SE469820B - Fluidtorkanordning och förfarande för framställning av densamma - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 469 820 US-A-4 509 359 beskriver ett förfarande och en an- ordning för mätning av inandad eller utandad gas vid patientövervakning. Därvid användes ett gasprovtag- ningsrör som innefattar ett tunt rör av fluorsulfonyl- -polymer, vars ytteryta står i fri kontakt med omgivan- de luft. Andningsgasens temperatur och fuktighet bringas i överensstämmelse med temperatur och fuktighet hos den omgivande luften. Det rör som beskrives i denna skrift anges över en del av sin längd uppvisa ett styc- ke av ett material som har starka selektiva och rever- sibla vattenabsorberande egenskaper, varvid de yttre ytorna av detta stycke står i fri kontakt med den om- givande luften.

US-A-3 735 558 beskriver användning av ihåliga rör av perfluorerad sulfonsyrapolymer för att separera och torka fluider och gaser.

Torknings- och diffusionsförmågan hos vissa mate- rial har sedan länge varit känd inom tekniken. Före- liggande uppfinning använder sådana material, men inne- sluter det permeabla eller genomsläppliga röret i en flätning av hårt omlindat material, såsom monofilgarn av naturmaterial eller plast, eller metalltràd, över diffusionsröret. Röret är företrädesvis framställt av ett sulfonat, såsom utläres i ovannämnda US-A-3 735 558. Andra extruderbara jonbytande rör, såsom av kat- jon- och anjonpolymerer av polyeten och andra kolväten med låg molekylvikt, kan användas. Flätningen erbjuder många fördelar enligt följande: mekaniskt skydd det tunnväggiga rörmembranet genom att det hindras från be- röring av något utvändigt material eller person; meka- nisk hållfasthet som tillåter att röret kan hanteras på ett för vanliga rör normalt sätt utan behov av speciell omsorg eller hantering för att hindra röret från att sträckas; dessutom kan röret böjas utan att utveckla kinkar, hopnypning eller kompressionsmotstånd. Det föregående kan uppnås genom användning av rör som har 10 15 20 25 30 35 469 820 ännu tunnare väggar än rör som användes oflätade. De tunnare väggarna alstrar ökad transporthastighet hos vatten genom membranet.

Vid vissa tillämpningar av sådana i US-A-4 705 543 diskuterade rör, förbättras rörets mekaniska egenskaper när det flätade rörstycket packas i en bädd av andra material. Användning av metall såsom flätmaterial er- bjuder förbättrad överföring av värme och kyla hos rör- väggarna och en förbättrad temperaturregleringsförmàga.

Om rörsektionerna användes intill varandra såsom genom direkt fysisk kontakt, tjänar flätningen såsom distansorgan för att hindra membranens ytor från att ligga över varandra och därigenom minska den exponerade ytan med minskad verkningsgrad som följd. Dessutom för- bättrar flätningen blandningen av gasen utanför röret (känd såsom "svepgas") och dess fördelning vid ytter- rörets yta.

Det ovan angivna uppnås utan varje minskning i rörets förmåga att avlägsna fuktighet från ett prov.

Flera utföringsformer av en anordning som utnytt- jar det förbättrade flätade röret enligt min uppfinning beskrives i US-A-4 705 543. I en av dessa utförings- former användes det flätade röret inbäddat i en bädd av desickant. Denna desickantbädd ökar rörets förmåga att avlägsna fukt från ett prov genom att öka skillnaden i relativ fuktighet mellan provet och omgivningen utanför röret. Omflätningen skyddar även röret från mekanisk eller kemisk påverkan från desickanten. Denna anordning användes för att genomföra fältprov på emissioner vid reglering av föroreningar.

En annan utföringsform i nämnda US-A-4 705 543 an- vändes vid processtorkning, varvid röret nu kan använ- das för tryck som är 10-20 gånger större än det tryck vid vilka det oflätade röret kan säkert användas.

Enligt en ytterligare utföringsform är motstånds- tråd lindad omkring flätningen, så att röret kan upp- 10 15 20 25 30 35 469 820 hettas elektriskt. I en annan utföringsform kan röret vara övertäckt med metalltråd för konduktiv upphettning eller kylning. Genom samtliga dessa senare utförings- former tillses att överföringsgraden medelst diffusion genom rören fördubblas för varje temperaturskillnad om 10°C som kan framkallas.

I samtliga ovan angivna utföringsformer erfordras kopplingsorgan som skall fastsättas vid röret (antingen flätat eller oflätat rör), så att röret kan praktiskt användas genom inkoppling av röret till andra anord- ningar tjänstgörande såsom inlopp och utlopp för fluid som strömmar genom röret.

Enligt den kända tekniken fästsåttes kopplings- organen till rören genom användning av härdplast (epoxi) för fastsättning av kopplingsorganet vid röret.

Problem uppträder vid fastsättning och tätning av kopplingsorganet vid röret för framställning av en tätad förbindelse som skall överleva användningsmiljön utan att fela. På det medicinska området mäste exempel- vis röret steriliseras. Sådana steriliseringsförfaran- den innebär användning av ånga eller kemikalier. Om steriliseringsförfarandet upprepas kan förväntas fler- faldig exponering för ånga och/eller kemikalier. Kopp- lingsorganen måste fastsättas vid röret på sådant sätt, att kopplingen kommer att motstå steriliseringen utan sprickbildning och utveckling av läckor eller kopp- lingsfel.

Vid övriga användningar kan röret vara utsatt för kemikalier av olika typer och kopphngstätningen måste uppvisa tillräckligt beständighet för att motstå dessa kemikalier.

På motsvarande sätt kan röret vara utsatt för varierande tempezatur- och trycktillstànd vilka orsakar expansion och kontraktion hos röret. Kopplingens tät- ning måste kunna motstå dessa mekaniska variationer.

Härdplasten (epoxi) enligt känd teknik uppvisade 10 15 20 25 30 35 469 820 låg beständighet mot kemikalier och dåliga termiska expansionsegenskaper. Dessutom försvagar hartsen membrantorkröret samt deaktiverar det utvändiga parti av röret över vilket hartsen är placerad. Dessutom upp- visar hartsen dåliga egenskaper vid rengöring och rege- neration med salpetersyra.

Förfarandet och anordningen för fastsättning av kopplingsorgan till membranrör enligt föreliggande upp- finning utnyttjar ej någon härdplast. Kopplingsorganet enligt uppfinningen utnyttjar mekanisk sammansmältning av materialet hos flätningen eller hos ett pålägg fram- ställt av termoplastmaterial (eller en kombination av dessa båda) för framställning av den mekaniska tät- ningen mellan röret och ett kopplingsorgan. Tätningen enligt föreliggande uppfinning innefattar en inre rör- formig insats (vilken kan vara framställd av rostfritt stål, keram eller glas). Insatsen är placerad i tork- rörets ände. Kopplingsorganet är sammansmält med röret genom påförande av hög temperatur och tryck till rörom- rådet över insatsen. Detta orsakar smältning av an- tingen själva flätmaterialet eller smältning av ett termoplastpålägg placerat ovanpå den ände av röret som omger insatsen.

Ett huvudändamål med uppfinningen är att till- handahålla ett förfarande och en anordning för fram- ställning och tätning av ett kopplingsorgan vid en för- stärkt rörformíg membrananordning som kan transportera fukt från ett gasprov till omgivningen. Röret kan upp- visa ett flätningsskikt som omger röret genom utnytt- jande av flätning över det permeabla materialet.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att till- handahålla ett fuktselektivt gasprovtagningsrör som är mekaniskt starkare än rör som framställes enbart av diffusionsmaterial. Ett annat ändamål med uppfinningen är utnyttjandet av flätade permeabla rör i en de- sickantbädd för framställning av portabla provtagnings- 10 15 20 25 30 35 469 82Û anordningar för mätning eller reglering av förore- ningar. Ett annat ändamål med uppfinningen är att till- handahålla ett förstärkt membranrör som kan användas vid mycket högre tryck än det tryck för vilka rören tidigare kunde utsättas.

Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att tillhandahålla ett sammansmältningsförfarande för fast- sättning av ett kopplingsorgan på torkröret, vilket förfarande åstadkommer en tätning som ej kommer att läcka och som kommer att upprätthålla rörets beständig- het.

Dessa liksom övriga ändamål och fördelar hos upp- finningen kommer att framgå för en fackman vid genom- gång av följande detaljerade beskrivning med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka fig. 1 är en sidovy av det omflätade röret enligt uppfinningen; fíg. 2 är en sidovy av röret enligt fíg. 1 med kopplingar av mär- ket LUER® för medicinska tillämpningar; fíg. 3 är en sidovy, delvis i snitt, av ett rör som utnyttjar kopp- lingskonstruktionen enligt uppfinningen; och fíg. 4 är en snittvy av ett knippe rör av den i fíg. 1 visade typen, utnyttjande ett flertal kopplingsorgan.

Fig. 1 är en sidovy av det omflätade röret enligt uppfinningen. Det omflätade röret betecknas med 18. Två kopplingsorgan 16 och 20 är kopplade till rörets ändar för förbindning med andra rör eller med annan appara- tur. Röret enligt fíg. 1 är det rör av extruderat plastmaterial som diskuteras i US-A-3 735 558 eller det häri diskuterade extruderbara jonbytarröret.

Pig. 2 är en sidovy av en annan utföringsform en- ligt föreliggande uppfinning. I fig. 2 är det omflätade rörstycket 24 förbundet med han- och honkopplingar av märket LUER Hankopplingen är betecknad med 22, medan honkopplingen är betecknad med 26. Dessa LUER<:Lkopp- lingar är välkända inom medicinsk teknik och utförings- formen enligt fig. 2 är särskilt lämpad för patient- 10 15 20 25 30 35 469 820 övervakning, såsom beskrives i ovannämnda US-A-4 509 359.

Kopplingsorganen i fig. 1 och fig. 2 är fastsatta pà röret enligt föreliggande uppfinning såsom visas i fig. 3. Som ovan angivits och som visas i fig. 3, är i varje ände av det omflätade röret 24 införd en ihålig rörformig insats 28, 29. Varje insats 28 och 29 kan vara framställd av rostfritt stål, glas eller keramiskt material. Kopplingsorganen, såsom plaströren 26 och 27 är fastsmälta vid röret 24 genom påförande av värme och tryck på värmekrympbart material 31, 33 för bildande av en smälttätning mellan kopplingsorganen 26, 27 och det omflätade röret 24. Materialet hos de värmekrympbara tätningssektionerna 31, 33 är termoplast, och varje sektion 31, 33 är framställd såsom ett pålägg på det omflätade röret över insatserna 28, 29.

Fig. 4 visar ett "knippe" av rör av denfli fig. 1 visade typen framställda genom sammansmältning vid var- andra. Vart och ett av rören 32, 34 och 36 har en rör- formig insats 38, 40 och 42 insatt däri på det sätt som beskrivs i samband med fig. 3. I denna utföringsform är antingen smälttätningen framställd av materialet för rörets omflätning på ett sätt liknande det som beskri- vits i samband med fig. 3 ovan, eller framställd av ett flertal pålägg av termoplastmaterial (såsom 31 i fig. 3) betecknade med 44, 46, 48 och 50 i fig. 4, vilka är formade över var och en av ändarna av de omflätade rören över de rörformiga insatserna. På motsvarande sätt kan ett relativt stort termoplastpålägg användas över ändarna av hela knippet av sammansmälta rör.

De rör som formar knippet kan vara sammansmälta till den i fig. 4 visade cirkulära formen eller till andra former såsom kvadratisk eller hexagonal form för att mer geometriskt passa med ytorna hos rören som bil- dar "knippet".

Förfarandet enligt uppfinningen innefattar påför- 10 15 20 25 30 35 469 820 ande av värme och tryck för sammansmältning av omradet med omflätat material och rörmaterial över den rörfor- miga insatsen. Värmen och trycket kan pàföras till ett termoplastpàlägg som övertäcker såväl en del av det om- flätade som en del av kopplingsorganet eller páföras till den del omflätningen som är placerad över insat- sen. En kombination av sàväl pålägg som omflätning kan användas för framställning av ett "knippe".

Genom fusionen eller sammansmältningen bildas sà- lunda en tätning mellan röret och kopplingsorganet el- ler mellan själva rören. Denna tätning är hållbar genom att den motstàr brott under betingelser i form av ex- pansion/kontraktion, sterilisering och exponering för kemikalier. Om motstånd mot speciella kemikalier önskas kan väljas särskilda omflätningsmaterial som förmår motstà dessa kemikalier, pà det sätt som diskuteras i ovannämnda US-A-4 705 543.

Vid en direkt fusion eller sammansmältning kan om- flätningen vara framställd av termoplastmaterial, sàsom polyester, polypropen eller polyeten, eller fluor-kol- föreningar såsom vinylidenfluorid eller fluorerad eten- propen (FEP).

Fusionen kan vara genomförd vid temperaturomràdet 350° - 4000 F (177-204°C) och vid ett tryckomráde om 300 - 400 PSIG (2,07 - 2,76 MPa).

Materialet i den rörformiga insatsen måste vara kemiskt inert, sàsom rostfritt stàl av typ "300 Series“, anodiserat eller TEFLON(:Lbelagt aluminium el- ler nickel. Alternativt kan insatsen vara framställd av keramik eller glas. Det fordras att materialet är till- räckligt starkt för att motstå trycken och temperatu- rerna fràn smältningsprocessen.

Om omflätningsmaterialet ej är smältbart, eller om väggtjockleken hos ett stycke oflätat rör är allt för liten, kan alterantivt ett skikt av smältbart material anbringas över ändpartiet av ett omflätat eller oflätat 'I 18 15 469 820 rörstycke, varefter smältprocessen kan genomföras med den rörformiga insatsen.

Genom föreliggande uppfinning har lösts manga av problemen i samband med kopplingsorgan hos den kända tekniken. Materialet från vilket membranröret är fram- ställt utmärkes av expansion och kontraktion. I syfte att stabilisera förbindningspunkterna måste membran- materialet deaktiveras. Denna deaktivering utföres vid membranets inneryta medelst den rörformiga insatsen och vid membranets utsida medelst det smälta skiktet av om- flätning eller det smälta skiktet av ett pålägg av termoplast.

Eftersom det ovan angivna kan modifieras utan av- vikelse fràn uppfinningen, är det som sökes skyddat av patent angivet i bifogade krav.

Claims (9)

10 15 20 25 30 469 820 10 Patentkrav

1. Fluidtorkanordning innefattande ett rörstycke (18, 24), vilket är framställt av ett första material uppvisande selektiv och reversibel vattenabsorptionsförmåga och vilket är försett med organ för anslutning av rörstycket i fluidupptagande syfte, k ä n n e t e c k n a d av att rörstyckets yta (18, 24) är övertäckt av flätad gallerduk av ett andra material och att nämnda organ innefattar en i röret insatt, kemiskt inert rörforrnig kärna (28, 29) och ett med den flätade gallerduken och röret i närheten av käman sammansmält kopplingsorgan (26, 27).

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att en del av den flätade gallerduken är sammansmält med kopplingsorganet (26, 27).

3. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av ett pâlagt stycke (31, 33) av termoplastmaterial, vilket är monterat över ett parti av kopplingsorganet (26, 27) och ett parti av det med gallerduken övertäckta röret (24) i närheten av den rörfonniga kärnan (28, 29), varvid terrnoplastmaterialet är sammansmält med kopplingsorganet (26, 27) och med den flätade gallerduken.

4. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av en inloppsânde och en utloppsände, organ för att tillföra en fluid som skall torkas till inloppsänden, ett flertal tätt omflätande gasabsorberande membranrörstycken (32, 34, 36) monterad i fluidförbindelse med inloppsänden och utloppsänden, varvid rörstyckena är ihåliga för upptagning av en del av den fluid som skall torkas, varvid den rörfonniga kärnan (38, 40, 42) bildar ett tätnings- och monteringsorgan för varje rörstycke (32, 34, 36).

5. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att tâtnings- och monterings- organen innefattar ett skikt (44, 46, 48, 50) av termoplastmaterial format omkring rörstyckena i närheten av kärnorna för sammansmältrring av rörstyckena med varandra.

6. Förfarande för framställning av en fluidtorkanordning innefattande ett rörstycke (18, 24), vilket är framställt av ett material uppvisande selektiv och reversibel vattenupptag- ningsförmâga, k ä n n e t e c k n at av att en ihålig kemiskt inert kärna (28, 29) insätts i rörstycket (18, 24), att ett kopplingsorgan (26, 27) monteras ovanpå röret i närheten av kärnan och att rörstycket (18, 24) under kopplingsorganet (26, 27) och runt kärnan (28, 29) upphettas och trycksättes för sammansmältning av kopplingsorganet och rörstycket.

7. Förfarande enligt krav 6, k ä n n e t e c k n at av att ett knippe av membran- fluidtorkrör (32, 34, 36) sammansmältes genom att ett flertal ihåliga kemiskt inerta kärnor (38, 40, 42) insättes i ändarna av vart och ett av rören och att värme och tryck anbringas vid området för rören i närheten av kärnorna för att sammansmälta rören. w; 4 6 9 8 2 O I i området för rören i närheten av kärnoma för att sammansmälta rören.

8. Förfarande enligt krav 6, k ä n n e t e c k n at av att innan rörstycket under kopplingsorganet och runt kärnan upphettas och trycksättes för sammansmâltning av kopplingsorganet och röret anbringas ett termoplastmaterial vid ett parti av kopplingsorganet och ett parti av röret i närheten av kärnan.

9.' Förfarande enligt krav 6 eller 8, k ä n n et e c k n at av att nämnda membranfluidtorlcrör är övertâckta av flätad gallerduk.