DE10130716A1

DE10130716A1 - Wickelmodul zur Crossflow-Filtration

Info

Publication number: DE10130716A1
Application number: DE10130716A
Authority: DE
Inventors: Hans-Weddo Schmidt; Holger Linne
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius AG
Priority date: 2001-06-26
Filing date: 2001-06-26
Publication date: 2003-01-02
Also published as: WO2003002238A3; WO2003002238A2; DE20209511U1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wickelmodul zur Filtration mit einem Wickelkern (2) und zumindest einer Membran (6), einem Permeat-Spacer (10) und einem Retentat-Spacer (12), welche in zumindest einer Wicklung um den Wickelkern (2) derart gewickelt sind, daß die Membran (6) zwischen Permeat- (10) und Retentat-Spacer (12) liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickelradius innerhalb einer Wicklung variiert, sowie einen zugehörigen Wickelkern (2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Wickelmodul zur Crossflow-Filtration, insbesondere Crossflow-Mikrofiltration sowie einen zugehörigen Wickelkern.

Bei der Crossflow-Filtration werden die Filterelemente bzw. Membranen tangential von dem zu filtrierenden Medium überströmt. Entsprechende Wickelfiltermodule bzw. Wickelmodule sind beispielsweise aus der EP 0 208 883 B1 sowie der WO 84/00701 bekannt. Bei diesen Wickelmodulen sind zwei Membranen und zwei Spacer bzw. Abstandhalter vorgesehen, welche durch spiralförmiges Wickeln abwechselnd übereinanderliegend angeordnet sind. Diese geschichtete Struktur ist in kreisförmiger Weise um einen im wesentlichen kreisförmigen Wickelkern gewickelt. Die Spacer oder Abstandhalter sind als gitterförmige Gewebe ausgebildet. Einer der Spacer bildet einen Retentatkanal, während der zweite einen Permeatkanal bildet. Das zu filtrierende Medium wird in den Retentatkanal eingeleitet und durchströmt diesen, wobei die Membranen tangential überströmt werden. Auf der anderen Seite der Membran wird das Permeat durch den von dem zweiten Spacer gebildeten Permeatkanal abgeführt. Diese bekannten Wickelmodule weisen eine im Vergleich zu anderen Filtermodulen schlechte Filterleistung auf.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Wickelmodul mit einer gesteigerten Filterleistung zu ermöglichen.

Die Erfindung wird durch ein Wickelmodul mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch einen zugehörigen Wickelkern mit den im Anspruch 11 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den zugehörigen Unteransprüchen.

Bei dem erfindungsgemäßen Wickelmodul zur Crossflow-Filtration variiert der Wickelradius der Membran mit den daran anliegenden Permeat- und Retentat- Spacern bzw. -Abstandhaltern innerhalb einer Wicklung. Bei mehreren übereinanderliegenden Wicklungen bedeutet dies, daß der Radius innerhalb einer jeden Wicklung variiert, d. h. nicht konstant ist. Dies bedeutet die Wicklung bzw. Wicklungen von Membran, Permeat-Spacer und Retentat-Spacer, welche vorzugsweise im wesentlichen spiralförmig um den Wickelkern verlaufen, weisen im Querschnitt keine Kreisform wie bei den bekannten Wickelmodulen auf. Vielmehr variiert der Radius der Wicklung derart, daß Bereiche mit unterschiedlicher Krümmung und insbesondere auch Bereiche mit einer stärkeren Krümmung als bei einem herkömmlichen kreisförmigen Wickelmodul auftreten. Diese Form bewirkt einen höheren Wirkungsgrad bzw. eine bessere Filterleistung des Filters. Die Ursache dieser erhöhten Filterleistung aufgrund der geänderten Krümmung der Wicklungen ist noch nicht vollständig ergründet, liegt jedoch möglicherweise im Auftreten von Taylor-Wirbeln in den stärker gekrümmten Bereichen des Wickelmoduls. Derartige Taylor-Wirbel treten aufgrund der Zentrifugalkräfte auf, welche auf das durch die Krümmung strömende Medium wirken.

Vorzugsweise weist die Wicklung im Querschnitt eine ovale Form auf. Das Wickelmodul ist somit gegenüber der bekannten kreisförmigen Gestalt abgeflacht. Es entstehen zwei flachere Bereiche und zwei Bereiche mit einer stärkeren Krümmung.

Weiter bevorzugt ist die Wicklung in zumindest einem Abschnitt der Wicklung plan ausgebildet. In diesem Bereich erstreckt sich die Membran mit den daran anliegenden Spacern gerade bzw. eben, d. h. ohne eine Krümmung, wodurch eine gleichmäßige und widerstandsarme Strömung in den Strömungskanälen begünstigt wird. Durch diese Ausbildung entstehen zwangsläufig in anderen Bereichen der Wicklung stärkere Krümmungen. Diese Änderung der Krümmung und insbesondere die Bereiche mit stärkerer Krümmung begünstigen eine erhöhte Filterleistung.

Vorzugsweise kann die Wicklung polygonförmig mit vorzugsweise drei bis sechs planen Abschnitten bzw. Kanten ausgebildet sein. Eine solche, vorzugsweise im wesentlichen drei- bis sechseckige Querschnittsform der Wicklung weist zusätzliche Krümmungen bei gleichzeitig maximierten linearen bzw. planen Bereichen auf. Die in dem Wickelmodul ausgebildeten Strömungskanäle verlaufen somit überwiegend im wesentlichen gerade bzw. planar, weisen aber dennoch eine große Zahl enger bzw. scharfer Krümmungen auf. Eine derartige Form der Wicklung läßt sich durch einen entsprechend polygonförmig ausgebildeten Wickelkern erzeugen, um den die Wicklung aufgebaut wird.

Besonders bevorzugt weist die Wicklung zwei, vorzugsweise parallele plane Abschnitte auf. Bei einem derartigen Wickelmodul erstreckt sich die Membran mit den daran anliegenden Spacern in zwei Bereichen gerade, d. h. planar ohne Krümmung. Diese Bereiche sind vorzugsweise parallel zueinander, so daß ein flaches Wickelmodul entsteht, welches lediglich an zwei entgegengesetzten Enden jeweils eine Krümmung der Wicklung um 180°C aufweist. Die von den Spacern gebildeten Strömungskanäle erstrecken sich somit entsprechend und weisen gerade Bereiche ohne Krümmung auf. Die Krümmung der Wicklung an den beiden entgegengesetzten Enden weist dabei einen gegenüber bekannten Wickelmodulen kleineren Radius auf.

Vorzugsweise ist der Abstand der parallelen planen Abschnitte zueinander geringer als deren Länge in Wickelrichtung. Auf diese Weise wird ein sehr flaches Wickelmodul gebildet, welches an seinen beiden entgegengesetzten Enden jeweils eine starke Krümmung der Membran um 180°C aufweist. Der Radius der Krümmung an den Enden entspricht der Hälfte der Dicke des Wickelmoduls, so daß mit geringerer Dicke des Moduls eine stärkere Krümmung von Membran und Spacer erreicht wird. Ferner entstehen sehr lange plane Abschnitte, in denen das zu filtrierende Medium durch gerade Strömungskanäle ohne Krümmung strömt. Ein in dieser Form aufgebautes Wickelmodul weist eine besonders hohe Filterleistung auf.

Der Wickelkern ist vorzugsweise als flache Platte mit zwei entgegengesetzten gerundeten Längskanten ausgebildet, über welche die Membran und die Spacer gewickelt sind. Diese Ausgestaltung des Wickelkerns ermöglicht die zuvor beschriebene flache Ausgestaltung des gesamten Wickelmoduls. Durch die gerundeten Längskanten wird die Membran mit den Spacern in einer definierten Rundung geführt bzw. gewickelt, wobei eine Beschädigung der Membran bevorzugt verhindert wird.

Alternativ kann die Wicklung Wellen- oder zickzackförmig verlaufen. Dies bedeutet, daß in einer Wicklung, d. h. in einer Umrundung des Wickelkerns die Wicklung mit Membran und Spacern Wellen- oder zickzackförmig verläuft, wobei der Wickelkern eine entsprechende Form, beispielsweise eine Sternform aufweist. Bei mehreren übereinanderliegenden Wicklungen weist jede einzelne Wicklung einen entsprechenden Verlauf auf. Auf diese Weise werden zusätzliche Krümmungen der Permeat- und Retentatkanäle geschaffen, welche durch den Permeat- und den Retentat-Spacer gebildet werden. Diese zusätzlichen Krümmungen können eine weitere Erhöhung der Filterleistung bewirken, da das zu filtrierende Medium durch einen stark gewundenen Retentatkanal strömen muß.

Vorzugsweise sind in dem Wickelkern eine Retentat- und eine Permeat-Bohrung vorgesehen, welche jeweils über einen Spalt zur Oberfläche des Wickelkerns geöffnet sind, wobei der Retentat-Spacer mit einem Ende in den Spalt der Retentat- Bohrung und der Permeat-Spacer mit einem Ende in den Spalt der Permeat- Bohrung eingesetzt ist und die Membran zwischen den beiden Spalten dichtend mit den Wickelkern verbunden ist. Diese Anordnung ermöglicht eine leichte Herstellung bzw. Fertigung des Wickelmoduls, da die beiden Spacer lediglich in die entsprechenden Spalte in dem Wickelkern eingesteckt werden müssen, ohne aufwendig an diesen befestigt werden zu müssen. Durch die enge Ausgestaltung des Spaltes mit einer vorzugsweise scharfen Kante, werden die Spacer beim Wickeln in dem Spalt geklemmt. Zusätzlich können sie jedoch durch Schweiß- oder Klebepunkte bzw. -bereiche gesichert werden. Die Membran ist vorzugsweise zwischen den beiden Spacern mit der Außenseite des Wickelkerns verschweißt, so daß beim Wickeln zwei voneinander getrennte Taschen gebildet werden, in denen die Permeat- und Retentat-Spacer liegen, um einen Permeat- und einen Retentatkanal zu definieren. Die zuvor erläuterte flache Ausgestaltung hat ferner den Vorteil, daß der Wickelkern in Wickelrichtung eine größere Breite aufweist, so daß die Retentat-Bohrung und die Permeat-Bohrung weiter voneinander beabstandet angeordnet werden können. Aufgrund des größeren Abstandes lassen sich die Bohrungen bzw. Kanäle leichter mit äußeren Anschlüssen eines Filtermoduls verbinden. Auf dem in der ersten Wicklung außen liegenden Spacer wird vorzugsweise eine Dichtungslage, beispielsweise in Form einer Folie angeordnet, um den Retentatkanal von dem Permeatkanal zu trennen.

Alternativ können zwei Membranen vorgesehen sein, zwischen denen der Permeat-Spacer angeordnet ist. Bei dieser Anordnung ist keine zusätzliche Dichtlage oder Folie erforderlich, da sich in der Wicklung Membranen und Spacer immer abwechseln. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß jeder Retentat-Kanal an beiden Seiten des Retentat-Spacers jeweils eine Membran aufweist, wodurch der Filterdurchsatz erhöht werden kann.

Vorzugsweise erstreckt sich die Membran über die gesamte Länge des Wickelkerns und an den beiden Stirnseiten des Wickelkerns ist jeweils eine Endkappe ausgebildet, welche mit den Kanten der Membran dichtend in Eingriff ist. Die Länge des Wickelkerns ist dabei die Länge quer zur Wickelrichtung der Wicklung. Die Membran wird vorzugsweise so ausgebildet, daß sie beim Wickeln zunächst über die Stirnseiten des Wickelkerns übersteht. Anschließend kann sie dann mit den Stirnseiten bzw. Endkappen des Wickelkerns verklebt und/oder verschweißt werden. Alternativ können die Endkappen angegossen werden, wobei die Kanten der Membran eingegossen werden. Auf diese Weise werden zwischen den einzelnen Membranlagen in der Wicklung voneinander getrennte Permeat- und Retentatkanäle ausgebildet.

Der erfindungsgemäße Wickelkern ermöglicht die Ausgestaltung des zuvor beschriebenen Wickelmoduls. Der Wickelkern weist einen Querschnitt mit variierendem Radius auf und zumindest zwei voneinander getrennte Kanäle, welche sich jeweils durch einen Schlitz zur Oberfläche und durch eine Bohrung zu zumindest einer Stirnseite des Wickelkernes öffnen. Die Querschnittform des Wickelkerns definiert später die Form der darauf angebrachten Wicklung. Entsprechend der Variation des Radius des Wickelkerns wird auch der Radius der aufgebrachten Wicklung variieren. Auf diese Weise können in der Wicklung Strömungskanäle für Permeat und Retentat gebildet werden, welche stärkere Krümmungen mit engeren Radien und gegebenenfalls flache bzw. plane Bereiche ohne Krümmung aufweisen, um die Filterleistung des Filtermoduls zu erhöhen. Die Kanäle in dem Wickelkern dienen zur Abfuhr von Permeat und Retentat, wobei durch die ausgebildeten Schlitze bzw. Spalte in der Oberfläche des Wickelkerns entsprechende Retentat- und Permeat-Spacer bzw. -abstandhalter eingesteckt werden können. Permeat und Retentat strömen dann durch die von den Spacern definierten Kanäle in die Bohrungen in dem Wickelkern. Mit den Öffnungen der Bohrungen in der Stirnseite des Wickelkerns können dann äußere Anschlüsse des Filtermoduls verbunden werden.

Vorzugsweise weist der Wickelkern einen ovalen Querschnitt auf. Ein solcher Wickelkern ist gegenüber den bekannten kreisförmigen Wickelkernen abgeflacht, so daß bei Umwicklung mit Membranen und Spacern eine abgeflachte Wicklung entsteht, welche an zwei entgegengesetzten Endbereichen des Wickelkernes eine stärkere Krümmung aufweist.

Weiter bevorzugt weist der Wickelkern zumindest eine plane Außenseite auf. Entlang der planen Außenseite erstrecken sich auch die Spacer und Membranen planar bzw. eben ohne eine Krümmung in diesem Bereich. In diesem Bereich können in einer aufgebrachten Wicklung somit gerade Strömungskanäle geschaffen werden. Dieser flache bzw. planare Bereich bedingt ferner, daß andere Bereiche des Wickelkerns eine stärkere Krümmung aufweisen müssen, so daß auch in diesem Bereichen eine stärkere Krümmung in der Wicklung und damit der von den Spacern definierten Strömungskanälen erreicht wird.

Besonders bevorzugt ist der Wickelkern als flache Platte mit vorzugsweise zwei entgegengesetzten gerundeten Längskanten ausgebildet. Die flache Platte weist zwei zueinander im wesentlichen parallele plane Seiten auf. Somit kann auf einem solchen Wickelkern ein Wickelmodul mit einer Wicklung aufgebaut werden, welche plane, sich im wesentlichen parallel zueinander erstreckende Bereiche der Membran und der angrenzenden Strömungskanäle aufweist. Die gerundeten Längskanten sind diejenigen Kanten, um welche die Membran mit den Spacern gewickelt wird. Durch die gerundete Ausgestaltung der Kanten kann verhindert werden, daß Membran oder Spacer beim Aufbau der Wicklung beschädigt werden. Ferner bewirkt die definierte Rundung der Kanten auch eine definierte Rundung bzw. Krümmung der durch die Spacer definierten Strömungskanäle. Ein solcher Wickelkern ermöglicht den Aufbau eines Wicklermoduls mit eine besonders hohe Filterleistung.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand beiliegender Figuren beschrieben. In diesen zeigt:
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt des Wickelmoduls vor dem Wickeln und
Fig. 2 einen schematischen Querschnitt des Wickelmoduls im vollständig gewickelten Zustand.
Die in Fig. 1 dargestellte bevorzugte Ausführungsform weist einen flachen, plattenförmigen Wickelkern 2 mit zwei gerundeten Kanten bzw. Längskanten 4 auf, um den zwei Membranen 6, 8, ein Permeat-Spacer bzw. -Abstandhalter 10 und ein Retentat-Spacer bzw. -Abstandhalter 12 gewickelt werden. In dem Wickelkern 2 sind in Längsrichtung, d. h. quer zur Wickelrichtung eine Permeat-Bohrung 14 und ein Retentat-Bohrung 16 beabstandet zueinander ausgebildet. Die Permeat- Bohrung 14 und die Retentat-Bohrung 16 weisen in ihrer Längsrichtung jeweils einen Kanal bzw. Schlitz 18, 20 auf, welche sich zu der Oberfläche 22 des Wickelkerns 2 erstrecken. Die Bohrungen 14 und 16 sind zu zumindest einer Stirnseite des Wickelkerns 2 hin geöffnet, um mit Anschlußleitungen des Filtermoduls verbunden zu werden. Dabei können die Bohrungen 14, 16 zur selben Stirnseite oder alternativ zu unterschiedlichen Stirnseiten oder beiden Stirnseiten hin geöffnet sein.
In den Schlitz 18 der Permeat-Bohrung 14 ist der Permeat-Spacer 10 eingesteckt bzw. eingepaßt. In den Schlitz 20 der Retentat-Bohrung 16 ist der Retentat- Spacer 12 eingesteckt bzw. eingepaßt. Die Schlitze 18, 20 erstrecken sich nicht ganz über die gesamte Länge des Wickelkerns 2, so daß zwischen den Enden der Schlitze 18, 20 und den Stirnseiten des Wickelkerns 2 jeweils ein schmaler Steg verbleibt, in dessen Bereich die gewickelten Membranlagen 6, 8 dichtend miteinander und mit dem Wickelkern 2 verbunden werden können. Alternativ zu den Schlitzen 18, 20 können Kanäle bzw. Bohrungen vorgesehen sein. In diesem Fall werden die Spacer 10, 12 an der Außenseite bzw. Oberfläche 22, 24 des Wickelkerns beispielsweise durch Kleben und/oder Schweißen befestigt und die Bohrungen 14, 16 stehen über die Kanäle mit den durch die Spacer 10, 12 definierten Räume in Verbindung. Die Oberfläche 22 sowie die entgegengesetzte Oberfläche 24 des Wickelkerns 2 sind plan ausgebildet und erstrecken sich im wesentlichen parallel zueinander. Aus diesem Grunde weisen die Kanten 4 des Wickelkerns 2 eine Krümmung von 180° mit einem vergleichsweise kleinen Radius auf.
In dem Bereich zwischen den Schlitzen 18 und 20 ist an der Oberfläche 22 die erste Membran 16 angeschweißt. Diese Schweißnaht 26 erstreckt sich vorzugsweise über die gesamte Länge des Wickelkerns 2 und bildet somit eine dichtende Verbindung zwischen der Oberfläche 22 und der Membran 6.
Die zweite Membran 8 ist an der anderen Oberfläche 24 des Wickelkerns 2 mittels der Schweißnaht 28 verbunden. Die Schweißnaht 28 erstreckt sich wie die Schweißnaht 26 ebenfalls über die gesamte Länge des Wickelkerns 2 und bildet ebenfalls eine dichtende Verbindung zwischen der Membran 8 und der Oberfläche 24. Der Permeat-Spacer 10 und der Retentat-Spacer 12 können seitlich der Schlitze 18, 20 ebenfalls durch Schweißpunkte bzw. -bereiche 30 mit der Oberfläche 22 zu Sicherung verbunden sein. In dieser Anordnung liegen der Retentat- Spacer 12, die erste Membran 6, der Permeat-Spacer 10 und die zweite Membran 8 übereinander, wobei zwischen den beiden Membranen 6 und 8 beim Wickeln zwei Kanäle bzw. Taschen durch den Permeat-Spacer 10 und den Retentat- Spacer 12 gebildet werden. Der Permeat-Spacer 10 und der Retentat-Spacer 12 sind Abstandhalter in Form eines Gewebes, Gewirkes, Gitters oder Vlieses, welche Strömungskanäle für Permeat und Retentat zwischen den beiden Membranen bilden.
Das zu filtrierende Medium wird vorzugsweise von außen in den durch den Retentat-Spacer 12 definierten Kanal eingeleitet und strömt tangential zwischen den beiden Membranen 8 und 6 hindurch. Dabei strömt das Retentat zu der Retentat- Bohrung 16, durch die es nach außen abgeleitet wird. Das Permeat, welches durch die Membranen 6, 8 hindurchgetreten ist, strömt durch den Strömungskanal, welcher durch den Permeat-Spacer 10 zwischen den beiden Membranen 6, 8 definiert wird, zu der Permeat-Bohrung 14, durch die es abgeleitet wird. Sollten die Membranen 6, 8 Skinschichten aufweisen, so sind diese vorzugsweise zu dem Retentat-Spacer 8 gewandt. Derartige Skinschichten bilden den eigentlich filternden Teil der Membran, während der darunterliegende Teil als Träger dient. Nach dem Wickeln des Wickelmoduls werden die Membranen 6, 8 und gegebenenfalls auch die Spacer 10, 12 im Bereich der Stirnseiten des Wickelmoduls 2 mit diesem oder mit aufgesetzten Endkappen (hier nicht gezeigt) dichtend verbunden, so daß die durch die Spacer 10 und 12 definierten Strömungskanäle durch die Membranen 6, 8 vollständig voneinander getrennt sind. Diese Verbindung kann durch Verschweißen, Verkleben, Eingießen oder ein ähnliches Verfahren erfolgen.
Fig. 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein fertig gewickeltes Wickelmodul. Im gewickelten Zustand liegen die Membranen 6, 8 mit dem Permeat- Spacer 10 und dem Retentat-Spacer 12 abwechselnd übereinander. Dabei werden zwischen den Membranen 6, 8 durch den Retentat-Spacer 12 ein Retentat- Kanal bzw. -Strömungs-Kanal und durch den Permeat-Spacer 10 ein Permeat- Kanal bzw. -Strömungs-Kanal gebildet. Die Spacer 10, 12 sind vorzugsweise gitterförmig bzw. netzartig ausgebildet mit sich kreuzenden, übereinanderliegenden Stegen. Der durch den Retenat-Spacer 12 gebildete Strömungskanal ist in Form eines Spaltes 32 nach außen geöffnet, so daß von der Außenseite des Wickelmoduls her das zu filtrierende Medium in den durch den Retentat-Spacer 12 gebildeten Kanal einströmen kann. Der Retentat-Spacer 12 und somit der durch diesen gebildete Strömungskanal endet in der Retentat-Bohrung 16, durch den das Retentat abgeleitet wird. Die beiden Membranen 6, 8 schließen den Permeat- Spacer 10 ein, so daß der von dem Permeat-Spacer 10 gebildete Strömungskanal nur zu der Permeat-Bohrung 14 hin geöffnet ist. Abweichend von der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsformen sind die beiden Membranen 6, 8 nicht an der Außenseite des Wickelkerns 2 angeschweißt, sondern erstrecken sich gemeinsam mit dem Permeat-Spacer 10 in den Spalt- bzw. Schlitz 18 hinein und sind in dem Schlitz 18 fixiert. Dabei ist es wichtig, daß die Außenwände des Schlitzes 18 dichtend mit den Membranen 6, 8 in Eingriff treten, so daß kein Retentat durch den Spalt 18 in die Permeat-Bohrung 14 eintreten kann. Der Permeat-Spacer 10 ist folglich außerhalb der Permeat-Bohrung 14 vollständig von den Membranen 6, 8 umschlossen. Durch die beiden planen Oberflächen 22, 24 des Wickelkerns 2 werden zwei Bereiche der Wicklungen geschaffen, in denen die Membranen 6, 8 sowie die Spacer 10, 12 ebenfalls plan, im wesentlichen parallel zu den Oberflächen 22 und 24 verlaufen. Im Bereich der Kanten 4 des Wickelkerns 2 verlaufen die Membranen 6, 8 wie die Spacer 10, 12 parallel zu den Kanten 4 um 180°C gekrümmt. Durch die flache Ausgestaltung des Wickelkerns 2 wird im Bereich der Kanten 4 eine enge Krümmung der gewickelten Lagen, d. h. der Membranen 6, 8 und der Spacer 10, 12 erreicht. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine höhere Filterleistung bzw. einen besseren Wirkungsgrad des Wickelmoduls gegenüber bekannten Wickelmodulen, was mit im Bereich der eng gekrümmten Abschnitte der Strömungskanäle auftretenden Taylor-Wirbeln begründet werden kann.
Abweichend von der hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind weitere Ausführungsformen denkbar, in denen engere Krümmungsradien als in bekannten Wickelmodulen erzielt werden. Beispielsweise können die gewickelten Lagen der Membranen 6,8 und Spacer 10, 12 Wellen oder zickzackförmig verlaufen, so daß auch die von den Spacern 10, 12 gebildeten Strömungskanäle Wellen- oder zickzackförmig verlaufen. Alternativ kann der Wickelkern 2 bzw. das Wickelmodul polygonförmig, insbesondere mit drei planen Seiten ausgebildet sein. Dadurch lassen sich die Bereiche, in denen die Strömungskanäle eben verlaufen, vergrößern. Auch eine ovale Form der Wicklung mit entsprechend oval verlaufenden Strömungskanälen ist denkbar. Bezugszeichenliste 2 Wickelkern
4 Kanten
6, 8 Membranen
10 Permeat-Spacer
12 Retentat-Spacer
14 Permeat-Bohrung
16 Retentat-Bohrung
18, 20 Schlitze
22, 24 Oberflächen
26; 28 Schweißnähte
30 Schweißpunkte
32 Spalt

Claims

1. Wickelmodul zur Filtration mit einem Wickelkern (2) und zumindest einer Membran (6; 8), einem Permeat-Spacer (10) und einem Retentat-Spacer (12), welche in zumindest einer Wicklung um den Wickelkern (2) derart gewickelt sind, daß die Membran (6; 8) zwischen Permeat- (10) und Retentat- Spacer (12) liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickelradius innerhalb einer Wicklung variiert.

2. Wickelmodul nach Anspruch 1, bei welchem die Wicklung im Querschnitt eine ovale Form aufweist.

3. Wickelmodul nach Anspruch 1, bei welchem die Wicklung in zumindest einem Abschnitt der Wicklung plan ausgebildet ist.

4. Wickelmodul nach Anspruch 3, bei welchem die Wicklung polygonförmig mit vorzugsweise drei bis sechs planen Abschnitten ausgebildet ist.

5. Wickelmodul nach Anspruch 3, bei welchem die Wicklung zwei, vorzugsweise parallele plane Abschnitte aufweist.

6. Wickelmodul nach Anspruch 5, bei welchem der Abstand der parallelen planen Abschnitte zueinander geringer ist als deren Länge in Wickelrichtung.

7. Wickelmodul nach Anspruch 6, bei welchem der Wickelkern (2) als flache Platte mit zwei entgegengesetzten gerundeten Längskanten (4) ausgebildet ist, über welche die Membran (6) und die Spacer (10, 12) gewickelt sind.

8. Wickelmodul nach Anspruch 1, bei welchem die Wicklung Wellen- oder zickzackförmig verläuft.

9. Wickelmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem in dem Wickelkern eine Retentat- (16) und eine Permeat-Bohrung (14) vorgesehen sind, welche jeweils über einen Spalt (18, 20) zur Oberfläche (22) des Wickelkerns (2) geöffnet sind, wobei der Retentat-Spacer (12) mit einem Ende in den Spalt (20) der Retentat-Bohrung (16) und der Permeat- Spacer (10) mit einem Ende in den Spalt (18) der Permeat-Bohrung (14) eingesetzt ist und die Membran (6) zwischen den beiden Spalten (18, 20) dichtend mit dem Wickelkern (2) verbunden ist.

10. Wickelmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem zwei Membranen (6, 8) vorgesehen sind, zwischen denen der Permeat-Spacer (10) angeordnet ist.

11. Wickelmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem sich die Membran (6, 8) über die gesamte Länge des Wickelkerns (2) erstreckt und an den beiden Stirnseiten des Wickelkerns (2) jeweils eine Endkappe ausgebildet ist, welche mit den Kanten der Membran (6, 8) dichtend im Eingriff ist.

12. Wickelkern für ein Wickelmodul zur Filtration, dessen Querschnitt einen variierenden Radius aufweist und in dem zumindest zwei voneinander getrennte Kanäle (14, 16) ausgebildet sind, welche sich jeweils durch einen Schlitz (18, 20) zur Oberfläche (22) und durch eine Bohrung (14, 16) zu zumindest einer Stirnseite des Wickelkernes (2) öffnen.

13. Wickelkern nach Anspruch 12, welcher einen ovalen Querschnitt aufweist.

14. Wickelkern nach Anspruch 12, welcher zumindest eine plane Außenseite (22) aufweist.

15. Wickelkern nach Anspruch 14, welcher als flache Platte (2) mit vorzugsweise zwei entgegengesetzten gerundeten Längskanten (4) ausgebildet ist.