DE3812987A1 - Stoffaustauschergeraet - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Stoffaustauschergerät, das insbeson
dere zur Blutdetoxikation im klinischen Betrieb, als Konzentra
torsystem in der organischen und anorganischen Chemie sowie auf
dem Gebiet der Biotechnologie zur Anwendung kommen kann.
Die Stoffaustauscherfunktion kann durch Hohlfasern oder Adsor
berharze mit und ohne Stoffaustauscherflüssigkeit, die in einem
rohrförmigen Gehäuse mit zwei mit Anschlußstutzen versehenen
Stirnkappen untergebracht sind, bewirkt werden.
Die bekannten technischen Lösungen von Hohlfaserdialysatoren,
Hämofiltern und Plasmaseparatoren, die mit Hohlfaserbündeln,
deren Enden in eine Vergußmasse eingebettet sind, ausgestattet
sind, weisen an ihren Gehäuseabdeckungen lösbare und unlösbare
Kappenelemente auf. Dabei dominieren auf dem Weltmarkt drei Ver
bindungsarten:
- 1. Schraubkappen - lösbar
- 2. Schraubkappen mit Kleber fixiert - unlösbar
- 3. Stirnkappen ultraschall-verschweißt - unlösbar.
Die lösbare Schraubkappenverbindung hat den Nachteil, daß sich
bei ungünstigen Transport- und Lagerbedingungen die Schraubkap
pen lockern können und dann beim Anwender nachjustiert werden
müssen.
In der DE-OS 30 17 633 ist eine verbesserte medizinische Trenn
vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung derselben darge
stellt. Die arterielle und venöse Abdeckung wird unlösbar mit
tels Ultraschallschweißens auf das zylinderförmige Gehäuse auf
gebracht. Die Abdeckung besteht aus einem rotationssymmetrischen
Kopfstück und einem Gleitring, der in seiner Hülleninnenwand
schweißfunktionsgerechte Nasen aufweist. Der Gleitring wird wäh
rend des Schweißvorganges unter definiertem Druck, der axial
nach innen ausgeübt wird, mit dem Gehäuse verbunden. Eine unlös
bare Verbindung hat den Nachteil, daß eine nachträgliche Kontrol
le der Schnittflächen und Dichtfunktionselemente nur durch teil
weise Zerstörung erfolgen kann.
Eine unlösbare Schnappverbindung zwischen Körpern, die an einer
Verbindungsstelle koaxial angeordnet sind, ist in der DE-OS
32 43 823 dargestellt. An der Außenfläche des ersten Körpers ist
eine torus- und/oder ringförmige erste Verdickung und an der
Innenfläche eines zweiten Körpers eine torus- und/oder ringför
mige zweite Verdickung derart angebracht, daß während des In
einanderschiebens der Körper eine elastische Verformung statt
findet, die ein gegenseitiges Verhaken der Verdickungen bewirkt.
Ein elastisch verformbarer torusförmiger Ring ist teilweise in
einer nutförmigen Vertiefung in einem Körper versenkt und übt
eine Druckkraft auf die zweite Verdickung aus. Die Berührungs
flächen der beiden Verdickungen verlaufen radial, so daß ein
einfaches Lösen der Schnappverbindung nicht möglich ist.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Verbindung an Stoff
austauschergeräten anzugeben, die eine einfache und schnelle
Montage und Demontage eines Gehäuses mit Stirnkappen oder meh
rerer Gehäuse miteinander gestattet und kostengünstig herstell
bar ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine lösbare Verbindung zwischen
einem Gehäuse und den Stirnkappen oder zwischen zwei Gehäusen
und einem Kupplungselement und endseitigen Stirnkappen zu ent
wickeln, mit der ein flüssigkeitsdichter Verschluß zwischen
den einzelnen Bauteilen erreicht wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine die Enden
des Gehäuses mit den Stirnkappen und den Kupplungselementen
lösbar verbindende Schnappverbindung, die aus einem auf dem Ge
häuseumfang umlaufenden Gleitringwulst mit einer konisch ver
laufenden Fügefläche und einer konisch verlaufenden Lösefläche,
aus einem in der Stirnkappe umlaufenden oder unterbrochenen
Gleitringwulst mit äquivalenter Füge- und Lösefläche und/oder
aus zwei in dem Kupplungselement umlaufenden und/oder unterbro
chenen Gleitringwülsten mit äquivalenten Füge- und Löseflächen
besteht. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Höhe h der Gleit
ringwulst 0,5 bis 5 mm beträgt und die Fügefläche einen Winkel a
von 5° bis 40° sowie die Lösefläche einen Winkel b von 30° bis
70° einschließt. Die Vergußsysteme und Filtersysteme können eine
definierte umlaufende Angußebene aufweisen, in die ein Dichtring
eingelegt ist. Bei der Montage wird die Stirnkappe oder das
Kupplungselement mit der Fügefläche auf die Fügefläche des Ge
häuses aufgesetzt. Unter axialem Druck gleiten die Fügeflächen
aufeinander ab bis die Löseflächen in Eingriff gelangen und die
Verbindung hergestellt ist. Bis zum "Einschnappen" wird wenig
stens eine der Gleitringwülste mechanisch unter Einwirkung von
Querkräften belastet. Bei der Demontage gleiten die Löseflächen
aufeinander ab. Nach Überwinden der geraden Flächen der Gleit
ringwülste ist die Verbindung wieder gelöst.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von zwei Ausführungsbei
spielen näher erläutert werden. In der schematischen
Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine Verbindung Gehäuse-Stirnkappe,
Fig. 2 eine Verbindung von zwei Gehäusen durch ein Kupp
lungselement und
Fig. 3 die geometrische Darstellung der Gleitringwulst.
In Fig. 1 ist die Verbindung am Beispiel eines Hohlfaserdialy
sators dargestellt. Dieser besteht aus einem Gehäuse 1, in dem
ein Hohlfaserbündel 2 und an dessen (1) Enden Stirnkappen 3 an
geordnet sind. Das Hohlfaserbündel 2 ist endseitig in ein Ver
gußsystem 4 eingebettet, das zum Innenkompartiment 5 eine ko
nisch verlaufende Dichtfläche 6 und eine Schnittfläche 7 auf
weist. Die Stirnkappe 3 ist mit einem Anschlußstutzen 8, z. B.
für Blutdetoxikationssysteme ein Luer-Lock-Anschluß, versehen
und in ihrer geometrischen Form der Dichtfläche 6 angepaßt.
Auf dem Gehäuseumfang ist eine umlaufende Gleitringwulst 9 ange
ordnet, die in Richtung Stirnkappe 3 eine konisch verlaufende
Fügefläche 10 und in Richtung Gehäusemitte eine konisch verlau
fende Lösefläche 11 aufweist. In der Stirnkappe 3 ist eine un
terbrochene Gleitringwulst 12 mit konisch verlaufender Füge
fläche 10′ und konisch verlaufender Lösefläche 11′ angeordnet, so
daß die Form einer Hakenschnappverbindung erreicht wird. Die
Höhe der Gleitringwulst 9 sowohl am Gehäuse 1 als auch in der
Stirnkappe 3 beträgt h = 1 mm. Die Fügeflächen 10, 10′ schließen
einen Winkel a = 40° und die Löseflächen 11, 11′ einen Winkel b
= 70° zur Grundlinie der Gleitringwulst 9, 12 ein (Fig. 3).
In Fig. 2 ist die Kopplung zweier Gehäuse 1 mittels eines Kupp
lungselementes 13 wiederum am Beispiel von Hohlfaserdialysato
ren dargestellt. Die Gehäuse 1 weisen, wie im 1. Ausführungsbei
spiel bereits beschrieben, eine umlaufende Gleitringwulst 9 mit
Fügefläche 10 und Lösefläche 11 auf. In den Gehäusen 1 sind
Hohlfaserbündel 2 angeordnet, die endseitig in ein Vergußsystem
4 eingebettet sind. Die Vergußsysteme 4 sind mit einer definier
ten umlaufenden Angußebene 14 versehen, in die ein Dichtring 15
eingelegt ist. Die Schnittflächen 7 begrenzen das Innenkomparti
ment 5. Durch die Anordnung des Dichtringes 15 auf der definier
ten Angußebene 14 kann jeweils eine konstante axiale Fügekraft
trotz Schnittflächentoleranzen ausgeübt werden. Das Kupplungs
element 13 besteht aus einem die beiden Gehäuseenden übergrei
fenden Ring, in dem beidseitig je eine umlaufende Gleitring
wulst 16 angeordnet ist. Diese Gleitringwulst 16 ist ebenfalls
mit einer nach außen weisenden konischen Fügefläche 10′′ und
einer zur Mitte hin weisenden konischen Lösefläche 11′′ ver
sehen. Wie in Fig. 3 dargestellt, beträgt die Höhe h der Gleit
ringwulst 0,5 mm. die Fügefläche 10, 10′′ schließt zur Grund
linie der Gleitringwulst 9, 16 einen Winkel a von 20° und die
Lösefläche 11, 11′′ einen Winkel b von 25° ein.
Neben den beiden dargestellten Ausführungsbeispielen kann die
Stirnkappe 3 mit einer umlaufenden Gleitringwulst 12 versehen
und das Kupplungselement 13 als Hakenschnappverbindung ausge
bildet sein. Der Materialeinsatz für die Gehäuse 1, Stirnkappen
3 und Kupplungselemente 13 wird in der Regel vom Verwendungs
zweck bestimmt werden.
Für die Verwendung als Blutdetoxikationssysteme ist ein thermo
plastischer Kunststoff einzusetzen. In jedem Fall ist jedoch
zu beachten, daß mindestens die Stirnkappen 3 und die Kupp
lungselemente 13 aus einem elastischen Material bestehen. Um
bei der Handhabung ein Verdrehen der Bauelemente Gehäuse, Stirn
kappe und Kupplungselement im montierten Zustand auszuschließen,
ist eine funktionsgerechte Nase (nicht gezeichnet), die auch
eine Automatisierungshilfe darstellen kann, auf der Lösefläche
des Gehäuses vorzusehen.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung bestehen darin, daß
eine weitgehend entspannte formschlüssige und flüssigkeitsdichte
Verbindung zwischen Gehäuse 1, Stirnkappe 3 und/oder Kupplungs
element 13 geschaffen ist. Die Verbindung zeichnet sich durch
einfache und kostengünstige Herstellung sowie Montage-/Demon
tagehandhabung, die automatisierbar ist, aus. Die einfache und
schnelle Kopplung mehrerer Moduleinheiten sowie das Aufbringen
der endseitigen Stirnkappen erlaubt in der Praxis eine breite
Variation des Stoffaustauschergerätes, wie z. B.
- - Module mit gleichem Hohlfasertyp und damit kombinierbarer Oberflächengröße,
- - Module mit verschiedenen Hohlfasertypen - Kaskadenfiltration,
- - Module mit gleichen Adsorberharzen und damit kombinierbarer effektiver Oberfläche
- - Module mit verschiedenen Adsorberharzen - Kaskadenadsorption,
- - Kombination von Modulen mit Hohlfasern und Modulen mit Adsor berharzen
- - Fraktionierungseinheiten für Biotechnologie, organische und anorganische Chemie.
Ein weiterer Vorteil, der insbesondere während des Produktions-
und Prüfprozesses von Hohlfaserdialysatoren zum Tragen kommt,
besteht darin, daß ein schneller und unkomplizierter Austausch
nicht verwendbarer Teile erfolgen kann und die übrigen Baugrup
pen im Gegensatz zu einer stoffschlüssigen Verbindung wieder
verwendbar sind.
Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen
1 Gehäuse
2 Hohlfaserbündel
3 Stirnkappe
4 Vergußsystem
5 Innenkompartiment
6 Dichtfläche
7 Schnittfläche
8 Anschlußstutzen
9 Gleitringwulst - Gehäuse
10 Fügefläche-Gehäuse
10′ Fügefläche-Stirnkappe
10′′ Fügefläche-Kupplungselement
11 Lösefläche-Gehäuse
11′ Lösefläche-Stirnkappe
11′′ Lösefläche-Kupplungselement
12 Gleitringwulst-Stirnkappe
13 Kupplungselement
14 Angußebene
15 Dichtring
16 Gleitringwulst-Kupplungselement
h Höhe der Gleitringwulst
a Winkel der Fügefläche
b Winkel der Lösefläche
2 Hohlfaserbündel
3 Stirnkappe
4 Vergußsystem
5 Innenkompartiment
6 Dichtfläche
7 Schnittfläche
8 Anschlußstutzen
9 Gleitringwulst - Gehäuse
10 Fügefläche-Gehäuse
10′ Fügefläche-Stirnkappe
10′′ Fügefläche-Kupplungselement
11 Lösefläche-Gehäuse
11′ Lösefläche-Stirnkappe
11′′ Lösefläche-Kupplungselement
12 Gleitringwulst-Stirnkappe
13 Kupplungselement
14 Angußebene
15 Dichtring
16 Gleitringwulst-Kupplungselement
h Höhe der Gleitringwulst
a Winkel der Fügefläche
b Winkel der Lösefläche
Claims (3)
1. Stoffaustauschergerät, bestehend aus mindestens einem im
wesentlichen rohrförmigen Gehäuse, das mit einem Hohlfa
serbündel versehen ist, dessen Enden in ein Vergußsystem
eingebettet sind, und/oder mit Adsorberharzen gefüllt und
mit Filtersystemen begrenzt ist, aus mit Anschlußstutzen
versehenen Stirnkappen und/oder aus einem oder mehreren
zwei Gehäuse verbindenden Kupplungselementen, gekennzeich
net durch eine die Enden des rohrförmigen Gehäuses (1)
mit den Stirnkappen (3) und den Kupplungselementen (13)
lösbar verbindende Schnappverbindung, die aus einem auf
dem Gehäuseumfang umlaufenden Gleitringwulst (9) mit einer
konisch verlaufenden Fügefläche (10) und einer konisch
verlaufenden Lösefläche (11), aus einem in der Stirnkappe (3)
umlaufenden oder unterbrochenen Gleitringwulst (12) mit
äquivalenter Fügefläche (10′) und Lösefläche (11′) und/oder
aus zwei in dem Kupplungselement (13) umlaufenden und/oder
unterbrochenen Gleitringwülsten (16) mit äquivalenten Füge
flächen (10′′) und Löseflächen (11′′) besteht.
2. Stoffaustauschergerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet da
durch, daß die Höhe h der Gleitringwulst (9, 12, 16)
0,5 mm bis 5 mm beträgt und die Fügefläche (10, 10′, 10′′)
einen Winkel a von 5° bis 40° sowie die Lösefläche (11,
11′, 11′′) einen Winkel b von 30° bis 70° zur Grundlinie
der Gleitringwulst (9, 12, 16) einschließt.
3. Stoffaustauschergerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet da
durch, daß das Vergußsystem (4) und das Filtersystem eine
definierte umlaufende Angußebene (14) aufweist, in die ein
Dichtring (15) eingelegt ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD87305996A DD263236A1 (de) | 1987-08-13 | 1987-08-13 | Stoffaustauschergeraet |
Publications (1)
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---|---|
DE3812987A1 true DE3812987A1 (de) | 1989-02-23 |
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ID=5591530
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3812987A Withdrawn DE3812987A1 (de) | 1987-08-13 | 1988-04-19 | Stoffaustauschergeraet |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DD (1) | DD263236A1 (de) |
DE (1) | DE3812987A1 (de) |
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-
1987
- 1987-08-13 DD DD87305996A patent/DD263236A1/de not_active IP Right Cessation
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1988
- 1988-04-19 DE DE3812987A patent/DE3812987A1/de not_active Withdrawn
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DD263236A1 (de) | 1988-12-28 |
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Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: DEUTSCHE MED-LAB GMBH LEIPZIG I.A., O-7035 LEIPZIG |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |