SE438786B - Vetskefilter - Google Patents

Description

7900013-9 10 15 20 25 30 35 2 -geometrier innefattas stora rörformiga membranmoduler, platt- och rammoduler och spirallindade moduler. Var och en av dessa membrankonfigurationer samt dessas fördelar och nackdelar beskrives kortfattat nedan.

Det cylindriska, rörformiga membranet är vanligen an- bringat vid insidan av ett poröst bärrör eller löst infört i ett poröst rör och tillslutet vid båda ändar. En vätskebärare införes genom membranets centrumöppning och genomtränger radiellt membranets väggar. Den ofiltrerade vätskebäraren återcirkuleras därefter kontinuerligt i en sluten bana, tills önskad filtreringsgrad uppnåtts. Ett cylindriskt, rörformigt membran har de fördelarna, att det är enkelt att rengöra fysiskt och kemiskt, att det icke blockeras så lätt och att det är enkelt att bortta- ga och utbyta. Dess nackdelar består däri, att det har relativt litet membranyta-membranvolym-förhållande och att det har en relativt stor fluidum-"upplagringsvolym“.

Platt- och rammodulen med tangentiellt flöde har en sats parallella plattor av membranmaterial, mellan vilka distansorgan är anbringade. En vätskebärare passerar med hög hastighet över membranytorna. Den vätska, som genom- tränger membranen, bortsuges genom ett utrymme mellan kopplade par av membran. Platt- och rammodulen har föl- jande fördelar. Den har relativt högt membranyta-membran- vohmrförhâllande och låga fluidumpumpningskostnader. Vi- dare är det lätt att isolera små områden i händelse av läckage. Platt- och rammodulen har följande nackdelar.

Den har vanligtvis ojämna flödesmönster, vilket under- lättar stagnation inom vissa områden och förorsakar svå- righeter beträffande rengöring samt tilltäppning på grund av den smala kanal, genom vilken vätskebäraren måste pas- sera.

Den spirallindade modulen framställes genom att ett poröst ark anbringas mellan två rektangulära ark av mem- branmaterial och att tre sidor hos det erhållna sandwich- liknande arrangemanget tillslutes. Den icke tillslutna sidan bringas i fluidumförbindelse med en cylindrisk, rör- 10 15 20 25 30 35 7900013-9 3 formig del, som bildar ett samlingsrör för borttagning av permeat eller filtrat. Den sandwich-liknande strukturen rullas spiralformigt kring det cylindriska röret. En vätskebärare, som skall filtreras, pumpas genom den spi- rallindade filtreringsmodulen från den ena änden till den andra längs modulens längdaxel. När vätskebäraren passe- rar över membranytan, tränger vätska genom ytan till det porösa arket, vilket fungerar som ett permeatuppsamlings- material. Permeatet strömmar på ett cirkulärt, spirallik- nande sätt, tills det når den inre, rörformiga delen, där det uppsamlas och ledes ut från filtret. Den spirallinda- de filtermodulen har högt membranyta-membranvolym-förhâl- lande. Denna fördel förtas emellertid av två avsevärda nackdelar. För det första kräver den spirallindade modu- len att permeatet strömmar cirkulärt kring spiralen, tills det når den cylindriska rördelen, där det kan ledas bort från filtret. Denna relativt långa, cirkulära flödesbana kan ha ett avsevärt tryckfall. För det andra kräver van- ligtvis t o m ett litet läckage i den spirallindade fil- treringsmodulen isolering av en avsevärd del av den totala membranarean för identifiering och korrigering av läckage.

Mot denna bakgrund är ett ändamål med föreliggande uppfinning att åstadkomma ett filterelement för bildande av en tvärflödesfiltreringsmodul, som har relativt högt membranyta-membranvolym-förhållande, löper relativt liten risk för tilltäppning, icke kräver ett avsevärt tryckfall för utmatning av permeat eller filtrat samt kan isoleras vid ett litet område i händelse av läckage.

Detta ändamål uppnås enligt föreliggande uppfinning med ett filterelement för användning i en tvärflödes- filtreringsanordning, vilket element är av det inlednings- vis angivna slaget och kännetecknas därav, att det samman- satta arket är format till en cylinder med det andra arket som inneryta och det första arket som ytteryta och är veckat längs veckningslinjer, som definierar en flö- desaxel genom flödeskanalen i det cylindriska sammansatta arkets längdriktninq, varvid flödeskanalen har öppningar 15 20 25 30 35 7900013-9 4 vid sina ändar för att medge flöde av det ingående flui- det genom kanalen längs flödesaxeln och över det andra arkets yta och åstadkomma avskiljning av beståndsdelar från det ingående fluidet i det andra arket, att vid var- je ände av det cylindriska sammansatta arket är anordnad en tillslutningskåpa, vid vilken det andra arket är tä- tande fäst, samt att ett ledningsorgan är anordnat att leda från det ingående fluidet avskilda beståndsdelar från det cylindriska sammansatta arkets inre.

Ett organ är lämpligen anordnat mellan det första arket och det andra arket för att upprätthålla ett lik- formigt avstånd mellan dessa och befrämja turbulens i flödet genom kanalen.

Det andra arket sträcker sig företrädesvis förbi det första arket vid varje ände av kanalen för att därigenom bilda nämnda öppningar.

Ledningsorganet kan innefatta ett perforerat rör, vilket är anbringat innanför det andra arket och står i förbindelse med en öppning i den ena av tillslutnings- kåporna.

Filterelementet kan vara inrymt i ett tvärflödes- filter med ett hus, som har en ingångskanal och en ut- gångskanal för ingående fluidum samt en filtratkanal, varvid öppningarna vid ändarna av filterelementets flö- deskanal står i förbindelse med husets ingångskanal och utgångskanal för att medge flöde av ingående fluidum genom filterelementets flödeskanal, varvid öppningen i nämnda ena tillslutningskåpa står i förbindelse med filtratkanalen samt varvid ett organ är anordnat att på upprepat vis cirkulera det ingående fluidet genom filter- elementets flödeskanal.

Vid en utföringsform av uppfinningen är en ring på tätande vis förbunden med det sammansatta arkets ytteryta mellan nämnda öppningar och anordnad att på tätande vis ingripa med en inneryta hos ett cylindriskt hus för fil- terelementet.

Det första arket har längs flödesaxeln företrädesvis l0 15 20 25 30 35 7900016-9 5 ett flertal öppningar, som har tillräcklig storlek för att vara icke-selektiva och därigenom medge införing av ingående fluidum genom dessa öppningar längs flödeskana- len för linjarisering av tryckgradienten längs denna.

Vid en annan utföringsform innefattar ledningsorga- net ett tredje ark av böjligt, ogenomträngligt material, vilket ark är anordnat på avstånd från det andra arket vid den i förhållande till det första arket motsatta si- dan för att avgränsa en andra flödeskanal, som vid varje ände har en fluidumöppning för cirkulation därigenom av ett fluidum för att leda från det ingående fluidet avskilda beståndsdelar. Organ är härvid företrädesvis an- ordnade att upprätthålla avståndet mellan det andra arket och vart och ett av det första arket och det tredje arket och att befrämja turbulens i fluidumflödet genom kanaler- na. Det andra arket sträcker sig företrädesvis förbi det första arket och det tredje arket vid varje ände av kana- lerna för att därigenom bilda öppningar vid kanalernas ändar.

Filterelementet kan vara inrymt i en vätskedialys- anordning med ett hus, som har ett inlopp och ett utlopp för ingående fluidum samt ett inlopp och ett utlopp för dialysat, varvid öppningarna vid ändarna av filterelemen- tets första flödeskanal står i förbindelse med det in- gående fluidets inlopp och utlopp och varvid öppningarna vid ändarna av filterelementets andra flödeskanal står i förbindelse med dialysatets inlopp och utlopp.

Uppfinningen skall nu beskrivas närmare under hänvis- ning till bifogade ritningar.

Fig l är en sidovy och visar en fluidumreningsan- ordning delvis i sektion.

Fig 2 är en sektionsvy och visar en filterpatron i fluidumreningsanordningen enligt fig l och anger flödes- banorna för vätska och filtrat i filterpatronen.

Fig 3 visar en skiktad konstruktion för ett filterele- ment i filterpatronen.

Fig 4 är en sektionsvy längs linjen 4-4 i fig 2 och visar den veckade konstruktionen för filterelementet i fil- 10 15 20 25 30 35 7900013-9 terpatronen.

Fig 5 är en sektionsvy längs linjen 5-5 i fig l och vi- sar en tätning mellan en vid patronens utsida monterad distansring och filterelementet.

Fig 6 är en sektionsvy och visar en för diafiltre- ring och/eller dialys lämplig, modifierad utföringsform av filterpatronen och anger särskilt flödesbanorna för vätska och dialysat.

Fig 7 visar en skiktad konstruktionen för ett filter- element, som är lämpligt för diafiltrering och/eller dia- lys.

Fig 8 är en sektionsvy längs linjen 8-8 i fig 6 och visar den veckade konstruktionen för det vid den modifie- rade filterpatronen utnyttjade filterelementet.

Fig 9 är en sektionsvy längs linjen 9-9 i fig 6 och visar en tätning mellan filterpatronens centrumkärna och filterelementet.

Den i fig l visade fluidumreningsanordningen 10 utför filtrering av partiklar - suspenderade, dispergerade eller emulgerade - och av stora lösta molekyler med hjälp av en tvärflödesprocess. Vid denna process strömmar en vätska tangentiellt över en membranväggs yta och överföres vätska eller permeat genom väggen för att uppsamlas och avledas.

Fluidumreningsanordningen 10 har ett yttre, cylindriskt hus 12. Huset 12 är utformat av en ihålig, cylindrisk kropp 14, som är tillsluten vid sin övre ände medelst en bort- tagbar kåpa 16 och vid sin nedre ände medelst en kåpa 18.

Den nedre kåpan l8 har en ingångskanal 20 för införing av ofiltrerad vätska, som innehåller partiklar eller andra föroreningar. Den övre kåpan 16 har en utgångskanal 22 för avledning av koncentrerad vätska. Den övre kåpan l6 har ocksâ en filtratkanal 24 för avledning av filtrat från filtreringsanordningen.

Ofiltrerad vätska strömmar i en fluidumledning 26 till en ventil 28. Ventilen 28 samverkar med en annan ventil 38 för att på nedan närmare beskrivet sätt reglera vätskans återcirkulation. Ventilen 28 är medelst en fluidumledning 30 ansluten till en pump 32, som åstadkommer en för cirku- 10 15 20 25 30 35 7900013-9 7 lation av vätskan i filtreringsanordningen lO tillräcklig tryckskillnad. Pumpen 32 är ansluten till ingàngskanalen 20 medelst en fluidumledning 34, som är upptagen i ingångs- kanalen.

Flödet från utgångskanalen 22 innehåller koncentrerad, ofilterad vätska. Detta flöde införes i en fluidumledning 36, som är upptagen i utgângskanalen 22. Fluidumledningen 36 är ansluten till ventilen 38. Ventilen 38 och ventilen 28 samverkar för att medge återcirkulation av vätskan via en fluidumledning 42, som förbinder ingångskanalen 20 med utgångskanalen 22. Om vätskan skall återcirkuleras, in- ställes ventilen 38 för avledning av önskad del av flö- det i fluidumledningen 36 till fluidumledningen 42 och inställes ventilen 28 för mottagning av flödet i ledning- en 42 och avledning av detta flöde till fluidumledningen 34.

Filtratet strömmar via filtratkanalen 24 in i en fluidumledning 44, som är upptagen i filtratkanalen.

Fluidumledningen 44 kan vara ansluten till en lagrings- anordning (icke visad).

I En filterpatron eller -modul 50 är anordnad i huset l2. Patronen 50 har huvudsakligen cylindrisk form, som definieras av en yttre vägg 52, som är utformad av ett halvstyvt plastmaterial. Den yttre väggen 52 har ett re- gelbundet mönster av stora öppningar, såsom exempelvis öppningen 54, som medger relativt fri passage för vätska genom väggen. Den yttre väggens 52 huvuduppgift är att bilda ett stöd, då patronen rengöres genom returspolning via fluidumledningen 44.

En övre kåpa 56 tillsluter med undantag av en centrum- öppning 58 patronens 50 hela övre ände. Centrumöppningen 58 förbinder på nedan närmare beskrivet sätt filtratkana- len 24 med en centrumflödesbana. Den övre kåpan 56 är fäst vid den cylindriska väggen 52 medelst ett vatten- och/ eller lösningsmedelfast lim.

En nedre kåpa 60 tillsluter patronens 50 hela nedre ände. Kåpan 60 är likaledes fäst vid den cylindriska väg- gen 52 medelst ett vatten- och/eller lösningsmedelfastlim- l0 15 20 25 30 35 79noo1s-9 8 Patronen 50 utför filtrering med hjälp av ett filter- element 62. Såsom beskrives närmare nedan under hänvisning *till fig 2, 3, 4 och 5, har filterelementet 62 en skiktad konstruktion, som är veckad och formad till cylindrisk form. Den egentliga filtreringen äger rum i en smal flö-_ deskanal i filterelementets 62 skikt.

Patronen 50 har vidare en distansring 64, som är ut- vändigt monterad längs patronens längdaxel, företrädes- vis i närheten av den öppna änden. Distansringens 64 ytt- re omkretsyta har två omkretsspâr, som innehåller O-ringar 68, som bildar en fluidumtätning mellan distansringen 64 och huskroppens 14 inre vägg.

Tätningen mellan distansringen 64 och filterelementet 62 visas bäst i fig 5. Den yttre väggen 52 är genombruten längs_distansringen 64. Utrymmet i vecken 65 är upp till ringen 64 fyllt med ett vatten- och/eller lösningsmedelf fast lim eller bindemedel 67, såsom uretan, varvid ett visst överskott applicerats. Distansringen 64 är bunden till limöverskottet i de punkter, där den tangerar vec-' ken 65.

Fluidumtätningen mellan distansringen 64 och huskrop-' pens 14 inre vägg avgränsar två tillslutna kammare 70 och 72. Kammaren 70 avgränsas av distansringens 64 undersida, husväggens 14 inre yta och patronväggens 52 yttre yta och står i förbindelse med ingångskanalen 20. Enligt Pascals lag är fluidumtrycket i den slutna kammaren 70 detsamma överallt och lika med trycket i ingångskanalen 20. Kamma- ren 72 avgränsas av distansringens 64 övre sida, husväg- gens 14 inre yta och patronväggens 52 yttre yta och står i förbindelse med utgångskanalen 22. Trycket i den slutna kammaren 72 är också detsamma överallt och lika med tryc- ket i utgångskanalen 22. I fig 2 visas filterpatronens 50 inre konstruktion samt flödesbanorna för vätskan och filt- ratet i patronen. Filterpatronen 50 har en cylindrisk vägg 52 av halvstyvt plastmaterial. Väggen 52 har ett regel- bundet mönster av relativt stora öppningar 54, som med- ger fritt vätskeflöde genom väggen. Den övre kåpan 56 tillsluter med undantag av centrumöppningen 58 patronens 10 15 20 25 30 35 7900013-9 9 övre ände. Centrumöppningen 58 sträcker sig oavbrutet ge- nom patronen 50 längs dennas längdaxel. Centrumöppningen 58 avgränsas över huvuddelen av sin utsträckning i pat- ronen av enrörformig del 74 av halvstyvt plastmaterial.

Delen 74 har ett regelbundet mönster av relativt stora porer 76, som medger fritt flöde därigenom. Centrumöpp- ningen 58 i den porösa, rörformiga delen 74 står i flui- dumförbindelse med filtratkanalen 24 och utnyttjas för uppsamling och avledning av filtrat.

Filterelementet 62 har cylindrisk form och är anord- nat innanför patronväggens 52 inre yta. Filterelementets 62 skiktade konstruktion framgår bäst i fig 3.

Filterelementet 62 är utformat av en skiktad konstruk- tion med ett första ark 80 av böjligt, ogenomträngligt material, exempelvis Mylar. Det första arket 80 bildar en vägg för en relativt smal flödeskanal, som sträcker sig genom filterelementet. Ett andra ark av permeabelt mem- branmaterial 84 är beläget på avstånd från det första ar- ket 80. Valet av ett speciellt membranmaterial är beroende av storleken av de partiklar eller molekyler, som skall filtreras. Membranmaterialet skall med andra ord ha en porositet eller permeabilitet, som är selektiv med av- seende på de partiklar eller molekyler, som skall filtre- ras. Membranmaterialet 84 bildar den andra väggen för den smala flödeskanalen i filterelementet. Den smala flödes- kanalens tjocklek är en funktion av vätskans viskositets- karakteristika och kan variera inom ett ungefärligt inter- vall av 25 um - 0,5 cm. Det första arket 80 och det andra arket 84 hålles på avstånd från varandra medelst ett ark 82 av perforerat tyg. Det perforerade tyget utgöres av en första sats från varandra åtskilda, parallella strängar 88, över vilken är lagd en andra sats från varandra skilda, parallella strängar 90, vilken är riktad tvärs den första satsen för att definiera ett ovävt trådnätsmönster. Sträng- arna 88 och 90 kan exempelvis vara polymermonofilament.

I den amerikanska patentskriften 4 022 692 visas ett per- forerat tygmaterial, som är lämpligt för användning vid föreliggande uppfinning. 10 15 20 25 30 35 07900013-9 10 Genom att det första arket 80 och det andra arket 84 hålles på avstånd från varandra medelst det perforerade tyget 82 erhålles inte bara en smal flödeskanal mellan det första och det andra arket utan befrämjas också turbulent flöde i flödeskanalen. Det turbulenta flödet tenderar att befrämja blandning av vätskan och förhindra uppbyggnad av filtrerade ämnen vid membranets gränsskikt. Inom ramen -för föreliggande uppfinning kan man ocksâ åstadkomma öns- kat kanalutrymme och turbulent flöde genom att utforma fördjupningar eller urtagningar i det ogenomträngliga ar- kets 80 inre yta.

Det andra arket 84 uppstödes av av ett tredje ark 86 av relativt segt nätmaterial för uppstödning av ett memb- ranmaterial.

Av fig 2 framgår, att filterelementets 62 yttre yta definieras av det första arket 80 av relativt ogenom- trängligt material och att dess inre yta definieras av det andra arket 84 av membranmaterial, vilket uppstödes av ett tredje ark 86 av nätmaterial. Det andra arket 84 av membranmaterial sträcker sig vidare till den övre kåpan 56 och den nedre kåpan 60 och är vid sin övre och nedre ände fastlimmat eller förbundet för fastsättning i en fluidumtätning. Fastsättningen av det andra arket 84 vid dettas nedre ände definierar en ingångsöppning 92 till den smala flödeskanalen i filterelementet 62. På samma sätt bildar fastsättningen av det andra arkets 84 övre ände vid den övre kåpan 56 en utgångsöppning 94 från den smala flödeskanalen. ' Filterelementets 62 veckade konstruktion visas bäst i fig 4. Filterelementet 62 visas inrymt mellan den rör- formiga centrumdelen 74 och den yttre cylindriska väggen 52. Filterelementet 62 är veckat och har getts cylindrisk form genom att dess motstående sidokanter förbundits me- delst en fluidumtät, längsgående söm. Veckningsarrangemang- et tenderar att maximera filterelementets 62 membranyta- membranvolym-förhållande. Filterelementets yttre yta de- finieras av det första arket 80 av ogenomträngligt mate- rial och dess inre.yta definieras av det andra arket 84 10 15 20 25 30 35 7900013-9 'll ' av permeabelt membranmaterial, vilket uppstödes av det tredje arket 86 av nätmaterial. Det första arket 80 och det andra arket 84 hållas på avstånd från varandra me- delst ett däremellan infört ark av perforerat tyg 82.

Filtreringsförloppet skall nu beskrivas närmare under hänvisning till fig 2. I kammaren 70 innesluten vätska in- föres via porerna 54 i filterpatronens 50 yttre, cylindris- ka vägg 52. Vätskan strömmar nedåt i pilarnas A riktning in i ingångsöppningen 92 hos den smala flödeskanalen i filterelementet 62. vätskan strömmar under tryck uppåt genom den smala flödeskanalen i filterelementet 62. När- varon av det tunna arket 82 av perforerat tyg i flödes- kanalen tenderar att åstadkomma turbulens i flödet längs kanalen. Det turbulenta flödet över ytan av det andra ar- ket 84 av membranmaterial underlättar vätskans genom- trängning av membranmaterialet såsom filtrat. Filtratet strömmar i pilarnas B riktning mot patronens 50 centrum- öppning 58. Då filtratet nått centrumöppningen 58, ström- mar det genom porerna 76 i den rörformiga centrumdelen 74, som uppsamlar filtratet och avleder det till filtratkana- len. . vätskan strömmar genom den smala flödeskanalen i fil- terelementet 62, tills den når utgångsöppningen 94 vid filterelementets övre ände. vätskan strömmar ut från fil- terpatronen 50 på det medelst pilarna C angivna sättet. vätskan strömmar således från utgångsöppningen 94 via po- rerna 54 i den cylindriska väggen 52 till den slutna kam- maren 72 och slutligen ut genom utgângskanalen.

Det första arket 80 av ogenomträngligt material kan ha ett litet antal öppningar, som är fördelade över dess yta.

Varje öppning är tillräckligt stor för att medge passage för ofiltrerad vätska därigenom, dvs varje öppning är tillräckligt stor för att vara icke-selektiv för varje beståndsdel i vätskan. Genom att begränsa antalet sådana öppningar till ett litet belopp kan en reglerad mängd väts- ka intermittent införas i den smala flödeskanalen längs denna istället för att införas via den normala ingångs- öppningen 92. Mängden av intermittent införd vätska hålles 10 15 20 25 30 35 7900013-9, 12 företrädesvis mindre än 50% av det totala flödet genom ka- ' nalen. Detta tenderar att minska tryckskillnaden mellan filterelementets 62 ingångsöppning 92 och utgångsöppning 94 utan att i proportion därtill minska massflödet genom den smala flödeskanalen. Pâ detta sätt kan det ogenomträng- liga materialet 80 betraktas som en tryckregulator, som tenderar att minska tryckskillnaden längs flödeskanalen _för att befrämja en mer linjär filtratgenomträngning ge- nom det andra arket 84 av permeabelt membranmaterial och optimera filtreringsprocessen.

Med avseende på det andra arkets 84 egenskaper är det känt att den långvariga filtreringen av vissa lösningar, såsom vattenhaltig Zr(IV)-oxid, genom.en barriär, som in- ledningsvis är permeabel endast för_dispergerat partiku- lärt material, resulterar i bildandet av en ny barriär, som är ogenomtränglig även för lösta salter. Denna pro- cess beskrives i de amerikanska patentskrifterna 3 503 789, 3 577 339 och 3 743 595{ Föreliggande uppfinning har till följd av väsentliga besparingar vad avser pumpningsenergi visat sig särskilt lämplig för genomförande av processen.

Tack vare det turbulensbefrämjande nätet i den smala kana- len kan processen genomföras vid tangentiella flödeshastig- heter av endast ca 90-150 cm/s med ett uppträdande, som är karakteristiskt för hastigheter av ca 460-760 cm/s. I En annan utföringsform av uppfinningen kan utnyttjas för diafiltrering och/eller dialys.Vïd sådan tillämpning är patronen och filterelementet modifierade för att inrym- ma två varandra närbelägna, smala flödeskanaler, som har -en gemensam membrangräns. Den ena flödeskanalen är inrät- tad att leda ett vätskeflöde och den andra att leda ett motriktat dialysatflöde.

En för dialys lämplig, modifierad filterpatron 150 visas i fig 6-9. Dialysfilterpatronen l5O har samma yttre grundkonfiguration som patronen 50 enligt fig l och 2, bortsett från mindre ändringar, som skall beskrivas nedan.

Filterpatronens 150 inre konfiguration och särskilt dess modifierade filterelement 162 är väsentligt förändrade i förhållande till ovan beskrivna patron 50. För anpassning 10 15 20 25 30 35 7900013-'9 13 av huset l0 till dialys krävs endast att det nedre änd- segmentet 18 modifieras för att innefatta en andra flö- deskanal på samma sätt som det övre ändsegmentet l6 samt att konventionella pumporgan anslutes till denna nya andra flödeskanal för att åstadkomma en tryckskillnad för en and- ra smal flödeskanal.

Patronen 150 har huvudsakligen cylindrisk form och av- gränsas av en yttre vägg l52 av halvstyvt plastmaterial (fig 6). Den yttre väggen 152 har ett regelbundet mönster av stora öppningar, exempelvis öppningen 154, som nedger relativt fri passage för vätska genom ytan.

En övre kåpa tillsluter allt utom en centrumöppning 153 Vflïšfitrflïms 150 övre ände. Centrumöppningen 158 för- binder en dialysatorkanal i ett tillhörande filterhus (motsvarande filtratkanalen 24 vid ovan beskrivna utfö- ringsform) med en andra smal flödeskanal i ett filterele- ment 162, som skall beskrivas närmare. Den övre kåpan 156 är fäst vid den cylindriska väggen 152 medelst ett vatten- och/eller lösningsmedelfast lim.

En nedre kåpa 160 tillsluter allt utom en centrumöpp- ning 161 vid patronens 150 nedre ände. Centrumöppningen 161 förbinder en yttre huskanal (icke visad) med den andra smala flödeskanalen i filterelementet 162. Kåpan 160 är likaledes fäst vid den cylindriska väggen 152 medelst vat- ten och/eller lösningsmedelfast lim.

Såsom framgår av fig 7 och 8, har filterelementet 162 en skiktad konstruktion med två smala flödeskanaler, som har en gemensam membrangräns. Den ena smala flödeskanalen är avsedd för en förorenad vätska och den andra för dia- lysat. Vätskan och dialysatet strömmar i motsatta riktning- ar i respektive flödeskanal.

Såsom nämnts ovan, har patronen 150 och patronen 50 enligt fig l bortsett från nedan speciellt angivna skill- nader samma yttre konfiguration. Patronen 150 har en dis- tansring (icke visad), som i alla avseenden är likadan som distansringen 64 enligt fig l. Distansringen ingriper med den inre väggen hos ett hus, som är anordnat att upptaga patronen 150, och bildar en fluidumtätning därmed. Denna 10 -15 20 25 30 35 7900013-9 < 14- fluidumtätning avgränsar två slutna kammare 170 och 172.

Den slutna kammaren 170 avgränsas av distansringens under- sida, husets inre vägg och patronväggens 152 yttre yta.

Den slutna kammaren 172 avgränsas av distansringens övre sida, husets inre vägg och patronväggens 152 yttre yta.

Den övre kåpans 156 centrumöppning 158 gränsar till .ett ringformigt segment 175 av halvstyvt material, som är detsamma som materialet i den yttre väggen 152. Det ring- formiga segmentet 175 har ett flertal öppningar 179, som är fördelade över dess omkrets. Pâ samma sätt gränsar den nedre kåpans 160 centrumöppning 161 till ett annat ring- formigt segment 176. Det ringformiga segmentet 176 är i alla avseenden likadant som och komplementärt till det ringformíga segmentet 175 och har på samma sätt ett fler- tal öppningar 178.

Centrumöppningarna 158 och 161 är skilda från varandra medelst en långsträckt centrumplugg 174 med cylindrisk form.

Ett lim eller bindemedel 167, såsom uretan, fyller utrym- met mellan pluggen 174 och vecken 165 för att säkerställa en fluidumtät tätning. På detta sätt är centrumöppningarna 158 och 161 effektivt fluidumisolerade från varandra.- Filterelementet 162 har två smala flödeskanaler, av vilka den ena är avsedd för vätska och den andra för dia- lysat. Filterelementet 162 har en skiktad konstruktion, såsom bäst visas i fig 7.

Filterelementet 162 är uppbyggt av fem skikt av ark- material. Ett första ark 180, som består av ogenomträng- ligt material, såsom Mylar, bildar en yttervägg för den ena flödeskanalen. Ett ark 182 av perforerat tyg är an- bringat vid det första arket 180. Arket 182 av perforerat tyg kan vara identiskt med det ovan beskrivna arket 82 av perforerat tyg. Det perforerade tyget 182 har till upp- -gift dels att befrämja turbulens i flödet längs den flö- deskanal, i vilken det är anordnat, dels att upprätthålla ett avstånd mellan de skikt eller ark, mellan vilka det är beläget.

Ett andra ark 184 av permeabelt membranmaterial är be- läget invid arket 182 av perforerat tyg. Det andra arket 10 15 20 25 30 35 7900013-9 15 l84 bildar yttre vägg för en första smal flödeskanal mel- lan detta ark och det första arket l80 av ogenomträngligt material.

Ett annat ark 186 av perforerat tyg, vilket är lika- dant som arket 182, är beläget invid det andra arket 184 av membranmaterial. Arket 186 har samma uppgift som arket 182. Vid vissa tillämpningar, såsom diafiltrering av skjuv- känsliga lösningar; exempelvis blod, kan emellertid arket 186 vara ett distansorgan med ringa eller ingen turbulens- befrämjande verkan.

Ett tredje ark 188 av ogenomträngligt material är be- läget invid arket 186 av perforerat tyg. Det tredje arket 188 bildar en vägg för en andra smal flödeskanal. Den and- ra väggen bildas av det andra arket 184 av permeabelt mem- branmaterial. Det andra arket 184 bildar en gemensam gräns för de båda flödeskanalerna.

Filterelementet 162 är veokat och har givits cylind- risk form i patronen 150 (fig 8). Det första arket 180 av ogenomträngligt material bildar filterelementets yttre yta.

Det ena arket 182 av perforerat tyg är beläget i närheten av det första arket 180 i den första flödeskanalen. Det andra arket 184 av permeabelt membranmaterial utgör fil- terelementets centrumskikt och bildar yttervägg för den första flödeskanalen. Det andra arket 186 av perforerat tyg är beläget i närheten av det andra arket 184 av per- meabelt membranmaterial i den andra flödeskanalen. Det tredje arket 188 av ogenomträngligt material bildar filter- elementets inre yta och en vägg för den andra flödeskana- len.

Som framgår av fig 6, sträcker sig det andra arket 184 av permeabelt membranmaterial förbi arken 180 och 188 av ogenomträngligt material till den övre och den nedre kåpan 156 resp l60. Det andra arket 184 av membranmaterial är förbundet med den övre och den nedre kåpan 156 resp 160 för att bilda en fluidumtätning med dessa.

Denna förbindning avgränsar ingångs- och utgângsöpp- ningar från de båda smala flödeskanalerna i filterelemen- tet 162. Sålunda har den första flödeskanalen en ingångs- 7900-013- 9 q 16 öppning 192 vid sin nedre ände och en utgângsöppning 194 vid sin övre ände och har den andra flödeskanalen en in- gångsöppning 196 vid sin övre ände och en utgångsöppning 198 vid sin nedre ände.

Vid användning av filterpatronen 150 enligt föreliggan- de uppfinning utnyttjas den ena flödeskanalen för att leda ett flöde av förorenad vätska och utnyttjas den andra flö- deskanalen för att leda ett motriktat flöde av dialysat.

Vätska i kammaren 170 införes i patronen 150 via öpp- ningarna 154 i den yttre väggen 152. Vätskan strömmar i pilens A riktning till den första flödeskanalens ingångs- öppning 192. Vätskan strömmar därefter uppåt genom den första flödeskanalen, där föroreningar passerar genom ar- ket 184 av permeabelt membranmaterial in i den andra flö- deskanalen. Den koncentrerade vätskan strömmar via utgångs- öppningen 194 ut från den första flödeskanalen in i kamma- ren 172 i pilens B riktning.

Dialysatet strömmar i motsatt riktning genom den andra flödeskanalen. Dialysatet införes i pilens C riktning via öppningen 158 och öppningarna 179; Dialysatet strömmar till utgångsöppningen 198 och strömmar i pilens D riktning via öppningarna 178 ut i centrumöppningen 161. ' Det första arket 180 av ogenomträngligt material kan ha ett begränsat antal öppningar, vilkas storlek är tillräck- lig för att medge intermittent införing av ofiltrerad väts- ka i den första flödeskanalen. Anordnandet av ett litet antal icke-selektiva öppningar tenderar att minska tryck- skillnaden mellan filterelementets 162 ingångsöppning 192 och utgångsöppning 194 utan att i proportion därtill minska massflödet genom den första flödeskanalen.

Claims (11)

10 15 20 25 30 ... n.. ...~....,.. ...,.....__ _..._. _. 7900013-9 17 PATENTKRAV

1. Filterelement för användning i en tvärflödesfilt- reringsanordning, vilket har ett sammansatt ark, som är utformat av en skiktad konstruktion med ett första ark (80; 180) av böjligt, ogenomträngligt material och ett andra ark (84; 184) av selektivt,permeabe1t membranmate- rial, varvid det första arket och det andra arket är belägna på avstånd från varandra för att mellan sig bilda en flödeskanal för ett ingående fluidum, t e c k n a t därav, att det sammansatta arket är format till en cylinder med det andra arket (84; 184) som inner~ yta och det första arket (80; 180) som ytteryta och är veckat längs veckningslinjer, som definierar en flödes- axel genom flödeskanalen i det cylindriska sammansatta k ä n n e- arkets längdriktning, varvid flödeskanalen har öppningar (92, 94; 192, 194) vid sina ändar för att medge flöde av det ingående fluidet genom kanalen längs flödesaxeln och över det andra arkets (84; 184) yta och åstadkomma avskiljning av beståndsdelar från det ingående fluidet i det andra arket (84; 184), att vid varje ände av det cylindriska sammansatta arket är anordnad en tillslutnings- kåpa (56, 60; 156, 160), vid vilken det andra arket (84; 184) är tätande fäst, samt att ett ledningsorgan (52, 58; 196, 188, 198, 178, 161) är anordnat att leda från det ingående fluidet avskilda beståndsdelar från det cylindriska sammansatta arkets inre.

2. Filterelement enligt patentkravet 1, t e c k n a t därav, att ett organ (82; 182) är anordnat k ä n n e - mellan det första arket (80; 180) och det andra arket (84; 184) för att upprätthålla ett likformigt avstånd mellan dessa och befrämja turbulens i flödet genom kanalen.

3. Filterelement enligt patentkravet l eller 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att det andra arket (84; 134) sträcker sig förbi det första arket (80; 180) vid varje ände av kanllen för att därigenom bilda nämnda 7900013-9 10 15 20 25 30 35 18 öppningar (92, 94; 192, 194).

4. Filterelement enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e t e c k n a t därav, att lednings- organet innefattar ett perforerat rör (74), vilket är an- bringat innanför det andra arket (84) och står i förbindel- se med en öppning (58) i den ena (56) av tillslutnings- kåporna (56, 60).

5. Filterelement enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e t e c k n a t därav, att en ring (64) är på tätande vis förbunden med det sainmansatta arkets ytteryta mellan nämnda öppningar (92, 94) och är anordnad att på tätande vis ingripa med en inneryta hos ett cylind- riskt hus (l2) för filterelementet.

6. Filterelement enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e t e c k n a t därav, att det första arket (80; 180) längs flödesaxeln har ett flertal öppningar, som har tillräcklig storlek för att vara icke-selektiva och därigenom medge införing av in- gående fluidum genom dessa öppningar längs flödeskanalen för linjarisering av tryckgradienten längs denna.

7. Filterelement enligt patentkravet l, k ä n_n e - t e c k n a t därav, att ledningsorganet innefattar ett tredje ark (l88) av böjligt, ogenomträngligt material, vilket ark är anordnat på avstånd från det andra arket (184) vid den i förhållande till det första arket (180) motsatta sidan för att avgränsa en andra flödeskanal, som vid varje ände har en fluidumöppning (196, 198) för cirkulation därigenom av ett fluidum för att leda från det ingående fluidet avskilda beståndsdelar.

8. Filterelement enligt patentkravet 7, k ä n n e - t e c k n a t därav, att organ (182, l86) är anordnade att upprätthålla avståndet mellan det andra arket (184) och vart och ett av det första arket (180) och det tredje arket (188) och att befrämja turbulens i fluidumflödet genom kanalerna.

9. Filterelement enligt patentkravet 7 eller 8, k ä n n e t e c k n a t därav, att det andra arket (l84) sträcker sig förbi det första arket (189) och det tredje 10 15 20 25 7900013-9 19 arket (188) vid varje ände av kanalerna för att därigenom bilda öppningar (192, 194, 196, 198) vid kanalernas ändar.

10. Filterelement enligt patentkravet 4, vilket fil- terelement är inrymt i ett tvärflödesfilter med ett hus (12), som har en ingångskanal (20) och en utgångskanal (22) för ingående fluidum samt en filtratkanal (24), k ä n n e t e c k n a t därav, att öppningarna (92, 94) vid ändarna av filterelementets flödeskanal står i för~ bindelse med husets ingångskanal och utgângskanal för att medge flöde av ingående fluidum genom filterelementets flödeskanal, att öppningen (58) i nämnda ena tillslut- ningskåpa (56) står i förbindelse med filtratkanalen och att ett organ (38, 42, 28, 30, 32) är anordnat att på upp- repat vis cirkulera det ingående fluidet genom filter- elementets flödeskanal.

ll. Filterelement enligt patentkravet 7, vilket fil- terelement är inrymt i en vätskedialysanordning med ett hus, som har ett inlopp (154) och ett utlopp (172) för ingående fluidum samt ett inlopp (158) och ett utlopp (161) för dialysat, k ä n n e t e c k n a t därav, att öppningarna (192, 194) vid ändarna av filterelementets första flödeskanal står i förbindelse med det ingående fluidets inlopp (154) och utlopp (192) och att öppningarna (190, 198) vid ändarna av filterelementets andra flödes- kanal står i förbindelse med dialysatets inlopp (158) och utlopp (161).