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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Filtermoduls,
einer Vorrichtung zur Herstellung eines Filtermoduls sowie ein Filtermodul.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des Filtermoduls sind die Hohlfasern an ihren beiden Enden eingebettet
und das Lumen der Hohlfasern ist an beiden Enden zugänglich.
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Bevorzugt
sind die Hohlfasern des erfindungsgemäßen Filtermoduls offenporige
Mikrofiltrationmembranen.
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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.
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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.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
wird das erfindungsgemäße Filtermodul nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellt.