EP4069406A1 - Vorrichtung zur filterung von bestandteilen aus einem fluid - Google Patents

Vorrichtung zur filterung von bestandteilen aus einem fluid

Info

Publication number
EP4069406A1
EP4069406A1 EP20816416.0A EP20816416A EP4069406A1 EP 4069406 A1 EP4069406 A1 EP 4069406A1 EP 20816416 A EP20816416 A EP 20816416A EP 4069406 A1 EP4069406 A1 EP 4069406A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
filter
chamber
filter module
cap
modules
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20816416.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich Meyer-Blumenroth
Gisela Jung
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Innospire Technologies GmbH
Original Assignee
Innospire Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Innospire Technologies GmbH filed Critical Innospire Technologies GmbH
Publication of EP4069406A1 publication Critical patent/EP4069406A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D63/00Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/02Hollow fibre modules
    • B01D63/04Hollow fibre modules comprising multiple hollow fibre assemblies
    • B01D63/046Hollow fibre modules comprising multiple hollow fibre assemblies in separate housings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D63/00Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/02Hollow fibre modules
    • B01D63/021Manufacturing thereof
    • B01D63/0233Manufacturing thereof forming the bundle
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D63/00Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/06Tubular membrane modules
    • B01D63/069Tubular membrane modules comprising a bundle of tubular membranes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2313/00Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/10Specific supply elements
    • B01D2313/105Supply manifolds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2313/00Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/12Specific discharge elements
    • B01D2313/125Discharge manifolds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2313/00Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/21Specific headers, end caps
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2313/00Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/44Cartridge types
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2313/00Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/50Specific extra tanks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2313/00Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/56Specific mechanisms for loading the membrane in a module
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2317/00Membrane module arrangements within a plant or an apparatus
    • B01D2317/04Elements in parallel

Definitions

  • the invention relates to a filtration device, a filter for a filtration device and a filter cap, in each case in particular for the purpose of dialysis
  • Dialysis is best known as a method of treating kidney failure. Dialysis is actually the exchange of substances by diffusion across a semipermeable membrane, with dissolved molecules migrating from highly concentrated liquids into weakly concentrated solutions (dialysis solution). There are also technical separation tasks in which, for example, the gentle separation of substances from mostly liquid mixtures is required. Such a mixture can be a disperse medium or, for example, a solution in which further constituents are dissolved in a base material. An example of such an application can be the separation of alcohol from beer to produce alcohol-free beer. A particularly gentle process enables alcohol to be removed with minimal impairment of the taste. Particularly in the area of these technical applications, there is currently intensive search for further developments, for example to increase the throughput of the medium to be filtered, or to further reduce costs. In contrast to medical devices, much larger membrane areas are required for technical systems.
  • Dialyzers also serve as the basis for further refinements.
  • dialyzers can be used to refine the membranes on the lumen side with a proprietary coating. The dialyzers refined in this way can therefore be used for forward osmosis.
  • dialyzers In general, the flow guidance within the dialyzer is important for the resulting performance. Due to their construction, dialyzers have very good prerequisites.
  • Dialyzers are commercially available almost exclusively for hemodialysis.
  • the quality is very good and the prices based on the membrane area are affordable.
  • the size of the dialyzers is tailored to the medical application and, with a membrane area of just a few square meters, is very small. To such units for technical applications or to use them for applications with a higher fluid throughput, complex reworking is necessary in order to produce larger units from the relatively small units, which can be usefully used in technical systems with greater processing capacity.
  • dialyzers are optimized for medical use under very gentle operating conditions on the human body, they cannot withstand higher loads such as high temperatures (up to 60 ° C) or high transmembrane pressures (over 3 bar) for long periods of time without damage.
  • high temperatures up to 60 ° C
  • high transmembrane pressures over 3 bar
  • the present invention has therefore set itself the task of solving the aforementioned problems or at least introducing improvements thereto. Specifically, the invention has set itself the task of making dialysis accessible for technical requirements. For this purpose, the task has also been set to increase the filter throughput and to improve the service life of the system, i.e. to increase the time between possible failures of dialyzers.
  • the present invention is also concerned with increasing the economic efficiency of the use of dialyzers, particularly in technical areas, so that, if necessary, new applications can only be developed for the use of dialyzers or the process costs are reduced.
  • Another aspect of the underlying problem is to design a device that is easy to handle for a user and that can also be cleaned well, for example, which is an important requirement in the food sector in particular. The object is achieved by the subjects of the independent claims. Advantageous further developments of the invention are the subject matter of the dependent claims.
  • a separation is, for example, the filtration of a fluid, i.e. the leaching of substances from a solution, the stripping or separation of suspended matter from a disperse medium such as a suspension, or also for osmosis, especially forward osmosis.
  • the device according to the invention comprises at least one, in particular elongate or tubular, filter module with filter housing and membrane element arranged therein, in particular membrane capillaries.
  • the at least one filter module has a first end face and a second end face opposite the first end face, the filter module providing a capillary side and an envelope side for the at least one fluid flowing through the filter module for generating a capillary flow and an envelope flow in each of the filter modules.
  • a first fluid flows on the capillary side and a second fluid flows on the shell side.
  • the capillary flow is the flow on the first side of the filter layer, that is, typically on the inside of the filter layer.
  • capillary tubes that is to say membrane capillaries or membrane tubes
  • the capillary flow is inside the membrane element, which is called the capillary side or also called the lumen side.
  • a multiplicity of membrane capillaries or membrane tubes are typically included in the membrane element.
  • this is a first side of the membrane absorber.
  • the envelope flow is the flow on the second side of the filter layer, that is, typically on the outside of the filter layer, also known as the “shell side”.
  • the envelope flow is therefore on the outside of the capillary envelopes, or along the envelope of the filter module.
  • this is a second side of the membrane absorber.
  • the capillary flow can flow in the same direction as the envelope flow or, depending on the application, also in the opposite direction.
  • the envelope flow or the capillary flow can also flow comparatively slowly, or quasi stand still, so that a flow velocity difference between the envelope flow and the capillary flow consists.
  • the flow velocities are set so that an optimal exchange can be achieved in the dialyzer or in the filter device.
  • the device also has a first filter cap on the first end face of the at least one filter module with a first chamber and a second chamber and at least one filter module receptacle.
  • the filter module or the filter modules are plugged into the filter module receptacle (s), for example, so that part of the housing protrudes into the filter cap.
  • the filter cap is designed in such a way that the first chamber of the filter cap is connected to the capillary sides of the filter modules and at the same time the second chamber of the filter cap is connected to the envelope sides of the filter modules.
  • the capillary flows of the filter module or modules mix with one another in the first chamber, and the envelope flows of the filter module or modules are mixed with one another in the second chamber.
  • the device also has a second filter cap on the second end face of the at least one filter module, which is opposite the first end face, with a further filter module receptacle.
  • the second filter cap can be mirror-symmetrical to the first filter cap, that is, it can be constructed in the same way as the first filter cap.
  • the second filter cap can preferably also be designed in such a way that it is designed for the fluid supply into the filter module and the first filter cap is designed for the fluid discharge from the filter module.
  • the second filter cap can be arranged on the underside of the filter module or modules. In that case, the second filter cap can have fastening or support means in order to stabilize the device or to stabilize it in a set-up arrangement.
  • the first filter cap can have a first connection which is connected to the first chamber in a communicating manner.
  • the first connection is designed as a drain so that the fluid can flow out there.
  • the first connection can also be designed as an inlet.
  • the connection can be implemented, for example, as a hose connection, a screw connection or a flange, so that a pipe or a hose or the like can be connected to it in order to lead the first fluid to the first filter cap or to lead it away from the first filter cap.
  • the first filter cap can have a second connection, that is to say, for example, a second outlet or second inlet which is connected in a communicating manner with the second chamber.
  • the connection can be designed so that a supply of Fluid is enabled.
  • the fluid flows through the filter module in the same direction both on the capillary side and on the shell side, so that the first connection is a first outlet and the second connection is a second outlet.
  • a sealing element is preferably arranged between the first chamber and the second chamber to seal off the capillary flow from the envelope flow.
  • This sealing element can be arranged on the outside of the housing of the filter module so that it is arranged between the first chamber and the second chamber when the filter module is inserted into the filter cap and seals the two chambers from one another.
  • the sealing element can thus be arranged in such a way that it seals the first chamber against the second chamber when the filter module or modules is / are inserted into the filter module receptacle.
  • the first and / or the second filter cap can furthermore have an outer, in particular axial, capillary flow channel which connects the first connection to the first chamber.
  • the first and / or the second filter cap can also have a capillary flow opening on the radial side for this purpose.
  • the first and / or the second filter cap can have an envelope flow opening on the radial side.
  • the filter module can have a plurality of envelope flow openings arranged on the circumference of the filter housing, so that the envelope flow is distributed over the plurality of envelope flow openings. In this way, a distributed inflow of the envelope flow into the filter module or a distributed outflow of the envelope flow out of the filter module can be implemented.
  • the load such as pressure load on the membrane element
  • a lower mechanical load on the membrane elements can mean an increased reliability of the device if the membrane elements can achieve longer service lives.
  • At least some of the radial envelope flow openings are preferably arranged in a common plane along the radial length of the filter housing. They are therefore arranged in a common plane which is perpendicular to the direction of extent of the filter module, and are distributed, for example, radially around the filter housing.
  • two envelope flow openings are arranged opposite one another, so that the The pressure surge that sets the inflow or outflow of the enveloping medium is reduced, possibly even canceling out each other, and thereby the mechanical load on the membrane element decreases.
  • the first and / or the second filter cap can furthermore have a support receptacle for receiving a support element connecting the first to the second filter cap.
  • a support element can be a rod-shaped connecting element which is screwed, welded or glued into the first filter cap, for example, and to which the second filter cap can be attached and screwed, for example, with a connecting means such as a screw nut.
  • a screw connection enables the same to exert a pressing force between the two filter caps on the filter module, so that if necessary the tightness can be increased and / or a tight fit can be achieved in pressure applications in which, for example, there are fluid pressures that are higher than the ambient pressure , for example in the range from 2 to 10 bar.
  • the support receptacle is arranged in particular between the filter modules.
  • the support receptacle can comprise a screw sleeve which is glued, welded or otherwise fastened into one of the filter heads, for example.
  • the support receptacle can further or alternatively comprise at least one securing element.
  • This securing element can be arranged on the filter housing.
  • the securing element can comprise a snap ring or several snap rings.
  • the support receptacle is preferably at a distance from the fluid flows, so that the support element is not in contact with the fluid flows in the installed state.
  • more than one support receptacle can also be provided, so that the support elements can also stabilize the device at the same time.
  • two or four support receptacles can be provided per filter cap.
  • the support receptacles can each be arranged between two filter modules.
  • the support receptacles can also all be arranged in an inner area between the filter modules, so that the filter modules are arranged around the support receptacles on the outside.
  • the filter module receptacle of the first or second filter cap can have a lateral collar to cover a filter module inserted into the filter module receptacle beyond a radial-side envelope flow opening, so that the end capillary flow opening and the radial-side envelope flow opening into the filter cap can be inserted and the fluid connection of the capillary flow with the first chamber and the envelope flow with the second chamber takes place during insertion.
  • the first and / or second filter cap can each have a filter module stop for each filter module receptacle.
  • a filter module can, for example, rest with its front end against the filter module stop when it is completely inserted or pushed into the filter module receptacle. For example, the correct mounting of the filter module in the filter module mounting can then be ensured using the filter module stop. The filter module cannot be inserted too deeply if this should be possible otherwise, so that, for example, the capillary flow is not impaired.
  • the device typically comprises two or more filter modules which are inserted jointly into the first filter cap on the first end face.
  • These can in particular be 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 or a plurality of filter modules which are in particular arranged next to one another and in particular have substantially identical dimensions or at least the same length to one another.
  • the filter modules are preferably arranged symmetrically or concentrically around the support receptacle
  • Each filter module can have a fluid barrier, in particular made of potting compound, on at least one side.
  • the fluid barrier separates the capillary flow inside the filter module from the envelope flow.
  • the end of the membrane can also be welded to the fluid barrier, so that the capillary side and the shell side are separated.
  • the fluid barrier can preferably be designed to stabilize the membrane element. This can be achieved when the fluid barrier is placed on the membrane element.
  • the fluid barrier preferably produces a mechanical connection between the membrane element and the housing, in particular between the filter capillaries and the housing.
  • the device can furthermore have a filter element fixing device for fixing the filter element or elements in the filter cap.
  • the filter element fixing is designed as a disk or mounting plate, with at least some of the filter elements being passed through openings in the filter element fixing device and, in particular, being fixed on or in the opening.
  • the filter element fixing device can have at least one screw thread, for example.
  • the filter element fixing device can have one or more bayonet connectors and / or one or more locking pins for pairable connection or securing of the respective filter element to the filter element fixing device.
  • the filter elements have no or only a slight temperature difference to the filter cap, they can have a larger diameter than the inner diameter of the filter element receptacle. This makes it possible to thermally fix the filter elements on or in the filter cap, for example by heating the filter cap before the filter elements are inserted and thereby expanding it.
  • the filter elements can also be cooled before being installed in or on the filter cap. In other words, a temperature difference between the filter cap and the filter elements is applied to or in the filter cap before the filter elements are installed.
  • the invention further comprises a filter module for a device for separating components from a fluid, in particular as described above.
  • the filter module comprises an, in particular elongate or tubular, filter housing, a membrane element arranged in the filter housing, the filter module having a first end face and a second end face opposite the first end face.
  • the filter module For the at least one fluid flowing through the filter module, the filter module provides a capillary side and an envelope side for generating a capillary flow and an envelope flow in each of the filter modules.
  • the filter module also has a plurality of envelope flow openings arranged on the circumference of the filter housing, which are arranged in a plane along the radial length of the filter housing, so that the envelope flow is distributed radially over the plurality of envelope flow openings.
  • the invention further comprises a filter cap for a device for separating components from a fluid, in particular as described above, which can in particular be arranged on a plurality of filter modules, as explained above.
  • the filter cap comprises a first chamber, a second chamber, and at least one filter module receptacle, the first chamber of the filter cap being connected to the capillary sides of the filter modules inserted into the filter cap when the filter modules are inserted into the filter cap, and the second chamber of the first Filter cap is connected to the envelope sides of the filter modules when the filter modules are inserted into the filter cap, so that the capillary flows of the filter modules are mixed with one another in the first chamber and so that the envelope flows of the filter modules in the second chamber are mixed with one another.
  • the invention finally comprises a method for producing or providing a device for separating components from a fluid, in particular as described above, with the steps of providing a first filter cap with a first chamber and a second chamber and at least one filter module holder; Introducing (for example, plugging in or screwing in) at least one, in particular elongated or tubular, filter module with filter housing and membrane element arranged therein, in particular membrane capillaries, with a first end face into a filter module receptacle of the first filter cap; Attaching a second filter cap to the second end face of the at least one filter module opposite the first end face, the filter module providing a capillary side and an envelope side for the at least one fluid flowing through the filter module for generating a capillary flow and an envelope flow in each of the filter modules; and wherein the first chamber of the first filter cap is connected to the capillary sides of the filter modules and wherein the second chamber of the first filter cap is connected to the envelope sides of the filter modules, so that the capillary flows of the filter module
  • the step of frictional connection of the first filter cap to the second filter cap by means of a support element can be included.
  • FIG. 3 plan view of a filter cap of a device
  • FIG. 4 shows a side view of a further embodiment of a device
  • FIG. 5 shows a sectional view of a filter module
  • FIG. 10 sectional view through a filter cap along the line B-B
  • FIG. 12 is a perspective view of a filter module
  • FIG. 17 shows a sectional view of a further embodiment of a detail of a device with
  • 19a is a perspective view of a filter element fixing device
  • 19b shows a further perspective view of a filter element fixing device
  • FIG. 21 a section along the line D from FIG. 18,
  • FIG. 23 Section along the line A from FIG. 18,
  • FIG. 25 a sectional view along the line B of FIG. 20,
  • 26 shows another embodiment of a device for filtering a fluid with four filter elements
  • FIG. 27 shows a detailed view of section A of FIG. 26,
  • FIG. 28 a sectional view along the line B of FIG. 26,
  • FIG. 32 is a perspective view of a further embodiment of a filter cap
  • Fig. 32, 33 shows a further embodiment of a filter cap
  • Fig. 33 a filter module suitable for use in the filter cap according to Fig. 33,
  • FIG. 37 shows a section through yet another embodiment of the device.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a device 30 for filtering a fluid in a side view, two filter modules 1 being shown in the device 30.
  • the device 30 shown can comprise, for example, two or four filter modules 1, whereby the representation shown would not differ.
  • the embodiment of FIG. 1 is intended to include four filter modules 1.
  • the filter module or modules 1 can be designed, for example, as a cartridge 1, more specifically as an exchangeable cartridge 1, with a filter module 1 being exchangeable as a unit, for example in the event of a defect or wear.
  • the filter modules 1 are connected laterally (in the illustration in FIG. 1) or at their respective end faces 22 via filter caps 2, 2a.
  • the filter caps 2, 2a or filter caps 2, 2a ensure the desired fluid flow.
  • a connection to the “shell side” 23, 23a or to the envelope flow and to the “lumen side” 24, 24a or to the capillary flow is arranged on each filter cap 2.
  • the filter modules 1 are designed to be interchangeable with one another, that is to say in particular have identical or approximately the same external dimensions. This has the practical advantage that each filter module 1 can be exchanged with any exchange module (see e.g. Fig. 5).
  • Fig. 2 shows a further embodiment of the device 30 in a perspective view.
  • 4 filter modules 1 are “interconnected” and inserted into the common filter caps 2, 2a.
  • a distribution channel 6 is formed on the outside and integrally with the filter cap 2a, which is connected to each capillary connection of the filter modules 1 inside the filter cap 2a.
  • the enveloping flow is connected via the connection 23, that is to say discharged from the filter cap 2a or introduced into the filter cap 2a, depending on the connection direction.
  • the embodiment of the device 30 shown is universal in this regard with regard to the direction (s) of flow shown, so it can be operated in all flow combinations, both in countercurrent and co-flowing, both "from top to bottom” (in the illustration) and "from bottom to top”. This universality increases the profitability of production, since the same device 30 can be used for a wide variety of applications.
  • connections 23, 23a, 24, 24a are equipped with hose nozzles or hose connections, so that a hose can be pushed on there and, for example, fixed and sealed with a hose clamp or the like.
  • FIG. 3 shows a plan view of a filter cap 2 of a device 30, the first and second connections 23, 24 being arranged on the top side of the filter cap 2.
  • the second connection 24 is in fluid communication with the distribution channel 6.
  • a fastening device 32 is arranged in the center, for example a threaded rod 33 can be passed there through the filter cap 2 from the inside of the device 30 and secured with a nut 34 from the outside.
  • broken lines D and E are drawn, which the position of the drawings Figs. 7 and 9 symbolizes.
  • connection 23, 23a, 24, 24a are each arranged to the side of the filter heads 2, 2a and are equipped, for example, with screw connections in order to connect corresponding pipe or hose lines to the connections 23, 23a, 24, 24a.
  • FIG. 5 shows a sectional view of an embodiment of a filter module 1 which has a filter housing 35 or jacket tube 35.
  • a cartridge 1 has a membrane element 16 in the form of a capillary bundle 16 which is embedded in the cladding tube 35.
  • the capillary bundle 16 is connected to the cladding tube 35 by a potting compound 20.
  • the cladding tube 35 is provided with radial openings 21 at the end of the capillary bundle, but on the inside of the potting compound 20 in order to enable access to the “shell side”, which in this embodiment is the area between the capillaries 16 within the cladding tube 35 .
  • the openings 21 can be distributed uniformly over the circumference of the cladding tube 35. The fluid flow entering or exiting is small due to the large open area which the openings 21 together provide, and the ones that occur Transverse forces that could act on the membranes 16 in the vicinity of the openings 21 are small compared to the prior art, even with high volume flows. This results in a low mechanical load on the membranes and thus a lower risk of membrane rupture and increased reliability in operation.
  • the capillaries 16 shown in FIG. 5 are open at the end faces 22. Here the fluid reaches the “lumen side” in the interior of the capillaries 16 or out of these and into the filter cap 2, 2a.
  • the filter modules 1 have a groove 37 into which, for example, a sealing element can be inserted.
  • the use of a sealing element in the groove 37 can be useful for use in the food industry, for example, because it can be designed in such a way that it can prevent or suppress the penetration of moisture such as cleaning solutions from outside into the device 30.
  • FIG. 6 shows a side view of a filter module 1 with a filter housing 35 and the lateral openings 21 for connecting the envelope flow inside the filter module 1.
  • FIG. 7 shows a sectional view of a detail of a device 30 assembled according to the invention, in which the ends 22 of the filter modules 1 are installed in module receptacles 42 of the filter cap 2.
  • the “lumen side” connection 8 guides the fluid distributed via a distribution channel 6 and through openings 7 into the “lumen side” chambers 3. From there the fluid reaches the cartridge via the end faces 22 of the cartridges 1.
  • the “shell side” chambers 4 receive the fluid through the “shell side” bores 9. From there the fluid reaches the “shell side” of the cartridges 1 via the lateral openings 21.
  • the chambers 3, 4 are opposite each other and outwards corresponding seals 5 sealed. Stops 10 secure the cartridges 1 against axial displacement. Alternatively, the securing can also be implemented, for example, by means of snap rings on the cartridges.
  • FIG. 8 shows a further sectional view of a detail of an alternative design of the device 30, wherein the fluids can be distributed directly via suitably designed chambers 3, 4.
  • the corresponding fluid is distributed to the cartridges 1 or taken up by the cartridges 1.
  • FIG. 9 the spacer for the filter caps 2, 2a is shown.
  • a securing means 34 here a nut, holds the filter cap 2, 2a tight, so that a distance established by the spacer 32 is maintained between the filter caps 2, 2a even during operation with increased internal pressure.
  • the transition from the “shell side” connection to the distribution wells is also shown.
  • more spacers should be used to relieve the larger filter caps evenly.
  • the distribution of the fluid within the filter cap 2 on the “lumen side” takes place through a distribution channel via openings 7. These openings are so large that the fluid can enter the “lumen side” chambers 3 without hindrance. In extreme cases, the openings are so large that the distribution channel is open along the entire length to the "Lumen Side” chambers.
  • FIG. 10 shows a sectional view through the filter cap 2 along the line B-B, as shown in FIG.
  • the section shows the first chambers 3 of the filter cap 2; the individual chambers are brought together via the openings 7.
  • the fastening device 32 is arranged in the center.
  • connection channels 11 show a sectional view through the filter cap 2 along the line C-C.
  • the distribution of the fluid within the filter cap 2 on the “shell side” takes place in this embodiment through connection channels 11, for example designed as bores or provided by a casting or compression mold by means of molding.
  • These connecting channels 11 are dimensioned in such a way that the fluid can enter the “shell side” chambers 4 without hindrance or can be removed from them.
  • the connecting channels can be designed in such a way that the “shell side” chambers are connected to form a large chamber, so that the connecting channels form an integral part of the second chamber 4.
  • the fluid supply to the cartridges 1 is preferably carried out in such a way that the transverse loading of the membrane capillaries 16 is as low as possible and thus membrane ruptures due to high transverse flows in the area of the “shell side” openings 21 can be avoided.
  • the fluid can be diverted or fed into or out of the second chamber 4 by means of a bore 9 which, in this example, is arranged directly on one of the transverse channels 11.
  • FIG. 12 a perspective view of a filter module 1 is shown, the membrane capillaries 16 being open at the end faces 22.
  • the envelope flow can be supplied or discharged via lateral openings 21.
  • FIG. 13 shows a detail from FIG. 12, one possibility of arranging the membrane element 16 in the filter module 1 being shown.
  • the membrane element 16 is designed as a bundle of membrane capillaries 16 lying next to one another, the enveloping flow being flushed through between the individual membrane capillaries and discharged or supplied at the lateral openings 21.
  • the cartridges 1 can be manufactured using the potting process. 13 shows an embodiment in which the connection between the cladding tube 35 and the membranes 16 to be connected by thermal welding or ultrasonic welding 20 to the end 12 of the capillaries 16 or tubes 16 at the respective end or ends 22 of the cladding tube 35.
  • the tube sheet 13 can be constructed from thermoplastic plastic 20, in which case the membrane elements 16 are welded to the tube sheet 13 at their end 12, for example.
  • the ends 12 of the membrane elements 16 remain open towards the capillary flow connection 15.
  • the membrane elements 16 in the area of the ends 12 can be welded robotically or manually on their outer sides in order to set the sealing effect for the envelope flow.
  • the flow guidance within the cartridge 1 is such that supplied fluid reaches the cartridge 1 via the “shell side” connection 21.
  • the absorber 18 is designed as a hollow cylinder.
  • the fluid exits at the other end of the module 1 through the “lumen side” connection 15 of the cartridge 1.
  • both “LumenSide” connections 15 on the two end faces 22 of the filter module 1 can also be used for fluid entry and exit.
  • both connections are used on the “shell side” to clean the outer absorber surface.
  • the absorber is connected to the cladding tube 35 via an end plate 19. These connections are made by gluing.
  • the end plate 19 can also be manufactured as a potting block.
  • FIG. 16 shows a further embodiment of a filter module 1 which, for example, in contrast to FIG. 6, has a further groove 38.
  • a position securing element (see FIG. 17), such as a snap ring in particular, can be inserted into the further groove 38.
  • FIG. 17 shows a detail for a device 30 in which filter modules 1 according to the example in FIG. 16 are used.
  • the filter cap 2 has in this Embodiment no filter stops 10. Rather, the filter modules 1 in this embodiment have a position securing element 39, by means of which the filter modules 1 can be securely installed in the filter cap 2.
  • membrane capillaries 16 For the construction of the cartridges 1, membrane capillaries 16, the potting compound and the cladding tube 35 are commercially available raw materials. A suitable selection of materials allows certificates to be obtained, e.g. for contact with food or drinking water. The choice of materials also determines the chemical resistance. The dimensioning of the capillary geometry (diameter, wall thickness), the cladding tube 35 and the potting block essentially determines the mechanical stability that is important for operation at higher pressures (> 2 bar). Together with the choice of material, the dimensioning determines the mechanical stability at elevated temperatures (e.g. 60 ° C). The same applies to dynamic loads.
  • the thickness of the potting block is 20% to 50%, preferably 25% to 40% of the cladding tube diameter.
  • the cartridges 1 can therefore be adapted within wide limits in terms of diameter and length.
  • a range of 10 mm to 160 mm, preferably 25 mm to 120 mm and particularly preferably 40 mm to 100 mm can be achieved for the diameters.
  • the maximum length is only determined by the maximum length of the capillary or tube bundle 16.
  • Sensible length ranges are 100 mm to 3,800 mm, preferably 200 mm to 1,800 mm and particularly preferably 250 mm to 1,200 mm.
  • a range of 10 mm to 160 mm, preferably 25 mm to 120 mm and particularly preferably 40 mm to 100 mm can be achieved for the diameters.
  • the maximum length is only determined by the maximum length of the capillary or tube bundle 16.
  • Sensible length ranges are 100 mm to 3,800 mm, preferably 200 mm to 1,800 mm and particularly preferably 250 mm to 1,200 mm.
  • the built-in membrane capillaries 16 or membrane tubes can be suitable for a wide variety of membrane separation processes.
  • FO dialysis, FO, transmembrane distillation, gas drying or humidification or membrane contactors
  • the controlled fluid flow on both the “lumen side” and the “shell side” is beneficial in terms of good mass transfer.
  • membrane capillaries 16 or membrane tubes, made of polymeric or inorganic material, for ultrafiltration and microfiltration as well as nanofiltration, reverse osmosis, gas separation, pervaporation and vapor permeation can be used.
  • the filter caps 2, 2a can be manufactured in different ways. Suitable Fierstell compiler are injection molding, machining, or also additive processes such as in particular 3D printing or combinations thereof. Semi-finished products produced with these processes can also be connected to one another by thermal processes such as joining or welding, ultrasonic or friction welding or by mechanical securing using seals in order to obtain the desired shape.
  • membrane devices 30 can be designed and manufactured which can be adapted in wide areas to requirements from industrial processes. This applies to both operating conditions and module sizes and compliance requirements.
  • the number of cartridges 1 can be varied within wide ranges. It can be 1, 2,
  • cartridges 1 can be used.
  • the maximum number of cartridges 1 is only limited by the maximum size of the filter caps 2, 2a provided in practice.
  • 7 cartridges 1 can be arranged concentrically, or 13 cartridges 1, which are arranged, for example, in two ring planes around a concentric center.
  • 18 cartridges 1 can also be arranged concentrically around a cartridge 1 in the middle, that is to say six cartridges 1 in a first ring area and cartridges 1 in a second ring area 12, which are arranged around the first ring area. It is advantageous if the overall size of the device 30 can be kept small by means of a tightly packed arrangement.
  • the flow distribution of the fluids through the cartridges 1 is preferably also taken into account here.
  • the device 30 has 19 filter elements 1, which are inserted with their front ends 22 into a common filter cap 2 and on the other side into a filter cap 2a.
  • the device 30 has a filter element fixing device 43, 43a on each of the two filter caps 2, 2a, which secure or fix the filter modules 1 in the respective filter cap 2, 2a.
  • the filter caps 2, 2a take over the fluid distribution in the interior of the respective filter cap 2, 2a as well as the In this case 19 filter cartridges 1 are received.
  • the filter cartridges 1 filter the fluid, but in the embodiment shown can also take on static tasks.
  • the filter modules 1 thus keep the two filter caps 2, 2a at a defined distance and stabilize the device 30 as a whole.
  • no further support or tensioning device is necessary in the device 30 in order to ensure the statics of the device.
  • the filter modules 1 stabilize the device 30 in such a way that twisting, deformation or a divergence of the device 30 is prevented.
  • the filter element fixation or cartridge holder 43 can be connected to the filter cap 2, 2a via fixings.
  • FIG. 19a a perspective view of a filter element fixing device 43 is shown, which in this case is provided for receiving 19 filter modules 1 and accordingly has 19 filter element through openings 431 for inserting the filter elements 1.
  • a receiving groove 48 for receiving a snap ring, e.g. 39, is arranged in a respective filter element through opening 431.
  • the filter element fixing device 43 is screwed tightly to the filter cap 2 with six fastening means 432.
  • FIG. 19b shows the further perspective view, referred to as the underside, of a filter element fixing device 43, which is also designed to accommodate 19 filter modules 1 and accordingly has 19 through openings 431.
  • a filter element fixing device 43 which is also designed to accommodate 19 filter modules 1 and accordingly has 19 through openings 431.
  • fastening receptacles 44 each with four ribs 441, on the underside.
  • the filter modules 1 can each be fixed by means of a position securing element 39, in particular a snap ring, which is arranged between the filter cap 2 and the cartridge holder 43.
  • FIG. 20 shows a plan view of a further embodiment of a filter cap 2, prepared to accommodate 19 filter modules 1.
  • a first connection 23 and a second connection 24 for supplying and removing fluids are arranged on the top of the filter cap 2.
  • the fluid distribution of the lumen side takes place by means of channels 6.
  • Screw elements 50 are inserted from above through the filter cap 2 to fix the cartridge holder 43 on the underside of the filter cap 2.
  • the screw elements 50 are screwed into the fastening receptacles 44 (see FIG. 19b), for example.
  • FIG. 21 a sectional view along the line D sketched in FIG. 18 is shown through a filter cap 2, the connection channels 7 for supplying the fluids of the lumen surfactants being shown.
  • the distribution channels 6 branch off from the feed 24 to connecting channels 7 which contact the respective filter module 1.
  • the distribution channels 6 can branch out in the shape of a star or snowflake.
  • the shell side fluid supply 23 is only visible as a passage in this plane. Fastening elements 50 extend through the cutting plane D, in particular for fixing the cartridge holder 43.
  • FIG. 22 shows a sectional view along the line C, which is shown in FIG. 18, to show the distribution of the shell side fluid in the filter cap 2.
  • the fluid flows from the first connection 23 into a chamber-like region 4a, from where it flows through the transverse channel 11 and passages 9 to the filter modules 1 distributed.
  • the filter modules 1 are supplied with the shell side fluid on their respective sides, or this is discharged laterally from the filter modules 1.
  • FIG. 23 shows a sectional view along the line A of the embodiment which can be seen in FIG. 18, a plan view of the underside of the cartridge holder 43 also being made possible here.
  • the filter modules 1 extend through the through openings 431 in the cartridge holder 43 and are inserted in the filter cap 2 or connected to the filter cap 2.
  • the cartridge holder 43 has fastening receptacles 44 which are arranged between the filter modules 1.
  • stiffeners 441 are attached in a star shape around the respective fastening receptacle 44.
  • the stiffeners 441 are designed in the form of four ribs.
  • the stiffeners 441 are designed in such a way that they reinforce the fastening receptacle 44 and prevent the fastening means 50 from breaking out in the fastening receptacle 44, for example in the event that the filter element fixing device 43 is not arranged exactly flat on the filter cap 2 or in the Case that transverse forces act on the device 30.
  • the arrangement of the stiffeners 441 on the underside of the filter element fixing device 30 can at the same time stiffen the filter element fixing device 30 as such and ensure increased stability.
  • the underside of the filter element fixing device 30 denotes that side which points in the direction of the second filter element fixing device 30 when it is used, or in the direction of that filter cap 2, 2a on which the Filter element fixing device 30 is not adjacent, but rather to which it is arranged at a distance.
  • FIG. 24 a side view of a further embodiment of a filter module 1 is shown, the detail A of one end 22 of the filter module 1 being shown enlarged in FIG. 24a.
  • a front end 22 of a filter module is shown, having a groove 37, a further groove 38 and a position securing element 39.
  • FIG. 25 shows a sectional view of part of the device 30, the section being made along the section line B indicated in FIG.
  • a plurality of filter modules 1 are inserted into the filter cap 2.
  • the filter element fixing device 43 is screwed on underneath the filter cap 2 by means of screw connections 50, the fastening screw 50 being screwed into the fastening receptacle 44 of the cartridge holder 43.
  • the filter modules rest against the filter cap 2 with the position securing element 39, the cartridge holder 43 pressing against the same from underneath the position securing element 39 and thus securing the filter modules 1 on the filter cap 2.
  • assembly with the cartridge holder 43 can be done in such a way that the cartridge holder 43 is first slipped over all filter modules together, then each or at least some of the filter modules 1 are equipped with the position lock 39 and then the filter cap 2 is attached to the top of the filter modules 1 and the cartridge holder 43 is secured with the fasteners 50.
  • FIG. 26 shows a further embodiment of a device 30 for filtering a fluid, four filter modules 1 being inserted into a respective filter cap 2, 2a at the respective end 22 of the filter module 1.
  • the device 30 is equipped with two cartridge holders 43, 43a, which are connected to the respective filter cap 2, 2a.
  • FIG. 27 shows a detailed view in the area of the marking “A” from FIG. 26, the arrangement of the cartridge holder 43a with ribs 441 and fastening receptacle 44a being illustrated.
  • FIG. 28 shows a sectional view along the line B shown in FIG. 26 through four filter modules 1 and thus a plan view at the same time of the underside of the cartridge holder 43a with fastening receptacle 44a and four symmetrically arranged ribs 441a.
  • the ribs 441a serve at the same time to stiffen the cartridge holder 43a and to secure the fastening receptacle 44a, so that it can be subjected to a possible transverse load or shear loads can be supported.
  • the ribs 441a can help prevent the fastening receptacle 44a from breaking out.
  • FIG. 29 shows a detailed view of a filter module 1 with its front end 22.
  • the filter module 1 has a groove 37, a further groove 38, a position securing element 39, a further groove 40 and lateral openings 21.
  • FIG. 30 a section through a device 30 is shown, the cartridge holder 43 being fixed to the filter cap 2 with a central connector 50.
  • This embodiment is characterized by additional sealing elements 45 and 46 which effectively separate the external environment from the interior of the device 30.
  • a stopper 47 which covers the fastening means 50, is also arranged on the filter cap 2. This prevents undesired penetration of particles, such as dust or liquids, into the device 30 by closing transitions and covering gaps.
  • Cartridges 1 can be paired with the filter caps 2 with pairs of threads 51.
  • right-hand threads can be used at one end of the filter modules 1 and left-hand threads at the other opposite end of the filter modules 1, so that the filter modules 1 are equally screwed into both filter caps 2, 2a with a screwing movement.
  • FIG. 32 shows a perspective view of a filter cap 2, an alternative form for axially securing the filter modules 1 on the filter cap 2 being shown.
  • the filter element receptacles 42 have bayonet receptacles 53, the filter modules being pushed into the filter element receptacles 42 and rotated when the bayonet pin 52 hits the bayonet receptacle 53 in order to secure the position.
  • FIG. 32 a shows a suitable example of a filter module 1 with a bayonet pin 52, which is arranged laterally on the filter housing 35.
  • the corresponding filter module 1 preferably has two bayonet pins 52 arranged opposite one another.
  • Figure 33 shows yet another way of securing the filter modules 1 in the filter cap 2 and a perspective view of a filter cap 2 with four filter element receptacles 42.
  • each filter element receptacle 42 has two locking pins 54, which one correspondingly in receptacle grooves 55 can be paired with equipped filter module 1 can be inserted. This also ensures that the filter modules are axially secured to the filter cap 2.
  • FIG. 33a shows a corresponding filter module 1, which is prepared for insertion into the filter cap 2 shown in FIG. 33, having a receiving groove 55 for at least one locking pin 54 of the filter cap 2.
  • the receiving groove 55 is arranged radially around the filter module 1.
  • FIG. 34 shows yet another possibility of axially fixing the filter modules 1 in the filter cap 2, the filter modules being shrink-fitted in the filter cap 2.
  • the fit between the sealing seats 56 of the filter cap 2 and the filter modules 1 is designed as a press fit.
  • the filter cap 2 is heated to such an extent that there is a clearance fit and the filter modules 1 can be inserted into the filter cap 2 without resistance.
  • a press fit is produced between the sealing seats 56 of the filter cap 2 and the filter housing 35 of the respective filter module 1.
  • Additional sealing elements 5 can be used, but are not required in this example in order to produce sufficient tightness.
  • the surfaces in the areas of the sealing seat 56 can be profiled.
  • a sealing seat 57 is also set up on the respective filter module 1. Both the sealing seats 56 of the filter cap 2 and the sealing seats or the sealing seat 57 of the filter module 1 can be equipped with a corresponding profile.
  • FIG. 36 shows a sectional view through a device 30, the filter modules 1 being axially fixed in the filter cap 2 in that they are glued in the filter element receptacles 42.
  • the filter element receptacle 42 has distribution rings 60 and potting channels 61 that run radially around the respective filter module 1.
  • the fits can be designed as a press fit. The assembly can therefore be carried out as with the version with a shrink fit.
  • an adhesive is introduced via the potting channels 61, which is pressed into the distribution rings 60 and which the filter modules 1 reliably with the after it has hardened Filter cap 2 connects. In this way, an axial fixation of the filter modules 1 on the filter cap 2 as well as a fluid seal is guaranteed at the same time.
  • FIG. 37 shows a further possibility of axially fixing the filter modules 1 on the filter cap 2 by means of a longitudinal section through the device 30.
  • the connection between the filter module 1 and the filter cap 2 is produced by thermal welding.
  • the filter modules 1 are inserted into the filter cap 2 for assembly, then welding elements 62, which are arranged in the filter element receptacle 42, are activated.
  • welding elements 62 which are arranged in the filter element receptacle 42, are activated.
  • the temperature in the welding element is increased by supplying electrical energy. If the melting point of the polymer used is reached, a reliable connection is created between the filter cap 2 and the filter module 1 in the filter element receptacle 42 of the filter cap 2.
  • membrane element or filter capillaries 18 membrane element or absorber

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Abtrennung von Bestandteilen aus einem Fluid gezeigt, die Vorrichtung umfassend zumindest ein, insbesondere längliches oder röhrenförmiges, Filtermodul mit Filtergehäuse und einem darin angeordneten Membranelement, wobei das zumindest eine Filtermodul eine erste Stirnseite und eine der ersten Stirnseite gegenüberliegende zweite Stirnseite aufweist, und wobei das Filtermodul für das zumindest eine durch das Filtermodul strömende Fluid eine Kapillarseite und eine Hüllseite bereitstellt zur Erzeugung einer Kapillarströmung und einer Hüllströmung in jedem der Filtermodule. Ferner weist die Vorrichtung eine erste Filterkappe an der ersten Stirnseite des zumindest einen Filtermoduls mit einer ersten Kammer und einer zweiten Kammer und zumindest einer Filtermodulaufnahme auf sowie eine zweite Filterkappe an der der ersten Stirnseite gegenüberliegenden zweiten Stirnseite des zumindest einen Filtermoduls mit einer weiteren Filtermodulaufnahme. Die erste Kammer der ersten Filterkappe ist mit den Kapillarseiten der Filtermodule verbunden und die zweite Kammer der ersten Filterkappe ist mit den Hüllseiten der Filtermodule verbunden, so dass die Kapillarströmungen des oder der Filtermodule in der ersten Kammer miteinander vermischt sind und so, dass die Hüllströmungen des oder der Filtermodule in der zweiten Kammer miteinander vermischt sind.

Description

Vorrichtung zur Filterung von Bestandteilen aus einem Fluid
Beschreibung Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Filtrationsvorrichtung, einen Filter für eine Filtrationsvorrichtung sowie eine Filterkappe, jeweils insbesondere zum Zwecke der Dialyse
Hintergrund und allgemeine Beschreibung der Erfindung
Die Dialyse ist vor allem bekannt als Methode zur Behandlung einer Niereninsuffizienz. Die Dialyse ist im eigentlichen Sinn der durch Diffusion erfolgende Stoffaustausch über eine semipermeable Membran, wobei gelöste Moleküle aus hochkonzentrierten Flüssigkeiten in schwachkonzentrierte Lösungen (Dialyselösung) wandern. Es gibt dabei auch technische Trennaufgaben, bei der beispielsweise die schonende Abtrennung von Stoffen aus zumeist flüssigen Gemischen erforderlich ist. Bei einem solchen Gemisch kann es sich um ein disperses Medium handeln oder beispielsweise auch um eine Lösung, bei welcher in einem Grundstoff weitere Bestandteile gelöst sind. Ein Beispiel für eine solche Anwendung kann die Abtrennung von Alkohol aus Bier sein zur Erzeugung alkoholfreien Bieres. Ein besonders schonendes Verfahren ermöglicht bevorzugt die Alkoholentfernung mit minimaler Geschmacksbeeinträchtigung. Gerade im Bereich dieser technischen Anwendungen wird derzeit intensiv nach Weiterentwicklungen gesucht, um beispielsweise den Durchsatz an zu filtrierendem Medium zu erhöhen, oder aber die Kosten weiter zu senken. Für technische Anlagen sind im Gegensatz zu medizinischen Apparaten sehr viel größere Membranflächen erforderlich.
Dialysatoren dienen auch als Grundlage für weitere Veredelungen. Beispielsweise können Dialysatoren eingesetzt werden, um die Membranen auf der Lumenseite mit einer proprietären Beschichtung zu veredeln. Die so veredelten Dialysatoren sind damit für die Vorwärtsosmose (Forward Osmosis) einsetzbar.
Generell ist die Strömungsführung innerhalb des Dialysators für resultierende Leistungsfähigkeit wichtig. Dialysatoren bringen von ihrer Konstruktion her sehr gute Voraussetzungen mit.
Dialysatoren sind kommerziell nahezu ausschließlich für die Hämodialyse verfügbar.
Die Qualität ist sehr gut und die Preise bezogen auf die Membranfläche erschwinglich. Die Größe der Dialysatoren ist jedoch auf die medizinische Anwendung abgestimmt und mit wenigen Quadratmetern Membranfläche sehr klein. Um solche Einheiten für technische Anwendungen beziehungsweise für Anwendungen mit höherem Fluiddurchsatz einzusetzen, sind aufwändige Umarbeitungen erforderlich, um aus den relativ kleinen Einheiten größere herzustellen, die in technischen Anlagen mit größerer Aufarbeitungskapazität sinnvoll eingesetzt werden können.
Eine weitere Einschränkung liegt in der begrenzten mechanischen und chemischen Stabilität. Da Dialysatoren für den Medizinischen Einsatz unter sehr schonenden Betriebsbedingungen am menschlichen Körper optimiert sind, halten sie stärkere Belastungen wie hohe Temperaturen (bis 60 °C) oder hohe Transmembrandrücke (über 3 bar) nicht über längere Zeiträume ohne Beschädigung aus. So besteht bei hohen Volumenströmen auf der „Shell Side“ die Gefahr der mechanischen Überlastung der Membranen im Bereich des Side ports durch die dort auftretende Querströmung. Hohe Strömungsgeschwindigkeiten führen immer wieder zu Membranschäden in diesem Bereich. Auch aggressive Chemikalien, die zumindest bei der Reinigung angewendet werden, greifen Dialysatoren an und führen zu kurzen Einsatzzeiten.
Ebenfalls sind, wegen der medizinischen Zielanwendung, Zertifizierungen für z.B. Lebensmittel- oder Trinkwasseranwendung praktisch nicht zu erlangen.
Eine weitere Einschränkung liegt in den vorgegebenen Geometrien für Membrankapillaren und Dialysatoren. Anpassungen an Forderungen aus der Prozessführung für z. B. hohe Viskositäten und/oder niedrige Druckverluste bei der Durchströmung sind praktisch nicht möglich.
Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, die zuvor genannten Probleme zu lösen oder zumindest Verbesserungen dazu einzuführen. Konkret hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, die Dialyse für technische Anforderungen zugänglich zu machen. Hierfür ist des Weiteren die Aufgabe gestellt worden, den Filterdurchsatz zu erhöhen und die Standzeit der Anlage zu verbessern, also die Zeit zwischen eventuellen Ausfällen von Dialysatoren zu erhöhen.
Im Übrigen beschäftigt sich die vorliegende Erfindung auch mit der Erhöhung der Wirtschaftlichkeit des Einsatzes von Dialysatoren insbesondere in technischen Bereichen, so dass gegebenenfalls neue Anwendungen überhaupt erst für den Einsatz von Dialysatoren erschlossen werden können bzw. die Prozesskosten gesenkt werden. Ein weiterer Aspekt der zugrundeliegenden Problemstellung liegt darin, eine Vorrichtung zu entwerfen, die für einen Anwender einfach handhabbar ist und die beispielsweise auch gut gereinigt werden kann, was insbesondere im Lebensmittelbereich eine wichtige Anforderung ist. Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche.
Die in dieser Beschreibung vorgeschlagenen Verbesserungen konzentrieren sich in technischer Hinsicht neben anderen Aspekten darauf, eine Vorrichtung bereitzustellen, die geeignet ist zur Abtrennung von Bestandteilen aus einem Fluid. Eine solche Abtrennung ist also z.B. die Filtrierung eines Fluids, also das Herauslösen von Stoffen aus einer Lösung, das Abstreifen oder Abtrennen von Schwebstoffen aus einem dispersen Medium wie einer Suspension, oder auch für die Osmose, insb. der Vorwärtsosmose.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst zumindest ein, insbesondere längliches oder röhrenförmiges, Filtermodul mit Filtergehäuse und darin angeordnetem Membranelement, insbesondere Membrankapillaren. Das zumindest eine Filtermodul weist eine erste Stirnseite und eine der ersten Stirnseite gegenüberliegende zweite Stirnseite auf, wobei das Filtermodul für das zumindest eine durch das Filtermodul strömende Fluid eine Kapillarseite und eine Hüllseite bereitstellt zur Erzeugung einer Kapillarströmung und einer Hüllströmung in jedem der Filtermodule. Mit anderen Worten ist es bevorzugt, wenn in dem Filtermodul ein erstes Fluid auf der Kapillarseite fließt und zweites Fluid auf der Hüllseite.
Die Kapillarströmung ist dabei die Strömung auf der ersten Seite der Filterschicht, also typischerweise auf der Innenseite der Filterschicht. Im Falle von Kapillarröhren, also Membrankapillaren oder Membranrohren, ist die Kapillarströmung im Inneren des Membranelements, das ist die Kapillarseite oder auch Lumenseite genannt. In diesem Fall sind typischerweise eine Vielzahl von Membrankapillaren bzw. Membranrohren im Membranelement umfasst. Im Falle eines Membranabsorbers ist dies eine erste Seite des Membranabsorbers.
Die Hüllströmung ist dabei die Strömung auf der zweiten Seite der Filterschicht, also typischerweise auf der Außenseite der Filterschicht, auch „Shell side“ genannt. Im Falle von Kapillarröhren ist die Hüllströmung also auf der Außenseite der Kapillarhüllen, beziehungsweise entlang der Hülle des Filtermoduls. Im Falle des Membranabsorbers ist dies eine zweite Seite des Membranabsorbers.
Die Kapillarströmung kann in der gleichen Richtung strömen wie die Hüllströmung, oder, je nach Anwendung auch entgegengesetzt. Die Hüllströmung bzw. die Kapillarströmung kann auch vergleichsweise langsam strömen, oder quasi Stillstehen, so dass eine Strömungsgeschwindigkeitsdifferenz zwischen der Hüllströmung und der Kapillarströmung besteht. Die Strömungsgeschwindigkeiten werden so eingestellt, dass ein optimaler Austausch im Dialysator bzw. in der Filtervorrichtung erreicht werden kann.
Die Vorrichtung weist ferner eine erste Filterkappe an der ersten Stirnseite des zumindest einen Filtermoduls mit einer ersten Kammer und einer zweiten Kammer und zumindest einer Filtermodulaufnahme auf. Das Filtermodul bzw. die Filtermodule werden dabei beispielsweise in die Filtermodulaufnahme(n) eingesteckt, so dass sie mit einem Teil des Gehäuses in die Filterkappe hineinragen.
Die Filterkappe ist so gestaltet, dass die erste Kammer der Filterkappe mit den Kapillarseiten der Filtermodule verbunden ist und zugleich die zweite Kammer der Filterkappe mit den Hüllseiten der Filtermodule verbunden ist. Die Kapillarströmungen des oder der Filtermodule vermischen sich so in der ersten Kammer miteinander, zudem sind die Hüllströmungen des oder der Filtermodule in der zweiten Kammer miteinander vermischt.
Die Vorrichtung weist ferner eine zweite Filterkappe an der der ersten Stirnseite gegenüberliegenden zweiten Stirnseite des zumindest einen Filtermoduls mit einerweiteren Filtermodulaufnahme auf. In einem Beispiel kann die zweite Filterkappe spiegelsymmetrisch zur ersten Filterkappe sein, also quasi gleich aufgebaut wie die erste Filterkappe. Die zweite Filterkappe kann hinsichtlich der Strömungsführung bevorzugt auch so gestaltet sein, dass sie für die Fluidzuführung in das Filtermodul hergerichtet ist und die erste Filterkappe für die Fluidabfuhr aus dem Filtermodul hergerichtet ist. Die zweite Filterkappe kann unterseitig des bzw. der Filtermodule angeordnet sein. In dem Fall kann die zweite Filterkappe Befestigungs- oder Stützmittel aufweisen, um die Vorrichtung zu stabilisieren bzw. in einer Aufstellanordnung zu stabilisieren.
Die erste Filterkappe kann einen ersten Anschluss aufweisen, der mit der ersten Kammer kommunizierend verbunden ist. Beispielsweise ist der erste Anschluss als Ablauf hergerichtet, so dass dort das Fluid herausströmen kann. Der erste Anschluss kann auch als Zulauf gestaltet sein. Der Anschluss kann beispielsweise als Schlauchanschluss, als Schraubanschluss oder Flansch realisiert sein, so dass ein Rohr oder ein Schlauch oder Ähnliches daran angeschlossen werden kann, um das erste Fluid zu der ersten Filterkappe zu führen oder von der ersten Filterkappe wegzuführen.
Die erste Filterkappe kann einen zweiten Anschluss aufweisen, also beispielsweise einen zweiten Ablauf oder zweiten Zulauf der mit der zweiten Kammer kommunizierend verbunden ist. Mit anderen Worten kann der Anschluss so gestaltet sein, dass eine Zufuhr von Fluid ermöglicht ist. In einer bevorzugten Ausführungsform fließt das Fluid sowohl auf der Kapillarseite als auch auf der Hüllseite in gleicher Richtung durch das Filtermodul, sodass der erste Anschluss ein erster Ablauf ist und der zweite Anschluss ein zweiter Ablauf.
Zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer ist bevorzugt ein Dichtelement angeordnet zur Abdichtung der Kapillarströmung gegen die Hüllströmung. Dieses Dichtelement kann auf der Außenseite des Gehäuses des Filtermoduls angeordnet sein, so dass es beim Einführen des Filtermoduls in die Filterkappe zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer angeordnet wird und die beiden Kammern zueinander abdichtet.
Das Dichtelement kann also so angeordnet sein, dass es die erste Kammer gegen die zweite Kammer abdichtet, wenn das oder die Filtermodule in die Filtermodulaufnahme eingesteckt ist/sind.
Die erste und/oder die zweite Filterkappe kann ferner einen außenseitigen, insbesondere axialseitigen, Kapillarströmungskanal aufweisen, der den ersten Anschluss mit der ersten Kammer verbindet.
Die erste und/oder die zweite Filterkappe kann hierfür auch eine radialseitige Kapillarströmungsöffnung aufweisen. Zudem kann die erste und/oder die zweite Filterkappe eine radialseitige Hüllströmungsöffnung aufweisen.
Das Filtermodul kann eine Mehrzahl auf dem Umfang des Filtergehäuses angeordnete Hüllströmungsöffnungen aufweisen, so dass sich die Hüllströmung auf die Mehrzahl der Hüllströmungsöffnungen verteilt. Hierdurch kann ein verteilter Zufluss der Hüllströmung in das Filtermodul oder ein verteilter Abfluss der Hüllströmung aus dem Filtermodul realisiert werden. Insbesondere wenn sich die Hüllströmungsöffnungen gleichmäßig über die Radialrichtung des Filtermoduls verteilen, kann die Belastung wie beispielsweise Druckbelastung auf das Membranelement durch gleichmäßige Strömungsverteilung deutlich reduziert werden. Eine geringere mechanische Belastung der Membranelemente kann dabei eine erhöhte Zuverlässigkeit der Vorrichtung bedeuten, wenn die Membranelemente längere Standzeiten realisieren können.
Zumindest ein Teil der radialen Hüllströmungsöffnungen sind bevorzugt in einer gemeinsamen Ebene entlang der radialen Länge des Filtergehäuses angeordnet. Sie sind also in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, die senkrecht zur Erstreckungsrichtung des Filtermoduls liegt, und sind beispielsweise radial um das Filtergehäuse herum verteilt. Beispielsweise sind je zwei Hüllströmungsöffnungen zueinander gegenüberliegend angeordnet, so dass sich die durch Zuströmung oder Abfluss des Hüllmediums einstellender Druckstoss verringert, ggf. sogar gegenseitig aufhebt, und dadurch die mechanische Belastung auf das Membranelement sinkt.
Die erste und/oder die zweite Filterkappe können ferner eine Stützaufnahme aufweisen zur Aufnahme eines die erste mit der zweiten Filterkappe verbindenden Stützelementes. Ein solches Stützelement kann ein stangenförmiges Verbindungselement sein, welches beispielsweise in der ersten Filterkappe eingeschraubt, eingeschweißt oder eingeklebt ist und an welchem die zweite Filterkappe angesetzt und beispielsweise mit einem Verbindungsmittel wie einer Schraubmutter verschraubt werden kann. Eine Schraubverbindung ermöglicht mittels Selbiger eine Presskraft zwischen den beiden Filterkappen auf das Filtermodul auszuüben, so dass ggf. dadurch die Dichtigkeit erhöht werden kann und/oder ein fester Sitz bei Druckanwendungen erreicht werden kann, bei welchen beispielsweise Fluiddrücke herrschen, die höher als der Umgebungsdruck liegen, beispielsweise im Bereich von 2 bis 10 Bar.
Die Stützaufnahme ist insbesondere zwischen den Filtermodulen angeordnet. Die Stützaufnahme kann eine Schraubhülse umfassen, die beispielsweise in einem der Filterköpfe eingeklebt, eingeschweißt oder anderweitig befestigt ist. Die Stützaufnahme kann des Weiteren bzw. alternativ zumindest ein Sicherungselement umfassen. Dieses Sicherungselement kann an dem Filtergehäuse angeordnet sein. Beispielsweise kann das Sicherungselement ein Sprengring oder mehrere Sprengringe umfassen.
Die Stützaufnahme ist bevorzugt von den Fluidströmungen beabstandet, so dass das Stützelement im eingebauten Zustand nicht in Kontakt mit den Fluidströmungen ist.
Je nach Anwendungsfall, Baugröße der Vorrichtung bzw. der Filtermodule können auch mehr als eine Stützaufnahme vorgesehen sein, so dass zugleich auch eine Stabilisierung der Vorrichtung durch die Stützelemente erreicht werden kann. Beispielsweise können zwei oder vier Stützaufnahmen je Filterkappe vorgesehen sein. Die Stützaufnahmen können jeweils zwischen zwei Filtermodulen angeordnet sein. Die Stützaufnahmen können auch alle in einem Innenbereich zwischen den Filtermodulen angeordnet sein, so dass die Filtermodule außen um die Stützaufnahmen herum angeordnet sind.
Die Filtermodulaufnahme der ersten bzw. zweiten Filterkappe kann einen seitlichen Kragen aufweisen um ein in die Filtermodulaufnahme eingesetztes Filtermodul bis über eine radialseitige Hüllströmungsöffnung hinaus zu überdecken, so dass die stirnseitige Kapillarströmungsöffnung und die radialseitige Hüllströmungsöffnung in die Filterkappe eingesteckt werden kann und beim Einstecken die Fluidverbindung der Kapillarströmung mit der ersten Kammer und der Hüllströmung mit der zweiten Kammer erfolgt.
Die erste und/oder zweite Filterkappe können je einen Filtermodulanschlag für jede Filtermodulaufnahme aufweisen. Ein Filtermodul kann beispielsweise mit seinem stirnseitigen Ende an dem Filtermodulanschlag anliegen, wenn es in die Filtermodulaufnahme vollständig eingeführt bzw. eingeschoben ist. Beispielsweise kann dann die korrekte Aufnahme des Filtermoduls in der Filtermodulaufnahme anhand des Filtermodulanschlags sichergestellt werden. Das Filtermodul kann nicht zu tief eingesteckt werden, wenn dies anders möglich sein sollte, so dass beispielsweise die Kapillarströmung nicht beeinträchtigt wird.
Die Vorrichtung umfasst typischerweise zwei oder mehr Filtermodule, welche an der ersten Stirnseite gemeinsam in die erste Filterkappe eingesetzt sind. Dies können insbesondere 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder eine Mehrzahl von Filtermodulen sein, welche insbesondere nebeneinander angeordnet sind und insbesondere im Wesentlichen identische Abmessungen oder zumindest dieselbe Länge zueinander aufweisen.
Die Filtermodule sind bevorzugt symmetrisch oder konzentrisch um die Stützaufnahme herum angeordnet
Jedes Filtermodul kann auf zumindest einer Seite eine Fluidsperre aufweisen, insbesondere aus Vergussmasse. Die Fluidsperre trennt die Kapillarströmung im Inneren des Filtermoduls von der Hüllströmung. Beispielsweise kann auch das Ende der Membran mit der Fluidsperre verschweißt sein, so dass eine Trennung von Kapillarseite und Hüllseite hergestellt wird.
Die Fluidsperre kann bevorzugt so gestaltet sein, das Membranelement zu stabilisieren. Dies kann erreicht werden, wenn die Fluidsperre an das Membranelement angeordnet wird. Die Fluidsperre stellt bevorzugt eine mechanische Verbindung zwischen dem Membranelement und dem Gehäuse her, insbesondere zwischen den Filterkapillaren und dem Gehäuse.
Die Vorrichtung kann ferner eine Filterelementfixiereinrichtung aufweisen zum Fixieren des oder der Filterelemente in der Filterkappe. Beispielsweise ist die Filterelementfixierung als Scheibe oder Montageplatte ausgeführt, wobei zumindest ein Teil der Filterelemente durch Öffnungen der Filterelementfixiereinrichtung durchgeführt wird und insbesondere an oder in der Öffnung fixiert wird.
Die Filterelementfixiereinrichtung kann hierfür beispielsweise zumindest ein Schraubgewinde aufweisen. Alternativ oder kumulativ kann die Filterelementfixiereinrichtung einen oder mehrere Bajonetverbinder und/oder einen oder mehrere Sicherungsstifte aufweisen zum paarbaren Verbinden oder Sichern des jeweiligen Filterelements mit der Filterelementfixiereinrichtung.
Die Filterelemente können, wenn diese keinen oder nur einen geringen Temperaturunterschied zu der Filterkappe aufweisen, einen größeren Durchmesser aufweisen als der innere Durchmesser der Filterelementaufnahme. Dadurch ist es möglich, eine thermische Fixierung der Filterelemente an bzw. in der Filterkappe zu realisieren, beispielsweise indem die Filterkappe vor dem Einsetzender Filterelemente erhitzt wird und sie sich dabei ausdehnt. Andererseits können auch die Filterelemente abgekühlt werden vor der Montage in bzw. an der Filterkappe. Mit anderen Worten wird eine Temperaturdifferenz zwischen Filterkappe und Filterelementen vor der Montage der Filterelemente an bzw. in der Filterkappe appliziert.
Die Erfindung umfasst ferner ein Filtermodul für eine Vorrichtung zur Abtrennung von Bestandteilen aus einem Fluid, insbesondere wie zuvor beschrieben. Das Filtermodul umfasst ein, insbesondere längliches oder röhrenförmiges, Filtergehäuse, ein in dem Filtergehäuse angeordnetes Membranelement, wobei das Filtermodul eine erste Stirnseite und eine der ersten Stirnseite gegenüberliegende zweite Stirnseite aufweist.
Das Filtermodul stellt für das zumindest eine durch das Filtermodul strömende Fluid eine Kapillarseite und eine Hüllseite bereit zur Erzeugung einer Kapillarströmung und einer Hüllströmung in jedem der Filtermodule. Das Filtermodul weist ferner eine Mehrzahl auf dem Umfang des Filtergehäuses angeordnete Hüllströmungsöffnungen auf, welche in einer Ebene entlang der radialen Länge des Filtergehäuses angeordnet sind, so dass sich die Hüllströmung auf die Mehrzahl der Hüllströmungsöffnungen radial verteilt.
Die Erfindung umfasst ferner eine Filterkappe für eine Vorrichtung zur Abtrennung von Bestandteilen aus einem Fluid, insbesondere so wie zuvor beschrieben, welche insbesondere auf einer Mehrzahl von Filtermodulen, wie vorstehend erläutert, angeordnet werden kann. Die Filterkappe umfasst eine erste Kammer, eine zweite Kammer, und zumindest eine Filtermodulaufnahme, wobei die erste Kammer der Filterkappe mit den Kapillarseiten der in die Filterkappe eingesetzten Filtermodule verbunden ist, wenn die Filtermodule in die Filterkappe eingesetzt sind, und wobei die zweite Kammer der ersten Filterkappe mit den Hüllseiten der Filtermodule verbunden ist, wenn die Filtermodule in die Filterkappe eingesetzt sind, so dass die Kapillarströmungen der Filtermodule in der ersten Kammer miteinander vermischt sind und so dass die Hüllströmungen der Filtermodule in der zweiten Kammer miteinander vermischt sind. Die Erfindung umfasst schließlich ein Verfahren zur Herstellung bzw. Bereitstellung einer Vorrichtung zur Abtrennung von Bestandteilen aus einem Fluid, insbesondere so wie zuvor beschrieben, mit den Schritten Bereitstellen einer ersten Filterkappe mit einer ersten Kammer und einer zweiten Kammer und zumindest einer Filtermodulaufnahme; Einführen (also z.B. Einstecken oder Einschrauben) von zumindest einem, insbesondere länglichen oder röhrenförmigen, Filtermodul mit Filtergehäuse und darin angeordnetem Membranelement, insbesondere Membrankapillaren, mit einer ersten Stirnseite in eine Filtermodulaufnahme der ersten Filterkappe; Aufsetzen einer zweite Filterkappe an der der ersten Stirnseite gegenüberliegenden zweiten Stirnseite des zumindest einen Filtermoduls, wobei das Filtermodul für das zumindest eine durch das Filtermodul strömende Fluid eine Kapillarseite und eine Hüllseite bereitstellt zur Erzeugung einer Kapillarströmung und einer Hüllströmung in jedem der Filtermodule; und wobei die erste Kammer der ersten Filterkappe mit den Kapillarseiten der Filtermodule verbunden ist und wobei die zweite Kammer der ersten Filterkappe mit den Hüllseiten der Filtermodule verbunden ist, so dass die Kapillarströmungen des oder der Filtermodule in der ersten Kammer miteinander vermischt sind und so dass die Hüllströmungen des oder der Filtermodule in der zweiten Kammer miteinander vermischt sind.
Ferner kann der Schritt kraftschlüssiges Verbinden der ersten Filterkappe mit der zweiten Filterkappe mittels eines Stützelements umfasst sein.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert, wobei gleiche und ähnliche Elemente teilweise mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können.
Kurzbeschreibunq der Figuren
Es zeigen:
Fig. 1 Seitenansicht einer Vorrichtung zur Filtrierung eines Fluids,
Fig. 2 perspektivische Ansicht einer Vorrichtung,
Fig. 3 Aufsicht auf eine Filterkappe einer Vorrichtung,
Fig. 4 Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung, Fig. 5 Schnittansicht eines Filtermoduls,
Fig. 6 Aufsicht auf ein Filtermodul, io
Fig. 7 Schnitansicht eines Details einer Vorrichtung,
Fig. 8 Schnitansicht eines Details einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung,
Fig. 9 Schnitansicht durch einen Ausschnit der Vorrichtung,
Fig. 10 Schnitansicht durch eine Filterkappe entlang der Linie B-B,
Fig. 11 eine Schnitansicht durch die Filterkappe entlang der Linie C-C,
Fig. 12 perspektivische Ansicht auf ein Filtermodul,
Fig. 13 perspektivisches Detail einer Stirnseite eines Filtermoduls,
Fig. 14 Detailschnit eines Filtermoduls,
Fig. 15 Detailschnit einer weiteren Ausführungsform eines Filtermoduls,
Fig. 16 Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines Filtermoduls,
Fig. 17 Schnitansicht einer weiteren Ausführungsform eines Details einer Vorrichtung mit
Filtermodulen gemäß Fig. 16,
Fig. 18 eine Seitenansicht einer Vorrichtung mit Filterelementfixiereinrichtung,
Fig. 19a perspektivische Ansicht einer Filterelementfixiereinrichtung,
Fig. 19b weitere perspektivische Ansicht einer Filterelementfixiereinrichtung,
Fig. 20 Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Filterkappe,
Fig. 21 Schnit entlang der Linie D aus Fig. 18,
Fig. 22 Schnit entlang der Linie C aus Fig. Fig. 18,
Fig. 23 Schnit entlang der Linie A aus Fig. 18,
Fig. 24 Seitenansicht eines Filterelements mit Detail A,
Fig. 24a Detailansicht des Bereichs A aus Fig. 24,
Fig. 25 Schnitansicht entlang der Linie B der Fig. 20,
Fig. 26 weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Filtrierung eines Fluids mit vier Filterelementen,
Fig. 27 Detailansicht des Ausschnits A der Fig. 26,
Fig. 28 Schnitansicht entlang der Linie B der Fig. 26,
Fig. 29 Detailansicht einer weiteren Ausführungsform eines Filtermoduls,
Fig. 30 Schnitansicht einer Vorrichtung einer weiteren Ausführungsform,
Fig. 31 Schnitansicht einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung,
Fig. 32 perspektivische Ansicht auf eine weitere Ausführungsform einer Filterkappe,
Fig. 32a Ausführungsform eines Filtermoduls geeignet zum Einsatz in die Filterkappe gemäß
Fig. 32, Fig. 33 eine weitere Ausführungsform einer Filterkappe,
Fig. 33a Filtermodul geeignet zum Einsatz in die Filterkappe gemäß Fig. 33,
Fig. 34 Schnittansicht einer Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform,
Fig. 35 Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung,
Fig. 36 weitere Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung,
Fig. 37 Schnitt durch noch eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung 30 zur Filtrierung eines Fluids in einer Seitenansicht, wobei zwei Filtermodule 1 in der Vorrichtung 30 dargestellt sind. Die gezeigte Vorrichtung 30 kann beispielsweise zwei oder vier Filtermodule 1 umfassen, wobei sich die gezeigte Darstellung nicht unterscheiden würde. Die Ausführungsform der Fig. 1 soll vier Filtermodule 1 umfassen. Das oder die Filtermodule 1 können beispielsweise als Kartuschen 1 ausgeführt sein, konkreter als Wechselkartusche 1, wobei ein Filtermodul 1 als Einheit auswechselbar ist, beispielsweise im Falle eines Defekts oder Verschleißes.
Über Filterkappen 2, 2a werden die Filtermodule 1 seitlich (in der Darstellung der Fig. 1) beziehungsweise an ihren jeweiligen Stirnseiten 22 angeschlossen. Die Filterkappen 2, 2a beziehungsweise Filterkappen 2, 2a gewährleisten die gewünschte Fluidführung. An jeder Filterkappe 2 ist je ein Anschluss zur „Shell Side“ 23, 23a bzw. zur Hüllströmung und zur „Lumen Side“ 24, 24a bzw. zur Kapillarströmung angeordnet. Die Filtermodule 1 sind in dieser Ausführungsform zueinander austauschbar gestaltet, weisen also insbesondere identische oder näherungsweise dieselben äußeren Abmessungen auf. Dies hat den praktischen Vorteil, dass jedes Filtermodul 1 mit einem beliebigen Austauschmodul (siehe z.B. Fig. 5) ausgetauscht werden kann.
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 30 in einer perspektivischen Ansicht. In dieser Ausführungsform sind 4 Filtermodule 1 „zusammengeschaltet“ und in die gemeinsamen Filterkappen 2, 2a eingesetzt. Zur Fluidführung des Fluids in der Filterkappe 2 ist ein Verteilkanal 6 außenseits und integral mit der Filterkappe 2a ausgebildet, welcher im Inneren der Filterkappe 2a mit jedem Kapillaranschluss der Filtermodule 1 in Verbindung steht. Die Hüllströmung wird über den Anschluss 23 konnektiert, das heißt aus der Filterkappe 2a abgeführt oder in die Filterkappe 2a eingebracht, je nach Anschlussrichtung. Die gezeigte Ausführungsform der Vorrichtung 30 ist in dieser Hinsicht hinsichtlich der Strömungsrichtung(en) universal dargestellt, sie kann also in allen Strömungskombinationen betrieben werden, sowohl in Gegenströmung als auch gleichfließend, sowohl „von oben nach unten“ (in der Darstellung) als auch „von unten nach oben“. Diese Universalität erhöht die Wirtschaftlichkeit der Produktion, da für verschiedenste Anwendungszwecke dieselbe Vorrichtung 30 eingesetzt werden kann.
Die Anschlüsse 23, 23a, 24, 24a sind in dieser Ausführungsform mit Schlauchtüllen bzw. Schlauchanschlüssen ausgerüstet, so dass jeweils ein Schlauch dort aufgeschoben und beispielsweise mit einer Schlauchschelle oder dgl. fixiert und abgedichtet werden kann.
Fig. 3 zeigt eine Aufsicht auf eine Filterkappe 2 einer Vorrichtung 30, wobei erster und zweiter Anschluss 23, 24 oberseits de Filterkappe 2 angeordnet sind. Der zweite Anschluss 24 ist mit dem Verteilkanal 6 in Fluidkommunikation. Zentral ist eine Befestigungsvorrichtung 32 angeordnet, beispielsweise kann dort eine Gewindestange 33 von innenseits der Vorrichtung 30 durch die Filterkappe 2 hindurchgeführt werden und von außenseits mit einer Mutter 34 gesichert werden. In Fig. 3 sind gestrichelt Schnittlinien D und E eingezeichnet, die die Lage der Zeichnungen Figs. 7 und 9 symbolisiert.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 30 mit zwei Filtermodulen 1, einer ersten Filterkappe 2 und einer zweiten Filterkappe 2a. Die Anschlüsse 23, 23a, 24, 24a sind jeweils seitlich der Filterköpfe 2, 2a angeordnet und beispielsweise mit Schraubanschlüssen ausgerüstet, um entsprechende Rohr- oder Schlauchleitungen an den Anschlüssen 23, 23a, 24, 24a anzuschließen.
Durch die Figurenbeschreibung hindurch zeigen gleiche Bezugszeichen auf gleiche Gegenstände, wobei die Gegenstände voneinander verschieden ausgeführt sein können, aber die gleiche Funktion erfüllen.
Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines Filtermoduls 1, welches ein Filtergehäuse 35 bzw. Hüllrohr 35 aufweist. Eine solche Kartusche 1 weist ein Membranelement 16 in Form eines Kapillarbündels 16 auf, das in das Hüllrohr 35 eingebettet ist. Das Kapillarbündel 16 ist durch eine Vergussmasse 20 mit dem Hüllrohr 35 verbunden.
Zur Fluidführung ist das Hüllrohr 35 am Ende des Kapillarbündels, aber innenseits der Vergussmasse 20, mit radialen Öffnungen 21 versehen, um den Zugang zur „Shell Side“, das ist in dieser Ausführungsform der Bereich zwischen den Kapillaren 16 innerhalb des Hüllrohres 35, zu ermöglichen. Wie Fig. 6 zeigt, können die Öffnungen 21 gleichmäßig auf dem Umfang des Hüllrohres 35 verteilt sein. Die ein- oder austretende Fluidströmung ist aufgrund der großen geöffneten Fläche, die die Öffnungen 21 gemeinsam bereitstellen, gering, und die auftretenden Querkräfte, die auf die Membranen 16 in der Nähe der Öffnungen 21 wirken könnten, auch bei hoher Volumenströmen im Vergleich zum Stand der Technik klein. Daraus resultiert eine geringe mechanische Belastung der Membranen und damit eine geringere Gefahr des Membranbruchs und eine erhöhte Zuverlässigkeit im Betrieb.
Die gezeigten Kapillaren 16 der Fig. 5 sind an den Stirnseiten 22 geöffnet. Hier gelangt das Fluid auf die „Lumen Side“ im Inneren der Kapillaren 16 bzw. aus diesen heraus und in die Filterkappe 2, 2a. Die Filtermodule 1 weisen in der Ausführungsform der Fig. 5 und der Fig. 6 eine Nut 37 auf, in die beispielsweise ein Dichtelement eingesetzt sein kann. Der Einsatz eines Dichtelements in die Nut 37 kann beispielsweise für den Einsatz im Bereich der Lebensmittelindustrie sinnvoll sein, denn er kann so ausgeführt werden, dass er das Eindringen von Feuchtigkeit wie z.B. Reinigungslösungen von außerhalb in die Vorrichtung 30 verhindern oder unterdrücken kann.
Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht auf ein Filtermodul 1 mit Filtergehäuse 35 und den seitlichen Öffnungen 21 zur Konnektierung der Hüllströmung im Inneren des Filtermoduls 1.
Fig. 7 zeigt eine Schnittansicht eines Details einer erfindungsgemäß zusammengebauten Vorrichtung 30, bei welcher die Enden 22 der Filtermodule 1 in Modulaufnahmen 42 der Filterkappe 2 eingebaut sind. Der „Lumen Side“ Anschluss 8 führt das Fluid über einen Verteilkanal 6 verteilt und durch Öffnungen 7 in die „Lumen Side“ Kammern 3. Von dort gelangt das Fluid über die Stirnseiten 22 der Kartuschen 1 in die Kartusche. Die „Shell Side“ Kammern 4 erhalten das Fluid durch die „Shell Side“ Bohrungen 9. Von dort gelangt das Fluid über die seitlichen Öffnungen 21 auf die „Shell Side“ der Kartuschen 1. Die Kammern 3, 4 sind gegeneinander und nach außen über entsprechende Dichtungen 5 abgedichtet. Anschläge 10 sichern die Kartuschen 1 gegen axiale Verschiebung. Alternativ lässt sich die Sicherung auch beispielsweise durch Sprengringe an den Kartuschen realisieren.
Fig. 8 zeigt eine weitere Schnittansicht eines Details einer alternativen Bauform der Vorrichtung 30, wobei die Fluide direkt über geeignet gestaltete Kammern 3, 4 verteilt werden können. In der „Shell Side“-Kammer 4 wird das entsprechende Fluid auf die Kartuschen 1 verteilt oder von den Kartuschen 1 aufgenommen.
In Fig. 9 ist der Abstandshalter für die Filterkappen 2, 2a dargestellt. Eine Sicherung 34, hier eine Mutter, hält die Filterkappe 2, 2a fest, so dass zwischen den Filterkappen 2, 2a ein durch den Abstandshalter 32 festgelegter Abstand auch bei Betrieb mit erhöhtem Innendruck eingehalten wird. Auch der Übergang vom „Shell Side“-Anschluss zu den Verteilbohrungen ist dargestellt. Bei Modulen mit 6 oder mehr Kartuschen sollten auch entsprechend mehr Abstandshalter eingesetzt werden um die größeren Filterkappen gleichmäßig zu entlasten.
Die Verteilung des Fluids innerhalb der Filterkappe 2 auf der „Lumen Side“ erfolgt durch einen Verteilkanal über Öffnungen 7. Diese Öffnungen sind so groß, dass das Fluid ungehindert in die „Lumen Side“-Kammern 3 eintreten kann. Im Extremfall sind die Öffnungen so groß, dass der Verteilkanal auf der ganzen Länge zu den „Lumen Side“-Kammern geöffnet ist.
Fig. 10 zeigt eine Schnittansicht durch die Filterkappe 2 entlang der Linie B-B, wie in Fig. 9 gezeigt ist. Der Schnitt zeigt die ersten Kammern 3 der Filterkappe 2, die Zusammenführung der Einzelkammern erfolgt über die Öffnungen 7. Zentral ist die Befestigungsvorrichtung 32 angeordnet.
Fig. 11 zeigt eine Schnittansicht durch die Filterkappe 2 entlang der Linie C-C. Die Verteilung des Fluids innerhalb der Filterkappe 2 auf der „Shell Side“ erfolgt in dieser Ausführungsform durch Verbindungskanäle 11, beispielsweise ausgeführt als Bohrungen oder durch eine Gieß- oder Pressform mittels Ausformung bereitgestellt. Diese Verbindungskanäle 11 sind derart bemessen, dass das Fluid ungehindert in die „Shell Side“-Kammern 4 eintreten oder aus diesen entnommen werden kann. Die Verbindungskanäle können so ausgeführt sein, dass die „Shell Side“-Kammern zu einer großen Kammer verbunden sind, so dass die Verbindungskanäle einen integralen Teil der zweiten Kammer 4 bilden. Die Fluidzuführung zu den Kartuschen 1 erfolgt bevorzugt so, dass eine möglichst geringe Querbelastung der Membrankapillaren 16 gegeben ist und damit Membranbrüche durch hohe Querströmungen im Bereich der „Shell Side“ Öffnungen 21 vermieden werden kann. Eine Ableitung oder Zuführung des Fluids in oder aus der zweiten Kammer 4 kann mittels einer Bohrung 9 erfolgen, die in diesem Beispiel direkt an einem der Querkanäle 11 angeordnet ist.
Bezug nehmend auf Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht auf ein Filtermodul 1 gezeigt, wobei die Membrankapillaren 16 an den Stirnseiten 22 offen sind. Die Hüllströmung kann über seitliche Öffnungen 21 zu- bzw. abgeführt werden. Fig. 13 zeigt einen Detailausschnitt aus Fig. 12, wobei eine Möglichkeit der Anordnung des Membranelements 16 in dem Filtermodul 1 dargestellt ist. Das Membranelement 16 ist als jeweils aneinanderliegendes Bündel aus Membrankapillaren 16 ausgeführt, wobei die Hüllströmung zwischen den einzelnen Membrankapillaren durchspült und an den seitlichen Öffnungen 21 abgeführt bzw. zugeführt wird.
Die Kartuschen 1 können im Vergussverfahren hergestellt werden. Fig. 13 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die Verbindung zwischen dem Hüllrohr 35 und den Membranen 16 durch thermische Verschweißung oder Ultraschallverschweißung 20 mit dem Ende 12 der Kapillaren 16 bzw. Röhrchen 16 an dem oder den jeweiligen Enden 22 des Hüllrohres 35 zu verbinden.
Fig. 14 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform, bei welcher eine mechanische Abdichtung realisiert ist, z.B. mittels Dichtelement 14 wie einem O-Ring 14 zwischen Membranbündel 16 und Hüllrohr 35. Der Rohrboden 13 kann beispielsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen oder aus Vergussmasse 20. Alternativ kann der Rohrboden 13 aus thermoplastischem Kunststoff 20 aufgebaut sein, in diesem Fall werden die Membranelemente 16 beispielsweise an ihrem Ende 12 mit dem Rohrboden 13 verschweißt. Die Enden 12 der Membranelemente 16 bleiben dabei zu dem Kapillarströmungsanschluss 15 hin geöffnet. Beispielsweise können die Membranelemente 16 im Bereich der Enden 12 robotisch oder manuell an ihren Außenseiten verschweißt werden, um die Dichtwirkung für die Hüllströmung einzustellen.
Fig. 15 zeigt den Einsatz als Membranabsorber, wofür das Kartuschenkonzept der Vorrichtung 30 ebenfalls geeignet ist. Hierbei ist die Strömungsführung innerhalb der Kartusche 1 derart, dass zugeführtes Fluid über den „Shell Side“-Anschluss 21 in die Kartusche 1 gelangt.
Dort durchdringt das Fluid die Kartusche 1 insbesondere unter Abgabe von Inhaltsstoffen an den Absorber 18. Der Absorber 18 ist ausgeführt als Hohlzylinder. Das Fluid tritt am anderen Ende des Moduls 1 durch den „Lumen Side“-Anschluss 15 der Kartusche 1 aus. Alternativ können auch beide „LumenSide“-Anschlüsse 15 auf den beiden Stirnseiten 22 des Filtermoduls 1 zum Fluidein- bzw. -austritt verwendet werden. Im Spülbetrieb werden auf der „Shell Side“ beide Anschlüsse verwendet um die äußere Absorberoberfläche abzureinigen. Gleiches gilt für die beiden „Lumen Side“-Anschlüsse um die innere Absorberoberfläche abzureinigen. Der Absorber ist über eine Endplatte 19 mit dem Hüllrohr 35 verbunden. Diese Verbindungen werden durch Verklebungen hergestellt. Alternativ kann die Endplatte 19 auch als Vergussblock hergestellt werden.
Fig. 16 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Filtermoduls 1, welches z.B. im Unterschied zum Beispiel der Fig. 6 eine weitere Nut 38 aufweist. In die weitere Nut 38 kann zum Beispiel ein Lagesicherungselement (siehe Fig. 17) eingesetzt sein, wie insbesondere ein Sprengring.
Fig. 17 zeigt schließlich ein Detail für eine Vorrichtung 30, bei welchem Filtermodule 1 gemäß dem Beispiel der Fig. 16 eingesetzt sind. Die Filterkappe 2 weist in dieser Ausführungsform keine Filteranschläge 10 auf. Vielmehr weisen die Filtermodule 1 in dieser Ausführungsform über ein Lagesicherungselement 39, mittels welchem eine Einbausicherung der Filtermodule 1 in der Filterkappe 2 erzielt werden kann.
Zum Aufbau der Kartuschen 1 stehen Membrankapillaren 16, die Vergussmasse und das Hüllrohr 35 handelsübliche Rohstoffe zur Verfügung. Eine geeignete Materialauswahl erlaubt das Erlangen von Zertifikaten z.B. für Lebensmittelkontakt oder Trinkwasserkontakt. Die Auswahl der Materialien legt außerdem die chemische Beständigkeit fest. Die Dimensionierung der Kapillargeometrie (Durchmesser, Wandstärke), des Hüllrohres 35 sowie des Vergussblocks legt im Wesentlichen die mechanische Stabilität fest, die zum Betrieb bei höheren Drücken (>2 bar) wichtig wird. Zusammen mit der Materialauswahl legt die Dimensionierung die mechanische Stabilität bei erhöhten Temperaturen (z.B. 60°C) fest. Gleiches gilt auch für dynamische Belastungen.
Die Stärke des Vergussblocks liegt bei 20% bis 50 %, bevorzugt bei 25% bis 40% des Hüllrohrdurchmessers. Die Kartuschen 1 können also in Durchmesser und Länge in weiten Grenzen angepasst werden. Bei den Durchmessern ist ein Bereich von 10 mm bis 160 mm, bevorzugt 25 mm bis 120 mm und besonders bevorzugt 40 mm bis 100 mm realisierbar. Die maximale Länge ist nur durch die maximale Länge der Kapillar- oder Rohrbündel 16 festgelegt. Sinnvolle Längenbereiche sind 100 mm bis 3.800 mm, bevorzugt 200 mm bis 1.800 mm und besonders bevorzugt 250 mm bis 1.200 mm. Bei den Durchmessern ist ein Bereich von 10 mm bis 160 mm, bevorzugt 25 mm bis 120 mm und besonders bevorzugt 40 mm bis 100 mm realisierbar. Die maximale Länge ist nur durch die maximale Länge der Kapillar- oder Rohrbündel 16 festgelegt. Sinnvolle Längenbereiche sind 100 mm bis 3.800 mm, bevorzugt 200 mm bis 1.800 mm und besonders bevorzugt 250 mm bis 1.200 mm.
Die verbauten Membrankapillaren 16 oder Membranrohre können für verschiedenste Membrantrennverfahren geeignet sein. In der Dialyse, FO, Transmembrandestillation, Gastrocknung oder -befeuchtung oder Membrankontaktoren kommt dabei die kontrollierte Fluidführung sowohl auf der „Lumen Side“ als auch der „Shell Side“ vorteilhaft im Sinne eines guten Stoffaustauschs zum Tragen. Ebenso lassen sich auch Membrankapillaren 16 oder Membranrohre, aus polymerem oder anorganischen Material, für die Ultra- und Mikrofiltration sowie Nanofiltration, Umkehrosmose, Gasseparation, Pervaporation und Dampfpermeation.
Bei Membranen 16 die eine Beschichtung aufweisen ist es hier möglich, diese auch in situ aufzutragen. Das Kartuschenkonzept ist hierbei besonders vorteilhaft, weil kleinere Einheiten beschichtet und in der Qualitätskontrolle geprüft werden können, bevor sie zu größeren Einheiten (Modulen) zusammengebaut werden.
Für die Filterkappen 2, 2a stehen handelsübliche Rohstoffe zur Verfügung. Es gelten die gleichen Zusammenhänge wir bei den Kartuschen 1. Die Filterkappen 2, 2a können auf verschiedenen Wegen hergestellt werden. Geeignete Fierstellverfahren sind Spritzguss, spanende Bearbeitung, oder auch additive Verfahren wie insbesondere 3d-Druck oder Kombinationen daraus. Es können auch mit diesen Verfahren hergestellte FHalbzeuge durch thermische Verfahren wie Fügen oder Schweißen, Ultraschall- oder Reibschweißen oder durch mechanische Sicherungen unter Verwendung von Dichtungen miteinander verbunden werden, um die gewünschte Form zu erhalten.
Mit diesen Freiheiten lassen sich Membranvorrichtungen 30 konstruieren und hersteilen, die in weiten Bereichen an Erfordernisse aus industriellen Prozessen angepasst werden können. Das gilt sowohl für Betriebsbedingungen als auch für Modulgrößen und Complianceanforderungen.
Die Anzahl der Kartuschen 1 kann in weiten Bereichen variiert werde. Es können 1, 2,
3, 4, 5, 6, 7, oder mehr Kartuschen eingesetzt werden. Die maximale Anzahl der Kartuschen 1 ist nur durch die in der Praxis vorgesehene maximale Baugröße der Filterkappen 2, 2a begrenzt. Beispielsweise können in einer Ausführungsform 7 Kartuschen 1 konzentrisch angeordnet sein, oder 13 Kartuschen 1, welche beispielsweise in zwei Ringebenen um eine konzentrische Mitte angeordnet sind. Es können auch in einem Beispiel 18 Kartuschen 1 konzentrisch um eine Kartusche 1 in der Mitte angeordnet sein, das heißt in einem ersten Ringbereich sechs Kartuschen 1 und in einem zweiten Ringbereich 12 Kartuschen 1, die um den ersten Ringbereich herum angeordnet sind. Es ist dabei vorteilhaft, wenn die Baugröße der Vorrichtung 30 mittels dicht gepackter Anordnung klein gehalten werden kann. Es wird hierbei bevorzugt auch die Strömungsverteilung der Fluide durch die Kartuschen 1 berücksichtigt.
Fig. 18 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung 30 zur Filtrierung eines Fluids. Die Vorrichtung 30 weist in dieser Ausführungsform 19 Filterelemente 1 auf, welche auf der einen Seite mit ihren stirnseitigen Enden 22 in eine gemeinsame Filterkappe 2 und auf der anderen Seite in eine Filterkappe 2a eingesetzt sind. Die Vorrichtung 30 weist an beiden Filterkappen 2, 2a jeweils eine Filterelementfixiereinrichtung 43, 43a auf, welche die Filtermodule 1 in der jeweiligen Filterkappe 2, 2a sichern bzw. fixieren. Wie zuvor, übernehmen die Filterkappen 2, 2a die Fluidverteilung im Inneren der jeweiligen Filterkappe 2, 2a sowie die Aufnahme der in diesem Fall 19 Filterkartuschen 1. Die Filterkartuschen 1 filtrieren das Fluid, können in der gezeigten Ausführungsform überdies aber auch statische Aufgaben übernehmen. So halten die Filtermodule 1 die beiden Filterkappen 2, 2a auf einem definierten Abstand und stabilisieren die Vorrichtung 30 insgesamt. In einer solchen Ausführungsform der Erfindung ist in der Vorrichtung 30 keine weitere Stütz- oder Spannvorrichtung notwendig, um die Statik der Vorrichtung sicherzustellen. Mit anderen Worten stabilisieren die Filtermodule 1 die Vorrichtung 30 derart, dass eine Verwindung, Verformung oder ein Auseinandergehen der Vorrichtung 30 verhindert wird.
Die Filterelementfixierung bzw. Kartuschenhalterung 43 kann über Befestigungen mit der Filterkappe 2, 2a verbunden sein.
Bezugnehmend auf Figur 19a ist eine perspektivische Ansicht auf eine Filterelementfixiereinrichtung 43 gezeigt, welche in diesem Fall für die Aufnahme von 19 Filtermodulen 1 vorgesehen ist und dementsprechend 19 Filterelementdurchgangsöffnungen 431 zum Einführen der Filterelemente 1 aufweist. In einer jeweiligen Filterelementdurchgangsöffnung 431 ist eine Aufnahmenut 48 zur Aufnahme eines Sprengrings, z.B. 39, angeordnet. In dieser Ausführungsform wird die Filterelementfixiereinrichtung 43 mit sechs Befestigungsmitteln 432 an der Filterkappe 2 festgeschraubt.
Figur 19b zeigt die als Unterseite bezeichnete weitere perspektivische Ansicht auf eine Filterelementfixiereinrichtung 43, welche ebenfalls für die Aufnahme von 19 Filtermodulen 1 gestaltet ist und entsprechend 19 Durchgangsöffnungen 431 aufweist. Zur Stabilisierung und/oder Fixierung der Filterelementfixiereinrichtung 43 weist diese auf der Unterseite Befestigungsaufnahmen 44 mit jeweils vier Rippen 441 auf. Beispielsweise können die Filtermodule 1 mittels jeweils eines Lagesicherungselements 39, insbesondere einem Sprengring, der zwischen der Filterkappe 2 und der Kartuschenhalterung 43 angeordnet wird, fixiert werden.
Figur 20 zeigt eine Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Filterkappe 2, hergerichtet zur Aufnahme von 19 Filtermodulen 1. Oberseitig der Filterkappe 2 ist ein erster Anschluss 23 und ein zweiter Anschluss 24 zur Zu- bzw. Abführung von Fluiden angeordnet. Mittels Kanälen 6 erfolgt die Fluidverteilung der Lumen Side. Schraubelemente 50 sind von oberseits durch die Filterkappe 2 hindurchgesteckt zur Fixierung der Kartuschenhalterung 43 auf der Unterseite der Filterkappe 2. Die Schraubelemente 50 werden beispielsweise in die Befestigungsaufnahmen 44 (siehe Fig. 19b) eingeschraubt. Bezugnehmend auf Figur 21 ist eine Schnittansicht entlang der in Figur 18 skizzierten Linie D durch eine Filterkappe 2 dargestellt, wobei die Verbindungskanäle 7 zur Zuführung der Fluide der Lumenside dargestellt sind. Die Verteilkanäle 6 verästeln sich von der Zuführung 24 zu Verbindungskanälen 7, die das jeweilige Filtermodul 1 kontaktieren. Beispielsweise können sich die Verteilkanäle 6 Stern- oder schneeflockenförmig verzweigen. Die Shell Side Fluidzuführung 23 ist in dieser Ebene nur als Durchgang sichtbar. Befestigungselemente 50 erstrecken sich durch die Schnittebene D hindurch, insbesondere zur Fixierung der Kartuschenhalterung 43.
Figur 22 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie C, welche in Figur 18 dargestellt ist, zur Darstellung der Verteilung des Shell Side Fluids in der Filterkappe 2. Von dem ersten Anschluss 23 fliest das Fluid in einen kammerartigen Bereich 4a, wobei es sich von dort durch den Querkanal 11 und Durchlässe 9 zu den Filtermodulen 1 verteilt. Die Filtermodule 1 werden an ihrer jeweiligen Seite mit dem Shell Side Fluid versorgt bzw. dies wird aus den Filtermodulen 1 seitlich abgeführt.
Figur 23 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A der Ausführungsform, die in Figur 18 ersichtlich ist, wobei hierbei auch eine Aufsicht auf die Unterseite der Kartuschenhalterung 43 ermöglicht wird. Die Filtermodule 1 erstrecken sich durch die Durchgangsöffnungen 431 in der Kartuschenhalterung 43, und sind in der Filterkappe 2 eingesetzt bzw. mit der Filterkappe 2 verbunden. Die Kartuschenhalterung 43 weist zu deren Fixierung Befestigungsaufnahmen 44 auf, welche zwischen den Filtermodulen 1 angeordnet sind. An den Befestigungsaufnahmen angeordnet, bzw. integral mit den Befestigungsaufnahmen 44 ausgeführt, sind Versteifungen 441 sternförmig um die jeweilige Befestigungsaufnahme 44 herum angebracht. Die Versteifungen 441 sind in Form von vier Rippen ausgeführt. Die Versteifungen 441 sind in dieser Ausführungsform so hergerichtet, dass sie einerseits die Befestigungsaufnahme 44 verstärken und ein Ausbrechen des Befestigungsmittels 50 in der Befestigungsaufnahme 44 verhindern beispielsweise in dem Fall, dass die Filterelementfixiereinrichtung 43 nicht exakt plan an der Filterkappe 2 angeordnet wird bzw. in dem Fall, dass Querkräfte auf die Vorrichtung 30 wirken. Andererseits kann die Anordnung der Versteifungen 441 auf der Unterseite der Filterelementfixiereinrichtung 30 zugleich die Filterelementfixiereinrichtung 30 als solche versteifen und eine erhöhte Stabilität gewährleisten. Als Unterseite der Filterelementfixiereinrichtung 30 wird dabei diejenige Seite bezeichnet, welche in Richtung der zweiten Filterelementfixiereinrichtung 30 zeigt, wenn diese eingesetzt wird, bzw. in Richtung derjenigen Filterkappe 2, 2a an welcher die Filterelementfixiereinrichtung 30 nicht benachbart, sondern zu welcher sie beabstandet angeordnet ist.
Bezugnehmend auf Figur 24 ist eine Seitenansicht auf eine weitere Ausführungsform eines Filtermoduls 1 dargestellt, wobei das Detail A des einen stirnseitigen Endes 22 des Filtermoduls 1 vergrößert in Figur 24a wiedergegeben ist. In Figur 24a ist eine stirnseitiges Ende 22 eines Filtermoduls dargestellt, aufweisend eine Nut 37, eine weitere Nut 38 sowie ein Lagesicherungselement 39.
Figur 25 zeigt eine Schnittansicht eines Teils der Vorrichtung 30, wobei der Schnitt entlang der in der Figur 20 angedeuteten Schnittlinie B erfolgt ist. Eine Mehrzahl von Filtermodulen 1 ist in die Filterkappe 2 eingesetzt. Unterseits der Filterkappe 2 ist die Filterelementfixiereinrichtung 43 mittels Schraubverbindungen 50 angeschraubt, wobei die Befestigungsschraube 50 in die Befestigungsaufnahme 44 der Kartuschenhalterung 43 eingeschraubt ist. Die Filtermodule liegen mit dem Lagesicherungselement 39 an der Filterkappe 2 an, wobei die Kartuschenhalterung 43 von unterseits des Lagesicherungselements 39 gegen selbiges andrückt und somit die Filtermodule 1 an der Filterkappe 2 sichert.
Beispielsweise kann eine Montage mit der Kartuschenhalterung 43 so erfolgen, dass die Kartuschenhalterung 43 zunächst über alle Filtermodule gemeinsam übergestreift wird, anschließend jedes oder zumindest ein Teil der Filtermodule 1 mit der Lagesicherung 39 ausgerüstet wird und hernach die Filterkappe 2 von oberseits auf die Filtermodule 1 aufgesteckt wird und die Kartuschenhalterung 43 mit den Befestigungen 50 gesichert wird.
Figur 26 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung 30 zur Filtrierung eines Fluids, wobei vier Filtermodule 1 in jeweils eine Filterkappe 2, 2a am jeweiligen stirnseitigen Ende 22 der Filtermodule 1 eingeschoben sind. Die Vorrichtung 30 ist mit zwei Kartuschenhalterungen 43, 43a ausgerüstet, welche mit der jeweiligen Filterkappe 2, 2a verbunden sind. Figur 27 zeigt eine Detailansicht im Bereich der Markierung „A“ aus Figur 26, wobei die Anordnung der Kartuschenhalterung 43a mit Rippen 441 und Befestigungsaufnahme 44a verdeutlicht ist.
Fig. 28 zeigt eine Schnittansicht entlang der in Figur 26 dargestellten Linie B durch vier Filtermodule 1 hindurch und somit eine Aufsicht zugleich auf die Unterseite der Kartuschenhalterung 43a mit Befestigungsaufnahme 44a und vier symmetrisch angeordneten Rippen 441a. Die Rippen 441a dienen zugleich der Versteifung der Kartuschenhalterung 43a wie auch zur Sicherung der Befestigungsaufnahme 44a, so dass diese bei möglicher Querbelastung bzw. Querbeanspruchung gestützt werden kann. Insbesondere können die Rippen 441a dabei unterstützen, ein mögliches Ausbrechen der Befestigungsaufnahme 44a zu verhindern.
Figur 29 zeigt eine Detailansicht auf ein Filtermodul 1 mit seinem stirnseitigen Ende 22. Das Filtermodul 1 weist eine Nut 37, eine weitere Nut 38, ein Lagesicherungselement 39, noch eine weitere Nut 40 und seitliche Öffnungen 21 auf.
Bezugnehmend auf Figur 30 ist ein Schnitt durch eine Vorrichtung 30 gezeigt, wobei die Kartuschenhalterung 43 mit einem zentralen Verbinder 50 an der Filterkappe 2 fixiert ist. Diese Ausführungsform zeichnet sich durch zusätzliche Dichtelemente 45 und 46 aus, welche die äußere Umgebung von dem Inneren der Vorrichtung 30 wirksam trennen. Auf der Filterkappe 2 ist ferner ein Stopfen 47 angeordnet, welcher das Befestigungsmittel 50 abdeckt. Es wird hiermit unerwünschtes Eindringen von Partikeln, wie Staub oder Flüssigkeiten, in die Vorrichtung 30 verhindert, indem Übergänge verschlossen und Spalten abgedeckt werden. In Umgebungen mit erhöhten Hygieneanforderungen, wie beispielsweise in der Lebensmittelindustrie oder Biotechnologie, ist es vorteilhaft, die Filter von außen einfacher reinigen zu können, ohne Rückstände in schwer zugänglichen Hohlräumen zu hinterlassen, weshalb die Ausführungsform der Figur 30 dort besonders gut geeignet ist.
Bezugnehmend auf die Figur 31 ist eine alternative Möglichkeit der axialen Sicherung der Filtermodule 1 an der Filterkappe 2 gezeigt. Kartuschen 1 sind paarbar mit den Filterkappen 2 mit Gewindepaaren 51 ausgerüstet. Beispielsweise können an einem Ende der Filtermodule 1 Rechtsgewinde und am jeweils anderen entgegengesetzten Ende der Filtermodule 1 Linksgewinde eingesetzt sein, so dass die Filtermodule 1 bei einer Schraubbewegung in beide Filterkappen 2, 2a gleichermaßen eingeschraubt werden.
Figur 32 zeigt eine perspektivische Ansicht auf eine Filterkappe 2, wobei eine alternative Form für die axiale Sicherung der Filtermodule 1 an der Filterkappe 2 gezeigt ist. Hierfür weisen die Filterelementaufnahmen 42 Bajonettaufnahmen 53 auf, wobei die Filtermodule in die Filterelementaufnahmen 42 eingeschoben und beim Anschlag des Bajonettstifts 52 in der Bajonettaufnahme 53 verdreht werden, um die Lagesicherung herzustellen.
Die Figur 32a zeigt ein hierfür geeignetes Beispiel eines Filtermoduls 1 mit Bajonettsstift 52, welches auf dem Filtergehäuse 35 seitlich angeordnet ist. Bevorzugt weist das entsprechende Filtermodul 1 zwei zueinander gegenüberliegend angeordnete Bajonettstifte 52 auf. Figur 33 zeigt noch eine weitere Möglichkeit der Sicherung der Filtermodule 1 in der Filterkappe 2 und hierzu eine perspektivische Ansicht auf eine Filterkappe 2 mit vier Filterelementaufnahmen 42. Jede Filterelementaufnahme 42 weist in diesem Beispiel zwei Sicherungsstifte 54 auf, welche in dazu paarbare Aufnahmenuten 55 eines entsprechend ausgerüsteten Filtermoduls 1 eingeschoben werden können. Auch hierdurch ist eine axiale Sicherung der Filtermodule an der Filterkappe 2 realisiert.
Figur 33a zeigt ein entsprechendes Filtermodul 1, welches hergerichtet ist zum Einsetzen in die mit Figur 33 gezeigte Filterkappe 2 aufweisend eine Aufnahmenut 55 für zumindest einen Sicherungsstift 54 der Filterkappe 2. Die Aufnahmenut 55 ist radial umlaufend um das Filtermodul 1 angeordnet.
Figur 34 zeigt noch eine weitere Möglichkeit der axialen Fixierung der Filtermodule 1 in der Filterkappe 2, wobei ein Schrumpfsitz der Filtermodule in der Filterkappe 2 realisiert ist. Hierfür ist die Passung zwischen Dichtungssitzen 56 der Filterkappe 2 sowie den Filtermodulen 1 als Presssitz ausgeführt. Für eine Montage wird beispielsweise die Filterkappe 2 soweit erwärmt, dass sich eine Spielpassung ergibt und die Filtermodule 1 ohne Widerstand in die Filterkappe 2 eingeführt werden können. Nach Abkühlung der Filterkappe 2 ist eine Presspassung hergestellt zwischen den Dichtungssitzen 56 der Filterkappe 2 und dem Filtergehäuse 35 des jeweiligen Filtermoduls 1. Zusätzliche Dichtelemente 5 können eingesetzt sein, sind aber nicht erforderlich in diesem Beispiel, um eine ausreichende Dichtigkeit herzustellen.
Zur weiteren Verbesserung der axialen Fixierung können die Oberflächen in den Bereichen des Dichtungssitzes 56 profiliert werden. Hierfür ist ein Dichtungssitz 57 auch am jeweiligen Filtermodul 1 eingerichtet. Es können sowohl die Dichtungssitze 56 der Filterkappe 2 als auch die Dichtungssitze bzw. der Dichtungssitz 57 des Filtermoduls 1 mit entsprechender Profilierung ausgestattet sein.
Figur 36 zeigt eine Schnittansicht durch eine Vorrichtung 30, wobei die Filtermodule 1 in der Filterkappe 2 axial dadurch fixiert sind, dass diese in den Filterelementaufnahmen 42 verklebt sind. Hierfür weist die Filterelementaufnahme 42 radial um das jeweilige Filtermodul 1 umlaufende Verteilungsringe 60 und Vergusskanäle 61 auf. Die Passungen können als Presssitz ausgeführt sein. Die Montage kann daher wie bei der Ausführung mit Schrumpfsitz erfolgen. Zusätzlich wird über die Vergusskanäle 61 ein Klebstoff eingebracht, der in die Verteilungsringe 60 gedrückt wird und der die Filtermodule 1 nach seiner Aushärtung zuverlässig mit der Filterkappe 2 verbindet. Damit wird zugleich eine axiale Fixierung der Filtermodule 1 an der Filterkappe 2 wie auch eine Fluidabdichtung gewährleistet.
Figur 37 zeigt schließlich noch eine weitere Möglichkeit der axialen Fixierung der Filtermodule 1 an der Filterkappe 2 mittels eines Längsschnitts durch die Vorrichtung 30. Die Verbindung zwischen Filtermodul 1 und Filterkappe 2 wird durch thermisches Verschweißen hergestellt. Die Filtermodule 1 werden zur Montage in die Filterkappe 2 eingeführt, anschließend werden Schweißelemente 62, welche in der Filterelementaufnahme 42 angeordnet sind, aktiviert. In Form eines elektrischen Widerstandsdrahtes wird durch Zuführung elektrischer Energie die Temperatur im Schweißelement erhöht. Wird der Schmelzpunkt des verwendeten Polymeres erreicht, entsteht eine zuverlässige Verbindung zwischen Filterkappe 2 und Filtermodul 1 in der Filterelementaufnahme 42 der Filterkappe 2.
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind und die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, sondern in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne den Schutzbereich der Ansprüche zu verlassen. Ferner ist ersichtlich, dass die Merkmale unabhängig davon, ob sie in der Beschreibung, den Ansprüchen, den Figuren oder anderweitig offenbart sind, auch einzeln wesentliche Bestandteile der Erfindung definieren, selbst wenn sie zusammen mit anderen Merkmalen gemeinsam beschrieben sind. In allen Figuren stellen gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände dar, so dass Beschreibungen von Gegenständen, die ggf. nur in einer oder jedenfalls nicht hinsichtlich aller Figuren erwähnt sind, auch auf diese Figuren übertragen werden können, hinsichtlich welchen der Gegenstand in der Beschreibung nicht explizit beschrieben ist.
Bezuqszeichenliste:
1 Filtermodul
2, 2a Filterkappe
3 erste Kammer, Kapillarseite
4 zweite Kammer, Hüllseite
4a kammerartiger Bereich
5 Dichtelement
6 Kanal
7 Verbindungskanal
8 Anschluss
9 Durchlass bzw. Bohrung
10 Filteranschlag 11 Querkanal 12 Ende(n) des bzw. der Membranelement(e)
13 Rohrboden
14 Dichtelement bzw. O-Ring
15 stirnseitige Kapillarströmungsöffnung des Filtermoduls
16 Membranelement bzw. Filterkapillaren 18 Membranelement bzw. Absorber
19 Endplatte
20 Fluidsperre, Trennelement bzw. Vergussmasse 21 seitliche Öffnungen 22 stirnseitiges Ende
23, 23a erster Anschluss
24, 24a zweiter Anschluss 30 Vorrichtung
32 Befestigungsvorrichtung bzw. Abstandshalter
33 Gewindestange
34 Sicherung bzw. Mutter
35 Filtergehäuse bzw. Hüllrohr 37 Nut 38 weitere Nut
39 Lagesicherungselement wie z.B. Sprengring
40 2. weitere Nut 42 Filterelementaufnahme 43, 43a Filterelementfixiereinrichtung bzw. Kartuschenhalterung
431 Durchgangsöffnung der Kartuschenhalterung
44, 44a Befestigungsaufnahme mit Rippen an Kartuschenhalterung
441, 441a Rippe der Befestigungsaufnahme
45 Dichtelement nach außen Kartusche 46 Dichtelement nach außen Filterkappe
47 Stopfen
48 Sprengringaufnahme
50 Befestigung (Schraube) Kartuschenhalterung
51 Gewindepaarung 52 Bajonettstift
53 Bajonettaufnahme
54 Sicherungsstift
55 Aufnahmenut Sicherungsstift
56 Dichtungssitz Filterkappe 57 Dichtungssitz Kartusche
60 Verteilungsring 61 Vergusskanal 62 Schweißelemente 81 Schlauchbefestigungsmittel

Claims

Patentansprüche:
1. Vorrichtung (30) zur Abtrennung von Bestandteilen aus einem Fluid, die Vorrichtung umfassend:
- zumindest ein, insbesondere längliches oder röhrenförmiges, Filtermodul (1) mit Filtergehäuse (35) und einem darin angeordneten Membranelement (16), wobei das zumindest eine Filtermodul eine erste Stirnseite (22) und eine der ersten Stirnseite gegenüberliegende zweite Stirnseite aufweist, und wobei das Filtermodul für das zumindest eine durch das Filtermodul strömende Fluid eine Kapillarseite und eine Hüllseite bereitstellt zur Erzeugung einer Kapillarströmung und einer Hüllströmung in jedem der Filtermodule,
- eine erste Filterkappe (2) an der ersten Stirnseite des zumindest einen Filtermoduls mit einer ersten Kammer (3) und einer zweiten Kammer (4) und zumindest einer Filtermodulaufnahme (42),
- eine zweite Filterkappe (2a) an der der ersten Stirnseite gegenüberliegenden zweiten Stirnseite des zumindest einen Filtermoduls mit einer weiteren Filtermodulaufnahme, wobei die erste Kammer der ersten Filterkappe mit den Kapillarseiten der Filtermodule verbunden ist und wobei die zweite Kammer der ersten Filterkappe mit den Hüllseiten der Filtermodule verbunden ist, so dass die Kapillarströmungen des oder der Filtermodule in der ersten Kammer miteinander vermischt sind und so dass die Hüllströmungen des oder der Filtermodule in der zweiten Kammer miteinander vermischt sind.
2. Vorrichtung (30) nach dem vorstehenden Anspruch, wobei das Membranelement (16) Filterkapillaren umfasst, insbesondere Membrankapillaren, und/oder wobei das Membranelement (16) einen Membranabsorber umfasst.
3. Vorrichtung (30) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einem ersten Anschluss (8, 24), der mit der ersten Kammer (3) kommunizierend verbunden ist, insbesondere einem Ablauf und/oder ferner mit einem zweiten Anschluss (23), der mit der zweiten Kammer kommunizierend verbunden ist, insbesondere einem zweiten Ablauf.
4. Vorrichtung (30) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einem zwischen der ersten Kammer (3) und der zweiten Kammer (4) in der ersten Filterkappe (2) angeordneten Dichtelement (5) zur Abdichtung der Kapillarströmung gegen die Hüllströmung.
5. Vorrichtung (30) nach dem vorstehenden Anspruch, wobei das Dichtelement (5) so angeordnet ist, dass es die erste Kammer (3) gegen die zweite Kammer (4) abdichtet, wenn das oder die Filtermodule (1) in die Filtermodulaufnahme (42) eingesteckt ist/sind.
6. Vorrichtung (30) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, die erste und/oder die zweite Filterkappe (2, 2a) ferner mit einem außenseitigen, insbesondere axialseitigen, Kapillarströmungskanal (6), der den ersten Ablauf (24) mit der ersten Kammer (3) verbindet, oder einer radialseitigen Kapillarströmungsöffnung (24) und/oder einer radialseitigen Hüllströmungsöffnung (21, 23).
7. Vorrichtung (30) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einer Mehrzahl auf dem Umfang des Filtergehäuses (35) angeordneten Hüllströmungsöffnungen (21, 23), so dass sich die Hüllströmung auf die Mehrzahl der Hüllströmungsöffnungen verteilt.
8. Vorrichtung (30) nach dem vorstehenden Anspruch, wobei zumindest ein Teil der radialen Hüllströmungsöffnungen (21) in einer Ebene entlang der radialen Länge des Filtergehäuses (35) angeordnet sind.
9. Vorrichtung (30) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, die erste und/oder die zweite Filterkappe (2, 2a) ferner mit einer Stützaufnahme (33, 34) zur Aufnahme eines die erste mit der zweiten Filterkappe verbindenden Stützelementes (32).
10. Vorrichtung (30) nach dem vorstehenden Anspruch, wobei die Stützaufnahme (33, 34) zwischen den Filtermodulen (1) angeordnet ist, und/oder wobei die Stützaufnahme (33, 34) eine Schraubhülse umfasst, und/oder wobei die Stützaufnahme zumindest ein Sicherungselement (11) umfasst, und/oder wobei die Stützaufnahme von den Fluidströmungen beabstandet ist, so dass das Stützelement im eingebauten Zustand nicht in Kontakt mit den Fluidströmungen ist.
11. Vorrichtung (30) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Filtermodulaufnahme (42) einen seitlichen Kragen aufweist um ein darin eingesetztes Filtermodul (1) bis über eine radialseitige Hüllströmungsöffnung (21, 23) hinaus zu überdecken, so dass die stirnseitige Kapillarströmungsöffnung (15) und die radialseitige Hüllströmungsöffnung (21, 23) in die Filterkappe (2, 2a) eingesteckt werden kann und beim Einstecken die Fluidverbindung der Kapillarströmung mit der ersten Kammer (3) und der Hüllströmung mit der zweiten Kammer (4) erfolgt.
12. Vorrichtung (30) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste und/oder zweite Filterkappe (2, 2a) je einen Filtermodulanschlag (10) für jedes Filtermodul (1) bzw. für jede Filtermodulaufnahme (42) aufweist, so dass insbesondere das Filtermodul an dem Filtermodulanschlag anliegt, wenn es in die Filtermodulaufnahme eingeschoben ist und die korrekte Aufnahme des Filtermoduls in der Filtermodulaufnahme anhand des Filtermodulanschlags sichergestellt ist.
13. Vorrichtung (30) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung zwei oder mehr Filtermodule (1) umfasst, welche an ihrer ersten Stirnseite (22) gemeinsam in die erste Filterkappe (2) eingesetzt sind, insbesondere 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder eine Mehrzahl von Filtermodulen, welche insbesondere nebeneinander angeordnet sind und insbesondere im Wesentlichen identische Abmessungen oder zumindest dieselbe Länge zueinander aufweisen.
14. Vorrichtung (30) nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei die Filtermodule (1) symmetrisch oder konzentrisch um die Stützaufnahme (33, 34) herum angeordnet sind.
15. Vorrichtung (30) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jedes Filtermodul (1) auf zumindest einer Seite eine Fluidsperre (20) aufweist, insbesondere aus Vergussmasse, wobei die Fluidsperre die Kapillarströmung im Inneren des Filtermoduls von der Hüllströmung trennt,
16. Vorrichtung (30) nach dem vorstehenden Anspruch, wobei die Fluidsperre (20) so gestaltet ist, das Membranelement (16) zu stabilisieren und eine mechanische Verbindung zwischen dem Membranelement und dem Filtergehäuse (35) herzustellen, insbesondere zwischen den Filterkapillaren und dem Filtergehäuse.
17. Vorrichtung (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, die Vorrichtung ferner umfassend eine Filterelementfixiereinrichtung (43) zum Fixieren des oder der Filterelemente (1) in der Filterkappe (2, 2a).
18. Vorrichtung (30) nach dem vorstehenden Anspruch, wobei die Filterelementfixiereinrichtung (43) zumindest ein Schraubgewinde (51) und/oder einen Bajonettverbinder (52) und/oder einen Sicherungsstift (54) aufweist zum paarbaren Verbinden oder Sichern des jeweiligen Filterelements (1) mit der Filterelementfixiereinrichtung.
19. Vorrichtung (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Filterelemente (1), wenn zwischen diesen und der Filterkappe (2, 2a) kein oder nur ein geringer Temperaturunterschied vorliegt, einen größeren Durchmesser aufweisen als der innere Durchmesser der Filterelementaufnahme (42).
20. Filtermodul (1 ) für eine Vorrichtung (30) zur Abtrennung von Bestandteilen aus einem Fluid, insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend ein, insbesondere längliches oder röhrenförmiges, Filtergehäuse (35) ein in dem Filtergehäuse angeordnetes Membranelement (16), wobei das Filtermodul eine erste Stirnseite (22) und eine der ersten Stirnseite gegenüberliegende zweite Stirnseite aufweist, und wobei das Filtermodul für das zumindest eine durch das Filtermodul strömende Fluid eine Kapillarseite und eine Hüllseite bereitstellt zur Erzeugung einer Kapillarströmung und einer Hüllströmung in jedem der Filtermodule, sowie eine Mehrzahl auf dem Umfang des Filtergehäuses angeordnete Hüllströmungsöffnungen (21), welche in einer Ebene entlang der radialen Länge des Filtergehäuses angeordnet sind, so dass sich die Hüllströmung auf die Mehrzahl der Hüllströmungsöffnungen radial verteilt.
21. Filterkappe (2, 2a) für eine Vorrichtung (30) zur Abtrennung von Bestandteilen aus einem Fluid, insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 19, welche insbesondere auf einer Mehrzahl von Filtermodulen (1) gemäß dem vorstehenden Anspruch angeordnet werden kann, die Filterkappe umfassend: eine erste Kammer (3), eine zweite Kammer (4), und zumindest eine Filtermodulaufnahme (42), wobei die erste Kammer der Filterkappe mit den Kapillarseiten der in die Filterkappe eingesetzten Filtermodule verbunden ist, wenn die Filtermodule in die Filterkappe eingesetzt sind, und wobei die zweite Kammer der ersten Filterkappe mit den Hüllseiten der Filtermodule verbunden ist, wenn die Filtermodule in die Filterkappe eingesetzt sind, so dass die Kapillarströmungen der Filtermodule in der ersten Kammer miteinander vermischt sind und so dass die Hüllströmungen der Filtermodule in der zweiten Kammer miteinander vermischt sind.
22. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung (30) zur Abtrennung von Bestandteilen aus einem Fluid, insbesondere gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 15, mit den folgenden Schritten:
Bereitstellen einer ersten Filterkappe (2) mit einer ersten Kammer (3) und einer zweiten Kammer (4) und zumindest einer Filtermodulaufnahme (42),
Einführen von zumindest einem, insbesondere länglichen oder röhrenförmigen, Filtermodul (1) mit Filtergehäuse (35) und einem darin angeordneten
Membranelement (16), mit einer ersten Stirnseite (22) in die Filtermodulaufnahme der ersten Filterkappe,
Aufsetzen einer zweite Filterkappe (2a) an der der ersten Stirnseite gegenüberliegenden zweiten Stirnseite des zumindest einen Filtermoduls, wobei das Filtermodul für das zumindest eine durch das Filtermodul strömende
Fluid eine Kapillarseite und eine Hüllseite bereitstellt zur Erzeugung einer Kapillarströmung und einer Hüllströmung in jedem der Filtermodule, und wobei die erste Kammer der ersten Filterkappe mit den Kapillarseiten der Filtermodule verbunden ist und wobei die zweite Kammer der ersten Filterkappe mit den Hüllseiten der Filtermodule verbunden ist, so dass die Kapillarströmungen des oder der Filtermodule in der ersten Kammer miteinander vermischt sind und so dass die Hüllströmungen des oder der Filtermodule in der zweiten Kammer miteinander vermischt sind.
23. Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, ferner mit dem Schritt kraftschlüssiges Verbinden der ersten Filterkappe (2) mit der zweiten Filterkappe (2a) mittels eines Stützelements (32).
EP20816416.0A 2019-12-02 2020-11-24 Vorrichtung zur filterung von bestandteilen aus einem fluid Pending EP4069406A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019132699.0A DE102019132699A1 (de) 2019-12-02 2019-12-02 Vorrichtung zur Filterung von Bestandteilen aus einem Fluid
PCT/EP2020/083223 WO2021110483A1 (de) 2019-12-02 2020-11-24 Vorrichtung zur filterung von bestandteilen aus einem fluid

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4069406A1 true EP4069406A1 (de) 2022-10-12

Family

ID=73646296

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP20816416.0A Pending EP4069406A1 (de) 2019-12-02 2020-11-24 Vorrichtung zur filterung von bestandteilen aus einem fluid

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4069406A1 (de)
DE (1) DE102019132699A1 (de)
WO (1) WO2021110483A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021112314A1 (de) 2021-05-11 2022-11-17 Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh Hohlfasermembranfilter mit verbesserten Trenneigenschaften
DE102022105243A1 (de) 2022-03-07 2023-09-07 InnoSpire Technologies GmbH Monolithisch aufgebauter Membranfilter
DE102022126956A1 (de) 2022-10-14 2024-04-25 InnoSpire Technologies GmbH Entalkoholisierung von Wein und Schaumwein

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL9000014A (nl) * 1990-01-03 1991-08-01 Tno Overdrachtsmoduul voor het overdragen van stof en/of warmte van een mediumstroom naar een andere mediumstroom.
EP2794075A4 (de) * 2011-12-22 2015-11-25 Refine Technology Llc Hohlfaserkartuschen und -komponenten sowie verfahren zu ihrer konstruktion
US9585996B2 (en) * 2014-04-02 2017-03-07 Human Biomed, Inc. Blood purifying filter and blood purifying apparatus
KR20180052751A (ko) * 2015-10-08 2018-05-18 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 농축액 분배기를 포함하는 중공사막 모듈
JP7470691B2 (ja) * 2018-12-12 2024-04-18 アクアポリン エーエス 中空繊維モジュール

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019132699A1 (de) 2021-06-02
WO2021110483A1 (de) 2021-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP4069406A1 (de) Vorrichtung zur filterung von bestandteilen aus einem fluid
DE19711083C2 (de) Vorrichtung und Verfahren für die adsorptive Stofftrennung mit Adsorptionsmembranen
EP1144095B1 (de) Vorrichtung zum konzentrieren und/oder reinigen von makromolekülen in einer lösung und verfahren zum herstellen einer derartigen vorrichtung
EP1743690B1 (de) Filtrationsanlage mit mehreren vertikal in Reihe angeordneten Filtrationsmodulen
DE60004037T2 (de) Hohlfasernmembranvorrichtungen und verfahren zu deren montage
EP1268043B1 (de) Filtermodul
DE29804927U1 (de) Vorrichtung zur Trennung von mit Fremdstoffen belasteten flüssigen Medien
EP3328521B1 (de) Flexibel anpassbare membrankartuschen zur separation von fluiden
EP2008704A1 (de) Filtrationsanlage mit mehreren parallel geschalteten Filtrationsmodulen
EP3810747A1 (de) Modulares prozessiersystem und verfahren zum modularen aufbau eines prozessiersystems
DE202019005332U1 (de) Vorrichtung zur Filterung von Bestandteilen aus einem Fluid
DE2945317A1 (de) Vorrichtung zur wasserentsalzung und -reinigung durch umgekehrte osmose und ultrafiltration
EP0531576A1 (de) Vorrichtung und Gehäuse zum Filtern und Trennen von Strömungsmedien
DE102015215168B4 (de) Filter und Filtergehäuse
DE60212939T2 (de) Hohlfasermembrankassette
EP3444021B1 (de) Vorrichtung zum verarbeiten eines fluids und herstellungsverfahren einer solchen
EP4225476A1 (de) Modulare vorrichtung zum festen anordnen und verschalten einzelner separationseinheiten und/oder funktionseinheiten untereinander
DE19818094C2 (de) Membrantrenneinrichtung zum Filtern und Trennen von Strömungsmedien mit wenigstens einem Permeatauslaß
DE3805299C2 (de)
DE19716752C1 (de) Vorrichtung zum Filtern und Trennen von flüssigen und gasförmigen Medien und/oder zum Trocknen gasförmiger Medien
EP0951934B1 (de) Vorrichtung zum Filtern und Trennen von Strömungsmedien mit wenigstens einem Permeatauslass
WO2023111251A1 (de) Hohlfasermembranfilter
DE10113465A1 (de) Filtrationseinheit
EP3628387A2 (de) Filteranlage
DE102023203089A1 (de) Verfahren zum Vergießen eines Hohlfasermembranbündels in einem Filtergehäuse

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20220602

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)