DE3200443C3

DE3200443C3 - Filtrationsgerät für Flachfilterzuschnitte

Info

Publication number: DE3200443C3
Application number: DE3200443A
Authority: DE
Inventors: Guenter Pradel; Ulrich Quaschning
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius AG
Priority date: 1981-01-31
Filing date: 1982-01-09
Publication date: 1994-10-20
Anticipated expiration: 2002-01-10
Also published as: DE3200443C2; US4404102A; DE8102504U1; DE3200443A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Filtrationsgerät nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches, wie es durch das DE-GM 80 19 310 bekannt ist.

Bei Filtrationsgeräten dieser oder abgewandelter Bauart (DE-GM 76 11 229, DE-GM 80 19 310 und DE-OS 28 25 411) bildet das abnehmbare Gehäuseoberteil dabei gewöhnlich die Einlaßseite, während das zumeist mit Stützfüßen ausgebil dete Gehäuseunterteil die Auslaßseite bildet. Die Filter unterstützung ist demgemäß im Unterteil aus einem Gitter, Drahtgewebe oder einer Lochplatte gebildet, welche den Permeatraum bildet, der in den Auslaß übergeht. Gemäß US-PS 30 31 082 weist das Gehäuseoberteil auf seiner Innen seite Stützrippen auf, welche den Flachfilterzuschnitt gegen einen möglichen Rückstau aus der Auslaßseite abstüt zen. Eine solche Abstützung durch Rippen ist ausreichend, wenn Drücke aus dem Rückstau gering sind oder kann ganz entfallen, wenn Rückstau überhaupt nicht auftritt. Bei auftretenden hohen Drücken, sowohl auf der Einlaßseite als auch aus möglichem Rückstau, sind bei neueren Filtrations geräten (DE-GM 80 19 310) sowohl Gehäuseunterteil als auch Gehäuseoberteil mit der gleichen Filterunterstützung ausge stattet, so daß Beschädigungen der Membran bzw. des Flach filterzuschnittes aufgrund von mechanischen Beanspruchungen ausgeschlossen werden. Die Filterunterstützung bei solchen Geräten besteht in der Regel aus einem metallischen Lochblech, welches unmittelbar mit dem Flachfilterzuschnitt in flächige Berührung tritt und einer auf der der Membran abgewandten Seite des Lochbleches angeordneten Loch blechversteifung aus einem Streckmetall, welches gleich zeitig mit seinen Hohlräumen die einlaßseitige bzw. auslaß seitige Fluidkammer bildet. Bei den bekannten Geräten ist die gesamte Filterunterstützung in einer stufenförmigen Aus drehung der Gehäuseteile angeordnet. Insbesondere ist die Handhabung des Gehäuseoberteiles bei einer solchen Ausbildung unbefriedigend, da die Filterunterstützung nach aufgelegtem Flachfilterzuschnitt auf das Gehäuseunterteil durch Hand berührung so lange festgehalten werden muß, bis das Gehäuse oberteil deckend auf dem Gehäuseunterteil aufgebracht ist und mit Hilfe der Spannmittel die Verbindung der beiden Ge häuseteile erfolgen kann. Wegen der schlechten Handhabung ist auch von Nachteil, daß bei der Sterilfiltration die aus dem Autoklaven kommenden Gehäuseteile, insbesondere das Ge häuseoberteil, durch Handberührung wieder unsteril werden können, wenn nicht äußerste Sorgfalt bei der Beschickung und beim Aufbau geübt wird.

Es ist aber bekannt (Prospekt "Klär- und Entkeimungs- Schichten in der Prozeßfiltration" der Firma Schleicher und Schnell), ein Rückstausieb mit Nasen und Außenrand in einer Eindrehung eines Gehäuses zu arretieren.

Aus der US-PS 27 84 843 ist bekannt, den Außenrand eines Gitters zur Filterunterstützung mit Kunststoff auszufüllen, auf dem der Filterrand aufliegt und durch eine zusätzliche Ringdichtung über Gehäuseflansche angepreßt wird.

Es ist allerdings bekannt (DE-OS 26 45 111), ein im Gehäuse oberteil angeordnetes Rückstausieb mittels eines elastischen O-Ringes zu haltern, welcher in einer Außenzarge des Rück stausiebes lagert und stellenweise in vorstehende Nasen auf dem Innenrand des Deckelteiles lösbar eingreift. Die Kon struktion ist jedoch sehr aufwendig und ist losgelöst von der Gehäuseabdichtung.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Filtrationsvorrichtungen ist darin zu sehen, daß die Randabdichtung durch mindestens in dem einen Gehäuseteil angeordneten, umlaufenden O-Ring- Dichtungen z. B. aus Silikongummi erfolgt, welche nach mehr fachem Autoklavieren spröde werden und schrumpfen und somit die Gefahr von Undichtigkeiten auftreten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln Filtrationsgeräte der eingangs beschriebenen Bauart so zu verbessern, daß deren Handhabung, deren Aufbau, deren Beschickung und die Abdichtung der Gehäuseteile gegeneinander erleichtert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Auf diese Weise ist es möglich, die Filterabstützung bereits vor Einbringung in den Autoklaven am Gehäuseteil zu fixieren, so daß nach der Sterilisation der Gehäuseteile und der Filterunterstützungen lediglich der ebenfalls sterile Flachfilterzuschnitt auf das Unterteil gelegt werden muß. Der Rand der Filterunterstützung ist vorzugs weise als elastische Ringdichtung ausgebildet, welche die sonst üblichen O-Ring-Dichtungen ersetzt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der Erfindungsgedanke ist in zwei Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Untersicht auf das Gehäuseoberteil,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die in das Gehäuseoberteil einsetzbare Filterunterstützung (Stützzapfen seite),

Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch das Gehäuseoberteil nach der Linie 3-3 in Fig. 1,

Fig. 4 einen Detailpunkt als Vertikalschnitt durch den Randbereich eines zusammengesetzten Filtrations gerätes ohne erfolgte Verspannung der Gehäuse teile,

Fig. 5 eine Variante zu der Filterabstützung gemäß Fig. 2 und 4 nach der Schnittlinie 5-5 in Fig. 6 und

Fig. 6 einen Horizontalschnitt durch die Ausführungsform gemäß Fig. 5 nach der Linie 6-6.

Das Filtrationsgerät besteht im wesentlichen aus dem Ge häuseoberteil 2 mit dem Einlaß 5 und einem mit Stellfüßen versehenen, im übrigen aber gleichartig aufgebauten Ge häuseunterteil 3 mit Auslaß 6. Jedem Gehäuseteil 2, 3 ist gemäß Fig. 2 und 4 eine Filterabstützung 7 zugeordnet, welche den Flachfilterzuschnitt 1 sandwichartig zwischen sich einschließen.

Jedes kreisrund ausgebildete Gehäuseteil 2, 3 weist im Bereich des Gehäuseinnenrandes 11 eine die Filterabstützung 7 auf nehmende Eindrehung 10 und den mit dem Einlaß 5 bzw. Auslaß 6 verbundenen Fluidraum auf. Die Eindrehung 10 ist zur Bildung einer Nut 12 hinterschnitten und weist gemäß Fig. 1 mindestens zwei im Winkelabstand von 120° angeordnete Ausnehmungen 9 des Nutenrandes auf. Der Außen rand der Filterunterstützung 7 weist gemäß Fig. 2 drei im Winkelabstand von 120° radial vorstehende Nasen 8 auf, die in Form und Größe mit den Ausnehmungen 9 der Nut 12 korres pondieren. Gemäß Fig. 2 sind nur zwei Nasen 8 gezeigt. Die Filterabstützung 7 läßt sich auf einfache Weise dadurch in die Eindrehung 10 einsetzen, daß die nicht gezeigte dritte Nase zuerst radial in die Nut 12 eingeschoben wird, wobei die anderen beiden Nasen 8 deckend mit den beiden Ausnehmungen 9 in der Nut 10 korrespondieren. Durch geringe Drehung der Filterscheibe 7 greifen die Nasen 8 in die Nut 12 bzw. in die Hinterschneidung der Eindrehung 10, womit die Filter scheibe 7 mit dem zugeordneten Gehäuseteil 2 bzw. 3 gekoppelt ist. Bei der Handhabung des Gehäuseoberteiles 2 ist somit sichergestellt, daß die eingekuppelte Filterabstützung 7 nicht aus der Eindrehung 10 herausfallen kann. Die Handhabung ist damit wesentlich erleichtert.

Sinngemäß läßt sich die Anordnung der Nasen und Ausnehmungen in bezug auf ihre Zuordnung zu den beiden Bauteilen - Gehäuse und Filterunterstützung - gemäß Fig. 5 und 6 umkehren. Ent sprechende Bauteile sind in diesen beiden Figuren mit sinn gemäßen Bezugszeichen gekennzeichnet. Demgemäß sind Nasen 8′ im Gehäuseteil 2′ bzw. in der Eindrehung 10′ angeordnet, während die Ausnehmungen 9′ in der Nut 12′ der Filterabstützung 7′ angeordnet sind.

Das Problem der Abdichtung der beiden Gehäuseteile 2, 3 ist dadurch gelöst, daß der Randbereich der Filterabstützung 7, 7′ als Kunststofformteil mit Dichtfunktion ausgebildet ist. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 be steht die Filterabstützung 7 aus einer Lochplatte 15 mit einer Vielzahl von in Fig. 2 nur teilweise gezeigten Lochungen 19, wobei die Lochplatte 15 direkt mit dem Flachfilterzuschnitt 1 flächig in Berührung tritt. Das am Rand abgekröpfte Lochblech 15 ist durch ein im Querschnitt U-förmig aufgebautes Kunststoff formteil, vorzugsweise aus PFA oder PTFE umspritzt, dessen Schenkel im Querschnitt ballig bzw. konvex ausgebildet sind und damit eine umlaufende Ringdichtung 13 bilden. Die Ringdichtung 13 wirkt sowohl in Richtung der Gehäuseteile 2 bzw. 3 als auch in Richtung auf den Membranzuschnitt 1. Die Nasen 8 sind dabei einstückig an das Kunststoffspritzteil 16 ange formt. Bei der Lochplatte 15 handelt es sich in der Regel um ein sehr dünnes Blech, dessen Lochungen 19 im Fotoätzverfahren hergestellt sind. Zur weiteren Stabilisierung der relativ dünnen Lochplatte 15 ist auf der dem Flachfilterzuschnitt 1 abgewandten Seite eine Vielzahl von Stützzapfen 17 aufge schweißt (Punktschweißung). Die Metallteile der Lochplatte 15 sind mit einer Beschichtung aus PTFE ausgestattet.

Anstelle der aufgeschweißten Stützzapfen 17 kann die Unter stützung und Stabilisierung der Lochplatte 15 auch durch im zugeordneten Gehäuseteil 2 bzw. 3 auf der Innenseite ange ordnete Erhebung wie Noppen, Stege, Rippen erfolgen, welche jedoch die Herstellung der Gehäuseteile 2, 3 erschweren und verteuern.

Diese Stützzapfen 17 stützen sich ihrerseits auf der Innen seite des Gehäuses ab und bilden eine Art Verteilerraum und dienen zur Stabilisierung der dünnen Lochplatte 15. Der Frei raum für diese Stützzapfen 17 wird durch den hochgezogenen Innenrand 18 des Kunststoffspritzteiles 16 gebildet, welches auf dieser Seite eine entsprechende Stärke aufweist.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, sind über den Umfang des Ge häuses verteilt mehrere Knebellöcher 4 vorgesehen, durch welche Spannbolzen oder Knebel geführt sind, mit denen sich die beiden Gehäuseteile 2, 3 so dicht verspannen lassen, daß das zu filtrierende Fluid - Flüssigkeit oder Gas - nur durch den Flachfilterzuschnitt 1 hindurchfließen kann.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 und 6 besteht die Filter abstützung 7′ aus einem einstückigen Kunststofformteil 14 z. B. aus PFA oder PTFE. Anstelle einer in Fig. 5 gezeigten Streckmetallscheibe 17 als Versteifung kann selbstverständ lich auch von vornherein die Filterabstützung 7′ mit einer ausreichenden Materialstärke und Steifigkeit ausgestattet sein, bzw. die in Fig. 4 gezeigten Stützzapfen 17 sind eben falls integraler Bestandteil der Filterabstützung 7′ aus Kunststoff.

Die erfindungsgemäße Filterabstützung 7 bzw. 7′ muß nicht unbedingt in beiden Gehäuseteilen 2, 3 angeordnet sein. Andere Kombinationen mit herkömmlichen Filterunterstützungen sind ebenfalls möglich. Anstelle eines Lochbleches 15 kann bei spielsweise auch ein Metallgitter oder Metallgewebe treten, welches direkt als Vielpunktabstützung mit dem Flachfilter zuschnitt 1 in Berührung tritt und im Randbereich von dem Kunststoffspritzteil 16 eingeschlossen ist. Alle Metallteile, soweit sie nicht durch Kunststoff beschichtet sind, bestehen in der Regel bei derartigen Filtrationsgeräten aus Edelstahl. Der Erfindungsgedanke schließt aber nicht aus, daß die Ge häuseteile für spezielle Anwendungsfälle auch aus einem dafür geeigneten Kunststoff bestehen.

Claims

1. Filtrationsgerät mit einem je eine Fluidkammer und einen Einlaß bzw. Auslaß aufweisenden Gehäuseoberteil und einem Gehäuseunterteil zur Aufnahme eines Flach filterzuschnittes, welcher zwischen einer mindestens einem Gehäuseteil zugeordneten, durchlässigen Filterabstützung und dem anderen Gehäuseteil eingeschlossen ist, wobei die beiden Gehäuseteile unter Einbeziehung des Flachfilterzuschnittes im Randbereich mittels Ringdichtung leckdicht gegeneinander abgedichtet und durch lösbare Spannmittel miteinander verbunden sind, und die als perforierte kreisförmige Scheibe ausgebildete Filterabstützung in einer kreisförmigen Eindrehung des zugeordneten Gehäuseteils lagert, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindrehung (10, 10′) und der Außenrand der Filterabstützung (7, 7′) als Nasen (8, 8′) und Ausnehmungen (9, 9′) geformte und miteinander korrespondierende Randabschnitte aufweisen und daß das die Ausnehmung (9, 9′) aufweisende Bauteil im angrenzenden Randbereich als Nut (12, 12′) ausgebildet ist, in welche die Nasen (8, 8′) des anderen Bauteiles durch Verdrehung der Filterabstützung (7, 7′) eingreifen und die Filterabstützung (7, 7′) mit dem zugeordneten Gehäuseteil kuppelt, wobei mindestens zwei etwa gegenüberliegende Nasen (8, 8′) auf den Umfang des Gehäuseteiles (2, 3) verteilt angeordnet sind, und der Randbereich der Filterabstützung (7, 7′) als im Querschnitt ballige bzw. konvexe Ringdichtung aus Kunststoff ausgebildet ist und die beiden Gehäuseteile (2, 3) dichtend abstützt.

2. Filtrationsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Nut (12) mit den Ausnehmungen (9) in der Eindrehung (10) des Gehäuseteiles (5, 6) und die Nasen (8) am Außenrand der Filterabstützung (7) ange ordnet sind.

3. Filtrationsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Nut (12′) mit den Ausnehmungen (9′) im Außenrand der Filterunterstützung (7′) angeordnet und die Nasen (8′) Teil der Eindrehung (10′) des Gehäuse teiles (2′) sind.

4. Filtrationsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Eindrehung (10, 10′) des einen Gehäuseteiles (2, 2′) eingreifende Rand der Filterabstützung (7, 7′) als mindestens den zuge ordneten Gehäuseinnenrand (11) teilweise überdeckende elastische Ringdichtung (13) ausgebildet ist.

5. Filtrationsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beiden Gehäuseteile eine Filterabstützung (7) aufweist und die Ränder der beiden Filterabstützungen (7) unter Einschluß des Flachfilterzuschnittes (1) beide Gehäuseteile (2, 3) dichtend abstützen.

6. Filtrationsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterabstützung (7, 7′) als einstückiges Kunststofformteil (15, 17, 13 bzw. 14) ausgebildet ist.

7. Filtrationsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterabstützung (7) als metallische Lochplatte (15) ausgebildet ist, deren Randbereich mit einem die Dichtfunktion übernehmenden Kunststoffspritzteil (16) eingefaßt ist.

8. Filtrationsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das die Ringdichtung (13) bildende Kunststoffspritzteil aus PFA oder PTFE gebil det ist.

9. Filtrationsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdichtung (13) durch ein den Rand der metallischen Lochplatte (15) umgrei fendes, im Querschnitt U-förmig ausgebildetes Kunststoff spritzteil (14, 16) gebildet ist, dessen U-Steg die Na sen (8) bzw. die Ausnehmungen (9′) aufweist (Fig. 4, 5).

10. Filtrationsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterabstützung (7) durch ein Perforationen aufweisendes Lochblech (15) aus Metall, einen den Rand des Lochbleches (15) umfassenden, im Querschnitt im wesentlichen U-förmigen Kunststoff spritzteil (16) mit Dichtfunktion und einer Vielzahl da mit verbundenen, das dünne Lochblech (15) flächig stabi lisierenden Stützzapfen (17) gebildet ist, welche sich an der zugewandten Kammerwand der Fluidkammer des Gehäuse teiles abstützen.

11. Filtrationsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß drei Nasen (8) und min destens zwei Ausnehmungen (9) im Winkelabstand von 120° in Umfangsrichtung der Filterabstützung (7) und Gehäuseinnenrand (11) angeordnet sind.

12. Filtrationsgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Lochblech (15) am Rand etwa mittig in die umspritzte Ringdichtung (13) aus Kunststoff ab gekröpft ist.