WO2003028864A1 - Filtervorrichtung sowie verfahren zu deren herstellung - Google Patents

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WO2003028864A1
WO2003028864A1 PCT/EP2002/008489 EP0208489W WO03028864A1 WO 2003028864 A1 WO2003028864 A1 WO 2003028864A1 EP 0208489 W EP0208489 W EP 0208489W WO 03028864 A1 WO03028864 A1 WO 03028864A1
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housing
filter device
compound
casting
cap
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PCT/EP2002/008489
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Martin Lauer
Uwe Hahmann
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Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh
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    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
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    • B01D63/021—Manufacturing thereof
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    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
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    • B29C70/74—Moulding material on a relatively small portion of the preformed part, e.g. outsert moulding
    • B29C70/76—Moulding on edges or extremities of the preformed part
    • B29C70/766—Moulding on edges or extremities of the preformed part on the end part of a tubular article
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
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    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/755—Membranes, diaphragms

Definitions

  • the present invention relates to a filter device with two flow spaces, of which a first space is formed by the tube passages of the fibers of a hollow fiber bundle and a second space is formed by a housing enclosing the hollow fiber bundle, the end regions of the fibers being cast in a casting compound which is subject to shrinkage after the casting are.
  • the housing of the filter device is screwed in its two end regions with a filter cap.
  • the dialysate chamber is sealed by the adhesion of the sealing compound to the inner circumference of the housing.
  • the blood chambers, into which the blood enters after flowing through the hollow fiber bundle or from which the blood is guided into the hollow fibers, are sealed by means of circumferential silicone O-ring seals, which on the one hand rest against the casting compound and on the other hand on the screwed-on filter cap.
  • EP 0 791 368 shows a filter device in which the dialysate chamber is sealed by adhesion of the potting compound to the inner circumference of the housing.
  • the blood chambers are sealed by a circumferential O-ring seal between the filter cap and the housing.
  • filter devices are known in which the filter caps are not screwed to the housing, but are welded, so that there are no sealing problems in the sealing of the dialysate chamber.
  • the blood chambers in the filter caps are sealed off from the dialysate space by circumferential silicone O-ring seals, which rest on the one hand on the filter cap and on the other hand on the sealing compound.
  • the housing is provided at the ends of its jacket with free-running tooth-like or crenellated projections formed by axial notches or incisions, the outer regions of which are integrated into the casting compounds.
  • the free inner areas of the notches or incisions form flow openings for the dialysate. If the casting compound hardens, it can shrink essentially without tension, because the resilient tongues do not offer any appreciable resistance to this shrinkage.
  • Such a filter device is known for example from EP 844 015.
  • a disadvantage of the above-mentioned filter devices is that they are of relatively complicated construction and, moreover, require special sealing elements in order to ensure that both of the spaces through which flow is tight. It is therefore the object of the present invention to develop a filter device of the type mentioned at the outset in such a way that it is of relatively simple construction and dispenses with special sealing elements.
  • This object is achieved on the basis of a filter device mentioned at the outset in that the casting compound is applied to the end region of the housing or to a freely projecting projection which extends in the housing in such a way that it completely surrounds the end region of the housing or the freely projecting projection and the second Space seals liquid-tight, the seal is achieved by shrinking the potting compound on the end portion of the housing or the freely projecting projection.
  • the potting compound therefore extends, as in the case of previously known filter devices, not only on the inside of the housing, but also completely surrounds the end region of the housing or a freely projecting projection extending therein.
  • the potting compound begins to shrink, as a result of which a pressing force is exerted on the corresponding end region of the housing or the projection, with which the potting compound is pressed against the corresponding regions of the housing.
  • a tight seal of the second space can be achieved in this way.
  • the end region of the housing or the freely projecting projection has incisions and the crenellations extending between the incisions have nub-like projections as casting anchors.
  • the crenellated design and knobs arranged on the crenellations secure the sealing compound in the circumferential direction and in the longitudinal direction of the housing.
  • the connection between the potting compound and the freely projecting projection is based on the one hand on a compressive force caused by the shrinking and on the other hand on a positive connection between the housing and the potting compound.
  • the end region of the housing or the freely projecting projection can be provided with a bead running around the outer circumference.
  • the bead preferably has knob-like projections. This also ensures that the potting compound is securely fixed in the end region of the housing or on the freely projecting projection of the housing.
  • the freely projecting projection can also have an undercut.
  • a positively demolded undercut collar fixes the potting compound, which is pretensioned by the potting shrinkage, on the projecting projection or the housing.
  • the filter device comprises a filter cap which is provided with a tubular section which extends into a through bore of the potting compound and which is in liquid-tight connection with the potting compound by shrinking it.
  • the sealing compound lies sealingly against the tubular section without special sealing means being required for this.
  • the filter cap has a circumferential wall area which is received in a circumferential groove-like depression of the potting compound and which is in liquid-tight connection with the potting compound by shrinking.
  • the circumferential wall area of the filter cap which is accommodated in the groove-like recess of the sealing compound, provides a reliable seal of the blood chambers adjoining the end areas of the hollow fiber bundle from the outside space.
  • the sealing of the dialysate space ie the second space from the outside space, is produced by the potting compound enclosing the housing or the freely projecting projection extending therein, which is connected to the housing or the freely projecting projection in a liquid-tight manner due to the shrinking process.
  • a sealing connection between the tubular section of the filter cap and the potting compound so that a seal between the blood and the dialysate space, ie between the first and the second space, is also ensured.
  • the filter device has a blood connection and a dialysate connection, the blood connection being connected to the space delimited by the peripheral edge region and the potting compound and the dialysate connection being connected to the tubular section extending in the through hole of the potting compound communicates.
  • the blood connection and the dialysate connection can have connecting pieces which extend obliquely relative to the housing in the radial or tangential direction, axially to the housing or to the longitudinal axis of the housing.
  • the potting compound consists, for example, of polyurethane.
  • the present invention further relates to a method for producing a filter device with two flow spaces, a first space being formed by the tube passages of the fibers of a hollow fiber bundle and a second space being formed by a housing enclosing the hollow fiber bundle, the end regions of the fibers being in one after the casting potting compound subject to shrinkage are cast in.
  • a reliably sealing filter device without the use of special sealing elements is created in that for the purpose of producing the sealing compound, a sealing cap is placed which completely surrounds the end region of the housing or a freely projecting projection extending in the housing in such a way that the second space after the subsequent casting is sealed liquid-tight, the seal by a Shrinkage of the sealing compound is achieved on the end region of the housing or the freely projecting projection.
  • the potting cap has a peripheral edge area and the potting cut is carried out in such a way that a circumferential groove-like depression formed by this edge area of the potting cap remains and that before the shrinkage process is completed, a filter cap with a peripheral edge area is placed on the potting compound is placed that the peripheral edge area of the filter cap is received in the peripheral groove-like recess of the potting compound. In this way it is ensured that the potting compound is not only sealingly connected to the housing, but is also sealingly connected to the peripheral edge area of the filter cap.
  • the casting cap advantageously has a mandrel, the length of which corresponds to or exceeds the thickness of the poured-in casting compound, a filter cap with a tubular section being inserted into the casting compound in such a way that the tubular section is inserted into a through-hole formed by the mandrel before the shrinkage process is completed is recorded.
  • the tubular section is thus inserted into the through-hole before the shrinking process is completed and experiences increasing fixation by the casting compound during the shrinking process.
  • a sealing connection between the dialysate and the blood side is achieved by the contact pressure which occurs during the shrinking.
  • FIG. 3 shows a longitudinal sectional view of the end region of the housing of the filter device with a cast-on cap
  • Fig. 8 a schematic representation of the flow conditions in prior art filter devices
  • Fig. 1 left representation shows the sealing of the dialysate and blood space according to the prior art.
  • the filter cap 30 is screwed to the housing 10 in this embodiment. Sealing of the dialysate space from the outside space is achieved in that the sealing compound 50 adheres to the corresponding inner circumference of the housing 10 at the point marked 1.
  • the blood chamber is sealed off from the outside by means of a second illustrated circumferential silicone O-ring seal, which is pressed through the filter cap 30 onto the sealing compound 50.
  • middle representation shows an end region of a filter device according to the prior art in a further embodiment.
  • the dialysate space is sealed by a weld marked 1 between the housing 10 and the filter cap 30.
  • the blood space is sealed from the dialysate space by the circumferential silicone O-ring seal 2, which extends between filter cap 30 and potting compound 50.
  • Fig. 1 right representation shows the seal of a filter device according to the present invention.
  • the potting compound 50 completely encompasses the end region of the housing 10, i. H. the diameter of the potting compound 50 exceeds the outer diameter of the housing 10. Because of the shrinking process following the potting process, a sealing of the dialysate space against the outer space is achieved at the point marked 1 due to the pressing force generated by the shrinking.
  • the potting compound On the top, the potting compound has a circumferential groove-like depression 54, in which a corresponding circumferential wall area 34 of the filter cap 30 is arranged. Since the filter cap 30 is placed on the sealing compound 50 before the shrinking process has ended, the blood space is sealed off from the outside space at the point marked with 2.
  • the potting compound 50 has the through hole 52, in which a tubular section 32 of the filter cap 30 is arranged.
  • the tubular portion 32 is inserted into the through bore 52 before the shrinking process is complete.
  • a special sealing element is not required for any of the seals.
  • the tubular section 32 is connected to the dialysate connection 58 ′ , which is designed in the form of the connection piece 58.
  • the filter cap also has the blood connection 56 ' with a socket 56.
  • top shows the end region of a housing 10 which has battlements 22 on which knob-like projections 24 extend.
  • the knobs serve as potting longitudinal anchors and fix the potting compound 50 in the axial direction of the housing 10.
  • the peaks 22 serve as potting rotatable anchors and fix the potting compound 50 in the circumferential direction.
  • the potting compound completely surrounds the battlements 22.
  • a circumferential bead 26 is arranged on the outside of the end region of the housing 10, which has knob-like projections 28. In this way, too, the sealing compound 50 is reliably fixed in the end region of the housing 10.
  • FIG. 3 shows a longitudinal sectional view of the end region of the housing 10 and of the sealing cap 70, which is designed such that its inner circumference exceeds the outer circumference of the housing 10. In this way it is possible for the sealing compound 50 to completely enclose the housing 10.
  • the sealing cap 70 also has the peripheral edge area 72, which creates the groove-like depression 54 in the sealing compound 50, in which the peripheral wall 34 of the filter cap 30 is received.
  • a mandrel 74 is also provided, which is used to form a through bore 52 into which the tubular section 32 of the filter cap 30 is inserted.
  • the vertical line shown in Fig. 3 forms the later cutting plane for the potting cut.
  • Fig. 4 shows a longitudinal sectional view of the end region of the housing 10 and the cut potting compound 50.
  • the groove-like recess 54 and the through hole 52 are clearly visible.
  • the potting compound 50 is on the End region of the housing 10 fixed and is fixed by the knob-like projections 24 serving as longitudinal anchors.
  • the filter cap 30 is provided with a tubular section 32 through which the dialysate is introduced or discharged. Furthermore, the circumferential wall area 34 is provided, which seals the blood chamber from the sealing compound 50.
  • the blood chamber is provided with a blood connection 56 ′, which is designed in the form of a connector 56.
  • the tubular section 32 is connected to the dialysate connection 58 ′, which is also designed in the form of a connection piece 58.
  • both sockets are designed radially.
  • a tangential design is possible or a design in which the connecting pieces run in the axial direction of the housing or also at an angle to it.
  • FIG. 6 shows in a longitudinal sectional view the end region of the housing 10, the sealing compound 50 and the filter cap 30.
  • the arrows mark the pressure generated due to the shrinkage of the sealing compound 50.
  • the dialysate chamber is sealed off from the outside.
  • the point b marks a liquid-tight seal of the blood chamber, which extends above the sealing compound 50, also with respect to the outside.
  • the arrows at point a indicate the liquid-tight seal between the blood and dialysate side, in that the tubular section 32 is pressed into the through-bore 52 due to the shrinkage of the sealing compound 50.
  • the potting compound is subject to shrinkage, ie the property of the potting compound previously perceived as negative is used here positively and serves to seal the filter device.
  • shrinkage ie the property of the potting compound previously perceived as negative is used here positively and serves to seal the filter device.
  • the filter cap 30 is inserted into the through hole 52 or the circumferential groove-like depression 54. Due to the shrinking process now proceeding, the tubular section 32 and the circumferential section become Wall area 34 pressed into the potting compound 50, which results in sealing connections between the filter cap 30 and potting compound.
  • FIG. 7 shows a further embodiment of the present invention in a schematic and simplified longitudinal and cross-sectional representation. 7, the outer contours of the filter device are not shown.
  • the cross-sectional view according to line B-B in FIG. 7, below, is rotated by 180 ° above compared to the illustration according to FIG. 7, above.
  • the filter cap 30 is welded to the housing 10.
  • a freely projecting projection 20, which has an undercut 29, extends within the housing 10.
  • the section line of the projection 20 is not shown in Fig. 7, bottom (section A-A).
  • the potting compound according to the invention comprises the freely projecting projection 20, i.e. the outer diameter of the potting compound 50 exceeds the outer diameter of the protrusion 20.
  • the seal between the blood and dialysate side in this embodiment also only takes place in that the protrusion 20 is poured into the potting compound 50 and the potting compound is then subjected to the shrinking process.
  • the reference numeral 29 denotes an undercut collar which has been demolded.
  • FIG. 7 shows tangential connecting pieces 56, 58 for blood and dialysate, the tangential connecting piece 56 not being shown in the longitudinal sectional view according to FIG. 7, above.
  • Fig. 8 shows a schematic representation of the occurrence of columns in previously known solutions. Due to a minimum distance of 1 to 3 mm between the sealing element and the outer fibers of the hollow fiber bundle, only very low flow velocities are achieved in the gap area. The area is not directly exposed to the flow and is therefore not characterized by high flow velocities, but by moderate blood movements. On the other hand, there are no pronounced dead zones. Such The arrangement leads to coagulation in the area of the O-ring being prevented.
  • the present invention has the advantage that the widely used silicone sealing element for sealing the compartments of the filter is no longer required, but a reliable seal is nevertheless ensured.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung mit zwei Strömungsräumen, von denen ein erster Raum durch die Röhrendurchgänge der Fasern eines Hohlfaserbündels und ein zweiter Raum durch ein das Hohlfaserbündel einfassendes Gehäuse (10) gebildet wird, wobei die Endbereiche der Fasern in einer nach dem Vergiessen einer Schrumpfung unterliegenden Vergussmasse (50) eingegossen sind. Eine einfach herstellbare und zuverlässig abdichtende Filtervorrichtung wird dadurch erhalten, dass die Vergussmasse (50) derart auf den Endbereich des Gehäuses (10) oder auf einen sich im Gehäuse (10) erstreckenden frei auskragenden Vorsprung aufgebracht ist, dass sie den Endbereich des Gehäuses (10) oder den frei auskragenden Vorsprung vollständig einfasst und den zweiten Raum nach dem anschliessenden Vergiessen flüssigkeitsdicht abschliesst, wobei die Dichtung durch ein Schrumpfen der Vergussmasse (50) auf den Endbereich des Gehäuses (10) bzw. den frei auskragenden Vorsprung erzielt wird. Die vorliegenden Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Filtervorrichtung.

Description

Filtervorrichtung sowie Verfahren zu deren Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung mit zwei Strömungsräumen, von denen ein erster Raum durch die Röhrendurchgänge der Fasern eines Hohlfaserbundels und ein zweiter Raum durch ein das Hohlfaserbundel einfassendes Gehäuse gebildet wird, wobei die Endbereiche der Fasern in einer nach dem Vergießen einer Schrumpfung unterliegenden Vergußmasse eingegossen sind.
Derartige Filtervorrichtungen sind in zahlreichen unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. In einer ersten vorbekannten Ausführung ist das Gehäuse der Filtervorrichtung in seinen beiden Endbereichen mit jeweils einer Filterkappe verschraubt. Die Abdichtung des Dialysatraumes erfolgt durch die Haftung der Vergußmasse am Innenumfang des Gehäuses. Die Abdichtung der Blutkammern, in die das Blut nach Durchströmen des Hohlfaserbundels eintritt bzw. aus denen das Blut in die Hohlfasern geführt wird, erfolgt mittels umlaufender Silikon-O-Ringdichtungen, die einerseits an die Vergußmasse und andererseits an der aufgeschraubten Filterkappe anliegen. Die EP 0 791 368 zeigt eine Filtervorrichtung, bei der die Abdichtung des Dialysatraumes durch Haftung der Vergußmasse an dem Innenumfang des Gehäuses erfolgt. Die Abdichtung der Blutkammern erfolgt durch eine umlaufende O-Ring-Dichtung zwischen Filterkappe und dem Gehäuse.
Bei derartigen Filtervorrichtungen besteht ein Nachteil darin, daß aufgrund des Schrumpfes der Vergußmasse, der sich in der Größenordnung von 1 % des Außendurchmessers des Vergußblockes bewegt, sich eine mangelhafte Abdichtung des Dialysatraumes aufgrund ungenügender Haftung der Vergußmasse an der Gehäuseinnenwandung ergeben kann.
Ferner sind Filtervorrichtungen bekannt, bei denen die Filterkappen mit dem Gehäuse nicht verschraubt, sondern verschweißt sind, so daß sich keine Dichtigkeitsprobleme bei der Abdichtung des Dialysatraumes ergeben. Die Abdichtung der Blutkammern in den Filterkappen gegenüber dem Dialysatraum wird durch umlaufende Silikon-O-Ringdichtungen bewerkstelligt, die einerseits an der Filterkappe und andererseits auf der Vergußmasse aufliegen. Bei derartigen Filtervorrichtungen ist es bekannt, daß das Gehäuse an den Enden seines Mantels mit durch axiale Kerben oder Einschnitten gebildeten frei auslaufenden zahn- oder zinnenartigen Vorsprüngen versehen ist, deren äußere Bereiche in die Vergußmassen eingebunden sind. Die freien inneren Bereiche der Kerben oder Einschnitte bilden Durchflußöffnungen für das Dialysat. Härtet die Vergußmasse aus, kann diese im wesentlichen spannungsfrei schrumpfen, weil die federnden Zungen diesem Schrumpfen keinen nennenswerten Widerstand entgegensetzen. Eine derartige Filtervorrichtung ist beispielsweise aus der EP 844 015 bekannt.
Bei den oben genannten Filtervorrichtungen besteht ein Nachteil darin, daß diese verhältnismäßig kompliziert aufgebaut sind und darüber hinaus spezielle Dichtelemente benötigen, um eine Dichtheit beider durchströmter Räume zu gewährleisten. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Filtervorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß diese verhältnismäßig einfach aufgebaut ist und auf spezielle Dichtelemente verzichtet.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer eingangs genannten Filtervorrichtung dadurch gelöst, daß die Vergußmasse derart auf den Endbereich des Gehäuses oder auf einen sich im Gehäuse erstreckenden frei auskragenden Vorsprung aufgebracht ist, daß sie den Endbereich des Gehäuses oder den frei auskragenden Vorsprung vollständig einfaßt und den zweiten Raum flüssigkeitsdicht abschließt, wobei die Dichtung durch ein Schrumpfen der Vergußmasse auf den Endbereich des Gehäuse bzw. den frei auskragenden Vorsprung erzielt wird. Die Vergußmasse erstreckt sich wie bei vorbekannten Filtervorrichtungen daher nicht nur auf der Innenseite des Gehäuses, sondern faßt den Endbereich des Gehäuses bzw. einen sich darin erstreckenden frei auskragenden Vorsprung vollständig ein. Nach dem Vergußvorgang beginnt die Vergußmasse zu schrumpfen, wodurch auf den entsprechenden Endbereich des Gehäuses bzw. den Vorsprung eine Presskraft ausgeübt wird, mit der die Vergußmasse an die entsprechenden Bereiche des Gehäuses angepreßt wird. Hierdurch läßt sich ein dichter Verschluß des zweiten Raumes erzielen.
In weiterer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß der Endbereich des Gehäuses oder der frei auskragende Vorsprung Einschnitte aufweist und die sich zwischen den Einschnitten erstreckenden Zinnen noppenartige Vorsprünge als Vergußanker aufweisen. Die zinnenartige Ausführung sowie auf den Zinnen angeordneten Noppen sichern die Vergußmasse in Umfangsrichtung sowie in Längsrichtung des Gehäuses. Die Verbindung zwischen Vergußmasse und dem frei auskragenden Vorsprung beruht einerseits auf einer durch das Schrumpfen hervorgerufenen Preßkraft und andererseits auf formschlüssiger Verbindung von Gehäuse und Vergußmasse.
Der Endbereich des Gehäuses oder der frei auskragende Vorsprung kann mit einer am Außenumfang umlaufenden Wulst versehen sein. Die Wulst weist vorzugsweise noppenartige Vorsprünge auf. Auch hierdurch wird erreicht, daß die Vergußmasse sicher im Endbereich des Gehäuses bzw. auf dem frei auskragenden Vorsprung des Gehäuses fixiert wird.
Der frei auskragende Vorsprung kann ferner ein Hinterschneidung aufweisen. Ein zwangsentformter Hinterschnitt-Kragen fixiert die mit Vorspannung durch den Verguß-Schrumpf an dem auskragenden Vorsprung bzw. dem Gehäuse anliegende Vergußmasse.
In weiterer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß die Filtervorrichtung eine Filterkappe umfaßt, die mit einem rohrförmigen Abschnitt versehen ist, der sich in eine Durchgangsbohrung der Vergußmasse erstreckt und der durch Schrumpfen der Vergußmasse flüssigkeitsdicht mit dieser in Verbindung steht. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Vergußmasse dichtend an dem rohrförmigen Abschnitt anliegt, ohne daß hierzu spezielle Dichtmittel erforderlich sind. Damit ergibt sich, daß durch die erfindungsgemäße Ausführung der Filtervorrichtung auch eine zuverlässige und einfache Abdichtung der Blut- gegen die Dialysatseite der Filtervorrichtung möglich ist, wobei auch in diesem Fall die Schrumpfung der Vergußmasse zu Dichtungszwecken ausgenutzt wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Filterkappe einen umlaufenden Wandbereich aufweist, der in einer umlaufenden nutartigen Vertiefung der Vergußmasse aufgenommen ist und der durch Schrumpfen der Vergußmasse flüssigkeitsdicht mit dieser in Verbindung steht. Der umlaufende Wandbereich der Filterkappe, der flüssigkeitsicht in der nutartigen Vertiefung der Vergußmasse aufgenommen ist, bewirkt eine zuverlässige Abdichtung der sich an die Endbereiche der Hohlfaserbundel anschließenden Blutkammern gegenüber dem Außenraum. Die Abdichtung des Dialysatraumes, d.h. des zweiten Raumes gegenüber dem Außenraum wird durch die das Gehäuse bzw. den sich darin erstreckenden, frei auskragenden Vorsprung einfassende Vergußmasse hergestellt, die aufgrund des Schrumpfvorganges mit dem Gehäuse bzw. dem frei auskragenden Vorsprung flüssigkeitsdicht verbunden wird. Schließlich ergibt sich ebenfalls aufgrund des Schrumpfvorganges eine dichtende Verbindung zwischen dem rohrförmigen Abschnitt der Filterkappe und der Vergußmasse, so daß zudem eine Abdichtung zwischen Blut und Dialysatraum, d. h. zwischen dem ersten und dem zweiten Raum gewährleistet ist.
In weiterer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß die Filtervorrichtung einen Blutanschluß sowie einen Dialysatanschluß aufweist, wobei der Blutanschluß mit dem durch den umlaufenden Randbereich sowie die Vergußmasse begrenzten Raum in Verbindung steht und der Dialysatanschluß mit dem sich in der Durchgangsbohrung der Vergußmasse erstreckenden rohrförmigen Abschnitt in Verbindung steht.
Der Blutanschluß sowie der Dialysatanschluß können Stutzen aufweisen, die sich relativ zum Gehäuse in radialer oder tangentialer Richtung, axial zum Gehäuse oder zur Längsachse des Gehäuses schräg erstrecken.
Die Vergußmasse besteht beispielsweise aus Polyurethan.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Filtervorrichtung mit zwei Strömungsräumen, von denen ein erster Raum durch die Röhrendurchgänge der Fasern eines Hohlfaserbundels und ein zweiter Raum durch ein das Hohlfaserbundel einfassendes Gehäuse gebildet wird, wobei die Endbereiche der Fasern in einer nach dem Vergießen einer Schrumpfung unterliegenden Vergußmasse eingegossen sind.
Eine zuverlässig abdichtende Filtervorrichtung ohne Einsatz spezieller Dichtelemente wird dadurch geschaffen, daß zum Zwecke der Herstellung der Vergußmasse eine Vergußkappe aufgesetzt wird, die den Endbereich des Gehäuses oder einen sich im Gehäuse erstreckenden frei auskragenden Vorsprung derart vollständig einfaßt, daß der zweite Raum nach dem anschließenden Vergießen flüssigkeitsdicht abgeschlossen wird, wobei die Dichtung durch ein Schrumpfen der Vergußmasse auf den Endbereich des Gehäuses bzw. den frei auskragenden Vorsprung erzielt wird.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Vergußkappe einen umlaufenden Randbereich aufweist und der Vergußschnitt derart ausgeführt wird, daß in der Vergußmasse eine durch diesen Randbereich der Vergußkappe gebildete umlaufende nutartige Vertiefung verbleibt und daß vor Abschluß des Schrumpfungsprozesses eine Filterkappe mit einem umlaufenden Randbereich derart auf die Vergußmasse aufgesetzt wird, daß der umlaufende Randbereich der Filterkappe in der umlaufenden nutartigen Vertiefung der Vergußmasse aufgenommen ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die Vergußmasse nicht nur dichtend mit dem Gehäuse in Verbindung steht, sondern darüber hinaus dichtend mit dem umlaufenden Randbereich der Filterkappe.
Die Vergußkappe weist vorteilhaft einen Dorn auf, dessen Länge der Dicke der eingegossenen Vergußmasse entspricht oder diese übersteigt, wobei vor dem Abschluß des Schrumpfungsprozesses eine Filterkappe mit einem rohrförmigen Abschnitt derart in die Vergußmasse eingesetzt wird, daß der rohrförmige Abschnitt in einer durch den Dorn gebildeten Durchgangsbohrung aufgenommen ist. Der rohrförmige Abschnitt wird somit vor dem Abschluß des Schrumpfungsprozesses in die Durchgangsbohrung eingeführt und erfährt während des Schrumpfungsprozesses eine zunehmende Fixierung durch die Vergußmasse. Durch den beim Schrumpfen auftretenden Anpreßdruck wird eine dichtende Verbindung zwischen Dialysat und Blutseite erzielt.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 : schematische Darstellungen unterschiedlicher Abdichtungen des Blut- und des Dialysatraumes gemäß dem Stand der Technik und gemäß der vorliegenden Erfindung, Fig. 2: perspektivische Darstellungen unterschiedlich ausgeführter Endbereiche des Gehäuses der Filtervorrichtung,
Fig. 3: eine Längsschnittansicht des Endbereiches des Gehäuses der Filtervorrichtung mit aufgesetzter Vergußkappe,
Fig. 4: eine Längsschnittdarstellung des Endbereiches des Gehäuses der Filtervorrichtung sowie der Vergußmasse nach Abzug der Vergußkappe,
Fig. 5: eine Längsschnittansicht sowie eine Ansicht von unten einer auf die Vergußmasse aufzusetzenden Filterkappe,
Fig. 6: eine Längsschnittansicht des Endbereiches des Gehäuses der Vergußmasse sowie einer darin aufgenommenen Filterkappe,
Fig. 7: eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Längs- und Querschnittsdarstellung durch den Endbereich des Gehäuses mit verschweißter Filterkappe,
Fig. 8: eine schematische Darstellung der Strömungsverhältnisse bei vorbekannten Filtervorrichtungen und
Fig. 9: eine schematische Darstellung der Strömungsverhältnisse bei der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung.
Fig. 1 , linke Darstellung zeigt die Abdichtung des Dialysat- sowie des Blutraumes gemäß dem Stand der Technik. Die Filterkappe 30 ist bei dieser Ausführungsform mit dem Gehäuse 10 verschraubt. Eine Abdichtung des Dialysatraumes gegenüber dem Außenraum wird dadurch erreicht, daß die Vergußmasse 50 an der mit 1 markierten Stelle an dem entsprechenden Innenumfang des Gehäuses 10 haftet. Die Abdichtung des Blutraumes gegen den Außenraum erfolgt mittels einer mit 2 dargestellten umlaufenden Silikon-O-Ring-Dichtung, die durch die Filterkappe 30 auf die Vergußmasse 50 gepreßt wird.
Fig. 1 , mittlere Darstellung zeigt einen Endbereich einer Filtervorrichtung gemäß dem Stand der Technik in einer weiteren Ausführungsform. Hier wird der Dialysatraum durch eine mit 1 markierte Verschweißung zwischen Gehäuse 10 und Filterkappe 30 abgedichtet. Der Blutraum wird vom Dialysatraum durch die umlaufende Silikon-O-Ring-Dichtung 2 abgedichtet, die sich zwischen Filterkappe 30 und Vergußmasse 50 erstreckt.
Fig. 1 , rechte Darstellung zeigt die Abdichtung einer Filtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Vergußmasse 50 umfaßt vollständig den Endbereich des Gehäuses 10, d. h. der Durchmesser der Vergußmasse 50 übersteigt den Außendurchmesser des Gehäuses 10. Aufgrund des sich an den Vergußvorgang anschließenden Schrumpfungsprozesses wird an der mit 1 markierten Stelle aufgrund der durch die Schrumpfung erzeugten Preßkraft eine Abdichtung des Dialysatraumes gegen den Außenraum erzielt. Auf der Oberseite weist die Vergußmasse eine umlaufende nutartige Vertiefung 54 auf, in der ein entsprechender umlaufender Wandbereich 34 der Filterkappe 30 angeordnet ist. Da die Filterkappe 30 auf die Vergußmasse 50 aufgesetzt wird, bevor der Schrumpfprozeß beendet ist, wird an der mit 2 markierten Stelle eine Abdichtung des Blutraumes zum Außenraum erzielt.
Die Vergußmasse 50 weist die Durchgangsbohrung 52 auf, in der ein rohrförmiger Abschnitt 32 der Filterkappe 30 angeordnet ist. Der rohrförmige Abschnitt 32 wird in die Durchgangsbohrung 52 eingesetzt, bevor der Schrumpfprozeß beendet ist. Hierdurch wird an der mit 3 markierten Stelle eine wirksame Abdichtung zwischen Blut- und Dialysatseite erzielt. Für keine der Abdichtungen ist ein spezielles Dichtelement erforderlich. Der rohrförmige Abschnitt 32 steht mit dem Dialysatanschluß 58' in Verbindung, der in Form des Stutzens 58 ausgeführt ist. Die Filterkappe weist zudem den Blutanschluß 56' mit Stutzen 56 auf.
Fig. 2, oben zeigt den Endbereich eines Gehäuses 10, der Zinnen 22 aufweist, auf denen sich noppenartige Vorsprünge 24 erstrecken. Die Noppen dienen als Verguß-Längsanker und fixieren die Vergußmasse 50 in axialer Richtung des Gehäuses 10. Die Zinnen 22 dienen als Verguß-Drehanker und fixieren die Vergußmasse 50 in Umfangsrichtung. Die Vergußmasse umschließt die Zinnen 22 dabei vollständig.
Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 2, unten dargestellt. Hier ist auf der Außenseite des Endbereiches des Gehäuses 10 eine umlaufende Wulst 26 angeordnet, die noppenartige Vorsprünge 28 aufweist. Auch hierdurch wird die Vergußmasse 50 zuverlässig im Endbereich des Gehäuses 10 fixiert.
Fig. 3 zeigt in einer Längsschnittdarstellung den Endbereich des Gehäuses 10 sowie der Vergußkappe 70, die derart ausgeführt ist, daß ihr Innenumfang den Außenumfang des Gehäuses 10 übersteigt. Auf diese Weise wird ermöglicht, daß die Vergußmasse 50 das Gehäuse 10 vollständig umfaßt. Die Vergußkappe 70 weist darüber hinaus den umlaufenden Randbereich 72 auf, der in der Vergußmasse 50 die nutartige Vertiefung 54 erzeugt, in der die umlaufende Wandung 34 der Filterkappe 30 aufgenommen wird. Ferner ist ein Dorn 74 vorgesehen, der zur Ausbildung einer Durchgangsbohrung 52 dient, in die der rohrförmige Abschnitt 32 der Filterkappe 30 eingeführt wird.
Die in Fig. 3 dargestellte vertikale Linie bildet die spätere Schnittebene für den Vergußschnitt.
Fig. 4 zeigt in einer Längsschnittdarstellung den Endbereich des Gehäuses 10 sowie die geschnittene Vergußmasse 50. Hier sind deutlich erkennbar die nutartige Vertiefung 54 sowie die Durchgangsbohrung 52. Die Vergußmasse 50 ist auf den Endbereich des Gehäuses 10 fixiert und wird durch die als Längsanker dienenden noppenartigen Vorsprünge 24 fixiert.
Fig. 5 zeigt die entsprechende Filterkappe 30 in einer Längsschnittansicht sowie in einer Ansicht von unten. Die Filterkappe 30 ist mit einem rohrförmigen Abschnitt 32 versehen, durch den das Dialysat ein- bzw. ausgeleitet wird. Ferner ist der umlaufende Wandbereich 34 vorgesehen, der die Blutkammer gegenüber der Vergußmasse 50 abdichtet. Die Blutkammer ist mit einem Blutanschluß 56' versehen, der in Form eines Stutzens 56 ausgeführt ist. Der rohrförmige Abschnitt 32 ist verbunden mit dem Dialysatanschluß 58', der ebenfalls in Form eines Stutzens 58 ausgeführt ist.
In der vorliegenden Darstellung sind beide Stutzen radial ausgeführt. Ebenso ist eine tangentiale Ausführung möglich oder auch eine Ausführung, bei der die Stutzen in axialer Richtung des Gehäuses oder auch dazu schräg verlaufen.
Fig. 6 zeigt in einer Längsschnittansicht den Endbereich des Gehäuses 10, die Vergußmasse 50 sowie die Filterkappe 30. Die Pfeile markieren die aufgrund des Schrumpfes der Vergußmasse 50 erzeugte Pressung. An der mit c markierten Stelle wird eine Abdichtung des Dialysatraumes gegenüber dem Außenraum erzielt. Die Stelle b markiert eine flüssigkeitsdichte Abdichtung der Blutkammer, die sich oberhalb der Vergußmasse 50 erstreckt, ebenfalls gegenüber dem Außenraum. Die Pfeile an der Stelle a kennzeichnen die flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen Blut- und Dialysatseite, indem der rohrförmige Abschnitt 32 aufgrund der Schrumpfung der Vergußmasse 50 in die Durchgangsbohrung 52 eingepreßt ist. Sämtliche Abdichtungen gemäß Fig. 6 werden dadurch erzielt, daß die Vergußmasse einem Schrumpf unterliegt, d.h. die bislang als negativ empfundene Eigenschaft der Vergußmasse wird hier positiv genutzt und dient zur Abdichtung der Filtervorrichtung. Vor dem Ende des Schrumpfungsvorganges wird die Filterkappe 30 in die Durchgangsbohrung 52 bzw. die umlaufende nutartige Vertiefung 54 eingesetzt. Durch den nunmehr fortschreitenden Schrumpfungsvorgang werden der rohrförmige Abschnitt 32 sowie der umlaufende Wandbereich 34 in die Vergußmasse 50 eingepreßt, wodurch sich jeweils dichtende Verbindungen zwischen Filterkappe 30 und Vergußmasse ergeben.
Fig. 7 zeigt in einer schematischen und vereinfachten Längs- und Querschnittsdarstellung eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der Längsschnittdarstellung gemäß Fig. 7, oben sind die Außenkonturen der Filtervorrichtung nicht dargestellt. Die Querschnittsdarstellung gemäß Linie B-B in Fig. 7, unten ist gegenüber der Darstellung gemäß Fig. 7, oben um 180° gedreht. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 ist die Filterkappe 30 mit dem Gehäuse 10 verschweißt. Innerhalb des Gehäuses 10 erstreckt sich ein frei auskragender Vorsprung 20, der eine Hinterschneidung 29 aufweist. Die Schnittlinie des Vorsprungs 20 ist in Fig. 7, unten (Schnitt A-A) nicht dargestellt. Die Vergußmasse umfaßt erfindungsgemäß den frei auskragenden Vorsprung 20, d.h. der Außendurchmesser der Vergußmasse 50 übersteigt den Außendurchmesser des Vorsprungs 20. Die Dichtung zwischen Blut- und Dialysatseite bei dieser Ausführungsform erfolgt ebenfalls nur dadurch, daß der Vorsprung 20 in die Vergußmasse 50 eingegossen wird und die Vergußmasse anschließend dem Schrumpfungsvorgang unterliegt. Mit dem Bezugszeichen 29 ist ein zwangsentformter Hinterschnittkragen gekennzeichnet.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 7 zeigt tangentiale Stutzen 56, 58 für Blut und Dialysat, wobei der tangentiale Stutzen 56 in der Längsschnittdarstellung gemäß Fig. 7, oben nicht dargestellt ist.
Fig. 8 zeigt in einer schematischen Darstellung das Auftreten von Spalten bei vorbekannten Lösungen. Hier wird aufgrund eines Mindestabstandes zwischen dem Dichtelement und den außen liegenden Fasern des Hohlfaserbündles von 1 bis 3 mm erreicht, daß in dem Spaltbereich nur sehr geringe Strömungsgeschwindigkeiten vorliegen. Der Bereich wird nicht direkt angeströmt und ist infolge dessen nicht gekennzeichnet durch hohe Strömungsgeschwindigkeiten, sondern durch moderate Blutbewegungen. Auf der anderen Seite entstehen auch keine ausgeprägten Totzonen. Eine derartige Anordnung führt dazu, daß einer Gerinnung im Bereich des O-Ringes vorgebeugt wird.
Entsprechendes gilt auch für die erfindungsgemäße Lösung gemäß Fig. 9 bei der Spaltbereiche zwar nicht, aufgrund einer zwischen Kappe 30 und Vergußmasse 50 befindlichen Dichtung, sondern aufgrund der in die Vergußmasse 50 aufgenommenen umlaufenden Wandung 34 entstehen könnten. Auch hier ist durch eine entsprechende durch den Pfeil markierte Beabstandung der Hohlfasern gewährleistet, daß eine unmittelbare direkte Anströmung des Spaltbereiches nicht erfolgt, so daß auch hier gewährleistet ist, daß einer Gerinnung vorgebeugt wird.
Die vorliegende Erfindung weist den Vorteil auf, daß das weithin gebräuchliche Silikon-Dichtelement zur Abdichtung der Kompartimente des Filters nicht mehr erforderlich ist, wobei dennoch eine verläßliche Abdichtung gewährleistet wird.
Durch die entsprechende Vereinfachung der Produktion sowie durch die Einsparung von Material werden durch die erfindungsgemäße Lösung Kostensenkungen erzielt.

Claims

Patentansprüche
Filtervorrichtung mit zwei Strömungsräumen, von denen ein erster Raum durch die Röhrendurchgänge der Fasern eines Hohlfaserbundels und ein zweiter Raum durch ein das Hohlfaserbundel einfassendes Gehäuse (10) gebildet wird, wobei die Endbereiche der Fasern in einer nach dem Vergießen einer Schrumpfung unterliegenden Vergußmasse (50) eingegossen sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vergußmasse (50) derart auf den Endbereich des Gehäuses (10) oder auf einen sich im Gehäuse (10) erstreckenden frei auskragenden Vorsprung (20) aufgebracht ist, daß sie den Endbereich des Gehäuses (10) oder den frei auskragenden Vorsprung (20) vollständig einfaßt und den zweiten Raum flüssigkeitsdicht abschließt, wobei die Dichtung durch ein Schrumpfen der Vergußmasse (50) auf den Endbereich des Gehäuses (10) bzw. den frei auskragenden Vorsprung (20) erzielt wird.
2. Filtervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Endbereich des Gehäuses (10) oder der frei auskragende Vorsprung (20) Einschnitte aufweist und die sich zwischen den Einschnitten erstreckenden Zinnen (22) noppenartige Vorsprünge (24) als Vergußanker aufweisen.
3. Filtervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Endbereich des Gehäuses (10) oder der frei auskragende Vorsprung (20) mit einer am Außenumfang umlaufenden Wulst (26) versehen ist.
4. Filtervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wulst (26) noppenartige Vorsprünge (28) aufweist.
5. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der frei auskragende Vorsprung (20) eine Hinterschneidung (29) aufweist.
6. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Filterkappe (30) umfaßt, die mit einem rohrförmigen Abschnitt (32) versehen ist, der sich in eine Durchgangsbohrung (52) der Vergußmasse (50) erstreckt und der durch Schrumpfen der Vergußmasse (50) flüssigkeitsdicht mit dieser in Verbindung steht.
7. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Filterkappe (30) umfaßt, die einen umlaufenden Wandbereich (34) aufweist, der in einer umlaufenden nutartigen Vertiefung (54) der Vergußmasse (50) aufgenommen ist und der durch Schrumpfen der Vergußmasse (50) flüssigkeitsdicht mit dieser in Verbindung steht.
8. Filtervorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtervorrichtung einen Blutanschluß (56') sowie einen Dialysatanschluß (58') aufweist, wobei der Blutanschluß (56') mit dem durch den umlaufenden Randbereich (34) sowie die Vergußmasse (50) begrenzten Raum in Verbindung steht und der Dialysatanschluß (58') mit dem sich in der Durchgangsbohrung (52) der Vergußmasse (50) erstreckenden rohrförmigen Abschnitt (32) in Verbindung steht.
9. Filtervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Blutanschluß (56') sowie der Dialysatanschluß (58') Stutzen (56, 58) aufweisen, die sich relativ zum Gehäuse (10) in radialer oder tangentialer Richtung, axial zum Gehäuse (10) oder zur Längsachse des Gehäuses (10) schräg erstrecken.
10. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergußmasse (50) aus Polyurethan besteht.
11. Verfahren zur Herstellung einer Filtervorrichtung mit zwei Strömungsräumen, von denen ein erster Raum durch die Röhrendurchgänge der Fasern eines Hohlfaserbundels und ein zweiter Raum durch ein das Hohlfaserbundel einfassendes Gehäuse (10) gebildet wird, wobei die Endbereiche der Fasern in einer nach dem Vergießen einer Schrumpfung unterliegenden Vergußmasse (50) eingegossen sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß zum Zwecke der Herstellung der Vergußmasse (50) eine Vergußkappe (70) aufgesetzt wird, die den Endbereich des Gehäuses (10) oder einen sich im Gehäuse (10) erstreckenden frei auskragenden Vorsprung (20) derart vollständig einfaßt, daß der zweite Raum nach dem anschließenden Vergießen flüssigkeitsdicht abgeschlossen wird, wobei die Dichtung durch ein Schrumpfen der Vergußmasse (70) auf den Endbereich des Gehäuses (10) bzw. auf den frei auskragenden Vorsprung (20) erzielt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Vergußkappe (70) einen umlaufenden Randbereich (72) aufweist und der Vergußschnitt derart ausgeführt wird, daß in der Vergußmasse (50) eine durch diesen Randbereich (72) der Vergußkappe (70) gebildete umlaufende nutartige Vertiefung (54) verbleibt und daß vor Abschluß des Schrumpfungsprozesses eine Filterkappe (30) mit einem umlaufenden Randbereich (34) derart auf die Vergußmasse (50) aufgesetzt wird, daß der umlaufende Randbereich (34) der Filterkappe (30) in der umlaufenden nutartigen Vertiefung (54) der Vergußmasse (50) aufgenommen ist.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergußkappe (70) einen Dorn (74) aufweist, dessen Länge der Dicke der eingegossenen Vergußmasse (50) entspricht oder diese übersteigt und daß vor dem Abschluß des Schrumpfungsprozesses eine Filterkappe (30) mit einem rohrförmigen Abschnitt (32) derart in die Vergußmasse (50) eingesetzt wird, daß der rohrförmige Abschnitt (32) in einer durch den Dorn (74) gebildeten Durchgangsbohrung (52) aufgenommen ist.
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