DE2338070A1

DE2338070A1 - Fraktionierungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2338070A1
Application number: DE19732338070
Authority: DE
Inventors: Michel Rochet; Bernard Vogt
Original assignee: Rhone Poulenc SA
Current assignee: Rhone Poulenc SA
Priority date: 1972-07-26
Filing date: 1973-07-26
Publication date: 1974-02-07
Also published as: JPS545392B2; DE2338070C3; FR2227888B2; DE2338070B2; GB1432439A; JPS49107983A; IT995073B; CH582011A5; FR2227888A2; CA1054949A; BE802791A; NL7310004A; US3884814A

Description

Dr. F. Zumsteln sen. - Dr. E. Assmann Dr. R. Koenlgsberger - DIpl.-Phys. R. Holzbauer - Dr. F. Zumsteln Jun.

PATENTANWÄLTE

POSTSCHECKKONTO: MÜNCHEN 91139

BANKKONTO: BANKHAUS H. AUFHÄUSER

8 MÜNCHEN 2.

SG 4111/4248 St/th

EHONE-POUTiENC S.A., Paris /Frankreich

Fraktionierungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Fraktionierungsvorrichtung, insbesondere für gemischte Fluide, unter Verwendung von Hohlfaden, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Die hier "betrachteten Fraktionierungsvorgänge sind im wesentlichen Austauschvorgänge (Dialyse, direkte Osmose, Gas-Gas-Austausch, Flüssigkeits-Gas-Austausch) und Trennvorgänge (Ultrafiltration, umgekehrte Osmose, Gasdurchgang). Diese Vorgänge können Anreicherungsvorgänge darstellen.

Fraktionierungsvorrichtungen mit Hohlfaden sind "bereits bekannt, insbesondere durch die FR-PSen 1 307 979, 1 340 495, 1 568 113 und 2 017 387.

Die FR-PS 1 307 979 beschreibt eine Vorrichtung mit einem oder mehreren linear angeordneten Fadenbündeln, die an ihren Enden, nicht jedoch in der Mitte gehalten werden. Die Fadenbündel werden gebildet durch Überziehen der zuvor geschnittenen Hohlfaden mit Hilfe eines Klebstoffs. Dieses Verfahren beinhaltet jedoch erheb-

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liehe Herstellungsschwierigkeiten, da der Klebstoff bestrebt ist, in die Fäden einzudringen und sie zu zerstören. Da im übrigen jedes Elementarbündel nicht starr ist, ist das Auswechseln schwierig.

In den FR-PSen 1 340 495 und 2 017 387 werden Bündel aus Hohlfaden in Form eines U beschrieben, deren Fäden lediglich an ihren Enden abgestützt werden. Eine derartige Vorrichtung hat mehrere Nachteile, insbesondere deshalb, weil ein Bündel nicht starr ist, sondern die Fäden vielmehr flexibel sind, so daß der Austausch schwierig ist, vor allem wenn die Vorrichtung waagerecht oder senkrecht mit den Öffnungen der Hohlfaden nach unten angeordnet ist. Außerdem gestattet diese Vorrichtung kaum einen Austausch zwischen zwei Fluiden, sondern lediglich die Abtrennung aus einem Fluid.

In der FR-PS 1 568 113 werden Vorrichtungen mit Hohlfaden beschrieben, deren Fäden quer auf einen Hohldorn aufgewickelt sind. Diese Anordnung ist schwer herzustellen, da es erforderlich ist, die aufgewickelten Hohlfaden zur Bildung einer Reihe von radialen Perforationen zu durchschneiden. Im übrigen handelt es sich bei dieser Vorrichtung im wesentlichen um eine Trennvorrichtung, die nicht als Austauschgerät verwendet werden kann.

In der FR-PS 2 027 553 werden schließlich Vorrichtungen mit Hohlfaden zur Trennung durch selektive Permeabilität beschrieben, die eine Hülle oder ein Gehäuse und eine Anzahl von Hohlfaden in Form eines U umfassen. Im übrigen kann diese Vorrichtung einen flexiblen, porösen Mantel, beispielsweise aus Gewebe aufweisen, der in Längsrichtung bis hin zur Mitte des Fadenbündels vorgesehen wird, nachdem das Bündel hergestellt worden ist. Dieser Mantel dient zur Erleichterung der Einfügung eines perforierten Rohres (Fluid-Versorgungsrohr der Vorrichtung) ins Innere des Bündels aus Hohlfäden, und nicht zur Stützung der Hohlfaden. Folglich können sich diese Fäden verschieben.

Die Erfindung ist auf eine Vorrichtung der genannten Art gerichtet, bei der diese Nachteile überwunden werden.-Die erfindjmgsgeraäSe Fraktionierungsvorrichtung aus Hohlfaden soll

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einfach und problemlos aufgebaut sein und einen einfachen Austausch der Hohlfaden zwischen verschiedenen Vorrichtungen gestatten.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist gekennzeichnet durch

a) eine Hülle,

b) eine Anzahl von Hohlfaden in U-förmiger Anordnung,

c) eine Seele zur Stützung der Hohlfaden im Inneren der Schenkel des U,

d) eine Einrichtung zur Befestigung der Hohlfaden untereinander an ihren Enden, die mit der Seele fest verbunden ist,

e) wenigstens einen Fluideinlaß in der Hülle,

f) wenigstens einen Fluidauslaß in der Hülle.

Derartige Vorrichtungen sind vielfach abwandelbar, wobei die Abwandlungen insbesondere ausgerichtet sein können auf den angestrebten Typ der Fraktionierung. Unterschiede können bestehen bei Trennvorrichtungen (Ultrafiltrationsgeräte, Geräte für umgekehrte Osmose, Geräte für Gas-Durchgang) und Austauschvorrichtungen (Dialysegeräte, Gas-Gas-Austauscher, Gas-Flüssigkeits-Austauscher, Geräte für direkte Osmose). Unter Dialyse wird insbesondere der Austausch gelöster Stoffe zwischen zwei Flüssigkeiten verstanden. Ultrafiltration ist vor allem eine Filtration unter Druck von Stoffen mit einem erheblich größeren Molekulargewicht gegenüber dem lösenden Lösungsmittel, beispielsweise über 500. .

Die Hülle der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfaßt vorzugsweise zwei verbundene oder unabhängige Elemente, deren erstes im folgenden mit Gehäuse und deren zweites im folgenden mit Deckel bezeichnet wird.

Die Hülle dient zur Isolierung der Hohlfaden und der umlaufenden Fluide von außen.

Das Gehäuse bildet üblicherweise den Teil der Hülle, die die Hohlfaden umgibt. Der Deckel ist im allgemeine¹! der Teil der Hülle an den offenen Enden der Hohlfaden. Der Deckel kann im

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übrigen in wenigstens zwei Abteilungen entsprechend jedem Zweig des oder der U-förmigen Bündel aus Hohlfäden unterteilt sein. Diese Abteilungen können je mit einen Einlaß oder Auslaß entsprechend e oder f versehen sein.

Die Hohlfäden, von deren mehrere Tausend verwendet werden können, sind üblicherweise in Form e.ines oder mehrerer Bündel angeordnet. Diese Bündel v/eisen eine U-Form auf. Gegebenenfalls sind sie nicht gehalten, so daß der Durchtritt des Fluids zwischen ihnen erleichtert wird.

Im vorliegenden Zusammenhang v/erden unter Hohlfaden Fäden in Rohrform verstanden, die im Inneren einen kontinuierlichen Kanal etwa entlang der Achse des Fadens aufweisen und die aus makromolekularen Materialien bestehen»

Die erfind ungs gemäß verwendbaren Hohlfaden sind Hohlfäden jeder bekannten Art, insbesondere diejenigen, die in den französischen Patentschriften 1 307 979, 1 586 563 und 2 017 387 erwähnt sind. Diese Fäden können homogen oder mikroporös oder anisotrop (hautartig oder lederartig) sein. Sie können durch Schmelzen, durch Trocknen (Verdampfung eines Lösungsmittels) oder auf feuchtem Wege (Koagulation) hergestellt werden. Die verwendeten Fäden haben im allgemeinen einen ringförmigen Querschnitt oder eine ringförmige Öffnung. Die erfindungsgemäß verwendbaren Fäden haben einen Außendurchmesser, der im allgemeinen unter 1 mm und vorzugsweise unter 0,6 mm liegt und sogar zwischen 5 und 100 yu betragen kann.

Die genaue Art der Hohlfäden bestimmt sich nach dem betrachteten Anwendungszweck (Dialyse, Ultrafiltration, Gas-Gas- oder Gas-Flüssigkeits-Austausch usw.).

Die erwähnte Seele (c) dient dazu, insbesondere die Hohlfaden zu stützen, da sie im Inneren des durch die Hohlfäden gebildeten U liegt. Diese Seele kann darüber hinaus weitere Funktionen hVoen. Insbesondere kann sie, wie im folgenden erli.utert werden soll, zur Montage der Hohlfaden dienen} sie l:??.nn weiterhin, wie

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die Hülle, "bei der Isolierung der Hohlfaden gegenüber der Umgebung mitwirken. '

Die Seele kann verschiedene Formen aufweisen· Es kann sich um eine einfache Platte handeln. Vorzugsweise umfaßt die Seele wenigstens eine U-förmige Rinne zur Aufnahme der Hohlfaden. Unter U-förmiger Rinne soll hier nicht eine im Querschnitt U-förmige Rinne, sondern eine U-förmig angeordnete Rinne verstanden werden, line derartige U-förmige Rinne gestattet eine bessere Unterstützung der Hohlfaden. Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann die Seele durch ein Profil mit H-förmigem Querschnitt gebildet- werden. Es kann sich auch um ein Profil mit einem Querschnitt in Form eines Kreuzes oder selbst mit sternförmigem Querschnitt mit gerader Anzahl der Arme handeln.

In bestimmten Fällen, insbesondere bei Trennvorrichtungen, in denen Fluid unter Druck außen um die Fäden umläuft, kann die Seele durchbrochen oder durch ein poröses Material gebildet sein und sogar einen Mittelkanal aufweisen. Im letzteren Falle ist der Mittelkanal vorzugsweise koaxial zu einem Rohr des Gehäuses, das einen Einlaß für das zu behandelnde Fluid oder einen Auslaß für behandeltes Fluid bildet (obige Punkte e und f). Im übrigen ist dieser Mittelkanal vorzugsweise über kleine radial angeordnete Kanäle mit dem Äußeren der Seele verbunden.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen umfassen ebenfalls gemäß dem obigen Punkt d eine Befestigungseinrichtung für die Fäden untereinander an ihren Enden. Die Befestigungseinrichtung ist üblicherweise eine gehärtete Masse (vorzugsweise verfestigter Klebstoff), in die die" Enden der Hohlfaden eingebettet sind, ohne daß der Mittelkanal der Hohlfaden beeinträchtigt ist. Diese gehärtete Masse legt die Hohlfaden nicht nur in Bezug aufeinander fest, sondern auch in Bezug auf die Seele. Im übrigen wird diese gehärtete Masse zur Festlegung der Fäden untereinander im allgemeinen nicht durch eine einzige Masse gebildet, sondern vielmehr durch 2 η Maesen, wobei η die Anzahl der Fadenbündel ist. Von chemischen Standpunkt aus ist diese gehärtete Masse im allge-

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meinen verfestigter Klebstoff. Als Klebstoff können schnell oder langsam wirkende Klebstoffe aus einem oder zwei Bestandteilen verwendet werden. Als schnell haftende Klebstoffe können Alkylcyanoacrylate genannt werden. langsam haftende Klebstoffe sind Epoxyharze. Diese Aufzählung ist jedoch nicht abschließend. Weitere Klebstoffe sind insbesondere in der PR-PS 1 307 979 genannt.

Schließlich umfassen die erfindungsgemäßen Vorrichtungen gemäß den obigen Punkten e und f wenigstens einen Fluid-Einlaß für das zu behandelnde Fluid und wenigstens einen Fluid-Auslaß für das behandelte Fluid. Diese Durchlässe, die die Hülle durchdringen, können je nach den Einzelheiten des Falles in dem Gehäuse und/oder dem Deckel der Hülle vorgesehen sein. Im allgemeinen enthalten das Gehäuse und der Deckel wenigstens je einen dieser Durchlässe.

Diese Ein- und Auslässe sind jeweils mit dem Bereich innerhalb der Hohlfaden bzw. dem Bereich außerhalb der Hohlfaden verbunden.

Die genaue Anzahl und Anordnung der Einlasse und/oder Auslässe für das Fluid hängt insbesondere und vor allem von der Art des Umlaufs des zu fraktionierenden Fluids ab.

Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung als Dialysegerät wirkt, umfaßt' sie vorzugsweise wenigstens zwei Einlasse und zwei Auslässe, da es bei der Dialyse vorteilhaft ist, wenigstens zwei Fluide durch das Gerät hindurchzuleiten.

Im folgenden werden weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung!

Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung der Fig. 1; -

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Fig. 3 und 4 sind Längs- und Querschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung und der abgewandelten Form der Pig. 2;

Fig. 5 ist eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen, zylindrischen Vorrichtung mit kreuzförmiger Seele;

Fig. 6 zeigt eine Anordnung der Hohlfadenbündel in U-Form auf einer kreuzförmigen Seele;

Fig. 7 zeigt eine Seele mit perforiertem Kreuzquerschnittj Fig. 8 zeigt eine einheitliche Fraktionierungszelle;

Fig. 9 ist ein Schnitt einer Fraktionierungsvorrichtung mit mehreren einheitlichen Zellen;

Fig. 10 und 11 zeigen zwei Vorrichtungstypen zur Herstellung der Stränge zur Bildung der erfindungsgemäßen Fraktionierungsvorrichtungen;

Fig. 12 zeigt eine auf "bestimmte Art ausgebildete Seele zur Herstellung für eine erfindungsgemäße Fraktionierungsvorrichtung;

Fig. 13 zeigt eine Seele, die einen Strang trägt;

Fig. 14 ist ein Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 15a bis 15c zeigen ein Ende der Seele zur Verwendung in der Vorrichtung gemäß Fig. 10;

Fig. 16 ist eine Explosionsdarstellung einer ,erfindungsgemäßen Vorrichtung mit plattenförmiger Seele.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt ein Gehäuse 1 und einen als Verschluß dienenden Deckel 3. Wenn die Vorrichtung montiert ist, umgibt das Gehäuse die Hohlfaden vollständig. Der Deckel ist seinerseits in zwei Abteilungen 11 und 12 unterteilt und derart ausgebildet, daß er die verschiedenen Fluidsysteme abdichtet.

Ferner umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Anzahl von Hohlfäden 9 in U-förmiger Anordnung. Die Enden, die einem Schenkel des U entsprechen, münden in einer der Abteilungen 11» Die anderen Enden münden in der anderen Abteilung 12.

Ferner umfaßt die Vorrichtung einen Kern oder eine Seele 2 mit

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einem H-förmigen Querschnitt, die genau im Inneren des Gehäuses liegt. Diese Seele kann einen Überzug, beispielsweise aus Schaum, haben, damit leere Räume in der Vorrichtung vermieden werden· Mit 10 ist ein Bereich bezeichnet, der beim Montieren der Vorrichtung durch Klebstoff gebildet wird· Dieser Bereich 10 sichert eine Trennung in dem Gehäuse 1, durch die in bestimmten Anwendungsfällen der direkte Durchgang' des au trennenden Fluids von dem Rohr 4 in das Rohr 5 vermieden wird· Die Anwendungszwecke, bei denen dieser direkte Durchgang zu vermeiden ist, sind vor allem einerseits Austauschvorgänge, insbesondere Dialyse, und andererseits Trennvorgänge, insbesondere Ultrafiltration und umgekehrte Osmose, wenn sich die unter Druck stehende Flüssigkeit außerhalb der Hohlfaden befindet.

Die Vorrichtung umfaßt weiterhin eine gehärtete Masse 8, in die die offenen Enden aller Hohlfaden eingebettet und in der sie zugleich gegeneinander festgehalten werden. Diese Masse wird durch zv/ei Ausgangsmassen gebildet, die symmetrisch in Bezug auf die Seele angeordnet werden. Diese gehärtete Masse 8 haftet an der Seele 2 an und wird durch gehärteten Klebstoff gebildet. Sie sorgt für Abdichtung zwischen Fluidströmen gegenüber dem Gehäuse 1, dem Deckel 3 und der Seele 2.

Schließlich umfaßt die Vorrichtung vier Einlaß- und/oder Auslaßrohre 4» 5» 6, 7. Die Rohre 6 und 7 entsprechen einander und gehören jeweils zu der Abteilung 12 und 11 des Deckels 3 sowie zu den beiden Gruppen der Hohlfadenenden.

Obwohl dies in Fig. 1 nicht dargestellt ist, können der Deckel 3 und die Seele 2 oder das Gehäuse 4 jeweils mit Vorsprüngen und Löchern oder umgekehrt, zur Erleichterung der Positionierung und Verbindung des Deckels bei der Montage der erfindungsgemäßen Fraktionierungsvorrichtung versehen sein. Im übrigen kann die Seele 2 im Bereich hinter der Masse 8 eine Verengung aufweisen, die den Hohlfaden gegenüber einen gewissen Spielraum läßt, der die Montage der Vorrichtung erleichtern kann.

Die Vorrichtung mit vier Rohren gemäß Fig. 1 ist auf alle erfind ungs gemäßen Anwendungszwecke anwendbar, wie Dialyse, direkte

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Osmose, Gas-Flüssigkeits- und Gas-Gas-Austausch, "bei denen eine Zirkulation quer durch die Vorrichtung mit zwei unterschiedlichen Fluiden stattfindet und zwei Einlaßrohre ("beispielsweise 4 und 6) und zwei Auslaßrohre (beispielsweise 5 und 7) für Fluide verwendet werden. Das eine Fluid läuft im Inneren der Hohlfaden um, während das andere außen um die Hohlfaden herumläuft.

Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung für die Ultrafiltration oder umgekehrte Osmose verwendet wird, kann die unter Druck stehende, zu fraktionierende Lösung im Inneren oder außerhalb der Hohlfaden umlaufen. Wenn sie sich außerhalb der Hohlfaden befindet, wird sie durch das Rohr 4 eingeleitet und tritt durch das Rohr 5 aus, während das Ultrafiltration- oder Osmoseprodukt durch die beiden Rohre 6 und 7 austritt.

Wenn die durch Ultrafiltration oder Osmose zu fraktionierende Lösung andererseits innerhalb der Hohlfaden umläuft, wird sie durch das Rohr 6 zugeleitet und tritt durch das Rohr 7 aus, oder umgekehrt, während das Ultrafiltration- oder Osmoseprodukt durch die beiden Rohre 4 und 5 austritt oder durch eines dieser Rohre, wenn das andere verschlossen wird.

Bei Gasdurchgang sind die Umlaufschemata für die Fluide ähnlich wie bei Ultrafiltration.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen der Fig. 1 durch folgende Elemente:

Das Gehäuse 1 ist als solches derart U-förmig ausgebildet, daß die Seiten der Seele 2 mit diesem zusammen die Hülle, die Isolierung und die Trennung zwischen Innerem und Äußerem der Vorrichtung bilden. Wenn die Vorrichtung montiert ist, liegen die Seiten der Seele 2 dichtend gegen das Gehäuse 1 an (sie sind zum Beispiel angeschweißt, angeklebt oder dergleichen). Die abgerundete Form des Endes des Gehäuses 1 gestattet eine Vermeidung von Toträumen (diese Toträume 3ind in einigen Ar-Wendungsfällen unerwünscht _t bßisplelawelse 5'οτάζυη ε Ve die bakterielle Fermentierung').

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Diese Ausführungsform weist drei Einlaß- und/oder Auslaßrohre für das Fluid auf, nämlich die Rohre 4, 6 und 7» Diese Besonderheit liegt nicht an der Form des Gehäuses 1 und ist auch in Verbindung mit dem Gehäuse der Fig. 1 möglich« Umgekehrt kann die Vorrichtung gemäß Fig. 2 ebenfalls vier Einlaß- und/oder Auslaßrohre aufweisen.

Die Vorrichtung der Fig. 2, die nur drei Rohre aufweist, ist insbesondere anwendbar für umgekehrte Osmose, Ultrafiltration und Gasdurchgang.

Praktisch tritt das zu fraktionierende Fluid durch das Einlaßrohr 6 ein und durch das Auslaßrohr 7 aus. Das Osmose- oder Ultrafiltrationsprodukt oder das durchgehende Produkt wird außerhalb der Fäden in dem Gehäuse 1 gesammelt und tritt durch das Auslaßrohr 4 aus. Entsprechend einer abgewandelten Ausführungsforin kan:n das Rohr 4 am abgerundeten Ende des Gehäuses 1 angeordnet sein.

Die Fig. 3 und 4 zeigen einen Längsschnitt und einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit Einlaß- und/oder Auslaßrohren der Vorrichtung wie in Fig. 1, während das Gehäuse und der Kern oder die Seele die Form der Fig. 2 aufweisen. Fig.3 ist ein Längsschnitt entlang der Linie HI-III in Fig. 4. Fig. 4 ist ein Querschnitt entsprechend der Linie IV-IV in Fig. 3.

Die Bezugsziffern 1 bis 11 bezeichnen dieselben Elemente wie „ ; den Fig. 1 und 2.

Mit 13 und 14 sind Verbindungsbereiche zwischen der Seele 2 und dem Gehäuse 1 bezeichnet. Die Abdichtung in Höhe dieser Verbindungsbereiche wird, entweder durch Kleben oder durch Schv/eiße^ herbeigeführt, vorzugsweise durch Ultraschallschweißen.

In Fig. 14 ist ein Schnitt durch eine Vorrichtung gemäß Fig, I gezeigt. Dieser Schnitt zeigt die besondere Anordnung der See!'>-■ ·... und des Gehäuses 1, die eine Verbesserung der Abdichtung gestattet und zu eirer besseren Berührung oder Benetz ujt.· -■'·■-" .: Fl:;;irij mit den Hohlfaden führt, sofern e ·■ „ .:.

K/ t

mit einem zu behandelnden Fluid auf der Außenseite der Hohlfaden handelt, sowie um eine Dialyse und allgemein Austauschvorgänge.

Die Seele 2 in H-Form trägt das Bündel aus Hohlfaden 9. Die Anordnung setzt sich in einem Gehäuse 1 fort. Das Gehäuse 1 ist mit mehreren in Längsrichtung verlaufenden Ansätzen 35 und 37 versehen. Die Seele weist entsprechende ITuten 36 auf. Selbstverständlich kann man weiterhin die Dichtigkeit durch Klebstoff in Höhe der Ansätze und Nuten oder durch Schweißen verbessern. Die Ansätze 35 lassen einen gewissen Hohlraum in den Hüten 36 frei.

Pig. 5 zeigt eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Praktionierungsvorrichtung in Zylinderform mit einer kreuzförmigen Seele.

Das Gehäuse 1 ist nur mit einem Rohr 4 dargestellt, kann jedoch je nach Verwendungszweck zwei Rohre oder mehr aufweisen.

Die Seele 2 in Kreuzform weist zwei unabhängige Paden-Bündel 9 und 9^f aus Hohlfaden in U-förmiger Anordnung auf. Die Verwendung einer kreuzförmigen Seele gestattet die Herstellung von kompakteren Geräten.

Der Deckel 3 weist vier Abteilungen 11, 12, 11', und 12* auf, und vier Einlaß- oder Auslaßrohre 6, 6», 7, 7^!.

Bei der Herstellung einer derartigen Vorrichtung als Ultrafiltrationsvorrichtung kann man zwei verschiedene Lösungen S^ und S₂ ultrafiltrieren. Die Lösung S. wird durch das Rohr 6 eingeleitet und tritt-durch das Rohr 7 aus. Die Lösung S₂ wird bei 6^! eingeleitet und tritt bei 7' aus. Die beiden Ultrafiltrate werden in dem Gehäuse 1 gesammelt und durch das Rohr 4 abgenommen .

Wenn es nicht notwendig ist, zwei verschiedene Lösungen S.. und S₂ zu fraktionieren, sondern wenn vielmehr eine Lösung S. fraktioniert werden soll, verwendet man einen nicht gezeigten Deckel 3 mit lediglich zwei Rohren 6 und 7 und zwei Abteilungen.

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Einerseits sind die Abteilungen 12 und 12 · und einerseits die Abteilungen 11 und 11' jeweils vereinigt. .

Bei der umgekehrten Osmose, der Ultrafiltration und dem Gasdurchgang mit einem zu behandelnden Fluid außerhalb der Hohlfaden, ober bei Dialyse, direkter Osmose und Gas-Gas- oder Gas-Flüssigkeits-Austausch wird die Vorrichtung gemäß Fig. 5 vorzugsweise in einer abgewandelten 3?orm verwendet. Das Gehäuse 1 weist jetzt vier Rohre auf, von denen zwei als Einlaß und zwei als Auslaß dienen, und die je auf der Seite der Hohlfäden und in der Nahe ihrer Enden angeordnet sind, damit das zu behandelnde Fluid in Berührung mit der größten Länge der Hohlfaden kommt· Vorzugsweise kann man Nuten an jedem Flügel der kreuzförmigen Seele und Vorsprünge in dem Gehäuse vorsehen, wie es zuvor im Zusammenhang mit Fig. 14 beschrieben wurde.

Fig. 6 gibt im Detail eine vorteilhafte Anordnung der Bündel der Hohlfaden in U-Form an einem Ende einer kreuzförmigen Seele an, wie sie in Fig. 5 verwendet wird.

Fig. 7 zeigt eine kreuzförmige Seele mit zahlreichen Perforationen. Wie oben angegeben wurde, gestattet die Verwendung einer kreuzförmigen Seele einen kompakten Aufbau der Fraktionierungsvorrichtung. Die Perforationen erleichtern die Zirkulation des Fluids um das Äußere der Hohlfaden herum. Diese Perforationen sind vorzugsweise im Falle einer Trennvorrichtung mit unter Druck stehendem Fluid auf der Außenseite der Hohlfaden vorgesehen, und insbesondere im Falle einer Vorrichtung mit mehreren Bündeln in demselben Gehäuse (siehe die weiter unten beschriebene Fig. 9). Die Perforationen können zahlreich sein, so daß die Seele schließlich einer Art Gitter bildet, sofern sie ihre Festigkeit behält. Im Falle der Dialyse sind nicht-perforierte Seelen vorzuziehen. Diese Perforationen können selbstverständlich auch bei anders geformten Seelen, insbesondere bei denjenigen mit Η-Form gemäß Fig. 1 bis 4 vorgesehen sein. Schließlich können die Perforationen nicht nur in den Flügeln der Seelen, sondern auch im Mittelbereich angebivioht sein, in dem gemäß den obigen Ausführungen die Seele einen Hittelkanal besitzen kann.

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Fig. 8 zeigt eine einheitliche Fraktionierungszelle, die insbesondere für Fraktionierungsvorrichtungen geeignet ist, bei denen die Hohlfaden austauschbar sind·

Diese einheitlichen Fraktionierungszellen liegen ebenfalls im Bereich der Erfindung.

Eine einheitliche Fraktionierungszelle gemäß der Erfindung ist durch folgende Merkmale gekennzeichnet:

b) Eine Anzahl von in U-Form angeordneten Hohlfaden,

c) eine die Hohlfaden tragende, im Inneren der Schenkel des U angeordnete Seele,

d) eine Befestigungseinrichtung für die Fäden untereinander an deren Enden, die mit der Seele fest verbunden ist,

g) ein die Einrichtung gemäß d umgebender Ring.

Die charakteristischen Eigenschaften der Elemente b, c, d sind ähnlich wie die zuvor unter Bezugnahme auf die Fraktionierungsvorrichtung beschriebenen Merlanale.

Die einheitliche Fraktionierungszelle gemäß Fig. 8 umfaßt eine Seele 2 (in diesem Falle in Form eines H), ein Bündel aus Hohlfaden 9 in Form eines U, dessen offene Enden in eine gehärtete Masse 8 eingebettet sind, und als charakteristische I-Ierkmale dieser einheitlichen Zelle der Fig. 8 einen Ring 15, dessen Bereich 16 mit Gewindegängen versehen ist. Dieser Ring ist an der Seele durch Schweißen oder vorzugsweise durch Kleben befestigt. Der mit Gewinde versehene Bereich 16 gestattet ein Einschrauben der Anordnung in ein Gehäuse, so daß die Entfernbarkeit und Austauschbarkeit diesem? einheitlichen Zelle gesichert ist. Zwei kleine Löcher 17 gestatten das Einschrauben und Ausschrauben. Der nicht mit Gewinde versehene Bereich des Ringes ist im Durchmesser größer als der mit Gewinde versehene und bildet einen Anschlag beim Einschrauben, gegen den eine nicht gezeigte ICreisringdichtung anliegen kann.

Eine in Fig. 8 nicht dargestellte Abwandlung bestellt darin, den im Durchmesser größeren Bereich des Pdrigef? Ii" -sberifall": mit ainen

Gewinde zu versehen, um auf diesen Bereich, einen Deckel 3 aufzuschrauben.

Wenn die einheitlichen Fraktionierungszellen eine lange Seele aufweisen, kann es vorteilhaft sein, die Hohlfaden elastisch festzuhalten, um ein Durchhängen oder Plattern der Fäden zu vermeiden.

Fig. 9 zeigt eine Fraktionierungsvorrichtung mit mehreren Fraktionierungs-Einzelzellen.

Das Gehäuse 1 dieser Vorrichtung ist mit einer Grundplatte 18 verbunden, die eine Reihe von Sitzen 34 aufweist, in die die Fraktionierungs-Einzelzellen eingesetzt sind. Die Ringe der Einzelzellen und die in Fig· 9 gezeigten Sitze haben glatte Wände. Die Blockierung der Einzelzellen wird einerseits durch Schultern 19 und andererseits durch eine Schubplatte 20 (Verriegelungsplatte) mit Aussparungen 21 bewirkt. Die Abmessung dieser Aussparungen 21 entspricht etwa derjenigen des Ringes der Einzelzellen. Wenn die Aussparung 21 dem Ring 15 gegenüberliegt, kann die Einzelzelle aus ihren Sitz herausgenommen werden. Wenn die Schubplatte 20 verschoben wird, ist die Aussparung in Bezug auf den Ring 15 versetzt und die Einzelselle ist in ihrem Sitz blockiert. Eine Kreisringdichtung 22 sichert die Abdichtung 'des Systems. -,

In Fig. 9 ist eine Einzelzelle in ihrem Sitz und eine von ihr^m Sitz aus herausgenommene Einzelzelle gezeigt.

Wie aus Fig. 9 hervorgellt, können ebenfalls Einzelzellen mit H-förniger Seele (Fig'. 9a) sowie mit kreuzförmiger Seele (?ig.9~; ) verwendet v/erden.

Im übrigen können die in Fig. 9 gezeigten Einzelzellen, die einen Ring mit glatter Wand aufweisen, durch Einzelzellen mit Gewinde ersetzt werden, wie sie unter Besugns.hne auf Fig. 8 beschrieben worden sind. In letzteren lalle nüssen die Hitz-j der Grundplatte 13 ebenfalls Gewinde aufweiser.,. Bei eir.er ..·.-■■· ar^igeii Konstruktion wird eine Verriegelaiigsplat'te i3r^r^"bvic-.tt':

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20 unnötig.

In Pig. 9 ist ein einheitlicher Deckel 3 gezeigt, der die Anordnung aus sämtlichen Praktionierungs-Einzelzellen abdeckt. Ebenfalls ist die Vorrichtung gemäß Pig. 9 besonders ausgerichtet auf die Ultrafiltration und umgekehrte Osmose sowie auf Gasdurchgang. Die Zirkulation des (unter Druck) zu fraktionierenden Fluids erfolgt zwischen den Einlaß-Rohren 4 und dem Auslaß-Rohr 5» und die Osmose-, Ultrafiltrations- oder Durchgangs-Produkte werden in dem Deckel 3 gesammelt und treten durch das Rohr 6 aus.

Eine Abwandlung der Vorrichtung der Pig. 9 besteht darin, den einheitlichen Deckel 3 durch eine Anzahl von Deckeln entsprechend jeder Einzelzelle zu ersetzen.

Pur die Ausführungsformen gemäß sämtlicher bisher beschriebener Piguren kann im Deckel und/oder im Gehäuse die Anzahl der Einlaß- und/oder Auslaßrohre verändert werden, je nachdem, ob eine Dialyse oder andere Fraktionierungsverfahren durchgeführt v/erden sollen, und je nach der angestrebten Zirkulation des zu fraktionierenden Pluids außerhalb oder innerhalb der Hohlfäden.

Pig. 16 zeigt eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit drei Praktionierungs-Einzelzellen, deren Hohlfäden auf plattenförnigen Kernen oder Seelen angeordnet sind.

Diese Vorrichtung umfaßt ein Gehäuse 1, in das drei Fraktionierungs-Einzelzellen eingefügt sein können. Zwei dieser Zellen sind in dem Gehäuse dargestellt, und die dritte befindet sich vor dem Gehäuse. Im übrigen i£t in dem Kreis 40 vergrößert der in dem Kreis 41 liegende Seil der dort gezeigten Einzelzelle dargestellt. Jede Fraktionierungszelle umfaßt eine Anzahl von Seelen 2 in Plattenform, die parallel zueinander angeordnet sind und auf denen sich die Hohlfaden 42 in U-förmiger Anordnung befinden. Diese Fäden sind in Form einer Decke angeordnet und rr:':inen eine oder mehrere lagen der Hohlfäden umfassen. Sin '.'.LnQ 15 hält die verschiedenen plattenförmigen Seelen 2 einer Praktionierungszelle fest. In Fig. 16 ist dieser EIn.^ 15 darge-

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stellt mit Stegen 43, so daß er Gitterform annimmt, wobei sich die Anordnung aus Seele und Fäden und gehärteter Masse in die verschiedenen Schlitze zwischen den Stegen 43 einfügt. In jedem Pail ist es möglich, diese Stege fortzulassen. In diesem Falle ist der Ring 15 ausgebildet als Eahmen, der die gehärtete Masse einfaßt, in'die die Enden der plattenförmigen Stege und der Fäden eingebettet sind. Die genaue Form des Rahmens oder Ringes 15 wird danach bestimmt, daß er sich in den Sitz des Gehäuses 1 einfügt. Die Rippen 44 dienen zur Verstärkung des Gehäuses 1. Die Vorrichtung umfaßt im übrigen einen Deckel 3, der von vorne auf das Gehäuse 2 aufgesetzt wird. Das Gehäuse 1 ist mit nicht dargestellten Stiften versehen, die in Löcher 45 eingreifen und den Deckel fest mit dem Gehäuse verbinden.

Diese Vorrichtung ist besonders geeignet für Irennvorgänge, insbesondere für Ultrafiltration, umgekehrte Osmose und Gasdurchgang. Die Flüssigkeit (oder allgemeiner das Fluid), das behandelt werden soll, wird durch den Einlaß 6 eingeleitet und überstreicht die Fäden parallel zur Ebene der Seelen und senkrecht zu den Fäden. Die Flüssigkeit oder das Gas treten durch eine dem Einlaß 6 ähnliche Öffnung auf der anderen Seite des Gehäuses 1 aus. Das abgesetzte Produkt gelangt in das Innere der Hohlfaden im hinteren Bereich des Gehäuses. Der Deckel 3 bildet eine Kammer, die eine Sammlung des Produkts der verschiedenen Fäden gestattet. Dieses Produkt tritt aus dieser Kammer durch Leitungen 46 im Gehäuse 1 aus. Diese verschiedenen Leitungen laufen in einen Saminelkanal, durch dessen Öffnung 47 das Produkt austritt.

Die bei den bisher beschriebenen Vorrichtungen verv/endeten Seelen oder Kerne können rechtv/inkelig oder quadratisch sein. Sie können vollständig eben oder gewellt sein.

Die Erfindung bezieht sich im übrigen auf die Herstellung der zuvor beschriebenen Vorrichtungen und insbesondere auf die Anordnung Bündel-Seele-Gehäuse oder Bündel-Seele-Ring. Wie aus den folgenden Ausführungen hervorgehen soll, bildet die Einfachheit dieses Verfahrens einen erheblichen Vorteil der Erfindung.

Im folgenden wird der Ausdruck "Fraktionierungselement" für eine

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Einzelzelle (Anordnung aus Bündel, Seele und Ring) oder eine Anordnung aus Bündel, Seele und Gehäuse verwendet.

Allen diesen Verfahren gemeinsam sind die folgenden Schritte, von denen einige gleichzeitig oder in anderer Reihenfolge ausgeführt werden können:

d) Die Hohlfaden v/erden zur Herstellung eines Stranges gewickelt,

ß) dieser Strang wird auf eine Primär-Seele in Längsrichtung aufgebracht,

Jr) die Fäden werden an der Seele und untereinander mit Hilfe eines härtbaren Stoffes (im allgemeinen eines Klebstoffs) befestigt, wobei diese Befestigung vorzugsweise an einem Ende des Stranges oder entlang eines scheibenförmigen Bereiches etwa senkrecht zu den Fäden erfolgt,

S) die Primär-Seele und die Hohlfäden v/erden an einem Ring oder Gehäuse befestigt,

^) der Strang aus Hohlfäden und eventuell der Ring oder das Gehäuse werden auf Länge gebracht.

In der vorstehenden Definition und im folgenden wird unterschieden zwischen Primär-Seele (2^!) und Sekundär-Seele (2). Die Sekundär-Seele 2 stimmt mit der Seele 2 überein, von der zuvor im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Iraktionierungs-Vorrichtung gesprochen wurde. Die Primär-Seele 2' ist diejenige, die den Strang der Hohlfaden trägt, wobei der Unterschied zwischen Primär- und Sekundär-Seele in denjenigen Teilen liegt, die möglicherweise beim Zurechtschneiden entfernt werden. Wenn bei diesem Zurechtschneiden die Primär-Seele 2¹ nicht, sondern lediglich die Hohlfaden und der diese verbindende Klebstoff betroffen v/erden, ist die Primär-Seele mit der Sekundär-Seele identisch.

Wie bereits ausgeführt wurde, führen diese verschiedenen Yerfahrensschritte zu einem 5raktionierungselement_f das entv/eder eine Einzelzelle ist,wenn bei dem Schritt S ein Ring verwendet wird, oder das eine Anordnung aus Bündel, Seele und Gehäuse ist, wenn im Falle des Schrittes 6 ein Gehäuse verwendet wird.

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Die Konstruktion der gesamten Fraktionierungsvorrichtung wird unter Umständen durch Befestigung dieser Einzelzelle in einem Gehäuse und in jedem Falle durch .Befestigung eines Deckels vervollständigt. Diese Vorgänge bieten dem Fachmann jedoch keine Schwierigkeiten, und die Befestigungsmittel wie Gewinde, Klebstoff, Verbindungseinrichtungen, Verriegelungsplatte sind oben ausführlich beschrieben worden, so daß keine weiteren Erläuterungen erforderlich sind.

Bei Herstellung komplizierterer Vorrichtungen, wie sie in Fig. gezeigt sind, werden die einzelnen Zellen in den Sitzen in dem Gehäuse befestigt.

Unter den verschiedenen möglichen Verfahren zur Herstellung der Fraktionierungselemente sind drei Verfahren P.., P₂ und T- besonders vorteilhaft und sollen genauer beschrieben werden.

Das Verfahren P₁ zur Herstellung von Fraktionierungsvorrichtungen gemäß der Erfindung ist durch folgende Schritte gekennzeichnet:

of.) Ein Strang wird durch Aufwickeln eines oder mehrerer Hohlfäden auf eine feste Primär-Seele hergestellt, indem die Fäden auf der Primär-Seele gegenseitig mit dem Wickel befestigt werden, wobei die Befestigung an einem Ende der Seele oder entlang eines etwa senkrecht zu der Primär-Seele und dem Strang liegenden scheibenförmigen Bereichs erfolgt;

βj.) ein Gehäuse oder ein Pdng wird um den festgelegten Bereich des Stranges vorgesehen?

γ.) der Strang wird an dem Gehäuse oder Pdng festgelegt,

ξj.) die nach dem Schritt γ ^ entstehende Anordnung wird zur echtgeschnitten.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Schrittes ¹X ₁ des Verfahrens P. ist in Fig. 10 dargestellt. Bei dieser Vorrichtung wird die Prinär-Seele 2^! in die Hitte eines Hinges 23 gebracht, der eine Anzahl von Spulen 24 trägt, auf die die Hohlfäden aufgewickelt sind*

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Die Primär-Seele 2* liegt im wesentlichen fest oder wird leicht hin und her senkrecht zur Ebene des Ringes 23 zur Verbesserung der Gleichmäßigkeit des Aufv/ickelns der Hohlfaden angetrieben.'

Der Ring 23 dreht sich, so daß die Hohlfaden von den Spulen 24 auf die Seele 2¹ gewickelt werden und einen Strang 25 bilden. Im Maße dieses Auf v/icke lvorganges bringen eine oder mehrere Düsen Klebstoff örtlich auf diesen Strang auf, so daß bei Verwendung eines schnell haftenden Klebstoffs eine kontinuierliche Festlegung der Fäden auf der Seele und der Fäden untereinander ermöglicht wird.

Eine abgewandelte Ausführungsform eines Teils dieser Vorrichtung der Fig. 10 ist in den Fig. 15a bis 15c gezeigt. Diese Figuren veranschaulichen das Ende der Primär-Seele 2', auf die der Strang aufgewickelt ist.

Fig. 15a zeigt dieses Ende in Profildarstellung. Fig. 15b zeigt einen Schnitt durch die Primär-Seele entlang der Linie XVb-XVb in Fig. 15a, und Fig. 15c zeigt das Ende der Primär-Seele von oben.

Diese Primär-Seele ist mit einer Öffnung 39 versehen, durch die der Klebstoff im Maße des V/icke lvorganges eingeleitet wird, d Diese Öffnung 39 ist durch das Innere der Primär-Seele mit zwei Nuten 38 verbunden, durch die der Klebstoff zum Benetzen der Fäden austreten kann.

Diese Anordnung der Fig. 15a bis 15c erfordert keine Düsen 26 der Vorrichtung der Fig. 10, die in bestimmten Fällen das Aufwickeln behindern können.

Eine weitere Vorrichtung zur Durchführung des Schrittes o( des Verfahrens P₁ ist in Fig. 11 dargestellt.

Diese Vorrichtung umfaßt eine umlaufende Scheibe 29 mit Spulen 24-, die Hohlfaden tragen. Die kreuzförmige Primär-Seele 2· ist in einer nicht dargestellten Halterung angebracht, die eine

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- 20 Drehung der Seele 2' im Umfang 1/4 Umdrehung gestattet.

Um die Primär-Seele herum ist ein Ring 27 vorgesehen, der Padenführungs-Ringe 28 aufweist. Im Normarbetrieb liegt die Primär-Seele 2¹ fest· die Scheibe 29 und der Ring 27 drehen sich derart, daß die Hohlfäden auf die Primär-Seele zur Bindung eines Stranges

25 gewickelt werden. Wenn zwei der Aufnähmewinkel der kreuzförmigen Primär-Seele gefüllt sind, wird diese um 1/4 Umdrehung gedreht und die beiden anderen Aufnahmewinkel werden mit einem zweiten Strang 25' gefüllt. Wie Pig. 10 zeigt, sichern die Düsen

26 die Zufuhr des Klebstoffs und die kontinuierliche Befestigung. Die Düsen 26 können jedoch fortgelassen werden, wenn die Primär-Seele Nuten oder Schlitze ähnlich der Ausführungsform gemäß Pig. 15a bis 15c aufweist.

Der dem Schritt oi, folgende Schritt β , des Verfahrens P.. besteht darin, daß ein Gehäuse oder ein Ring um den festgelegten Bereich des Stranges herum angebracht wird. Dies geschieht dadurch, daß die Öffnung des Gehäuses oder des Ringes in eine zu der Primär-Seele etwa senkrechte Ebene gebracht wird, in der der während des Schrittes c< befestigte Bereich liegt. Die Pestlegung des Stranges an dem Ring oder Gehäuse (Schritt g ,) kann dadurch geschehen, daß Klebstoff zwischen den Strang und den Ring oder das Gehäuse und gegen beide aufgebracht wird, und daß man sodann diesen Klebstoff fest werden läßt. Es ist ebenfalls möglich und vorteilhaft, die Primär-Seele mit dem Ring oder Gehäuse zu verschweißen. Welches Verfahren gewählt wird, hängt insbesondere von der Art der gewünschten Vorrichtung ab. Bei einer Vorrichtung gemäß Pig. 2 ist ein Verschweißen des Gehäuses mit der Seele vorzuziehen. Das Verschweißen Kann mit oder ohne Hinzufügung von Material geschehen. Es kann sich um ein herkömmliches Chermosehweißen oder um ein Ultraschallschweißen handeln.

Wenn diese Schritte <K .j bis ^ ^ durchgeführt sind, wird die entstandene Anordnung zurechtgeschnitten (Schritt <P^). Zugleich wird der Padenstrang, die verfestigte Haltemasse und die Primär-Seele und gegebenenfalls das Gehäuse oder der Ring geschnitten. Im allgemeinen wird ein Schneiden des Gehäuses oder Ringes vermieden, wenn es möglich ist, den Strang entlang einer Ebene au

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schneiden, in der eine glatte Oberfläche des Gehäuses oder Hinges liegt.

Wenn die Befestigung im Bereich eines Endes des Stranges erfolgt ist, dient lediglich der lange Bereich, das heißt das U-förmige, durch die Sekundär-Seele getragene Hohlfadenbündel nach dem Abschneiden als erfindungsgemäßes Fraktionierungselement. Wenn die Festlegung in der Mitte des Stranges erfolgt ist, erhält man durch den Schnitt zwei Hohlfadenbündel in U-Form, die je zur Bildung eines erfindungsgemäßen Fraktionierungselements verwendbar sind.

Fig. 13 zeigt für den Fäll einer Primär-Seele 2· in Form eines H, die hier in Seiten- und ünteransicht gezeigt ist und einen Strang 25 aus Hohlfäden trägt, zwei Ebenen YI¹ und ZZ^f, entlang denen der Strang und die Primär-Seele geschnitten werden können. Die Ebene ZZ¹ entspricht einem Schnitt des Stranges an einem Ende. In diesem Falle ist lediglich der rechte Bereich der Fäden des Stranges erhalten geblieben. Die Ebene ΪΤ¹ entspricht einem Schnitt des Stranges im Mittelbereich entlang einer Ebene etwa senkrecht zu den Fäden. Die beiden durch diesen Schnitt entstehenden Hälften können zur Herstellung von Fraktionierungs-Einzelzellen oder Fraktionierungsvorrichtungen gemäß der Erfindung verwendet werden.

In dieser Fig. 13 ist der Ring oder das Gehäuse, die mit der Anordnung aus Strang und Seele verbunden sind, nicht dargestellt, jedoch erfolgt, wie oben ausgeführt, der Schnitt entlang den Ebenen YY¹ oder ZZ^f ebenfalls entweder durch den Ring oder das Gehäuse hindurch oder entlang einer ebenen Fläche des Ringes oder Gehäuses.

Der Schnitt selbst kann durch .jede an sich bekannte Einrichtung durchgeführt werden, insbesondere durch Abscheren oder Sägen. Er wird vorzugsweise durch eine Bearbeitung vervollständigt, beispielsweise mit Hilfe eines Mikrotoms sur Erzielung einer glatteren Schnittfläche.

Fig. 12 zeigt einen Typ einer Primär-Seele, die speziell sur

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Erleichterung des Schnittvorganges dient. Diese Primär-Seele umfaßt im wesentlichen zwei Teile. Das eine ist länglich und bildet nach dem Schnitt die Sekundär-Seele 2, die in die erfindungsgemäßen Iraktionierungsvorrichtungen eingebaut ist. Dieser längliche Teil umfaßt ein ebenes Ende 30. Das andere Teil der Primär-Seele ist ein Bügel 31 mit zwei Stiften 32, denen zwei locher 33 in der Sekundär-Seele 2 entsprechen.

Eine derartige Primär-Seele kann beispielsweise insoweit modifiziert sein, als sie kreuzförmig ausgebildet ist, wobei der Bügol ebenfalls eine Kreuzform aufweist und vier Stifte tragen kann.

Mit einer derartigen Primär-Seele nach J?ig. 12 wird der Schritt

0( .. des Verfahrens P, vorzugsweise derart durchgeführt, daß die Verbindung in Höhe der ebenen Stirnfläche 30 erfolgt. Der Schnitt erfolgt ebenfalls entlang dieser ebenen Stirnfläche 30. Durch diese Anordnung wird der Schnitt erheblich erleichtert. Es müssen lediglich die Hohlfaden und die Stifte, und nicht der Körper der Primär-Seele geschnitten werden« Durch rechtzeitiges Herausziehen der Stifte kann selbst ein Schnitt dieser Stifte eingespart v/erden.

Unter den Verfahren sur Herstellung der erfindungsgemäßen Praktionierungsvorrichtungen ist ein weiteres Verfahren Pp ebenfalls vorteilhaft und soll in folgenden näher erläutert v/erden.

Dieses'Verfahren Pp ist gekennzeichnet durch folgende Sehritte:

c< p) Ein Strang aus Hohlfäden wird in Längsrichtung auf eine Primär-Seele gebracht, und zwar v/erden entvreder direkt Hohlfäden auf diese Seele aufgev/ickelt o5e:c die Pääen v/erden auf eine Zwisoheriialterung aufgav/ickelt und auf die Primär-Seele übertragen;

|3p) ein Hing oder ein Gehäuse wird auf die durch den Schrift; P erzeugte Anordnung aus Seele und Strang aufgebracht;

die Anordnung aus Fäden, Seele und Gehäuse oder Ring des Schrittes β ₂ wird fest verbunden;

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^₂) die durch den Schritt / ₂ erzeugte Anordnung wird zurechtgeschnitten.

Der Vorteil dieses Verfahrens liegt insbesondere darin, daß nur ein einziger Befestigungsschritt erforderlich ist.

Die Wicklung gemäß dem Schritt °< ₂ kann durch .die zuvor beschriebenen Verfahren mit festliegender Wicke!halterung erfolgen.
Ferner kann die Wicklung mit Hilfe einer umlaufenden Wickelhalterung vorgenommen werden.

Die Wickelhalterung kann durch die Primär-Seele oder die Sekundär-Seele gebildet werden (Pig. 12). Wenn eine Wickelhalterung als
Zwischenhalterung verwendet wird, die nicht durch die Seele gebildet wird, ist es vorteilhaft, wenn diese Halterung zusammenziehbar ist, so daß der Strang zur Übertragung auf die Primär-Seele leicht abnehmbar ist.

Die Anbringung des Gehäuses oder Fanges gemäß dem Schritt β ₂
erfolgt unter den im Zusammenhang mit dem Schritt β ₁ des Verfahrens P. angegebenen Bedingungen. In einigen Fällen ist es
erforderlich, die Verbindung in einem gewissen Umfang dicht auszubilden (siehe oben Bereich 10 gemäß Pig. 1).

Die Verbindung gemäß dem Schritt ^f₂ erfolgt vorzugsweise durch Injektion eines Verbindungsmittels (im allgemeinen Klebstoff)
zwischen die Hohlfaden, die Seele und den Ring oder das Gehäuse und eine anschließende Verfestigung des Klebstoffs. Bei der Anordnung der Päden in Strängen besteht keine Gefahr eines Eindringens des Klebstoffs ins Innere der Päden, und es sind keine besonderen Vorsichtsmaßnahmen erforderlich, um den Eintritt des Verbindungsmittels in die Paden zu verhindern.

Die Injektion des Klebstoffs zwischen die Hohlfaden wird in der Praxis erheblich erleichtert durch Vibrationen mit niedriger
Frequenz, die der Anordnung aus Seele und Strang erteilt v/erden. Diese Vibrationen ermöglichen ein Austreiben von Blasen aus dem Klebstoff sowie eine bessere Verteilung der Päden und des Klebstoffs.

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Schließlich erfolgt der Schnitt in dem Schritt <f ? u*i"fce^ den-. seihen Bedingungen wie hei dem Schritt <f.. .

Schließlich ist das dritte Verfahren P~ zur Herstellung der erfindungsgemäßen Praktionierungsvorrichtung gekennzeichnet durch folgende Schritte:

tf ,) Ein Fadenstrang wird in Längsrichtung auf eine Primär-Seele aufgebracht, und zwar entweder durch direktes Wickeln der Hohlfaden auf diese Primär-Seele oder durch Wickeln auf einer Zwischen-Wicke!halterung und Übertragung des Stranges auf die Primär-Seele;

β ~) die Fäden werden untereinander und mit der Seele fest verbunden, wobei dieser Schritt β ~ gleichzeitig mit dem Schritt & oder anschließend erfolgen kann;

die Anordnung aus Strang und Primär-Seele wird zurechtgeschnitten;

,) die Anordnung aus Sekundär-Seele und Fadenbündel wird mit einem Gehäuse oder Ring fest verbunden.

Die Modalitäten der verschiedenen Schritte o( „ bis <P ~ sind ähnlich denjenigen der entsprechenden Schritte der Verfahren P. und Pp. Das Verfahren P~ ist insbesondere von Bedeutung für Vorrichtungen, in denen die Sekundär-Seele teilweise die Rolle einer Umhüllung spielt (vgl. insbesondere Fig. 2).

Nach den obigen Ausführungen sollten die durch die Verfahren P., Pp oder P., hergestellten Fraktionierungselomente zur Herstellung einer vollständigen, erfindungsgemäßen Praktionierungsvorrichtung vervollständigt werden. Wenn es sich uu eine einheitliche Zelle handelt (Hohlfadenbündel, Seele und Ring), ist es erforderlich, ein ü-ehäuse und einen Deckel hinzuzufügen. Wenn es sich um eine Anordnung aus Hohlfäden, Seele und Gehäuse handelt, ist ein Deckel hinzuzufügen.

Die Art der Befestigung eines Deckels 3 hängt insbesondere ab von der angestrebten Demontagemöglichkeit der Fraktionierungsvorrichtung. Wenn eine Vorrichtung nicht beispielsweise zur

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Reparatur oder Reinigung demontierbar sein soll, reicht es aus, den Deckel einerseits an das Gehäuse 1 und andererseits an das Ende der Sekundär-Seele anzukleben oder anzuschweißen. Wenn eine Demontage der Vorrichtung vorgesehen ist, wird der Deckel 3 vorzugsweise abnehmbar angebracht und man verv/endet daher irgendein bekanntes System für einen offenbaren Verschluß. Die Dichtigkeit der Vorrichtung wird in diesem Falle mit Hilfe von Dichtungen erreicht, die durch den Verschluß eingeklemmt werden.

Der Körper der erfindungsgemäßen Iraktionierungsvorrichtung, insbesondere das Gehäuse, der Deckel, die Seele und der Ring, können aus jedem festen, starren und dichten Material, insbesondere aus Metall oder vorzugsweise aus synthetischen Polymeren bestehen. Es können auch halbstarre Stoffe verv/endet werden. Wie oben ausgeführt wurde, sind die erfindungsgemäßen Eraktionierungsvorrichtungen verwendbar für Dialyse, Ultrafiltration, umgekehrte Osmose und Gasdurchgang. Verschiedene, genauere Anwendungszwecke sind diejenigen, wie sie in der angegebenen S¹Il-PS 1 307 979 beschrieben sind. Als wichtiger Anwendungsfall ist insbesondere eine künstliche Niere mit Dialyse und/oder Ultrafiltration und eine künstliche Lunge zu nennen.

Die Hauptvorteile der erfindungsgemäßen Praktionierungsvorrichtung liegen in ihrem einfachen Aufbau und der Ilöglichkeit der Herstellung von entnehmbaren, austauschbaren, einfachen oder vielfachen Bündeln.

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Claims

- 26 Pa. tentansprüche

1. Iraktionierungsvorrichtung, insbesondere für gemischte Fluide, unter Verwendung von Hohlfaden, gekennzeichnet durch.

a) eine Hülle (1, 2)

b) eine Anzahl von U-förmig angeordneten Hohlfaden,

c) eine Seele (2) zum Tragen der Hohlfaden in Inneren der Schenkel des TJ,

<3) eine Befestigungseinrichtung für die Fäden untereinander an ihren Enden, die mit der Seele (2) verbunden ist,

e) wenigstens einen Einlaß für das Fluid in der Hülle und

f) wenigstens einen Auslaß für das Fluid in der Hülle.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle durch einen Deckel (5) und ein Gehäuse (1) gebildet wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seele (2) wenigstens eine TJ-förmige Ausnehmung aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seele (2) einen H- bzw. kreuzförmigen Querschnitt auf v/eist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seele (2) plattenförmig ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seele einen Seil der Hülle bildet.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seele unterbrochen oder porös ist.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Seele (2) einen Mittelkanal aufweist, der vorzugsweise nach außen mit radialen Kanälen in Verbindung steht.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 "bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (3) wenigstens zwei Abteilungen (11, 12) umfaßt, die je einem Schenkel des oder der U-förmigen Hohlfadenbündel entspricht und die je mit einem Einlaß oder Auslaß versehen sind.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gek ennzeichnet, daß die Befestigung durch eine verfestigte Masse, vorzugsweise verfestigten Klebstoff erfolgt, in die die nicht verschlossenen Enden der Hohlfaden eingebettet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 und 6 bis 9, d a durch gekennzeichnet, daß die Seele (2) einen abgerundeten Η-Querschnitt aufweist_f und daß das Gehäuse (1) die Eorm eines U besitzt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch ge kennze ichnet, daß zwei Einlasse und zwei Auslässe vorgesehen sind und daß das Gehäuse (1) einen Ein— und Auslaß und der Deckel (3) einen Sin- und Auslaß auf v/eist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einlaß und zwei Auslässe vorgesehen sind, daß ein Auslaß in dem Deckel mit dem Inneren der Hohlfaden verbunden ist, und daß die beiden übrigen Durchlässe in dem Gehäuse (1) vorgesehen sind und außerhalb der Hohlfäden münden.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dad ureh gekennzeichnet, daß ein Einlaß und zwei Auslässe vorgesehen sind, daß ein Aulaß in dem Gehäuse vorgesehen ist und außerhalb der Hohlfaden mündet und daß die beiden übrigen Durchlässe in dem Deckel vorgesehen sind und innerhalb der

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Hohlfaden münden.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung einer Fraktionierungs-Einzelzelle die Hülle mit Einlassen und Auslassen als Ring (15) ausgebildet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch g e k e η η ze ichne t, daß mehrere plattenförmig Seelen (2) vorgesehen sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (15) ein Gewinde aufweist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dad ureh ge kennze ichnet, daß mehrere Einzelzellen in einer Vorrichtung vorgesehen sind.

19. Vorrichtung zur Herstellung einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit Fadenbündel, Seele und Gehäuse, gekennzeichnet durch folgende gleichzeitige oder aufeinanderfolgende Schritte:

et) Ein Aufwiekein der Hohlfaden zur Bildung eines Stranges,

(5 ) ein Aufbringen dieses Stranges auf eine Primär-Seele in Längsrichtung,

tf) ein Verbinden der Fäden mit der Seele und untereinander • mit Hilfe eines sich verfestigenden Materials, im allgemeinen Klebstoff, vorzugsweise an einem Ende des Stranges oder in einem scheibenförmigen Bereich etwa senkrecht zu den Fäden,

(?) ein Befestigen der Primär-Seele und der Hohlfaden an einem Ring oder Gehäuse,

<f) ein Abschneiden des Stranges aus Hohlfaden und gegebenenfalls des Ringes oder Gehäuses.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Deckel und gegebenenfalls ein Gehäuse anbringt.

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21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch g e kennze ichnet, daß man

0(.) einen Strang durch Wickeln von einem oder mehreren Hohlfaden auf eine Primär-Seele herstellt und die Fäden an der Primär-Seele und untereinander während des Wickelvorganges befestigt, wobei die Befestigung an einem Ende der Primär-Seele und des Stranges oder in einem scheibenförmigen Bereich senkrecht zu der Primär-Seele und dem Strang erfolgt,

β.,) ein Gehäuse oder einen Ring um den festgelegten Bereich des Stranges herum anbringt,

Λ den Strang mit dem Gehäuse oder Ring fest verbindet, j.) die durch den Schritt fl* gewonnene Anordnung zurechtsch neidet.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 oder 20, d a d ur eh gekennzeichnet, daß man

(X₂) in Längsrichtung einen Strang aus Hohlfäden auf eine Primär-Seele durch direktes Aufwickeln der Hohlfäden auf diese Primär-Seele oder durch Aufwickeln auf eine Zvrisehen-Trägerwicklung und Übertragung des Stranges auf die Primär-Seele aufbringt,

(3p) einen Ring oder ein Gehäuse auf die Anordnung aus Seele und Strang gemäß tf ₂ aufbringt,

die Anordnung aus Fäden, Seele und Gehäuse oder Ring gemäß β ρ fest verbindet,

₂) die durch den Schritt β ₂ erzielte Anordnung zurechtschneidet.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch ge kennze ichnet, daß man

Of₇) in Längsrichtung einen Fadenstrang auf eine Primär-Seele durch direktes Aufwickeln der Hohlfaden auf diese Primär-Seele oder durch Aufwickeln auf eine Zwischen-Trägerwicklung und Übertragung des Stranges auf die Primär-Seele aufbringt,

_) die Fäden untereinander und mit der Primär-Seele gleichzeitig mit dem Schritt c<, oder anschließend verbindet,

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(f _) die Anordnung aus Strang und Primär-Seele zureehtschriei-

det,
S-z) die Anordnung aus Sekundär-Seele und Fadenbündel an einem Gehäuse oder Ring befestigt.

24· Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebstoff zur Herstellung der Verbindung während des Schrittes ¹X . durch einen Schlitz in der Primär-Seele eingebracht wird.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufwicklung des Stranges auf die Primär-Seele bei feststehender Seele mit Hilfe eines umlaufenden Ringes erfolgt, der Spulen mit Fäden oder Fadenführungsringe aufweist.

26. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekenn-

z e i c h η et, daß das Gehäuse mit der Seele verschweißt wird, vorzugsweise durch Ultraschall.

27« Verfahren nach einem der Ansprüche 21, 22 oder 24, d a durch gekennzeichnet, daß der Schnitt in der Fläche der öffnung des Ringes oder des Gehäuses erfolgt.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 "bis 27, dadurch gekennze ichnet, daß die Primär-Seele durch eine Sekundär-Seele und einen Bügel gebildet wird.

29. Verfahren nach Anspruch 28, d a d'u r c h gekennzeichnet, daß der Schnitt in der Fläche der Sekundär-Seele erfolgt.

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