DE19726379A1 - Prüfadapter zur Integritätsprüfung von in Reihe geschalteten Wickelmodulen - Google Patents
Prüfadapter zur Integritätsprüfung von in Reihe geschalteten WickelmodulenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Prüfadapter, der es ermöglicht, einzelne in Reihe geschaltete
Wickelmodule einer Filtrationsanlage im eingebauten Zustand auf Integrität zu prüfen.
Mit Filtrationsanlagen, die mit Wickelmodulen bestückt sind, werden Fluide, wie
Flüssigkeiten, Gase, Emulsionen, Suspensionen und Aerosole, Lebensmittel und
Getränke, wie Bier, Bierwürze, Wein, Saft, Wasser, Mineralwasser und Milch, Trink-,
Brauch- und Abwasser, Gase und Lösungen im Pharma-, Medizin-, Kosmetik-, Chemie-,
Biotechnologie-, Gentechnik-, Elektronik-, Umweltschutz- und Laborbereich statisch
oder nach dem Crossflow-Prinzip filtriert. Sie können zur Stofftrennung, zur
Entionisierung von Wasser, zur Entpyrogenisierung und Sterilisierung von Lösungen und
zur Abtrennung von Schadstoffen aus Fluiden, für die Filtration und Aufkonzentrierung
biologischer Lösungen, für die Abtrennung von Mikroorganismen, wie Bakterien, Viren
und von Zellbestandteilen, für die Entsalzung von Proteinlösungen und anderen
biologischen Medien, für die Stofftrennung von Ionen, Makromolekülen und
Biomolekülen, sowie für die Abtrennung von Schadstoffen, wie Schwermetallen aus
Fluiden verwendet werden.
Bei derartigen Filtrationen spielt die Integrität jedes einzelnen Wickelmoduls für die
Gewährleistung der Filtrationssicherheit und für die Qualitätssicherung eine große Rolle.
Sie unterliegen daher einer periodischen Integritätsprüfung. Derartige
Integritätsprüfungen sind als Bubble-Point-, Diffusions-, Druckhalte-, und
Wasserintrisionstest bekannt und beispielsweise in der DE 43 39 589 C1 beschrieben.
Mit Hilfe derartiger Tests soll ermittelt werden, ob das Filtermaterial Defekte aufweist,
die unerwünschte Stoffe von der Anströmseite (Unfiltratseite) auf die Abströmseite
(Filtratseite/Reinseite) passieren lassen. Dazu werden die Poren des Filtermaterials mit
Flüssigkeit gefüllt und das Filtermaterial wird von einer Seite her, in der Regel von der
Anströmseite, mit einem unter Testdruck stehenden Testmedium, beispielsweise Luft
oder Wasser, beaufschlagt. Die Menge des durch das Filtermaterial dringenden
Testmediums wird pro Zeiteinheit ermittelt. Übersteigt diese Menge einen bestimmten
Wert, deutet das darauf hin, daß das Filtermaterial defekt ist. Der Modul muß dann
gegen einen integeren ausgetauscht werden. Die Menge des durch das Filtermaterial
dringenden Testmediums kann bei entsprechenden Ventilstellungen am Modul entweder
auf der Anströmseite, beispielsweise über die Abnahme des Drucks des Testgases, oder
auf der Abströmseite, beispielsweise über Durchflußmessungen oder Ermittlung der
Druckzunahme des Testgases bestimmt werden. Dafür können automatisch arbeitende
Filtertestgeräte eingesetzt werden, wie sie beispielsweise von der Firma Sartorius unter
der Bezeichnung Sartocheck vertrieben werden.
Die nach dem statischen und nach dem Crossflow-Prinzip zu verwendende
Wickelmodule sind zum Beispiel aus der DE 37 40 249 C2 und aus der DE-PS 43 28 407 C1
bekannt. In derartigen Modulen kann das Filtermaterial aus Vliesen oder
Membranen bestehen, wobei die Membranen insbesondere im Bereich der
Mikrofiltration, Ultrafiltration oder Reversosmose arbeiten. Bei solchen nach dem
statischen oder nach dem Crossflow-Prinzip arbeitenden Wickelmodulen ist das
Filtermaterial erforderlichenfalls mit entsprechenden Abstandshaltern um ein zentrales
Kernrohr gewickelt, das zur Aufnahme des Filtrats dient. Aus produktionstechnischen
Gründen können Wickelmodule mit Membranen aus anorganischen und organischen
Polymeren nicht in Längen von in der Regel mehr als ungefähr einem Meter hergestellt
werden. Zur Erreichung hoher Filtrationsleistungen werden deshalb hilfsweise
Vorrichtungen mit mehreren Wickelmodulen, die in Reihe und/oder parallel geschaltet
sind, betrieben. Aus der US-PS 4,083,780 ist eine solche Filtrationsvorrichtung bekannt,
in der mehrere parallel angeordnete Einheiten von in Reihe geschalteten Wickelmodulen
in einem Gehäuse mit Fluidanschlüssen für die Zufuhr von zu filtrierendem Fluid, die
Abfuhr von Retentat und von Filtrat untergebracht sind. Nachteilig ist, daß bei derartigen
Vorrichtungen mit in Reihe geschalteten Wickelmodulen keine Prüfung der einzelnen
Module auf Integrität möglich ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren
Hilfe es ermöglich ist, einzelne in Reihe geschaltete Wickelmodule einer Filtrationsanlage
im eingebauten Zustand individuell auf Integrität zu prüfen.
Die Aufgabe wird durch einen Prüfadapter gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1
gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der Prüfadapter besteht aus zu einander beabstandeten Dichtungsflanschen zur
Abdichtung der Kernrohre und aus diese Dichtungsflansche durchsetzenden, mit
festgelegten Öffnungen und Anschlüssen versehenen rohrförmigen Prüfleitungen. Er ist
von einer Stirnseite her in die Kernrohre der in Reihe geschalteten Wickelmodule
einführbar. Die Dichtungsflansche sind derart beabstandet, daß die ersten beiden das
Kernrohr des ersten Wickelmoduls am Ein- und Ausgang und der jeweils nachfolgende
Dichtungsflansch mindestens den Eingang des Kernrohres des jeweils folgenden
Wickelmoduls gegenüber dem Kernrohr des vorausgehenden Wickelmoduls abdichtet.
Die Öffnungen in der Prüfleitung sind nur nach einem solchen Dichtungsflansch
angebracht, nach welchem die übrigen Prüfleitungen keine Öffnungen besitzen derart,
daß eine Prüfleitung nur mit dem Kernrohr eines der Wickelmodul in kommunizierender
Verbindung steht.
Der Prüfadapter ist für Filtrationsanlagen einsetzbar, bei denen die in Reihe geschalteten
Wickelmodule in einem vorzugsweise als Druckrohr ausgebildeten Gehäuse
angeschlossen sind, das über ein entfernbares die Kernrohre zugänglich machendes
Verschlußelement verfügt.
Zur Durchführung des Integritätstest wird der erfindungsgemäße Prüfadapter von der
geöffneten Stirnseite der Kernrohre her in die Kernrohre der in Reihe geschalteten
Wickelmodule mit den benetzten Filtermaterialien eingeführt und die absperrbaren
Anschlüsse der Prüfleitungen werden je nach Verfahrensweise an entsprechende
Meßinstrumente oder an unter Testdruck stehendes Prüfgas angeschlossen. Die andere
Stirnseite der Kernrohre wird oder bleibt geschlossen. Nach einer ersten Verfahrensweise
strömt durch Öffnen einer der Prüfleitungen das Testgas über das entsprechende
Kernrohr in den dazugehörigen Wickelmodul ein. Der Eingang für zu filtrierendes Fluid
und/oder der Ausgang für Retentat bleiben geöffnet. Nach einer Stabilisierungsphase
wird beispielsweise die pro Zeiteinheit erfolgende Druckabnahme bestimmt und daraus
die Diffusion oder das Druckhaltevermögen des Wickelmoduls ermittelt. Erhöht man
dagegen während der Messung kontinuierlich den anliegenden Testdruck, kann man den
Druckwert, bei dem das Testgas ungehindert das Filtermaterial passiert, als Bubble-Point
bestimmen. Nach einer zweiten Verfahrensweise werden die Wickelmodule kollektiv von
der Anströmseite her mit unter Testdruck stehendem Prüfgas beaufschlagt und über die
Prüfleitungen des Prüfadapters werden die Mengen an durch die Filtermaterialien
permeierenden Prüfgases gemessen. Durch Schließen der Anschlüsse an den einzelnen
Prüfleitungen können einzelne Wickelmodule von der Prüfung abgesperrt werden. Zur
Durchführung des Wasserintrusionstests an Wickelmodulen mit nicht benetzten
hydrophoben Filtermaterialien flutet man beispielsweise zunächst die Filtrationsanlage
von der Anströmseite her mit Wasser und beaufschlagt die geflutete Seite mit einem
unter Testdruck stehenden Testgas. Nun mißt man individuell bei geöffneten
Anschlüssen der Prüfleitungen des Prüfadapters mittels daran angeschlossener Flowmeter
oder anderer bekannter Meßgeräte die Menge an in die Poren des Filtermaterials
intrudiertem Wasser.
Bei Anschluß automatischer Filtertestgeräte an die entsprechenden Anschlüsse der
Prüfleitungen des Prüfadapters können sämtliche Tests automatisch durchgeführt
werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung können die Dichtungsflansche zur
Erhöhung der Stabilität des Prüfadapters über Abstandshalter beabstandet sein. In einer
weiteren Ausführungsform können die Prüfleitungen gleichzeitig die Funktion der
Abstandshalter übernehmen. Zur Erhöhung der Stabilit des Prüfadapters können die
Abstandshalter auch vorteilhafterweise zueinander beabstandet angeordnet werden,
beispielsweise auf einer durch die Ecken eines gleichseitigen Dreiecks verlaufenden
Kreisbahn für einen- Adapter zur Prüfung von drei in Reihe geschalteten Wickelmodulen.
In einer anderen Ausführungsform können die Prüfleitungen aus ineinander liegenden
und zu einander beabstandeten Rohren unterschiedlicher Länge bestehen, wobei die das
Rohr für die Prüfleitung des letzten Wickelmoduls am längsten ist. Vorteilhafterweise
durchbricht dabei die Prüfleitung für den ersten Wickelmodul lediglich den ersten
Dichtungsflansch.
Für den Fall, daß der Filtratausgang der in Reihe geschalteten Wickelmodule absperrbar
ist, genügt es, wenn der Prüfadapter nur einen Dichtungsflansch zur Abdichtung des
Eingangs des Kernrohres des letzten Wickelmoduls aufweist. Die Abdichtung dieses
Kernrohres am hinteren Ausgang erfolgt dann durch Schließen des Filtratausgangs aller
in Reihe geschalteter Wickelmodule.
Der Prüfadapter kann zusätzlich mit Arretierungsmitteln versehen werden, die seinen
sicheren Sitz in den Kernrohren der Wickelmodule bei Druckbeaufschlagung
gewährleisten.
Der Gegenstand der Erfindung wird anhand der Fig. 1a, 1b und 2a und 2b näher
erläutert.
Dabei zeigen
Fig. 1a schematisch eine Ausführungsform des Prüfadapters für zwei in Reihe geschaltete
Wickelmodule,
Fig. 1b schematisch die zum Prüfadapter gemäß Fig. 1a dazugehörende
Wickelmodulanordnung,
Fig. 2a schematisch eine weitere Ausführungsform eines Prüfadapters für drei in Reihe
geschaltete Wickelmodule und
Fig. 2b schematisch einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 2a.
Gemäß der Fig. 1a besteht der Prüfadapter 1 aus drei zueinander beabstandeten
Dichtungsflanschen 2 bis 4 zur Abdichtung der Ein- und Ausgänge 5, 6 der Kernrohre 7
und 8 von in Reihe geschalteten Wickelmodulen 9, 10 (Fig. 1b). Die in Fig. 1b
dargestellten Wickelmodule sind untereinander durch ein in der Regel antiteleskopisch
wirkendes Verbindungselement 11 und mit einem Gehäuse (nicht dargestellt) durch
Verbindungselemente 12 verbunden. Die Dichtungsflansche 2 und 3 sind von
Prüfleitungen 13, 14 durchsetzt. Die Prüfleitung 13 verfügt über eine Öffnung 15, über
die sie mit dem Kernrohr 7 des Wickelmoduls 9 in kommunizierender Verbindung steht,
und die Prüfleitung 14 steht mit einer Öffnung 16 mit dem Kernrohr 8 des Wickelmoduls
10 in kommunizierender Verbindung. Beide Prüfleitungen verfügen über Anschlüsse 17,
18, die vorteilhafterweise absperrbar sind 19, 20 und über welche Prüfmedien eingeleitet
oder Prüfmittel angeschlossen werden. Für den Fall, daß die Integritätstests bei
geschlossenem Filtratausgang (nicht dargestellt) durchgeführt werden, kann auf den
Dichtungsflansch 4 verzichtet werden. Gleichermaßen kann die Prüfleitung an der
Unterseite des Dichtungsflansches 3 enden. Zur einfacheren Handhabung kann der
Prüfadapter mit entsprechenden Griffen 21 ausgerüstet werden.
Zur Vorbereitung der Integritätstests wird der Prüfadapters 1 in die fluchtenden
Kernrohre der in Reihe geschalteten Wickelmodule über die geöffnete Stirnseite am
Eingang 5 des Kernrohrs des ersten Wickelmoduls 9 so weit eingeführt, bis die
Dichtungsflansche die vorgesehenen Positionen erreicht haben.
Gemäß der Fig. 2a und 2b ist ein Prüfadapter für drei in Reihe geschaltete
Wickelmodule dargestellt, der gegenüber dem Prüfadapter aus Fig. 1 über eine
zusätzliche Prüfleitung 22 verfügt. Zur Verbesserung seiner konstruktiven Stabilität sind
die drei Prüfleitungen auf einer Kreisbahn und gleichmäßig von einander beabstandet
angeordnet.
Claims (4)
1. Prüfadapter zur Durchführung von Integritätstests von in Reihe geschalteten
Wickelmodulen, die in einem vorzugsweise als Druckrohr ausgebildeten Gehäuse
angeschlossen sind, das über ein entfernbares die Kernrohre zugänglich machendes
Verschlußelement verfügt,
dadurch gekennzeichnet, daß
der von einer Stirnseite her in die Kernrohre der in Reihe geschalteten Wickelmodule einführbare Prüfadapter
aus Dichtungsflanschen für die Kernrohre und
aus diese Dichtungsflansche durchsetzenden, mit Anschlüssen und Öffnungen versehenen rohrförmigen Prüfleitungen besteht,
wobei die Dichtungsflansche beabstandet sind derart, daß die ersten beiden das Kernrohr des ersten Wickelmoduls am Ein- und Ausgang und der jeweils nachfolgende Dichtungsflansch das Kernrohr des jeweils folgenden Wickelmoduls mindestens am Eingang gegenüber dem Kernrohr des vorausgehenden Wickelmoduls abdichtet und
wobei die Öffnungen in der Prüfleitung nur nach einem Dichtungsflansch angebracht sind, nach welchem die übrigen Prüfleitungen keine Öffnungen besitzen derart, daß eine Prüfleitung nur mit dem Kernrohr eines der Wickelmodul in kommunizierender Verbindung steht.
der von einer Stirnseite her in die Kernrohre der in Reihe geschalteten Wickelmodule einführbare Prüfadapter
aus Dichtungsflanschen für die Kernrohre und
aus diese Dichtungsflansche durchsetzenden, mit Anschlüssen und Öffnungen versehenen rohrförmigen Prüfleitungen besteht,
wobei die Dichtungsflansche beabstandet sind derart, daß die ersten beiden das Kernrohr des ersten Wickelmoduls am Ein- und Ausgang und der jeweils nachfolgende Dichtungsflansch das Kernrohr des jeweils folgenden Wickelmoduls mindestens am Eingang gegenüber dem Kernrohr des vorausgehenden Wickelmoduls abdichtet und
wobei die Öffnungen in der Prüfleitung nur nach einem Dichtungsflansch angebracht sind, nach welchem die übrigen Prüfleitungen keine Öffnungen besitzen derart, daß eine Prüfleitung nur mit dem Kernrohr eines der Wickelmodul in kommunizierender Verbindung steht.
2. Prüfadapter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
nur ein Dichtungsflansch zur Abdichtung des Kernrohres des letzten Wickelmoduls an
seinem Eingang vorhanden ist.
3. Prüfadapter nach den vorhergehenden Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Dichtungsflansche durch Abstandshalter verbunden sind, die dem Prüfadapter
Stabilität verleihen.
4. Prüfadapter nach den vorhergehenden Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Prüfleitungen aus ineinander liegenden und zu einander beabstandeten Rohren
unterschiedlicher Länge bestehen.
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