DE3611623A1 - Mass transfer unit and/or heat exchanger - Google Patents
Mass transfer unit and/or heat exchangerInfo
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Abstract
Description
Gegenstand der Erfindung ist ein Stoff- und/oder Wär;The subject of the invention is a substance and / or heat;
meaustauscher, bestehend aus einem Bündel von Hohlfäden von im wesentlichen gleicher Länge, deren Enden in eine Vergußmasse eingebettet sind, und einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuse mit Anschlußstutzen zur Zu- und Abfuhr mindestens zweier Medien, wobei das erste Medium durch die Hohlfäden hindurch und das zweite Medium am Strömungseingang des Gehäuses radial nach innen, am Strömungsausgang radial nach außen geführt wird und das Gehäuse aus einem im wesentlichen rohrförmigen Körper und zwei Kappen besteht.meaustauscher, consisting of a bundle of hollow fibers of essentially the same length, the ends of which are embedded in a potting compound, and one essentially cylindrical housing with connecting piece for supply and discharge of at least two media, wherein the first medium through the hollow fibers and the second medium at the flow inlet of the housing is guided radially inwards, at the flow outlet radially outwards and the housing consists of a generally tubular body and two caps.
Mit der Erfindung wird die Aufgabe gelöst, einen Stoff-und/oder Wärmeaustauscher zur Verfügung zu stellen, der teil- bzw. vollautomatisch hergestellt werden kann und der so konstruiert ist, daß möglichst viele seiner Bestandteile wiederverwendbar sind.With the invention, the object is achieved, a substance and / or heat exchanger to make available, which can be produced partially or fully automatically and which is constructed in such a way that as many of its components as possible can be reused are.
Das Anordnen eines Stützelementes gestattet es, das Hohlfadenbunsel, auch schon bevor es in das Gehäuse eingebracht worden ist, zu transportieren, zu handhaben usw., ohne es zu beschädigen. Ein mit einem den jeweiligen Anforderungen entsprechenden Stützelement versehenes Hohlfadenbündel kann darüber hinaus auch zumindest mit dem Gehäusemantel lösbar verbunden werden, so daß eine Wiederverwendung zumindest des Gehäusemantels möglich wird.The arrangement of a support element allows the hollow fiber bundle, even before it has been introduced into the housing, to be transported handle etc. without damaging it. One with a specific requirement A hollow fiber bundle provided with a corresponding support element can also at least be releasably connected to the housing shell, so that it can be reused at least the housing jacket is possible.
Da das Gehäuse die Anschlüsse für die Zu- und Abfuhr der am Austausch beteiligten Medien aufweist und an das Gehäuse hinsichtlich Präzision, Dichtigkeit u.dgl. hohe Anforderungen gestellt werden, stellt eine Wiederverwendbarkeit selbst nur des Gehäusemantels auch einen entscheidenden wirtschaftlichen Faktor in solchen Fällen dar, in denen das eigentliche Austauscherelement, also das Hohlfadenbündel,nach nur einmaligen kurzen Gebrauch verworfen wird oder werden muß, wie beispielsweise bei der Blutdialvse. An das Stützelement brauchen nicht dieselben hohen Anforderungen wie an das Gehäuse gestellt zu werden, so daß es auf einfachere Weise und mit weniger Materialaufwand und somit auch kostengünstiger hergestellt werden kann.Since the housing is the connections for the supply and discharge of the exchange has involved media and to the housing in terms of precision, tightness and the like. High demands are made, is a reusability itself only the housing jacket is a decisive economic factor in such Cases in which the actual exchanger element, i.e. the bundle of hollow fibers, after is discarded or has to be discarded only for a single brief use, such as in the blood dialysis. The same high requirements do not have to be met by the support element how to be put on the case, making it in a simpler way and with less Cost of materials and thus can also be produced more cost-effectively.
Zweckmäßige Weiterbildungen des Gegenstands nach Anspruch 1 sowie sich daraus ableitende zweckmäßige Erfindungsgegenstände zur Lösung derselben, eingangs genannten,Aufgabe sind in den Unteransprüchen beschrieben.Appropriate further developments of the object according to claim 1 and Expedient subjects of the invention derived therefrom for solving the same, at the beginning mentioned, task are described in the subclaims.
Das Stützelement kann beispielsweise eine mehr oder weniger dicke Folie sein, die in mehreren Lagen um das Hohlfadenbündel herumgewickelt ist, ein Gitterrohr, ein Rohr mit einer Vielzahl von Durchbrüchen oder aber ein solches, wie es in den Figuren dargestellt und weiter unten beschrieben ist.The support element can, for example, be more or less thick Be foil that is wrapped around the hollow fiber bundle in several layers Trellis tube, a tube with a large number of openings or one that as shown in the figures and described below.
Eine gute Verteilung des zweiten Mediums wird dann erreicht, wenn im Bereich der Vergußmasseeinbettungen mehrere Durchtrittsöffnungen in Umfangsrichtung möglichst gleichmäßig verteilt angeordnet sind.A good distribution of the second medium is achieved when Several openings in the circumferential direction in the area of the embedding compound are arranged as evenly as possible.
Darüber hinaus ist eine Kanalbildung zwischen den Hohlfäden und dem Stützelement einerseits und dem Stützelement und dem Gehäusemantel andererseits zu vermeiden, da das durch derartige Kanäle strömende Medium am Austausch nur unzureichend oder überhaupt nicht teilnimmt. Aus diesem Grunde soll das Hohlfadenbündel innerhalb des Stützelementes möglichst gleichmäßig verteilt angeordnet sein und sollen die äußeren Hohlfäden des Bündels das Stützelement auch berühren, also an diesem anliegen, damit die Ausbildung eines freien Ringkanals zwischen Hohlfäden und Stützelement vermieden wird. Dasselbe gilt auch für den Bereich zwischen Stützelement und Gehäusemantel, da auch hier die Ausbildung von Kanälen, die eine Strömung in Längsrichtung zulassen, möglichst vermieden werden sollte.In addition, there is a channel formation between the hollow fibers and the Support element on the one hand and the support element and the housing jacket on the other hand to be avoided, since the medium flowing through such channels is insufficiently exchanged or does not participate at all. For this reason, the hollow fiber bundle should be inside of the support element should be distributed as evenly as possible and should be the outer hollow fibers of the bundle also touch the support element, i.e. rest against it, thus the training a free ring channel between hollow fibers and support element is avoided. The same also applies to the area between the support element and housing jacket, since here too the formation of channels that allow a flow in Allow lengthways, should be avoided if possible.
Aus diesem Grunde werden das Stützelement und der Gehäusemantel vorzugsweise so bemessen, daß das Stützelement zumindest auf einem Längenabschnitt an der Innenfläche des Gehäusemantels anliegt oder aber höchstens nur einen äußerst schmalen Ringkanal freiläßt.For this reason, the support element and the housing shell are preferred dimensioned so that the support element at least on a length section on the inner surface of the housing jacket or at most only an extremely narrow ring channel releases.
Dieser zuletzt genannten Forderung steht die Forderung nach einem möglichst einfachen und im wahrsten Sinne des Wortes reibungslosen Einbringen des mit dem Stützelement versehenen Hohlfadenbündels in den Gehäusemantel gegenüber.This last-mentioned requirement is the requirement for a The simplest possible and, in the truest sense of the word, smooth introduction of the with the support element provided hollow fiber bundle opposite in the housing jacket.
Beiden Forderungen kann beispielsweise dadurch begegnet werden, daß das Hohlfadenbündel mit dem Stützrohr und der Gehäusemantel konisch ausgebildet werden. Eine andere Lösungsmöglichkeit besteht darin, für das Stützelement ein Material zu verwenden, das beim Gebrauch des Austauschers quillt, also beispielsweise wasserquellbar ist, so daß das Stützelement vor dem Einbau so bemessen werden kann, daß es ohne Gewaltanwendung in den Gehäusemantel eingeschoben werden kann, sich bei der Inbetriebnahme des Austauschers durch das Quellen dann aber an die Innenfläche des Gehäusemantels anlegt. Dasselbe wird auch mit einem Gitterrohr erreicht, das in radialer Richtung elastisch leicht verformbar ist und das vor dem Einbringen in den Gehäusemantel des Austauschers im Vergleich zu diesem ein geringfügiges Übermaß aufweist. Bei Hohlfadenbündeln aus gewellten oder in anderer nicht geradliniger Form angeordneten Hohlfäden, die also eine gewisse Längung des Hohlfadenbündels zulassen, kann ein Stützelement verwendet werden, das bei Zugbelastung in Längsrichtung einen geringeren Umfang annimmt, so daß es in diesem Zustand problemlos in den Gehäusemantel eingeführt werden kann und sich nach Fortfall der Zugbeanspruchung demzufolge an die Gehäusemantelinnenfläche anlegt.Both requirements can be met, for example, that the hollow fiber bundle with the support tube and the housing jacket is conical will. Another possible solution is to use a material for the support element to use that swells when the exchanger is used, so for example water-swellable is, so that the support element can be dimensioned before installation so that it is without Use of force can be pushed into the housing shell during commissioning of the exchanger due to the swelling then to the inner surface of the housing shell applies. The same is achieved with a trellis tube that extends in the radial direction is easily elastically deformable and that before being introduced into the housing jacket of the exchanger is slightly overdimensioned compared to this. at Bundles of hollow fibers from corrugated or in other not linear Shape arranged hollow fibers, which means a certain elongation of the hollow fiber bundle allow, a support element can be used, which in the case of tensile load in the longitudinal direction assumes a smaller size, so that in this state it can easily enter the housing shell can be introduced and accordingly after the tensile stress has ceased to exist the inner surface of the housing.
Wie sich aus dem Vorhergesagten ergibt, liegt der Stützkörper vorzugsweise auf seiner gesamten Länge, zumindest auf dem größten Teil seiner Länge an der Innenfläche des Gehäusemantels an. Das Stützelement kann demzufolge also auch lediglich zwischen den Einbettungen der Hohlfadenenden einen Außenumfang aufweisen, der größer ist als sein Außenumfang im Bereich der Einbettungen und insbesondere größer ist als der Innenumfang des Gehäusemantels des Austauschers, sofern es radial (reversibel) verformbar ist.As can be seen from the foregoing, the supporting body is preferably lying along its entire length, at least over most of its length on the inner surface of the housing jacket. The support element can therefore also only between the embedding of the hollow thread ends have an outer circumference that is larger than its outer circumference in the area of the embedding and, in particular, is greater than the inner circumference of the housing shell of the exchanger, provided it is radial (reversible) is deformable.
Wird für den Stützkörper ein poröser Werkstoff verwendet, so muß dieser eine ausreichende Anzahl nach außen offener durchgehender Poren aufweisen, um die Zufuhr des zweiten Mediums zu gewährleisten.If a porous material is used for the support body, it must have a sufficient number of outwardly open through pores to the Ensure supply of the second medium.
Bei der Verwendung von Hohlfäden, die beim Gebrauch oder infolge einer erforderlichen Vorbehandlung peispielsweise der Heißdampfsterilisation,schrumpfen, sollte auch das Stützelement in Längsrichtung zumindest um diesen dem Schrumpf der Hohlfäden entsprechenden Betrag in Längsrichtung verformbar sein, um ein Zerreißen der Hohlfäden zu vermeiden.When using hollow fibers, which during use or as a result of a necessary pretreatment, e.g. hot steam sterilization, shrinking, should also the support element in the longitudinal direction at least by this the shrinkage of Hollow fibers can be deformed in the longitudinal direction by a corresponding amount in order to prevent tearing to avoid the hollow fibers.
Unter "ähnliche Querschnitte" werden Querschnitte verstanden, die im mathematischen bzw. geometrischen Sinne ähnlich sind, sich also nicht hinsichtlich ihrer Form, sondern nur hinsichtlich ihrer Größe unterscheiden. Eine Ausgestaltungsform, bei der die beiden Vergußmasseeinbettungen dieser Definition entsprechend ähnliche Querschnitte aufweisen, erleichtert ebenfalls das Einschieben des Hohlfadenbündels in den Gehäusemantel."Similar cross-sections" are understood to mean cross-sections which are similar in the mathematical or geometrical sense, i.e. not with respect to each other their shape, but only differ in terms of their size. An embodiment in which the two embedding compounds are similar according to this definition Having cross sections also facilitates the insertion of the hollow fiber bundle in the housing jacket.
Die Verbindung der Vergußmasseeinbettungen mit dem Gehäusemantel zum Abdichten der Verteilerräume für das erste Medium gegenüber den Verteilerräumen für das zweite Medium kann durch Verkleben, Vergießen od.dgl. erfolgen, wird vorzugsweise jedoch in Form einer lösbaren, jedoch fluiddichten Verbindung hergestellt. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Gehäusemantel als wiederverwendbares Teil eingesetzt werden kann.The connection of the casting compound embedding with the housing jacket to Sealing of the distribution spaces for the first medium from the distribution spaces for the second medium can by gluing, potting or the like. will be done preferably but made in the form of a detachable, but fluid-tight connection. To this Way is achieved that the housing jacket is used as a reusable part can be.
Bei Blutdialysatoren werden häufig alle mit dem Blut des Patienten in Berührung gebrachten Teile verworfen. Wenn das Blut des Patienten dabei durch die Hohlfäden strömt, zählen hierzu auch die Anschlußkappen mit den Anschlußstutzen für die Zu- und Abfuhr des Blutes bzw. des Dialysats. Es hat sich daher als zweckmäßig erwiesen, für diesen Einsatzzweck die Anschlußkappen nur mit den Stutzen für die Zu- und Abfuhr des Blutes zu versehen und diese Kappen fluiddicht fest mit denvergußmasseeinbettungen zu verbinden.Blood dialyzers are often all with the patient's blood parts brought into contact are discarded. When the patient's blood passes through the hollow filament flows, this also includes the connection caps with the connecting pieces for the supply and removal of blood or dialysate. It has therefore proven to be useful proven, for this purpose the connection caps only with the nozzle for the To provide the supply and discharge of the blood and these caps fluid-tight with the casting compound embeddings connect to.
Die Zu- und Abfuhrstutzen für das Dialysat werden dann an dem wiederverwendbaren Gehäusemantel angeordnet.The inlet and outlet connections for the dialysate are then on the reusable Housing jacket arranged.
In vielen anderen Fällen kann es zweckmäßig sein, sowohl die Kappen als auch den Gehäusemantel, die zusammen das Gehäuse des Austauschers bilden, als wiederverwendbare Teile einzusetzen und nur das Hohlfadenbündel mit den Vergußmasseeinbettungen und dem Stützelement zu verwerfen.In many other cases it may be useful to have both the caps as well as the housing jacket, which together form the housing of the exchanger, as Use reusable parts and only the hollow fiber bundle with the casting compound embedding and discard the support element.
Dabei können die Kappen die Anschlußstutzen für das erste und für das zweite Medium aufweisen oder wie hier vorgeschlagen, nur den Anschlußstutzen für das erste Medium aufweisen, während die Anschlußstutzen für das zweite Medium am Gehäusemantel angeordnet sind.The caps can be the connecting pieces for the first and for have the second medium or, as suggested here, only the connection piece for the first medium, while the connecting pieces for the second medium are arranged on the housing jacket.
Für das Einbringen des Hohlfadenbündels ist es, wenn dieses rohrförmig ausgebildet ist, vorteilhaft, wenn dieses zumindest entlang einer Mantellinie aufgeschlitzt und somit aufklappbar ist, so daß das Hohlfadenbündel in das aufgeklappte Stützelement eingelegt werden kann, und nicht von einer Stirnseite her eingeschoben zu werden braucht. Da eine Dichtigkeit des Stützelements, wie sich aus dem Vorhergesagten ergibt, nicht erforderlich ist, stört es auch nicht, wenn das Stützelement nach dem Einlegen des Hohlfadenbündels und dem Wiederzuklappen eine Fuge aufweist. Ein eine Fuge aufweisendes Stützelement stellt also eine vorm dar, durch welche der teil- bzw. vollautomatische Herstellungsprozeß des Gegenstands der Erfindung wesentlich erleichtert wird.For the introduction of the hollow fiber bundle, it is if this is tubular is formed, advantageous if this is slit at least along a surface line and thus can be opened so that the hollow fiber bundle is in the opened support element can be inserted, and not to be pushed in from one end face needs. Since a tightness of the support element, as can be seen from the foregoing results, is not required, it does not bother when the support element after the insertion of the hollow fiber bundle and the folding again has a joint. A a joint having support element thus represents a front through which the partially or fully automatic manufacturing process of the object of the invention is essential is facilitated.
Die Ausführungsform, bei welcher alle Anschlußstutzen in den Kappen angeordnet sind, hat den Vorteil, daß der rohrförmige Körper in diesem Fall ohne größere Werkzeugkosten in seinen äußeren Dimensionen verändert werden kann, da in diesen keine Anschlußstutzen vorgesehen werden müssen.The embodiment in which all connecting pieces in the caps are arranged, has the advantage that the tubular body in this case without larger tool costs can be changed in its outer dimensions, since in these no connecting pieces have to be provided.
Im einfachsten Fall genügt eine einzige Durchtrittsöffnung, die dann als direkte Weiterführung des Anschlußstutzens angesehen werden kann. In der Regel werden jedoch mehrere Durchtrittsöffnungen vorgesehen.In the simplest case, a single passage opening is sufficient can be viewed as a direct continuation of the connecting piece. Usually however, several passage openings are provided.
Sie sollen möglichst nahe an der Vergußmasse angeordnet sein.They should be arranged as close as possible to the potting compound.
Die Kappen können fest mit dem rohrförmigen Körper verbunden sein. Sie können aber auch lösbar angeordnet sein und wiederverwendet werden.The caps can be firmly connected to the tubular body. But they can also be arranged detachably and reused.
Besonders günstig es es hierbei, wenn der zweite Verteilerraum ringförmig um den Außenmantel des rohrförmigen Körpers angeordnet ist, und mehrere Durchtrittsöffnungen am Umfang des Außenmantels vorgesehen sind.It is particularly favorable here if the second distributor space is annular is arranged around the outer jacket of the tubular body, and a plurality of through openings are provided on the circumference of the outer jacket.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn durch spezielle Gestaltung des ringförmigen Querschnitts des zweiten Verteilerraums, durch unterschiedliche Querschnittsflächen der Durchtrittsöffnungen und/oder durch spezielle Verteilung der Durchtrittsöffnungen am Umfang des rohrförmigen Körpers erreicht wird, daß die Beaufschlagung mit dem zweiten Medium (Zu- bzw. Abfuhr) des Hohlfadenbündels auf dessen Umfang gleichmä#ig erfolgt. Bei unterschiedlichen Querschnittsflächen der Durchtrittsöffnungen kann die größte Öffnung, die naturgemäß gegenüber dem Anschlußstutzen um 1800 verdreht angeordnet ist, zum Einbringen der Vergußmasse dienen.It is particularly advantageous if by special design of the annular cross-section of the second distribution space, by different Cross-sectional areas of the passage openings and / or by special distribution the passage openings on the circumference of the tubular body is achieved that the Application of the second medium (supply or discharge) of the hollow fiber bundle the extent of which occurs evenly. With different cross-sectional areas of the Passage openings can be the largest opening, which is naturally opposite to the connecting piece is arranged rotated by 1800, serve to introduce the potting compound.
Die Durchtrittsöffnungen werden in der Regel radial durch die Wand des rohrförmigen Körpers hindurchtreten, sie können aber auch bei entsprechender ringförmiger Ausbildung der Rohrwandung axial in den gebildeten Ringkanal eintreten.The passage openings are usually radially through the wall of the tubular body pass through, but they can also with appropriate more annular Formation of the pipe wall axially in the formed Enter ring channel.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es darüber hinaus, geeignete Verfahren für die Herstellung des erfindunosgemäßen Stoff- und/oder Wärmeaustauschers zur Verfügung zu stellen, die sich auch in einen vollkontinuierlichen Herstellungsprozeß integrieren lassen und die insbesondere auch die häufig auftretenden Dichtungsprobleme vermeiden.Another object of the present invention is to find suitable Process for the production of the substance and / or heat exchanger according to the invention to make available, which can also be used in a fully continuous manufacturing process can be integrated and in particular the sealing problems that occur frequently avoid.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren, bei dem ein Hohlfadenbündel axial in ein Gehäuse eingeführt und mittels einer Vergußmasse an beiden Enden abgedichtet wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein rohrförmiges Gehäuse, dessen beide Enden möglichst geringfügig erweitert sind, wobei auf die erweiterten Enden des Gehäuses je ein ringförmiger Körper aufgebracht wird, der am freien Ende in seiner Innenabmessung der Außenkontur des Hohlfadenbündels mit Stützelement entspricht und von dieser Infæhnessung zunächst auf die Innenkontur des erweiterten Endes des Gehäuses übergeht, verwendet wird, daß die Enden des eingeführen Hohlfadenbünjels mit Stützelement derart in eine VbrTHbesse dicht eingebettet werden, daß die Vergußrnasse den freien Raum im ringförmigen Körper und zumindest teilweise im erweiterten Gehäuseende ausfüllt, daß nach dem Festwerden der Vergußmasse der ringförmige Körper entfernt wird und daß dann das überstehende, mit Vergußmasse zusammengefaßte Hohlfadenbündelende mit Stützelement außerhalb des Gehäuses im Bereich, in dem der Außenquerschnitt der Vergußmasse größer ist als der Au-Benquerschnitt des Hohlfadenbündels, abgeschnitten wird.This problem is solved by a method in which a hollow fiber bundle axially inserted into a housing and sealed at both ends by means of a potting compound is, which is characterized in that a tubular housing, both of which Ends are expanded as slightly as possible, with the expanded ends of the Housing an annular body is applied to the free end in its Corresponds to the inner dimension of the outer contour of the hollow fiber bundle with the support element and from this infæhness to the inner contour of the enlarged end of the Housing passes, is used that the ends of the inserted hollow fiber bundle with the support element are embedded in a VbrTHbesse in such a way that the casting compound the free space in the annular body and at least partially in the enlarged housing end fills in, that after the casting compound has solidified, the annular body is removed and that then the protruding hollow fiber bundle end combined with potting compound Support element outside the housing in the area in which the outer cross-section of the Potting compound is larger than the Au-Ben cross section of the hollow fiber bundle, cut off will.
Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß - das Ausfransen der Hohlfäden, wie sonst üblich, unterbleibt, - die Herstellung von Hohlfadenmodulen automatisiert werden kann, - beim hergestellten Modulteil eine dichte Berührung zwischen Vergußmasse und Gehäuseende gewährleistet werden kann, - eine besonders günstige, in die Oberfläche der Vergußmasse integrierte Dichtfläche im Bereich der Erweiterung des Querschnitts der Vergußmasse erreicht wird.This method has the advantage that - the fraying of the hollow fibers, As usual, it does not take place - the production of hollow fiber modules is automated can be, - a tight contact between the potting compound in the manufactured module part and housing end can be guaranteed - a particularly favorable, in the surface the sealing surface integrated in the potting compound in the area of the expansion of the cross-section the potting compound is achieved.
Eine andere Lösung der Aufgabe bildet ein Verfahren, bei dem ein Hohlfadenbündel radial in ein Gehäuse eingeführt und mittels Vergußmasse an beiden Enden abgedichtet wird, das dadurch gehEmueichnet ist, daß das B5hlfadenbundel mit Stutzelement in ein flexibles, axial aufgetrenntes, aufgebogenes Rohr eingelegt wird, das Rohr in die gewünschte geschlossene Form gebracht und an der axialen Trennlinie verbunden wird.Another solution to the problem is a method in which a hollow fiber bundle introduced radially into a housing and sealed at both ends by means of potting compound is, which is shown by the fact that the thread bundle with support element in a flexible, axially separated, bent pipe is inserted, the pipe in brought the desired closed shape and connected at the axial dividing line will.
Eine weitere Lösung der Aufgabe bildet schließlich ein Verfahren, bei welchem ein Hohlfadenbündel axial in ein Gehäuse eingeführt wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Hohlfadenbündel mit Stützelement mit einer zwei- bis vielfachen Länge des Hohlfadenbündels im fertigen Austauscher in ein ebensolanges Mehrfachgehäuse eingeführt wird, das in den als Gehäuseendabschnitten vorgesehenen Bereichen Wanddurchbrüche für die Zu- bzw. Abfuhr von Austauschmedien aufweist, daß das Gehäuse mit dem sich darin befindenden Hohlfadenhündel mit Stützelement zu Austauschern gewünschter Länge zertrennt wird und daß die Hohlfadenendabschnitte anschließend in den Bereichen zwischen den Trennstellen und den Wanddurchbrüchen mittels einer Vergußmasse abgedichtet werden.Finally, a further solution to the problem is a process in which a bundle of hollow fibers is inserted axially into a housing, which thereby is characterized in that a hollow fiber bundle with a support element with a two to many times the length of the hollow fiber bundle in the finished exchanger into an equal length Multiple housing is inserted into the as housing end sections designated areas wall openings for the supply and discharge of exchange media comprises that the housing with the hollow fiber bundle located therein with a support element is severed to exchangers of the desired length and that the hollow filament end sections then in the areas between the separation points and the wall openings be sealed by means of a potting compound.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert.The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing.
Es zeigt in vereinfachter schematischer Darstellungsweise: Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Hohlfadenbündel Fig. 2 ein Austauschersystem, das unter Verwendung des Hohlfadenbündels nach Fig. 1 arbeitet, Fig. 3 ein aufklappbares Stützelement in aufgeklapptem und geschlossenem Zustand, Fig. 4 ein Stützelement mit einem Schnappverschluß im geschlossenen Zustand, Fig. 5 ein Stützelement mit Schnappscharnieren, Fig. 6 einen Teil eines erfindungsgemäßen Hohlfadenbündels mit Verteilerkappe und einem in Längsrichtung verformbaren Stützelement Fig. 7 eine weitere Ausgestaltungsform eines in Längsrichtung verformbaren Stützelementes, Fig. 8 eine weitere Ausgestaltungsform eines Verschlusses eines aufklappbaren Stützelementes.It shows in a simplified schematic representation: FIG. 1 a hollow fiber bundle according to the invention. FIG. 2 shows an exchanger system which, using of the hollow fiber bundle according to FIG. 1 works, FIG. 3 a hinged support element in the unfolded and closed state, FIG. 4 shows a support element with a snap lock in the closed state, FIG. 5 a support element with snap hinges, FIG. 6 a part of a hollow fiber bundle according to the invention with a distributor cap and a longitudinally deformable support element 7 shows another Embodiment of a support element that is deformable in the longitudinal direction, FIG. 8 a Another embodiment of a closure of a hinged support element.
Fig. 9 bis 13 Ausgestaltungen, bei denen beide Anschlußstutzen in den Kappen angeordnet sind, Fig. 14 eine günstige Ausgestaltung der Innenwand des rohrförmigen Körpers, Fig. 15 einen Anwendungsfall für den erfindungsgemäßen Stoff- und/oder Wärmeaustauscher, Fig. 16 in vereinfachter schematischer Darstellungsweise ein zum Herstellen des Austauschers geeignetes Verfahren, Fig. 17 bis 19 in vereinfachter schematischer Darstellungsweise ein weiteres zum Herstellen des Austauschers geeignetes Verfahren, Fig. 20 und 21 in vereinfachter schematischer Darstellungsweise ein weiteres zum Herstellen des Austauschers geeignetes Verfahren.Fig. 9 to 13 embodiments in which both connecting pieces in the caps are arranged, Fig. 14 shows a favorable embodiment of the inner wall of the tubular body, FIG. 15 shows an application for the substance according to the invention and / or heat exchanger, FIG. 16 in a simplified schematic representation a method suitable for producing the exchanger, FIGS. 17 to 19 in simplified form Schematic representation another suitable for the manufacture of the exchanger Method, FIGS. 20 and 21, a further simplified schematic representation Process suitable for manufacturing the exchanger.
Das in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Hohlfadenbündel weist auf: Hohlfäden 1 von im wesentlichen gleicher Länge und das Stützelement 2, das in den Längenbereichen 3 in Längsrichtung um einen vorgegebenen Betrag verformbar ist, das die in seiner Längsrichtung verlaufende Fuge 4 aufweist und dieselbe Länge hat wie das Hohlfadenbündel 1 einschließlich der Vergußmasseeinbettungen 5, wobei die Vergußmasseeinbettungen 5 mit dem Stützelement 2 fest verbunden sind. Das Stützelement 2 besteht hierbei aus einem Gitterrohr, so daß es genügend Durchtrittsöffnungen für die Zufuhr und die Abfuhr des zweiten Mediums aufweist.The hollow fiber bundle according to the invention shown in FIG. 1 has on: hollow fibers 1 of essentially the same length and the support element 2, the deformable in the longitudinal direction by a predetermined amount in the length regions 3 which has the joint 4 extending in its longitudinal direction and the same length has like the bundle of hollow fibers 1 including the potting compound embeddings 5, wherein the casting compound embeddings 5 are firmly connected to the support element 2. The support element 2 consists of a lattice tube, so that there are enough openings for the supply and removal of the second medium.
In Fig. 2 ist ein Austauschersystem dargestellt, bei dem die beiden Kappen 6 und 7 und der Gehäusemantel 8 wiederverwendbare Teile des Austauschersystems sind. Die Kappe 6 ist mit der Zufuhrleitung 9 und die Kappe 7 mit der Abführleitung 10 ~beide für das erste Medium, verbunden, während der Gehäusemantel 8 mit der Zufuhrleitung 11 und der Abführleitung 12 für das zweite Medium verbunden ist. Der Gehäusemantel 8 ist mit der Kappe 7 fest verbunden, während die Kappe 6 bewegbar angeordnet ist. Bei diesem System kann ein erfindungsgemäßes Hohlfadenbündel nach Fig. 1 von oben in den Gehäusemantel 8 eingeführt werden und durch Aufsetzen der Kappe 6 auf den Gehäusemantel 8 das System in Betriebsbereitschaft versetzt werden. Die bei einer solchen Anordnung erforderlichen Dichtungen zum Abdichten der Verteilerräume für das erste Medium gegenüber den Verteilerräumen für das zweite Medium sind hierbei nicht dargestellt, da sie sich in ihrer einfachsten Ausgestaltungsform für den Fachmann von selbst ergeben.Besonders geeignet sind beispielsweise aufblasbare O-Ring-Dichtungen.In Fig. 2, an exchanger system is shown in which the two Caps 6 and 7 and the housing jacket 8 are reusable parts of the exchanger system are. The cap 6 is with the supply line 9 and the cap 7 with the discharge line 10 ~ both for the first medium, while the housing jacket 8 is connected to the supply line 11 and the discharge line 12 for the second medium is connected. The housing jacket 8 is firmly connected to the cap 7, while the cap 6 is arranged to be movable. In this system, a hollow fiber bundle according to the invention according to FIG. 1 can be seen from above are introduced into the housing shell 8 and by placing the cap 6 on the Housing jacket 8, the system can be put in readiness for operation. The one at one Such an arrangement required seals to seal the distribution rooms for the first medium compared to the distribution rooms for the second medium are here not shown, since they are in their simplest form for the expert Inflatable O-ring seals, for example, are particularly suitable.
In Fig. 3 ist ein aufklappbares rohrförmiges Stutzelement 2 sowohl im aufgeklappten wie im geschlossenen Zustand im Querschnitt dargestellt. Das Stützelement 2 weiSt insgesamt vier in Längsrichtung über die gesamte Länge des Stützelementes 2 verlaufende nutenförmige Vertiefungen 13 auf. Hierdurch wird erreicht, daß die Wandstärke des Stützelements 2 an diesen Stellen wesentlich geringer als in den übrigen Bereichen ist, so daß bei Verwendung eines nicht spröden Materials für das Stützelement 2 an diesen Stellen eine reversible gegebenenfalls biegeelastische Verformung des Stützelements 2 möglich ist, was das Auf-und Zuklappen desselben wesentlich vereinfacht. Im aufgeklappten Zustand können dann manuell oder maschinell die Hohlfäden eingelegt werden. Nach dem Einlegen der Hohlfäden kann das Stützelement dann wieder zugeklappt werden, wobei die Fuge 4 gebildet wird. Um zu vermeiden, daß das Stützelement 2 nach dem Einlegen der Hohlfäden und dem Zusammenklappen wieder aufklafft, können kraft- oder formschlüssig arbeitende Verschlüsse vorgesehen werden, z.B. Klebeband.In Fig. 3 a hinged tubular support element 2 is both shown in cross-section in the opened and closed state. The support element 2 knows a total of four in the longitudinal direction over the entire length of the support element 2 extending groove-shaped depressions 13. This ensures that the Wall thickness of the support element 2 at these points is much smaller than in the other areas, so that when using a non-brittle material for the Support element 2 at these points a reversible, possibly flexurally elastic Deformation of the support element 2 is possible, what the opening and closing of the same much simplified. In the unfolded state, you can then manually or automatically the hollow fibers are inserted. After the hollow fibers have been inserted, the support element then be closed again, the joint 4 being formed. In order to avoid, that the support element 2 after the insertion of the hollow fibers and the folding up again gapes, frictional or form-fitting closures can be provided, e.g. adhesive tape.
In Fig. 4 ist ein solcher formschlüssig wirkender Schnappverschluß 14 dargestellt, dessen Funktionsweise sich für den Betrachter von selbst ergibt und deshalb nicht näher erläutert zu werden braucht. Der Schnappmechanismus 14 kann sich über die gesamte Länge oder aber nur über kurze Teilstrecken erstrecken. Bei Verwendung eines solchen Stützelements wird die Kontur des inneren Umfangs des Gehäusemantels des Austauschers zweckmäßigerweise der Kontur des äußeren Umfangs des Stützelements 2 angepaßt, um die Bildung eines durchgehenden in Längsrichtung verlaufenden Kanals zwischen Gehäusemantel und Stützelement zu vermeiden. Zu diesem Zweck kann der Gehäusemantel auf seiner Innenseite mit einer in Längsrichtung verlaufenden Nut versehen werden, deren Kontur der Kontur des Schnappverschlusses 14 entspricht.In Fig. 4 is such a positively acting snap lock 14 shown, the functioning of which results for the viewer by itself and therefore does not need to be explained in more detail. The snap mechanism 14 can extend over the entire length or only over short sections. at The use of such a support element is the contour of the inner circumference of the housing jacket of the exchanger expediently the contour of the outer circumference of the support element 2 adapted to the formation of a continuous longitudinal channel to avoid between the housing jacket and the support element. to this Purpose can be the housing jacket on its inside with a longitudinal direction Grooves are provided, the contour of which corresponds to the contour of the snap lock 14.
In Fig. 5 ist eine Hälfte eines Stützelements 2 dargestellt, das durch Schnappscharniere 15 mit seiner anderen Hälfte aufklappbar verbunden werden kann. Im geschlossenen Zustand weist dieses Stützelement2 somit zwei Fugen auf. Die Durchlaßöffnungen für die Zu- und Abfuhr des zweiten Mediums sind hierbei nicht dargestellt.In Fig. 5, one half of a support element 2 is shown, which is through Snap hinges 15 can be hingedly connected to its other half. In the closed state, this support element 2 thus has two joints. The passage openings for the supply and discharge of the second medium are not shown here.
Der in Fig. 6 dargestellte Teil eines erfindungsgemäßen Hohlfadenbündels weist folgende Teile auf: die Hohlfäden 1, deren Enden in dem Vergußmasseblock 5 eingebettet sind, das in Längsrichtung um einen vorgegebenen Betrag verformbare Stützelement 2 und die mit dem Vergußmasseblock 5 fest verbundene Kappe 16 mit dem Anschlußstutzen 17 für die Zu- oder Abfuhr des ersten Mediums. An der Kappe 16 ist die Dichtfläche 18 und darauf die ringförmige Dichtung 19 angeordnet, die das Abdichten des Verteilerraums für das erste Medium gegenüber dem Verteilerraum für das zweite Medium bewirkt. Die in Längsrichtung um einen vorgegebenen Betrag gewährleistete Verformbarkeit wird durch die im Verhältnis zur übrigen Wandstärke des Stützelements 2 dünnen verformbaren in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnetenverformbaren Rippen 20 erreicht. Zwischen den Rippen 20 befinden sich die Durchbrüche 21. Das Stützelement 2 kann beim Schrumpfen der Hohlfäden 1 in Längsrichtung, solange verformt, also verkürzt werden, bis die relativ dickwandigen ringförmigen Abschnitte 22 des Stützelements 2 sich berühren. Die in Fig. 6 nicht dargestellte Seite des Hohlfadenbündels kann genauso ausgeführt sein wie die dargestellte Seite, sie kann jedoch auch ohne Kappe ausgebildet sein.The part of a hollow fiber bundle according to the invention shown in FIG. 6 has the following parts: the hollow fibers 1, the ends of which are in the casting compound block 5 are embedded, the deformable in the longitudinal direction by a predetermined amount Support element 2 and the cap 16 fixedly connected to the casting compound 5 with the Connection piece 17 for the supply or discharge of the first medium. On the cap 16 is the sealing surface 18 and arranged thereon the annular seal 19, the sealing of the distribution space for the first medium compared to the distribution space for the second Medium causes. The guaranteed lengthways by a predetermined amount Deformability is determined by the ratio to the rest of the wall thickness of the support element 2 thin deformable deformable evenly distributed in the circumferential direction Ribs 20 reached. The openings 21 are located between the ribs 20 When the hollow fibers 1 shrink in the longitudinal direction, the support element 2 can be deformed as long as so be shortened until the relative thick-walled annular Sections 22 of the support element 2 touch. The one not shown in FIG The side of the bundle of hollow fibers can be designed in exactly the same way as the side shown, however, it can also be designed without a cap.
In Fig. 7 ist ein Abschnitt eines Stützelementes 2 dargestellt, das aus wenigstens zwei Teilen 2a; 2b besteht, die teleskopartig ineinander verschiebbar angeordnet sind. Auch diese Ausführungsform gestattet einen Langenausgleich des Stützelements 2 bei einer Längenver#nderung der (nicht dargestellten) Hohlfäden, wie sie oben bereits beschrieben wurde. Das Stützelement 2 weist darüber hinaus einen ringförmigen Längenabschnitt 23 auf, der einen größeren Umfang als die übrigen Längenabschnitte des Stützelements 2 hat und im wesentlichen der Gestalt und den Abmessungen der Innenkontur des (nur angedeuteten) Gehäusemantels 8 des Austauschers angepaßt ist, so daß an dieser Stelle eine Abdichtung zur Vermeidung eines in Längsrichtung gerichteten Flüssigkeitsstroms erreicht, also ein Ringkanal vermieden wird.In Fig. 7, a portion of a support element 2 is shown, which of at least two parts 2a; 2b, which can be telescoped into one another are arranged. This embodiment also allows a length compensation of the Support element 2 when the length of the hollow fibers (not shown) changes, as already described above. The support element 2 also has an annular length portion 23, which has a larger circumference than the rest Length sections of the support element 2 and substantially the shape and the Dimensions of the inner contour of the (only indicated) housing jacket 8 of the exchanger is adapted so that at this point a seal to avoid a longitudinal direction directed liquid flow achieved, so an annular channel is avoided.
Fig. 8 zeigt im Querschnitt einen druckknopfähnlichen Verschluß 24 für ein aufklappbares Stützelement 2. Dieser Verschluß hat den Vorteil, daß die äußere Kontur des Stützelementes 2 keine Veränderung seiner Kontur aufweist, wie dies beispielsweise bei der Ausführungsform nach Fig. 4 der Fall ist. Auch bei diesem Verschluß wird die Fuge 4 gebildet.8 shows a snap fastener-like closure 24 in cross section for a hinged support element 2. This closure has the advantage that the outer contour of the support element 2 has no change in its contour, such as this is the case, for example, in the embodiment according to FIG. Even with this one Closure, the joint 4 is formed.
Das Verschließen bzw. Zusammenhalten des aufklappbaren Stützelements nach der Erfindung kann darüber hinaus auch durch Kleben oder Schweißen erfolgen.Closing or holding together the hinged support element according to the invention can also be done by gluing or welding.
Figur 9 zeigt das Ende eines erfindungsgemäßen Stoff- und/oder Wärmeaustauschers. Mit 1 ist die Kappe und mit 2 der im wesentlichen rohrförmige Körper bezeichnet. Vom Hohlfadenbündel mit dem Stützelement sind einzelne Hohlfäden 4 als Striche eingezeichnet. Die Enden der Hohlfäden 4 sind in eine Vergußmasse 3 eingebettet. Die Kappe 1 besitzt zwei Anschlußstutzen 5, 6. Der Anschlußstutzen 5 führt in den ersten Verteilerraum 13, der stirnseitig angeordnet ist, während der Anschlußstutzen 6 in den zweiten Verteilerraum 7 führt, welcher von der Kappe 6 und vom Außenmantel des im wesentlichen rohrförmigen Körpers 2 gebildet wird. Die Nasen bzw. Ausbuchtungen 8, 9 können als Schraub- oder Schnapp-Verschluß wirken. Aus dem Verteilerraum 7 führt mindestens eine Durchtrittsöffnung 10 radial in den Innenraum des zylindrischen Körper, wodurch das zweite Medium, welches durch den Anschlußstutzen 6 eingeführt wird, radial nach innen zwischen die einzelnen Hohlfäden 4 geleitet wird. Der Verteilerraum 7 kann als ringförmiger Kanal ausgebildet sein.FIG. 9 shows the end of a mass and / or heat exchanger according to the invention. 1 with the cap and 2 with the substantially tubular body. Individual hollow fibers 4 of the hollow fiber bundle with the support element are shown as lines. The ends of the hollow fibers 4 are embedded in a casting compound 3. The cap 1 has two connecting pieces 5, 6. The connecting piece 5 leads into the first distribution room 13, which is arranged at the front, while the connecting piece 6 in the second Manifold 7 leads, which of the cap 6 and the outer shell of the substantially tubular body 2 is formed. The lugs or bulges 8, 9 can be used as Screw or snap lock act. From the distributor space 7 leads at least a passage opening 10 radially into the interior of the cylindrical body, whereby the second medium, which is introduced through the connecting piece 6, radially inward is passed inside between the individual hollow fibers 4. The distribution space 7 can be designed as an annular channel.
Der ringförmige Kanal kann auf dem Umfang jeweils gleichen Querschnitt aufweisen, wobei dann die auf dem Umfang verteilten Durchtrittsöffnungen 10 bevorzugt umso größeren Durchmesser aufweisen, je weiter sie vom Anschlußstutzen entfernt sind. Die Durchtrittsöffnungen können auch gleichen Durchmesser aufweisen, wobei der Abstand der einzelnen Durchtrittsöffnungen mit der Entfernung vom Anschlußstutzen 6 immer geringer wird.The annular channel can have the same cross section on the circumference have, in which case the passage openings 10 distributed on the circumference are preferred the larger the diameter, the further away it is from the connecting piece are. The passage openings can also have the same diameter, with the distance between the individual passage openings with the distance from the connecting piece 6 is getting smaller.
Die Querschnittsfläche des ringförmigen zweiten Verteilerraumes 7 kann auch mit der Entfernung des Anschlußstutzens 6 immer kleiner werden. Diese Maßnahmen bewirken jeweils allein oder auch in Kombination zweier oder aller drei Maßnahmen, daß das zweite Medium auf den Umfang des Hohlfadenbündels gleichmäßig beaufschlagt werden kann. Wenn das andere Ende des Stoff- oder Wärmeaustauschers in der gleichen Weise gestaltet wird, ist sichergestellt, daß auch die Abfuhr des zweiten Mediums radial nach außen über den Umfang des Hohlfadenbündels gleichmäßig erfolgt.The cross-sectional area of the annular second distribution space 7 can also become smaller and smaller as the connection piece 6 is removed. These Measures are effective either alone or in combination of two or all three Measures that the second medium on the circumference of the hollow fiber bundle evenly can be applied. If the other end of the mass or heat exchanger is designed in the same way, it is ensured that the removal of the second medium radially outward over the circumference of the hollow fiber bundle evenly he follows.
Zur Abdichtung des ersten Verteilerraumes 6 kann an der Innenseite der Kappe 6 eine umlaufende, spitz äusgebildete Nase 11 vorgesehen sein, die beim Aufsetzen der Kappe 1 in die Vergußmasse 3 eindringt. Dies soll in dem Bereich der Vergußmasse geschehen, in dem keine Hohlfäden mehr angeordnet sind. Es ist deshalb vorgesehen, daß zwischen dem Umfang des Hohlfadenbündels und der Innenwandung des rohrförmigen Körpers 2 ein mit Vergußmasse ausgefüllter geringer Zwischenraum vorhanden ist.To seal off the first distributor space 6, on the inside of the cap 6 a circumferential, pointed äusgebilden nose 11 can be provided, which when Putting on the cap 1 penetrates the potting compound 3. This is supposed to be in the area of Casting compound happen in which no more hollow fibers are arranged. It is therefore provided that between the circumference of the hollow fiber bundle and the inner wall of the tubular body 2, a small gap filled with potting compound is present is.
Zur Dichtung des zweiten Verteilerraums nach außen reichen in der Regel die Nasen 9. Die Kappe kann jedoch auch über eine Dichtmasse, einen Dichtring, durch Verkleben, Verschweißen o.ä. dicht auf der Außenwandung des überwiegend rohrförmigen Körpers angeordnet werden.To seal the second distribution chamber to the outside reach in the Usually the noses 9. The cap can, however, also have a sealing compound, a sealing ring, by gluing, welding or the like tightly on the outer wall of the predominantly tubular Body to be arranged.
Eine besonders einfache Ausführungsform ergibt Sich aus Figur lo, wobei die Kappe 1 dann mit dem rohrförmågen Körper 2 unlösbar verbunden ist. Gleiche Teile wurden in Figur lo mit derselben Numerierung versehen, so daß sich eine nochmalige Beschreibung - wie auch in den folgenden Figuren - erübrigt.A particularly simple embodiment results from Figure lo, the cap 1 then being permanently connected to the tubular body 2. Same Parts have been given the same numbering in FIG Description - as in the following figures - unnecessary.
In der in Figur lo dargestellten Ausführungsform kann die Kappe 1 mit dem rohrförmigen Körper 2 im Bereich 12 verklebt, verschweißt usw. werden.In the embodiment shown in Figure lo, the cap 1 be glued, welded, etc. to the tubular body 2 in the area 12.
Figur II zeigt eine weitere Form der Abdichtung zwischen den einzelnen Verteilerräumen 7, 13.Figure II shows another form of seal between the individual Distribution rooms 7, 13.
Hierbei wird der rohrförmige Körper 2 in Form eines (flexiblen) Balges 12 ausgebildet, welcher nach dem Aufschieben der Kappe und Einschnappen in die Nasen 8 und 9, an die Kappe gepreßt wird, wodurch eine besonders günstige Abdichtung bewirkt wird.Here, the tubular body 2 is in the form of a (flexible) bellows 12 formed, which after the Slide on the cap and snap into place in the lugs 8 and 9, is pressed against the cap, whereby a particularly favorable Sealing is effected.
In Figur u wird gezeigt, daß die als Faltenbalg 14 ausgebildete Dichtlippe das Ende des rohrförmigen Körpers bilden kann. Weiterhin ist in Figur 12 dargestellt, durch welche Gestaltung des Endbereichs des rohrförmigen Körpers es möglich wird, die Durchtrittsöffnungen 15 axial durch die Wandung treten zu lassen.In Figure u it is shown that the sealing lip designed as a bellows 14 can form the end of the tubular body. Furthermore, it is shown in Figure 12, which design of the end area of the tubular body makes it possible to let the passage openings 15 pass axially through the wall.
Figur 13 zeigt weitere Möglichkeiten der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stoff- und/oder Wärmeaustauschers.FIG. 13 shows further possibilities for the configuration of the invention Mass and / or heat exchanger.
Die Vergußmasse 3 ist hier in einer konischen Ausgestaltung der Innenwand des rohrförmigen Körpers 2 angeordnet.The potting compound 3 is here in a conical configuration of the inner wall of the tubular body 2 is arranged.
Der zweite Verteilerraum 7 ist als ringförmiger Kanal ausgebildet. Die Querschnittsflächen der Durchtrittsöffnungen sind unterschiedlich groB, und zwar derart, daß die Querschnittsfläche 10', 10'', 10 " ', 10 v und 10V mit der Entfernung vom Anschlußstutzen 5 zunimmt. Die Durchtrittsöffnung 10v kann bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Stoff- und/oder Wärmeaustauschers bei Anwendung von Schleuderguß zum Einbringen der Vergußmasse, beispielsweise Polyurethan, dienen. Das Hohlfadenbündel 16 mit dem Stützelenrent erstreckt sich in seiner Quera*nittsEDEssmg günstigerweise über den gesamten Innenquerschnitt des rohrförmigen Körpers 2. Die Abdichtung zwischen Kappe und rohrförmigem Körper kann auch durch O-Ringe 17 bewirkt werden. Die Kappe kann auch als Schnappverschluß 1' ausgebildet sein. Diese Ausgestaltungen können einzeln oder in Kombination am erfindungsgemäßen Stoff- und/oder Wärmeaustauscher vorhanden sein.The second distributor space 7 is designed as an annular channel. The cross-sectional areas of the passage openings are of different sizes, and in such a way that the cross-sectional area 10 ', 10 ", 10"', 10 v and 10 V with the Distance from the connection piece 5 increases. The passage opening 10v can in the Production of the mass and / or heat exchanger according to the invention when used from centrifugal casting to introduce the casting compound, for example polyurethane, are used. The hollow fiber bundle 16 with the supporting element extends in its Quera * nittsEDEssmg favorably over the entire inner cross-section of the tubular body 2. The Sealing between the cap and the tubular body can also be effected by means of O-rings 17 will. The cap can also be designed as a snap lock 1 '. These refinements can be used individually or in combination on the mass and / or heat exchanger according to the invention to be available.
In Figur 14 ist die Gestaltung der Innenwand des rohrförmigen Körpers 2 dargestellt. Im wesentlichen erweitert sich hier der Innenraum 18 vom einen Endbereich 21 bis zum anderen Endbereich 20 konisch. Die Konizität wird festgelegt durch r (etwa 0,5 bis 10). Eine weitere Konizität 19 im einen Endbereich kann, muß aber nicht vorgesehen sein. Beim Einführen oder Einsaugen des Hohlfadenbündels mit Stützelement auf der Seite mit dem geringeren Querschnitt (19/21) kann beispielsweise ein Trichter aufgesetzt werden. Durch die konische Erweiterung des Innenraums wird das Einführen des Hohifadenbündeis erleichtert. Die Endstücke 20 sind geringfügig erweitert zur Aufnahme der Vergußmasse.In Figure 14 is the design of the inner wall of the tubular body 2 shown. The interior space 18 here essentially expands from one end region 21 conical up to the other end region 20. The conicity is determined by r (about 0.5 to 10). Another conicity 19 in one end area can, but must not be provided. When inserting or sucking in the bundle of hollow fibers with support element on the side with the smaller cross section (19/21), for example, a funnel be put on. Due to the conical expansion of the interior, the introduction of the Hohifadenbündeis relieved. The end pieces 20 are slightly expanded to Recording of the potting compound.
In Figur 15 wird ein besonders günstiger Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Stoff- und/oder Wärmeaustauschers dargestellt. Der Austauscher wird hier beispielsweise in eine Dialyseanlage eingesetzt, die in der Figur nicht dargestellt ist und neben der Trennungslinie 28 angeordnet ist. Zu dieser Anlage gehören auch die Anschlußschläuche (-rohre) 22, 23, 24, 25 für Blutzulauf (22), Blutablauf (23), Dialysatzulauf (24) und Dialysatablauf (25) sowie ein Pneumatikzylinder 26, über dessen Halter 27, 29 die Kappen 1, 1'' mit dem Pneumatikzylinder eine Einheit bilden.In Figure 15, a particularly favorable application of the invention Substance and / or heat exchanger shown. The exchanger is used here, for example used in a dialysis system, which is not shown in the figure and next to the dividing line 28 is arranged. The connection hoses also belong to this system (pipes) 22, 23, 24, 25 for blood inlet (22), blood outlet (23), dialysate inlet (24) and dialysate drain (25) and a pneumatic cylinder 26, via its holder 27, 29 the caps 1, 1 ″ form a unit with the pneumatic cylinder.
Die Kappen des erfindungsgemäßen Austauschers sind somit Bestandteil der Dialyseanlage. Nur der rohrförmige Körper 2 mit dem Hohlfadenbündel 16 und dem Stützelement sind Wegwerfartikel. Die Kappe 1'' ist über den Halter 29 ortsfest angeordnet, während die Kappe 1 über den Pneumatikhalter 26 axial bewegbar angeordnet ist. Beim Auswechseln der Patrone (rohrförmiger Körper 2 mit Hohlfadenbündel 16) und Stützelement), wird der Pneumatikzylinder auseinandergefahren, die Patrone gewechselt und dann der Pneumatikzylinder wieder zusammengefahren.The caps of the exchanger according to the invention are thus a component the dialysis machine. Only the tubular body 2 with the hollow fiber bundle 16 and the Support elements are disposable. The cap 1 ″ is stationary via the holder 29 arranged, while the cap 1 is arranged axially movable via the pneumatic holder 26 is. When changing the cartridge (tubular body 2 with hollow fiber bundle 16) and support element), the pneumatic cylinder is extended and the cartridge is changed and then the pneumatic cylinder closed again.
An Figur 16 kann das Verfahren gemäß Anspruch 22 beispielsweise erläutert werden. Hierbei ist lediglich ein Gehäuseende 6 dargestellt, welches am Ende 7 geringfügig erweitert ist. Zwischen Gehäuseerweiterung 7 und Gehäuse 6 ist ein Zu- bzw. Ablauf 8 angeordnet, der beispielsweise im Gehäuse als Spirale ausgebildet ist. Auf das erweiterte Gehäuseende 7 ist ein ringförmiger Körper 9 aufgesteckt bzw. aufgeschraubt, welcher sich an seinem freien Ende bis auf den gewünschten Hohlfadenbündelquerschnitt verjüngt.The method according to claim 22 can be explained using FIG. 16, for example will. Here, only one end of the housing 6 is shown, which is slightly at the end 7 is expanded. Between the housing extension 7 and the housing 6 is an inlet or outlet 8 arranged, which is formed, for example, in the housing as a spiral. On the extended housing end 7, an annular body 9 is plugged or screwed on, which extends at its free end up to the desired hollow fiber bundle cross section rejuvenates.
Im dargestellten Beispiel soll das Hohlfadenbündel 10 mit Stützelement mittels Schleuderguß eingebettet werden. Hierzu muß der ringförmige Körper 9 mit einer Kappe 1 flüssigkeitsdicht verschlossen werden. Die Vergußmasse kann über den Zulauf 8 eingeführt werden. Es kann soviel Vergußmasse eingefüllt werden, bis die Vergußmasse den Zwischenraum 13 bis zur Linie 14 ausfüllt. Nach dem Festwerden der Vergußmasse kann der ringförmige Körper 9 mit der Kappe 11 abgenommen werden. Darauf wird das vergossene Bündel mit Stützelement im Bereich der Erweiterung beispielsweise entlang Linie 15 abgeschnitten.In the example shown, the hollow fiber bundle 10 is intended to have a support element be embedded by means of centrifugal casting. For this purpose, the annular body 9 must with a cap 1 are closed in a liquid-tight manner. The potting compound can over the Feed 8 are introduced. So much potting compound can be filled in until the Potting compound fills the space 13 up to the line 14. After the The ring-shaped body 9 with the cap 11 can be removed from the casting compound. Thereon is the cast bundle with support element in the area of the extension, for example cut along line 15.
Zur Einführung des Hohlfadenbündels mit Stützelement in das mit dem ringförmigen Körper 9 versehene Gehäuse 6 kann im Gehäuse 6 ein Unterdruck erzeugt werden, wodurch das Hohlfadenbündel mit Stützelement in das Gehäuse eingesaugt wird. Sofern in den einzelnen Hohlfäden herstellungsbedingt noch Flüssigkeit enthalten ist, kann diese durch den Unterdruck ebenfalls aus den Hohlfäden abgesaugt werden.To introduce the hollow fiber bundle with the support element in the with the Housing 6 provided with annular body 9 can generate a negative pressure in housing 6 be sucked, whereby the hollow fiber bundle with support element is sucked into the housing. Provided that the individual hollow fibers still contain liquid due to the manufacturing process is, this can also be sucked out of the hollow fibers by the negative pressure.
In die Vergußmasse können Schikanen, beispielsWeise Strömungswiderstände, zusätzlich eingebaut weSdeht die beim späteren Betreiben des ModulS die über den Zu-bzw. Ablauf fließende Flüssigkeit bis zur Kontur der Vergußmasse (Linie 14) wirksam hinführen.Baffles, for example flow resistances, is also installed when the module is later operated via the To or. Drain flowing liquid up to the contour of the potting compound (line 14) effective lead there.
Aus den Figurn 17 bis 19 ist das Verfahren gemäß Anspruch 23 ersichtlich. 16 ist ein Rohr, welches längs der Linie 17 axial aufgetrennt ist. Die öffnungen 18 dienen der Zu-bzw. Abfuhr von Austauschmedien. Das schematisch dargestellte Hohlfadenbündel 19 mit Stützeleinent wird in das aufgebogene Rohr 16 eingelegt (Figur 18). Anschließend wird, wie in Figur 19 dargestellt, das Rohr 16 züsammengefügt und an der Trennlinie 17 verbunden, beispielsweise durch Kleben, Schweißen oder zusätzlich angebrachte medhdische Hilfsmittel.The method according to claim 23 can be seen from FIGS. 17 to 19. 16 is a tube which is axially split along line 17. The openings 18 are used to or. Removal of exchange media. The hollow fiber bundle shown schematically 19 with support element is inserted into the bent tube 16 (FIG. 18). Afterward is, as shown in Figure 19, the pipe 16 joined together and at the dividing line 17 connected, for example by gluing, welding or additionally attached Medhdic aids.
Uber das verschlossene Rohr wird an beiden Enden je eine Abschlußkappe angebracht. Diese Abschlußkappe kann vozugsweise Zu- bzw. Abführeinrichtungen für beide Austausch medien, die um bzw. durch die Hohlfäden hindubbhflieBen sollen, enthalten. Das Rohr 16 kann aber auch selbst als Stützelement zur Aufnahme des Hohlfadenbündeis dienen.An end cap is placed over the closed tube at both ends appropriate. This end cap can preferably feed and discharge devices for both exchange media that should flow around or through the hollow fibers, contain. The tube 16 can, however, also serve as a support element for receiving the hollow fiber bundle to serve.
Aus Figur 20 ist das Wesentliche des Verfahrens nach Anspruch 24 dargestellt. In das die vielfache Länge des fertigen Austauschers aufweisende Mehrfachgehäuse G ist ein ebensolanges Hohlfadenbündel H mit Stützelement eingeführt.The essence of the method according to claim 24 is shown in FIG. In the multiple housing, which is many times the length of the finished exchanger G a hollow fiber bundle H of the same length with a support element is inserted.
Das Mehrfachgehäuse G weist in den als Gehäuseendabschnitten vorgesehenen Bereichen b Wanddurchbrüche P für die Zu bzw.The multiple housing G has in the provided as housing end sections Areas b wall openings P for the inlet or
Abfuhr von Austauschmedien auf. In den Bereichen c wird das Mehrfachgehäuse G mit dem sich darin befindlichen Hohlfadenbündel H mit Stützelement zertrennt. An#chließend werden die Hohlfadenendabschnittemit Stützelement in aen Bereichen zwischen den Trennstellen c und den Wanddurchbrüchen P mittels einer Vergußmasse abgedichtet. Danach werden durch Abtrennen eines scheibenförmigen Teils der Vergußmasse mit den darin eingegossenen Hohlfadenendabschnitten mit Stützelement die Austauscher auf die gewünschte Länge L zugeschnitten und die nicht verschlossenen Hohlfadenenden freigelegt.Discharge of exchange media on. In the areas c is the multiple housing G with the hollow fiber bundle H located therein is severed with a support element. The hollow fiber end sections are then provided with a support element in the areas between the separation points c and the wall openings P by means of sealed a potting compound. After that, by cutting off a disc-shaped Part of the potting compound with the hollow thread end sections cast therein with a support element cut the exchangers to the desired length L and the unsealed ones Hollow fiber ends exposed.
Die den Stoff- und/oder Wärmeaustausch bewirkende effektive Länge der Hohlfäden beträgt Leff. Auf diese Weise lassen sich aus einem Hohlfadenbündel mit einer Austauscheroberfläche von beispielsweise 0,5 bis 5 m2 zwei bis dreißig aber auch mehr Austauscher auf sehr rationelle Weise herstellen. Das Mehrfachgehäuse G selbst kann aber auch als Stützelement zur Aufnahme des Hohlfadenbündels dienen.The effective length causing the mass and / or heat exchange of the hollow filaments is Leff. In this way, a bundle of hollow fibers with an exchanger surface of, for example, 0.5 to 5 m2 two to thirty but also produce more exchangers in a very rational way. The multiple housing However, G itself can also serve as a support element for receiving the hollow fiber bundle.
Das Mehrfachgehäuse G braucht jedoch nicht als im wesentlichen glatter Zylinder ausgebildet zu sein, sondern es kann wie in Figur 21 dargestellt, auch in einer Blasformtechnik hergestellt worden sein und eine Außenkontur aufweisen, die beispielsweise das Aufsetzen der Kappen erleichtert und/oder bereits den am Außenmantel angeordneten Verteilerraum mit den Durchtrittsöffnungen P aufweist.However, the multiple housing G does not need to be substantially smoother Cylinder to be designed, but it can as shown in Figure 21, too have been produced in a blow molding technique and have an outer contour, which, for example, facilitates the putting on of the caps and / or already the on Has the outer jacket arranged distribution space with the passage openings P.
Das Zertrennen des Mehrfachgehäuses G mit den sich darin befindenden Hohlfäden mit Stützelement (nicht dargestellt), das anschließende Eingießen der Hohlfadenenden mit Stützelement und das Freilegen der nichteingegossenen Hohlfadenenden erfolgt auch hierbei wie in der Beschreibung von Figur 20 beschrieben.The severing of the multiple housing G with the ones in it Hollow fibers with support element (not shown), the subsequent pouring of the Hollow thread ends with support element and the exposure of the non-cast hollow thread ends also takes place here as described in the description of FIG.
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