DE3202330C2

DE3202330C2 - Im wesentlichen symmetrisch aufgebautes zweiteiliges Filtergehäuse aus Kunststoff

Info

Publication number: DE3202330C2
Application number: DE19823202330
Authority: DE
Inventors: Günter Pradel; Ulrich 3400 Göttingen Quaschning
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius AG
Priority date: 1981-01-27
Filing date: 1982-01-26
Publication date: 1986-05-07
Also published as: DE3202330A1

Abstract

Das Gehäuse eines Filters zum Filtrieren von Fluiden in der Medizin-, Labortechnik und für andere Anwendungsgebiete besteht aus zwei im wesentlichen symmetrisch aufgebauten Filterteilen aus Kunststoff. Die Filterabstützung (6) bildet auf der dem Flachfilterzuschnitt (5) zugewandten Seite eine von einer Vielzahl von konzentrisch angeordneten Kreiskanälen (7) unterbrochene ebene Fläche, wobei die Kreiskanäle (7) durch mehrere radial verlaufende und teilweise im jeweiligen Gehäusestutzen (2, 4) endende Stichkanäle (8) geschnitten sind. Die Stichkanäle (8) steigen von der Peripherie zum Gehäusestutzen (2, 4) hin in ihrer Kanalhöhe an, wobei dieser mit seinem inneren Querschnitt dicht oberhalb der von den Kanalsohlen der Kreiskanäle (7) gebildeten Ebene als Sackloch (9) endet. Die Stichkanäle (8) im Bereich des Sacklochbodens (12) schneiden das Sackloch (9) zur Bildung von Verbindungsschlitzen (10) teilweise an und der Sacklochboden (12) weist einen den Fluidstrom in die Verbindungsschlitze (10) ablenkenden kegeligen Strömungsteiler auf. Beide Gehäuseteile (1, 3) sind als einstückiges Kunststoffspritzteil ausgebildet. Bei größeren Gehäusedurchmessern ist im Zentralbereich ein den Flachfilterzuschnitt (5) durchsetzender und leckdicht abdichtender, beide Gehäuseteile (1, 3) verbindender Zugaufnehmer (13) vorgesehen.

Description

gekennzeichnet durch die Gesamtkombination folgender Merkmale:

d) die Filterabstützung (6) bildet auf der dem Flachfilterzuschnitt (5) zugewandten Seite eine von eini-r "Vielzahl von konzentrisch angeordneten Kreiskanälen (7, 7') unterbrochene ebene Fläche,

e) die Kreiskanäle (7, T) sind rfurch mehrere radial verlaufende und im Gehäüsestutzer. (2, 4) endende Stichkanäle (8) geschnitten,

f) die Stichkanäle (8) steigen von der Peripherie zum Gehäusestutzen (2,4) hin in ihrer Kanalhöhe an,

g) der Gehäusestutzen (2,4) endet mit seinem inneren Querschnitt dicht oberhalb der von den Kanalsohlen der Kreiskanäle (7) gebildeten Ebene als Sackloch (9),

h) die Stichkanäle (8) schneiden im Bereich des Sacklochbodens (12) das Sackloch (9) zur Bildung von Verbindungsschlitzen (10) teilweise an.

i) der den Verbindungsschlitzen (10) in Richtung der Peripherie am nächsten liegende Kreiskanal (7') reicht mit seiner Kanalsohle etwa bis zur äußeren Höhe der Verbindungsschlitze (10) und verbindet als Kurzschlußringleitung sämtliche Verbindungsschlitze (10) untereinander,

j) der Sacklochboden (12) weist innen einen den Fluidstrom in die Verbindungsschlitze (10) ablenkenden kegeligen Strömungsteiler (11) auf.

2. Filtergehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreiskanäle (7) im Querschnitt halbkreisförmig ausgebildet sind.

Die Erfindung betrifft ein im wesentlichen symmetrisch aufgebautes zweiteiliges Filtergehäuse aus Kunststoff nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches. Bei einem bekannten Filtergehäuse dieser Bauart (US-PS 37 82 083) besteht die Filterabstützung beider Gehäuseteile aus einer größeren Anzahl von radial ausgerichteten Rippen, die beidseitig den Flachfilterzuschnitt abstützen. Der innere Querschnitt der beiden Gehäusestutzen endet praktisch unmittelbar auf dem Flachfilterzuschnitt, welcher in diesem Bereich ohne ausreichende Abstützung ist Dies kann dazu führen, daß bei hohem Flüssigkeitsdruck der Flachfilterzuschnitt in diesem Bereich eine Oberanspruchung erfährt, und zwar unabhängig davon, ob der Fluidstrom von der einen oder der anderen Richtung in das Gehäuse eingeleitet wird. Bei einem ähnlich aufgebauten Filtergehäuse (US-PS 28 18 178) ist die Filterabstützung im Bereich des Gehäusezulaufstutzens mit einer Prallfläche ausgestattet, welche eine Beschädigung des Flachfilterzuschnittes verhindert Bei einem anderen bekannten Filtergehäuse (US-PS 41 13 627) ist der Einlaufstutzen als Sackloch ausgebildet und einseitig in Richtung der dem Flachfilterzuschnitt vorgelagerten Verteilerkammer geöffnet

Bei einem anderen bekannten Filtergehäuse (DE-AS 28 OS 321) ist unterhalb des Einlaufstutzens είπε Prallscheibe vorgesehen, welche in der Ebene des Flachfilterzuschnittes endet und weiche von der als Rippen ausgebildeten Filterabstützung gehalten ist Der von der Prallplatte abgedeckte Bereich ist praktisch ohne Strömungskanäle zum Abziehen des Filtrats wenn der Filter von der eigentlichen Auslaßseite her in Gegenrichtung vom Flüssigkeitsdruck belastet wird. Im Bereich des Auslaßstutzens ist dessen Querschnitt in der Ebene der Filterunterstützung, offen, d.h. ohne Filterunterstützung.

Bei einem bekannten runden Filterelement aus verschweißbarem Werkstoff (DE-OS 23 49 514) weisen die zufluß- und abflußseitigen Deckplatten mit Kanälen versehene Innenseiten auf, die sich von einem relativ breiten mittleren Sammelkana! mit zylindrischen -Stützelementen zu einer peripheren Nut erstrecken. Im Bereich des Zuflußnippels in den Sammelkanai ist eine an zwei benachbarten Stützelement«, befestigte Kappe mit einem konusförmigen Strahlteiler vorgesehen, dessen Achse mit derjenigen des Zuflußnippels zusammenfällt Versetzt zum Zuflußnippel ist ein Abflußnippel vorhanden, dessen Austrittsquerschnitt mit einem Strömungssteuerungsglied versehen ist, das vier Kreissektoren freiläßt, durch die das behandelte Medium aus dem Sammelkanal abströmt. Zu- und Abflußbauteile sind also unterschiedlich ausgebildet. Das zweiteilige Filtergehäuse nach der Druckschrift ist somit nicht im wesentlichen symmetrisch.

Bei zwei weiteren bekannten Filtern (US-PS 34 71019 und 40 09 715) besteht die Filterabstützung das jeweiligen Gehäuseteiles aus einer einzigen Spiralrippe und einem Spiralkanal, der von der Peripherie ohne Stichkanäle zum Zentrum verläuft und im Stutzen endet.

Es ist zwar bekannt (US-PS 36 58 183), die Fermeatseite eines Filtergehäuses durch konzentrisch angeordnete Kreisrippen mit benachbarten Kreiskanälen abzustützen, welche radial von Stichkanälen geschnitten sind, jedoch fehlt bei dieser bekannten Filterausführung der Schutz des Flachfilterzuschnittes im Bereich des Gehäusestutzens und der Flachfilterzuschnitt ist nur in einer Strömungsrichtung abgestützt.
Allen diesen voneinander geringfügig abweichenden Ausführungsformen ist gemeinsam, daß die den Flachfilterzuschnitt tatsächlich abstützende Fläche der radial verlaufenden Rippen relativ klein ist, so daß bei hohen Druckbelastungen die Gefahr besteht, daß die Mem-

bran zu sehr in die Sektoren zwischen den Rippen einsackt und beschädigt wird. Weiterhin sind beide Gehäuseteile nicht für den druckbelasteten Fluidstrom in beiden Richtungen optimiert. Derartige Filter werden bei relativ kleiner Gesamtgröße als Spritzenvorsätze im Medizinbereich eingesetzt, wobei sie je nach Anwendungsfall entweder von der einen Seite oder von der anderen Anströmseite mit Flüssigkeit beschickt werden. Die Problematik als solche besteht jedoch auch bei Filtereinrichtungen größeren Durchmessers zur Filtration größerer Fluidmengen, wobei zwar in der Regel die Strömungsrichtung für das filtrierende Fluid feststeht, aber der Flachfilterzuschnitt auch eine ausreichende Abstützung haben muß, wenn infolge eines Flüssigkeitsrückstaus von der Filtratseite her die Membran belastet wird.

Angesichts dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Filtergehäuse aus Kunststoff zu schaffen, welches einerseits eine möglichst großflächige Abstützung des Flachfilterzuschnitles gewährleistet, andererseits aber auch einen möglichst großflächigen Anteil an Strömungskanäien innerhalb der Abstützung aufweist, außerdem eine günstige Strömungsführung für den Betrieb des Filters in beiden stemen oder dergleichen ausgelegt sind. Die Filterabstützung 6 auf der dem Flachfilterzuschniit 5 zugewandten Seite bildet eine von einer Vielzahl von konzentrisch angeordneten Kreiskanälen 7 unterbrochene ebene Fläche. Die Kreiskanäle 7 sind durch mehrere radial verlaufende und im jeweiligen Gehäusestutzen 2 bzw. 4 endende Stichkanäle 8 geschnitten. Die Stichkanäle 8 steigen von der Peripherie zum jeweiligen Gehäusestutzen 2, 4 hin in ihrer Kanalhöhe an, wodurch eine günstige Verteilung des Fluidstromes aus dem Gehäusestutzen 2 bzw. 4 in die Kreiskanäle 7 gewährleistet ist.

Der jeweilige Gehäusestutzen 2, 4 endet mit seinem inneren Querschnitt dicht oberhalb der von den Kanalsohlen der in Querschnitt halbkreisförmig ausgebildeten Kreiskanäle 7 gebildeten Ebene als Sackloch 9. Die Stichkanäle 8 im Bereich des Sacklochbodens 12 schneiden das Sackloch 9 zur Bildung von Verbindungsschlitzen 10 teilweise an.

Da der innere Durchmesser des Sackloches 9 aus Stabilitäts- und Raumgründen nur die Anordnung einer begrenzten Anzahl von Verbindungssrfilitzen 10 zuläßt, ist der den Verbindungsschlitzen 10 in Richtung der Peripherie am nächsten liegende Kreiskanal T mit seiner Kanalsohle etwa bis zur äußeren Höhe der Verbinden Verbindungsschlitzen 10 strömungsmäßig kurzgeschlossen, wodurch eine gleichmäßige Strömungsverteilung über die gesamte Fläche des Flachfilterzuschnittes 5 gewährleistet ist.

Der Sacklochboden 12 weist einen den Fluidstrom in die Verbindungsschlitze 10 ablenkenden kegeligen Strömungsteiler 11 auf, welcher sowohl die Strömungsführung des einfließenden Fluids als auch im anderen Ge-

loches 9 vermeidet

Die Verbindung der beiden Gehäuseteile 1 und 3 untereinander bzw. unter Einschließung des Flachfilterzuschnittes 5 erfolgt, wie eingangs erwähnt, durch die zum Star.J der Technik gehörenden Verbindungsmittel und Verbindungsmethoden.

Da die Gesamtsteifigkeit der beiden Gehäuseteil 1 und 3 gegen ein Divergieren der beiden Gehäuseteile 1

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Strömungsrichtungen hat und dessen Raumform so ge- 25 dungsschlitze 10 vertieft Durch den vertieften Kreiskastaltet ist, daß eine rationelle Herstellung der Gehäuse- nal T werden sämtliche Stichkanäle 8 unmittelbar hinter teile in Kunststoffmaterial ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gesamtkombination der kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Die Kreiskanäle sind vorteilhaft im Querschnitt halbkreisförmig ausgebildet, wodurch eine gute Führung des Permeais gewährleistet wird.

In Kleinstabmessungen werden derartige Filter als

Einwegfilrer in der Medizintechnik als Spritzenvorsätze 35 häuseteil die Strömungsführung des ausfließenden oder im Labor zur Reinigung und Sterilisation vor. Flüs- Fluids begünstigt und Stauzonen im Bereiche des Sacksigkeiten und Gasen eingesetzt In größeren Ausführungsformen und größeren Filterflächen zur Filtration
größerer Flüssigkeitsmengen ebenfalls im Medizinbereich oder Laborbereich verwendet. Als Flachfilterzuschnitt können aufgrund der Gehäuseform sämtliche
üblichen Filtermaterialien, seien es Kunsts:off-Netzwcrke oder Gewebe, mikroporöse Membranfilter, Filiervliese und Kombinationen davon zwischen den beiden Gehäuseteilen eingesetzt werden. Die Verbindung 45 und 3 in Richtung der Rotationsachse lediglich durch die und Abdichtung des Flachfilterzuschnittes mit den bei- wenigen Stichkanäle 8 beeinflußt wird, eignet sich die den Geliäuseteilen bzw. auch die Verbindung der beiden · - - Gehäuseteile miteinander erfolgt durch übliche Verbindungstechniken wie Kleben, Verschweißen, Ultraschallverschweißen oder einfach durch Klemm- und Reibungskopplung oder mit Hilfe von Einrastungen einzelner Bauteile bzw. durch Kombination derartiger Verbindungsmittel. Die einzelnen Verbindungstechniken
sind in den eingangs erwähnten Druckschriften zum
Stand der Technik abgehandelt. 55

Anhand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. I einen Schnitt durch die Rotationsachse der noch nicht zusammengebauten Gehäuseteile mit einem

dazwischen angeordneten Flachfilterzuschnitt nach der 60 zugewandten Seite angeordnete, gestrichelt angedeute-Schnittlinie I -1 gemäß F i g. 2 und te Nase 13 auf, deren durch Ultraschallverschwdßung

Fig. 2 eine Draufsicht auf das untere Gehäuseteil verflüssigtes Kunststoffmaterial beim Verbinden der nach der Linie 2-2 in F i g. 1. beiden Gehäuseteile 1 und 3 den Flachfilterzuschnitt 5

Die als Kunststoffspntzteile im wesentlichen symine- in diesem Bereich durchsetzt, sich mit dem Kunststoff t:isch aufgebauten Gehäuseteile 1 und 2 weisen je einen 65 des gegenüberliegenden Gehäuseteiles vereinigt und Gehäusestutzen 2 bzw. 4 auf, welche in ihrer äußeren den durchsetzten Flachfilterzuschnitt 5 an dieser Stelle bzw. inneren Form für die in der Medizin und Labor- gleichzeitig leckdicht zwischen den beiden Gehäuseteitechnik üblichen Verbindungselemente mit Schlauchsy- len 1 und 2 einklemmt oder je nach Material integriert

50 beschriebene und gezeigte Raumform der beiden Gehäuseteile 1 und 3 auch sehr gut für Filterdurchmesser, die über 50 mm liegen und noch als Kunststoffspritzteile wirtschaftlich herstellbar sind. Als Kunststoffmaterial können alle handelsüblichen und für den jeweiligen Einsatz des Filters und für die jeweils gewählte Verbindungs-'-eihode der Gehäuseteile geeignete Kunststoffe gewählt werden.

Um bei größeren Gehäusedurchmessern ein Divergieren der beiden Gehäuseteile 1 und 3 bei Druckbelastung bzw. ein Auseinanderwölben des mittleren Gehäusebereiches zu verhindern, weist das eine Gehäuseteil 1 oder 3 eine auf der dem Flachfilterzuschnitt 5

Im Zentralbereich ist somit ein beide Gehäuseteile 1 und 3 verbindender Zugaufnehmer gebildet, der ein Divergieren derselben in Richtung der gedrehten Rotationsachse verhindert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Im wesentlichen symmetrisch aufgebautes zweiteiliges Filtergehäuse aus Kunststoff

a) mit einem Ein- bzw. Auslaßstutzen (2, 4) in jedem Gehäuseteil (1,3),

b) mit in jedem Gehäuseteil (1,3) integrierter FiI-terabstützung (6) für einen zwischen den beiden Filterabstützungen (6) angeordneten Flachfilterzuschnitt (5), dessen Peripherie mit mindestens einem Gehäuseteil (1,3) leckdicht verbunden ist, und

c) bei dem die beiden Gehäuseteile (1, 3) unter Einschluß des Flachfilterzuschnittes (5) mindestens an der Peripherie leckdicht miteinander verbunden sind, wobei der Flachfilterzuschnitt (5) die durch die Filterabstützung (6) gebildeten ein- and auslaßseitigen Fluid räume voneinander trennt, und wobei jedes Gehäuseteil (1, 3) als einstückiges ICunststoffspritzteil ausgebildet ist und die Gehäuseteile (1,3) in ihrer Formgebung weitgehend übereinstimmen,