DE3448391C2

DE3448391C2 - Fluid separator stack

Info

Publication number: DE3448391C2
Application number: DE19843448391
Authority: DE
Inventors: Hans-Weddo 3414 Hardegsen De Schmidt; Ulrich 3400 Goettingen De Grummert
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius AG
Priority date: 1983-11-15
Filing date: 1984-11-12
Publication date: 1991-11-21
Anticipated expiration: 2004-11-13

Abstract

A separator stack for fluids consists of planar separator elements with a selective permeability and planar spacer elements with a drainage action. The spacer elements consist of a grid of incompressible wires surrounded by a sealing compound which fills up the voids between them. Close to theholes to be sealed in the grid, the sealing cpd. stands out beyond the grid so that only its thickness determines the total compressibility of the seal

Description

Die Erfindung betrifft ein Trennelement aus einem membran artigen mikroporösen Flachfilterzuschnitt gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches, wie es nach der DE-OS 29 20 253 be kannt ist. Der darin beschriebene mikroporöse Flachfilter zuschnitt in Form einer anisotropen Ultrafiltrations membran wird auf der Filtratseite durch ein papierähn liches, vliesartiges Trägermaterial unterstützt und dieses wird wiederum durch ein Gitter aus Kunststoffdrähten ab gestützt. Zur Fluidführung weist dieses Membranelement über den Umfang verteilt angeordnet mehrere kreisrunde Durch brechungen auf, die durch Dichtungselemente eingefaßt sind, welche aus in die Filtermatrix, die Vliesmatrix und die Gittermatrix eingebrachtes Kunstharz gebildet ist und die einzelnen Schichten untereinander verbindet.The invention relates to a separating element made of a membrane like microporous flat filter cut according to the generic term of the main claim, as it be according to DE-OS 29 20 253 is known. The microporous flat filter described therein Cutting in the form of an anisotropic ultrafiltration membrane is on the filtrate side by a paper-like Lich, fleece-like carrier material supports and this is turned off by a grid of plastic wires supported. This membrane element has fluid guidance arranged around the circumference several circular through breaks that are bordered by sealing elements, which in the filter matrix, the fleece matrix and the Lattice matrix introduced synthetic resin is formed and the individual layers.

Diese Art der Abdichtung ist relativ aufwendig und stör anfällig und erfordert eine genaue Abstimmung der Dich tungsmasse auf die verschiedenen Membran-, Träger- und Gittermaterialien.This type of sealing is relatively complex and annoying vulnerable and requires precise coordination of you tion mass on the various membrane, carrier and Mesh materials.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für ein Trennelement der eingangs beschriebenen Bauart eine ver besserte Abdichtung und eine verbesserte Unterstützung empfindlicher Membranelemente zu schaffen.The invention is therefore based on the object for Separating element of the type described a ver better sealing and improved support to create more sensitive membrane elements.

Diese Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale ge löst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteran sprüchen unter Schutz gestellt.This task is ge by the features specified in the main claim solves. Advantageous further training are in the Unteran protected.

Dadurch, daß die mikroporöse Membran mit einem integrier ten Stützvlies ausgestattet ist, erhält die Membran eine größere mechanische Stabilität und durch die thermisch und/oder chemische Komprimierung der drainierenden Vliesstruk tur im Bereich der abzudichtenden Regionen bleibt einer seits die mechanische Festigkeit auch im Bereich der Dich tungsregionen erhalten, andererseits wird aber durch das Komprimieren der Matrixsstruktur des Vlieses eine größen mäßig und breitenmäßig steuerbare Dichtungsstruktur ge schaffen.The fact that the microporous membrane with an integr ten support fleece, the membrane receives a greater mechanical stability and through the thermal and / or chemical compression of the draining fleece structure tur in the area of the regions to be sealed remains one on the one hand the mechanical strength in the area of you regions, but on the other hand the Compress the matrix structure of the fleece one size moderately and width controllable sealing structure ge create.

Der Erfindungsgedanke ist in mehreren Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigtThe inventive concept is in several embodiments explained in more detail with reference to the accompanying drawing. It shows

Fig. 1 eine perspektivische Draufsicht auf die Vliesseite eines Membranelementes, bestehend aus einer mikro porösen Membran mit integriertem Stützvlies, das regional zu einer Dichtstruktur ausgebildet ist, Fig. 1 is a perspective top view of the nonwoven fabric side of a membrane element consisting of a microporous membrane with integrated support web which is formed regionally to a seal structure,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch den Randbereich mehre rer Zuschnitte nach der Schnittlinie XIV in Fig. 6, Fig. 2 is a vertical section through the edge region rer several blanks according to the section line XIV in Fig. 6,

Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie XV-XV in Fig. 1, Fig. 3 is a cross section along the line XV-XV in Fig. 1,

Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie XVI-XVI in Fig. 1, Fig. 4 is a cross section along the line XVI-XVI in Fig. 1,

Fig. 5 eine Explosivzeichnung gestapelter Zuschnitte mit kreisrunden und geschlitzten Durchbrechungen und Membran-Vlies-Zuschnitten nach Fig. 1, Fig. 5 is an exploded drawing of stacked blanks with circular and slotted openings and membrane fleece blanks according to Fig. 1,

Fig. 5A ein Kassettenmodul in Perspektive, Fig. 5A is a cassette module in perspective,

Fig. 6 eine entsprechende bevorzugte Variante mit ge schlitzten Durchbrechungen und kreuzweise über strömten Zuschnitten nach Fig. 1, 2, Fig. 6 is a corresponding preferred variant with ge slit apertures and cross-streaked blanks according to Fig. 1, 2,

Fig. 6A ein Kassettenmodul in Perspektive, Fig. 6A, a cartridge module in perspective,

Fig. 7 einer Detailschnitt durch ein Filtergehäuse aus Stahl mit einer an die O-Ring-Dichtung angepaßten Dichtstruktur eines Filterelementes nach Fig. 1 und Fig. 7 is a detail section through a filter housing made of steel with a sealing structure of a filter element according to Fig. 1 and adapted to the O-ring seal

Fig. 8 einen Detailschnitt durch ein Filtergehäuse aus Kunststoff mit einer an die Klemmnase der Gehäuse teile angepaßten Dichtstruktur eines Filterelemen tes nach Fig. 1. Fig. 8 shows a detail section through a filter housing made of plastic with a part of the clamping noses of the housing matched seal structure of Filterelemen tes of FIG. 1.

Gemäß Fig. 1 besteht das Trennmedium MV aus einer mikro porösen Membran M, z. B. aus Polysulfon oder Zellulosetri acetat auf der Trübseite (in der selektiven Porenstruktur symmetrisch oder asymmetrisch aufgebaut) und einem damit dauerhaft integrierten Stützvlies V auf der Filtratseite. Dieses Stützvlies V besteht aus einem Kunststoffvlies, z. B. aus Polypropylen, hat drainierende Wirkung und erhöht die mechanische Festigkeit des Trennmediums insgesamt. Erfin dungsgemäß ist in den abzudichtenden Regionen des Trenn mediums die an sich drainierende Vliesstruktur durch ther mische und/oder chemische Einwirkung zu einer Dichtstruktur komprimiert, so daß in Verbindung mit Gehäuse- oder Hilfs elementen O-Ring-Dichtung 25, Klemmnasen 28, Dichtungen 3, der Abstandshalter 30, 31 sich fluiddichte Verbindungen her stellen lassen, so daß das Fluid F1, F1′ und F2 bestimmungs gemäß selektiv nur durch das Trennmedium hindurchtreten kann bzw. in den Durchbrechungen M′, 1, 1′, 2 geführt wird.Referring to FIG. 1, the separation medium MV of a microporous membrane M, z. B. from polysulfone or cellulose tri acetate on the cloudy side (symmetrical or asymmetrical structure in the selective pore structure) and a permanently integrated support fleece V on the filtrate side. This support fleece V consists of a plastic fleece, for. B. made of polypropylene, has a draining effect and increases the mechanical strength of the separation medium as a whole. Invention according to the in the regions of the separating medium to be sealed, the fleece structure draining itself is compressed by thermal and / or chemical action to form a sealing structure, so that in connection with housing or auxiliary elements O-ring seal 25 , clamping lugs 28 , seals 3 , The spacers 30 , 31 can be made fluid-tight connections, so that the fluid F 1 , F 1 'and F 2 can selectively only pass through the separating medium or be guided in the openings M', 1 , 1 ', 2 becomes.

Gemäß Fig. 1, 2, 3 ist auch der Randbereich mit einer Dicht struktur 20 ausgestattet, so daß die einzelnen Zuschnitte MV und 30, 31 in allen abzudichtenden Bereichen allein durch den Anpreßdruck der Gehäuseteile 8 gemäß Fig. 2 bzw. 21, 22 gemäß Fig. 7 abgedichtet sind. Ist eine dauerhafte Ver bindung mehrerer Zuschnitte MV und 30, 31 zu einer Kassette durch Umspritzung mit einer Dichtung 4′ der gestapelten und gepreßten Zuschnitte vorgesehen, so ist die Randausbildung zweckmäßig wie bei Fig. 4 ausgebildet, d. h. die Vliesstruk tur ist im Randbereich erhalten, so daß die Randdichtung 4′ (Fig. 5A, 6A) besser an den Zuschnitten haftet.According to Fig. 1, 2, 3 and the edge region is provided with a sealing structure 20 so that the individual blanks MV and 30, 31 in all sealed areas alone by the contact pressure of the housing parts 8 of FIG. 2 or 21, 22 in accordance with Fig. 7 are sealed. If a permanent connection of several blanks MV and 30, 31 to a cassette by overmolding with a seal 4 'of the stacked and pressed blanks is provided, the edge formation is expediently designed as in FIG. 4, ie the fleece structure is obtained in the edge area, so that the edge seal 4 '( Fig. 5A, 6 A) adheres better to the blanks.

Fig. 2 zeigt übrigens die Zuschnitte MV und 31 noch unver preßt, d. h. noch nicht gegeneinander abgedichtet. Bei Zu schnitten der Abstandshalter 31 endet die Dichtung 3 bündig in der Gitterstärke des Gitters 5. Je nach Vliesstärke sind diese Abstandshalter 31 gegebenenfalls mit solchen mit beidseitig oder einseitig geringfügig überstehender Dicht masse 3 zu kombinieren. Fig. 2 shows the blanks MV and 31 still unpressed, ie not yet sealed against each other. To cut the spacer 31 , the seal 3 ends flush in the grid thickness of the grid 5th Depending on the fleece thickness, these spacers 31 may be combined with those with sealing compound 3 slightly protruding on both sides or on one side.

Fig. 5, 5A zeigen Varianten in der Anordnung und Ausbildung der Durchbrechungen, hier kombiniert in Form von Rund löchern 1′, 2 und Schlitzen 1. Die Schlitze 1 sind quer zur jeweiligen Strömungsrichtung der betreffenden Fluide ange ordnet. Die Gitterstruktur auf beiden Seiten des Stapels ist vorzugsweise durch eine fluiddichte Schutzfolie 11 ab gedeckt, die randseitig in die Dichtmasse 4′ eingebunden und ein den Durchbrechungen 1, 1′, 2 entsprechendes Lochbild aufweist. Die Schutzfolie 11 verhindert ein Eindringen von Schmutzpartikel in die oberen Gewebeabschnitte bei der Handhabung des Kassettenmoduls. An der Randdichtung 4′ an geordnete Führungsnuten 13 für nicht dargestellten Spann bolzen erleichtern das Einsetzen und Justieren des Kasset tenmoduls zwischen den Endplatten bzw. das Stapeln der kongruenten Zuschnitte MV, 30. Fig. 5, 5A show variations in the arrangement and configuration of the perforations, here combined in the form of round holes 1 ', 2 and 1 slots. The slots 1 are arranged transversely to the respective flow direction of the fluids in question. The lattice structure on both sides of the stack is preferably covered by a fluid-tight protective film 11 , the edge of which is incorporated in the sealing compound 4 'and has a perforation pattern corresponding to the openings 1 , 1 ', 2 . The protective film 11 prevents dirt particles from penetrating into the upper tissue sections when handling the cassette module. At the edge seal 4 'on ordered guide grooves 13 for clamping bolts, not shown, facilitate the insertion and adjustment of the cassette tenmoduls between the end plates or the stacking of the congruent blanks MV, 30th

Das unverpreßte Vlies V hat z. B. eine Stärke von 220 µm und die mikroporöse Membran eine Stärke von 60 µm. Bei der Ausführungsform nach Fig. 20 ist das Trennelement MV zwi schen zwei Gehäuseteilen 23 und 24 aus Kunststoff einge klemmt und mit der Klemmnase 28 abgedichtet, und beide Ge häuseteile 23,24 sind randseitig bei 29 verschweißt, wie es bei Kleinfiltern nach dem Stand der Technik üblich ist. Das Trennmedium MV kann auch durch eine Ultrafiltrationsmembran M mit einem cut off von ≧ 5000 Daltons gebildet sein, deren Membranstruktur der Trübseite und das integrierte Stütz vlies (V) der Filtratseite zugewandt ist und eine Schicht stärke von ≦ 300 µm aufweist.The unpressed fleece V has z. B. a thickness of 220 microns and the microporous membrane a thickness of 60 microns. In the embodiment of Fig. 20, the separating element MV Zvi is rule two housing parts 23 and 24 made of plastic clamps inserted and sealed by the clamping lug 28, and both Ge housing parts 23,24 are peripherally welded at 29, as is the case of small filters according to the prior Technology is common. The separation medium MV can also be formed by an ultrafiltration membrane M with a cut off of ≧ 5000 daltons, the membrane structure of which faces the cloudy side and the integrated support fleece (V) faces the filtrate side and has a layer thickness of ≦ 300 µm.

Durch die erfindungsgemäße Dichtungsausbildung sind alle handelsüblichen Filtermembrane mit verschiedener Poren größe bzw. cut off verwendbar, da die Dichtungen nicht durch Klebe- oder Schweißverfahren mit den Filterelemen menten M, M′ dichtend verbunden werden müssen, sondern ihre Wirkung als Preßdichtung entfalten. Due to the seal design according to the invention, all are commercially available filter membrane with different pores Size or cut off can be used because the seals are not through adhesive or welding processes with the filter elements elements M, M 'must be connected in a sealing manner, but their Develop effect as a press seal.

Der Einsatzbereich der erfindungsgemäßen Filterelemente erstreckt sich auf die Behandlung (Trennung) organischer Flüssigkeiten mit folgenden Inhaltsstoffen: Pigmenten, Metallhydroxyden, kolloidal verteilten Metallen, Keramik, Partikel, Abriebstoffe, emulgierte Öle, Benzin- Wassermischungen. Vorfiltration bei Umkehrosmoseanlagen, Sterilfiltration von Wein und anderen Getränken, Mikro filtration. Filtration von Blut, Anreicherung von Blut mit Sauerstoff, Separierung von Milchinhaltsstoffen, Zell separierung. Die Auswahl der notwendigen Membranen richtet sich nach den vorgenannten Einsatzzwecken.The field of application of the filter elements according to the invention extends to the treatment (separation) of organic Liquids with the following ingredients: Pigments, metal hydroxides, colloidally distributed metals, Ceramics, particles, abrasives, emulsified oils, petrol Water mixtures. Prefiltration in reverse osmosis systems, Sterile filtration of wine and other beverages, micro filtration. Filtration of blood, enrichment of blood with Oxygen, separation of milk ingredients, cell separation. The selection of the necessary membranes is aimed according to the aforementioned purposes.

Claims

1. Separating element made of a membrane-like microporous flat filter blank, the edges of which can be sealed to form a selectively permeable partition for two fluids between housing parts of a surrounding housing or between auxiliary housing parts, characterized in that the microporous flat filter is cut (M) at least on one side with a membrane structure permanently integrated support fleece (V) is coated with a drainage effect, and the draining fleece structure in the region of the regions to be sealed by the clamping action is thermally and / or chemically compressed to take over the sealing function to form a sealing structure ( 20 ).

2. Separating element according to claim 1, characterized in that the support fleece from a plastic fleece such as poly propylene fleece is formed.

3. Separating element according to claim 1 and 2, characterized in that the separation medium (MV) through an ultrafiltration membrane with a cut off of ≧ 5000 daltons is formed, the membrane structure of the cloudy side and their integrated support fleece (V) Filtrate side is facing, and the layer thickness of ≦ 300 µm.