DE3304951A1

DE3304951A1 - Vorrichtung zum filtern einer fluessigkeit

Info

Publication number: DE3304951A1
Application number: DE19833304951
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Phys. Dr. 8763 Klingenberg Klein
Original assignee: Akzo GmbH
Current assignee: Akzo Patente 5600 Wuppertal De GmbH
Priority date: 1983-02-12
Filing date: 1983-02-12
Publication date: 1984-08-16
Also published as: FR2540741A1; GB8403601D0; SE8400699D0; JPS59154103A; IT8447658A0; SE8400699L; GB2134812A; US4531954A; IT1177548B

Description

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Vorrichtung zum Filtern einer Flüssigkeit

A k ζ ο GmbH
Wuppertal

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Filtern einer Flüssigkeit und Abtrennen von Gasen aus der Flüssigkeit, bei welcher die Filterung beim Durchtritt der Flüssigkeit durch wenigstens eine in einem entlüftbaren Gehäuse angeordnete benetzbare gasundurchlässige mikroporöse Schicht und das Abtrennen von Gasen und die Entlüftung des Gehäuses über ein flüssigkeitsabweisendes gasdurchlässiges mikroporöses Entlüftungselement erfolgt und welche eine erste Kammer mit einer Einlaßöffnung für die zu filternde Flüssigkeit und eine zweite Kammer mit einer AuslaBöffnung für die gefilterte Flüssigkeit aufweist, wobei die benetzbare gasundurchlässige mikroporöse Schicht als Trennwand zwischen diesen beiden Kammern wirkt.

' Ein solches Filter ist aus der US-PS 4 265 762 bekannt. Die Filterung erfolgt bei diesem Filter über eine Flachmembran und die Entlüftung über Entlüftungsöffnungen im

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Gehäusemantel, die von Kugeln oder Flachmaterialstücken aus einem hydrophoben Werkstoff abgedeckt sind.

Aus der US-PS 3 013 072 ist ein Tropfgefäß mit einem
hydrophilen Filterelement zwischen der Einlaß- und der Auslaßöffnung bekannt, bei welchem über ein hydrophobes Filterelement Luft aus der zu filternden Flüssigkeit abgetrennt und in die Umgebung abgeführt werden
kann.

Aus der US-PS 4 190 426 ist ein Flüssigkeitsfilter bekannt, bei welchem die Filterung über eine flache Membran und das Entlüften über eine flüssigkeitsabweisende mikroporöse Membran erfolgt.

Diese bekannten Filter haben folgende Nachteile:

Eine Entlüftung findet nur statt, wenn die zum Entlüften vorgesehene Einrichtung nach oben weist, so daß beim Betrieb dieser Filter stets auf die richtige Lage derselben zu achten ist. Die Entlüftungseinrichtungen
sind technisch aufwendig und teilweise sehr kompliziert, so daß die Herstellungskosten für diese Filter
entsprechend hoch sind, wobei der Kostenfaktor hierbei eine wesentliche Rolle spielt, da solche Filter häufig nur einmal gebraucht werden können bzw. dürfen. Schließlich ist bei diesen Filtern die Filterrichtung festgelegt, da die Entlüftungseinrichtungen dort nur vor den Filtermembranen angeordnet sind.

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Aus der ÜS-PS 4 267 053 schließlich ist ein nichtgattungsgemäßes Filter für intravenös zu verabreichende Lösungen bekannt, bei welchem die Filterschicht durch wenigstens einen porösen Hohlfaden gebildet wird, der an einem Ende verschlossen ist und mit seinem offenen Ende in einem Vergußmasseblock eingebettet ist, der flüssigkeitsdicht mit dem Gehäusemantel verbunden ist. Dieses bekannte Filter weist jedoch keinerlei Einrichtung zum Abtrennen von Gasen aus der Flüssigkeit oder zum Entlüften der Kammer auf der Flüssigkeitseintrittsbzw, -austrittsseite auf.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Filtern einer Flüssigkeit zur Verfügung zu stellen, mit welcher zumindest die obengenannten Nachteile beseitigt werden.

Diese Aufgabe wird mit einer gattungsgemäßen Vorrichtung zum Filtern einer Flüssigkeit gelöst, bei welcher erfindungsgemäß wenigstens ein Abschnitt des Gehäusemantels der ersten Kammer und/oder der zweiten Kammer aus einem flüssigkeitsabweisenden gasdurchlässigen mikroporösen Werkstoff besteht.

im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet "Abschnitt des Gehäusemantels" einen beliebig bemessenen und geformten, jedoch in sich geschlossenen (ringförmigen) Teil des Gehäusemantels der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Ein solcher ergibt sich beispielsweise, wenn man sich das Gehäuse durch einen oder zwei Schnitte zerteil vor-

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stellt, die man senkrecht oder unter einem Winkel zu der Hauptströmungsrichtung der Flüssigkeit durch den Gehäusemantel der erfindungsgemäßen Vorrichtung führt. Das bedeutet, daß auf diesem so definierten Abschnitt der Gehäusemantel auf seinem ganzen Umfang die gasdurchlässigen Eigenschaften aufweist. Bei einem rohrförmigen Gehäusemantel beispielsweise kann ein Abschnitt des Gehäusemantels also die Form eines Ringes haben. Die gedachten Schnitte brauchen jedoch nicht in Ebenen zu liegen.

Unter Flüssigkeit werden im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht nur reine Flüssigkeiten, sondern auch Flüssigkeitsgemische sowie Lösungen aus verschiedenen Flüssigkeiten, aus Flüssigkeiten und löslichen festen Stoffen wie Zucker oder Salzen, aus Flüssigkeiten und Gasen usw. verstanden. Hierunter fallen also beispielsweise auch Säuren, Laugen sowie Flüssigkeiten und Lösungen die organische oder anorganische Teilchen in ungelöster Form, auch im submikroskopischen Bereich, Mikroorganismen u.dgl. enthalten, sowie Extrakte, Emulsionen usw.

Die benetzbare mikroporöse Schicht zum Filtern der Flüssigkeit kann aus einem .nichtmetallischen beispielsweise geschäumten, oder metallischen Werkstoff oder Werkstoffqemisch, beispielsweise einer Metall-Legierung, aus lose übereinander geschichteten oder fest miteinander verbundenen, beispielsweise zusammengesinterten, Teilchen wie Sand, Glas-, Metall- oder Polymerkügelchen u.dgl. oder fasrigen Flächenaebilden wie Geweben, Vliesen, Papier

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usw. bestehen. Besonders bevorzugt werden dabei Polymere oder polymerähnliche Werkstoffe, wobei in ganz besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung die benetzbare mikroporöse Filterschicht in Form wenigstens einer flachen oder schlauchförmigen Membran oder eines Hohlfadens vorliegt. Die Porengröße muß jedoch in jedem Fall so gering sein, daß der Filtrationsdruck unterhalb des sogenannten Blasdrucks der benetzbaren gasundurchlässigen mikroporösen Schicht liegt. Nur dann ist gewährleistet, daß kein Gas durch diese Filterschicht dringt.

In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht wenigstens der Gehäusemantel der ersten Kammer aus einem die Entlüftung bewirkenden Werkstoff. Bei dieser Ausführungsform findet das Abtrennen von Gasen in jeder Lage der Vorrichtung statt, selbst dann, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Weise benutzt wird, daß die zu filternde Flüssigkeit die Vorrichtung von unten nach oben durchströmt.

Besteht auch der Gehäusemantel der zweiten Kammer, zumindest aber ein Abschnitt desselben, oder der gesamte Gehäusemantel oder aber das gesamte Gehäuse der Vorrichtung erfindungsgemäß aus einem flüssigkeitsabweisenden gasdurchlässigen mikroporösen Werkstoff, so findet in besonders vorteilhafter Weise auch eine Entlüftung der zweiten Kammer bzw. der Flüssigkeit in dieser Kammer statt. Diese besonders bevorzugte Ausführungsform bietet darüber hinaus den Vorteil, daß das Abtrennen von Gasen aus der zu filternden Flüssigkeit beim Durchströmen des Filters in jeder der beiden Strömungsrichtungen stattfindet. Diese Ausführungsform gestattet somit also den bestimmungsgemäßen Gebrauch für beide Strömungsrichtungen.

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Darüber hinaus erfordert diese Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung im allgemeinen einen geringeren Herstellungsaufwand und verursacht demzufolge im allgemeinen geringere Herstellungskosten als solche, bei denen der Gehäusemantel aus gasdurchlässigen flüssigkeitsabweisenden mikroporösen und aus gas- und flüssigkeitsdichten Abschnitten besteht. Ganz im Gegensatz zu den eingangs genannten aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen.ist es durch die vorliegende Erfindung somit also möglich, die hinsichtlich des Abtrennens von Gasen aus der zu filternden Flüssigkeit wirkungsvollste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit dem vergleichsweise geringsten Aufwand herzustellen.

Ein bedeutsames Einsatzgebiet der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Filtern von intravenös zu verabreichenden Infusionslösungen oder von (stark) schäumenden Flüssigkeiten. Bekanntlich werden an Infusionsfilter hohe Anforderungen gestellt. Wegen der nur einmaligen Ver-Wendung müssen diese kostengünstig herstellbar und transportierbar sein. Voraussetzungen hierfür sind einfacher technischer Aufbau und kleine Abmessungen bei vorgegebener teilweise hoher Filterleistung. Darüber hinaus muß das Eindringen von Bakterien oder Pilzen durch den gasdurchlässigen mikroporösen Werkstoff in die Infusionslösung mit Sicherheit vermieden werden.

Diesen Anforderungen wird eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung gerecht, bei welcher die mikroporöse Eilterschicht durch wenigstens einen ein-

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seitig verschlossenen Hohlfaden gebildet wird und bei welcher der gesamte Gehäusemantel aus einem gasdurchlässigen bakteriendichten Werkstoff besteht. Als besonders vorteilhaft hat sich hierfür poröses Polypropylen erwiesen, insbesondere solches, wie es aus der deutschen Offenlegungsschrift 27 37 745 bekannt ist. Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei wiederum erwiesen, wenn der Gehäusemantel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dabei rohrförmig ausgebildet ist, da in diesem Fall mit Vorteil endloshergestellte Rohre oder Schläuche aus porösem Polypropylen verwendet werden können, wie sie aus der deutschen Offenlegungsschrift 30 49 557 (deutsche Patentanmeldung P 30 49 557.9) bekannt sind. Bei entsprechender Bemessung der ersten und zweiten Kammer dieser besonders bevorzugten Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein bestimmungsgemäßer Gebrauch für beide Strömungsrichtungen möglich, so daß die die Filterung bewirkenden Hohlfaden wahlweise von innen nach außen oder von außen nach innen durchströmt werden können.

Zum Schütze des gegebenenfalls auch aus einer dünnen Membran bestehenden gasdurchlässigen Gehäusemantels kann dieser bzw. der gasdurchlässige Gehäusemantelabschnitt mit einem Schutzgitter, einem geschlossenen Schutzmantel oder einem geschlossenen Schutzgehäuse umgeben sein, wobei derartige geschlossene Schutzeinrichtungen gasdurchlässig sein müssen oder wenigstens eine öffnung haben müssen, um den ungehinderten Austritt des aus der Flüssigkeit abgetrennten Gases zu gewährleisten.

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Je nach Größe der beiden Kammern kann es zweckmäßig sein, wenn in den Kammern Verdrängerkörper angeordnet sind, weil dadurch das der Flüssigkeit zur Verfügung stehende Volumen verringert und somit der Kontakt der Flüssigkeit mit der Oberfläche des gasdurchlässigen mikroporösen Gehäusemantels bzw. -abschnitts in der erfindungsgemäßen " Vorrichtung verbessert wird. Solche Verdrängerkörper können so bemessen und angeordnet sein, daß zwischen ihnen und dem Gehäuse der Vorrichtung nur ein ringförmiger oder spaltförmiger Strömungskanal für die Flüssigkeit gebildet wird, so daß diese als Schicht oder Film an dem gasdurchlässigen Gehäusemantel bzw. -abschnitt entlangströmt, weil hierbei das Entweichen von Gasblasen mit wesentlich größerer Zuverlässigkeit erfolgt.

Die zum Filtern der Flüssigkeit geeigneten Schichten bzw. Membranen können die Eigenschaft, durch die zu filternde Flüssigkeit bentzbar, also beispielsweise lyophil oder hydrophil, zu sein, von Natur aus besitzen oder aber erst durch eine spezielle Behandlung erhalten haben. Dasselbe gilt sinngemäß für den flüssigkeitsabweisenden, beispielsweise lyophoben oder hydrophoben, gasdurchlässigen Werkstoff für das Gehäuse, den Gehäusemantel· bzw. den Gehäuse- oder Gehäusemantel·abschnitt. Geeignete Werkstoffe für Filtermembranen sind beispielsweise Polyamid 6.6, Polyamid 6, Cellulose, Cellulose- ' acetat oder Polyvinylalkohol (PVÄ). Geeignete Werkstoffe für die flüssigkeisabweisenden gasdurchlässigen mikroporösen Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind beispielsweise Polypropylen, PolyVinyiidenf^orid oder Polytetrafluoräthylen.

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Die mittlere Porenqröße für die Filterschicht richtet sich nach dem jeweiligen gewünschten Filtereffekt und beträgt beispielsweise 0,2 um zur Sterilfiltration oder 1 μπι für Partikelfiltration.
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Die maximale Porengröße der benetzbaren gasundurchlässigen mikroporösen Filterschicht (Membran) muß jedoch so beschaffen sein, daß der zugehörige Blasdruck (d.h. der Druck, bei dem Gas durch die Schicht dringt, indem es die Flüssigkeit aus den Poren verdrängt) größer ist als der Filtrationsdruck. Der Blasdruck und damit der anwendbare Filtrationsdruck kann umso größer sein, je kleiner die maximale Pore der benetzbaren mikroporösen Filterschicht ist.

Andererseits muß die Porengröße des flüssigkeitsabweisenden gasdurchlässigen mikroporösen Entlüftungselements so gewählt werden, daß der Filtrationsdruck kleiner ist als der für die Flüssigkeitsintrusion notwendige Druck.

Der Druck für die Flüssigkeitsintrusion, der auch als Flüssigkeitseindringdruck bezeichnet wird, ist umso größer, je kleiner die maximale Porengröße des Entlüftungselementes ist und je größer die Differenz der Oberflächenspannungen von Flüssigkeit und dem flussigkeitsabweisenden gasdurchlässigen mikroporösen Werkstoff ist.

Diese für die Wechselwirkung von Flüssigkeiten und Gasen mit mikroporösen Werkstoffen bestehenden Beziehungen sind bei der Konstruktion und dem Gebrauch der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu beachten.

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Die Abtrennung von Gasen aus Flüssigkeiten mittels mikroporösen flüssigkeitsabweisenden Werkstoffen ist dann kein Problem, wenn es sich um Flüssigkeiten mit einer Oberflächenspannung handelt, wie z.B. Wasser. 5

Eine Verringerung der Differenz der Oberflächenspannung von Flüssigkeit und Werkstoff, z.B. bei Anwesenheit von die Oberflächenspannung herabsetzenden Additiven, kann man durch Reduzierung der Porengröße des Werkstoffes bzw. durch Auswahl eines Werkstoffes mit geeigneter Porengröße kompensieren. Gegebenenfalls muß dann'die für " die Entgasung zur Verfügung stehende Oberfläche vergrößert werden. Darüber hinaus kann die flüssigkeitsabweisende Eigenschaft eines Werkstoffes auch bei hohen Flüssigkeitstemperaturen beeinträchtigt werden oder gänzlich verlorengehen. Das bedeutet, daß für die das Abtrennen von Gasen aus der Flüssigkeit bewirkenden porösen Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Werkstoff zu wählen ist, mit dem unter den gegebenen Betriebsbedingungen das Austreten von Flüssigkeit verhindert wird. Durch einen einfachen Vorversuch läßt sich ermitteln, ob die bei Normalbedingungen gegebene flüssigkeitsabweisende Eigenschaft eines porösen Werkstoffes auch unter Betriebsbedingungen noch gegeben ist.

Aus den genannten Gründen ist die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere dann geeignet, wenn zu ihrem · bestimmungsgemäßen Gebrauch in der Flüssigkeit kein nennenswerter überdruck gegenüber dem umgebungsdruck eingestellt zu werden braucht, so wie dies beispielsweise bei Infusionsfiltern der Fall ist.

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Die Erfindung sowie weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten des der Erfindung zugrundeliegenden allgemeinen Erfindungsgedankens werden nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Die Figuren 1 bis 10 zeigen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung in vereinfachter schematischer und teilweise geschnittener Darstellungsweise und zum Teil nur ausschnittsweise, und zwar zeigt: 10

Fig. 1 eine Vorrichtung mit einer Flachmembran zum Filtern von Flüssigkeit und einem gasdurchlässigen Gehäuse der ersten Kammer im Längsschnitt,
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Fig. 2 eine Vorrichtung mit einer Flachmembran zum Filtern von Flüssigkeit und einem gasdurchlässigen Abschnitt des Gehäusemantels der ersten und der zweiten Kammer im Längsschnitt, 20

Fig. 3 eine Vorrichtung mit Hohlfäden als Filtermembran, wobei die Hohlfäden von innen nach außen durchströmt werden, mit einem gasdurchlässigen Gehäusemantel der ersten Kammer im Längsschnitt,

Fig. 4 eine Vorrichtung mit Hohlfäden als Filtermembran, wobei die Hohlfäden von außen nach innen durchströmt werden, mit einem gasdurchlässigen Gehäusemantel der ersten Kammer im Längsschnitt,

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Fig. 5 eine Vorrichtung mit Hohlfaden als Filtermembran und einem gasdurchlässigen Gehäusemantel im Längsschnitt/

Fig. 6 eine Vorrichtung mit Hohlfaden als Filtermembran, Verdrängerkörpern in beiden Kammern, einem gasdurchlässigen Gehäusemantel der einen Kammer und einem gasdurchlässigen Gehausemantelabschnitt der anderen Kammer im Längsschnitt, 10

Fig. 7 eine Vorrichtung mit einem die gasdurchlässigen Teile der Vorrichtung umgebenden Schutzgehäuse im Längsschnitt,

Fig. 8 eine aus mehreren losen Teilen zusammengesetzte

Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Längsschnitt,

Fig. 9 einen besonders vorteilhaften in einem gasdurchlässigen Gehäusemantelabschnitt der erfindungs

gemäßen Vorrichtung angeordneten Verdrängerkörper im Längsschnitt,

Fig. 10 unterschiedlich ausgestaltete gasdurchlässige Gehäusemantelabschnitte im Längsschnitt.

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Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist folgende Teile auf: Die erste Kammer 1 mit der Einlaßöffnung 2 für die zu filternde Flüssigkeit, die zweite Kammer 3 mit der Auslaßöffnung 4 für die gefilterte Flüssigkeit, die benetzbare gasundurchlässige mikroporöse Flachmembran 5, die in dem mit dem Gehäuse(-teil) 6; 6b fest verbundenen Rahmen 7 gespannt gehalten wird und als Trennwand zwischen den beiden Kammern 1 und 3 wirkt, den gasdurchlässigen Gehäuseabschnitt 6a, der die gesamte erste Kammer 1 umgibt, den flüssigkeits- und gasundurchlässigen Gehäuseteil 6b, der die zweite Kammer 3 umgibt, und die Anschlußstücke 15. Die Hauptströmungsrichtung der Flüssigkeit ist durch die beiden Pfeile angegeben. An dieser Ausführungsform wird deutlich, daß das Abtrennen von Gasen aus der zu filternden Flüssigkeit durch das flüssigkeitsabweisende gasdurchlässige Gehäuse 6a der ersten Kammer 1 in jeder Lage dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt. Eine Umkehr der Strömungsrichtung würde zur Folge haben, daß in der zu filternden Flüssigkeit enthaltende Gasblasen nicht entweichen könnten. Ein Entweichen von Gasblasen aus der gefilterten Flüssigkeit vor Verlassen der Kammer 1 könnte dabei jedoch stattfinden. Die Filtermembran 5 bzw. der Querschnitt des Gehäuses 6; 6a; 6b in Strömungsrichtung betrachtet kann kreisförmig, quadratisch, rechteckig oder beliebig anders ausgebildet sein. Auch kann in Strömungsrichtung betrachtet hinter der Membran 5' ein Stützgitter oder können andere das Abstützen der Membran 5 bewirkende Mittel angeordnet sein.

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Zur Verdeutlichung sind die flüssigkeitsdurchlässigen und die gasdurchlässigen mikroporösen Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung als gestrichelte Linien dargestellt. Dies gilt auch für die nachfolgenden Figuren mit Ausnahme der Hohlfäden, die zwar auch mikroporös und flüssigkeitsdurchlässig sind, deren Wand jedoch als durchgezogene Linien dargestellt ist.

In Fig. 2 ist eine Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, bei welcher die zu filternde Flüssigkeit im wesentlichen senkrecht zu der durch die waagerechten Pfeile angegebenen Hauptströmungsrichtung durch die flache Filtermembran 5 hindurchströmt. Die Bedeutung der übrigen Teile dieser Ausführungsform ergibt sich aus den Positionszahlen von selbst, da die Teile dieser Ausführungsform die ihrer Bedeutung entsprechenden gleichen Positionszahlen haben, wie die Teile der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform. Dies gilt auch für alle nächfolgenden Figuren.

Der Querschnitt des Gehäuses 6 in Hauptströmungsrichtung betrachtet kann rund, rechteckig oder beliebig anders ausgebildet sein, wobei die Filtermembran 5 eine der Form der Gehäuseteile 6b angepaßte Form aufweist. Der Spannrahmen 7 ist hierbei mit Durchtrittsöffnungen 10 für die Flüssigkeit versehen.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Filtermembran 5 durch Hohlfaden 5 gebildet, die mit ihrem offenen Ende in einen Vergußmasseblock 8 eingebettet sind, so daß die Flüssigkeit an dieser Stelle in die Lumen der Hohlfaden 5 eintreten bzw. durch die

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Wandungen der Hohlfäden 5 austreten kann. Dieser Vergußmasseblock 8 ist fest und flüssigkeitsdicht mit dem gas- und flüssigkeitsundurchlässigen Teil 6b des Gehäuses 6 verbunden und bildet zusammen mit den Wandüngen der Hohlfäden 5 die Trennwand zwischen der ersten Kämmer 1 und der zweiten Kammer 3. An ihrem dem Vergußmasseblock 8 abgewandten Ende sind die Hohlfäden 5 flüssigkeitsdicht verschlossen (dead end). Der Gehäusemantelabschnitt 6a, der den Gehäusemantel der ersten Kammer 1 bildet, besteht aus einem gasdurchlässigen flüssigkeitsabweisenden Werkstoff, während die übrigen Teile 6b des Gehäuses 6 aus einem flüssigkeits- und gasdichten Material bestehen. Diese Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird daher vorzugsweise für die durch die Pfeile angedeutete Strömungsrichtung verwendet, damit das Abtrennen von Gasblasen aus der Flüssigkeit noch vor dem Eintritt der Flüssigkeit in die Hohlfäden 5 erfolgen kann und ein "Verstopfen" der Hohlfäden 5 durch Gasblasen vermieden wird. Die Flüssigkeit durchströmt hierbei die Wandung der Hohlfäden also von innen nach außen, was besonders dann von Vorteil sein kann, wenn die Wandstärke der Hohlfäden 5 sehr gering ist und die tränsmembrane Druckdifferenz so groß ist, daß bei umgekehrter Strömungsrichtung ein Kollabieren der Hohlfäden 5 stattfinden würde.

Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist für die - im Vergleich zu Fig. umgekehrte Strömungsrichtung geeignet.

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Zu diesem Zweck ist ein weitaus größerer Abschnitt 6a des Mantels des Gehäuses 6 als bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform gasdurchlässig ausgebildet, wobei dieser flüssigkeitsabweisende gasdurchlässige Gehäusemantelabschnitt 6a sich über die gesamte Länge der ersten Kammer 1 erstreckt.

In Fig. 5 ist eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, bei welcher der gesamte Gehäusemantel 6a aus einem flüssigkeitsabweisenden gasdurchlässigen Werkstoff besteht, so daß ein Abtrennen von Gasen aus der Flüssigkeit sowohl vor als auch nach dem Filtern stattfindet und auch das Entlüften der beiden Kammern 1 und 3 in jeder Lage dieser Ausführungsform erfolgt. Diese Ausführungsform hat sich aus den genannten Gründen und aufgrund ihres unkomplizierten Aufbaus ganz besonders als Infusionsfilter bewährt, wobei der Gehäusemantel 6a dabei zweckmäßigerweise rohr- bzw. schlauchförmig ausgebildet ist, so daß eine sehr kostengünstige und besonders einfache Herstellung desselben aus endlos hergestellten entsprechend bemessenen Rohren oder Schläuchen möglich ist. Darüber hinaus arbeitet diese Ausführungsform bei beiden Strömungsrichtungen bestimmungsgemäß.

In Fig. 6 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung für größere Flüssigkeitsdurchsätze dargestellt, bei welcher in den beiden Kammern 1 und 3 Verdrängerkörper 9 angeordnet sind, durch welche die Flüssigkeit vor und nach dem Filtern in einer dünnen Schicht an den porösen Abschnitten 6a des Gehäusemantels 6 vorbeigeleitet wird, um auf diese Weise das Entweichen von

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Gasblasen mit größerer Sicherheit zu gewährleisten. Auch hierbei wird die Filtermembran 5 durch Hohlfaden 5 gebildet, die im übrigen wie in den Figuren 3 bis 5 angeordnet und ausgestaltet sind. Auch diese Ausführungsform ist für beide Strömungsrichtungen bestimmungsgemäß zu verwenden, da hierbei das Abtrennen von Gasblasen aus der zu filternden Flüssigkeit in beiden Fällen gewährleistet ist. Bei dieser Ausführungsform besteht der gesamte Mantel 6a der Kammer 1(3) aus einem flüssigkeitsabweisenden gasdurchlässigen Werkstoff, während der Gehäusemantel der Kammer 3(1) nur auf einem Teilstück 6a aus einem solchen Werkstoff besteht. Die Länge dieses Teilstücks 6a kann gleich oder unterschiedlich lang sein wie der Mantel 6a der Kammer 1(3) . Die Länge der beiden Verdrängerkorper 9 kann ebenfalls gleich oder unterschiedlich sein, sie wird jedoch vorteilhafterweise der Länge der gasdurchlässigen Gehäusemantelabschnitte 6a angepaßt. Andererseits kann auch bei einer solchen Ausführungsform mit Verdrängerkörpem der gesämte Mantel des Gehäuses 6 oder auch das gesamte Gehäuse 6 aus einem gasdurchlässigen Werkstoff bestehen.

Solche Verdrängerkorper 9 können auch dann vorgesehen werden, wenn die Filtermembran in Form einer flachen Membran, wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt, als Schlauchmembran (nicht dargestellt) oder als beliebig anders geformte bzw. ausgestaltete Membran vorliegt. Auch ist es möglich, zumindest die erste Kammer 1 so flach oder mit einem so geringen Durchmesser auszubilden, daß der Weg von in der Flüssigkeit enthaltenen

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Gasblasen zu dem porösen Gehäusemantel bzw. -abschnitt 6a nur sehr gering ist und beispielsweise nur wenige mm oder weniger beträgt.

In Fig. 7 ist eine Vorrichtung dargestellt, bei welcher der gasdurchlässige Gehäusemantel bzw. -abschnitt 6a von einem Schutzgehäuse 11 umgeben ist. Zur Vereinfachung wurden hierbei nur das Gehäuse 6 und die Einlaßöffnung 2 und die Auslaßöffnung 4 der eigentlichen Filtereinrichtung dargestellt. Diese Filtereinrichtung könnte beispielsweise die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform, ebensogut aber auch jede der in den übrigen Figuren dargestellten Ausführungsformen wie auch jede nicht dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sein. Besteht das Schutzgehäuse 11 aus einem gasundurchlässigen Material und ist dieses Schutzgehäuse 11 an seinen beiden Enden, wie in Fig. 7 dargestellt, verschlossen, so ist es zweckmäßig, dieses Schutzgehäuse 11 an irgendeiner Stelle mit mindestens einer Entlüftungsöffnung (-pore) 12 zu versehen. Soll das Schutzgehäuse 11 die gasdurchlässigen Teile 6a des Gehäuses 6 bzw. des Gehäusemantels der Filtereinrichtung beispielsweise vor Beschädigungen schützen, so ist er entsprechend starr und widerstandsfähig gegen die zu erwartenden mechanischen Belastungen auszuführen. Soll das Schutzgehäuse 11 dagegen nur als Schutzhülle beispielsweise gegen Berührungskontakt, Verschmutzung od.dgl. dienen, so kann hierfür auch eine Kunststoffolie, eine Papierhülle od.dgl. verwendet werden. In jedem Falle ist jedoch darauf zu achten, daß zwischen dem Teil bzw. den Teilen 6a der Filtereinrichtung und dem Schutzgehäuse ein wenn auch noch so klein bemessener Abstand (Spalt)

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eingehalten wird, damit das Entweichen des durch den Gehäusemantel 6a der Filtereinrichtung hindurchtretenden Gases ungehindert stattfinden kann. Handelt es sich bei dem abgetrennten Gas um ein solches, welches nicht in die Umgebung abgeführt werden soll oder darf, so kann die Entlüftungsöffnung 12 des in diesem Fall im übrigen dann gasdicht auszuführenden Schutzgehäuses 11 mit jeder beliebigen zum Wegtransport oder zur Aufnahme solcher Gase geeigneten Einrichtung über einen Schlauch,eine Rohrleitung od.dgl. verbunden werden.

Bei der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht das eigentliche Flüssigkeitsfilterelement 5;6b aus einer in dem gas- und flüssigkeitsundurchlässigen Gehäusemantel 6b angeordneten flüssigkeitsdurchlässigen Filter-Schicht, -Platte oder -Membran 5. Dieses Filterelement 5; 6b ist durch starre oder flexible Verbindungsstücke 13 (Rohr- oder Schlauchstücke) beliebiger Länge auf seinen beiden Seiten mit Entlüftungselementen verbunden, die einen gasdurchlässigen Gehäusemantel 6a sowie die Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen 2 bzw. 4 für die Flüssigkeit aufweisen. Auch diese Vorrichtung kann, wie durch die entgegengesetzt gerichteten Pfeile angedeutet, für beide Strömungsrichtungen bestimmungsgemäß verwendet werden. Die erste Kammer 1 wird hierbei durch das in Strömungsrichtung vor der Filterschicht 5 angeordnete Entlüftungselement 6a; 2, das danach folgende Verbindungsstücke 13 sowie den vor der Filterschicht 5 befindlichen Hohlraum des Filterelements 5; 6b, die zweite Kammer 3 von dem nach der

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Filterschicht 5 befindlichen Hohlraum des Filterelements 5; 6b, dem danach folgenden Verbindungsstück 13 und dem danach folgenden Entlüftungselement 4; 6a gebildet. Der Gehäusemantel dieser Vorrichtung setzt sich zusammen aus dem gasdurchlässigen Gehäusemantel 6a der beiden Entlüftungselemente 6a; 2 bzw. 6a; 4, dem gas- und flüssigkeitsundurchlässigen Mantel 6b der beiden Verbindungsstücke -13 sowie dem gas- und flüssigkeitsundurchlässigen Mantel 6b des Filterelernentes 5; 6b, so daß auch hierbei erfindungsgemäß ein Abschnitt 6a des Gehäusemantels der ersten Kammer 1 und ein Abschnitt 6a des Gehäusemantels der zweiten Kammer 3 aus einem flüssigkeitsabweisenden gasdurchlässigen mikroporösen Werkstoff besteht.

Auch bei dieser Ausführungsform kann die Filterschicht 5 durch poröse benetzbare Hohlfaden, wie in den Fig. 3 bis 6 dargestellt, gebildet werden.

In Fig. 9 ist nur derjenige Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, bei dem in dem gasdurchlässigen Abschnitt 6a des Gehäusemantels 6 ein Verdrängerkörper 9 in einer besonders bevorzugten Ausführungsform angeordnet ist. Der Verdrängerkörper 9 hat hierbei zumindest ungefähr die Form einer Förder- oder Extruderschnecke. Der Außendurchmesser der Schnecke 9 ist dabei vorzugsweise nur geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des gasdurchlässigen Abschnittes 6a. Der dadurch gebildete Strömungskanal 14 für die zu filternde oder gefilterte Flüssigkeit ist hierbei schraubenlinienförmig und verhältnismäßig flach ausgebildet, wodurch das Abscheiden von in der Flüssigkeit enthaltenen Gasblasen mit größter Zuverlässig-

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keit erfolgt, obwohl die Verweilzeit der Flüssigkeit in diesem Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch den Verdrängerkörper 9 erheblich reduziert wird. Ein solcher Verdrängerkörper 9 wird vorzugsweise auch in den Entlüftungselementen der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung angeordnet. Ein solcher schneckenförmiger Verdrängerkörper 9 kann auch in einem Abschnitt 6a mit einem nicht-runden, also beispielsweise rechteckigen oder quadratischen, Querschnitt angeordnet sein, wobei die Querschnittsform auch eines solchen Verdrängerkörpers 9 entsprechend auszubilden, zu bemessen und anzupassen ist.

Fig. 10 dient zur Verdeutlichung, daß es im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich ist, die flüssigkeitsabweisenden gasdurchlässigen mikroporösen Abschnitte 6a des Gehäuses 6 bzw. des Gehäusemantels der erfindungsgemäßen Vorrichtung beliebig zu gestalten, so daß die . Form dieser Abschnitte 6a den jeweiligen Erfordernissen auf einfache Weise angepaßt werden kann. Zur besseren Kenntlichmachung sind die gasdurchlässigen Gehäusemantelabschnitte 6a kreuzschraffiert dargestellt.

Die in den Fig. 3 bis 10 dargestellten Ausfuhrungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung können einen - in Strömungsrichtung betrachtet - beliebigen Querschnitt aufweisen, wobei ein runder oder ein rechteckiger Querschnitt besonders bevorzugt wird. Darüber hinaus können an der Einlaß- und Auslaßseite der Vorrichtung übliche Anschluß- oder Kupplungsstücke 15 zum Herstellen von Schlauchverbindungen oder anderen gebräuchlichen An-

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schlußarten angeordnet sein. Diese können aus einem starren oder biegsamen auch durchsichtigen Material, beispielsweise Glas oder Kunststoff, bestehen.

Beispiel:

Eine der in Fig. 5 dargestellten ähnliche als Infusionsfilter geeignete Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wies folgende Teile mit folgenden Abmessungen auf:

Gehäusemantel:

Länge: Außendurchmesser: Innendurchmesser: Wandstärke: Material:

Mittlere Porengröße:

165 mm 8,6 mm 5,5 mm 1,55 mm poröses Polypropylen gemäß DE-OS 27 37 745 und DE-OS DE-OS 30 49 0,2-0,3 um

Länge der ersten Kammer: 150 mm

Länge der zweiten Kammer:

mm

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Filtermembran:

Anzahl der Hohlfaden:	6	mm
Länge der Hohlfäden :	130
Außendurchmesser/
Innendurchmesser der		um
Hohlfäden:	1900/1500	um
Wandstärke der Hohlfäden:	200
Material:	Polyamid 6	Um
Mittlere Porengröße:	0,2	cm²
Filterfläche:	35

Material des Vergußmasseblocks: PUR

An beiden Enden dieses Infusionsfilters waren übliche Kupplungsstücke zum Herstellen einer Schlauchverbindung zu anderen Geräten oder zum direkten Abschluß des Infusionsfilters an andere Einrichtungen angeordnet, die aus einem durchsichtigen Kunststoff gefertigt waren, so daß das einwandfreie Funktionieren des Infusionsfilters beobachtet werden konnte,insbesondere eine Kontrolle des Filtrats auf eventuell noch vorhandene Gasblasen hin möglich war. Selbst nach mehrmaligem Gebrauch arbeitete das Filter hinsichtlieh Durchflußmenge, Filterqualität und Gasabscheidung einwandfrei.

Claims

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Patentansprüche

llj/Vorrichtung zum Filtern einer Flüssigkeit und Abtrennen von Gasen aus der Flüssigkeit, bei welcher die Filterung beim Durchtritt der Flüssigkeit durch wenigstens eine in einem entlüftbaren Gehäuse angeordnete benetzbare gasundurchlässige mikroporöse Schicht und das Abtrennen von Gasen und die Entlüftung des Gehäuses über ein flüssigkeitsabweisendes gasdurchlässiges mikroporöses Entlüftungselement erfolgt und welche eine erste Kammer mit einer Einlaßöffnung für die zu filternde Flüssigkeit und eine zweite Kammer mit einer Auslaßöffnung für die gefilterte Flüssigkeit aufweist, wobei die benetzbare gasundurchlässige mikroporöse Schicht als Trennwand zwischen diesen beiden Kammern wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssigkeitsabweisende gasdurchlässige mikroporöse Entlüftungselement (6a) wenigstens von einem Abschnitt des Mantels des Gehäuses (6) der ersten Kammer (1) und/oder der zweiten Kammer (3) gebildet wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der Mantel des Gehäuses (6) der er-

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sten Kammer (1) aus einem flüssigkeitsabweisenden gasdurchlässigen mikroporösen Werkstoff besteht.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch

gekennzeichnet, daß der gesamte Mantel des Gehäuses

(6) aus einem flüssigkeitsabweisenden gasdurchlässigen mikroporösen Werkstoff besteht.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch

gekennzeichnet, daß das gesamte Gehäuse (6) aus einem flüssigkeitsabweisenden gasdurchlässigen mikroporösen Werkstoff besteht.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssigkeitsabweisende gasdurchlässige mikroporöse Werkstoff Polypropylen ist.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die benetzbare gasundurchlässige mikroporöse Schicht eine Membran (5) ist.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die benetzbare gasundurchlässige mikroporöse Membran (5) aus Polyamid besteht.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die benetzbare gasundurchlässige mikroporöse Membran (5) durch mindestens einen Hohlfaden (5) gebildet wird.

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9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die gasdurchlässigen Abschnitte (6a) von einer Schutzeinrichtung (11) umgeben sind, die wenigstens eine Entlüftungsöffnung oder -pore (12) aufweist.
10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens im Bereich der gasdurchlässigen Abschnitte (6a) Verdrängerkörper

(9) angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens im Bereich der gasdurchlässigen Abschnitte (6a) förder- oder extruderschneckenförmig ausgebildete Verdrängerkörper (9) angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an der ersten Kammer (1) und/ oder der zweiten Kammer (3) Anschluß- oder Kupplungsstücke (15) aus einem durchsichtigen Werkstoff angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der gasdurchlässige Abschnitt (6a) der ersten Kammer (1) und/oder der zweiten Kammer (3) durch starre oder biegsame Verbindungsstücke (13) mit dem gas- und flüssigkeitsundurchlässigen Abschnitt (6b) der ersten Kammer (1) bzw. der zweiten Kammer (3) verbunden ist.

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14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel des Gehäuses (6) rohrförmig ausgebildet ist.
15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssigkeitsabweisende gasdurchlässige mikroporöse Entlüftungselement (6a) und die benetzbare gasundurchlässige mikroporöse Filterschicht bzw. Membran (5) bakteriendicht sind.
16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssigkeitsabweisenden gasdurchlässigen mikroporösen Teile (6; 6a) hydrophob und die benetzbare gasundurchlässige mikroporöse Schicht (5) hydrophil ist.
17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die benetzbare gasundurchlässige mikroporöse Filterschicht bzw. Membran (5) aus Polyamid 6 besteht.
18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die benetzbare gasundurchlässige mikroporöse Schicht bzw. Membran (5) aus PoIyamid 6.6 besteht.