DE2317750C3 - Vorrichtung zum Trennen von Gasen und Flüssigkeiten und zum Filtern von Flüssigkeiten und Gasen - Google Patents
Vorrichtung zum Trennen von Gasen und Flüssigkeiten und zum Filtern von Flüssigkeiten und GasenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Hauptanspruches.
Vielfach ist es notwendig, in Flüssigkeiten enthaltene Gase von der Flüssigkeit vollständig zu trennen, ebenso
wie man häufig Flüssigkeiten aus diese mitführenden Gasen abscheiden muß. In bestimmten Fällen, beispielsweise
bei Verabreichung medizinischer Injektionen oder Infusionen muß mit absoluter Sicherheit vermieden
werden, daß dem l'alienten zusammen mit einer Flüssigkeit Gas zugeführt wird. Zusätzlich muß in diesen
Fällen die Flüssigkeit auch gefiltert werden, um zu verhindern, daß Stoffe ab einer bestimmten Parlikelgrös
lie mit der Flüssigkeit /um Patienten gelangen. Die zu diesem Zweck verwendeten feinen Filter lassen, wenn
sie mil der Flüssigkeit benetzt sind, kein (Jas durchtreten, jedoch besieht die Gefahr, dall sich mit der
Zeit auf der Oberfläche ties Filters Gasbläschen ίο festsetzen, die schließlich einen weiteren Durchtritt von
Flüssigkeit verhindern und somit das Filter blockieren. Wenn die Infusion unter dem Druck einer Förderpumpe
vorgenommen wird, kann diese Erscheinung dazu führen, daß das Filter plötzlich doch Gas durchläßt,
insbesondere auch dann, wenn am Fnde des Infusionsvorganges die Infusionsflüssigkeit aufgebraucht ist und
dadurch zwangsläufig Luft in die Zufuhrleitung für die Flüssigkeit gelangt.
Es ist bekannt, daß poröse Materialien mit geringer Porengröße nach benetzen mit einer Flüssigkeit den
Durchtritt von Gasen bei Drücken der strömenden Flüssigkeit verhindern, die unter dem sogenannten
Blasenpunkt derselben liegen. Der Blasenpunkt ist als derjenige charakteristische Druck definiert, bei dem
eine erste Luftblase erscheint, wenn das unter die Oberfläche einer Flüssigkeit eingetauchte poröse
Material unier Luftdruck gesetzt wird (vergl. hierzu
beispielsweise US-PS 30 07 334). Man hat derartige mikroporöse Materialien bereits als Filter in eine
Infusionseiniichtung eingebaut, das mit der Infusionsflüssigkeit
befeuchtet wird. Dadurch konnte zwar ein Lufldurchtritt verhindert werden, jedoch entstanden
Schwierigkeiten dadurch, daß sich die abgeschiedene Luft an der Oberfläche des Filters ablagerte und mit der
Zeit den weiteren Durchtritt von Flüssigkeit behinderte und schließlich ganz unmöglich machte. Dabei nimmt
auch das Druckgefälle durch das Filter ab, so daß der Blasenpunkt des Filters bei geringerem Druck als
erwartet erreicht wird und die zurückgehaltene Luft bei dem normalen Arbeitsdruck doch durch das Filter
hindurehtreten kann.
Ähnliche Schwierigkeiten treten bei chemischen Verfahren auf, bei denen eine Flüssigkeit beim
Überführen in einen anderen Behälter gefiltert werden muß.
Aus der US-PS 35 23 408 ist eine Vorrichtung zum Trennen von Gasen und Flüssigkeiten bekannt, welche
in einem aus zwei Teilen zusammengesetzten Gehäuse, das einen Einlaß für ein Gemisch aus Flüssigkeiten und
Gasen aufweist, ein mit Flüssigkeit benetzbares und im flüssigkeitsbenetzten Zustand gasundurchlässiges Filter
und diesem gegenüberliegend ein flüssigkeitsabstoßendes
gasdurchlässiges Filter enthält, wobei hinter den Filtern jeweils Auslässe für die Flüssigkeit bzw. die Gase
vorgesehen sind. Eine derartige Vorrichtung arbeitet nur dann zufriedenstellend, wenn sie sich in einer
gewissen Position befindet, weil sichergestellt werden muß, daß die am gasundurchlässigen Filter abgeschiedenen
Gasbläschen zum gasdurchlässigen Filter gelangen,
(>o was bei dieser Filtervorrichtung voraussetzt, daß die
abgeschiedenen Gasbläschen zum gasdurchlässigen Filter hochsteigen können.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Trennen von Gasen und Flüssigkeiten
fi.s und zum Filtern von Flüssigkeilen und Gasen mit
flüssigkeitsdurchlässigen Lind gasdurchlässigen Filtern für die getrennte Abfuhr von Flüssigkeiten und Gasen
zu schaffen, die in jeder beliebigen Lage befriedigend
arbeitet, ohne d;:ü die am flüssigkeilsdurchlässigen
Tilter abgeschiedenen Gasbläschen dieses Filier blokkieren
können.
Diese Aufgabe wird erl'indungsgemäß mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruches
gelösi. Vorteilhafte Weiterbildungen der Ei'indung sind
Gegenstand der linteransprüche.
Dadurch, daß die einzelnen Tilierblätter iicbencinandei
angeordnet sind, wobei sich vorzugsweise auf zwei Seiten des flüssigkcitsdurchliissigcn Filters joweils ein
gasdurchlässiges I'ilter befindet, ist gewährleistet, daß
die am flüssig!:eitsdurchlässigen Tilter abgeschiedenen (iasbläschen schnell zu einem gasdurchlässigen Tilter
gelangen und durch dieses entweichen können, so daß sie nicht vordem flüssigkeitsdurehlässigen l'ilter sitzen
bleiben und dieses mit der Zeit blockieren. Daher kann die erfindungsgemäße Filtervorrichtung benutzt werden,
ohne auf eine besondere Position derselben achten zu müssen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn
alle Filterblätter in einer Fbene angeordnet sind, so daß die zu behandelnde und /u filiernde Flüssigkeit
nacheinander über die einzelnen Filterblätter strömt, da dann allein durch die Strömung die an dem flüssigkeitsdurchlässigen
Filterblatt abgeschiedenen Gasblüsehen zu den gasdurchlässigen Filterblättern mitgenommen
werden.
Sowohl die flüssigkeitsdurchlässigen als auch die gasdurchlässigen Filterblätter haben vorzugsweise eine
l.ochgröße von weniger als ü, J μ, wenn die Vorrichtung für Bluttransfusions- oder Bluiumwälzanordnungen
verwendet werden soll. Dann kann man mit der Vorrichtung auch unerwünschte Mikroembolien oder
sonstige Mikroorganismen abscheiden, ebenso wie man unerwünschte Lufteinschlüsse zurückhält, ohne das
Leitungssystem der Anordnung vor Inbetriebnahme vollständig von Luft befreien zu müssen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist aber nicht nur /um Reinigen und Filtern von Blut und insbesondere
menschlichem Blut geeignet, sondern auch für die Durchführung chemischer Verfahren, bei denen es
wichtig ist. Flüssigkeiten vollständig von Gaseinschlüssen und/oder Gase vollständig von mitgefühlten
FHissigkeitspartikeln zu befreien.
Für medizinische Anwendungsfälle ist es vorzuziehen, die die Flüssigkeit führenden Kammern so klein wie
möglich auszuführen und ihnen zweckmäßig ein Gesamtvolumen von weniger als 0,5 cm3 zu geben.
Das Gehäuse der Vorrichtung wird zweckmäßig aus Kunststoffen gefertigt, die diesem eine ausreichende
Stabilität verleihen, wobei die Kunststoffe starr oder auch flexibel sein können, je nach Anwendungsfall. Auch
ist es möglich, das Gehäuse durchsichtig auszubilden, was häufig nützlich ist, um im Betrieb optisch
überwachen zu können, ob die Vorrichtung befriedigend arbeitet.
Die Filterblätter können aus Textilmaterialien wie Baumwolle, |ute, Sisal, Hanf, Flachs, Leinen und
Holzfasern aber auch aus Metalldraht und Kunststoff-Faden aller Ausführungen und Kombinationen dieser
Materialien hergestellt werden. Dabei haben die Filterblältcr eine für den jeweiligen Verwendungszweck
geeignete l.ochgröße. Sie können auch mit Kunststoff imprägniert sein, um die gewünschten
mikroporösen Filterblätter zu schaffen. Hierfür geeignete mikroporöse Filtermaterialien sind in den US-PS
5! r)8 532, 32 38 056, 32 4fa 7b7 und 33 53 082 offenbart.
Auch sind keramische Filter und mikroporöse Membranfilter brauchbar, wie sie in den US-PS 14 2! 341,
Ib 9 3 890, 17 20 670, 27 8 3H94, 28 64 777 und 29 44 017
offenbart sind.
Wenn die drei Tilierblätter in einer Ebene angeordnet
sind, kann die Vorrichtung flach und damit besonders s handlich gebaut werden. Falls bei einer derartigen
Ausfühningsform tier Erfindung das am flüssigkeitsdurehlässigen
Filter abgeschiedene Gas in der vor den Tilierblältern befindlichen Kammer hochsteigt und dort
eine Gastasche bildet, ist das nicht schädlich, weil bei
ι υ einer Veränderung tier Lage der Vorrichtung diese
Gastasche durch ein gasdurchlässiges Filterblalt abgebaut und auf jeden Tall sichergestellt wird, daß das
abgeschiedene (Jas tlas flüssigkeitsdurchlässige Filterblalt nicht blockieren kann.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, und /war
zeigt
F i g. 1 eine Draufsicht auf das aus zwei Teilen zusammengesetzte Gehäuse dieser Vorrichtung,
F i g. 2 eine Draufsicht auf die Innenseite des einen Gehiiuseleiles, nämlich des oberen Teiles, wobei die
Filterblätter weggelassen sind,
F i g. 3 einen Längsschnitt nach Linie 3-3 aus T' i g. 1,
F i g. 4 einen Querschnitt nach Linie 4-4 aus T' i g. 1,
F i g. 4 einen Querschnitt nach Linie 4-4 aus T' i g. 1,
2s Fig. 5 einen Querschnitt nach Linie 5-5 aus T i g. 1
und
F i g. b einen Querschnitt nach Linie 6-6 aus F i g. 1.
Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung /um Trennen von Gasen und Flüssigkeiten und zum filtern von Flüssigkeiten und Gasen hat ein starres, dünnes, kastenförmiges Gehäuse 1 mit rechteckigem Umriß, das aus /vvci Gehäuseteilen 2 und 3 zusammengesetzt ist, die aus Polymethyl-Methacrylat bestehen und die entlang einer Verbindungsnahl 4 zu einem Stück miteinander verbunden sind. Der Gehäuseteil 2 bildet dabei den Hauptteil und der Gehäuseteil 3 den Deckel des Gehäuses. Die Verbindungsnaht 4 ist im Inneren des Gehäuses so verwischt, daß die beiden Gehäuseteile wie ein einziges Stück zusammengehalten sind.
Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung /um Trennen von Gasen und Flüssigkeiten und zum filtern von Flüssigkeiten und Gasen hat ein starres, dünnes, kastenförmiges Gehäuse 1 mit rechteckigem Umriß, das aus /vvci Gehäuseteilen 2 und 3 zusammengesetzt ist, die aus Polymethyl-Methacrylat bestehen und die entlang einer Verbindungsnahl 4 zu einem Stück miteinander verbunden sind. Der Gehäuseteil 2 bildet dabei den Hauptteil und der Gehäuseteil 3 den Deckel des Gehäuses. Die Verbindungsnaht 4 ist im Inneren des Gehäuses so verwischt, daß die beiden Gehäuseteile wie ein einziges Stück zusammengehalten sind.
Jeder Gehäuseteil ist als Formteil gestaltet, beispielsweise als gegossener oder gepreßter Formteil. An der
einen Seite des Gehäuseteiles 2 ist einstückig mit diesem eine Leitung 5 angeformt, die an ihrem einen Ende 6
einen Einlaßkanal 7 enthält und an ihrem anderen Ende mit einem Auslaß 9 versehen ist. Mit dem Einlaß 7 kann
eine Einlaßleitung 10 und mit dem Auslaß 9 eine Auslaßleitung 11 verbunden werden. Die Leitung 5
enthält eine Wand 12, welche einen direkten Durchstrom vom Einlaßkanal 7 zum Auslaß 9 verhindert. Der
Einlaßkanal 7 endet in einer öffnung 13, die in eine zwischen den beiden Gehäuseteilen 2 und 3 liegende
Kammer 14 führt, so daß das gesamte durch die Einlaßleitung 10 zuströmende Medium, welches ein
Flüssigkeit enthaltendes Gas oder eine Gas enthaltende Flüssigkeit sein kann, in die Kammer 14 gelangt.
Der Gehäuseteil 2 enthält drei Kammern 15, 16 und 17, die an ihrer jeweils offenen Seite mit je einem nach
innen zur Kammer 14 ragenden umlaufenden Flansch 18,19 bzw. 20 versehen sind. Auf die Flansche 18 bzw. 20
fro der Kammern 15 und 17 ist jeweils ein flüssigkeitsabstoßendes
Filterblatt 22 bzw. 24 aufgelegt und mit diesem verbunden, während auf dem Flansch 19 der Kammer 16
ein benetzbares Filterblalt 23 aufgelegt und mit diesem verbunden ist. Aus der Kammer 15 führen vier
i'S Gaskanüle 25 und aus der Kammer 17 vier Gaskanüle 27
nach außen, die zum Abführen von (Jas dienen. Die Kammer 16 enthüll öffnungen 29, die in die Leitung 5
und damit zum Auslaß 9 und der Auslaßleitung 11 führen
und zur Flüssigkeitsabfuhr dienen.
In die Kammer 14 eintretendes Gas kann dieselbe durch jedes der flüssigkeitsabstoßenden Filterblätter 22
und 24 hindurch verlassen, während in die Kammer 14 eintretende Flüssigkeil diese nur durch das benetzbare
Filterblatt 23 verlassen kann. Das durch die Filterblättci 22 und 24 in die Kammern 15 und 17 gelangende Gas
kann durch die Gaskanäle 25 und 27 entweichen, während die durch das benetzbare Filterblatt 23
hindurchströmende Flüssigkeit durch die Kammer 16 und den Verbindungskanal 29 zum Auslaß 9 und in die
Auslaßleitung 11 strömt. Diese Flüssigkeit ist gefiltert und vollständig von Gasen befreit, während das durch
die Gaskanäle 25 und 27 entweichende Gas keinerlei Flüssigkeit enthält, was durch die Trennwirkung der
flüssigkeitsabstoßenden und benetzbaren Filterblätter erreicht wird.
Im Betrieb der Vorrichtung tritt das zu trennende und zu filternde Medium durch die Einlaßleitung 10 und den
Einlaßkanal 7 in die Kammer 14 ein und kommt mit der in diese weisenden Seite der Filterblätter 22, 23 und 24
in Kontakt. Dabei wird das benetzbare Filtcrblatt 23 benetzt.
Sobald dessen Poren mit Flüssigkeit gefüllt sind, tritt kein Gas mehr durch dieses Filtcrblalt hindurch.
Hingegen befeuchtet die Flüssigkeit die flüssigkeitsabstoßenden Filterblätter 22 und 24 nicht, so daß durch
diese Filterblätter Gas frei hindurchtreten und in die Kammern 15 und 17 gelangen kann, von wo es durch die
Kanäle 25 bzw. 27 in die Atmosphäre entweicht. Die durch das benetzbare Filtcrblatt 23 hindurchtrclcncle
Flüssigkeit gelangt in die Kammer 16, von wo sie durch den Kanal 29 zur Auslaßleitung 11 strömt und durch
diese die Vorrichtung verläßt.
Der F.inlaßkanal 7 und der Auslaß 9 sind so ausgebildet, daß sie zu jeder Leitung einer Anordnung
passen, in welcher die Trenn- und Filtervorrichtung verwendet werden soll. Der Auslaß 9 kann beispielsweise
/um unmittelbaren Anschließen einer LuerNadel oiler eines Schlauches, der gegebenenfalls zu einer
Lucr-Nadel führt, eingerichtet sein, während der I'.inlaßkanal 7 mit einem für medizinische Anwendungen
üblichen Flüssigkeitsvorriitsbohültcr verbunden weiden
kann.
Die Vorrichtung kann leicht mittels eines Halides oiler eines Hügels oder anderweitig mit einem der Gliedmaßen
eines l'atieiilen verbunden werden, dem ein
beliebiges fließfähiges Medikament verablolgt werden
soll.
Diese Vorrichtung ist /um Trennen und Filtern von Gasen und Flüssigkeiten und zum Filtern von
Flüssigkeiten und Gasen jeglicher Art für medizinische und chemische Anwendungen brauchbar. Beispielsweise
kann diese Vorrichtung dazu benutzt werden, sowohl s eine Leitung von Luft freizuhalten oder zu befreien als
auch zu verhindern, daß Luft einem Patienten, der eine Injektion oder Infusion erhält, zugeführt wird. Auch
wenn die Flüssigkeit unter Druck, beispielsweise dem Druck einer Förderpumpe, zugeführt wird, arbeitet die
ίο Vorrichtung einwandfrei, solange der Druck unter dem
Blasenpunkt der Flüssigkeit liegt, und zwar auch dann noch, wenn der Vorrat der zugegebenen Flüssigkeit
erschöpft ist.
Die Vorrichtung ist auch bei schwerkraftfreicr Filtration von Flüssigkeiten und beim Trennen von
Gasen und Flüssigkeiten brauchbar, beispielsweise im schwerelosen Weltraum. Sie kann auch dazu dienen,
Flüssigkeiten zu filtrieren und von Flüssigkeiten mitgeführte Gase abzuscheiden, beispielsweise bei jeder
Art chemischer Verfahren wie beispielsweise beim Abseheiden von Wasserstoff und anderen reaktionsfähigen
Gasen aus Flüssigkeiten, bei der Filtration und bei anderen Reaktionen mit Gas als Reaktionsteilnehmer
Da die Vorrichtung keinen Antrieb irgendeiner Art benötigt, ist sie vielseitiger verwendbar als Zentrifugalseparatoren
und gewöhnlich für die angegebenen Zwecke deshalb geeignet, weil sie klein und kompakt
ausgeführt ist.
Die Vorrichtung ist aber auch beim Abtrennen von in
.ίο (Jasen mitgeführten flüssigkeiten geeignet, vorausgesetzt,
daß das benetzbare Filtcrblalt vollständig mit dci abzuscheidenden Flüssigkeit befeuchtet ist, bevor dci
gewünschte Arbeitsgang beginnt, um zu gewährleisten daß kein Gas durch das benetzbare Fillcrblatl
.15 hindurchtreten kann. Wenn jedoch die Anwesenheit vor Gas in der Abfuhrleitung für die abzuscheidende
Flüssigkeit unproblematisch ist, kann von diesel Hilfsmaßnahme abgesehen wurden. In solchen Füller
gewährleisten die flüssigkeitsabstoßenden l'ilterblältei
.μι das Abscheiden der Flüssigkeit vom (Jas, so daß mar
flüssigkeilsfreies Gas erhält. I ine solche Vorrichtung is bei Luftreinigern und bei chemischen Anlagen voi
Nut/.cn, bei denen das Mitführen von Flüssigkeiten ii
(Jason verhindert weiden muß, um ein Verschmutze·!
•is der Atmosphäre und eine Schädigung der Umwelt /1
verhindern. Für diese Anwciidungsfälle ist die eiTin
diingsgcmälk" Vorrichtung besser geeignet als ek'ktm
stillisch arbeitende Nicderschhigfiltcr, da die erfin
ilnngsgemäße Vorrichtung keine von außen /ii/ufühmi
V dv Aulrii'bscncrgii'benötigt.
Claims (9)
- Patentansprüche:I. Vorrichtung /um Trennen von Gasen und Flüssigkeiten und /um [-'illern von Flüssigkeiten und Gasen, mil einem uns mindestens zwei aneinander befestigten Teilen /iisammengesel/.ten Gehäuse, einem Einlaß für Flüssigkeiten und Gase, einem mit Flüssigkeit benetzbaren und im flüssigkeitsbenetzten Zustand gasundurchlässigen Filter und einem dahinter befindlichen Flüssigkeilsauslaß und mit einem flüssigkeilsabstoßenden gasdurchlässigen Filter mit einem dahinter angeordneten Gasauslaß, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Gehäuseteil (2) drei nebeneinander angeordnete, von Wanden (18; 19; 20) begrenzte Kammern (15; 16; 17) enthält, die alle einer durchgehenden, mit dem Einlaß (7) verbundenen Kammer (14) des zweiten Gehäuseteiles (3) gegenüberliegen und getrennt voneinander jeweils über ein Filterblatt (22; 2.3; 24) mit dieser in Verbindung stehen, wobei die in Strömimgsrichtung nacheinander angeordneten Filterblälter abwechselnd flüssigkeitsabstoßend oder benetzbar sind, und daß die drei Kammern jeweils mit Gasauslässen (.25; 27) oder einem Flüssigkeiisauslaß (9) versehen sind.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Filterblätter (22; 23; 24) in einer Ebene nebeneinander angeordnet sind.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Filierblätter (22; 23; 24) eine mikroporöse Filtermembran ist.
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Filterblätter (22; 23; 24) eine poröse Unterlage aufweist, die mit einer mikroporösen faserigen Schicht überzogen ist.
- 5. Vorrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Filterblätter (22; 23; 24) eine poröse Unterlage aufweist, die mit einer mikroporösen Schicht imprägniert ist.
- 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Filterblälter (22; 23; 24) von einem gelochten Trägerblatt getragen wird.
- 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesamtvolumen der vier Kammern (14; 15; 16; 17) weniger als 1 cm1 beträgt.
- 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß beide Gehäuseteile (2; 3) aus starrem Werkstoff bestehen.
- 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) aus durchsichtigem oder durchscheinendem Werkstoff besteht.
Applications Claiming Priority (4)
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---|---|---|---|
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US24891172 | 1972-05-01 | ||
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2317750A1 DE2317750A1 (de) | 1973-11-15 |
DE2317750B2 DE2317750B2 (de) | 1977-01-20 |
DE2317750C3 true DE2317750C3 (de) | 1977-09-01 |
Family
ID=
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