, dass bei Sterilfiltration die aus dem Autoklaven kommenden Teile durch Handberührung wieder unsteril werden können. Dies gilt insbesondere für das Einlegen des O-Ringes in die Ringnut, wenn nicht äusserste Sorgfalt bei der Beschickung und beim Aufbau geübt wird. Das Reinigen der O-Ringe und der Ringnuten im Gehäuse stellen zusätzliche, hohe Sorgfalt erfordernde Arbeiten dar, insbesondere bei Sterilfiltration. Nicht zuletzt neigen O-Ringe bei mehreren Einsätzen zum Verspröden. Um der Gefahr eines das Filtrat unbrauchbar machenden Durchbruchs durch Ausfall eines O-Ringes zu begegnen, müssen solche O-Ringe häufig ausgewechselt werden.

Ferner ist in der Praxis bekannt, bei Filtergehäusen aus Kunststoff die Membran mit den Gehäusen fest und dicht zu verschweissen. Diese Abdichtungsweise lässt aber praktisch kein Auswechseln der Filtermembran im Filtergehäuse zu, weil bei wiederholtem Anschweissen der Filtermembran die vollständige, sichere Abdichtung nicht mehr gewährleistet werden kann. Dies Abdichtungsweise kommt deshalb praktisch auch nur in Betracht, wenn auch das Filtergehäuse wegzuwerfen ist, wenn die Filtermembran verbraucht ist.

Aus DE-OS 32 00 443 ist ein Filtrationsgerät für Flachfilterzuschnitte bekannt, bei dem der Flachfilterzuschnitt zwischen zwei Lochplatten eingelegt wird. Auf den Umfangsrand jeder Lochplatte ist ein U-förmig und nach dem Flachfilterzuschnitt zu ballig profiliertes Kunststofformteil aus PFA oder PTFE aufgespritzt, das eine umlaufende Ringdichtung bildet. Diese bekannte Vorrichtung ist aber nur bedingt in Verbindung mit Filtermembranen benutzbar, weil solche Filtermembranen nicht die für die sichere Abdichtung erforderliche Eindrücktiefe für den an jede Lochplatte angeformte ringförmigen Kunststofformteil bieten. Es wird dann in der Praxis entweder keine sichere Abdichtung erreicht oder die Filtermembran stellenweise zerdrückt.

Ähnliche Schwierigkeiten bietet auch die in der älteren deutschen Patentanmeldung P 32 39 687.2 vorgeschlagene Abdichtungsweise, wonach mit Ringwülsten ausgebildete Montage- und Dichtungsringe an den äusseren Umfangsbe-reich und inneren Umfangsbereich der Trägerplatten für Filtermembranen anzusetzen sind.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, eine Abdichtungsweise für Filtermembranen zwischen festen Teilen eines Filtergerätes, beispielsweise Filtergehäuses, zu schaffen, bei der keinerlei Beschädigungsgefahr für die Filtermembran besteht und trotzdem eine innige, leckdichte Verbindung zwischen der Filtermembran und den festen Teilen des Filtergerätes geschaffen wird, wobei diese Abdichtung leicht, billig und sicher herstellbar und keinem Verschleiss unterworfen sein soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Filtermembran in dem Abdichtungsbereich bzw. den Abdichtungsbereichen zumindest einseitig mit mindestens einem bleibend angebrachten, gegenüber der Fläche

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der Filtermembran vorstehenden Dichtmassenstreifen besetzt ist, der sich über die gesamte, abzudichtende Länge erstreckt.

Dieser Dichtmassenstreifen stellt somit einen bleibenden Teil Filtermembran dar und bleibt nur ebensolange im Einsatz wie die Filtermembran selbst. Durch die Verbindung des Dichtelements, d. h. des Dichtmassenstreifens mit der Filtermembran, wird die Handhabung wesentlich vereinfacht. Der Filtervorgang wird sicherer gemacht. Da mit jeder neuen Filtermembran auch neue Dichtelemente eingeführt werden, sind jegliche durch Alterung der Dichtelemente bedingten Gefahren ausgeschlossen.

In bevorzugter Ausführungsform-der Erfindung ist der Dichtmassenstreifen auf mindestens eine Oberfläche der Filtermembran aufgedruckt. Da die Dichtmasse beim Aufdruk-ken flüssig bis weich-pastös ist, dringt sie in die Poren der Membran ein und bildet eine innige Verbindung zwischen der Membran und dem Dichtmassenstreifen. Zugleich wird durch die in die Poren der Membran eindringende Dichtmasse auch die Druckfestigkeit der Membran im Abdichtbereich wesentlich erhöht, während der gegenüber der Fläche der Filtermembran vorstehende Dichtmassenstreifen eine beträchtliche Eindrücktiefe für das Dichtungs-Gegenelement bietet.

Der Dichtmassenstreifen kann in einem Abstand von der Umfangskante der Filtermembran angeordnet sein, so dass sich die Filtermembran durch den Abdichtbereich hindurch erstreckt.

Es ist aber auch möglich, den Dichtmassenstreifen unmittelbar am Umfangsrand der Filtermembran anzuordnen, so dass er die Umfangskante der Filtermembran zumindest teilweise umschliesst.

Im Rahmen der Erfindung kann der Dichtmassenstreifen einseitig, d.h. auf einer Oberfläche der Membran angebracht sein. Es ist aber auch möglich, Dichtmassenstreifen sich gegenüberliegend beidseitig auf der Filtermembran anzubringen. Diese letztere Ausführung eignet sich besonders für solche Anwendungsfälle, in welchen Filtermembranen mehr oder weniger freiliegend zwischen zwei plattenförmigen oder sonstigen Teilen eines Filtergerätes oder Filtergehäuses anzuordnen sind. Die beidseitige Anordnung von Dichtmassenstreifen kann mit der Anordnung direkt am Umfangsrand der Filtermembran dahingehend kombiniert werden, dass die beiden Dichtmassenstreifen über die Umfangskante der Filtermembran hinausragen und in dem gegenüber der Umfangskante vorstehenden, streifenförmigen Bereich mit ihrer Wulstwurzel gegeneinanderliegend unter beidseitigem Umschliessen der Filtermembran miteinander verbunden sind.

Bevorzugt hat der Dichtmassenstreifen wulstförmig gewölbtes Profil. Ein solches Profil lässt sich besonders vorteilhaft durch Aufdrucken des Dichtmassenstreifens erzeugen. Es hat auch den Vorteil, dass für das Spülen und Reinigen nachteilige scharfe Kanten und Kehlen vermieden werden.

Der Dichtmassenstreifen besteht bevorzugt aus elastome-rem Material, beispielsweise auf der Basis von Silikongummi, Epoxidharz, Urethanharz o.dgl. Solches elastomeres Material lässt sich durch einfache Massnahmen, beispielsweise Weichmacher, und sonstige Massnahmen bei der Materialzusammensetzung leicht und reproduzierbar sicher in seiner Shorehärte einstellen. Der Dichtmassenstreifen besteht dabei bevorzugt aus solchem Dichtstoff, der als flüssige bis weich-pastöse Masse aufgebracht und auf dem Filterelement in gummielastischen bzw. elastomeren Zustand übergeführt ist.

Zur Herstellung einer erfmdungsgemässen mit Dichtmassenstreifen versehenen Filtermembran eignet sich insbesondere ein Verfahren, bei welchem nicht oder unvollständig vulkanisiertes bzw. monomeres oder nur wenig polymerisier-tes Dichtmassenmaterial, beispielsweise auf der Basis von Silikonkautschuk, Epoxidharz, Urethanharz o. dgl. in flüssiger bis weich pastöser Form im beabsichtigten Abdichtbereich als Streifen auf die Filtermembran gedruckt und nach teilweisem Einziehen in die Poren der Filtermembran unter Einwirkung von Luftfeuchtigkeit und ggf. Wärme ausvulkani-siert bzw. polymerisiert wird. Dieses Ausvulkanisieren bzw. Polymerisieren kann beispielsweise in einem Ofen bei leicht angewärmter und mit Wasser teilgesättigter Luft erfolgen. Das Dichtmassenmaterial kann vor dem Aufdrucken auf die Filtermembran in seiner Materialzusammensetzung auf die mit dem Ausvulkanisieren bzw. Polymerisieren zu erreichende, gewünschte Shorehärte des Dichtmassenstreifens eingestellt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Teilschnitt einer zwischen zwei festen Filtergerätteilen eingelegten, einseitig mit Dichtmassenstreifen belegten Filtermembran;

Fig. 2 einen schematischen Teilschnitt einer zwischen zwei feste Filtergerätteile eingelegten Filtermembran mit doppelseitigen Dichtmassenstreifen;

Fig. 3 einen schematischen Teilschnitt einer abgewandelten Ausführung der Abdichtung gemäss Figur 2;

Fig. 4 einen schematischen Teilschnitt einer zwischen zwei festen Filtergerätteilen eingelegten und unmittelbar am Umfangsrand mit doppelseitigen Dichtmassenstreifen versehenen Filtermembran und

Fig. 5 eine abgewandelte Ausführung der Abdichtung gemäss Figur 4 in schematischem Teilschnitt.

Im Beispiel nach Figur 1 ist eine einseitig mit einem Dichtmassenstreifen 2 bedruckte Filtermembran 3 vorgesehen. Beim Aufbringen des Dichtmassenmaterials dringt dieses in die Poren der Filtermembran 3 ein, wie dies bei 13 schematisch angedeutet ist. Hierdurch wird eine innige feste Verbindung zwischen dem Dichtmassenstreifen 2 und der Filtermembran 3 geschaffen, wodurch zugleich eine zusätzliche Erhöhung der Druckfestigkeit der Filtermembran 3 im Abdichtbereich erreicht wird. Der durch das Aufdrucken des Dichtmassenstreifens 2 auf die Filtermembran 3 gebildete Filterzuschnitt kann jegliche für den jeweils beabsichtigten Einsatz angepasste Form und Grösse aufweisen. So können solche Filterzuschnitte für den Einsatz in allen Filtermodulen, wie beispielsweise Filterkerzen, Tellerfiltern usw. für den Einsatz in Flachfiltrationsgeräten angepasst sein. Im Beispiel der Figur 1 ist der aus mit einem Dichtmassenstreifen 2 bedruckter Filtermembran 3 gebildete Filterzuschnitt auf einen festen, beispielsweise tellerförmigen oder plattenförmigen Filtergerätteil 4 aufgelegt, während ein zweiter fester Filtergerätteil 1 mit Abstand oberhalb der Filtermembran 3 angeordnet ist und einen auf den Dichtmassenstreifen 2 greifenden Dichtwulst 14 aufweist. Die Filtergerätteile 1 und 4 können beispielsweise am Markt befindliche Filtergehäuseteile oder Modulteile verschiedenster Bauart sein.

Durch gegenseitiges Verpressen werden die Filtergerätteile 1 und 4 und die Filtermembran 3 leckdicht gegeneinander abgedichtet. Dieses gegenseitige Verpressen ist mit lösbaren oder unlösbaren Mitteln - jeweils auf den Anwendungsfall abgestimmt — abgesichert.

Im Beispiel der Figur 3 ist eine Filtermembran 7 vorgesehen, die beidseitig mit je einem Dichtmassenstreifen 6 und 8 bedruckt ist. Beim Aufbringen der beiden Dichtmassenstreifen 6 und 8 dringt das Dichtmassenmaterial — wie bei 13 angedeutet — von beiden Seiten her in die Poren der Filtermembran 7 ein und bildet eine innige Verbindung zwischen der Filtermembran 7 und den Dichtmassenstreifen 6 und 8 sowie eine vorteilhafte Verstärkung der Filtermembran 7,

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d.h. Erhöhung der Druckfestigkeit im Abdichtbereich. Auch solche beidseitig mit Dichtmassenstreifen 6 und 8 bedruckten Filterzuschnitte können in allen Filtermodulen, beispielsweise Filterkerzen. Tellerfiltern usw. und in Flachfiltrationsgeräten Verwendung finden. Im Beispiel der Figur 2 ist die Filtermembran 7 zwischen zwei feste Filtergerätteile 5 und 9 eingelegt, von denen jeder einen der Filtermembran 7 zugewandten. auf jeweils einen der Dichtmassenstreifen 6 und 8 greifenden Dichtungswulst trägt.

Im Beispiel der Figur 3 ist der in gleicher Weise wie im Beispiel der Figur 2 ausgebildete, beidseitig mit Dichtmassenstreifen 6 und 8 bedruckte Filterzuschnitt zwischen zwei flach ausgebildete Filtergerätteile 10 eingelegt, so dass die beiden gegenüber der Fläche der Filtermembran 7 vorstehenden Dichtmassenstreifen 6 und 8 mit jeweils einer Fläche der Filtergerätteile 10 abdichtend zusammenwirken.

Sowohl im Beispiel der Figur 2 als auch im Beispiel der Figur 3 wird die sichere Abdichtung durch gegenseitiges Zusammenpressen der Filtergerätteile 5, 9 bzw. 10 hervorgerufen. Die Filtergerätteile 5, 9 bzw. 10 sind daher zur Aufrechterhaltung der Abdichtung in ihrem zusammengepressten Zustand zu fixieren bzw. zu sichern.

Im Beispiel der Figur 4 ist eine Filtermembran 7 vorgesehen. die beidseitig mit je einem Dichtmassenstreifen bedruckt ist. Jedoch sind die Dichtmassenstreifen 6 und 7 in diesem Beispiel im Unterschied zu den Beispielen nach Figur 2 und 3 unmittelbar an der Umfangskante 15 der Filtermembran 7 angeordnet, derart, dass sich die beiden Dichtmassenstreifen 6 und 8 über die Umfangskante 15 der Filtermembran hinaus erstrecken und dadurch zu einem Teil in ihrer Wulstwurzel in einem ringförmigen Bereich 11 aufeinandertreffen, während sie mit dem verbleibenden Teil den Rand der Filtermembran 7 beidseitig umschliessen. Beim Aufeinandertreffen der Wulstwurzel entsteht bei der Reaktion des Vulkanisates bzw. Polymerisates eine Verbindung beider Ebenen. Im Beispiel der Figur 4 ist die Filtermembran 7 zwischen zwei flache Filtergerätteile 10 (wie im Beispiel der Figur 3) eingelegt. Die miteinander vereinigten und den

Rand der Filtermembran 7 beidseitig umschliessenden Dichtmassenstreifen 6 und 8 bewirken eine sichere Abdichtung mit den Flächen der festen Filtergerätteile 10, wenn die letzteren gegeneinander gepresst werden. Um diese Abdichtung aufrecht zu erhalten, sind lediglich die Filtergerätteile 10 in ihrer gegeneinander gepressten Lage durch lösbare oder unlösbare Mittel zu sichern.

Figur 5 gibt ein Ausführungsbeispiel wieder, bei welchem die Filtermembran 7 in gleicher Weise wie im Beispiel der Figur 4 unmittelbar an ihrem Rand beidseitig mit Dichtmassenstreifen 6 und 8 belegt ist. Im Unterschied zum Beispiel der Figur 4 sind gemäss Figur 5 die festen Filtergerätteile 10 an ihrem Rand mit gegeneinander gerichteten Vorsprüngen 16 versehen. Diese Vorsprünge 16 können ringförmig oder auch nockenförmig ausgebildet sein und als Begrenzungsanschlag beim gegenseitigen Zusammenpressen der festen Filtergerätteile 10 dienen.

Um zu verhindern, dass die Dichtmassenstreifen 6 und 8 mit den Vorsprüngen 16 der festen Filtergerätteile 10 in Berührung kommen und dadurch das genaue Zusammenpressen der Filtergerätteile 10 stören könnten, sind die Dichtmassenstreifen 6 und 8 bei 12 an ihrem äusseren Ende abgeschnitten.

Wie auch in den anderen Beispielen sind die Filtergerätteile 10 nach dem Zusammenpressen in ihrer Lage mit lösbaren oder unlösbaren Mitteln zu sichern, um die erzeugte Abdichtung aufrecht zu erhalten.

Die Erfindung ist auf alle Typen von Filtermembranen anzuwenden. Dies gilt sowohl für Membranfilter, die nur am äusseren Umfangsbereich einen Abdichtungsbereich benötigen, als auch für Filtermembranen mit einem oder mehreren Durchbrüchen in ihrer Fläche, die dann zusätzlich mit solche Durchbrüche umgebenden Abdichtungsbereichen zu versehen sind. Schliesslich kommen auch die Membranfläche unterteilende Abdichtungsbereiche in Betracht, um an einer Filtermembran zwei oder mehr voneinander getrennte Fil-termembran-Teile zu bilden.

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1. Filtermembran, die an einem oder mehreren Randbereichen abgedichtet zwischen festen Teilen eines Filtergerätes lösbar oder unlösbar einzusetzen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtermembran (3, 7) in dem Abdichtungsbereich bzw. den Abdichtungsbereichen zumindest einseitig mit mindestens einem bleibend angebrachten, gegenüber der Fläche der Filtermembran (3, 7) vorstehenden Dichtmassenstreifen (2, 6, 8) besetzt ist, der sich über die gesamte abzudichtende Länge erstreckt.

2. Filtermembran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtmassenstreifen (2, 6, 8) auf mindestens eine Oberfläche der Filtermembran (3, 7) aufgedruckt ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Filtermembran nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtmassenstreifen (6, 8) unmittelbar am Umfangsrand der Filtermembran (7) angeordnet ist und die Umfangskante (15) der Filtermembran (7) zumindest teilweise umschliesst.

4. Filtermembran nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Dichtmassenstreifen (6, 8), die sich gegenüberliegend beidseitig auf der Filtermembran (7) angebracht sind.

5. Filtermembran nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Dichtmassenstreifen (6, 8)

über die Umfangskante (15) der Filtermembran (7) hinausragen und in dem gegenüber der Umfangskante (15) vorstehenden, streifenförmigen Bereich (11) mit ihrer Wulstwurzel gegeneinanderliegend unter beidseitigem Umschliessen der Filtermembran (7) miteinander verbunden sind.

6. Filtermembran nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtmassenstreifen (2, 6, 8) wulstförmig gewölbtes Profil hat.

7. Filtermembran nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtmassenstreifen (2, 6, 8) aus elastomerem Material, beispielsweise auf der Basis von Silikongummi, Epoxidharz oder Urethanharz besteht.

8. Filtermembran nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtmassenstreifen (2, 6, 8) aus Dichtstoff besteht, der als flüssige bis weichpastöse Masse aufgebracht und auf dem Filterelement in gummielastischen, bzw, elastomeren Zustand übergeführt ist.

9. Verfahren zum Herstellen einer mit Dichtmassenstreifen versehenen Filtermembran nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass unvulkanisiertes oder unvollständig vulkanisiertes bzw. monomeres oder nur wenig polymerisiertes Dichtmassenmaterial, in flüssiger bis weich-pastöser Form im beabsichtigten Abdichtungsbereich als Streifen auf die Filtermembran gedruckt und nach teilweisem Einziehen in die Poren der Filtermembran unter Einwirkung von Luftfeuchtigkeit ausvulkanisiert bzw. polymeri-siert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmassenmaterial vor dem Aufdrucken auf die Filtermembran in seiner Materialzusammensetzung auf die mit dem Ausvulkanisieren bzw. Polymerisieren zu erreichende, gewünschte Shorehärte des Dichtmassenstreifens eingestellt wird.