DE2244686C3

DE2244686C3 - Mit Druckdifferenz arbeitende Filtriervorrichtung

Info

Publication number: DE2244686C3
Application number: DE2244686A
Authority: DE
Inventors: Douglas U. College Park Ga. Grover
Original assignee: Glasrock Products Inc
Current assignee: Porex Technologies Corp
Priority date: 1971-04-29
Filing date: 1972-09-12
Publication date: 1981-07-16
Also published as: DE2244686A1; DE2244686B2

Description

Die Erfindung betrifft eine mit Druckdifferenz arbeitende Filtriervorrichtung, beispielsweise zum Trennen von Bestandteilen einer Flüssigkeit, mit einem die Flüssigkeit enthaltenden oben offenen rohrförmigen Behälter, in welchem ein oben offenes Probenahmerohr verschiebbar ist, an dessen unterem Ende ein elastischer Kolben vorgesehen ist, der außen mit der Innenwand des Behälters in abdichtender Berührung steht und eine sich durch ihn hindurch erstreckende mittlere axiale Bohrung besitzt, und mit einem in dem Kolben unter Bildung einer Abdichtung getragenen Filter.

Bei einer bekannten Filtriervorrichtung dieser Art (US-PS 34 81477, Fig. 8) ist der Kolben mit einer Kammer einstückig ausgebildet, in welcher der Filter angeordnet ist. Die mittlere axiale Bohrung des Kolbens dient bei dieser bekannten I iltriervorrichtung /um Hindurchführen eines Kapillarrohres, dessen unteres Ende mit der Filterkammer in Verbindung steht und dessen oberes Ende entweder in einen getrennten Behälter eingeführt ist ι'der unter Umlegen auf sich selbst in dem f'mbcnahmerohr endet. Die bekannte Vorrichtung hat sowohl funktionell als auch konstruktiv verschiedene Nachteile. Ein konstruktiver Nachteil besteht darin, daß die bekannte Vorrichtung vergleichsweise schwierig und damit teuer herzustellen ist. Einerseits muß das Kapillarrohr an seinem unteren Ende in dem Kolben in einer genau fixierten axialen Stellung festgelegt werden, in welcher dieses Unterende praktisch mit dem unteren Ende der entsprechenden Kolbenbohrung bündig abschließt. Andererseits muß der Kolben mit vergleichsweise komplizierter Gestalt

iü so ausgebildet werden, daß der Filter in der genannten Kammer angeordnet werden kann. Ein funktioneller Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht darin, daß Verstopfungen auftreten können. Außerdem ist diese bekannte Vorrichtung nicht umkehrbar in dem Sinne, Jaß das Filtrat nicht leicht mit dem unfiltrierten Teil der Probe rekombiniert werden kann. Die gleichen Nachteile bestehen bei abgewandelten Ausführungsformen dieser bekannten Vorrichtung, bei denen die den Filter enthaltende Kammer ein von dem Kolben getrennter Bauteil ist und das Kapillarrohr durch die Kolbenbohrung hindurchgefühlt ist und mit dem Inneren der Filterkammer in Verbindung steht.

Es ist auch eine Ftltriervorrichtung (US-PS 35 12 940) bekannt mit einem Flüssigkeit enthaltenden oben offenen rohrförmigen Behälter, in welchem ein oben offenes Probenahmerohr verschiebbar ist, an dessen unterem Ende ein filter angebracht ist. Zum Bilden einer Dichtung zwischen dem Probenahmerohr und dem Behälter ist an der Außenfläche des Probenahmerohres eine Mehrzahl von im Abstand voneinander angeordneten Dichtungsringen vorgesehen. Bei dieser bekannten Vorrichtung besteht ein Nachteil darin, daß sie schwierig und damit nur mit relativ hohen Kosten hergestellt werden kann. Ein weiterer Nachteil besteht

»:> darin, daß sie auf Grund der engen Toleranzen und der Art der Ringabdichtungen schwierig zu handhaben ist.

Es ist schließlich auch eine Filtriervorrichtung bekannt (FR-PS 15 01 962), bei welcher eine Reinigung des Filiers durch Rückspülung erfcigt. Diese bekannte

*o Vorrichtung ist mit einer Einrichtung zum Abtrennen der beim Rückspülen entfernter· Feststoffe versehen. Diese Einrichtung besitzt einen geschlossenen und durch eine Trennwand in zwei mit äußeren Rohranschlüssen versehene Kammern unterteilten senkrechten

·»? rohrartigen Behälter, wobei in jeder Kammer ein Kolben abgedichtet verschiebbar ist. Die beiden Kolben sind durch eine durch die Trennwand abgedichtet hindurchgeführte Stange fest miteinander verbunden. Der eine Kolben besteht aus porösem Material derart, daß lediglich Flüssigkeit hindurchtreten kann. Bei entsprechender Verschiebung dieses Kolbens kann somit Rückspülflüssigkeit von Feststoffen getrennt werden. Eine solche Vorrichtung ist vergleichsweise aufwendig und kompliziert und praktisch nur für den beabsichtigten Zweck verwendbar, nämlich Feststoffe aus der Rückspülflüssigkeit abzutrennen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine mit Druckdifferenz arbeilende Filtriervorrichtung Herart auszuführen, daß einwandfreie Funktion mit einer vergleichsweise einfachen Ausführung erhalten wird.

Gelöst wird diese Aufgabe, ausgehend von einer Vorrichtung der einleitend genannten Art. gemäß der Erfindung dadurch, daß der filter in der als Strömlings-(Kirchgang dienenden mittleren axialen Bohrung des Kolben· angeordnet ist.

Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung ist von vergleichsweise einfacher Ausführung, weil der Filter einfach in der mittleren axialen Bohrung des Kolbens

angebracht ist, wobei gleichzeitig die Bohrung des Kolbens als Strömungsdurchgang verwendet wird. Hinsichtlich der Funktion wird bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung der Vorteil erzielt, daß die Gefahr eines Verstopfens vermieden ist, weil die mittlere Bohrung des Kolbens mit ausreichend großem Querschnitt gebildet werden kann. Außerdem hat durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Strömungsweg bis zu einer Stelle hinter dem Filter gleichbleibenden Querschnitt, was ebenfalls dazu beiträgt, daß die Gefahr von Verstopfungen praktisch nicht vorhanden ist. Diese Eigenschaft ist besonders ausgeprägt, wenn eine Vorrichtung gemäß der Erfindung für das Filtrieren von Blut verwendet wird.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht in auseinandergezogener Anordnung einer mit Druckdifferenz arbeitenden Filtriervorrichtung gemäß der Erfindung.

F i g. 2 ist eine vergrößerte fragmentarisclv vertikale Querschnittsansicht des unteren Endteils des rohrförmigen Probenahmebauteils und des oberen Endteils des Behälters der in F i g. 1 wiedergegebenen Vorrichtung.

Fig.3 ist eine vergrößerte senkrechte Schnittansicht des unteren Teils des Behälters und eine fragmentarische teilweise weggebrochene Ansicht des Probenahmebauteils, das in den Behälter eingeführt ist, wobei der Behälter teilweise mit einer zur Probenahme bestimmten Flüssigkeit gefüllt ist und

F i g. 4 ist eine fragmentarische senkrechte Schnittansicht des unteren Endteils des Behälters und des Probenahmebauteils, wobei das Probenahmebauteil so seitlich gedrängt wird, daß ein Teil der Lippe des Kolbenbauteils so zusammengedrückt wird, daß eine Axialbewegung des Probenahmebauteils ohne Herbeiführung einer merklichen Druckdifferenz ermöglicht wird.

Im folgenden wird im einzelnen auf die zur Erläuterung der Erfindung ausgewählte Ausführungsform Bezug genommen, wobei IO im allgemeinen einen Behälter oder ein Testrohr bezeichnet, das transparent ist und aus Glas, Kunststoff oder dergleichen gefertigt ist. Das Testrohr 10 ist üblich, indem es einen hohlen -ti zylindrischen Körper 11 aufweis, der an seinem Bodenteil durch halbkugelförmigen oder konkaven Boden 12 geschlossen ist. Die Mündung 13 des Behälters 10 kann wahlweise einen nach außen gebogenen Rand 14 aufweisen. Die äuDere zylindrische Wand des jo Behälters ist mit 15 bezeichnet und die innere zylindrische Wand mit 16.

Der Behälter 10 ist ein integrales Bauteil, das symmetrisch ist, wobei die Außenwand 15 konzentrisch mit der Innenwand 16 längs der mit A in Fig. I « bezeichneten vertikalen Achse verläuft.

Das im allgemeinen mit der Nummer 20 bezeichnete Probenahmebauteil ist ein hohler rohrförmiger Zylinder, der eine glatte zylindrische Außenwand 19 und eine glatte zylindrische Innenwand 22 aufweist, die konzen- t>n irisch längs einer mit A in Fig. I erläuterten vertikalen Achse angeordnet ist. Die Kammer des Probenahmebauteil", ist durch die Innenwand 22 begrenzt und ist über ihre gesamte L.änge zylindrisch und am äußeren Ende 21 des Probenehmer 20 offen sowie auch am *> unteren I.nde 24 des Probenehmer 20 offen.

Das langgestreckte rVobenahmebauteil kann jede beliebige Querschnittsform aufweisen, da jedoch der bevorzugte Behälter ein Standardreagenzglas ist, ist die bevorzugte Querschnittsform für das Probenahmebauteil kreisförmig. Das Probenahmebauteil ist langer <tls das Reagenzglas, so daß ein Ende aus dem Oberteil des Reagenzglases herausragt, wenn es bis zum Boden eingeführt ist Der äußere Durchmesser der Wand 19 des Probenehmers 20 ist geringer als der Innendurchmesser der Wand oder Oberfläche 16 des Behälters 10.

Der Kolben 25 ist aus Kautschuk, Neopren oder irgend einem anderen elastischen oder biegsamen Material gefertigt Der Kolben umfaßt einen Körper 26 mit einer zylindrischen äußeren Oberfläche 27, die einen etwas größeren Durchmesser aufweist als der Durchmesser der Innenwand 22 des Probenahmebauteils 20. Der Körper 26 ist an seinem unteren Endteil mit einer biegsamen ringförmigen sich radial erstreckenden Lippe oder einem Flansch 30 mit einem abgerundeten Rand 29 versehen. Der Kolbenkörper besitzt eine kegelstumpfförmige Bodenfläche 28. Vom Rand 29 verjüngt sich die Bodenfläche 28 radial nach innen zu einer Verbindung mit der äußeren C&erfläche 27. Durch eine derartige Anordnung wird der ringförmige Flansch oder die Lippe 30 mit einer oberen radialen Schulter 31 zum Anliegen an dem unteren Endteil 24 des Probenehmers 20 versehen, wenn der Kolben 25 in das Ende 24 des Probenehmers wie in F i g. 2 gezeigt, eingeführt ist Der Durchmesser des Randes 29 der Lippe 30 ist etwas größer als der Durchmesser der Oberfläche 16 und größer als der Durchmesser der Wand 19. Zum besseren Abschluß können zusätzliche Lippen oder Flansche ähnlich wie Lippe 30 auf dem Kolbenkörper vorgesehen werden.

Der Koiben 25 ist mit einer axialen Bohrung 32 versehen, die wie in den Zeichnungen gezeigt, einen gleichmäßigen Durchmesser über ihre gesamte Länge aufweist. Die Bohrung kann zur besseren Haltung des Filterbauteils modifiziert sein, indem ihr ein nicht einheitlicher Durchmesser gegeben wird, beispielsweise ein abgeschrägter oder stufenförmiger. Die Bohrung 32 ist sowohl zum Innern des Probenehmers 20 an dem oberen Ende 33 als auch zum Behälter 10 an dem unteren Ende 34 offen. Die Bohrung 32 ist sowohl mit der äußeren Oberfläche 27 des Kolbens 25 als auch dem Rand 29 der Lippe oder des Flansches 30 konzentrisch. Innerhalb der Bohrung 32 befindet Vieh ein langgestrecktes zylindrisches poröses Kunststoffilter 40. das eine Vielzahl von miteinander verbundenen Hohlräumen aufweist, welche die Durchgänge oder Kanäle durch das Kunststoffmaterial begrenzen. Mit dem Filter 40 innerhalb der Bohrung 32 stehen die aufgrund der miteinander verbundenen Hohlräume gebildeten Durchgänge direkt mit dem Hohlrauminneren des Probenahmebauteils in Verbindung und ergeben einen Strömungsweg für das Filtrat aus der Nähe der Bodenöffnung 34 der Bohrung 32 aufwärts durch das Filter 40 und direkt in das Innere des Probenehmer 20. Das Filter 40 kann außer aus einem festen porösen Kunststoffmaterial auch aus Glaswolle, Asbest, synthetischen Kunststc^ffasern und porösem keramischen Material oder anderen inerten anorganischen Filtermateriaiien, wie beispielsweise gesintertes Glas und Diatomecnkieselerdc gefertigt sein. Da? Fiiier 40 wird in die Bohrung 32 durch Preßsit/. eingepaßt und wird aufgrund von Reibung an Ort und Stelle gehalten, wobei das obere Ende <!ί des Filters innerhalb des oberen Endes 33 des Kolbens 25 endet. Auch das untere Ende 42 des Filters 40 endet innerhalb des unteren Endes 34 des Kolbens 25. Anstelle des in den Zeichnungen wiederge-

gebenen gleichmäßigen Filterbauteils kann das Filterbauteil aus zwei oder mehreren Schichten von verschiedener Porosität aufgebaut sein. Das Filterbauteil kann auch einen ungleichmäßigen Durchmesser aufweisen, um die Reibungskräfte zu erhöhen, welche es innerhalb der Kolbenbohrung halten.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich klar der Betrieb der vorliegenden Vorrichtung. Wenn der obere Teil einer Flüssigkeit von dem Rest der Flüssigkeit oder dem Feststoff abgetrennt werden soll, wird die Flüssigkeit in den Behälter IO gebracht. Maßnahmen, wie Zentrifugieren. Ausfällen oder anderer Reaktionen können gegebenenfalls in dem Behälter durchgeführt «erden. Danach wird das Probenahmebauteil 20 mit dem Kolben 25 zuerst in die Mündung I J des Behälters 10 eingeführt. Der Probenehmer 20 wird dann manuell nach innen gedrückt, so daß der Rand 29 der Lippe 30 umlaufend mit der Innenwand 16 des Hehälters 10 in Lingrill steht. Wie oben ausgeführt, ist die Lippe oder der Flansch 30 von größerem Durchmesser als der Innendurchmesser des Behälters 10 und sonnt wird, solang der Probenehmer 20 nicht auf die eine oder die andere Seite gedrängt wird, der Rand 29 fortgesetzt mit der inneren Seitenwand 16 ir Fingriff stehen und durch den Behälter 10 bündig zurückgehalten werden. Wenn der Probenehmer nach innen gedrängt wird, wischt die Lippe oder der Flansch 30 längs der Innenseitenwand 16. wodurch die Flüssigkeit (sowohl Flüssigkeit als auch Gas) eingeengt und in und durch das Filter 40 gepreßt wird. Sobald die Fiussigkeitshöhe in dem Behälter erreicht ist. wird die Flüssigkeit fortschreitend aus der Nähe der Bodenöffnung M der Bohrung 32 aufwärts durch Filter 40 und direkt in das Innere des Probenahmebauteils 20 gepreßt. Fm weiteres Pressen im Innern des Probenehmer 20 ermöglicht, daß noch weitere Flüssigkeit aus dem obersten Teil der Flüssigkeit im Behälter 10 durch Filter 40 und in dem Innern des Probenehmers 20 gewonnen wird.

Die Stellungen der verschiedenen Teile der erfindungsgemäßer! Vorrichtung, wenn das Probenahmebau-

,.„j..„„ ti „;„„„(..ι ,

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V. iedergegeben. Die -\bgabe der Flüssigkeit durch das Filter 40 an das Innere des Probenehmers 20 ist in F i g. 3 w iedergegeben.

Der Probenehmer w ird in der in F ι g. 3 wiedergegebenen Stellung belassen und Teile des Filtrats durch eine Pipette (nicht gezeigt), durch Gießen oder durch andere geeignete Mittel entfernt. Das zu bewahrende Filtrat wird in einen anderen Behälter gegossen. Der nicht > verwendete Teil des Filtrats kann auch mit dem nicht filtrierten Teil der Probe durch das einfache Mittel des teleskopartigen Herausziehens des Probenahmebaliteils in Richtung der Achse A wiedervereinigt werden, wobei diese Bewegung ein unterhalb der Lippe 30 gebildetes •i> Vakuum verursacht und zu einer Rückfiltration führt.

Der Probenehmer kann auch mit dem darin enthaltenen Filtrat aus dem Reagenzglas entfernt werden. Nach diesem Alternativverfahren wird der umlaufende Fingriff zwischen der Kolbenlippe und der • Innenfläche des Behälters gebrochen. Zur llerbeifüh rung dieses Bruchs wird das Probenahmebauteil 20 entweder in dem Behälter 10 verkantet, wie sich aus F i g. 4 ergibt, oder auf eine Seite gepreßt, so daß ein Teil der Lippe 50 gegen die innenwand iö des Rchäitcrs iü :' gepreßt wird. Wenn die Lippe 30 eine Breite zwischen Lb und 4.8 mm aufweist, befindet sich ein Teil der Lippe auf einer Seite gegenüber dem gepreßten Teil 50 im Abstand von der Innenwand 16 unter Bildung eines Zwischenraums, wie in F i g. 4 wiedergegeben. Bei : · Vorlage des in dieser Weise gebildeten Zwischenraums zwischen einem Teil der Lippe und der Innenwand kann das Probenahmebauteil aus dem Behälter mit dem in seinem Ifc.ifrn zurückgehaltenen Filtrat entfernt werden. Der Zwischenraum ermöglicht den freien Durchi" gang von Luft und verhindert damit die Bildung eines Vakuums während des Herauszieheiis. Die Filtratprobe kann dann aus dem Probenehmer durch Gießen oder durch andere geeignete Mittel übertragen werden.

Die Vorrichtung der Erfindung kann auch als

r. Saugfiltervorrichtung verwendet werden. Somit kann das rohrförmige Bauteil 20 zum Boden des Behälters 10 eingeführt werden und die zu filtrierende Flüssigkeit in das Innere des rohrförmigen Bauteils 20 gegossen werden. Ziehen zum teleskopartigen Herausbewegen

i" des Behälters 10 verursacht ein Vakuum, das sich im unteren oder Bodenteil des Behälters unterhalb der

I inn*» ICl anchiMof ni*>ce»c Vakuum inrhi7iprt Hif»

Filtration durch das poröse Kunststoffilterbauteil 40. Auf diese Weise kann eine untere (schwerere) ' Flüssigkeitsschicht filtriert und als Probe entnommen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Mit Druckdifferenz arbeitende Filtriervorrichtung, beispielsweise zum Trennen von Bestandteilen einer Flüssigkeit, mit einem die Flüssigkeit enthaltenden oben offenen rohrförmigen Behälter, in welchem ein oben offenes Probenahmerohr verschiebbar ist, an dessen unterem Ende ein elastischer Kolben vorgesehen ist, der außen mit der Innenwand des Behälters in abdichtender Berührung steht und gebildet sich durch ihn hindurch erstreckende mittlere axiale Bohrung besitzt, und mit einem in dem Kolben unter Bildung einer Abdichtung getragenen Filter, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (40) in der als Strömungsdurchgang dienenden mittleren axialen Bohrung (32) des Kolbens (25) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (25) über eine vergrößerte Lippe odex <:inen Flansch (30) mit der Innenwand (16) des Behälters (10) in abdichtender Berührung steht, und daß die Lippe (30) derart gestaltet ist, daß bei Verkanten oder Schrägstellen des Probenahmerohres (20) der Dichtungseingriff der Lippe (30) mit der Innenwand des Behähers (10) an einer Stelle unterbrochen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (40) in der Bohrung (32) des Kolbens (25) derart angeordnet ist. daß wenigstens ein Ende von ihm von dem entsprechenden Ende der Bohrung (32) nach innen im Abstand liegt.

4. Vorrichtung nach einem üer Ansprüche I bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (25) eine kegelstumpfförmige Unterflächt (28) aufweist und die Lippe (30) einen abgerundeten Rand besitzt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (40) eine Vielzahl von miteinander verbundenen Hohlräumen aufweist, die eine Anzahl von Durchgängen in dem Filter begrenzen, die mit dem Inneren des Probenahmerohres (20) direkt verbunden sind.