DE102006007633B4 - Verfahren zur Herstellung eines Filtermoduls - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Filtermoduls umfassend die Schritte Bereitstellung eines Gehäuses mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende und einer sich zwischen erstem und zweitem Ende erstreckenden Längsachse, wobei die Längsachse durch den Mittelpunkt eines Querschnitts des Gehäuses senkrecht zur Längsachse verläuft, Anordnung des Filters im Lumen des Gehäuses, wobei sich der Filter zumindest vom ersten Ende bis zum zweiten Ende des Gehäuses erstreckt, Zuführen eines fließfähigen, aushärtbaren Einbettmaterials mittels einer Zuführungsmöglichkeit für das Einbettmaterial zu zumindest einem der beiden Enden des Gehäuses, Verteilung des fließfähigen Einbettmaterials in dem Lumen des Gehäuses mindestens an diesem Ende des Gehäuses durch eine Rotation des Gehäuses um eine erste Achse senkrecht zur Längsachse des Gehäuses, wodurch der Filter im Bereich dieses Endes des Gehäuses vom Einbettmaterial eingebettet und mit der Gehäuseinnenwand fluiddicht verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse um eine zweite Achse rotiert, die senkrecht zur ersten Rotationsachse verläuft.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Filtermoduls, einer Vorrichtung zur Herstellung eines Filtermoduls sowie ein Filtermodul.
  • Die Herstellung eines Filtermoduls umfasst neben der Bereitstellung eines Filters und eines entsprechenden Gehäuses mit für den speziellen Anwendungsfall geeigneten Anschlüssen, die Abdichtung des Filters gegen das Gehäuse. Die Abdichtung des Filters gegen das Gehäuse erfolgt üblicherweise durch Einbettung des Filters unter Verwendung eines fließfähigen, aushärtbaren Einbettmaterials.
  • Die Einbettung von Filtern bzw. Filtermembranen, speziell Hohlfasern, in einem Gehäuse kann für spezielle Anwendungsfälle mittels eines Ultraschallverfahrens erfolgen. Hierbei wird durch ein Ultraschallfeld das Einbettmaterial in den Zwischenräumen zwischen den Hohlfasern und zwischen Hohlfasern und Gehäuse verteilt. Ein solches Verfahren ist in beispielsweise in EP 0 938 921 A1 beschrieben.
  • Zum weitaus größeren Teil erfolgt die Einbettung von Hohlfasermembranbündeln in entsprechende Gehäuse mittels eines Zentrifugengießverfahrens. Bei diesem Verfahren werden Zentrifugen eingesetzt, in die das Gehäuse mit den einzubettenden Hohlfasern horizontal eingesetzt und um eine Achse senkrecht zu den Hohlfasern rotiert wird. Im Bereich der Hohlfaserenden wird flüssiges, aushärtbares Einbettmaterial hinzugegeben, das unter der Wirkung der Zentrifugalkraft die Hohlfasern umschließt und die Hohlfasern nach der Aushärtung fluiddicht in das Gehäuse einbettet.
  • JP 08010591 A offenbart ein solches Verfahren zur Einbettung von Hohlfasern. Ein Hohlfaserbündel wird in ein Modulgehäuse eingebracht und das Modulgehäuse anschließend auf einem Rotor befestigt. Die Drehachse verläuft senkrecht zu den Hohlfasern. Über dem Modulgehäuse befindet sich ein Vorlagegefäß mit fließfähiger Einbettmasse. Bedingt durch die Rotationsbewegung und die dadurch wirkenden Zentrifugalkräfte wird das Einbettmaterial über einen Stutzen aus dem Vorlagegefäß dem Membranmodul zugeführt. Da die Drehachse durch den Mittelpunkt der Längsachse des Modulgehäuses verläuft, wird die Einbettmasse gleichzeitig in Richtung beider Modulenden verteilt, und beide Hohlfaserenden werden in einem Arbeitsgang eingebettet.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Einbettung von Hohlfasern in ein Gehäuse unter Wirkung der Zentrifugalkraft ist in WO 03/006134 A2 offenbart. Auch hier verläuft die Drehachse senkrecht zu den Hohlfasern und damit senkrecht zur Längsachse des Moduls. Eine gleichmäßige Verteilung der Einbettmasse auf die beiden Enden des Hohlfaserbündels wird dadurch erreicht, dass in dem Gehäuse, in dem die Hohlfasern vorliegen, jeweils ein Loch nahe der beiden Gehäuseenden vorgesehen ist, durch welches das. Einbettmaterial in das Gehäuse eindringen kann. Um beide Öffnungen verläuft eine Umlaufkante, die eine Wanne formt und die dazu dient, das fließfähige aushärtbare Einbettmaterial zu den Öffnungen zu führen. Durch die Zentrifugalkraft wird der Wanne zugeführtes Einbettmaterial in Richtung der Löcher getrieben, gelangt durch die Öffnungen in das Gehäuseinnere und verteilt sich zwischen den Hohlfasern. Danach lässt man das Einbettmaterial aushärten und dichtet so die Hohlfasern gegeneinander und gegen das Gehäuse ab. Die Gehäuseenden und die an ihren Enden nunmehr verschlossenen Hohlfasern werden dann abgeschnitten und ein Hohlfasermodul mit eingebetteten an ihren Enden offenen Hohlfasern erhalten.
  • Bei den beschriebenen Einbettungsverfahren, die auf einer Rotationsbewegung beruhen, ist jedoch immer ein Unterschied in der Dicke der Einbettung entlang des Einbettungsumfanges festzustellen, der mit zunehmender Modulgröße, d. h. mit zunehmendem Durchmesser der Gehäuse ausgeprägter wird. Der Unterschied in der Dicke der Einbettung wird durch zwei Effekte hervorgerufen.
  • Zum einen bildet sich durch die Wirkung der Zentrifugalkraft, die das Einbettmaterial radial nach außen weg von der Drehachse treibt, ein sog. Schleuderrradius aus, d. h. das Einbettmaterial weist auf der der Drehachse zugewandten Seite die Form eines Kreisauschnittes auf, wobei der Radius des Kreisausschnittes dem Abstand zwischen Drehachse und der der Drehachse zugewandten Seite des Einbettmaterials entspricht. Das Einbettmaterial weist daher in der Mitte des Modulgehäuses vom oberen bis zum unteren Gehäuserand die geringste Dicke und an den seitlichen Rändern auf der Höhe der Längsachse die größte Dicke auf. Die Auswirkung des Schleuderradius, d. h. der daraus resultierende Dickenunterschied des Einbettmaterials, wird mit sinkendem Abstand des Gehäuseendes mit den einzubettenden Filtern von der Drehachse immer ausgeprägter, d. h. bei verhältnismäßig kurzen Modulen, gleichzeitiger Einbettung an beiden Gehäuseenden und damit Verlauf der Drehachse in der Mitte zwischen den Gehäuseenden ist der Schleuderradius besonders kritisch. Der auf den Schleuderradius zurückzuführende Dickenunterschied ist zudem noch bei Moduln mit großem Durchmesser stärker ausgeprägt als bei Moduln mit geringem Durchmesser.
  • Zum anderen spielen auch Gravitationseffekte, besonders bei niedrigen Rotationsgeschwindigkeiten bzw. bei niedriger G-Zahl eine Rolle. Das Einbettmaterial wird nicht nur durch die Zentrifugalkraft zum Gehäuserand hin getrieben, sondern aufgrund der Gravitation fließt die Einbettmasse auch nach unten. Betrachtet man das Modul in der gleichen Position, in der die Einbettung erfolgte, weist das Einbettmaterial am tiefsten Punkt des Moduls die größte und am höchsten Punkt des Moduls die geringste Dicke auf.
  • Die Gravitationseffekte überlagern sich bei Horizontalzentrifugen mit der Ausbildung eines Schleuderradius. Bei den ebenfalls zum Einsatz gelangenden Vertikalzentrifugen können Gravitationseffekte vermieden werden. Bei diesen Vertikalzentrifugen ist der Rotor in vertikaler Position und die Drehachse, die senkrecht zur Längsachse der Hohlfasern steht, befindet sich in horizontaler Position. Zur Ausbildung eines Schleuderradius und zu einer uneinheitlichen Schichtdicke des Einbettmaterials zum Gehäuserand hin kommt es bei der Einbettung von Hohlfaserbündeln unter Verwendung einer Vertikalzentrifuge dennoch.
  • Ein Einbettungsverfahren, bei dem eine ungleichmäßige Dicke der Einbettung gewünscht ist, offenbart Dokument DE 3600527 A1 . Ziel des in DE 3600527 A1 offenbarten Einbettungsverfahrens ist es, eine schräg verlaufende Fläche der Einbettung an ihrer dem Gehäuseinnenraum zugewandten Seite zu erreichen, wobei der Winkel der schräg verlaufenden Einbettung vorzugsweise im wesentlichen dem Winkel der Blutzu- und -abläufe bezüglich des Gehäuses entspricht. Diese Abschrägung wird dadurch erreicht, dass das Filtergehäuse auf einer Auflagefläche angeordnet wird und während des Zuführens der Vergussmasse um eine Drehachse gedreht wird, die senkrecht auf der Auflagefläche des Filtergehäuses steht, jedoch die Längsachse des Gehäuses nicht schneidet. Die Schrägen der Einbettung sind dabei Teile eines Kreises um die Drehachse.
  • Ein weiteres Verfahren zur Einbettung von Hohlfaserbündeln unter Wirkung einer Zentrifugalkraft ist in EP 0 046 015 A1 beschrieben Hier erfolgt die Rotation eines rohrförmigen Hohlfaserbündels um eine vertikale Achse, die sich parallel zum rohrförmigen Hohlfaserbündel erstreckt und durch den Mittelpunkt des kreisförmigen Lumens des rohrförmigen Hohlfaserbündels verläuft. Das Einbettmaterial wird dem Lumen des rohrförmigen Hohlfaserbündel zugeführt, wobei die Zentrifugalkraft für einen radialen Fluss des Einbettmaterials nach außen sorgt. Nachteil dieses Verfahrens ist der sich wiederum ausbildende Schleuderradius, der zu einer sich vom Mittelpunkt des kreisförmigen Querschnittes nach außen hin erhöhenden Schichtdicke der Einbettung führt. Des Weiteren ist dieses Verfahren nur anwendbar bei einem geringen Füllgrad des Moduls mit Hohlfasern, d. h. bei großem Abstand der Hohlfasern zueinander, da das Einbettmaterial aufgrund des geringen Strömungswiderstandes im Lumen des rohrförmigen Hohlfaserbündels nach unten abfließen würde und nur zum geringen Teil tatsächlich nach außen fließen und die Zwischenräume zwischen den Hohlfasern und zwischen Hohlfasern und Gehäuse schließen würde.
  • US 4,190,411 A offenbart eine Vorrichtung zum Einbetten der Enden von Hohlfasern in einem Gehäuse. In dieser Vorrichtung können bis zu zehn Hohlfaserbündel in ein Gehäuse eingebettet werden. Die Einbettung erfolgt in vertikaler Position der Gehäuse, d. h. auch hier erfolgt die Rotation der rohrförmigen Hohlfaserbündel um eine vertikale Achse, die sich parallel zum rohrförmigen Hohlfaserbündel erstreckt und in etwa durch den Mittelpunkt des kreisförmigen Lumens des rohrförmigen Hohlfaserbündels verläuft.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Nachteile des Standes der Technik zumindest zu verringern und ein Verfahren zur Einbettung von Hohlfasern zur Verfügung zu stellen, das zu einer gleichmäßigeren Schichtdicke der Einbettung führt.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Filtermoduls umfassend die Schritte Bereitstellung eines Gehäuses mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende und einer sich zwischen erstem und zweitem Ende erstreckenden Längsachse, wobei die Längsachse durch den Mittelpunkt eines Querschnitts des Gehäuses senkrecht zur Längsachse verläuft, Anordnung des Filters im Lumen des Gehäuses, wobei sich der Filter zumindest vom ersten Ende bis zum zweiten Ende des Gehäuses erstreckt, Zuführen eines fließfähigen, aushärtbaren Einbettmaterials mittels einer Zuführungsmöglichkeit für das Einbettmaterial zu zumindest einem der beiden Enden des Gehäuses, Verteilung des fließfähigen Einbettmaterials in dem Lumen des Gehäuses mindestens an diesem Ende des Gehäuses durch eine Rotation des Gehäuses um eine erste Achse senkrecht zur Längsachse des Gehäuses, wodurch der Filter im Bereich dieses Endes des Gehäuses vom Einbettmaterial eingebettet und mit der Gehäuseinnenwand fluiddicht verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse um eine zweite Achse rotiert, die senkrecht zur ersten Rotationsachse verläuft. Bevorzugt ist die zweite Rotationsachse die Längsachse des Gehäuses.
  • Durch eine Rotation um eine zweite Achse wird der durch den Gravitationseffekt ausgelöste Unterschied in der Dicke des Einbettmaterials beseitigt. Außerdem wird der Unterschied zwischen minimaler Dicke des Einbettmaterials im Bereich der Längsachse und maximaler Dicke des Einbettmaterials am Gehäuseumfang im Vergleich zu zentrifugenbasierten Einbettungsverfahren nach dem Stand der Technik verringert und eine im wesentlichen konstante Schichtdicke der Einbettung über den Umfang des Gehäuses erreicht. Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher besonders geeignet zur Einbettung von Filtern in verhältnismäßig kurze Gehäuse mit einem Durchmesser/Länge Verhältnis von mindestens 1 bzw. bei einem geringen Abstand zwischen erster Drehachse und erstem bzw. zweiten Ende des Gehäuses sowie zur Einbettung von Filtern in Gehäuse mit großem Durchmesser bis 800 mm.
  • Die Zuführung des Einbettmaterials kann stirnseitig, d. h. am ersten bzw. zweiten Ende des Gehäuses erfolgen, wobei das Gehäuse an dem ersten bzw. zweiten Ende geschlossen sein kann, oder es können im Falle eines offenen Gehäuses Endkappen mit einem Zuführungsanschluss für das Einbettmaterial vorgesehen werden. Die Zuführung des Einbettmaterials kann aber auch über Zuführungselemente am Gehäusemantelerfolgen. Im einfachsten Falle sind dies die Permeatablaufstutzen am Gehäusemantel. Das Einbettmaterial wird in speziellen Behältern, die mit dem Gehäuse rotieren, vorgelegt. Das fließfähige Einbettungsmaterial wird durch die Wirkung der Zentrifugalkraft aus einem oder aus zwei Vorlagebehältern durch eine Rohr- oder Schlauchverbindung in das Gehäuse transportiert und verteilt sich zwischen Filter und Gehäuse.
  • Das Gehäuse mit der Anordnung eines Filters im Lumen des Gehäuses wird zur Einbettung in einer dem Fachmann bekannten Weise auf einen Rotor aufgebracht, wobei der Rotor auch mehrere Gehäuse aufnehmen kann und die Gehäuse einen Abstand zur ersten Rotationsachse aufweisen können. In diesem Fall ist eine Einbettung nur an einem Ende des Gehäuses möglich. Nach der Einbettung werden die Gehäuse gedreht und es erfolgt die Einbettung am zweiten Ende des Gehäuses in einem zweiten Arbeitsschritt. In einer bevorzugten Ausführungsform verläuft die erste Rotationsachse durch die Mitte der Gehäuselängsachse. Dadurch kann das fließfähige, aushärtbare Einbettmaterial mittels einer Zuführungsmöglichkeit an beiden Enden des Gehäuses gleichzeitig an diesen beiden Enden zugeführt werden.
  • Das Gehäuse ist ein zylindrisches Gehäuse, welches mindestens an seinen Enden eine geschlossene Mantelfläche und bevorzugt eine vollständig geschlossene Mantelfläche aufweist. Der Zylindermantel kann prinzipiell jede beliebigen Kontur aufweisen, d. h. der Querschnitt des Zylindermantels kann eckig, z. B. dreieckig oder viereckig, insbesondere rechteckig sein. Der Querschnitt des Zylindermantels kann aber auch elliptisch oder kreisförmig sein. Bevorzugt ist das Gehäuse mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende ein zylindrisches Gehäuse mit kreisförmigem Querschnitt. Die zweite Rotationsachse erstreckt sich vorzugsweise entlang der Mittelachse des zylindrischen Gehäusequerschnitts vom ersten Ende des Gehäuses zum zweiten Ende hin.
  • Durch das erfindungsgemäße Einbettungsverfahren, das sich durch zwei Rotationsachsen auszeichnet, kann in besonderem Maße bei niedrigen G-Zahlen im Bereich von 10 g oder darunter der sich nach dem Stand der Technik ausbildende Unterschied in der Schichtdicke des Einbettmaterials eliminiert werden. Darüber hinaus bewirkt das erfindungsgemäße Verfahren auch bei einer Einbettung unter der Wirkung hoher G-Zahlen eine im wesentlichen konstante Schichtdicke der Einbettung entlang des Umfangs des Gehäuses und ein geringeren Unterschied zwischen minimaler Schichtdicke der Einbettung in der Mitte der Einbettung und maximaler Schichtdicke der Einbettung entlang des äußeren Randes der Einbettung. Die optimale G-Zahl der ersten Achse ist durch Experimente zu ermitteln und abhängig von der Viskosität und der Aushärtezeit des Einbettmaterials sowie von dem einzubettenden Filtermaterial.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Einbettung einer Anordnung von Hohlfasern, da mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Zwischenräume zwischen den Hohlfasern sowie zwischen Hohlfaser und Gehäuse sicher geschlossen werden, einer Belegung der Hohlfasern mit flüssiger Einbettmasse durch Kapillarkräfte entgegengewirkt wird und auch keine Blasenbildung in der Einbettmasse auftritt. Bevorzugt weist die Anordnung von Hohlfasern einen kreisförmigen Querschnitt auf. Unter einer Anordnung von Hohlfasern ist ein Hohlfaserbündel, d. h. eine Fadenschar zu verstehen, Hohlfaserbündel, die Abstandsfäden enthalten oder ein Bündel, das aus einer aufgewickelten Matte oder mehreren Lagen aus Hohlfasern besteht. Das erfindungsgemäße Verfahren kann für Hohlfasern sowie für Rohrmembranen in einem Durchmesserbereich von 50 μm bis 15 mm Außendurchmesser eingesetzt werden. Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Einbettung von Hohlfasern mit einem Außendurchmesser von 100 μm bis 3 mm eingesetzt.
  • Nach der Einbettung werden nach an sich bekannter Weise die zur Einbettung an den Gehäuseenden aufgebrachten Endkappen abgenommen und die überstehende Einbettmasse wird abgeschnitten, wodurch die eingebetteten Filter zugänglich werden. Bei einem geschlossenen Gehäuse werden die Gehäuseenden mit einem Teil der Einbettmasse und des eingebetteten Filters abgeschnitten, wodurch wiederum die eingebetteten Filter zugänglich werden.
  • In besondere Weise ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Einbettung von solchen Hohlfasermembranen geeignet, die eine offenporige mikroporöse Struktur aufweisen. Diese Membranen können nur unter Wirkung niedriger G-Zahlen eingebettet werden. Hohe G-Zahlen würden dazu führen, dass das Einbettmaterial durch die offenporige Wand der Hohlfasern in die Lumina der Hohlfasern eindringt und die Hohlfasern verstopft. Aufgrund von Gravitationseffekten müssten nach dem Stand der Technik große Unterschiede in der Schichtdicke der Einbettung hingenommen werden, die unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht auftreten.
  • Als Einbettmaterial werden dem Fachmann bekannte, fließfähige, aushärtbare Vergussmassen verwendet, wobei die zu verwendende Vergussmasse mit der Membran benetzbar sein muss. Als Einbettmaterial kann eine Silikonvergussmasse verwendet werden, bevorzugt wird jedoch ein Harz verwendet, z. B. ein Epoxidharz, besonders bevorzugt wird ein Harz auf Polyurethanbasis als Einbettmaterial verwendet.
  • Die Rotation um die zweite Achse setzt bevorzugt zeitverzögert nach Beginn der Rotation um die erste Rotationsachse ein, wodurch vermieden wird, dass Harz aus den Vorlagebehältern ausläuft. Die Drehzahl der Rotation um die zweite Achse sollte mindestens 2 Umdrehungen pro Minute betragen und höchstens 10% der Drehzahl der Rotation um die erste Achse. Die Rotation um die zweite Achse muss nicht zwingend 360° betragen. Er reicht auch aus, wenn das Modul um 180° um die zweite Achse taumelt.
  • Die Schichtdicke der Einbettung darf einen gehäuse- bzw. modulspezifischen Mindestwert nicht unterschreiten, damit eine fluid- oder gasdichte Abdichtung der Hohlfasern gegeneinander und gegen das Gehäuse sichergestellt ist. Bei nach dem Stand der Technik hergestellten Moduln muss die Schichtdicke der Einbettung aufgrund der Ausbildung eines Schleuderradius und/oder unterschiedlicher Schichtdicke aufgrund von Gravitationseffekten an der geringsten Schichtdicke orientiert werden. Bei besonders kurzen Gehäusen bzw. Moduln wird dadurch die effektive Filterfläche stark verringert und gegenüberliegende Einbettungen können sich in Grenzfällen in den Randbereichen sogar berühren. Durch die Vergleichmäßigung der Schichtdicke der Einbettung ist das erfindungsgemäße Verfahren daher besonders geeignet zur Einbettung von Hohlfasern in kurze Modulgehäuse bzw. in Modulgehäuse mit einem großen Durchmesser. Solche Module werden z. B. zur Luftbefeuchtung, aber auch für Filtrationsaufgaben in der Biotechnologie eingesetzt. Mit solchen Moduln können empfindliche Biomoleküle, die aufgrund der ansonsten zu hohen Scherbelastung nur geringen Strömungsgeschwindigkeiten ausgesetzt werden können und für die gleichzeitig eine kurze Kontaktzeit mit dem Filtermaterial gewünscht ist, filtriert werden.
  • Die Erfindung umfasst auch eine Vorrichtung zur Einbettung eines Filters in einem Gehäuse. Eine solche Vorrichtung umfasst ein Mittel zur Aufnahme eines Gehäuses mit einer Längsachse und mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, wobei im Lumen des Gehäuses ein Filter angeordnet werden kann, der sich vom ersten Ende bis zum zweiten Ende des Gehäuses oder über das erste und zweite Ende hinaus erstreckt, Mittel zur Zuführung eines fließfähigen, aushärtbaren Einbettmaterials zu zumindest einem der beiden Enden, Mittel zur Rotation des Gehäuses um eine erste Achse senkrecht zur Längsachse des Gehäuses, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein zweites Mittel zur Rotation des Gehäuses um eine zweite Achse aufweist, die senkrecht zur ersten Rotationsachse verläuft, wodurch das Gehäuse während der Einbettung um zwei Rotationsachsen rotieren kann. Das zweite Mittel zur Rotation des Gehäuses um eine zweite Achse kann über einen eigenen Antrieb verfügen, der unabhängig vom ersten Mittel betrieben wird. Das zweite Mittel kann auch ein Getriebe enthalten, welches die Drehbewegung der ersten Apparatur untersetzt und auf das zweite Mittel überträgt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung Mittel zur Zuführung eines fließfähigen, aushärtbaren Einbettmaterials an beiden Enden des Gehäuses und die erste Achse verläuft durch die Mitte der Längsachse.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Einbettung eines Filters sind die Mittel zur Aufnahme eines Gehäuses zur Aufnahme zylindrischer Gehäuse mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Mittel zur Rotation des Gehäuses um die zweite Achse so ausgebildet, dass die zweite Achse in ihrer Lage der Längsachse des Gehäuses entspricht.
  • In einer besonders bevorzugen Ausführungsform enthält das zweite Mittel zur Rotation des Gehäuses um eine zweite Achse Steuerungsmittel, wodurch die Rotation um die zweite Achse zeitverzögert nach Beginn der Rotation um die erste Rotationsachse einsetzt. Verfügt das zweite Mittel über einen eigenen Antrieb, so kann dieser beispielsweise über einen Fliehkraftschalter gestartet werden, der erst auslöst, wenn das erste Mittel eine bestimmte G-Zahl erreicht hat.
  • Des Weiteren umfasst die Erfindung auch ein Filtermodul enthaltend Hohlfasern, wobei der Filtermodul ein zylindrisches Gehäuse mit einem ersten und einem zweiten Ende umfasst, mit mindestens einem Element zur Zu- bzw. Abführung eines gasförmigen oder flüssigen Mediums an einem Ende des Moduls, einem Hohlfaserbündel mit einem ersten und einem zweiten Ende im Lumen des Gehäuses, wobei die Hohlfasern an zumindest einem ihrer Enden in einer Einbettung fluiddicht so eingebettet sind, dass ein durch die Einbettung und die Gehäuseinnenwand begrenzter und die Hohlfasern umschließender Außenraum ausgebildet wird und das Lumen der Hohlfasern an mindestens einem Ende zugänglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Einbettung über den Umfang des Gehäuses im wesentlichen konstant ist. Der Aufbau des Modulgehäuses ist dem Fachmann an sich bekannt. An einem oder an beiden Enden des Gehäuses kann ein Zugang zum Lumen der Hohlfasern vorhanden sein. Am Gehäusemantel kann ein oder mehrere Zugänge zum Lumen des Gehäuses vorhanden sein. Der erfindungsgemäße Filtermodul umfasst auch Sonderformen, die keinen Zugang zum Lumen des Gehäuses aufweisen, z. B. bei Einsatz des Filtermoduls als Membranreaktor mit in der Membranwand der Hohlfasern vorliegenden Liganden. Dieser Anwendungsfall erfordert zwar keinen Zugang zum Lumen des Gehäuses, trotzdem ist eine Einbettung der Hohlfasern in dem Gehäuse des Filtermoduls notwendig, wobei die Dicke der Einbettung vorteilhafterweise gemäß der vorliegenden Erfindung über den Umfang des Gehäuses im wesentlichen konstant ist. Das Hohlfaserbündel kann sich vom ersten Ende zum zweiten Ende des Gehäuses erstrecken und das Lumen der Hohlfasern kann von beiden Enden des Bündels zugänglich sein. Es ist auch möglich, dass nur ein Ende des Hohlfaserbündels zugänglich ist und das andere Ende verschlossen ist. Das Hohlfaserbündel kann auch in einer Schlaufe im Gehäuse liegen und beide Enden liegen in einer Einbettung am ersten oder zweiten Ende des Gehäuses vor.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Filtermoduls sind die Hohlfasern an ihren beiden Enden eingebettet und das Lumen der Hohlfasern ist an beiden Enden zugänglich.
  • Bevorzugt sind die Hohlfasern des erfindungsgemäßen Filtermoduls offenporige Mikrofiltrationmembranen.
  • Das mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte bzw. das erfindungsgemäße Filtermodul zeichnet sich bevorzugt durch ein Verhältnis von Länge des Moduls zu Durchmesser des Moduls zwischen 10 und 0,1 aus. Besonders bevorzugt weist das Filtermodul gemäß vorliegender Erfindung ein Verhältnis von Länge des Moduls zu Durchmesser des Moduls zwischen 1 und 0,1 aus. Insbesondere für derartige Module, die einen großen Durchmesser zwischen 0,2 m und 1 m aufweisen, tritt nach dem Stand der Technik eine stark verringerte Filterfläche aufgrund der stark schwankenden Schichtdicke der Einbettung auf.
  • Das mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte bzw. das erfindungsgemäße Filtermodul zeichnet sich des Weiteren dadurch aus, dass das Verhältnis zwischen Gehäusedurchmesser und Dicke der Einbettung über den Umfang des Gehäuses zwischen 5 und 50, bevorzugt zwischen 10 und 25 liegt.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Filtermodul nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Filtermoduls umfassend die Schritte Bereitstellung eines Gehäuses mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende und einer sich zwischen erstem und zweitem Ende erstreckenden Längsachse, wobei die Längsachse durch den Mittelpunkt eines Querschnitts des Gehäuses senkrecht zur Längsachse verläuft, Anordnung des Filters im Lumen des Gehäuses, wobei sich der Filter zumindest vom ersten Ende bis zum zweiten Ende des Gehäuses erstreckt, Zuführen eines fließfähigen, aushärtbaren Einbettmaterials mittels einer Zuführungsmöglichkeit für das Einbettmaterial zu zumindest einem der beiden Enden des Gehäuses, Verteilung des fließfähigen Einbettmaterials in dem Lumen des Gehäuses mindestens an diesem Ende des Gehäuses durch eine Rotation des Gehäuses um eine erste Achse senkrecht zur Längsachse des Gehäuses, wodurch der Filter im Bereich dieses Endes des Gehäuses vom Einbettmaterial eingebettet und mit der Gehäuseinnenwand fluiddicht verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse um eine zweite Achse rotiert, die senkrecht zur ersten Rotationsachse verläuft.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das fließfähige aushärtbare Einbettmaterial mittels einer Zuführungsmöglichkeit an beiden Enden des Gehäuses gleichzeitig an diesen beiden Enden zugeführt wird und dass die erste Rotationsachse durch die Mitte der Längsachse verläuft.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Rotationsachse die Längsachse des Gehäuses ist.
  4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse ein zylindrisches Gehäuse mit kreisförmigem Querschnitt ist.
  5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Filter um eine Anordnung von Hohlfasern handelt.
  6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das aushärtbare Einbettmaterial ein Epoxidharz oder ein Polyurethan ist.
  7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotation um die zweite Achse zeitverzögert nach Beginn der Rotation um die erste Rotationsachse einsetzt.
  8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsgeschwindigkeit der zweiten Achse mindestens 2 Umdrehungen pro Minute und höchstens 10% der Drehzahl der Rotation um die erste Achse beträgt.
  9. Vorrichtung zur Einbettung eines Filters in einem Gehäuse umfassend ein Mittel zur Aufnahme eines Gehäuses mit einer Längsachse und mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, wobei im Lumen des Gehäuses ein Filter angeordnet werden kann, der sich vom ersten Ende bis zum zweiten Ende des Gehäuses oder über das erste und zweite Ende hinaus erstreckt, Mittel zur Zuführung eines fließfähigen, aushärtbaren Einbettmaterials zu zumindest einem der beiden Enden, Mittel zur Rotation des Gehäuses um eine erste Achse senkrecht zur Längsachse des Gehäuses, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein zweites Mittel zur Rotation des Gehäuses um eine zweite Achse aufweist, die senkrecht zur ersten Rotationsachse verläuft, wodurch das Gehäuse während der Einbettung um zwei Rotationsachsen rotieren kann.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel zur Zuführung eines fließfähigen, aushärtbaren Einbettmaterials an beiden Enden des Gehäuses umfasst und dass die erste Achse durch die Mitte der Längsachse verläuft.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Aufnahme eines Gehäuses zur Aufnahme zylindrischer Gehäuse mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet sind.
  12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Rotation des Gehäuses um die zweite Achse so ausgebildet sind, dass die zweite Achse in ihrer Lage der Längsachse des Gehäuses entspricht.
  13. Vorrichtung nach einem oder mehreren Ansprüchen 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Mittel zur Rotation des Gehäuses um eine zweite Achse Steuerungsmittel umfasst, wodurch die Rotation um die zweite Achse zeitverzögert nach Beginn der Rotation um die erste Rotationsachse einsetzt.
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