SE447795B

SE447795B - SET FOR CONNECTING A FORMAT FILTER WITH A BERORGAN

Info

Publication number: SE447795B
Application number: SE8007745A
Authority: SE
Inventors: W S Merrill
Original assignee: Millipore Corp
Priority date: 1979-11-05
Filing date: 1980-11-05
Publication date: 1986-12-15
Also published as: JPS56129016A; GB2063089A; GB2063089B; CA1148094A; GB2090543A; FR2468397A1; SE8007745L; GB2090543B; DE3041729C2; JPS6243723B2; DE3041729A1; FR2468397B1

Description

15 20 25 30 35 447 795 2 plant eller cylindriskt skick eller har veckats för an- bringning i kompakta hus. Hållare för plana membranet är för en given filteryta stora, men vanligtvis ej av en- gångstyp. De kräver också isärtagning, rengöring, hop- sättning och provning vid varje utbyte av filter. Veck- ning av sköra membraner ger upphov till påkännings- koncentrationer till vecken, möjliggör fjädring av de sköra membranerna vid användning, kräver normalt mellan- koppling av strömningsskärmar på en av uppströms- och nedströmssidorna eller bâdadera, erfordrar inbäddning och bindemedel för försegling av membranernas ändar och överlappande sömmar och nödvändiggör avsevärd manuell behandling. Med tanke på eventuella mistor i vecken, sömmarna eller ändarna använder man ibland ett särskilt plant slutfilter i serie med veckade patroner för ökad säkerhet vid kritiska användningsändamål, t ex sterili- sering av läkemedel och intravenösa vätskor. Vidare ökar användningen av ett antal olika material i den veckade patronkonstruktionen källorna till att extraher- bara ämnen införlivas med filtratet. 15 20 25 30 35 447 795 2 flat or cylindrical condition or has been folded for installation in compact houses. Holders for the flat membrane are large for a given filter surface, but usually not of a disposable type. They also require disassembly, cleaning, assembly and testing at each filter change. Folding of brittle membranes gives rise to stress concentrations to the folds, enables suspension of the brittle membranes during use, normally requires interconnection of flow screens on one of the upstream and downstream sides or both, requires embedding and adhesive for sealing the ends of the membranes and overlapping seams and necessitates considerable manual treatment. In view of possible mists in the folds, seams or ends, a special flat end filter is sometimes used in a series of folded cartridges for increased safety in critical uses, such as sterilization of drugs and intravenous fluids. Furthermore, the use of a number of different materials in the pleated cartridge structure increases the sources of extractable substances being incorporated into the filtrate.

Föreliggande uppfinning har till huvudsakligt ändamål att åstadkomma ett nytt sätt att fästa och försegla ett membranfilter vid ett bärorgan. Andra ända- mål är att åstadkomma nya filterpatroner av engångstyp, vid vilka vikning av membranet undviks, vilka lätt kan konstrueras för automatiserad, ekonomisk tillverkning och lätt kan provas beträffande felfrihet, vid vilka minsta möjliga antal material används och vilka lätt kan produce- ras i en mängd olika storlekar under användning av vanliga delar. Ytterligare andra ändamål och därvid uppnådda för- delar kommer att framgå av följande detaljerade beskrivning.The main object of the present invention is to provide a new way of attaching and sealing a membrane filter to a support member. Other objects are to provide new disposable filter cartridges which avoid folding of the membrane, which can be easily designed for automated, economical manufacture and can be easily tested for faultlessness, in which the smallest possible number of materials are used and which can be easily produced in a variety of sizes using standard parts. Additional other purposes and the benefits achieved will be apparent from the following detailed description.

Föreliggande uppfinning åstadkommer ett nytt och fördelaktigt sätt att försegla ett mikroporöst filter till ett bärorgans kanter och mellanliggande àsar. ' Sättet är tillförlitligt och reproducerbart, kan lätt automatiseras och nedbringar skador på filtret och igensättning av dess filtervolym. Sättet omfattar an- 4:/ 10 15 20 25 30 35 447 795 3 vändning av ett bärorgan av ett plastmaterial som skil- jer sig från filtermaterialet, absorption till filtrets porer av en förutbestämd mängd av ett lösningsmedel för bärorgansmaterialet som utgör ett icke-lösnings- medel för filtret, upprättande av kontakt mellan bär- organet och det fuktade filtret, upprättande av kon- takt under tillräcklig tid för att solvatisera bärorganets ytmaterial och i form av en veke införa en del av materia- let i filtrets porer, och avlägsnande av lösningsmedlet, företrädesvis genom torkning. Filterporerna fylls lämp- ligen med lösningsmedel utan något avsevärt ytöverskott.The present invention provides a new and advantageous method of sealing a microporous filter to the edges and intermediate axes of a support member. The method is reliable and reproducible, can be easily automated and reduces damage to the filter and clogging of its filter volume. The method comprises the use of a support material of a plastic material different from the filter material, absorption into the pores of the filter of a predetermined amount of a solvent for the support material which constitutes a non-solution. means for the filter, establishing contact between the support member and the moistened filter, establishing contact for a sufficient time to solvate the surface material of the support member and in the form of a wick inserting a part of the material into the pores of the filter, and removing the solvent, preferably by drying. The filter pores are suitably filled with solvent without any significant excess surface.

Filtret kan med fördel mättas med ett överskott av lös- ningsmedel och roteras för avlägsnande av överskottet.The filter can advantageously be saturated with an excess of solvent and rotated to remove the excess.

Mellan bärorganet och filtret erfordras endast ett minimum av kontakttryck, varigenom mekanisk skadegörelse på membranet förhindras.Only a minimum of contact pressure is required between the support member and the filter, thus preventing mechanical damage to the membrane.

Det framställda filtrets och bärorganets struktur förmodas vara skiljaktigt från och överlägset de strukturer som erhålles under tillämpning av förut kända förfaranden, vid vilka värme, lösningsmedel eller bindemedel påföres bärorganet. Bärorganets plast indrages i vekeform eller uppsuges endast i membranets porer ovanpå åsarna eller liknande vid sättet enligt föreliggande uppfinning, utan någon betydande utbredning i sidled, vilken skulle sätta igen filterytan. Den uppsugna plasten behöver fak- tiskt inte sträcka sig genom membranet och gör det nor- malt ej heller, så att partier kvarlämnas ovanför och på avstånd från åsarna med lutande kanaler genom membranet.The structure of the filter and support member produced is believed to be different from and superior to the structures obtained using prior art methods in which heat, solvent or binder is applied to the support member. The plastic of the support member is retracted in wick form or absorbed only in the pores of the membrane on top of the ridges or the like in the method of the present invention, without any significant lateral spread, which would clog the filter surface. The absorbed plastic does not actually have to extend through the membrane and does not normally do so either, so that portions are left above and at a distance from the ridges with sloping channels through the membrane.

Hittills gjorda erfarenheter visar exempelvis att för en given vätska, tryck och bärorgansstruktur sättet enligt uppfinningen reducerar strömningshastigheten endast med ungefär l5%. Åsarna har företrädesvis krökt yta för att reducera kontakten till ett minimum.Experience to date shows, for example, that for a given liquid, pressure and carrier structure, the method according to the invention reduces the flow rate by only about 15%. The ridges preferably have a curved surface to reduce the contact to a minimum.

Det nya fastsättningsförfarandet är tillämpligt fina bärorganskännetecken såsom visas t ex i US-PS 3 854 907, 3 730 353 och 3 471 019.The new attachment method is applicable to fine support member features as shown, for example, in U.S. Pat. Nos. 3,854,907, 3,730,353 and 3,471,019.

Hittills har bärorgan med fina âsar eller små fördjupningar på varje bärorgansstruktur med 10 15 20 25 30 35 447 795 4 ej fästs vid filtren på grund av risken för igensättning, bristande kontroll och liknande. Fastsättning under an- vändning av det här beskrivna förfarandet är praktisk och kan ge ett betydelsefullt skydd mot bakåtströmning vid tryckstötar och kan i vissa fall undanröja behovet av backventiler. Föreliggande teknik kan också med fördel tillämpas på laminerade membraner, plastiska fiberbär- organ, t ex vävt tyg eller non-woven filtar och spun-bonded ändlösa fibrer för förstärkning.Hitherto, support members with fine axes or small depressions on each support member structure have not been attached to the filters due to the risk of clogging, lack of control and the like. Fastening using the method described here is practical and can provide significant protection against backflow in the event of pressure surges and can in some cases eliminate the need for non-return valves. The present technology can also be advantageously applied to laminated membranes, plastic fiber support members, such as woven fabric or non-woven blankets and spun-bonded endless fibers for reinforcement.

Det skall nämnas att EP-7547 beskriver solvatise- ring av ett filter med bärorgan längs filtrets kanter.It should be mentioned that EP-7547 describes solvation of a filter with support means along the edges of the filter.

Uppfinningen skall nu beskrivas mera i detalj under hänvisning till bifogade ritningar. Fig. 1 är en planvy av en filterpatron enligt uppfinningen. Fig. 2 är en sidovy av den i fig. l visade patronen. Fig. 3 är en diametral vertikalsektion genom den i fig. 1 och 2 visade_patronen.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Fig. 1 is a plan view of a filter cartridge according to the invention. Fig. 2 is a side view of the cartridge shown in Fig. 1. Fig. 3 is a diametrical vertical section through the cartridge shown in Figs. 1 and 2.

Fig. 4 är en partiell planvy i förstorad skala av den ena delen av ett av två delar bestående filterbärorgan enligt uppfinningen. Fig. 5 är en partiell planvy i likhet med fig. 4 och visardenandra delen av det av två delar be- stående bärorganet. Fig. 6 är en sektion efter linjen 6-6 i fig. 4. Fig. 7 är en sektion efter linjen 7-7 i fig. 5.Fig. 4 is a partial plan view on an enlarged scale of one part of a filter support member consisting of two parts according to the invention. Fig. 5 is a partial plan view similar to Fig. 4 and showing the second part of the two-part support member. Fig. 6 is a section taken along line 6-6 of Fig. 4. Fig. 7 is a section taken along line 7-7 of Fig. 5.

Fig. 8 är en sektion efter linjen 8-8 i fig. 4. Fig. 9 är en sektion efter linjen 9-9 i fig. 5. Éig. 10 är en sektion i likhet med fig. 6 och 7 och visar de båda delar- na hopsatta tillsammans med ovanförliggande filterenheter antydda med streckprickade linjer. Fig. ll är en sektion i likhet med fig. 8 och 9 och visar de båda bärorgansdelar- na hopsatta. Fig. 12 är en partiell planvy i förminskad skala, som visar motsatta sidan av den i fig. 4 visade bärorgansdelen. Fig. l3är en partiell planvy i förminskad skala av den motsatta sidan av den i fig. 5 visade delen.Fig. 8 is a section taken along line 8-8 of Fig. 4. Fig. 9 is a section taken along line 9-9 of Fig. 5. Fig. 10 is a section similar to Figs. 6 and 7 and shows the two parts assembled together with the above filter units indicated by dash-dotted lines. Fig. 11 is a section similar to Figs. 8 and 9 and shows the two support member parts assembled. Fig. 12 is a partial plan view on a reduced scale, showing the opposite side of the support member part shown in Fig. 4. Fig. 13 is a partial plan view on a reduced scale of the opposite side of the part shown in Fig. 5.

Fig. 14 är en diametral vertikalsektion i likhet med fig. 3 och visar en patron enligt uppfinningen monterad i en konventionell återanvändbar patronhållare. Fig. l5 är en -partiell planvy som visar ett-av en del bestående, alter- nativt filterbärorgan. Fig. 16 är en partiell planvy av 10 20 25 30 35 447 795 5 den motsatta sidan av det i fig. 15 visade bärorganet.Fig. 14 is a diametrical vertical section similar to Fig. 3 and shows a cartridge according to the invention mounted in a conventional reusable cartridge holder. Fig. 15 is a partial plan view showing an alternative filter carrier consisting of some. Fig. 16 is a partial plan view of the opposite side of the support member shown in Fig. 15.

Fig. 17 är en partiell sektion efter linjen 17-17 i fig. 15.Fig. 17 is a partial section taken along line 17-17 of Fig. 15.

I fig. 1-3 visas en komplett filterpatron med en filteryta av exempelvis 500 cm2. Patronen omfattar ett hus 20 med en övre ändkåpa 22, en undre ändkåpa 24 och en distanshylsa 26 mellan kåporna. Ändkåporna 22 och 24 och di- stanshylsan 26 är lämpligen framställda av samma plast- material och hopsvetsade under användning av värme eller lösningsmedel vid 28 och 30, varvid ändkåporna 22 och 24 har en kantfläns och distanshylsan 26 har komplementära spår. Ändkåpan 22 är försedd med en stuts 32 som är avsedd för anslutning till en utloppsledning eller liknande, vilken är fastsvetsad vid ändkåpan medelst svetsen 34. Under stutsen 32 har ändkåpan 22 en koncentrisk ring 36 för an- slutning till en filterenhet 38, såsom kommer att beskrivas mera i detalj nedan. Ringen 36 och stutsen 32 innefattar förbindelseorgan för upprättande av förbindelse med en sta- pel filterenheter eller skivor 38 inuti huset 20 till en ej visad utloppsledning.Figs. 1-3 show a complete filter cartridge with a filter surface of, for example, 500 cm2. The cartridge comprises a housing 20 with an upper end cap 22, a lower end cap 24 and a spacer sleeve 26 between the covers. The end caps 22 and 24 and the spacer sleeve 26 are suitably made of the same plastic material and welded together using heat or solvent at 28 and 30, the end caps 22 and 24 having an edge flange and the spacer sleeve 26 having complementary grooves. The end cap 22 is provided with a spigot 32 intended for connection to an outlet line or the like, which is welded to the end cap by the weld 34. Under the spigot 32 the end cap 22 has a concentric ring 36 for connection to a filter unit 38, as will be described in more detail below. The ring 36 and the socket 32 comprise connecting means for establishing a connection with a stack of filter units or discs 38 inside the housing 20 to an outlet line (not shown).

En luftningsanordning av vilken som helst lämplig typ är anordnad i ändkåpan 22 för att möjliggöra utsläpp- ning av luft från huset vid starten. Denna anordning kan exempelvis innefatta en manuellt öppningsbar ventil, som öppnas för utsläppande av luft och sedan stänges. Anord- ningen 40 är försedd med en borttagbar huv 41. Ändkåpan 24 är av samma slag som ändkåpan 22 och försedd med ett inlopp 42, vilket är förbundet med kåpan medelst svetsen 44. Om så önskas kan ändkåpan 24 förses med en utluftningsanordning 40; i övrigt är kåpan identisk med kåpan 22. En utluftningsanordning vid vardera änden av huset möjliggör användning av patronen med vilken som helst ände vänd uppåt.-Ändkåpan 24 har en ring 46 som är av samma slag som ringen 36. Ringen 36 är emellertid ej förbunden med den inre stapeln filterskivor 38. I stället är den undre skivan 38 försluten med en ändkåpa 48 som har yttre åsar 49 eller liknande, vilka vilar på ringens 447 795 10 15 20 25 30 35 6 46 inre periferi för att förhindra förslutning mot den genom stutsen 42 inträdande strömmen.An aeration device of any suitable type is provided in the end cap 22 to enable the release of air from the housing at the start. This device may, for example, comprise a manually openable valve, which is opened for discharging air and then closed. The device 40 is provided with a removable hood 41. The end cap 24 is of the same type as the end cap 22 and is provided with an inlet 42, which is connected to the cover by means of the weld 44. If desired, the end cap 24 can be provided with a venting device 40; otherwise the cover is identical to the cover 22. A venting device at each end of the housing enables the use of the cartridge with any end facing upwards. The end cover 24 has a ring 46 which is of the same type as the ring 36. However, the ring 36 is not connected with the inner stack of filter discs 38. Instead, the lower disc 38 is closed with an end cap 48 having outer ridges 49 or the like which rest on the inner periphery of the ring 447 795 10 15 20 25 30 35 6 46 to prevent sealing against it by socket 42 joining current.

Vid drift inträder en för filtrering avsedd vätska genom inloppet 42, passerar runt den yttre periferien av stapeln av filterenheter 38, inträder genom mellanrummen mellan enheterna, strömmar genom filtren till en central kanal inuti stapeln, såsom beskrives nedan, från vilken filtratet utträder genom stutsen 32 till utloppsledningen.In operation, a filtration liquid enters through the inlet 42, passes around the outer periphery of the stack of filter units 38, enters through the spaces between the units, flows through the filters to a central channel inside the stack, as described below, from which the filtrate exits through the nozzle 32 to the outlet line.

En utföringsform av filterenheten 38 är visad i fig. 4-13 och omfattar två hoppassande delar 50 och 52.An embodiment of the filter unit 38 is shown in Figs. 4-13 and comprises two mating parts 50 and 52.

Delen 50 utgöres av en plan skivdel 54 (fig. 13) som upp- bär koncentriska uppskjutande åsar 56 och är försedd med radiella kanaler 58 under åsarna 56. Delen 50 uppvisar därjämte ett massivt kantparti 60 som är framställt i ett stycke med den plana skivdelen 54 och som har övre och undre plana band 62, 64. Delen 50 är också försedd med ett inre runtomgâende band 66. Det inre bandet 66 och det yttre bandet 64 bestämmer tillsammans med ytorna på mellanliggande âsar 56 ett gemensamt plan, vid vilket ett membranfilter 68 är fäst, såsom beskrives nedan.The part 50 consists of a flat disc part 54 (Fig. 13) which carries concentric projecting ridges 56 and is provided with radial channels 58 below the ridges 56. The part 50 also has a solid edge portion 60 which is made in one piece with the flat disc part 54 and having upper and lower planar bands 62, 64. The portion 50 is also provided with an inner circumferential band 66. The inner band 66 and the outer band 64 together with the surfaces of intermediate axes 56 define a common plane at which a membrane filter 68 is attached, as described below.

Båda delarna S0 och 52 har en central öppning 70 resp 72 som är avsedd att släppa igenom en axiell ström av vätska. Mellan öppningens 70 kant och det inre runtom- gående bandet 66 har delen 50 uppskjutande runtomgående kopplingsorgan 74 vilka är avsedda att permanent fästas vid den komplementära kopplingen på en ovanpåliggande filterenhet 38 för att låsa ihop de båda enheterna och hålla deras intilliggande filter 68 på avstånd från varandra så att vätska kan strömma mellan dem. Kopplingen 74 kan uppvisa en yta av vilken som helst önskad gestalt, men är, såsom visas, lämpligen försedd med en uppskjutan- de fläns på sin yta.Both parts S0 and 52 have a central opening 70 and 72, respectively, which is intended to let an axial flow of liquid through. Between the edge of the opening 70 and the inner circumferential band 66, the part 50 has projecting circumferential coupling means 74 which are intended to be permanently attached to the complementary coupling of a superimposed filter unit 38 to lock the two units together and keep their adjacent filters 68 at a distance from each other so that liquid can flow between them. The coupling 74 may have a surface of any desired shape, but is, as shown, suitably provided with a projecting flange on its surface.

Delen 52 passar in i delen 50, såsom visas i fig. 10 och ll, och är permanent fäst vid nämnda del för att bilda ett enhetligt bärorgan för filtren 68, vilka är fästa på bärorganets övre och undre yta. Delen 52 har ett plant mittparti;80 (fig. 12), vilket liknar delens 50 skivdel! kf! 10 15 20 25 30 35 447 795 7 54 och också har uppskjutande âsar 82 och radiella kanaler 84 som överbryggas av åsarna 82. Delen 52 har ett yttre kantparti 76 som passar in innanför kantpartiet 60 på delen 50 innanför bandet 62. Delen 52 har ett inre runt- omgâende band 78 som, då delarna 50 och 52 sättes ihop så- som visas i fig. 10 och ll, bildar ett gemensamt plan med bandet 62 och åsarnas 82 ytor. Mellan öppningen 72 och bandet 78 är delen 52 försedd med uppskjutande kopplings- organ 86 vilka, som visas, har ett med flänsen till delens 50 kopplingsorgan 74 komplementärt spår.The part 52 fits into the part 50, as shown in Figs. 10 and 11, and is permanently attached to said part to form a uniform support member for the filters 68, which are attached to the upper and lower surface of the support member. The part 52 has a flat central portion 80 (Fig. 12), which is similar to the disc part of the part 50! kf! 447 795 7 54 and also has projecting axes 82 and radial channels 84 which are bridged by the ridges 82. The part 52 has an outer edge portion 76 which fits inside the edge portion 60 of the part 50 inside the belt 62. The part 52 has a inner circumferential bands 78 which, when the parts 50 and 52 are assembled as shown in Figs. 10 and 11, form a common plane with the band 62 and the surfaces of the ridges 82. Between the opening 72 and the band 78 the part 52 is provided with projecting coupling means 86 which, as shown, have a groove complementary to the flange of the coupling means 74 of the part 50.

När delarna 50 och 52 hopmonteras och hopfästes, företrädesvis genom svetsning under användning av värme eller lösningsmedel, bildas ett enhetligt bärorgan 88 för membranfiltren 68. Membranerna 68, ett på bärorganets 88 övre och undre yta, fästes banden 66 och 64 och åsarnas 56 toppar samt vid banden 62 och 78 och åsarnas 82 ytor.When the parts 50 and 52 are assembled and fastened, preferably by welding using heat or solvent, a uniform support member 88 is formed for the membrane filters 68. The diaphragms 68, one on the upper and lower surfaces of the support member 88, fasten the straps 66 and 64 and the ridges 56 and at the bands 62 and 78 and the surfaces of the ridges 82.

Såsom visas i fig. 10 har den färdigställda filter- enheten 88 ett nav kring öppningen 70-72, vilken uppvisar kopplingsorganen 74 på den ena sidan och kopplingsorganen 86 på den andra sidan, vilka organ är komplementära till varandra. Såsom visas i fig. l0 med streckprickade linjer var och en av permanent vid ligger filterenheter 38 ovanpå varandra och är hopfästa vid sina kopplingsorgan, företrädesvis genom svetsning under användning av lösningsmedel. Filterenheterna 38 bestående av ett färdigställt bärorgan 88 och de två filtermembranen 68, kan fästas ihop till staplar av vilken önskad höjd som helst och fixeras inuti huset 20, såsom visas i fig. 3. Patronens storlek kan varieras genom att antalet använda enheter 38 varieras och genom att di- stanshylsans 26 höjd varieras.As shown in Fig. 10, the completed filter unit 88 has a hub around the opening 70-72, which has the coupling means 74 on one side and the coupling means 86 on the other side, which means are complementary to each other. As shown in Fig. 10 with dashed lines, each of the permanently adjacent filter units 38 are superimposed on each other and are attached to their coupling means, preferably by welding using solvent. The filter units 38, consisting of a completed support member 88 and the two filter membranes 68, can be attached to stacks of any desired height and fixed inside the housing 20, as shown in Fig. 3. The size of the cartridge can be varied by varying the number of units 38 used and by varying the height of the spacer sleeve 26.

Kanalerna 58, 84 i delen 50 resp 52 mynnar ut i öppningar 90 och 92 vid den centrala öppningen 70 resp 72 i delen 50 resp 52. Vid införing av delen 52 i delen 50 kan kanalerna 58 och 84 bringas i linje med varandra, vari- genom öppningarna 90 och 92 kommer att ligga mittför varandra, men någon sådan inriktning är ej nödvändig. u"l 10 15 20 25 30 35 447 795 8 Utrymmet mellan åsarna 56 och 82 bildar bågformiga kana- ler, genom vilka den genom filtren 68 strömmande vätskan kan ledas till de radiella kanalerna 58 och 84 och sedan genom öppningarna 80 och 82 till filterelementets 38 centrala öppning 70-72. Nämnda utrymmen mellan åsarna och de radiella kanalerna bildar inre kanaler för den genom membranfiltren 68 strömmande vätskan till den centrala öppningen 70-72, från vilken filtratet strömmar axiellt till stutsen 32 och till en utloppsledning.The channels 58, 84 in the part 50 and 52, respectively, open into openings 90 and 92 at the central opening 70 and 72, respectively, in the part 50 and 52, respectively. When inserting the part 52 into the part 50, the channels 58 and 84 can be aligned with each other. through the openings 90 and 92 will be opposite each other, but no such alignment is necessary. The space between the ridges 56 and 82 forms arcuate channels, through which the liquid flowing through the filters 68 can be led to the radial channels 58 and 84 and then through the openings 80 and 82 to the filter element. Said spaces between the ridges and the radial channels form internal channels for the liquid flowing through the membrane filters 68 to the central opening 70-72, from which the filtrate flows axially to the nozzle 32 and to an outlet line.

Samtliga delar till den i fig. l-3 visade patronen med undantag för membranfiltren 68 är lämpligen av ett och samma plastmaterial, t ex polykarbonat, och svetsas ihop till en styv enhetlig konstruktion under användning av värme eller lösningsmedel. Den härigenom bildade pa- tronen kan steriliseras och användas i en in-line filtre- ringsapparat, och därefter kastas bort och lätt utbytas med ett minimum av driftstopp,arbeteoch besvär. Fastän bindemedel eller andra permanenta hopfogningsmedel kan användas för sammansättning av patronens delar, är svetsning på beskrivet sätt att föredraga, och denna kan utföras genom automatiserade förlopp. En på så sätt hopsatt patron kommer att bestå av endast tvâ material, plasten till huset och filterbärorganen och materialet av vilket membranet är framställt. Detta minimiantal av material ej blott sänker tillverkningskostnaderna och erforderliga arbetsförlopp utan reducerar också de extra- herbara beståndsdelarna.All parts of the cartridge shown in Figures 1-3, with the exception of the membrane filters 68, are suitably of one and the same plastic material, eg polycarbonate, and are welded together into a rigid unitary construction using heat or solvent. The cartridge thus formed can be sterilized and used in an in-line filtration apparatus, and then discarded and easily replaced with a minimum of downtime, labor and inconvenience. Although adhesives or other permanent joining agents can be used to assemble the parts of the cartridge, welding in the manner described is preferred, and this can be performed by automated procedures. A cartridge thus assembled will consist of only two materials, the plastic for the housing and the filter support means and the material from which the membrane is made. This minimum number of materials not only reduces manufacturing costs and required workflows but also reduces the extractable components.

Membranerna 68 är mikroporösa gjutfilmer eller förbund- na eller hopfiltade fibrer, vilka företrädesvis lämnar porer öppna som är mindre än omkring 25 um stora. Sådana membraner och metoder för deras framställning från en mångfald polymera material är redan kända. Genom att upp- bäras plana utan veck och genom att förbindas med bär- ribbor invid deras periferiella omkretsar förankras mem- branerna väl mot i nâgondera riktningen förekommande flöde och är ej utsatta för viknings- eller böjningspâ- w. känningar under användningen.The membranes 68 are microporous cast films or bonded or tangled fibers, which preferably leave pores open that are less than about 25 microns in size. Such membranes and methods for their production from a variety of polymeric materials are already known. By supporting planes without folds and by connecting them to support ribs adjacent to their peripheral perimeters, the membranes are well anchored to flow occurring in either direction and are not exposed to folding or bending stresses during use.

Lïl 10 15 20 25 30 35 447 795 9 Enligt uppfinningen förbindes membranerna 68 med bärorganen 88 genom följande procedur. En förutbestämd mängd lösningsmedel för bärorganets 88 plastmaterial vilket lösningsmedel är ett icke-lösningsmedel för membranen, absorberas i membranets porer. Membranet pressas lätt mot ytorna på bärorganets band och åsar.According to the invention, the membranes 68 are connected to the support means 88 by the following procedure. A predetermined amount of solvent for the plastic material of the support member 88, which solvent is a non-solvent for the membranes, is absorbed in the pores of the membrane. The membrane is easily pressed against the surfaces of the carriers and ridges of the support member.

Lösningsmedlet solvatiserar plastmaterialet, företrä- desvis en termoplast, på materialets bärorgans~ och vekepartier in i membranporerna som ligger ovanför ytorna på banden och åsarna men ej i väsentlig grad in i strömningskanalerna mellan åsarna, varigenom en stadig förankring ästadkommes med ett minimum av ocklusion av filtervolym. En förutbestämd mängd lös- ningsmedel kan föruppmätas och pàföras och kommer att sprida sig genom hela membranet genom kapillärverkan.The solvent solvates the plastic material, preferably a thermoplastic, on the support and wicking portions of the material into the membrane pores which lie above the surfaces of the bands and ridges but not substantially into the flow channels between the ridges, thereby providing a stable anchorage with a minimum occlusion of filter volume. . A predetermined amount of solvent can be pre-measured and applied and will spread throughout the membrane by capillary action.

Det har emellertid befunnits vara lämpligt att rotera membranet för att applicera ett överskott av lösnings- medel på membranet och för att bortföra överskottet under inverkan av centrifugalkraften. Denna procedur mättar i huvudsak membranporerna utan något överskott och kan lätt automatiseras. Efter lätt beröring som är till- räcklig för att i vekeform införa plast i membranporerna, torkas membranet. Detta har ej befunnits vara någon "kritisk operation och normal lufttorkning efter en uppe- hållstid av 60 s eller mindre har man funnit vara lämplig.However, it has been found convenient to rotate the membrane to apply an excess of solvent to the membrane and to remove the excess under the influence of the centrifugal force. This procedure essentially saturates the membrane pores without any excess and can be easily automated. After a light touch that is sufficient to insert plastic into the membrane pores in wick form, the membrane is dried. This has not been found to be a critical operation and normal air drying after a residence time of 60 seconds or less has been found to be suitable.

I fråga om föredragna material är en uppehållstid av 3 s tillräcklig. Vilket som helst lämpligt lösningsmedel för den plast som bärorganet 88 består av, kan användas.In the case of preferred materials, a residence time of 3 s is sufficient. Any suitable solvent for the plastic of which the carrier 88 consists may be used.

Genom omsorgsfull utprovning har konstaterats att det ovan beskrivna förbindnings- eller fixeringsförfarandet medför att membranet vätsketätt tillslutes mot allt vätske- flöde med undantag för vätskeflödet genom membranet. Vidare har konstaterats att membranets mot vätskeflöde tillslutna yta är avsevärt mindre än vad som är fallet när andra för- bindnings- eller fixeringsförfaranden utnyttjas, t ex genom att lösningsmedlet direkt pâföres bärorgansplasten under användning av värme och tryck. Det åstadkomna för- 10 15 20 25 30 35 447 795 10 bandet förmodas vara åtminstone delvis mekaniskt. Tvär- snitt genom sådana membraner visar att utskott från bär- organsmaterialet utfyller delar av porer intill bärorganet.Through careful testing, it has been established that the connection or fixing method described above means that the membrane is sealed liquid-tight against all liquid flow with the exception of the liquid flow through the membrane. Furthermore, it has been found that the surface of the membrane closed to liquid flow is considerably smaller than is the case when other connection or fixing methods are used, for example by applying the solvent directly to the carrier plastic using heat and pressure. The bond provided is believed to be at least partially mechanical. Cross-sections through such membranes show that protrusions from the carrier organ material fill parts of the pores adjacent to the carrier organ.

I den utföringsform som för närvarande föredrages be- står bärorganet 88 och huset 20 av polykarbonat medan mem- branet 68 består av gjuten polyvinylidenfluorid. Membranet svetsas medelst lösningsmedel ihop med sitt bärorgan, filterenheterna svetsas ihop vid sina kopplingsorgan och husdelarna svetsas ihop medelst lösningsmedel, såsom trikloreten. Stutsarna på ändkåporna 22:Qch 24 försvetsasf med ultraljud under användning av värme. Andra lämpliga material kan användas.In the presently preferred embodiment, the support member 88 and the housing 20 consist of polycarbonate while the membrane 68 consists of molded polyvinylidene fluoride. The membrane is welded by means of a solvent together with its support means, the filter units are welded together at their coupling means and the housing parts are welded together by means of solvents, such as trichlorethylene. The sockets on the end caps 22: Qch 24 are welded with ultrasound using heat. Other suitable materials can be used.

En alternativ filterpatron bestående av staplade skivor 38 visas i fig. 14 anbragt i en för återanvänd- ning_avsedd patronhållare 106 av konventionell konstruk- tion. Patronen består av ett flertal filterenheter 38, som är förbundna sinsemellan vid sina kopplingsorgan för att bilda en central axiell strömningskanal, vilken är tillsluten vid den undre änden medelst en på kanalen fäst kåpa 100. Den centrala strömningskanalens övre ände är försedd med anslutningsorgan 102 bestående av en ihålig cylinder med däri anbragt 0-ringstätning 104. Hållaren består av en kåpa 112 med ett inlopp l08,som låter vätska passera till filterenheternas 38 periferi, och ett ut- lopp ll0 samt en underdel 114. Som framgår av fig. 14, är underdelen 114 och kåpan 112 försedda med till varandra passande gängor 116 som är tätade medelst en O-ring 118.An alternative filter cartridge consisting of stacked disks 38 is shown in Fig. 14 housed in a reusable cartridge holder 106 of conventional construction. The cartridge consists of a plurality of filter units 38, which are connected to each other by their coupling means to form a central axial flow channel, which is closed at the lower end by means of a cover 100 attached to the channel. The upper end of the central flow channel is provided with connecting means 102 consisting of a hollow cylinder with an O-ring seal 104 arranged therein. The holder consists of a cover 112 with an inlet 108, which allows liquid to pass to the periphery of the filter units 38, and an outlet 110 and a lower part 114. As can be seen from Fig. 14, the lower part 114 and the cover 112 are provided with mating threads 116 which are sealed by means of an O-ring 118.

Varje annat tätningsorgan kan användas. För sterilisering av vätskor föredrages ett konventionellt hus av rostfritt stål med en tätning och ett yttre klämorgan. Kâpan 112 har en borrning under inloppet 110 för upptagande av an- slutningsorganet l02, och borrningens väggar samverkar med en 0-ring 104 för att åstadkomma vätsketätning.Any other sealing means can be used. For sterilization of liquids, a conventional stainless steel housing with a seal and an external clamping means is preferred. The housing 112 has a bore below the inlet 110 for receiving the connector 102, and the walls of the bore cooperate with an O-ring 104 to provide a liquid seal.

Ett alternativt, en-styckigt bärorgan 150 för en filterenhet enligt uppfinningen visas i fig. 15-17. I detta utförande har skivan ett kantparti 120 vid sin yttre omkrets och kantpartiet är försett med band 122 och 124 10 15 20 25 30 35 447 795 11 på sin övre och undre yta. Inre runtomgående band 126 och 128 är anordnade och dessa bestämmer tillsammans med de yttre runtomgående banden 122 och 124 gemensamma plan vid vilka membranfiltren är fästa, såsom tidigare nämnts. Mel- lan banden 122 och 126 är åsar 130 anordnade. På liknande sätt är åsar 132 anordnade mellan de inre och yttre banden 124 och l28 på bärorganets motsatta yta. Åsar 130 och 132 är anbragta på regelbundna avstånd sinsemellan över bärorgansytan och korsa varandra företrädesvis i 90° vinkel, så att en gallerstruktur bildas genom vilken vätskorna kan strömma.An alternative, one-piece support member 150 for a filter unit according to the invention is shown in Figs. 15-17. In this embodiment, the disc has an edge portion 120 at its outer circumference and the edge portion is provided with bands 122 and 124 on its upper and lower surfaces. Inner circumferential bands 126 and 128 are provided and these together with the outer circumferential bands 122 and 124 define common planes to which the membrane filters are attached, as previously mentioned. Between the bands 122 and 126 ridges 130 are arranged. Similarly, ridges 132 are arranged between the inner and outer bands 124 and 128 on the opposite surface of the support member. Ridges 130 and 132 are arranged at regular intervals across the surface of the support member and preferably cross each other at a 90 ° angle, so that a grid structure is formed through which the liquids can flow.

Det inre runtomgående bandet 128 är radiellt för- skjutet och ligger innanför bandet 126, varvid åsarna 132 vid 132' sträcker sig över mellanrummet mellan banden för att ge dem stöd och åstadkomma vätskekanaler som leder till den centrala öppningen 134. Kopplingsorgan 136 och 138 är anordnade mellan den centrala öppningen l34 och bandet 126 resp 128. Såsom framgår av fig. 17, har kopp- lingsorganen l36 och 138 i huvudsak plana yttre ytor, som sträcker sig bortom ytan på de intill dem fästa membraner- Ina. Bärorgansskivorna kan staplas omväxlande uppåtvända och nedåtvända med intilliggande skivors kopplingsorgan 136 i beröring med varandra för permanent fixering och med kopplingsorganen 138 fästa vid kopplingsorganen 138 på en ovanförliggande skiva. Alternativt kan två satser bärorgansskivor anordnas, vilka är identiska med undan- tag för att den ena skivan har kopplingsorgan med ett utsprång och den andra skivan har kopplingsorgan med ett komplementärt spår. Det alternativa bäroganet i fig. 15-17 kan hopsättas till staplar för bildande av en central ström- ningskanal och placeras i ett eget för engångsbruk.avsett hus eller i ett konventionellt för återanvändning avsett hus, såsom tidigare beskrivits.The inner circumferential band 128 is radially offset and lies within the band 126, the ridges 132 at 132 'extending across the space between the bands to provide them with support and provide fluid channels leading to the central opening 134. Coupling means 136 and 138 are provided between the central opening 134 and the band 126 and 128, respectively. As shown in Fig. 17, the coupling means 136 and 138 have substantially planar outer surfaces which extend beyond the surface of the membranes attached thereto. The support members can be stacked alternately upwardly and downwardly with the coupling means 136 of adjacent disks in contact with each other for permanent fixation and with the coupling means 138 attached to the coupling means 138 on a superimposed disk. Alternatively, two sets of support member discs can be provided, which are identical except that one disc has coupling means with a projection and the other disc has coupling means with a complementary groove. The alternative support means in Figs. 15-17 can be assembled into stacks to form a central flow channel and placed in a separate disposable housing or in a conventional housing for reuse, as previously described.

Ehuru kopplingsorganen på enheternas 38 och bärorganets 150 ytor lämpligen kan skjuta ut från ytan på skivan ovanför intilliggande membran för att hålla intilliggande skivor på avstånd från varandra, kan ett av kopplingsorganen åstad- UI 10 15 20 25 30 35 447 795 12 komma hela eller den största delen av den erforderliga höjdvn och avståndet.Although the coupling means on the surfaces of the units 38 and the support means 150 may conveniently protrude from the surface of the disk above adjacent membranes to keep adjacent disks spaced apart, one of the coupling means may provide the whole or the most of the required altitude and distance.

Ehuru filterbärorganen av lämplighete-ochtydlighets- skäl här beskrivits såsom varande runda och uppvisande inre och yttre runtomgående band, kan bärorganen ha varje annan lämplig form, t ex oval eller månghörnig. Dessa former avses inbegripna i de i beskrivning och patentkrav använda uttrycken. Ehuru den centrala strömningsöppningen och fil- terpatronkanalen är företrädesvis rund och axiellt anord- nad, kan öppningen vara excentrisk och ha annan form, om så önskas. Vidare är det här använda uttrycket "åsar" av- sett att inbegripa varje fin bärorgansstruktur, den må vara kontinuerlig eller diskontinuerlig, som lämpar sig för att ge mekaniskt stöd åt membranfiltret under det att den bildar strömningsbanor för de vätskor som passerar genom filtren.Although the filter carriers are described herein for convenience and clarity as being round and having inner and outer circumferential bands, the carriers may have any other suitable shape, for example oval or polygonal. These forms are intended to be included within the terms used in the specification and claims. Although the central flow opening and the filter cartridge channel are preferably round and axially arranged, the opening may be eccentric and have a different shape, if desired. Furthermore, the term "ridges" as used herein is intended to include any fine support structure, whether continuous or discontinuous, which is suitable for providing mechanical support to the membrane filter while forming flow paths for the liquids passing through the filters.

Förutom diskontinuerliga eller kontinuerliga åsar, såsom här visas, kan exempelvis i linje liggande eller godtyck- ligt anordnade upphöjningar av vilken som helst önskad tvärsektion användas. _ Uppfinningen är tillämplig på fibrösa eller gjutna mikroporösa membraner och ultrafiltreringsmembraner med en porstorlek mindre än omkring 25 um och i synnerhet mindre än omkring l um. Filtret kan användas som ett förfilter eller som ett slutfilter för blod, bakterier eller lik- nande. Det lämpar sig särskilt som steriliseringsenhet för vätskor. Då det användes som slutfilter, kan förfilter- material anbringas i patronerna för att skydda slutmem- branerna 68. Sådana grova filter kan anbringas ovanför membranerna 68 eller också kan en cylinder av förfilter- material fästas vid omkretsen till en stapel enheter 38, såsom visas med streckprickade linjer i fig. 3 vid 160.In addition to discontinuous or continuous ridges, as shown herein, for example, aligned or arbitrarily arranged elevations of any desired cross-section may be used. The invention is applicable to fibrous or cast microporous membranes and ultrafiltration membranes with a pore size of less than about 25 μm and in particular less than about 1 μm. The filter can be used as a pre-filter or as a final filter for blood, bacteria or the like. It is particularly suitable as a sterilization unit for liquids. When used as a final filter, pre-filter material may be applied to the cartridges to protect the final membranes 68. Such coarse filters may be applied above the membranes 68 or a cylinder of pre-filter material may be attached to the perimeter of a stack of units 38, as shown by dashed lines in Fig. 3 at 160.

Gjutna mikroporösa membranfilter föredrages.Cast microporous membrane filters are preferred.

Som ovan nämnts underlättar det i fig. 2 och 3 visade tredelade huset ändring av patronstorleken. Om så önskas kan emellertid distanshylsan 26 utelämnas och kan ändkåpor av ändamålsenlig storlek förses med komplementära kant- partier och direkt fästas ihop. 447 795 13 Det torde inses att ovanstående beskrivning är av- sedd att klargöra uppfinningen och att denna innefattar alla ekvivalenter och modifikationer som faller inom ramen för efterföljande patentkrav.As mentioned above, the three-part housing shown in Figs. 2 and 3 facilitates changing the cartridge size. If desired, however, the spacer sleeve 26 can be omitted and end caps of appropriate size can be provided with complementary edge portions and directly fastened together. It will be appreciated that the above description is intended to clarify the invention and that this includes all equivalents and modifications that fall within the scope of the appended claims.

Claims

10 15 20 447 795 14 PATENT CLAIMS

1. A method of connecting a preformed filter to a support member, the filter support surface of which comprises a plurality of ridges, the area between the ridges being free from contact with the filter forming channels for liquid flow, characterized in that a predetermined amount of solvent is supplied the solvent in the filter, which solvent is a solvent for the filter support surface of the support means but not for the filter, that the filter support surface of the support means is brought into contact with the solvent-containing filter, that contact with the filter support surface is maintained until the solvent solvates the filter support surface and absorbs some of the ridges in the filter pores. that the solvent is removed.

2. A method according to claim 1, characterized in that an excess of the solvent is added to the filter to fill the pores and that the excess is removed by rotation of the filter.

3. A method according to claim 1, characterized in that said absorbed support member surface extends into the contact pores of the filter but not through the thickness of the filter.