DD274768A5 - METHOD FOR PRODUCING A DEVICE FOR SEPARATING COMPONENTS OF SOLUTIONS AND GAS EMISSIONS - Google Patents
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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. 1The invention relates to a method for producing a device for separating the components of solutions and gas mixtures and is z. B. used in medical technology and mechanical engineering for food and drug industry. In order to obtain an ordered Kapillarmembranbuendel, the capillary membrane is placed as a continuous fiber on a feed drum, from where it is wound on an orderly profiled (preferably provided with a semicircular profile) bobbin, and after certain sections and certain lengths with which the material of the Fastening enclosure forming resin is coated. Thereafter, the open ends of the capillary membranes are sealed by immersion in resin with a sealing resin cap. Upon solidification of the sealing resin, the capillary membrane bundle is inserted into a hollow cylindrical housing, the open ends of which are closed by the clasps formed around the attachment sockets. The closures are formed by molding the mounting frame with resin. With the method according to the invention, the ordered membrane bundle can be formed from capillary membranes of any quality. This can be densely arranged in the cylindrical housing by means of a simple technology and allows the replacement of the worn or contaminated Kapillarmembranbuendel. Fig. 1
Description
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
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.The invention relates to a method for producing a device for separating the components of solutions and gas mixtures and is z. B. used in medical technology and mechanical engineering for the food and pharmaceutical industries.
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.For separation, thickening, treatment, etc. of components of solutions or gas mixtures, capillary membranes arranged in a sealed housing are used, which are expediently based on ultrafiltration, microfiltration, dialysis, gas diffusion or reverse osmosis. These devices are connected to corresponding fittings of Stoffseparierenden apparatus. During the passage through the capillary membrane, the components separating from the solution or the gas mixture can be removed from the housing through a sideways export spigot. The sideways nozzles also allow cleaning and sterilization of the housing and the capillary membranes.
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.Swiss Patent No. 650,696 describes a solution according to which the arrangement of the capillary membrane fibers takes place by means of a complicated winding technology. As a result, the capillary membrane fibers assume intersecting loop shapes and form a capillary membrane bundle similar to an elliptical rotational body. For the above spooling technology, a complex and expensive equipment similar to the textile industry winding machines is required. Another disadvantage is that this technology can only be applied to capillary membranes which have a corresponding rigidity.
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.Characteristic of the known solutions is that the sealed arrangement of the capillary membranes in the housing is ensured by the hermetic and insoluble binding of the capillary membranes embedding resin mounts to the inner wall of the housing.
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.The extension of application technology - especially for use in the food industry, pharmaceutical industry and therapy - places increased demands on the materials of the separator devices. Only the material of the membrane bundle einfarsenden housing of the ultrafilter must always meet more stringent requirements. Therefore, the construction of the housing often requires the use of very expensive materials (e.g., corrosion resistant steel) which also have higher processing costs. For a significant part of the applications-e.g. in hemodialysis, the capillary membranes can also be used only once. It would therefore be a great cost savings if the design of the device would allow the capillary membranes to be replaced.
Die bekannten Lösungen bieten diese Möglichkeit nicht. Nach Abnutzung der Kapillarmembranen wird somit die gesamte Vorrichtung unbrauchbar.The known solutions do not offer this possibility. After wear of the capillary membranes thus the entire device is unusable.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist es, den technisch-ökonomischen Herstellungsaufwand zu verringern, insbesondere die Kosten zu senken.The aim of the invention is to reduce the technical and economic production costs, in particular to reduce costs.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
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.Dio The object of the invention is to provide a method for producing a device for separating the components of solutions and gas mixtures, which is characterized by a simple technology and allows replacement of the capillary membranes.
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.According to the invention, this object is achieved in that the capillary membrane is given as a continuous fiber on a feed drum from where it is wound on an orderly profiled (preferably provided with a semicircular profile) bobbin to form the ordered Kapillarmembranbündels, wherein they according to certain sections and certain Lengths coated with the material of the Befestigungsseinfassung forming resin. In this way, the ordered relative position of the rounds is fixed, and upon reaching the prescribed number of rounds, the fixing enclosure embedding the capillary membranes is formed. The bundle wound on the bobbin is then cut off at the center lines of the resin-coated portions, and thus ordered capillary membrane bundles are obtained which consist of capillary membranes embedded at both ends in the attachment skirt. After that . The open ends of the capillary membranes are closed by immersion in resin with a capping resin capp. Upon solidification of the sealing resin, the capillary membrane bundle is inserted into a hollow cylindrical housing, the open ends of which are closed by the closing sockets formed around the fastening sockets. The closures are formed by molding the mounting enclosure with resin so that the resin seals tightly around the mounting enclosure, but at the same time can not bind to the inner wall of the housing. The resin forming the closure enclosure is preferably separated from the interior wall of the enclosure by selecting a suitable resin or by applying a suitable mold release agent to the interior wall of the enclosure. The material of the closing enclosure thus fits positively against the inner wall of the housing without sticking to it. The sealing rings ensure the tight seal between the closing enclosure and the inside wall of the housing. After the capillary membrane bundle is sealed in the cylindrical housing, both ends of the membrane bundle under the occluding resin cap, in the desired length, are cut off along with the corresponding portions of the closure skirt and fastener collar.
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:From what has been stated so far, it can be seen that the method according to the invention makes it possible to remove the ordered K-pillar membrane bundle embedded in the housing in densely arranged resin embossings. The capillary membrane bundle is conveniently removed as follows:
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.The membrane bundle is cut through with the aid of the laterally directed inlet or outlet connection of the housing, then it is grasped with the aid of a suitable tool (for example with a long metal rod) through the bore in the housing interior, which is the other End of the cylindrical housing occlusive Resin mount pushed out by an outward axial force. Thereafter, by the vacant end of the housing under axial force and the other - pushed out with a hole resin collar pushed out. In this way, the Kapillarmembranbündel can be removed from the cylindrical housing without destroying it, and thus the cylindrical housing can be reused. The only requirement of the material of the resin cap occluding the capillary membranes is that the resin must ensure reliable sealing until the cap finally binds. The resin securing the capillary membranes - forming the attachment skirt - must provide consistent, reliable attachment of the capillary membranes, as well as having a viscosity and setting time which will ensure that it will not sag down upon winding the membrane fiber onto the bobbin beyond the desired section. In addition, an attachment must be achieved with the resin, which does not deform the inner profile of the Kappüarmembranen in the attachment portion.
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.The most essential requirement of the material of the closure enclosure forming resin (Gui'harz) is that it must bind to the material of the Befestigungsseinfassung accordingly, but at the same time the sticking to the housing inner wall can be avoided.
AusfuhrungsbehplelAusfuhrungsbehplel
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing show:
Fig. 1: die Herstellung der in der erfindungsgomäßen Vorrichtung verwendeten, geordneten Kapillarmembranbündels, in schematischer Darstellung;1 shows the preparation of the ordered Kapillarmembranbündels used in the device erfindungsgomäßen, in a schematic representation;
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 geordnetenFig. 2: the arranged on the bobbin ordered Kapillarmembranbündel in cross section; 3 shows a bobbin with a circular winding profile for producing the ordered capillary membrane bundle as a sketch; 4 shows a bobbin with a hexagonal winding profile for producing the ordered capillary membrane bundle as a sketch; Fig. 5: a bobbin with a winding course with straight straight sides in the production of the ordered
Kapillarmembranbündels als Skizze; Fig. 6: die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Vorrichtung zur Trennung von Komponenten von LösungenCapillary membrane bundle as a sketch; Fig. 6: the device produced by the process according to the invention for the separation of components of solutions
und Gasgemischen im Längsschnitt; Fig. 7: einen Teil einer Ausführungsform der hergestellten Vorrichtung im vergrößerten Maßstab im Längsschnitt.and gas mixtures in longitudinal section; Fig. 7: a part of an embodiment of the device produced in an enlarged scale in longitudinal section.
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 einemThe sequence of the method according to the invention is shown in FIG. The capillary membrane 4 is wound on the feed drum 8 as a continuous fiber. From the feed drum 8, the Kapillarmembranfaser is rewound onto the bobbin 9, wherein it is coated after certain sections, according to the lengths a with the fastening resin forming the material of the Befestigungsseinfassung. The coating with fastening resin is expediently carried out by turns or after each round sequence. The application of the fastening resin is carried out with the aid of an appropriately adjusted nozzle 10 or optionally by hand. The winding surface of the bobbin 9 is shown in FIG. 2 preferably with a
halbkreisförmigen Profil ausgebildet. Auf diese Weise können die Kapillarmembranen 4 zu einem Membranbündel mitkreisförmigen Querschnitt zusammengefaßt werden. Das auf dem Spulenkörper 9 befindliche geordneteformed semicircular profile. In this way, the capillary membranes 4 can be combined to form a membrane bundle with a circular cross-section. The located on the bobbin 9 ordered
verschiedener Form zu verwenden. In Fig. 3 sind Spulenkörper 9 mit kreisförmigem Spulverlauf, in Fig.4 solche mit sechseckigemto use different form. In Fig. 3 bobbin 9 are circular with a winding course, in Fig.4 those with hexagonal
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.be formed. This can be densely arranged in the cylindrical housing by means of a simple technology. The invention allows the replacement of worn or soiled capillary bundles without damaging the cylindrical housing. This allows the housing to be reused several times.
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.directed nozzle 1 is provided. The nozzles 1 are used to remove the excreted during separation Stoffkompononentenbeziehungsweise during sterilization, the entry and exit of the detergent.
kann das März aber nicht an die Innenwand des Gehäuses 2 binden. Diese Voraussetzungen können durch eine geeigneteHowever, the March can not bind to the inner wall of the housing 2. These requirements can be met by a suitable
dichtes Abschließen gewährleistet. Der Dichtungsring 3 ist zweclonäßigerwelse in eine in die Innenwand des zylindrischenensures tight closure. The sealing ring 3 is zweclonäßigerwelse in a in the inner wall of the cylindrical
ständig verschmälernden, gestreckten Profil ausgebildet. Diese Form begünstigt beim Einschieben der Schließeinfassung 6 dasconstantly narrowing, stretched profile formed. This form favors the insertion of the closing enclosure 6 the
zylindrischen Gehäuse 2 in Axialrichtung.cylindrical housing 2 in the axial direction.
die Schließeinfassung 6 ausfüllenden Harzes -zusammen mit den Enden des zylindrischen Gehäuses 2 abgeschnitten werden.the closing enclosure 6 filling resin are cut together with the ends of the cylindrical housing 2.
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.occlusive resin caps 7. The resin caps 7 are removed after complete closure of the closure skirt by placing the ends of the capillary membrane bundles forming capillary membranes 4 under the resin caps 7, together with the corresponding portions of the cylindrical housing 2, the closure skirt β and the attachment skirt 5 at the position shown in FIG .6 spot-marked with the arrow Il.
vom Ende des zylindrischen Gehäuses 2 bis in Höhe der Anschlußstelle des Stutzens 1 geformt wird. Beim Ausgießen mit demfrom the end of the cylindrical housing 2 is formed at the level of the junction of the nozzle 1. When pouring with the
beziehungsweise der Stirnseite des Sperrfilterflansches 14 und der Anschlußarmatur wird durch den Dichtungsring 12gewährleistet.or the end face of the Sperrfilterflansches 14 and the connection fitting is ensured by the sealing ring 12.
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