DE2400020A1

DE2400020A1 - Vorrichtung zur fraktionierung mittels hohlfasern

Info

Publication number: DE2400020A1
Application number: DE2400020A
Authority: DE
Inventors: Jean Roget; Michel Salmon; Bernard Vogt
Original assignee: Rhone Poulenc SA
Current assignee: Rhone Poulenc SA
Priority date: 1973-01-02
Filing date: 1974-01-02
Publication date: 1974-07-04
Also published as: BE809288A; JPS5099972A; NL7317617A; FR2212166A1; FR2212166B1; IT1006699B

Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assrnänn Dr. R. Koenigsberger - DIpl.-Phys. R. Holzbauer - Dr. F. Zumsteln Jun.

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8 MÜNCHEN 2.

BRÄUHAUSSTRASSE 4

Case SC 4195

27.11.1973 D/No

Khone-Poulenc S.A., Paris, Prankreich

Vorrichtung zur Fraktionierung mittels Hohlfasern

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fraktionierung von Fluiden mittels Hohlfasern, insbesondere ein Element oder eine Patrone für eine Fraktionierung, wobei dieses Element Hohlfasern' enthält und vorzugsweise in der Vorrichtung auswechselbar ist.

Die der ins Auge gefaßten Fraktionierungsverfahren sind im wesentlichen Austauschverfahren (Dialyse, direkte Osmose, Austauschreaktionen zwischen gasförmigen Stoffen, Austauschreaktionen zwischen Flüssigkeiten und Gas) sowie Trennverfahren (Ultrafiltration, umgekehrte Osmose, Gasdiffusion). Diese Verfahren können wohlgemerkt Anreicherungsverfahren bilden.

Es gibt zahlreiche Vorrichtungen oder Geräte, welche über ihre gesamte Länge verlaufende Hohlfasern aufweisen, welche als semipermeable Membranen dienen. Bei den ersten beschriebenen

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Geräten waren die Fasern bzw. die kleinen Röhrchen voneinander ziemlich entfernt (CJ. Walters, Petroleum Refiner 38 (5), Seiten ΐ4γ bis 15IJ 1959; US-PS 2 972 5^9). Aus diesem Grund war die Austauschoberfläche oder die Trennung pro Volumeneinheit ziemlich gering. Die Fasern.wurden daher in einer Mehrzahl von Bündeln angeordnet, wobei die Fasern im Inneren eines Elementarbündels sich praktisch alle an den Enden des Bündels berührten und an diesen Enden von einem für die Fluide undurchlässigen Harz verbunden waren (FR-PS 1 307 979 und FR-PS 1 227 OjJO). Wenn man in diesen zuletzt genannten Geräten eine Flüssigkeit behandelte, insbesondere bei Durchführung einer Ultrafiltration oder einer umgekehrten Osmose, konnte man die Flüssigkeit unter Druck innerhalb oder außerhalb der Fasern durchlaufen lassen. Bei einem Betrieb mit einer unter Druck stehenden Flüssigkeit, welche im Inneren der Fasern umläuft, besteht die Gefahr einer Verschmutzung oder einer Bildung . von Sedimentationen im Kanal von jeder Faser. Diese Gefahr, besteht insbesondere bei viskosen oder geladenen Produkten. Man möchte daher einen Betrieb mit einer unter Druck stehenden Flüssigkeit durchführen, welche im Außenraum.der Fasern umläuft. Hierbei stellt sich jedoch das Problem, die Mehrzahl der Fasern von der unter Druck stehenden Flüssigkeit ordnungsgemäß zu umspülen.-Man muß daher in diesem Falle Vorrichtungen vorsehen, welche eine gute Verteilung der Flüssigkeit im Außengebiet der Fasern bewirkt, gleichgültig ob es sich um ein Austauschverfahren wie eine Dialyse (künstliche Niere) oder eine direkte Osmose oder um ein Trennverfahren wie eine Ultrafiltration oder eine umgekehrte Osmose handelt.

Insbesondere von der FR-PS 2 OO6 486 sind Lösungsmöglichkeiten vorgeschlagen worden, wobei kleine Röhrchen eines Hemodialysegerätes von netzartigen Gittern aus einem nicht gev/ebten oder gewirkten, d.h. wirrfaservliesartigen Kunststoffmaterial, getrennt sind. Dieses Gitter verhindert die Berührung der Röhrchen und stellt eine bessere Verteilung der Dialyseflüssigkeit im Außenrautn der kleinen Röhrchen sicher.

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Auch weitere Lösungsmöglichkeiten wurden vorgeschlagen, beispielsweise von der PR-PS 2 024 279. Hierin ist eine Anordnung beschrieben, bei der ein perforiertes Röhrchen wesentlich längs der Achse eines Bündels aus Hohlfasern in U-Form, die alle zueinander parallel sind, angeordnet ist. In der FR-PS 2· 1.11 ist eine Anordnung beschrieben, in der die Fasern·um ein perforiertes Band angeordnet sind. Die US-PS 3 536 611 'beschreibt schließlich ein Gerät, bei dem Hohlfasern und zwischen diesen angeordnete Vollfasern in Form-einer Matte verwendet werden. Hierbei sind insbesondere die Hohlfasern parallel zueinander und im allgemeinen parallel zu einer Achse eines zentralen Verteilungsrohres angeordnet. Die in dieser zuletzt genannten Patentschrift beschriebene 'Anordnung weist daher den Nachteil auf, ■daß die Vollfasern zu der erwünschten Fraktionierung nicht beitragen. · .

Die Anmelderin hat nun gemäß der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Fraktionierung mittels Hohlfasern entwickelt, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß sie die folgenden Bestandteile enthält

a) eine Umhüllung; ■

b) eine Vielzahl von Hohlfasern in Form einer gewebten oder gewirkten Matte, v/elche spiralförmig aufgerollt ist.;

c) Einrichtungen, welche eine Trennung des im Außenraum der Hohlfasern zirkulierenden Fluids von dem im Innenraum der

--. Hohlfasern zirkulierenden Fluid ermöglichen, sowie des weiteren eine teilweise oder vollständige Fixierung der. spiralförmig aufgerollten Matte (b) an dem Rest der Vorrichtung;

d) wenigstens einen Fluidzuführungskanal, -der in der Umhüllung angebracht ist;

e) wenigstens einen Fluidauslaßkanal, der in der Umhüllung angebracht ist, wobei der eine der Kanäle, der mit (d)

• bezeichnet ist, einen Kern bildet, 'um den die Matte (b) aus den Fasern in Form einer Spirale herumgewickelt ist, und wobei jede Kettenfaser und jede Schußfaser eine Schraubenlinie längs des hohlen Kernes bildet.

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Es lassen sich verschiedene Varianten von derart aufgebauten Geräten herstellen., wobei diese Varianten noch spezieller an die Jeweils erwünschte Art der Fraktionierung angepaßt sind. Dies bedeutet, daß man zwischen Trennvorrichtungen (d.h. Vorrichtungen für die Ultrafiltration, für die umgekehrte Osmose sowie für eine Gasdiffusion) und Austauschervorrichtungen (d.h. Vorrichtungen für eine Dialyse, Austauschreaktionen zwischen gasförmigen Stoffen, Austauschreaktionen zwischen gasförmigen und flüssigen Stoffen und für eine direkte Osmose) unterscheiden kann. Mit dem Begriff Dialyse bezeichnet man insbesondere den Austausch von gelösten Stoffen zwischen zwei flüssigen Pluiden. Die Bezeichnung Ultrafiltration kennzeichnet insbesondere die Filtration gelöster Stoffe unter Druck, wobei diese gelösten Stoffe ein wesentlich größeres Molekulargewicht als die Lösungsmittel aufweisen, in denen sie aufgelöst sind, beispielsweise mehr als 500.

In den vorliegenden Ausführungen sind mit der Bezeichnung "Hohlfaser" rohrartige Fasern gemeint, d.h. Fasern, die in ihrer Mitte einen kontinuierlichen Kanal aufweisen, der im wesentlichen längs der Achse der Faser verläuft und frei von makromolekularen Materialien ist.

Die erfindungsgemäß verwendeten Hohlfasern können von jeder bekannten Bauart sein. Es kann sich bei ihnen insbesondere um Fasern handeln, wie sie in der FR-PS 1 J5O7 979, der FR-PS 1 586 563, der FR-PS 2 017 ~*ß'l und der US-PS 3 674 628 beschrieben sind. Diese Fasern können homogen sein oder mikroporös oder auch anisotrop (d.h. "mit einer Haut"). Sie können im Schmelzverfahren, im Trocknungsverfahren (Verdampfung des Lösungsmittels) oder im Feuchtverfahren (Koagulation) hergestellt werden. Die verwendeten Zieheisen oder Matrizen sind im praktischen Falle

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sektorartige Zieheisen, oder sie weisen eine ringförmige öffnung auf. Die für die Erfindung verwendbaren Fasern haben einen Außendurchmesser, der im allgemeinen unter 1 mm liegt, vorzugsweise unter 0,6 mm, wobei sie auch in Bereichen zwischen 5 und 100 u liegen können.

Die genaue Art der Hohlfasern wird in Abhängigkeit von dem angestrebten Verwendungszweck .ausgewählt, d.h. in Abhängigkeit davon, ob sie für eine Dialyse, für eine Ultrafiltration, für Austauschreaktionen zwischen Gasen oder zwischen Gasen und Flüssigkeiten usw-. verwendet werden sollen.

Die Umhüllung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen enthält vorzugsweise zwei Arten von Elementen, die aneinander haftend oder unabhängig ausgebildet sein können; einerseits einen Gehäusemantel und andererseits wenigstens eine Kappe.

Die Umhüllung soll die Hohlfasern und die zirkulierenden Fluide von dem Außenbereich des Gerätes abschirmen.

Der Gehäusezylinder bildet gewöhnlich das Teil der Umhüllung, welches die Außenseite des von der Hohlfasermatte gebildeten Zylinders umgibt. Die Kappe oder die Kappen sind an den Enden des Zylinders angeordnet. Der Gehäusemantel kann aus einem einzelnen Stück oder aus zwei Halbschalen bestehen.

Die spiralförmig aufgerollte Fasermatte besteht vorzugsweise aus einer gewebten oder gewirkten Matte.(Gewebe), wobei sowohl der Kettenfaden als auch der Schußfaden im wesentlichen aus den Hohlfasern gebildet sind. Unter Umständen kann jedoch die Kette und/oder der Schuß einige zusätzliche Vollfasern enthalten, welche einer Verstärkung der mechanischen Eigenschaften der Matte dienen, um verstärkte Turbulenzen zu erzeugen. Vorzugsweise liegt jedoch der prozentuale Anteil der Vollfasern zahlen-

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mäßig unterhalb von 10 ^ der Gesamtzahl der Hohl- und Vollfasern.

Die Matte aus Hohlfasern ist spiralenförmig um einen Kern aufgewickelt, wobei ihre Ketten- oder Schußhohlfaser eine Spirale längs des Kernes bildet. Vorteilhafterweise bildet jede spiralenförmig um den Kern herumgewickelte Hohlfaser einen Winkel mit dem Kern, der zwischen 30°und 60 liegt und der vorzugsweise 45° beträgt.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen enthalten ferner, wie oben unter Absatz c) ausgeführt, eine Einrichtung, welche eine Trennung der Fluidströmungen sowie eine vollständige oder teilweise Fixierung der Hohlfasermatte an dem Rest der Vorrichtung sicherstellt. Diese Einrichtungen c) ermöglichen es ferner, zwischen ihnen die Enden der Hohlfasern festzulegen.

Diese Einrichtung besteht gewöhnlicherweise im wesentlichen aus zumindest einer erhärteten Masse (vorzugsweise einem erhärteten Leim), in die die Enden der spiralförmig aufgewickelten Hohlfasermatte eingebettet sind. Dies bedeutet, daß hierin die Enden der Hohlfasern eingebettet sind, welche an einem Ende des von

der spiralförmig aufgewickelten Matte gebildeten Zylinders anstoßen, ohne daß hierbei der Mittelkanal der Fasern zugesetzt ist. Die beiden Enden des Zylinders, der von der spiralförmig aufgewickelten Matte gebildet ist, oder lediglich eines dieser Enden, können mit einer derartig erhärteten Masse versehen sein, welche die offenen Enden der Hohlfasern einschließt.

Eine derartig erhärtete Masse, in der die offenen Enden der Hohlfasern zusammenlaufen, ist andererseits erfindungsgemäß an der Umhüllung (a) derart befestigt, daß eine Abdichtung zwischen den im Inneren und im Äußeren der Hohlfasern zirkulierenden Flüssigkeiten erreicht wird. Die offenen Enden der Hohlfasern,

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die in der erhärteten Masse eingebettet sind., münden in eine Kammer, Vielehe von der im Außenbereich der Hohlfasern zirkulierenden Flüssigkeit getrennt ist.

Die Enden der Hohlfasern, Vielehe nicht in einer derartigenvon den im Außenraum der Hohlfasern zirkulierenden Fluid abgetrennten Kammer münden, können durch irgendeine als solche bekannte Maßnahme verstopft oder abgedichtet sein, beispielsweise durch eine Naht, eine Lot- oder Schweißstelle oder durch eine Verleimung.

Aus chemischer Sicht bestehen die oben erwähnten erhärteten Massen .allgemein aus erhärtetem Klebstoff. Als Klebstoff kann man rasch odei langsam abbindende Klebstoffe verwenden mit 1 oder 2 Komponenten.· Als ein Beispiel für einen rasch erhärtenden Leim seien die Alkylcyanoacrylate genannt. Als Beispiel für einen langsam erhärtenden Leim seien die Epoxydharze genannt. Die angegebenen Beispiele sollen jedoch nicht beschränkend verstanden werden. Weitere Klebstofß sind insbesondere in der FR-PS 1 j5O7 979 aufgeführt .

Die Anordnung aus der spiralförmig aufgewickelten Hohlfasermatte (b)₃ welche unter Umständen mit Einrichtungen zur Trennung der Fluide und zur Fixierung der Matte (c) versehen sind, sowie aus dem hohlen Kern, welcher den Zufluß- und/oder Abflußkanal für die Fluide gemäß (d) oder (e) bildet, stellt unabhängig von der Umhüllung eine neuartige Vorrichtung dar, welche ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist. Sie wird im folgenden als Elementarpatrone bezeichnet.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen enthalten schließlich gemäß obigen Absätzen (d) und (e) wenigstens einen Fluidzuführungskanal (für das zu behandelnde Fluid) und wenigstens einen Fluidauslaßkanal (für das behandelte Fluid). Diese Kanäle, welche in

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der Umhüllung ausgebildet sind, können je nach Anwendungszweck in dem Gehäusemantel und/oder in den Gehäusekappen gebildet sein. Im allgemeinen enthalten der Gehäusemantel und/oder die Kappen je wenigstens einen Einlaß- oder Auslaßkanal.

Von den Einlaß- und Auslaßkanälen sind die einen mit dem Innenbereich der Hohlfasern, die anderen mit dem Außenbereich der Hohlfasern verbunden.

Die genaue Zahl und Anordnung der Fluldeinlaß- und/oder uslaßkanäle hängt ganz besonders von der getroffenen Wahl für die zu fraktionierenden Fluidströmungen ab.

Falls die erfindungsgemäße Vorrichtung als Dialysegerät arbeiten soll, erhält sie vorteilhafterweise wenigstens zwei Einlaßkanäle und wenigstens zwei Auslaßkanäle, da man im Fall einer Dialyse vorzugsweise wenigstens zwei Fluide durchströmen läßt.

Zum besseren Verständnis des Aufbaus von den erfindungsgeraäßen Vorrichtungen sind verschiedene Einzelheiten.dieser Vorrichtungen, ebenso wie Einrichtungen, welche zu ihrem Aufbau beitragen, in den beiliegenden Figuren 1 bis 14 dargestellt. Diese schemati- ' sehen Darstellungen, in denen kein fester Maßstab angegeben ist, sind erläuternd und nicht beschränkend zu verstehen. Der Grundgedanke der Erfindung wird daher nicht verlassen, wenn man geringfügige Einzelheiten entsprechend abwandelt, anpaßt, vervollständigt oder wegläßt.

Ein Teil der Figuren, nämlich die Figuren 5 mit 5 und die Figur 10, befassen sich speziell mit einem Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen, wobei jedoch das Herstellungsverfahren im Zusammenhang mit den Vorrichtungen

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beschrieben wird, weil hierdurch ein besseres Verständnis des inneren Aufbaus und der Einzelheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtungen erreicht wird.

Figur 1 zeigt einen Kern, der einerseits als Einlaßkanal oder als Auslaßkanal für das Fluid in die erfindungsgemäßen Vorrichtungen dient, und der zum anderen als Kern für die spiralförmige Aufwicklung der Hohlfasermatte dient.

Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel von einem Ende des in Figur 1 gezeigten Kernes.

Figur 5 zeigt die Herstellung einer Elementarpatrone mit dem spiralförmigen Aufwickelnjder Hohlfasermatte um einen Kern.

Figur K zeigt die auf einem Kern aufgewiekelte Matte aus einem Hohlfasergewebe, wobei jede Hohlfaser schräg gegenüber der Mattenachse spiralförmig verläuft.

Figur 5 zeigt eine Elementarpatrone während der Herstellung vor der Öffnung der Hohlfaserh an lediglich einer der Endwandungen der spiralförmig aufgewickelten Matte.

Figur 6 zeigt einen Schnitt längs einer die Achse einer Elementarpatrone enthaltenden Ebene, wobei die Hohlfasern lediglich an einer Endwandung 'geöffnet sind.

Die Figuren 7 bis 9 zeigen Schnittansichten von erfindungsgemäßen Vorrichtungen, welche mit drei Fluideinlaß- und/oder -auslaßkanälen versehen sind, wobei sich die drei Figuren in der relativen Anordnung der Kanäle und der entsprechenden Fluidbahnen unterscheiden.'

Figur 10 zeigt eine Elementarpatrone während der Herstellung vor öffnung der Hohlfasern an zwei"Endwandungen der spiralförmig aufgewickelten Matte.

Figur 11 zeigt einen Schnitt längs einer die Achse einer

Elementarpatrone enthaltenden Ebene, deren Hohlfasern : an zwei Endwandungen der spiralförmig aufgewickelten . Matte offen sind.

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Figur 12 zeigt eine perspektivische Ansicht von einer ' Elementarpatrone. ■

Figur 13 zeigt einen Schnitt einer erfindungsgernäßen Vorrichtung, welche mit zwei Fluideinlaß- und zwei -Auslaßkanälen versehen ist.

Figur 1 zeigt in perspektivischer Darstellung den Kern. Der Kern wird von einer Hohlröhre 6 gebildet, die von einer Reihe von Perforationen 1 durchbrochen ist. Die Perforationen können die verschiedensten Formen aufweisen. Des weiteren ist es möglich, daß anstelle von Perforationen Schlitze angebracht sind. Die Perforationen haben die Aufgabe, eine Zirkulation von Fluiden zwischen dem Außenbereich der Hohlfasern der Matte.und dem Inneren 2 des hohlen Kerns zu ermöglichen. Da die Zirkulation in die eine und die andere Richtung stattfinden kann, vermag der Kern im einen Falle als Einlaßkanal für das Fluid, im anderen Falle als Auslaßkanal für das Fluid zu dienen. Die röhrenartige Innenbohrung 2 des Kerns ist vorteilhafterweise an einem der Enden, wie in Figur 2 gezeigt, von einer Zwischenwand 3 verschlossen. Es ist allgemein praktisch unzweckmäßig, wenn beide Enden des Kerns als Einlaß oder als Auslaß für das Fluid dienen. . .

Figur 2 zeigt einen Längsschnitt von einem Ende des in Figur 1 gezeigten Kernes. Im Inneren eines Endes kann ein Gewinde 4 vorgesehen sein, dessen Anbringung wahlweise möglich ist und das, wie Figur J5 zeigt, dazu dient, ein Ansatzstück 5 zu befestigen. Das Ansatzstück 5 erlaubt es, den Kern 6 bei dem Aufwickeln der Hohlfasermatte zu haltern. Es genügt jedoch gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die Hohlfasermatte auf einem langen Kern aufzuv/ickeln, der anschließend in kürzere Stücke auseinandergeschnitten wird.

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Die Figur 3 zeigt ein Herstellungsverfahren, für eine Elementar-. patrone. Die Figur 3 zeigt, wie der Kern 6, der auf einem Ansatzstück 5 gehaltert ist, um seine Achse gedreht wird,. Die Matte aus einem Hohlfasergeflecht wird auf dem Kern aufgewickelt. Der Anfang, d.h. der stirnseitige Rand, der Matte kann unter Umständen an dem Kern angeklebt sein, um die Mitnahme der Matte 7 von dem Kern während des Aufwickelvorgangs zu verbessern. Des weiteren geben zwei Düsen 8 und 9 entsprechend der Aufwicklung" der Matte Klebstoff oder Leim an die Matte, und zwar an der Stelle, an der die ebene Matte sich aufzuwickeln beginnt. Hierbei wird vorzugsweise ein rasch abbindender Keil stoff verwendet, der es erlaubt, an jeder Endfläche 10 und 11 der spiralförmig aufgewickelten Matte eine erhärtete Masse zu bilden. Die Enden der Hohlfasern sind somit in zwei erhärteten Massen eingebettet, welche"ihrerseits an dem Kern haften.

Die Herstellung der erhärteten Klebstoffmasse an beiden Endflächen kann auch durch andere Maßnahmen erfolgen. So ist es insbesondere möglich, die Matte 7 auf dem Kern 6 aufzuwickeln, ohne hierbei einen Klebstoff .von Düsen 8 und 9 aufzuspritzen und den Klebstoff erst auf die Endflächen 10 und 11 aufzubringen, wenn der Aufiviekelvorgang beendet ist. Es ist schließlich auch möglich, die beiden Verfahren miteinander zu kombinieren, indem man den Klebstoff auf die Endflächen während des Wicklungsvor— ganges und anschließend aufbringt. Die während und nach dem Aufwickelvorgang verwendeten Klebstoffe können ferner von unterschiedlicher Art sein. So kann man beispielsweise einen rasch, abbindenden Klebstoff während des Aufwickelvorgangs verwenden, der durch die Düsen 8 und 9 aufgespritzt wird, sowie einen langsam abbindenden Klebstoff nach Fertigstellung der Wicklung.

Im allgemeinen erweist es sieh als vorteilhaft, den Klebstoff auf die Endflächen nach dem Aufwickeln der Matte aufzubringen. Diese Aufbringung des Klebstoffs erfolgt vorzugsweise mit Hilfe

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einer Form, insbesondere mit Hilfe einer Form, die aus einem glatten Material besteht, an welchem der Klebstoff nicht haftet, beispielsweise aus Silicon. Die auf den Kern gewickelte Matte wird in vertikaler Lage in die Form eingetaucht, welche den nicht erhärteten und vorzugsweise entgasten Klebstoff enthält. Nach dem Erhärten des Klebstoffs entfernt man die Form mittels irgendeiner bekannten Maßnahme.

Anstelle einer einzi'gsn Gewebematte, wie vorstehend beschrieben, kann man in gleicher V/eise gleichzeitig mehrere übereinander liegende Matten aufwickeln.

Figur h zeigt die auf dem Kern aufgewickelte Gewebematte, nachdem die beschriebenen Verfahrensschritte gemäß Figur 3 durchgeführt sind. Jede hohle Faser der gewebten Platte bildet eine Schraubenlinie bezüglich der Achse des Kernes.

Figur 5 zeigt die Herstellung einer Elementarpatrone während eines Zustands, der nach dem von Figur 4 eingenommen wird. Die Matte 12 ist, wie vorstehend beschrieben, auf dem Kern 6 aufgewickelt. Die beiden Endwandungen 10 und 11 sind in den Klebstoff versenkt, der nicht dargestellt ist. Ein Bund 15 ist mit einer Dichtung 16 versehen, die in einen rund um den Rand des Bundes verlaufenden Einschnitt eingesetzt ist. Der Bund 15 umschließt die zusammengewickelte Matte 12 und ist an dieser beispielsweise mit Klebstoff befestigt. Eine vorteilhafte Maßnahme für die Befestigung des Bundes 15 beruht darin, diesen in die oben genannte Siliconform einzubringen, Vielehe dazu dient, die. erhärteten Massen an den Rändern 10 und 11 zu bilden. Sobald der Klebstoff erhärtet ist, zieht man die glatte Form ab, wobei der Bund mit dem Klebstoff an der erwünschten Stelle verbleibt. Es ist wichtig, eine dichte Verbindung zwischen dem Bund 15 und der erhärteten Masse der Endwandung 10 zu erreichen.

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Der Bund I5 und seine Dichtung 16 bilden, wie man später noch im einzelnen sehen wird, ein Teil der oben genannten ■Einrichtungen (c), welche es ermöglichen, das im Außenraum der Hohlfasern zirkulierende Fluid von .dem im. Innenraum der Hohlfasern zirkulierenden Fluid zu trennen.

Während der bisher anhand der Figuren 3 bis 5 beschriebenen Verfahrensschritte werden die Hohlfasern oraktisch zumindest teilweise von dem Klebstoff an ihren Endwandungen 10 und 11 verstopft, wobei diese Endwandungen ansonsten eine sehr unregelmäßige Fläche aufweisen können. Wenn man eine Elementarpatrone herstellen will, welche an einer einzigen Endfläche, der Endfläche 10 von Figur 5* offene Hohlfasern aufweist, ist es wichtig, daß die gleichen Hohlfasern an der anderen Endfläche, der Endfläche 11 von Figur 5* vollständig verschlossen sind. Es ist ferner vorteilhaft,wenn die Hohlfasern der gewebten Matte am Anfang und am Ende der Matte, das in Figur 3 mit dem-Bezugszeichen 57 gekennzeichnet ist, verschlossen sind. Dieses Verschließen kann durch bekannte Maßnahmen erfolgen, insbesondere durch Eintauchen der Faserenden am Anfang und am Ende 57 der Matte in einen Klebstoff oder durch ein Erhitzen und Zusamrnenfließenlassen. Dieses Zusetzen oder Verschließen der Hohlfasern am Anfang und am Ende der Matte.vermeidet, daß das im Außenraum der Fasern befindliche Fluid in Berührung mit dem Fluid kommt, welches im Innenraum der Hohlfasern zirkuliert, wie dies im folgenden noch im einzelnen beschrieben wird.

Um zu erreichen, daß alle Hohlfasern auf einer Endwandung offen sind und um sicherzustellen, daß man eine exaktere Oberfläche auf dieser Wandung erhält, wird vorzugsweise-ein Zerschneiden der erhärteten Masse und der in sie eingebetteten Matte vorgenommen. Dieser SchnittVorgang wird in Figur 5 durch den Pfeil wiedergegeben, welcher auf die strichlierte Linie lh zeigt. Dieser Schnitt kann durch irgendwelche bekannten Maßnahmen er-

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folgen, beispielsweise mittels einer Kreissäge oder einer normalen Säge oder mittels eines Präsens oder eines Hobeins. Bei diesem Schneidvorgang wird jedoch der Kern 6 intakt gelassen. Die Scheibe der erhärteten Masse, welche sich zwischen der . strichlierten Linie Ik und der Wandung 10 befindet, wird anschließend entfernt. Nach diesem Abschneiden erhält man eine neue Endwandung, in der die offenen Hohlfasern münden, Vielehe in der Ebene der strichpunktierten Linie Ik liegen, die eben- · falls durch das Bezugszeichen 14 gekennzeichnet wird.

Man erhält somit gemäß Figur 5 eine erfindungsgemäße Elementarpatrone, deren Axialschnitt in Figur 6 dargestellt ist.

Figur 6 zeigt somit eine Schnittansicht von einer Elementarpatrone, bei der die Kettenhohlfasern und die Schußhohlfaserη und 21, welche die gewebte Matte 7 bilden], lediglich an einer Endwandung offen sind, und zwar im dargestellten Falle an der Endwandung 14. Zwecks Vereinfachung der Darstellung sind die Hohlfasern 20 und 21 nicht im Schnitt dargestellt. Des weiteran sind von der Matte 7 lediglich zwei Schußhohlfasern 22 sowie zwei Kettenhohlfasern 20 dargestellt.

Die Figuren 7 mit 9 zeigen Schnittansichten von erfindungsgelaäßen Vorrichtungen, Vielehe mit drei Einlaß- und/oder Auslaßkanälen für die Fluide versehen sind. Es handelt sich hierbei um Vorrichtungen, Vielehe besonders für Trennverfahren angepaßt sind (insbesondere Ultrafiltration und umgekehrte Osmose), die unter Druck im Außengebiet der Fasern betrieben werden.

Die drei in den Figuren ¹J bis 9 dargestellten Vorrichtungen bestehen im wesentlichen aus einer Umhüllung und einer Elementarpatrone, wie sie anhand der Figuren 5 und 6 beschrieben wurde, wobei die Umhüllung selbst aus einem Gehäusemantel und zwei Kappen besteht.

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Die in Figur 7 dargestellte Vorrichtung enthält einen Gehäusemantel 25, der mit einem Rohransatz stutzen 29 versehen ist. Die Kappen sind mit dem Bezugszeichen 27 und 26 gekennzeichnet. Lediglich die Kappe 26 weist einen Rohransatz stutzen 30 auf. Des weiteren findet man in Figur 7 die Bestandteile der Elementarpatrone dargestellt, d.h..die beiden erhärteten Masse 17 und 18, den Bund 15 mit seinen torischen Dichtungen l6, den Kern 6, sowie den spiralförmig aufgewickelten Hohlfasermatte, der durch eine rechteckförmige Schraffur und seine Außenlinie 33 wiedergegeben.wird. Drei offene und elastische Ringe y\_y 35 und 36 dienen, um die Lage der Kappen 27 und 26 sowie der erhärteten Masse l8 festzulegen. Die Elementarpatrone wird dadurch fixiert, daß die zweite erhärtete Masse I7 an der Kappe 27 anstößt. Die Dichtungseinrichtungen 37» 38 und 39* die vorzugsweise von ringförmigen Dicb^ngen gebildet werden, stellen eine Abdichtung zwischen dem Gehäusemantel, dem Kern und den Kappen sicher.

Bei allen bisher beschriebenen Vorrichtungen, insbesondere bei der Vorrichtung der Figur 7» wird die Strömung der Fluide im Außenbereich der Hohlfasern von 'zickzacklinienartigen Pfeilen wiedergegeben, während die Zirkulation'der Fluide im Inneren der Hohlfasern von Doppelpfeilen wiedergegeben wird. Die doppelt schraffierten Zonen bedeuten eine Schnittansicht der spiralförmig aufgewickelten Hohlfasermatte. In den Figuren 7 mit 9 sowie der Figur 13 weisen die Kerne lediglich eine einzelne Perforation auf, während sie in Wirklichkeit eine Vielzahl von Perforationen haben.

Bei der Darstellung von Figur 7 wird die im Außenbereich der Hohlfasern erfolgende Zirkulation von dem Pfeil 40 Viiedergegeben. Das zu fraktionierende Fluid tritt an der Stelle 28 in den Kern 6 ein. Es tritt aus dem Kern über die Perforationen aus, von denen .lediglich eine einzige wiedergegeben ist. Das zu fraktionierende Fluid verläuft dann in Richtung des Pfeiles 40 und benetzt die

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Hohlfasern, die in Form der spiralförmig aufgewickelten Matte angeordnet sind. Dieses Fluid tritt anschließend aus der spiralförmig aufgewickelten Matte aus, um in die Kammer 41 einzutreten, welche zwischen dem Gehäusemantel 25 und der spiralförmig aufgewickelten Matte 33 gebildet ist. Anschließend wird das Fluid aus der Vorrichtung durch den Rohransatzstutzen 29 abgeführt, der einen Teil des Gehäuseraantels 25 bildet. Der so dargestellte Flüssigkeitsstrom war zum besseren Verständnis dargestellt worden. Es versteht sich jedoch, daß man auch die Strömungsrichtung des Fluids im Außenbereich der Hohlfasern umkehren kann, wobei in diesem Falle das zu fraktionierende Fluid durch den Rohransatz stutzen zugeführt wird, der in diesem Falle als Einlaßstutzen und nicht als Auslaßstutzen dient. Das Fluid durchfließt die spiralförmig aufgewickelte Matte, wird in dem Kern 6 gesammelt und tritt an der Stelle 28 aus diesem aus. Es sei hier darauf hingewiesen, daß in allen dargestellten Fällen der Kern an einer Endseite durch eine innere Zwischenwandung abgeschlossen ist, Vielehe im einzelnen nicht dargestellt ist, sich jedoch an der mit 3 bezeichneten Stelle befindet.

Das im Inneren der Fasern zirkulierende Fluid stammt gleichgültig, Vielehe relativen Änderungen bezüglich der Zirkulation an der Außenseite der Hohlfasern vorgenommen werden, von einem Durchgang der im Außenbereich zirkulierenden Flüssigkeit durch die Wandungen der Fasern. Es strömt in den Fasern in Richtung auf deren Öffnungen, welche in der erhärteten Masse 18 gebildet sind, durch diese erhärtete Masse 18, tritt in die Kammer 42, folgt der Richtung der Pfeile 43 und tritt schließlich durch den Rohransatzstutzen 30 aus.

Gemäß einer bevorzugten Abwandlung enthält die Kammer 42 eine poröse Scheibe, welche in Berührung mit der erhärteten Masse 18 und der Kappe 26 steht. Diese Scheibe weist eine ausreichende Porosität auf, um das Ausströmen des hindurchgetretenen Fluids nicht zu stören. Darüber hinaus hilft sie der erhärteten

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Masse 18, den auf die Außenseite der Hohlfasern aufgebrachten Druck auszuhalten.

Die in Figur 8 ^dargestellte Vorrichtung ist im wesentlichen ähnlich zu der in Figur 7 dargestellten, wobei sie sich lediglich in den folgenden Elementen unterscheidett Der mit einem Rohransatzstutzen 29 versehene Gehäusemantel von Figur 7 ist hier durch einen Gehäusemantel 32 ersetzt, der keinen Rohransatzstutzen enthält. Umgekehrt ist die.Kappe 27 von Figur If, Vielehe keinen Ansatzstutzen trägt, durch eine Kappe 31 ersetzt _} welche mit einem Rohransatzstutzen 44 versehen ist. Demzufolge ist es hotwendig, eine Kammer 46 zu bilden, welche zwischen der erhärteten Masse VJ und der Kappe 31 liegt. Die Halterung der verschiedenen Elemente der Vorrichtung wird wie im vorstehend beschriebenen Falle durch drei offene elastische Ringe 34, 35 und 36 gebildet, wobei jedoch in der ■ in Figur 8 gezeigten Anordnung eine weitere· Einrichtung notwendig ist, um die Lage der Kappe 3I bezüglich der erhärteten Masse 17 der Elementarpatrone festzulegen. Diese Halterungseinrichtung viird vorzugsweise von einer Schulter 45 des Kernes gebildet.

Die in Figur 9 dargestellte Vorrichtung entspricht den Vorrichtungen der Figur 7 und 8, weist jedoch folgende Besonderheiten auf:Die Elementarpatrone ist derart zurückgeführt, daß die Endwand l4, Vielehe die öffnungen der Hohlfasern trägt, die Kammer 42 begrenzt, welche zwischen dieser Viand l4 und der Kappe 3I gebildet ist. Die Anordnung der verschiedenen Teile der Vor-' richtung wird durch die Schulter 45 sowie durch die offenen' und elastischen Bünde 34. und 36 sichergestellt, wobei die erhärtete Masse 17 an der Kappe 27 anliegt. Die sich im Außenraum der Hohlfasern befindliche Flüssigkeit tritt an der Stelle 28 in den Kern 6 ein. Von dort tritt sie durch die spiralförmig aufgewickelte Matte längs des Pfeiles 40 und wird in der Kammer 4l gesammelt. Anschließend wird sie aus der Vor-

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richtung durch den Rohransatzstutzen 29 abgesaugt. Die sich sich im Innenraum der Hohlfasern befindliche Flüssigkeit tritt aus den Pasern durch die erhärtete Masse 18 hindurch aus. Sie wird in der Kammer 42 gesammelt, folgt dem Pfeil 4j und tritt aus der Vorrichtung durch den Rohransatzstutzen 44 aus. Wie in den vorhergehenden Fällen läßt sich die Richtung.der Flüssigkeit szirkulat ion im Außenbereich der Hohlfasern umkehren.

Die in den Figuren 10 mit 12 beschriebenen Vorrichtungen (Elementarpatronen) entsprechen im großen und ganzen denjenigen der Figuren 5 und 6 mit dem wesentlichen Unterschied, daß die Hohlfasern auf beiden Endwandungen der spiralförmig aufgewickelten Matte offen sind. Hierdurch entsteht ein zweifaches System von abgedichteten Halterungen an diesen Enden.

Figur 10 zeigt daher eine Elementarpatrone während ihrer Herstellung, und zwar in einem späteren als dem in Figur 4 dargestellten Zustand. Die spiralförmig aufgewickelte Matte 12 ist wie im vorbeschriebenen Falle auf einem Kern 6 aufgewickelt. Die beiden Endwandungen 10 und 49 sind in einem nicht dargestellten Klebstoff eingelassen. Zwei Bünde 15 und 52 tragen Dichtungen 16 und 51ι welche in über den Rand des Bundes hinweglaufende Nuten eingesetzt sind..Die Bünde 15 und 52 halten die zusammengewickelte Matte 12 zusammen, v/obei sie an dieser, beispielsweise mittels eines Klebstoffs befestigt sind. Des weiteren ist ein Zusammenhaltegitter 47 dargestellt, das wahlweise verwendet v/erden kann. Vorzugsweise bringt man bei der praktischen Durchführung den Klebstoff auf die Matte 12 der Figuren 4 und 5 auf (die Matte 12 ist mit einem Gitter 47 versehen). Anschließend bringt man die Bünde 15 und 52 auf, wobei man darauf achtet, daß man eine Abdichtung zwischen den Bünden und den erhärteten Massen der Endwandungen 10 und 49 erhält. Anschließend führt man, wie vorstehend anhand von Figur 5 beschrieben wurde, Schneidvorgänge durch, wobei in diesem Falle zwei Sehneidvorgänge erfolgen, d.h. es wird ein Schnitt längs der Pfeile 13 und 48 gebildet. Die

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Scheiben der erhärteten Masse, welche sich zwischen der strichlierten Linie 14 und der Viand 10 bzw. zwischen der strichlierten Linie 50 und der Wand 49 befinden, werden entfernt. Man erhält somit neue Endwandungen, in welchen die offenen Hohlfasern münden, welche mit den von Strichlierungen 14 und 50 dargestellten Ebenen zusammenfallen. Diese Endwandungen werden im folgenden .ebenfalls durch die Bezugszeichen 14 und 50. gekennzeichnet.

Der Gegenstand, den man nach Durchführung dieser Schnittvorgänge gemäß Figur 10 erhält, stellt eine erfindungsgemäße Elementarpatrone dar. Figur 11 zeigt einen axialen Schnitt du^ch diese Elementarpatrone, während eine perspektivische Ansicht derselben in Figur 12 wiedergegeben ist.

Die Schnittansicht von Figur 11 zeigt eine Elementarpatrone, wobei die gewebte Matte lediglich von zwei Kettenhohlfasern und von zwei Schußhohlfasern 21 zum Zwecke der Vereinfachung der Darstellung wiedergegeben wird. Die genannten Hohlfasern sind jedoch hierbei,ebenfalls im Hinblick auf die Übersichtlichkeit der Figur, nicht im Schnitt dargestellt. Die Kettenhohlfasern sowie die Schußhohlfasern 21 sind an beiden Endflächen offen, d.h. an der Endfläche 14 und an der Endfläche 50. Die öffnung der Hohlfasern wird durch die Bezugszeichen 22 und 54 gekennzeichnet. Jedes Ende der Hohlfasern ist in einer erhärteten Masse eingebettet, wobei die eine Masse durch das Bezugszeichen l8> die andere Masse durch das Bezugszeichen 53 gekennzeichnet ist. Die Bünde 15 und 52 haften wie zuvor an den erhärteten Massen und 53 und sind mit diesen dicht verbunden. Die Überstände 24 und des Klebstoffs stellen hierbei die erwünschte Abdichtung sicher, wobei sie ferner die Bünde in diesen Lagen fixieren. Es ist ferner vorteilhaft, wenn die Hohlfasern der gewebten Matte am Anfang und am Ende der Matte verschlossen sind. Ein solches . Ende 57 der Matte ist in Figur 3 dargestellt» Dieses Verschließen kann durch jegliche bekannte Maßnahmen erreicht werden, insbesondere durch Eintauchen des Anfangs und des Endes 57 der

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Matte in einen Klebstoff oder durch ein Erwärmen und ein dadurch bedingtes Verschließen der öffnungen ... Dieses Verschließen der Enden der Hohlfasern am Anfang und am Ende der Matte hilft zu vermeiden, daß das im Außenraum der Fasern befindliche Fluid in Berührung mit dem im Innenraum der Hohlfasern zirkulierenden Fluid gerät. Das Zusammenhaltegitter 47 der Figur 10 ist in Figur 11 durch das·Bezugszeichen 19 wiedergegeben. Mit der strichlierten Linie, der das Bezugszeichen 19 zugeordnet ist, kann jedoch auch im Falle -eines Fehlens des Zusammenhaltegitters die Außenkontur der spiralförmig aufgewickelten Matte angesehen werden.

Figur 12 zeigt in perspektivischer Ansicht die bereits anhand von Figur 11 oeschriebene Elementarpatrone. Man findet hierbei ebenfalls wieder die einzelnen Elemente, die Bünde 15 und 52, die ringförmigen Dichtungen 16 und 51j den Kern 6, die Wandung 14, die Faseröffnung 22, die Matte 12 sowie das Zusammenhaltegitter 47. Die Patrone wurde -jeweils von einer Schulter 45 auf dem Kern vervollständigt,wobei diese Schulter dazu dient, um die Lage der Patrone in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Fraktionierung festzulegen.

Figur 13 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Fraktionierung, welche mit vier Einlaß- und Auslaßkanälen für Fluide versehen ist. Es handelt sich hierbei um Vorrichtungen, welche in gleicher Weise für Austauschverfahren vrie auch für Trennverfahren geeignet sind. Bei einem Betrieb in einem Austauschverfahren . werden die vier Rohransatzstutzen vorteilhafterweise in zwei Einlaß- und zwei Auslaßstutzen aufgeteilt. Wenn Trennverfahren durchgeführt werden sollen, werden die vier Rohransatzstutzen vorteilhafterweise in einen Einlaßstutzen sowie in drei Auslaßstutzen für die Fluide unterteilt. Das von den Pfeilen in Figur 14 .speziell wiedergogeoene Strömungsschema bezieht sich auf die Durchführung eines Austauschverfahrens.

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Die in Figur 13 dargestellte Vorrichtung wird im wesentlichen von einer Umhüllung und einer Elementarpatrone gebildet, wie sie in den Figuren 1.0 bis 12 dargestellt ist. Die Umhüllung ' selbst wird hierbei von einem Gehäusemantel· und von zwei Kappen gebildet.

Bei der in Figur 13 dargestellten Vorrichtung ist der mit dem Bezugszeichen 25 gekennzeichnete Gehäusemantel mit einem Rohransatzstutzen 29 versehen. Die Kappen 2β und 3I sind mit Rohransat zstutzen 30 und 44 versehen. Des weiteren sind die Einzelelemente der Elementarpatrone wiedergegeben, d.h. die beiden erhärteten Massen l8 und 53, die Bündel 15 und 52 mit ihren ringförmigen Dichtungen l6 und 51* der Kern 6 sowie die spiralförmig aufgewickelte Hohlfasermatte, welche durch Karos dargestellt ist, welche durch eine in zwei Richtungen erfolgende Schraffür erzeugt werden und deren Außenlinie mit dem Bezugszeichen 33 versehen ist. Drei offene und elastische Ringe 34* 35 und 36 dienen für die Halterung der Kappen 26 und 3I sowieder erhärteten Masse l8. Die Elementarpatrone ist über eine Schulter 45 des. Kerns 6 gehaltert. Die Dichtungen 37, 3& und 39, welche vorzugsweise von ringförmigen Dichtungen gebildet werden, stellen eine Abdichtung zwischen dem Gehäusemantel, dem Kern und den Kappen sicher.

Im Zusammenhang mit der hier dargestellten Vorrichtung soll darauf hingewiesen werden, daß die derart angebrachten Kappen auswechselbar, sind. Es ist hierbei in jedem Falle möglich, eine der auswechselbaren Kappen durch eine fest angebrachte Kappe zu ersetzen, beispielsweise durch Zusammendrücken der Dichtung 39 und des Rings 36 und durch ein Verkitten der Kappe 26 mit dem Gehäusemantel 25'. Gemäß einer abgewandelten Ausführungsforra sind der Gehäusemantel 25 und die Kappe 26 in einem einzigen Stück gebildet. Die Betrachtungen bezüglich der Auswechselbarkeit der Kappen lassen sich in gleicher V/eise auch auf die anhand der Figuren 7 bis 9 dargestellten Vorrichtungen anwenden.

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Bei der Vorrichtung gemäß Figur Ij5 tritt die im Außenraum der Hohlfasern zirkulierende Flüssigkeit an der Stelle 28 in den Kern 6 ein. Sie tritt aus dem Kern durch die anhand von Figur gezeigten Perforationen 1 aus und durchsetzt die spiralförmig aufgewickelte Hohlfasermatte entsprechend dem Pfeil 40. Anschließend wird das Fluid in der Kammer 4l gesammelt und von dem Rohransatzstutzen 29 abgezogen. Das im Inneren der Hohlfasern zirkulierende Fluid tritt durch den Rohransatzstutzen ein. Es dringt in die Kammer 46 ein sowie in die Hohlfasern, indem es die erhärtete Masse 53 durchquert, tritt aus den Hohlfasern wieder aus, indem es die erhärtete Masse 18 durchquert und wird in der Kammer 42 gesammelt sowie anschließend von dem Rohransatzstutzen 30 abgezogen. Die Kammern 42 und 46 können mit einer Scheibe aus einem porösen Material versehen sein, wie dies vorstehend anhand' von Figur 7 erläutert wurde.

Die Pfeile für die. Flüssigkeitsströmungen wurden vorstehend zum Zwecke eines besseren Verständnisses wiedergegeben. Es versteht sich jedoch, daß die Strömungsrichtung des einen und/oder des anderen der beiden Fluide umgekehrt werden kann.

In allen Fällen kann der Druck, falls ein solcher angewendet wird, ebenso im Innenraura wie im Außenraum der Hphlfasern angewendet werden, in Abhängigkeit von der jeweils bezweckten Verwendungsart .

Falls die in Figur 13 gezeigte Vorrichtung zur Durchführung eines Trennverfahrens verwendet werden soll, tritt das zu fraktionierende Fluid vorteilhafterweise an der Stelle 28 ein, um an der Stelle wieder auszutreten, während das hindurchgetretene Fluid an zwei Enden der Hohlfasern austritt, durch je eine der erhärteten Massen 18 und 53 in umgekehrter Richtung hindurchtritt, um in die Kammern 42 und 46 zu gelangen, sowie um schließlich über die Rohransatzstutzen 30 und 44 auszutreten.

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Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen war vorstehend bereits Punkt für Punkt anhand der Erläuterung der verschiedenen Figuren beschrieben worden. Die verschiedenen hierbei zur Verwendung kommenden Verfahrensschritte lassen sich wie folgt zusammenfassen:

oi) Spiralförmiges Aufwickeln einer gewebten Hohlfasermatte auf einem Kern, wobei jede Kettenhohlfaser und jede.Schußhohlfaser eine Spirale in Längsrichtung des Kerns bildet;

ß) gegebenenfalls Stabilisierung der Matte mit Hilfe eines Zusammenhaltegitters;

y) Tränken der Endwandungen der spiralförmig aufgewickelten Matte mit einem Klebstoff, wobei dieser Verfahrensschritt vollständig oder teilweise gleichzeitig mit dem Verfahrensschritt « durchgeführt werden kann;

£) Aufbringung eines Bunds an wenigstens einem- der Enden, der spiralförmig aufgewickelten Matte, wobei dieser Bund dicht mit der Matte verbunden wird;

£.) Erhärten der gegebenenfalls verwendeten Klebstoffe, wobei dieses Erhärten wengistens teilweise gleichzeitig zum einen· mit dem Verfahrensschritt α und zum anderen mit dem Verfahrensschritt ό¹ erfolgen kann;

Freilegen der Hohlfaserenden an wenigstens einer der beiden Endwandungen der spiralförmig aufgewickelten Matte, wobei dieses Freilegen vorzugsweise durch ein Durchschneiden der \ spiralförmig aufgewickelten Matte und der gemäß <f erhärteten "Masse oder Massen erfolgt;

) Einbringen der durch den Schritt ^ erhaltenen Elementarpatrone in einer Umhüllung, welche vorzugsweise aus einem Gehäusemantel und wenigstens einer auswechselbaren Kappe gebildet ist.

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Der Grundaufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtungen zum Fraktionieren kann, so xieit dies insbesondere den Gehäusemantel, die Kappen und die Bünde betrifft, aus einem festen, massiven und dichten Material bestehen, insbesondere· aus Metall oder vorzugsweise aus einem synthetischen Polymeren.

Wie bereits weiter* oben erwähnt,- wurde, lassen sich die erfindungsgemäßen Vorrichtungen zum Fraktionieren bei einer Dialyse, bei einer Ultrafiltration, bei einer umgekehrten Osmose und bei einer Gasdiffusion verwenden. Als noch näher definierte Anwendungsgebiete kommen solche in Frage, wie sie in der FR-PS 1 307 979 beschrieben sind. Auf die besondere Eignung als künstliche Niere bei Dialyse und/oder Ultrafiltration sowie als künstliche Lunge soll hingewiesen werden.

Die Hauptvorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur Fraktionierung beruhen auf ihrem einfachen Aufbau sowie der Möglichkeit, abnehmbare und austauschbare Patronen zu bilden, sowie schließlich auf der Tatsache, daß alle Hohlfasern der gewebten Matte an der beabsichtigten Fraktionierung teilnehmen, indem sie vollständig von dem ihren Außenbereich umspülenden Fluid benetzt werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Fraktionierung mittels Hohlfasern, gekennzeichnet durch folgende Bestandteile: ·

a) eine Umhüllung,

b) eine Mehrzahl von Hohlfasern in Form einer gewebten oder gewirkten, spiralförmig aufgewickelten Matte,

c) Einrichtungen, Vielehe eine Trennung des im Außenbereich der Hohlfasern zirkulierenden Fluids von dem im Innenbereich der Hohlfasern zirkulierenden Fluid ermöglichen, sowie zum anderen eine vollständige oder teilweise Befestigung der spiralförmig aufgewickelten Matte (b) an dem Rest der Vorrichtung,

d) wenigstens einen Fluideinlaßkanal, der in der Umhüllung angebracht ist,

e) wenigstens einen Fluidauslaßkanal, der in der Umhüllung angebracht ist, wobei einer der Kanäle, der unter d) genannt wurde, ein hohler Kern 1st, um den die Matte der Fasern (b) spiralförmig aufgewickelt ist, wobei jede Kettenhohlfaser und jede Schußhohlfaser eine Spirale längs des hohlen Kernes bildet.

2. .Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Hohlfaser spiralförmig um den Kern mit einem Winkel zwischen 30 und βθ zur Achse des Kernes gewickelt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Hohlfasern kleiner ist als 1 mm.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die unter c) des Anspruchs 1 genannten Einrichtungen wenigstens eine erhärtete Masse enthalten, in der die Enden der Hohlfasern eingebettet sind, wobei diese erhärtete Masse ein erhärteter Klebstoff sein kann.

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5. Vorrichtung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß die erhörtet.e Masse mit einem Bund versehen ist, welcher eine Dichtung trägt.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus einem Gehäusemantel und aus zwei Kappen gebildet wird, von denen wenigstens eine abnehmbar ist.

7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Fluideinlaß- und/oder -.auslaßkanäle in dem Gehäuseraantel angebracht ist und daß der oder die anderen Einlaß- und/oder Auslaßkanäle in einer der beiden Kappen oder in beiden angebracht sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Fluideinlaß- und/oder -auslaßkanäle in den Kappen angebracht sind.

9· Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlfasern lediglich an einem Ende der spiralförmig aufgewickelten Matte offen sind. '

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis J, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlfasern an beiden Enden der spiralförmig aufgewickelten Matte offen sind.

11. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Zusammenhaltegitter enthält.

12. Elementarpatrone für eine Verwendung in Vorrichtungen gemäß den Patentansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus der Anordnung der spiralförmig aufgewickelten Hohlfasermatte, des hohlen Kerns und der erhärteten Massen besteht, in denen die Enden der spiralförmig aufgewickelten Matte eingebettet sind.

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240002g

IJ. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: . ·

es) Spiralförmiges Aufwickeln einer gewebten oder gewirkten Hohlfasermatte auf einem Kern, wobei jede Kettenhohlfaser und jede Schußhohlfaser längs des Kernes spiralförmig verläuft.

ß) Gegebenenfalls Stabilisierung der Matte mittels eines Zusammenhaltegitters.

Y) Tränken der Endflächen der spiralförmig aufgewickelten Matte mittels eines Klebstoffes, wobei dieser Verfahrensschritt vollständig oder teilweise zusammenfallend mit dem Verfahrensschritt <x durchgeführt werden kann.

(T) Anbringung· eines Bundes an wenigstens einem der Enden der spiralförmig aufgewickelten Matte, xvobei der Bund dicht an der Matte befestigt wird.

£) Aushärten der jeweils verwendeten Klebstoffe, wobei dieses Aushärten zumindest teilweise mit dem Verfahrensschritt of und mit dem Verfahrensschritt cf zusammenfallen kann.

£) Freisetzen der Hohlfaserenden an einem oder beiden Endflächen der spiralförmig aufgewiekelten Matte, wobei dieses Freisetzen vorteilhafterweise durch Einschneiden der spiralförmig aufgewickelten Matte und der gemäß der in <f erhärteten Masse oder der Massen bewirkt werden kann. '

Y)) Einsetzen der gemäß £ erhaltenen Elementarpatrone in eine Umhüllung, welche vorzugsweise aus einen Gehäuseraantel und wenigstens einer abnehmbaren Kappe gebildet ist.

14. Verfahren nach Anspruch I3, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der spiralförmig aufgewickelten Matte in eine Form eingetaucht werden, Vielehe Klebstoffe enthält, wobei diese Form aus einem glatten oder geschmeidigen Material gebildet ist, an

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dem der Klebstoff nicht haftet, vorzugsweise aus Silicon-IS· . Verwendung der Vorrichtungen gemäß den Ansprüchen 1 bis 12 bei einer Dialyse, bei einer direkten Osmose, bei einer umgekehrten Osmose, bei einer Ultrafiltration und/oder bei einer Gasdiffusion.

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