DE19726379C2 - Prüfadapter zur Integritätsprüfung von in Reihe geschalteten Wickelmodulen - Google Patents

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 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 Filtrationsanalgen 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 einer Filtrationsanlage, 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 einer 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 verbünden 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.