DE4014282A1

DE4014282A1 - Membranfilter-anordnung

Info

Publication number: DE4014282A1
Application number: DE4014282A
Authority: DE
Inventors: Heinz-Gerhard Dr Koehn; Eckart Dr Kopowski; Helmut Koecher
Original assignee: Heraeus Sepatech GmbH
Current assignee: KOEHN, HEINZ-GERHARD, DR., 37127 DRANSFELD, DE
Priority date: 1990-05-04
Filing date: 1990-05-04
Publication date: 1991-11-07
Also published as: US5092994A; DE4014282C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Membranfilter-Anordnung mit zwei Gehäuseplatten, zwischen denen ein Membranfilter, an den außenliegenden Seiten abgedichtet, eingespannt ist, wobei an der oder den Gehäuseplatten Zuführungs- und Abführungs-Teile für ein Konzentrat und Zuleitungs- und Ableitungs-Teile für ein Filtrat angeordnet sind, die jeweile eine Durchführung zu dem Membran filter aufweisen, wobei die Teile jeweils einen Anschluß mit einer Dichtfläche aufweisen.

Solche Membranfilter-Anordnungen sind allgemein bekannt und werden beispiels weise in Verfahren zum Abtrennen von Feststoffen, z. B. Bakterien, Hefen, tierischen und/oder menschlichen Zellen, aus flüssigen Nährmedien Substanzen eingesetzt. Mit solchen Membranfilter-Anordnungen werden durch Filtrierung die hochmolekularen Substanzen in den flüssigen Bestandteilen angereichert. Ein derartiges Verfahren bzw. eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die eine solche Membranfilter-Anordnung einsetzt, ist in der DE-OS 38 31 771 beschrieben. Die Membranfilter-Anordnung oder Filtereinheit, wie sie in dieser Veröffentlichung beschrieben ist, weist zwei Gehäuseplatten auf, zwischen denen eine Filtermembran - nicht näher dar gestellt - als Filterpaket mit einer äußeren Dichtung eingespannt ist. Die für eine solche Anordnung eingesetzten Gehäuseplatten sind massive Edelstahl platten mit einer Dicke von etwa 15 mm. Durch die Gehäuseplatte oder -platten führen verschiedene Bohrungen hindurch, um zu dem Membranfilter ein Filtrat und ein Konzentrat zuzuführen bzw. abzuführen. Die Zuführung und Abführung erfolgt über Anschlüsse in Form von Anschluß-Stutzen, die einen Anschluß flansch aufweisen, wobei diese Stutzen an der Außenseite der Gehäuseplatten angeschweißt sind. Der Anschlußflansch besitzt eine Dichtfläche, die mit einer Dichtfläche eines weiteren Anschlußteiles, beispielsweise das Anschlußteil eines Schlauches, zusammenwirkt und zwischen denen ein Dichtungselement ein gesetzt wird. Solche Flanschverbindungen werden durch Spannklammern gehalten, die die beiden Dichtungsflächen mit der der zwischenliegenden Dichtung gegen einander drücken.

Es hat sich gezeigt, daß die Schweißstellen, an denen die Anschluß-Stutzen mit den Gehäuseplatten verschweißt sind, abgesehen von ihrer aufwendigen Her stellung, Undichtigkeitsstellen bilden können, beispielsweise durch feine Haarrisse, die durch zu starke Belastungen an den Anschluß-Stutzen auftreten können. Solche Haarrisse können einerseits durch austretendes Substrat oder Konzentrat zu einer Dekontamination der Umgebung führen; umgekehrt ist es aber auch möglich, daß durch solche undichten Stellen das Filtrat und/oder das Konzentrat verunreinigt wird, beispielsweise durch Bakterien.

Die vorstehend beschriebenen Haarrisse können auch durch die Veränderung der chemischen Zusammensetzung im Bereich der Verschweißung infolge der erhöhten Korrosionsanfälligkeit an diesen Stellen hervorgerufen werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Membran filter-Anordnung zu schaffen, die keine korrosionsanfälligen oder stark be lasteten Anschluß-Teile aufweist, und die Anschlüsse aufweist, die kosten günstig hergestellt werden können.

Die vorstehende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Anschluß durch jeweils eine Ausnehmung in der Gehäuseplatte gebildet ist, deren Boden die Durch führung aufweist und der zumindest teilweise als Dichtfläche ausgebildet ist, wobei an der Gehäuseplatte im Randbereich jeder Ausnehmung mindestens ein Spannteil gegen die Außenseite der Gehäuseplatte spannbar gehalten ist. Durch diese Ausbildung der Anschlüsse einer solchen Membranfilter-Anordnung, die auch als Cross-Flow-Membranfilter-Modul bezeichnet wird, sind keine ge schweißten Anschlußteile direkt an einer der Gehäuseplatten notwendig. Die Anschlüsse sind lediglich durch die Ausnehmungen gebildet, in die jeweils der Anschlußflansch einer Zuleitung oder Ableitung für das Filtrat und das Kon zentrat eingesetzt wird. Der Boden dient gleichzeitig als Dichtfläche; er ist somit glatt ausgeführt, so daß in diese glatte Fläche oder auf diese glatte Fläche eine Dichtung eingesetzt oder aufgelegt werden kann. Die externen Anschlüsse beispielsweise von Schläuchen, werden an der Außenseite mit einem Spannteil, das im Bereich jeder Ausnehmung angeordnet ist, in die Ausnehmung dichtend eingedrückt; der Anschluß-Stutzen ist quasi in die Gehäuseplatte hineinverlegt. Schweißarbeiten an der Gehäuseplatte sind somit nicht er forderlich.

Um eine gute Dichtung bzw. auch einen guten Sitz des Dichtungsteiles zu ge währleisten, ist eine ringförmige Nut in dem Boden der Ausnehmung von Vorteil, in die eine Dichtung, insbesondere eine O-Ring-Dichtung, eingesetzt wird. Zur Befestigung der Anschluß-Stutzen von externen Anschlußteilen an den Gehäuse platten hat sich ein U-förmig ausgebildetes Spannteil als vorteilhaft er wiesen, das mit seinen Schenkeln die Ausnehmung bzw. das darin einliegende Flanschteil eines Anschlusses umgreift und das mit einer Schraube gegen die Gehäuseplatte gespannt werden kann. Diese Spannschraube ist durch den die Schenkel verbindenden Bereich, beispielsweise über eine Bohrung, hindurch geführt. Die Schenkel des Spannteiles liegen hierbei an dem Flansch des Anschlußteiles, das in die Ausnehmung eingesetzt ist, an, so daß die Schenkel gegen den Flansch drücken.

Bevorzugt werden die Ausnehmungen in die Gehäuseplatte spanabhebend aus geführt, beispielsweise eingefräst. Die Gehäuseplatten solcher Membran filter-Anordnungen sind üblicherweise aus Edelstahl gefertigt.

Die Gehäuseplatten mit dem dazwischenliegenden Membranfilter werden gegen einander, das Membranfilter einspannend, über Gewindestangen verschraubt. Solche Gewindestangen können gleichzeitig dazu verwendet werden, die Spann teile an den Gehäuseplatten zu befestigen. In einer solchen Ausbildung sind keine zusätzlichen Sacklochbohrungen mit Innengewinde erforderlich. Um keine zusätzlichen Arbeitsschritte an den Gehäuseplatten durchführen zu müssen, besteht eine weitere mögliche Befestigungsart der Spannteile über Zwischen- Träger, die einerseits an den Gewindestangen, die die zwei Gehäuseplatten gegeneinander verspannen, angeordnet sind und an denen ihrerseits die Spann teile verschraubt werden. In einer solchen Ausbildung ist für ein Lösen der über die Spannteile gehaltenen Anschluß-Stutzen nicht notwendig, die Schrau ben, die die Gehäuseplatten zusammenhalten, zu lösen.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nach folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Membranfilter-Anordnung auf deren eine Gehäuseplatte,

Fig. 2 die Gehäuseplatte nach Fig. 1 in einer Draufsicht auf ihre Innen fläche,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Schnittlinie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Schnittlinie IV-IV in Fig. 1 mit einen über ein Spannteil befestigten Anschluß-Stutzen und

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung entsprechend des Ausschnittes V in Fig. 3.

Die Membranfilter-Anordnung weist zwei Gehäuseplatten 1, 2 mit quadratischen oder rechteckigem Querschnitt auf, zwischen denen ein Membranfilter 3 ein gespannt ist. Das Membranfilter besitzt ein Filterpaket 4, das an seinen freien Kanten mit einer Silikondichtung 5 abgeschlossen ist. Die Silikon dichtung 5 liegt dichtend an den Innenflächen der Gehäuseplatten 1, 2 an. Die Gehäuseplatten sind aus Edelstahl gefertigt und haben eine Dicke von etwa 15 mm bis 20 mm. Wie in den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, sind nur an der einen Gehäuseplatte Anschlüsse 6, 7, 8 und 9 vorgesehen. Die beiden innen liegenden Anschlüsse, wie dies anhand der Fig. 1 und 2 zu erkennen ist, bilden einen Zuleitungs-Anschluß 6 und einen Ableitungs-Anschluß 7 für die Zuleitung und Ableitung eines Filtrates, beispielsweise Hasser, während die weiter außen zum Rand der Gehäuseplatte 2 liegenden Anschlüsse einen Zuführungs-Anschluß 8 und eine Abführungs-Anschluß 9 für die Zuführung und Abführung eines Kon zentrates bilden. Während es sich bei dem Zuleitungs-Anschluß 6 und dem Ab leitungs-Anschluß 7 um durchgehende Bohrungen handelt, enden der Zuführungs- Anschluß 8 und der Abführungs-Anschluß 9 für das Konzentrat auf der Innenseite der Gehäuseplatte 2 jeweils in einer länglichen Nut 11, die sich praktisch entlang der jeweiligen Seitenkanten des Filter-Paketes 4 erstrecken.

Im Bereich der Bohrungen, die in den Figuren mit 10 bezeichnet sind, sind auf der Außenseite der Gehäuseplatte 2 jeweils eine Ausnehmung 12 eingedreht, die quasi einen in der Gehäuseplatte 2 liegenden Anschluß bildet. Der Boden 13 dieser Ausnehmung 12, wie sie vergrößert in Fig. 5 dargestellt ist, ist als glatte, ebene Dichtfläche ausgebildet, wobei im Randbereich des Bodens 13 eine ringförmige Nut 14 eingedreht ist, in der eine Dichtung 15 einliegt. In der Ausnehmung 12 liegt gegen den als Dichtfläche ausgebildeten Boden 13 die Dichtfläche eines Anschluß-Stutzens 16 an, der über ein Spannteil 17, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, an seiner konischen Fläche 18 angedrückt wird. Das Spannteil 17 kann, wie dies die Fig. 4 zeigt, an eine Gewindestange 19 (siehe hierzu auch Fig. 1) über eine Mutter 20 gespannt werden. Die Gewindestange 19 dient gleichzeitig dazu, die beiden Gehäuseplatten 1, 2 mit dem dazwischenliegenden Membranfilter 3 gegeneinander zu verspannen. Wie die durchgehenden Öffnungen 21 in den Fig. 1 und 2 zeigen, sind zum Verspannen der beiden Gehäuseplatten 1, 2, vier solcher Gewindestangen 19 vorgesehen, von denen jedoch in Fig. 4 nur eine dargestellt ist. Das Spannteil 17 liegt in der in Fig. 4 dargestellten Ausführung gegen eine Mutter 22 der Gewindestange 19 an, wobei diese Mutter zu dem Spannteil 17 hin leicht abgeschrägt verläuft. Das Spannteil 17 kann auch an einem Zwischen-Träger, der beispielsweise an stelle der Mutter 22 an der Gewindestange 19 befestigt sein kann, verschraubt werden. Eine weitere, jedoch nicht näher dargestellte Ausführung zur Be festigung des Spannteiles 17 besteht darin, daß in der Außenseite der Gehäuse platte 2 Sacklochbohrungen mit Innengewinde vorgesehen sind, in denen direkt Schrauben, die das Spannteil 17 gegen die Oberfläche der Gehäuseplatte 1 ver spannen, eingeschraubt werden.

Claims

1. Membranfilter-Anordnung mit zwei Gehäuseplatten, zwischen denen ein Membranfilter, an den außenliegenden Seiten abgedichtet, eingespannt ist, wobei an der oder den Gehäuseplatten Zuführungs- und Abführungs-Teile für ein Konzentrat und Zuleitungs- und Ableitungs-Teile für ein Filtrat an geordnet sind, die jeweile eine Durchführung zu dem Membranfilter auf weisen, wobei die Teile jeweils einen Anschluß mit einer Dichtfläche aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß (6, 7, 8, 9) durch je weils eine Ausnehmung (12) in der Gehäuseplatte (2) gebildet ist, deren Boden (13) die Durchführung aufweist und der zumindest teilweise als Dichtfläche ausgebildet ist, wobei an der Gehäuseplatte (2) im Randbereich jeder Ausnehmung (12) mindestens ein Spannteil (17) gegen die Außenseite der Gehäuseplatte (2) spannbar gehalten ist.

2. Membranfilter-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Boden der Ausnehmung (12) eine ringförmige Nut (14) gebildet ist, in der eine Dichtung (15) eingelegt ist.

3. Membranfilter-Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung eine O-Ring-Dichtung (15) ist.

4. Membranfilter-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß das Spannteil (17) U-förmig ausgebildet ist, das mit seinen Schenkeln die Ausnehmung (12) umgreift und in dessen die Schenkel verbindenden Bereich eine Spannschraube hindurchführt, die in einem Ge winde an der Gehäuseplatte (2) eingreift.

5. Membranfilter-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Ausnehmung (12) in die Gehäuseplatte (2) eingedreht ist.

6. Membranfilter-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Gehäuseplatten (1, 2) miteinander verschraubt sind, wobei die Spannteile (17) mit diesen Verschraubungen (19, 20) gehalten sind.

7. Membranfilter-Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Verschraubungen (19, 20) und den Spannteilen (17) jeweils ein Zwischen-Träger angeordnet ist.