DE3812987A1

DE3812987A1 - Stoffaustauschergeraet

Info

Publication number: DE3812987A1
Application number: DE3812987A
Authority: DE
Inventors: Volkmar Preissler; Juergen Derlitzki; Peter Dipl Ing Mallwitz; Horst Hoenicke
Original assignee: Medizin und Labortechnik Leipzig VEB
Current assignee: Deutsche Med-Lab Leipzig Ia O-7035 Leipzig GmbH
Priority date: 1987-08-13
Filing date: 1988-04-19
Publication date: 1989-02-23
Also published as: DD263236A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Stoffaustauschergerät, das insbeson dere zur Blutdetoxikation im klinischen Betrieb, als Konzentra torsystem in der organischen und anorganischen Chemie sowie auf dem Gebiet der Biotechnologie zur Anwendung kommen kann.

Die Stoffaustauscherfunktion kann durch Hohlfasern oder Adsor berharze mit und ohne Stoffaustauscherflüssigkeit, die in einem rohrförmigen Gehäuse mit zwei mit Anschlußstutzen versehenen Stirnkappen untergebracht sind, bewirkt werden.

Die bekannten technischen Lösungen von Hohlfaserdialysatoren, Hämofiltern und Plasmaseparatoren, die mit Hohlfaserbündeln, deren Enden in eine Vergußmasse eingebettet sind, ausgestattet sind, weisen an ihren Gehäuseabdeckungen lösbare und unlösbare Kappenelemente auf. Dabei dominieren auf dem Weltmarkt drei Ver bindungsarten:

1. Schraubkappen - lösbar
2. Schraubkappen mit Kleber fixiert - unlösbar
3. Stirnkappen ultraschall-verschweißt - unlösbar.

Die lösbare Schraubkappenverbindung hat den Nachteil, daß sich bei ungünstigen Transport- und Lagerbedingungen die Schraubkap pen lockern können und dann beim Anwender nachjustiert werden müssen.

In der DE-OS 30 17 633 ist eine verbesserte medizinische Trenn vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung derselben darge stellt. Die arterielle und venöse Abdeckung wird unlösbar mit tels Ultraschallschweißens auf das zylinderförmige Gehäuse auf gebracht. Die Abdeckung besteht aus einem rotationssymmetrischen Kopfstück und einem Gleitring, der in seiner Hülleninnenwand schweißfunktionsgerechte Nasen aufweist. Der Gleitring wird wäh rend des Schweißvorganges unter definiertem Druck, der axial nach innen ausgeübt wird, mit dem Gehäuse verbunden. Eine unlös bare Verbindung hat den Nachteil, daß eine nachträgliche Kontrol le der Schnittflächen und Dichtfunktionselemente nur durch teil weise Zerstörung erfolgen kann.

Eine unlösbare Schnappverbindung zwischen Körpern, die an einer Verbindungsstelle koaxial angeordnet sind, ist in der DE-OS 32 43 823 dargestellt. An der Außenfläche des ersten Körpers ist eine torus- und/oder ringförmige erste Verdickung und an der Innenfläche eines zweiten Körpers eine torus- und/oder ringför mige zweite Verdickung derart angebracht, daß während des In einanderschiebens der Körper eine elastische Verformung statt findet, die ein gegenseitiges Verhaken der Verdickungen bewirkt. Ein elastisch verformbarer torusförmiger Ring ist teilweise in einer nutförmigen Vertiefung in einem Körper versenkt und übt eine Druckkraft auf die zweite Verdickung aus. Die Berührungs flächen der beiden Verdickungen verlaufen radial, so daß ein einfaches Lösen der Schnappverbindung nicht möglich ist.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Verbindung an Stoff austauschergeräten anzugeben, die eine einfache und schnelle Montage und Demontage eines Gehäuses mit Stirnkappen oder meh rerer Gehäuse miteinander gestattet und kostengünstig herstell bar ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine lösbare Verbindung zwischen einem Gehäuse und den Stirnkappen oder zwischen zwei Gehäusen und einem Kupplungselement und endseitigen Stirnkappen zu ent wickeln, mit der ein flüssigkeitsdichter Verschluß zwischen den einzelnen Bauteilen erreicht wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine die Enden des Gehäuses mit den Stirnkappen und den Kupplungselementen lösbar verbindende Schnappverbindung, die aus einem auf dem Ge häuseumfang umlaufenden Gleitringwulst mit einer konisch ver laufenden Fügefläche und einer konisch verlaufenden Lösefläche, aus einem in der Stirnkappe umlaufenden oder unterbrochenen Gleitringwulst mit äquivalenter Füge- und Lösefläche und/oder aus zwei in dem Kupplungselement umlaufenden und/oder unterbro chenen Gleitringwülsten mit äquivalenten Füge- und Löseflächen besteht. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Höhe h der Gleit ringwulst 0,5 bis 5 mm beträgt und die Fügefläche einen Winkel a von 5° bis 40° sowie die Lösefläche einen Winkel b von 30° bis 70° einschließt. Die Vergußsysteme und Filtersysteme können eine definierte umlaufende Angußebene aufweisen, in die ein Dichtring eingelegt ist. Bei der Montage wird die Stirnkappe oder das Kupplungselement mit der Fügefläche auf die Fügefläche des Ge häuses aufgesetzt. Unter axialem Druck gleiten die Fügeflächen aufeinander ab bis die Löseflächen in Eingriff gelangen und die Verbindung hergestellt ist. Bis zum "Einschnappen" wird wenig stens eine der Gleitringwülste mechanisch unter Einwirkung von Querkräften belastet. Bei der Demontage gleiten die Löseflächen aufeinander ab. Nach Überwinden der geraden Flächen der Gleit ringwülste ist die Verbindung wieder gelöst.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von zwei Ausführungsbei spielen näher erläutert werden. In der schematischen Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Verbindung Gehäuse-Stirnkappe,

Fig. 2 eine Verbindung von zwei Gehäusen durch ein Kupp lungselement und

Fig. 3 die geometrische Darstellung der Gleitringwulst.

1. Ausführungsbeispiel

In Fig. 1 ist die Verbindung am Beispiel eines Hohlfaserdialy sators dargestellt. Dieser besteht aus einem Gehäuse 1, in dem ein Hohlfaserbündel 2 und an dessen (1) Enden Stirnkappen 3 an geordnet sind. Das Hohlfaserbündel 2 ist endseitig in ein Ver gußsystem 4 eingebettet, das zum Innenkompartiment 5 eine ko nisch verlaufende Dichtfläche 6 und eine Schnittfläche 7 auf weist. Die Stirnkappe 3 ist mit einem Anschlußstutzen 8, z. B. für Blutdetoxikationssysteme ein Luer-Lock-Anschluß, versehen und in ihrer geometrischen Form der Dichtfläche 6 angepaßt. Auf dem Gehäuseumfang ist eine umlaufende Gleitringwulst 9 ange ordnet, die in Richtung Stirnkappe 3 eine konisch verlaufende Fügefläche 10 und in Richtung Gehäusemitte eine konisch verlau fende Lösefläche 11 aufweist. In der Stirnkappe 3 ist eine un terbrochene Gleitringwulst 12 mit konisch verlaufender Füge fläche 10′ und konisch verlaufender Lösefläche 11′ angeordnet, so daß die Form einer Hakenschnappverbindung erreicht wird. Die Höhe der Gleitringwulst 9 sowohl am Gehäuse 1 als auch in der Stirnkappe 3 beträgt h = 1 mm. Die Fügeflächen 10, 10′ schließen einen Winkel a = 40° und die Löseflächen 11, 11′ einen Winkel b = 70° zur Grundlinie der Gleitringwulst 9, 12 ein (Fig. 3).

2. Ausführungsbeispiel

In Fig. 2 ist die Kopplung zweier Gehäuse 1 mittels eines Kupp lungselementes 13 wiederum am Beispiel von Hohlfaserdialysato ren dargestellt. Die Gehäuse 1 weisen, wie im 1. Ausführungsbei spiel bereits beschrieben, eine umlaufende Gleitringwulst 9 mit Fügefläche 10 und Lösefläche 11 auf. In den Gehäusen 1 sind Hohlfaserbündel 2 angeordnet, die endseitig in ein Vergußsystem 4 eingebettet sind. Die Vergußsysteme 4 sind mit einer definier ten umlaufenden Angußebene 14 versehen, in die ein Dichtring 15 eingelegt ist. Die Schnittflächen 7 begrenzen das Innenkomparti ment 5. Durch die Anordnung des Dichtringes 15 auf der definier ten Angußebene 14 kann jeweils eine konstante axiale Fügekraft trotz Schnittflächentoleranzen ausgeübt werden. Das Kupplungs element 13 besteht aus einem die beiden Gehäuseenden übergrei fenden Ring, in dem beidseitig je eine umlaufende Gleitring wulst 16 angeordnet ist. Diese Gleitringwulst 16 ist ebenfalls mit einer nach außen weisenden konischen Fügefläche 10′′ und einer zur Mitte hin weisenden konischen Lösefläche 11′′ ver sehen. Wie in Fig. 3 dargestellt, beträgt die Höhe h der Gleit ringwulst 0,5 mm. die Fügefläche 10, 10′′ schließt zur Grund linie der Gleitringwulst 9, 16 einen Winkel a von 20° und die Lösefläche 11, 11′′ einen Winkel b von 25° ein.

Neben den beiden dargestellten Ausführungsbeispielen kann die Stirnkappe 3 mit einer umlaufenden Gleitringwulst 12 versehen und das Kupplungselement 13 als Hakenschnappverbindung ausge bildet sein. Der Materialeinsatz für die Gehäuse 1, Stirnkappen 3 und Kupplungselemente 13 wird in der Regel vom Verwendungs zweck bestimmt werden.

Für die Verwendung als Blutdetoxikationssysteme ist ein thermo plastischer Kunststoff einzusetzen. In jedem Fall ist jedoch zu beachten, daß mindestens die Stirnkappen 3 und die Kupp lungselemente 13 aus einem elastischen Material bestehen. Um bei der Handhabung ein Verdrehen der Bauelemente Gehäuse, Stirn kappe und Kupplungselement im montierten Zustand auszuschließen, ist eine funktionsgerechte Nase (nicht gezeichnet), die auch eine Automatisierungshilfe darstellen kann, auf der Lösefläche des Gehäuses vorzusehen.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung bestehen darin, daß eine weitgehend entspannte formschlüssige und flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen Gehäuse 1, Stirnkappe 3 und/oder Kupplungs element 13 geschaffen ist. Die Verbindung zeichnet sich durch einfache und kostengünstige Herstellung sowie Montage-/Demon tagehandhabung, die automatisierbar ist, aus. Die einfache und schnelle Kopplung mehrerer Moduleinheiten sowie das Aufbringen der endseitigen Stirnkappen erlaubt in der Praxis eine breite Variation des Stoffaustauschergerätes, wie z. B.

- Module mit gleichem Hohlfasertyp und damit kombinierbarer Oberflächengröße,
- Module mit verschiedenen Hohlfasertypen - Kaskadenfiltration,
- Module mit gleichen Adsorberharzen und damit kombinierbarer effektiver Oberfläche
- Module mit verschiedenen Adsorberharzen - Kaskadenadsorption,
- Kombination von Modulen mit Hohlfasern und Modulen mit Adsor berharzen
- Fraktionierungseinheiten für Biotechnologie, organische und anorganische Chemie.

Ein weiterer Vorteil, der insbesondere während des Produktions- und Prüfprozesses von Hohlfaserdialysatoren zum Tragen kommt, besteht darin, daß ein schneller und unkomplizierter Austausch nicht verwendbarer Teile erfolgen kann und die übrigen Baugrup pen im Gegensatz zu einer stoffschlüssigen Verbindung wieder verwendbar sind.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1 Gehäuse
2 Hohlfaserbündel
3 Stirnkappe
4 Vergußsystem
5 Innenkompartiment
6 Dichtfläche
7 Schnittfläche
8 Anschlußstutzen
9 Gleitringwulst - Gehäuse
10 Fügefläche-Gehäuse
10′ Fügefläche-Stirnkappe
10′′ Fügefläche-Kupplungselement
11 Lösefläche-Gehäuse
11′ Lösefläche-Stirnkappe
11′′ Lösefläche-Kupplungselement
12 Gleitringwulst-Stirnkappe
13 Kupplungselement
14 Angußebene
15 Dichtring
16 Gleitringwulst-Kupplungselement
h Höhe der Gleitringwulst
a Winkel der Fügefläche
b Winkel der Lösefläche

Claims

1. Stoffaustauschergerät, bestehend aus mindestens einem im wesentlichen rohrförmigen Gehäuse, das mit einem Hohlfa serbündel versehen ist, dessen Enden in ein Vergußsystem eingebettet sind, und/oder mit Adsorberharzen gefüllt und mit Filtersystemen begrenzt ist, aus mit Anschlußstutzen versehenen Stirnkappen und/oder aus einem oder mehreren zwei Gehäuse verbindenden Kupplungselementen, gekennzeich net durch eine die Enden des rohrförmigen Gehäuses (1) mit den Stirnkappen (3) und den Kupplungselementen (13) lösbar verbindende Schnappverbindung, die aus einem auf dem Gehäuseumfang umlaufenden Gleitringwulst (9) mit einer konisch verlaufenden Fügefläche (10) und einer konisch verlaufenden Lösefläche (11), aus einem in der Stirnkappe (3) umlaufenden oder unterbrochenen Gleitringwulst (12) mit äquivalenter Fügefläche (10′) und Lösefläche (11′) und/oder aus zwei in dem Kupplungselement (13) umlaufenden und/oder unterbrochenen Gleitringwülsten (16) mit äquivalenten Füge flächen (10′′) und Löseflächen (11′′) besteht.

2. Stoffaustauschergerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet da durch, daß die Höhe h der Gleitringwulst (9, 12, 16) 0,5 mm bis 5 mm beträgt und die Fügefläche (10, 10′, 10′′) einen Winkel a von 5° bis 40° sowie die Lösefläche (11, 11′, 11′′) einen Winkel b von 30° bis 70° zur Grundlinie der Gleitringwulst (9, 12, 16) einschließt.

3. Stoffaustauschergerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet da durch, daß das Vergußsystem (4) und das Filtersystem eine definierte umlaufende Angußebene (14) aufweist, in die ein Dichtring (15) eingelegt ist.