DD274768A5

DD274768A5 - Verfahren zur herstellung einer vorrichtung zur trennung von komponenten von loesungen und gasemmisionen

Info

Publication number: DD274768A5
Application number: DD88320623A
Authority: DD
Inventors: Csaba Csokoer; Miklos Hideg; Bela Korcyl; Margit Kozcicz; Sandor Kuba; Klara Nagyzsadanyi; Jozsef Varga; Istvan Zsirai
Original assignee: ��@��@��k��
Priority date: 1987-10-13
Filing date: 1988-10-11
Publication date: 1990-01-03
Also published as: DE3832416A1; PL159877B1; CS274439B2; GB2210810A; DE8814926U1; GB2210810B; HUT53026A; BG50378A3; CS666088A2; PL275193A1; DD285722A5; GB8823458D0; HU207491B; DE3832416C2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Trennung der Komponenten von Loesungen und Gasgemischen und wird z. B. in der Medizintechnik sowie im Maschinenbau fuer Lebens- und Arzneimittelindustrie angewendet. Um ein geordnetes Kapillarmembranbuendel zu erhalten, wird die Kapillarmembran als kontinuierliche Faser auf eine Vorschubtrommel gegeben, von wo sie auf einen geordnet profilierten (vorzugsweise mit einem halbkreisfoermigen Profil versehenen) Spulenkoerper gespult wird, wobei sie nach bestimmten Abschnitten und bestimmten Laengen mit dem das Material der Befestigungseinfassung bildenden Harz ueberzogen wird. Danach werden die offenen Enden der Kapillarmembranen durch Eintauchen in Harz mit einer verschliessenden Harzkappe verschlossen. Nach Festwerden des Verschlussharzes wird das Kapillarmembranbuendel in ein hohles zylindrisches Gehaeuse, dessen offene Enden durch die um die Befestigungseinfassungen herum gebildeten Schliesseinfassungen abgeschlossen werden, eingefuehrt. Die Schliesseinfassungen werden durch Umgiessen der Befestigungseinfassung mit Harz gebildet. Mit dem erfindungsgemaessen Verfahren kann das geordnete Membranbuendel aus Kapillarmembranen beliebiger Qualitaet gebildet werden. Dieses kann in dem zylindrischen Gehaeuse mittels einer einfachen Technologie dicht angeordnet werden und ermoeglicht das Auswechseln der abgenutzten oder verschmutzten Kapillarmembranbuendel. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Trennung der Komponenten von Lösungen und Gasgemischen und wird z. B. in der Medizintechnik sowie im Maschinenbau für die Lebensmittel- und Arzneimittelindustrie angewendet.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Zum Trennen- Eindicken, Behandeln usw. -von Komponenten von Lösungen oder Gasgemischen werden in einem abgeschlossenen Gehäuse angeordnete Kapillarmembranen verwendet, die zweckmäßig auf Ultrafiltration, Mikrofiltration, Dialyse, Gasdiffusion oder reverser Osmose basieren. Diese Vorrichtungen sind an entsprechenden Armaturen von stoffseparierenden Apparaturen angeschlossen. Während des Durchströmens der Kappilarmembran können die sich aus der Lösung oder dem Gasgemisch abtrennenden Komponenten aus dem Gehäuse durch einen seitwärts gerichteten Ausfuhrstutzen entfernt werden. Die seitwärts gerichteten Stutzen ermöglichen gleichzeitig auch eine Reinigung und Sterilisierung des Gehäuses und der Kapillarmembranen.

Die schweizerische Patentschrift Nr. 650 696 beschreibt eine Lösung, wonach die Anordnung der Kapillarmembranfasern mit Hilfe einer komplizierten Spulungstechnologie erfolgt. Infolgedessen nehmen die Kapillarmembranfasern einander kreuzende Schlingenformen an und bilden ein einem ellyptischen Rotationskörper ähnelndes Kapillarmembranbündel. Für die obige Spulungstechnologie wird eine den Spulmaschinen der Textilindustrie ähnliche, komplizierte und kostspielige Anlage benötigt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß diese Technologie nur bei Kapillarmembranen, die eine entsprechende Starrheit aufweisen, angewendet werden kann.

Charakteristisch für die bekannten Lösungen ist, daß die abgedichtete Anordnung der Kapillarmembranen im Gehäuse durch das hermetische und unlösliche Binden der die Kapillarmembranen einbettenden Harzeinfassungen an die Innenwand des Gehäuses gewährleistet wird.

Die Erweiterung der Anwendungstechnologie - insbesondere bei der Anwendung in der Lebensmittelindustrie, Arzneimittelindustrie und Therapie- stellt an die Materialien der Separatorvorrichtungen erhöhte Anforderungen. Allein das Material des das Membranbündel einfarsenden Gehäuses des Ultrafilters muß immer strengeren Anforderungen gerecht werden. Deshalb müssen zum Bau des Gehäuses oftmals sehr teure Materialien, (z.B. korrosionsbeständiger Stahl) verwendet werden, bei denen auch die Bearbeitungskosten höher sind. Bei einem bedeutenden Teil der Anwendungsgebiete-z.B. bei der Hämodialyse- können die Kapillarmembranen außerdem nur einmal verwendet werden. Es würde also eine -jroße Kosteneinsparung bedeuten, wenn die Gestaltung der Vorrichtung das Auswechseln der Kapillarmembranen ermöglichen würde.

Die bekannten Lösungen bieten diese Möglichkeit nicht. Nach Abnutzung der Kapillarmembranen wird somit die gesamte Vorrichtung unbrauchbar.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, den technisch-ökonomischen Herstellungsaufwand zu verringern, insbesondere die Kosten zu senken.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Dio Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Trennung der Komponenten von Lösungen und Gasgemischen zu schaffen, das sich durch eine einfache Technologie auszeichnet und ein Auswechseln der Kapillarmembranen ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Bildung des geordneten Kapillarmembranbündels die Kapillarmembran als kontinuierliche Faser auf eine Vorschubtrommel gegeben wird, von wo sie auf einen geordnet profilierten (vorzugsweise mit einem halbkreisförmigen Profil versehenen) Spulenkörper gespult wird, wobei sie nach bestimmten Abschnitten und bestimmten Längen mit dem das Material der Befestigungseinfassung bildenden Harz überzogen wird. Auf diese Weise wird die geordnete relative Lage der Runden fixiert, und bei Erreichen der vorgeschriebenen Rundenanzahl wird die die Kapillarmembranen einbettenden Befestigungseinfassung bildet. Das auf den Spulenkörper aufgespulte Bündel wird dann an den Mittellinien der mit Harz überzogenen Abschnitte abgeschnitten, und so werden geordnete Kapillarmembranbündel erhalten, die aus an ihren beiden Enden in die Befestigungseinfassung eingebetteten Kapillarmembranen bestehen. Danach . werden die offenen Enden der Kapillarmembranen durch Eintauchen in Harz mit einer verschließenden Harzkappo verschlossen. Nach Festwerden des Verschlußharzes wird das Kapillarmembranbündel in ein hohles zylindrisches Gehäuse, dessen offene Enden durch die um die Befestigungseinfassungen herum gebildeten Schließeinfassungen abgeschlossen werden, eingeführt. Die Schließeinfassungen werden durch Umgießen der Befestigungseinfassung mit Harz gebildet, so, daß das Harz um die Befestigungseinfassung herum dicht abschließt, gleichzeitig aber an die Innenwand des Gehäuses nicht binden kann. Das die Schließeinfassung bildende Harz wird von der Innenwand des Gehäuses vorzugsweise durch Wahl eines geeigneten Harzes oder Auftragen eines geeigneten formabtrennenden Stoffes auf die Gehäuseinnenwand abgetrennt. Das Material der Schließeinfassung fügt sich also formschlüssig an die Gehäuseinnenwand, ohne an dieser festzukleben. Den dichten Abschluß zwischen Schließeinfassung und Gehäuseinnenwand gewährleisten die Dichtungsringe. Nach der dichten Anordnung des Kapillarmembranbündels im zylindrischen Gehäuse werden beide Enden des Membranbündels unter der verschließenden Harzkappe, in der gewünschten Länge, zusammen mit den entsprechenden Abschnitten der Schließeinfassung und der Befestigunnseinfassung abgeschnitten.

Aus dem bisher Dargelegten ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren das Entfernen des im Gehäuse in dicht angeordneten Harzeinfassungen eingebetteten geordneten K-pillarmembranbündels ermöglicht. Das Kapillarmembranbündel wird zweckmäßig wie folgt entfernt:

Durch die seitlich gerichteten Ein- oder Ausführstutzen des Gehäuses wird das Membranbündel mit einem Messer durchschnitten, dann wird mit einem geeigneten Werkzeug (z. B. mit einem langen Metallstab) durch die an der einen Schließeinfassung angebrachte Bohrung in das Gehäuseinnere gefaßt und die das andere Ende des zylindrischen Gehäuses verschließende Harzeinfassung durch eine nach außen gerichtete axiale Krafteinwirkung herausgeschoben. Danach wird durch das freigewordene Ende des Gehäuses unter axialer Krafteinwirkung auch die andere - mit einer Bohrung versehene Harzeinfassung herausgeschoben. Auf diese Weise kann das Kapillarmembranbündel aus dem zylindrischen Gehäuse ohne Zerstörung desselben entfernt werden, und somit kann das zylindrische Gehäuse wieder verwendet werden. Die einzige Anforderung an das Material der die Kapillarmembranen verschließenden Harzkappe besteht darin, daß das Harz bis zum endgültigen Binden der Verschlußkappe ein zuverlässiges Verschließen gewährleisten muß. Das die Kapillarmembranen befestigende - die Befestigungseinfassung bildende - Harz muß eine beständige zuverlässige Befestigung der Kapillarmembranen gewährleisten, weiterhin eine Viskosität und Abbindzeit haben, die gewährleisten, daß es beim Aufwickeln der Membranfaser auf den Spulenkörper über den gewünschten Abschnitt hinaus nicht herabtroft. Außerdem muß mit dem Harz eine Befestigung erreicht werden, die das Innenprofil der Kappüarmembranen im Befestigungsabschnitt nicht deformiert.

Die wesentlichste Anforderung an das das Material der Schließeinfassung bildende Harz (Gui'harz) besteht darin, daß es sich an das Material der Befestigungseinfassung entsprechend binden muß, gleichzeitig soll aber das Festkleben an der Gehäuseinnenwand vermieden werden können.

Ausfuhrungsbehplel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: die Herstellung der in der erfindungsgomäßen Vorrichtung verwendeten, geordneten Kapillarmembranbündels, in schematischer Darstellung;

Fig. 2: das auf dem Spulenkörper befindliche geordnete Kapillarmembranbündel im Querschnitt; Fig. 3: einen Spulenkörper mit kreisförmigem Spulverlauf zur Herstellung des geordneten Kapillarmembranbündels als Skizze; Fig.4: einen Spulenkörper mit sechseckigem Spulverlauf zur Herstellung des geordneten Kapillarmembranbündels als Skizze; Fig. 5: einen Spulenkörper mit einem Spulverlauf mit gestreckten geraden Seiten iur Herstellung des geordneten

Kapillarmembranbündels als Skizze; Fig. 6: die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Vorrichtung zur Trennung von Komponenten von Lösungen

und Gasgemischen im Längsschnitt; Fig. 7: einen Teil einer Ausführungsform der hergestellten Vorrichtung im vergrößerten Maßstab im Längsschnitt.

Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Fig. 1 dargestellt. Die Kapillarmembran 4 wird als kontinuierliche Faser auf die Vorschubtrommel 8 gewickelt. Von der Vorschubtrommel 8 wird die Kapillarmembranfaser auf den Spulenkörper 9 umgespult, wobei sie nach bestimmten Abschnitten, nach den Längen a mit dem das Material der Befestigungseinfassung bildenden Befestigungsharz überzogen wird. Das Überziehen mit Befestigungsharz erfolgt zweckmäßigerweise rundenweise oder nach jeder Rundenfolge. Das Auftragen des Befestigungsharzes erfolgt mit Hilfe einer entsprechend eingestellten Düse 10 oder gegebenenfalls mit der Hand. Die Spuloberfläche des Spulenkörpers 9 ist gemäß Fig. 2 vorzugsweise mit einem

halbkreisförmigen Profil ausgebildet. Auf diese Weise können die Kapillarmembranen 4 zu einem Membranbündel mitkreisförmigen Querschnitt zusammengefaßt werden. Das auf dem Spulenkörper 9 befindliche geordnete

Kapillarmembranbündel 4 Ist in Fig. 2 im Querschnitt dargestellt. Die Länge der Kapillarmembranbündel wird vom Abstand zwischen den Befestigungsabschnitten der Länge a bestimmt. In Abhängigkeit von der gewünschten Lage end der erlaubten Biegung der Kapillarmembranen Ist es zweckmäßig, Spulenkörper 9

verschiedener Form zu verwenden. In Fig. 3 sind Spulenkörper 9 mit kreisförmigem Spulverlauf, in Fig.4 solche mit sechseckigem

Spulverlauf und in Fig.5 solche mit einem Spulverlauf mit gestreckten geraden Seiten dargestellt. Der Umfang des Spulenkörpers beträgt zweckmäßig ein Mehrfaches der gewünschten Länge des geordneten Membranbündels. Mit dom erfindungsgemäßen Verfahren knnn das geordnete Membranbündel aus Kapillarmembranen beliebiger Qualität

gebildet werden. Dieses kann in dem zylindrischen Gehäuse mittels einer einfachen Technologie dicht angeordnet werden. Daserfindungsgt .iSße Verfahren ermöglicht das Auswechseln der abgenutzten oder verschmutzten Kapillarmembran bündel, ohnedaß dabei dtj zylindrische Gehäuse verletzt wird. Dadurch kann das Gehäuse mehrmals wiederverwendet werden.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Vorrichtung zur Trennung von Komponenten von Lösungen und Gasgemischen Ist in Fig.6 dargestellt. Die Vorrichtung besitzt ein röhrenförmiges zylindrisches Gehäuse 2, das mit seitwärts

gerichteten Stutzen 1 versehen ist. Die Stutzen 1 dienen dem Abführen der beim Trennen ausgeschiedenen Stoffkomponontenbeziehungsweise während des Sterilisierens dem Ein- und Auslassen des Reinigungsmittels.

In dom zylindrischen Gehäuse 2 Ist ein aus Kapillarmembranen 4 gebildetes, geordnetes Kapillarmembranbündel angeordnet. Die Enden der Kapillarmembranen sind in eine Befestigungseinfassung 5 aus Harz eingebettet. Die beide Enden der Kapillarmembranen 4 einbettenden Befestigungseinfassungen 5 gewährleisten gleichzeitig auch die Orientierung des Kapillarmembranbündels. Die offenen Enden des zylindrischen Gehäusos 2 werden durch um die Befestigungseinfassungen S herum aus Harz gegossenen Schließeinfassungen β verschlossen. Die Schließeinfassungen β kleben dicht an den Befestigungseinfassungen 5, gleichzeitig

kann das März aber nicht an die Innenwand des Gehäuses 2 binden. Diese Voraussetzungen können durch eine geeignete

Auswahl des Harzmaterials beziehungsweise durch Auftraten eines formabtrennenden Überzuges auf die Innenwand des Gehäuses 2 geschaffen werden. Zwischen der Innenwand des zylindrischen Gehäuses 2 und der Schließeinfassung 6 ist ein Dichtungsring 3 angebracht, der ein

dichtes Abschließen gewährleistet. Der Dichtungsring 3 ist zweclonäßigerwelse in eine in die Innenwand des zylindrischen

Gehäuses 2 eingearbeitete ringförmige Rille 11 eingesetzt. Wie aus Fig. 7 ersichtlich, ist die ringförmige Rille 11 in Richtung des näheren Endes des zylindrischen Gehäuses 2 mit einem sich

ständig verschmälernden, gestreckten Profil ausgebildet. Diese Form begünstigt beim Einschieben der Schließeinfassung 6 das

Zustandekommen eines dichten Abschlusses und ermöglicht gleichzeitig das Herausschieben der Schließeinfassung 6 aus dem

zylindrischen Gehäuse 2 in Axialrichtung.

In Fig.6 sind gesondert von der erfindungsgemäSen Vorrichtung auch die Teile dargestellt, die bei der Herstellung der Vorrichtung benötigt werden, dann nach der endgültigen Befestigung des Membranbündels- nach vollständigem Abbinden des

die Schließeinfassung 6 ausfüllenden Harzes -zusammen mit den Enden des zylindrischen Gehäuses 2 abgeschnitten werden.

Die offenen Enden der in die Befestigungseinfassung 5 eingebetteten Kapillarmembranen 4 müssen vor der Gestaltung der Schließeinfassung β - vor dem Ausgießen mit dem Ausfüllharz - hermetisch abgeschlossen werden. Hierzu dienen die

verschließenden Harzkappen 7. Die Harzkappen 7 werden nach dem vollständigen Abbinden der Schließeinfassung entfernt,indem die Enden der das Kapillarmembranbündel bildenden Kapillarmembranen 4 unter den Harzkappen 7, zusammen mit denentsprechenden Abschnitten des zylindrischen Gehäuses 2, der Schließeinfassung β und der Befestigungseinfassung 5- an derin Fig.6 mit dem Pfeil Il gekennzeichneten Stelle-geschnitten werden.

In Rg. 7 ist gut zu erkennen, daß dta Schließeinfassung 6 durch das Umgießen der Befestigungseinfassung 5 mit dem Ausfüllharz

vom Ende des zylindrischen Gehäuses 2 bis in Höhe der Anschlußstelle des Stutzens 1 geformt wird. Beim Ausgießen mit dem

Ausfüllharz werden die Enden der Kapillarmembranen 4 von den verschließenden Harzkappen hermetisch verschlossen. Für den Anschluß an die Armaturen der Separatorvorrichtung ist an der Außenwand des zylindrischen Gehäuses ein Sperrfilterflansch 14 befestigt. Auf den Sperrfilterflansch 14 ist eine Kiemmutter 13 gezogen, mit deren Hilfe des zylindrischen Gehäuse 2 mit der Anschlußarmatur verbunden wird. Die dichte Verbindung zwischen dem Ende des zylindrischen Gehäuses 2

beziehungsweise der Stirnseite des Sperrfilterflansches 14 und der Anschlußarmatur wird durch den Dichtungsring 12gewährleistet.

Claims

Verfahren zur Trennung der Komponenten von Lösungen und Gasgemischen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des geordneten Kapillarmembranbündels dio Kapillarmembran als kontinuierliche Faser auf eine Vorschuhtrommel (8) gegeben wird, von wo sie auf einen geordnet profilierten Spulenkörper (9) gespult wird, wobei die Kapillarmembranfaser nach bestimmten Abschnitten und bestimmten Längen (a) mit dem das Material der Befestigungseinfassung (5) bildendon Harz überzogen wird und auf diese Weise die geordnete relative Lage der Runden fixiert wird, dann nach Erreichen der vorgeschriebenen Rundenanzahl das auf den Spulenkörper (9) gewickelte Bündel an der Mittellinie der mit Harz überzogenen Abschnitte abgeschnitten wird, die so erhaltenen, aus an ihren beiden Enden in eine Befestigungseinfassung (5) eingebetteten Kapillarmembranen (4) bestehenden geordneten Kapillarmembranbündel in ein hohles zylindrisches Gehäuse eingeführt werden, die Enden der Kapillarmembranen (4) an beiden Seiten durch eine verschließende Harzkappe (7) verschlossen werden, dann nach Abbinden des Verschlußharzes die Befestigungseinfassungen (5) mit mit das Material dor Schließeinfassung (6) bildenden Harz umgegossen werden, so daß das Harz nicht an die Innenwand des Gehäuses (2) binden kann, dann die Enden des Kapillarmembranbündels unter den Harzkappen (7) zusammen mit den entsprechenden Abschnitten des zylindrischen Gehäuses (2), der Schließehfassung (6) und der Befestigungseinfassung (5) abgeschnitten werden.

Hierzu 4 Seiten Zeichnungen