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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Integritätsprüfung von in einem Filtergehäuse angeordneten Filterelementen, die in Clustern von mindestens jeweils einem Filterelement zusammengefasst sind, wobei jeder Cluster über ein eigenes Auslassventil mit einer Filtratleitung verbunden ist, bei dem die Filterelemente mit einer Flüssigkeit benetzt und einem Gasdruck ausgesetzt werden, über den eingangsseitigen Druckabfall die Integrität der Filterelemente der Cluster bestimmt wird.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Integritätsprüfung von Filterelementen mit in einem Filtergehäuse angeordneten Filterelementen, die in Clustern von mindestens jeweils einem Filterelement zusammengefasst sind, wobei jeder Cluster über ein eigenes Auslassventil mit einer Filtratleitung verbunden ist, wobei der Innenraum des Filtergehäuses mit einer Unfiltratleitung verbunden ist und wobei dem Innenraum ein Gas mit einem vorbestimmten Gasdruck zuführbar ist.
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Stand der Technik
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Aus der
EP 0 586 659 B1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Integritätsprüfung von Filterelementen bekannt. Dabei ist eine Mehrzahl von Filterelementen in einem Filtergehäuse angeordnet. Mehrere Filterelemente sind dabei in Abschnitten bzw. Clustern zusammengefasst, wobei jeder Cluster über ein eigenes Auslassventil mit einer Filtratleitung verbunden ist. Der Innenraum des Filtergehäuses ist mit einer Unfiltratleitung verbunden, über die zu filtrierende Flüssigkeit bzw. eine wässrige Flüssigkeit zur Benetzung der Filterelemente mit nachfolgender Integritätsprüfung zugeführt werden kann.
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Nachteilig dabei ist, dass der zur Integritätsprüfung in dem Gehäuseinnenraum benötigte Gasdruck während des Drucktests relativ aufwendig nachgeregelt wird. Um den Druckabfall in dem jeweiligen Cluster bestimmen zu können, ist es notwendig, jedes Auslassventil mit einer vorgelagerten Druckmesseinrichtung zu versehen. Nachteilig ist weiterhin, dass nicht nur bei dem zu testenden Cluster eingangs- und ausgangsseitig eine Druckdifferenz besteht, sondern auch bei den Filterelementen der restlichen Cluster. Dies führt zu einem unerwünschten diffusiven Fluss durch alle Filterelemente und damit zu einer Ergebnisverfälschung.
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Weiterhin sind aus der
EP 0 518 250 B2 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Integritätsprüfung von Filterelementen bekannt, die im Wesentlichen die gleichen oben beschriebenen Nachteile aufweisen.
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Weiterhin sind aus der
DE 36 18 112 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Integritätsprüfung von Filterelementen mit einem Druckhaltetest bekannt. Dabei ist eine Mehrzahl von Filterelementen jeweils in einem Filtergehäuse bzw. Filtergefäß angeordnet. Dem Filtergefäß wird nach einer Benetzung mit Flüssigkeit aus einer Quelle Druckgas zugeführt bis ein vorgegebener Prüfdruck erreicht ist. Anschließend wird die Gaszufuhr unterbrochen und der Druckabfall im Filtergehäuse überwacht und mit vorgegebenen Parametern verglichen.
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Nachteilig dabei ist, dass jeweils nur die Gesamtheit der im Filtergehäuse angeordneten Filter auf ihre Integrität geprüft werden kann.
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Aufgabenstellung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die bekannten Verfahren und Vorrichtungen so zu verbessern, dass das Verfahren zur Integritätsprüfung von Filterelementen einfacher, kostengünstiger und sicherer durchgeführt werden kann. Insbesondere soll ein diffusiver Fluss bei den nicht zu testenden Filterelementen vermieden werden.
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Darstellung der Erfindung
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Die Aufgabe bezüglich des Verfahrens wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass die Filterelemente eingangs- und ausgangsseitig mit ein und demselben Gasdruck beaufschlagt werden, dass der Cluster mit den zu testenden Filterelementen zur Bestimmung des eingangsseitigen Druckabfalls ausgangseitig über sein Auslassventil entspannt wird, wobei die Ausgangsventile der restlichen Cluster geschlossen sind.
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Durch die Beaufschlagung der Filterelemente der restlichen Cluster sowohl eingangs- als auch ausgangsseitig mit dem Gasdruck, kommt es lediglich durch den Cluster mit den zu testenden Filterelementen durch dessen geöffnetes Auslassventil zu einem zu messenden eingangsseitigen Druckabfall. Da in den restlichen Filterelementen keine Druckdifferenz besteht, wird ein unerwünschter diffusiver Fluss zwischen bzw. in den Filterelementen zuverlässig vermieden. Da der Gasdruck in dem Gehäuseinnenraum nicht konstant gehalten wird, kann der Druckabfall verursacht durch die zu testenden Filterelemente des Clusters über die Veränderung des Gasdruckes im Gehäuseinnenraum durch ein einziges Druckmessgerät, das mit dem Gehäuseinnenraum verbunden ist, bestimmt werden. Das Verfahren wird einfacher, kostengünstiger und sicherer als die bekannten Verfahren.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden nach dem Test der Filterelemente des ersten Clusters die Filterelemente wieder eingangs- und ausgangsseitig mit dem Gasdruck beaufschlagt, und es werden nachfolgend der zweite Cluster mit den zu testenden Filterelementen zur Bestimmung eines eingangsseitigen Druckabfalls ausgangseitig durch Öffnen seines Auslassventils entspannt, wobei die Auslassventile der restlichen Cluster geschlossen sind.
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Entsprechend den oben beschriebenen Schritten werden in Folgeschritten die Filterelemente der restlichen Cluster auf ihre Integrität geprüft. Für den Test der Filterelemente des nachfolgenden Clusters werden die getesteten Filterelemente des jeweiligen Clusters wieder mit Gasdruck beaufschlagt, was in erheblich kürzerer Zeit erfolgen kann, da die Filterelemente der restlichen Cluster im Wesentlichen noch mit Druck beaufschlagt sind.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird einem eingangsseitigen Kopfraum des Filtergehäuses über ein Kopfraumventil und ein dem Kopfraumventil vorgelagertes Druckleitungsventil der Gasdruck zugeführt, wobei der Kopfraum und die Filtratleitung über ein Kurzschlussventil miteinander verbunden werden. Zur Erzeugung des Gasdruckes wird beispielsweise sterile Luft mit einem Druck von 4500 mbar einerseits über das Kopfraumventil dem Kopfraum bzw. dem damit verbundenen Gehäuseinnenraum zugeführt und andererseits wird die sterile Luft mit dem gleichen Druck über das Kurzschlussventil über die Filtratleitung und die Auslassventile den Clustern zugeführt, so dass die Filterelemente der Cluster eingangs- und ausgangsseitig mit dem gleichen Druck beaufschlagt werden.
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Zur Vermeidung von Crosskontaminationen hat es sich bewährt, vor dem Kurzschlussventil eine Sicherheitseinheit zu installieren. Die Sicherheitseinrichtung soll die Passage von Mikroorganismen, insbesondere von Bakterien und/oder Viren zwischen der Einlass- und Auslassseite verhindern. Solche Sicherheitseinrichtungen können als Steril- oder Virusfilter ausgebildet sein.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird nach dem Benetzen der Filterelemente das Filtergehäuse eingangsseitig über die Unfiltratleitung und ausgangsseitig über die Filtratleitung entleert, wobei Restflüssigkeit aus den Filterelementen der Cluster in ein Sammelgefäß abgeleitet werden kann. Durch das Sammelgefäß, das mit der Umgebung über einen Steril- oder Virusfilter und ein nachfolgendes Ventil in Verbindung steht, kann eine permanente „Steril- oder Virussterilität” auf der Filtratseite sichergestellt werden.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zur eingangsseitigen Druckentlastung Gas über das Kopfraumventil und einem ersten Gasfilter mit nachgeschaltetem Gasfilterventil abgeleitet.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zur ausgangsseitigen Druckentlastung Gas über die Filtratleitung, das Sammelgefäß und einen zweiten Gasfilter mit nachgeschaltetem zweitem Gasfilterventil abgeleitet. Insbesondere durch das Sammelgefäß und dem zweiten Gasfilter mit nachgeschaltetem Gasfilterventil kann die Sicherheit auf der Filtratseite gewährleistet werden.
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Die Aufgabe bezüglich der Vorrichtung wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 8 dadurch gelöst, dass der Gehäuseinnenraum mit einem Druckmessgerät in Verbindung steht und dass der Gehäuseinnenraum über ein Kurzschlussventil mit der Filtratleitung verbunden ist.
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Zur Vermeidung von Crosskontaminationen hat es sich in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bewährt, dass vor dem Kurzschlussventil eine Sicherheitseinheit installiert ist. Die Sicherheitseinrichtung soll die Passage von Mikroorganismen, insbesondere von Bakterien und/oder Viren zwischen der Einlass- und Auslassseite verhindern. Solche Sicherheitseinrichtungen können als Steril- oder Virusfilter ausgebildet sein.
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Durch die Verbindung des Gehäuseinnenraumes über ein Kurzschlussventil mit der Filtratleitung können die Filterelemente bzw. Cluster über die Auslassventile auch ausgangsseitig mit Druck beaufschlagt werden. Zur Messung des eingangsseitigen Druckabfalls bei den jeweils zu testenden Filterelementen der Cluster reicht für alle Cluster ein einziges mit dem Gehäuseinnenraum verbundenes Druckmessgerät aus.
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Die Vorrichtung ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet und weist insofern die oben genannten Vorteile auf.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung geht der Gehäuseinnenraum in einen Kopfraum über, der über ein Kopfraumventil und über das Kurzschlussventil mit der Filtratleitung verbunden ist. Über das Kopfraumventil kann dem Kopfraum bzw. Gehäuseinnenraum zum einen Gas mit dem notwendigen Gasdruck zugeführt werden und zum anderen kann über das Kopfraumventil und einen nachgeschalteten Gasfilter der Gehäuseinnenraum durch Ablassen von Gas entspannt werden. Weiterhin wird über den dem Kopfraumventil vorgelagerten Abzweig, der über das Kurzschlussventil mit der Filtratleitung verbunden ist, den Filterelementen ausgangsseitig Gas mit dem notwendigen Gasdruck zugeführt.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Cluster über die Auslassventile und die Filtratleitung mit einem Sammelgefäß verbunden, das über einen Gasfilter mit Gasfilterventil entgasbar ist. Dadurch kann schnell und einfach der Gasdruck in dem Gehäuseinnenraum und in den Filterelementen abgebaut werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Kopfraum über das Kopfraumventil mit einem ersten Gasfilter und einem nachgeschalteten ersten Gasfilterventil entgasbar. Durch den Gasfilter wird sichergestellt, dass beim Entgasen die Umwelt nicht unerwünscht kontaminiert wird.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft veranschaulicht sind.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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In den Zeichnungen zeigen:
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1: Ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Integritätsprüfung von Filterelementen, bei der die Filterelemente ein- und ausgangsseitig mit einem Gasdruck beaufschlagt sind,
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2: ein Blockschaltbild der Vorrichtung von 1 mit vorgespanntem Gehäuseinnenraum und vorgespannten Filterelementen der restlichen Cluster im Schritt „Vorspannen”,
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3: ein Blockschaltbild der Vorrichtung von 2 mit geöffnetem Druckleitungsventil, geöffnetem Kopfraumventil und geöffnetem Auslassventil des Clusters mit den zu testenden Filterelementen im Schritt „Stabilisieren”,
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4: ein Blockschaltbild der Vorrichtung von 3 mit geschlossenem Kopfraumventil und geöffnetem Auslassventil des Clusters mit den zu testenden Filterelementen im Schritt „Testen”,
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5: ein Blockschaltbild der Vorrichtung von 4 mit geöffnetem Druckleitungsventil, geöffnetem Kopfraumventil und geöffnetem Auslassventil des Clusters mit den zu testenden Filterelementen im Schritt „Umschalten 1”,
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6: ein Blockschaltbild der Vorrichtung von 5 mit geöffnetem Druckleitungsventil, geöffnetem Kopfraumventil, geöffnetem Auslassventil des Clusters mit den getesteten Filterelementen und geöffnetem Kurzschlussventil im Schritt „Umschalten 2”,
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7: ein Blockschaltbild der Vorrichtung von 6 mit geöffnetem Druckleitungsventil, geöffnetem Kopfraumventil, geöffnetem Kurzschlussventil und geöffnetem Auslassventilen der Cluster im Schritt „Umschalten 3”,
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8: ein Blockschaltbild der Vorrichtung von 7 mit geöffnetem Druckleitungsventil, geöffnetem Kopfraumventil und geöffnetem Auslassventil des nächsten Clusters mit den zu testenden Filterelementen im Schritt „Stabilisieren”,
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9: ein Blockschaltbild der Vorrichtung von 8 mit geschlossenem Kopfraumventil und geöffnetem Auslassventil des Clusters mit den zu testenden Filterelementen im Schritt „Testen” und
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10: ein Blockschaltbild der Vorrichtung von 1 nach dem Integritätstest des letzten Clusters mit zu testenden Filterelementen mit geöffnetem Kopfraumventil, geöffnetem Filterventil, geöffneten Auslassventilen der Cluster, geöffnetem Abzweigventil, geöffnetem Entlüftungsventil und geöffnetem Filterventil im Schritt „Entspannen”.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Eine Vorrichtung 1 zur Integritätsprüfung von Filterelementen 2 besteht im Wesentlichen aus einem Filtergehäuse 3, Clustern 4, 5, 6, einer Unfiltratleitung 7, einer Filtratleitung 8 und einer Druckleitung 9.
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Das Filtergehäuse 3 weist einen Gehäuseinnenraum 10 auf, in dem die Filterelemente 2 zusammengefasst in den Clustern 4, 5, 6 angeordnet sind. Dabei besteht jeder Cluster 4, 5, 6 aus jeweils mindestens einem Filterelement 2, im Ausführungsbeispiel aus jeweils zwei Filterelementen 2, wobei in den Figuren jeweils symbolisch nur ein Filterelement dargestellt ist.
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Die Cluster 4, 5, 6 weisen ausgangsseitig jeweils ein eigenes Auslassventil 11, 12, 13 auf, über die Filterelemente 2 bzw. die Cluster 4, 5, 6 mit der Filtratleitung 8 verbunden sind. Die Unfiltratleitung 7 ist über ein Einlassventil 14 mit dem Gehäuseinnenraum 10 verbunden. Der Gehäuseinnenraum 10 weist in vertikaler Richtung oben einen Kopfraum 15 auf, der über ein Kopfraumventil 16 mit der Druckleitung 9 verbunden ist.
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Die Druckleitung 9 weist stromaufwärts ein Druckleitungsventil 17 auf. Zwischen dem Kopfraumventil 16 und dem Druckleitungsventil 17 ist ein Gasfilter 18 angeordnet, über den die Druckleitung 9 mit der Umgebung über ein Filterventil 19 verbindbar ist. Die Druckleitung 9 führt zum einen über das Kopfraumventil 16 in den Kopfraum 15 bzw. den Gehäuseinnenraum 10, und zum anderen ist die Druckleitung 9 über eine Kurzschlussleitung 20 und einem Kurzschlussventil 21 mit der Filtratleitung 8 und damit über die Auslassventile 11, 12, 13 ausgangsseitig mit den Clustern 4, 5, 6 verbunden. Stromaufwärts ist die Filtratleitung 8 über ein Filtratleitungsventil 22 absperrbar. Zwischen dem ersten Auslassventil 11 und dem Filtratleitungsventil 22 ist eine Abzweigleitung 23 mit einem Abzweigventil 24 angeordnet, die zu einem sterilen Sammelgefäß 25 führt. Das Sammelgefäß 25 ist über ein Entgasungsventil 26, einen Gasfilter 27 und einem nachgeschalteten Filterventil 28 mit der Umgebung verbunden.
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Ein Druckmessgerät 29 ist mit dem Gehäuseinnenraum zu Messung des Druckabfalls im Gehäuseinnenraum (eingangsseitiger Druckabfall) 10 verbunden.
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Zur Vermeidung von Crosskontaminationen ist vor dem Kurzschlussventil 21 eine Sicherheitseinheit 30 installiert. Die Sicherheitseinheit 30 verhindert oder verringert auf ein zulässiges Maß die Passage von Mikroorganismen, insbesondere von Bakterien und/oder Viren zwischen der Einlass- und Auslassseite. Die Sicherheitseinheit 30 kann als Steril- oder Virusfilter ausgebildet sein.
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Eine aus dem Stand der Technik bekannte Regel- und Steuereinheit sowie vorhandene Steuerleitungen sind nicht dargestellt.
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Nach einem Ausführungsbeispiel wird eine automatische Vorrichtung 1 zur Integritätsprüfung von Filterelementen 2 verwendet, die beispielsweise als 20''-Filterkerzen ausgebildet sind. Jeder Cluster 4 ist dabei beispielsweise mit zwei Filterelementen 2 besetzt. Der notwendige Gasdruck zum Drucktest kann dabei beispielsweise 4.500 mbar betragen, wobei sterile Luft als Testgas verwendet wird. Die Filterelemente 2 der Cluster 4, 5, 6 werden zu Beginn des Testverfahrens mit einer wässrigen Lösung, die über die Unfiltratleitung 7 zugeführt und über die Filtratleitung 8 abgeführt wird, benetzt. Anschießend wird das Filtergehäuse 3 eingangs- und ausgangsseitig statisch geleert.
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Entsprechend 2 folgt in einem ersten Testschritt ein „Vorspannen”. Hierbei wird über die Druckleitung 9 sterile Luft mit einem Druck von 4.500 mbar über die Druckleitung 9, das Druckleitungsventil 17 und das Kopfraumventil 16 dem Kopfraum 15 des Filtergehäuses 3 zugeführt. Gleichzeitig wird über die Druckleitung 9, die Kurzschlussleitung 20 und das Kurzschlussventil 21 sowie den Auslassventilen 12, 13 den Clustern 5, 6 mit den nicht zu testenden Filterelementen 2 ausgangsseitig der vorbestimmte Gasdruck von 4.500 mbar zugeführt.
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In einem zweiten Schritt erfolgt entsprechend 3 eine „Stabilisierung”. Dabei wird das Kurzschlussventil 21 und die Auslassventile 12, 13 der restlichen Cluster 5, 6 mit den nicht zu testenden Filterelementen 2 geschlossen. Weiterhin wird der Weg über das Abzweigventil 24, das Sammelgefäß 25, das Entlüftungsventil 26 und das Filterventil 28 geöffnet. In einem nächsten Teilschritt erfolgt die Öffnung des Auslassventils 11 des ersten Clusters 4 mit den zu testenden Filterelementen 2.
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In einem Schritt 3 erfolgt entsprechend 4 der eigentliche Druckabfalltest der Filterelemente 2 des ersten Clusters 4. Hierzu wird das Kopfraumventil 16 geschlossen und der Druckabfall in dem Gehäuseinnenraum 10 wird über das Druckmessgerät 29 ermittelt. Wenn der Druckabfall sich im erlaubten Rahmen bewegt, gilt der Integritätstest der Filterelemente 2 des ersten Clusters 4 als erfolgreich und die Prüfung wird fortgesetzt.
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Entsprechend 5 erfolgt in einem Schritt 4 ein Umschalten, wobei zunächst das Kopfraumventil 16 geöffnet und der Weg zu dem Sammelgefäß 25 durch Schließen des Abzweigventils 24 geschlossen wird.
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Entsprechend 6 erfolgt in einem fünften Schritt ein weiteres Umschalten, wobei das Kurzschlussventil 21 geöffnet wird.
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Entsprechend 7 erfolgt in einem sechsten Schritt ein weiteres Umschalten, in dem zusätzlich die Auslassventile 12, 13 geöffnet werden.
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Entsprechend 8 erfolgt in einem siebenden Schritt ein „Stabilisieren” des nächsten Clusters 5 mit den zu testenden Filterelementen 2, wobei das Kurzschlussventil 21 geschlossen wird und der Weg über das Sammelgefäß 25 durch Öffnen des Abzweigventils 24 bei zusätzlicher Öffnung des Auslassventils 12 freigegeben wird.
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Entsprechend 9 erfolgt in einem achten Schritt die Integritätsprüfung der Filterelemente 2 des zweiten Clusters 5. Hierzu wird das Kopfraumventil 16 geschlossen und der Druckabfall im Gehäuseinnenraum 10 über das Druckmessgerät 29 gemessen.
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Soweit der gemessene Druckabfall sich im vorbestimmten Rahmen befindet, wird der zweite Cluster 5 freigegeben und der Integritätstest entsprechend fortgesetzt.
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Nachdem auch die Filterelemente 2 des letzten Clusters 6 entsprechend den vorherigen Schritten getestet und freigegeben wurden, erfolgt entsprechend 10 eine eingangs- und ausgangsseitige Entspannung. Hierzu werden die Auslassventile 11, 12, 13 sämtlicher Cluster 4, 5, 6 geöffnet und über das Sammelgefäß 25 entlüftet. Eingangsseitig wird das Druckleitungsventil 17 geschlossen und der Gehäuseinnenraum 10 über das Kopfraumventil 16, den Luftfilter 18 und das Filterventil 19 entlüftet bzw. entspannt.
