DE3335938C1

DE3335938C1 - Mehrteiliges Filtergehäuse zur Druckfiltration

Info

Publication number: DE3335938C1
Application number: DE3335938A
Authority: DE
Inventors: Rudolf 7030 Böblingen Nodes
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius AG
Priority date: 1983-10-04
Filing date: 1983-10-04
Publication date: 1985-04-04

Description

Nach diesen Gehäusekonstruktionen sind die rohrförmigen Filterelemente an beiden Enden durch eine sterilseitige Filterhalterung und durch die trübscitige Fixierung mit Hilfe von Schraubenfedern oder Arretie rungsbolzen gesichert, so daß die aufrecht stehenden Filterelemente oder liegenden Filterelemente auch während des Filtrationsbetriebes diese vorgegebene Stellung beibehalten ohne zu verkanten und Undichtigkeiten an den Dichtungselementen nicht auftreten. Da es bei einer solchen beidseitigen Fixierung der Filterelemente oftmals bei der Sterilisierung der Gehäuseteile und der Filterteile mit Hilfe von Heißdampf zu Wärmespannungen kommt, da sich die zumeist aus Kunststoff gebildeten Filterelemente stärker ausdehnen als das Stahlgehäuse, sind auch solche Filtersicherungen bekannt, die nur einseitig mit Hilfe bajonettartiger Verriegelungen einseitig die Filterelemente axial sichern.
Hierzu sind Filterelemente bekannt (DE-PS 23 53 610), bei denen am auslaßseitigen Ende des Filterelementes ein zurückgesetzter Rohrstutzen die in der Filterlagerung des Gehäuses eingreifenden O-Ring-Dichtungen aufnimmt und zusätzlich radial und diametral gegenüberliegende Verriegelungsnasen aufweist, die nach Art eines Bajonettverschlusses in entsprechend geformte Widerlager über dem Gehäusezwischenboden eingreifen und das Filterelement gegen Druckbelastungen axial verriegeln. Bei einem bekannten Filtergehäuse, besteht das gehäuseseitige Widerlager aus zwei einander gegenüberliegenden Ringsegmenten, die jeweils auf zwei gehäusefesten Zapfen befestigt sind, so daß die einander diametral gegenüberliegenden Verriegelungsnasen des Filterelementes beim Verdrehen des Filterelementes um 900 unter diese Ringsegmente greifen und sich an diesen abstützen. Die eigentliche abdichtende Filterhalterung liegt konzentrisch unter diesen beiden Ringsegmenten. Gehäuse dieser Art werden mit einer Vielzahl von sogenannten Filterkerzen bestückt, so daß auf dem Zwischenboden eine entsprechende Anzahl derartiger Verriegelungselemente vorhanden sein muß. Nachteilig an diesen bekannten gehäuseseitigen Verriegelungselementen ist, daß sie relativ scharfkantige und schlecht zugängige Hohlräume bilden, die eine sachgemäße Säuberung des Gehäuses zur Vorbereitung einer Sterilisation erschweren. Die Ringsegmente sind nicht entfernbar. Bei einer solchen Vielzahl Ringsegmenten ist die Entfernung auch zeitraubend und umständlich. Eine solche Konstruktion entspricht nicht den US-Vorschriften der FDA (Food and Drug Administration des U.S. Department of Health, Education and Welfare) und ist keine gemäß dieser Administration empfohlene GMP (Good Manufacturing Practices) Konstruktion und ist als technische Lösung unbefriedigend.
Es ist auch bekannt (DE-GM 19 60 723) bei einem rohrförmigen Filterelement den hohlen Ringkern mit einem Bajonettverschluß an der das Filterelement abdeckenden Stirnscheibe lösbar zu befestigen.
Bei einem ebenfalls bekannten Filtergehäuse (US-PS 35 03 516) stützen sich die hängend angeordneten rohrförmigen Filterelemente jeweils mit ihrem Kappenflansch mittels einer Ringdichtung auf dem Rand einer Durchbrechung einer Gehäusezwischenplatte ab und sämtliche Kappen der Filterelemente sind durch eine gemeinsame Halteplatte abgedeckt, welche durch Schrauben lösbar an der Gehäusezwischenplatte befestigt ist. In axialer Verlängerung der Filterachsen weist die Halteplatte Durchbrechungen für das Fluid auf. Einzelne Filterelemente können nur nach Lösen der Halteplatte aus dem Gehäuse entfernt werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln eine Verriegelungseinrichtung für die eingangs beschriebenen Filterelemente in einem Gehäuse nach dem Gattungsbegriff zu schaffen, die eine leichte Reinigung des Gehäuses insgesamt ermöglicht, und zwar auch in dem Bereich, der von den Verriegelungselementen bedeckt ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale gelöst.
Hierbei wird im wesentlichen eine von dem Fluid, sei es von der Trübe oder aber dem Sterilisierungsmittel allseitig umspülte Verriegelungsplatte durch lösbare Verbindungsmittel wie Schrauben zur besseren Reinigung und Zugänglichkeit der Zwischenräume entfernt.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der Erfindungsgedanke ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein Gehäuse mit der erfindungsgemäßen Verriegelungseinrichtung nach der Schnittlinie 1-1 in Fig. 2, Fig.2 einen Horizontalschnitt durch das Gehäuse ohne Filterkerze nach der Schnittlinie 2-2 in F i g. 1 und Fig. 3 in schematischer Übersicht und verkleinert eine in das Gehäuse einsetzbare Filterkerze im Schnitt.
Das Filterelement 1 entspricht prinzipiell im Aufbau Filterelementen nach dem Stand der Technik und ist gebildet durch das eigentliche selektiv permeable Filtermedium 7, welches als Hohlzylinder ausgebildet ist und durch eine trübseitige Endkappe 2 verschlossen ist und auf der Sterilseite eine Endkappe 3 trägt, die in einen zurückgesetzten Rohrstutzen 4 übergeht und in diesem Bereich zwei O-Ring-Dichtungen 6 trägt und stromaufwärts zwei radial vorstehende und diametral gegenüberliegende Verriegelungsnasen 5 aufweist.
Das Gehäuse aus Edelstahl besteht im wesentlichen aus dem Gehäuseoberteil 8 zur Bildung eines Trübraumes 9 und trägt ein Entlüftungsventil 10. Der Unterrand des Gehäuseoberteiles 9 ist durch einen angeschweißten Kranz 11 verstärkt, über den die Spannelemente 17 greifen. Das Gehäuseunterteil besteht im wesentlichen aus dem Zwischenboden 13, dem schüsselförmigen, angeschweißten Unterteil 14 zur Bildung des Sterilraumes 15 und dem Auslaßstutzen 16 für das Filtrat. Das Unterteil 14 wird durch den Einlaßstutzen 18 durchsetzt und ist in dieser Ausführungsform mit diesem außenseitig verschweißt Der Einlaßstutzen 18 endet in einer zentralen Durchbrechung 19 der Zwischenplatte 13 und diese weist zusätzlich wie in Fig.2 ersichtlich ist, mehrere (z. B. fünf) Durchbrechungen 20 auf, die als eigentliche Filterhalterung für die Filterelemente 1 dienen. Die O Ring-Dichtungen 6 dichten den Auslaßstutzen 4 des Filterelementes 1 in der Durchbrechung 20 derart ab, daß das zu filtrierende Fluid bestimmungsgemäß nur durch das Filterelement 1 bzw. das Filtermedium 7 hindurch in den Sterilraum 15 dringen kann. Gehäuseoberteil 8, 11, und Gehäuseunterteil 13, 14 sind durch eine umlaufende Ringdichtung 12 gegeneinander abgedichtet und über eine Vielzahl von Spannelementen 17 verspannt, so daß mit hohem Druck filtriert werden kann. Mit 28 sind übliche Standbeine für das Filtergerät bezeichnet.
Das gehäuseseitige Verriegelungselement für die Verriegelungsnasen oder -zungen 5 des Filterelementes 1 besteht erfindungsgemäß aus einer parallel zum Zwischenboden 13 angeordneten Verriegelungsplatte 21, die mit geringem axialen Abstand und geringem radialen Abstand 27 im Trübraum 9 angeordnet ist. Die Verriegelungsplatte 21 weist entsprechend der Anzahl der Filterhalterungen 20 konzentrisch dazu angeordnete Ausnehmungen 23, 23' und zwischen diesen Bolzenlöcher auf, mit denen die Verriegelungsplatte 21 auf den Schultern 26 der Schraubenbolzen 24 abgestützt und mit Hilfe von Hutmuttern 25 mit der Zwischenplatte verschraubt ist. Dabei ist ein umlaufender Ringkanal 27 zur Gehäusewandung des Oberteiles 8 belassen. Im Zentralbereich der Verriegelungsplatte 21 ist eine Öffnung 22 vorgesehen, die in die Öffnung 19 des Einlaßstutzens übergeht Die Form der Ausnehmungen 23, 23' ist aus F i g. 2 ersichtlich und ist gebildet durch einen Kreisabschnitt 23 und zwei Kreissegmente 23' bzw. Kreisringabschnitte, die einander gegenüberliegen und geringfügig größer gehalten sind als der Querschnitt des Rohrstutzens 4 in der Ebene der Verriegelungsnasen oder -zungen 5,so daß diese durch die Ausnehmungen 23, 23' hindurchgreifen und nach Drehung um etwa 900 sich die Verriegelungszungen 5 des Filterelementes 1 unter der Verriegelungsplatte 21 arretieren und das Filterelement axial sichern. In F i g. 2 ist die Verriegelungsstellung der Veyriegelungsnasen 5 an einer Ausnehmung 23, 23' gestrichelt angedeutet. Der lichte Abstand der Verriegelungsplatte 21 zur Zwischenplatte 13 entspricht mindestens der Stärke der Verriegelungsnasen 5 und ist so bemessen, daß Fertigungstoleranzen zwischen Filterelement 1 und Gehäuse ausgeglichen werden, ohne daß der oberste ~-Ring 6 seine Dichtfunktion bei einer Axialverschiebung einbüßt.
Anstelle der gezeigten zwei diametral gegenüberliegenden beiden Verriegelungsnasen 5 können auch mehr als zwei Verriegelungsnasen 5 am Rohrstutzen 4 im Winkelabstand angeordnet sein. Entsprechend ist die Form und Anzahl der Ausnehmungen 23, 23' in der Verriegelungsplatte 21 auszubilden, so daß die Filterkerze 1 nur geringfügig verdreht werden muß. Außerdem können die Verriegelungsnasen 5 auch Keilflächen aufweisen oder als solche ausgebildet sein, um die Filterkerze 1 auch in Umfangsrichtung zu verriegeln bzw.
festzulegen. Dies kann gemäß F i g. 1 auch durch eine abgekröpfte Anschlagszunge 29 der Ausnehmung 23 der Verriegelungsplatte 21 erfolgen.
Durch die Verwendung von Hutmuttern 25 werden so wenig wie möglich Angriffspunkte für das Fluid und Ansatzpunkte für Filtrationsrückstände geboten. Außerdem ermöglichen die Hutmuttern ein schnelles Entfernen der Verriegelungsplatte 21, um die zur Sterilisation auch die darunterliegenden Freiräume einer Reinigung unterziehen zu können, um anschließend die eigentliche Sterilisation durchführen zu können. Diese erfindungsgemäße Verriegelungskonstruktion für die Filterelemente 1 entspricht damit sehr viel besser den strengen Anforderungen der GMP-Richtlinien als die bisher durch den Stand der Technik bekannten Konstruktion.

Claims

Patentansprüche: 1. Mehrteiliges Filtergehäuse zur Druckfiltration, insbesondere Sterilfiltration von Fluiden, aufweisend - ein topf- oder glockenförmiges Gehäuseoberteil (8) zur Bildung des Trübraumes (9), - ein topf- oder schüsselförmiges Gehäuseunterteil (14) zur Bildung des Sterilraumes (15), - einen den Trübraum (9) vom Sterilraum (t5) trennenden Zwischenboden (13) mit mindestens einer als Filterhalterung ausgebildeten Durchbrechung (20), - den Trübraum (9) und Sterilraum (15) zugeordneten Anschlußstutzen (16, 18) für die Fluidbeschickung bzw. Abführung der Gehäuseräume (9, 15) und - die Gehäuseteile (8, 11, 13, 14) unter Einbeziehung von Dichtungen (12) axial zusammenhaltenden, lösbaren Spannmitteln (17), wobei die als Durchbrechung im Zwischenboden (13) ausgebildete Filterhalterung (20) zur Aufnahme eines auswechselbaren, rohrförmigen und selektiv permeablen Filterelementes (1) dient, dessen in den Trübraum (9) ragendes Ende (2) stirnseitig geschlossen und dessen sterilseitiges Ende (3) einen zum Sterilraum (15) offenen und verjüngten Rohrstutzen (4) aufweist, mit dem das Filterelement (t) in der Durchbrechung (20) des Zwischenbodens dichtend fixierbar ist und mittels stromaufwärts den Dichtungen (6) vorgelagerten, radial vom Rohrstutzen (4) abstehender Verriegelungsnasen (5) an gehäuseseitigen Widerlagern durch Verdrehen des Filterelementes (s) axial verriegelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die gehäuseseitigen Widerlager für die Verriegelungsnasen (5) des Filterelementes (1) durch eine parallel und im geringen axialen Abstand zum Zwischenboden (13) angeordneten und vom Fluid im Trübraum (9) umspülbare Verriegelungsplätze (21) gebildet ist, die bezüglich der Filterhalterung (20) im Zwischenboden (13) eine dazu konzentrisch angeordnete, vom Rohrstutzen (4) des Filterelementes (1) durchsetzbare Ausnehmung (23,23') aufweist, deren Umrißform dem Querschnitt des Rohrstutzens (4) in der Ebene seiner Verriegelungsnasen (5) angepaßt ist und der lichte axiale Abstand der Verriegelungsplatte (21) zum Zwischenboden (13) mindestens der axialen Stärke der Verriegelungsnasen (5) des Rohrstutzens (4) entspricht und die Verriegelungsplatte (21) durch lösbare Verbindungsmittel (24, 25) leicht auswechselbar an Gehäusefestpunkten (24, 26) des Trübraumes (9) gehaltert ist.
2. Filtergehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (23,23') in der Verriegelungsplatte (21) durch Bohrungen (23) mit zwei diametral gegenüberliegenden oder mehreren im Winkelabstand angeordneten und radial vorstehenden Kreissegmenten (23) gebildet sind.
3. Filtergehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsplatte (2t) sich auf den Schultern mehrerer am Zwischenboden (13) unlösbar angeordneter Schraubenzapfen (24,26) abstützt und die Verriegelungsplatte (21) durch Hut muttern (25) auf diesen gesichert ist.
4. Filtergehäuse nach Anspruch 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsplatte (21) und der Zwischenboden (13) mehrere auf ihrem Peripheriebereich angeordnete Filterhalterungen (26, 23, 23') und im Zentralbereich Anschlußöffnungen (19, 22) für den dicht mit dem Zwischenboden (13) 'verbundenen Einlaßstutzen (18) für die Trübe aufweisen, welcher seinerseits den Sterilraum (15) des Gehäuseunterteiles (14) durchstößt und außenseitig mit diesem leckdicht verbunden ist.
5. Filtergehäuse nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (23, 23') in der Verriegelungsplatte (21) aus einer kreisförmigen Bohrung (23) und zwei diametral gegenüberliegenden Segmentabschnitten (23') bestehen, deren Segmentflanken Tangenten zur Bohrung (23) bzw. Tangentenparallelen dazu bilden (F i g. 2).
6. Filtergehäuse nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß unter der Ausnehmung (23,23') ein in Umfangsrichtung wirkender Anschlag (29) für die Verriegelungsnasen (5) in ihrer Verriegelungsstellung am Zwischenboden (13) oder als Teil der Verriegelungsplatte (21) vorgesehen ist.
7. Filtergehäuse nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsnasen (5) auf ihrer Oberseite oder die Ausnehmungen (30) auf ihrer Unterseite Keilflächen zur Festklemmung des Filterelementes (1) in Umfangsrichtung aufweisen.
8. Rohrförmiges Filterelement mit Verriegelungsnasen (5) an einem Rohrstutzen (4) seiner Reinseite (3) zum Einsatz in ein Filtergehäuse nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsnasen (5) durch zwei am Rohrstutzen (4) angeformte, radial abstehende und sich diametral gegenüberliegende Kreissegmentflansche mit tangential zum Rohrstutzenquerschnitt verlaufenden Segmentflanken, wie in F i g. 2 bei 20, 23, 23' dargestellt, gebildet sind.

Die Erfindung betrifft ein mehrteiliges Filtergehäuse zur Druckfiltration, insbesondere zur Sterilfiltration von Fluiden (Flüssigkeiten und Gasen) nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Derartige Filtergehäuse sind durch die nachstehenden Druckschriften zum Stand der Technik bekannt nämlich: US-PS 4248 713, US-PS 43 31 535, EP-OS 00 23 548, DE-GM 82 32 580, GB-PS 11 63 965.