DK161805B - Foldet, af flere lag bestaaende filterenhed - Google Patents

Description

i

DK 161805 B

Den foreliggende opfindelse angår en foldet, af flere lag bestående filterenhed af den i indledningen til krav 1 angivne art.

Filterelementer omfatter normalt et hus med en flui-5 dumtilgang og en fluidumafgang med et filterarkmateriale anbragt i huset tværs over vejen for fluidumstrømning fra tilgangen til afgangen på en sådan måde, at hele fluidumstrømmen derimellem må passere gennem filterarkmaterialet.

Med henblik på at tilvejebringe så meget overfladeareal af 10 filterarkmaterialet som muligt på en så begrænset plads som mulig er filterarkmaterialet normalt foldet i et stort antal korrugeringer. Fluidumstrømmen bevæger sig fra den ovenstrøms side af filterarkmaterialet direkte gennem filterarkmaterialet ved en eller anden del af overfladen af hver korruge-15 ringsfoldning til den nedenstrøms side af filtermaterialet, hvorfra den bevæger sig til fluidumafgangen. Der forekommer følgelig normalt kun én passage af fluidet gennem filterarkmaterialet. Hvis der kræves et antal passager gennem et filterarkmateriale, må der være tilvejebragt et antal lag 20 af filtermateriale.

Det er følgelig almindelig praksis i filterelementet at inkludere et antal lag af filterarkmateriale med den samme eller forskellig porestørrelse anbragt i rækker, sædvanligvis med et eventuelt grovere lag ovenstrøms og det 25 finere lag nedenstrøms, så at det grove lag fjerner de større partikler først og det finere lag de mindste partikler.

Dette forlænger levetiden af det finere lag, eftersom de større partikler udskilles, før de kan nå dette lag.

Mens af flere lag bestående, sammensatte filterark-30 materialer hyppigt anvendes i filterelementer, må de forskellige lag sædvanligvis adskilles fra hinanden for at tilvejebringe plads til ophobning af de forureninger med speciel partikelstørrelse, som udskilles af hvert lag. Af flere lag bestående filterenheder er f.eks. omhandlet i USA-patent-35 skrifterne nr. 3.765.536 og nr. 3.765.537, mens et enkeltlags 2

DK 161805 B

filterelement, der anvender et af de i disse to patentskrif- j ter omhandlede lag, er omhandlet i USA-patentskrift nr.

3.701.433.

Der er imidlertid ikke nogen måde til at gøre udnyt-5 telsesgraden af hvert af de enkelte lag ensartet, så normalt har flerlagsenhederne ikke en levetid, som er forlænget med en faktor lig med antallet af lag multipliceret med den normale levetid for hvert lag, som man kunne vente. Den væsentligste belastning af forureningsfjernelse påhviler 10 stadig det fineste lag. Den samlede levetid af flerlagsenheden er faktisk ikke større end levetiden for det lag, som bliver tilstoppet først, og dette er normalt det fineste lag. Resultatet er, at levetiden for flerlagsenheden kun kan være lidt længere end for det fineste lag.

15 Det er ikke fordelagtigt ud fra hensynet til forlænget levetid i en flerlagsenhed at anvende filtermateriale med den samme porestørrelse til hvert lag, eftersom i en sådan enhed lagene nedenstrøms for det første lag blot tjener som underlag for det første lag i tilfælde af brud eller andre 20 fejl i det første lag.

Hvorledes man skal opnå adskillige passager af fluidum gennem det samme filterelement uden at recirkulere afgangsfiltrat til filterenheden er hidtil ikke blevet beskrevet.

I de til rådighed stående filterpatronenheder er filter-25 patronen anbragt tværs over strømningsvejen, men hvad enten filterelementet er fladt eller korrugeret, er filterelement-overfladen placeret således, at fluidumstrømningen for den største del passerer langs filteroverfladen eller under en lille vinkel med denne, normalt mindre end 45°, og må udføre 30 en drejning med en vinkel på op til 90° for at passere gennem selve filteret. I det sædvanlige arrangement af en korrugeret filterpatron passerer den ovenstrøms strømning f.eks. langs overfladen af korrugeringerne og ind i korrugeringsfolderne.

Formålet for den foreliggende opfindelse er at opnå 35 en forlænget levetid og en mere effektiv forureningsfjernelse

DK 161805 B

3 ved anvendelse af kun et filterlag baseret på en helt forskellig tankegang, nemlig at tvinge fluidet til at passere gennem det samme filterark ikke én men adskillige gange på dets vej gennem filterenheden, og herved at opnå en flerpas-5 sagevirkning som i en flerlagsfilterenhed men uden nødvendigheden af at tilvejebringe adskillige lag plus opsamlingsmellemrum mellem lagene, endvidere at opnå de flere passager, uden at man må anvende grovere materialer ovenstrøms for slutfilterlaget for at bevirke en selektiv fraskillelse og 10 ophobning af forureninger og således forlænge levetiden af slutlaget, idet det normale rum til ophobning af forureninger på den ovenstrøms side af filterarklaminatet, gennem hvilket de adskillige passager sker, er helt tilstrækkeligt.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved det i den kendeteg-15 nende del af krav 1 angivne.

For såvidt som dobbeltlaget i filterkonstruktionen ifølge opfindelsen er anbragt i folder, som er foldet frem og tilbage på hinanden og alle strækker sig tværs over strømningsvejen, er udformningen forskellig fra den normale korru-20 gerede filterkonstruktion. For at skelne konstruktionen ifølge opfindelsen fra den normale korrugerede konstruktion, betegnes det foldede filterelementlaminat ifølge opfindelsen som sammenfoldet, og selve foldningerne betegnes som sammenfoldninger.

25 I filterelementkonstruktionen ifølge den foreliggende opfindelse er korrugeringsfolderne altså dannet ved at folde et filterarklaminat oven på sig selv som et dobbeltlag og derpå folde dobbeltlaget på sig selv i et antal sammenfoldninger, som er anbragt tværs over og under en vinkel på fra 30 mindst 60° op til 90° med gennemstrømningsvejen, så at fluidumstrømningen kan bevæge sig tværs over dobbeltlaget af ikke én men adskillige sådanne sammenfoldninger og således passere gennem filterelementet adskillige gange på vej til fluidumafgangen. Der er herved mindst tre passager og afhæn-35 gigt af antallet af sammenfoldninger så mange som tyve passager gennem selve filterelementet.

4

DK 161805 B

Det overraskende resultat af disse flere passager gennem det samme filterelement er en bemærkelsesværdig forøget fjernelsesklassificering af forureninger langt under den, der er normal for et filterelement af denne porestør-5 relse. Et forholdsvis groft filterelement med en nominel fjernelsesklassificering på f.eks. 40 μια kan, når det er foldet og sammenfoldet i filterkonstruktionen ifølge opfindelsen, udvise en fjernelsesklassificering så lav som 15 μπι og normalt så lav som 20 μια. Dette er et bemærkelsesværdigt 10 resultat og betyder, at der i filterkonstruktioner ifølge opfindelsen kan anvendes et langt grovere filtermateriale, end det ellers ville være muligt. Dette muliggør en forøget strømningshastighed for fjernelsesklassificeringen, eftersom filteret er grovere med en større porestørrelse.

15 Det betyder ligeledes sammenlignet med en kendt fler- lagsfilterenhed, at et langt grovere filter, som måske kunne anvendes som et af de mellemliggende lag snarere end som slutlaget, kan anvendes i stedet for dette med tilsvarende resultater. Dette betyder større økonomi, fordi normalt er 20 prisen større, jo finere filterets fjernelsesklassificering er.

Den sammenfoldede filterenhed ifølge opfindelsen har den yderligere fordel ved en forlænget levetid på grund af en fremadskridende men forholdsvis ensartet samling af foru-25 reninger. Forureninger er tilbøjelig til at samle sig, hvor strømningen gennem filterelementlaminatet er størst eller i hvert tilfælde større end ved andre dele af filteroverfladen. Følgelig er forureningerne i filterenheden ifølge opfindelsen tilbøjelige til at samle sig på den første sammenfoldnings-30 fold, som møder den ufiltrerede strømning, og som faktisk kan være den sidste sammenfoldningsfold i filterelementlaminatet ved enden af den overfoldede del. Efterhånden som forureningerne samler sig der, bliver denne del progressivt tilstoppet, hvilket reducerer strømningen, mens strømningen 35 forøges yderligere langs filterelementlaminatet ved den

DK 161805 B

5 næste tilgrænsende del af overfladen, som er mere fri for opsamlede forureninger. På denne måde samles forureningerne progressivt langs overfladen af sammenfoldningerne fra den ene sammenfoldning til den næste og tilstopper progressivt 5 filterlaminatet fra den først påvirkede sammenfoldning i retning mod den sidst påvirkede sammenfoldning. Fordi de sidst påvirkede dele af filteroverfladen forbliver forholdsvis fri for forureninger sammenlignet med de først påvirkede dele. Indtil hele filteroverfladen er tilstoppet, vil den 10 progressive opsamling af forureninger ikke medføre et stort trykfald over filterelementet, før filterelementet er praktisk taget fuld tilstoppet, og desuden er, til det tidspunkt filterelementet er helt tilstoppet, opsamlingen af forureninger langs dets overflade forholdsvis ensartet fra den første 15 sammenfoldning til den sidste på grund af den progressive opsamlingsvirkning af hver sammenfoldning i rækken.

Eftersom filterelementlaminatet er foldet frem og tilbage på sig selv, er enheden egnet til udnyttelse af et kasseformet hus i mindst to dele og med et fluidumkammer 20 med to fluidumtilslutninger, idet filterelementlaminatet i sammenfoldet form strækker sig tværs over fluidumkammeret fastholdt af huset tværs over strømningsvejen mellem fluidumtilslutningerne fortrinsvis med sammenfoldningerne understøttet med faste ensartede mellemrum mod fluidumtrykforskel 25 og fluidumstrømning.

En sådan filterenhed er omhandlet i USA-patentskrift nr. 3.815.754, og som har en kassefacon, i hvilken filterelementet i foldet eller korrugeret arkform fastholdes ved dets sider i huset og kan indbygges i huset på denne måde, 30 fordi det er tilgængeligt under sammenklæbningen. Denne konstruktion omfatter organer til at aflukke adgangsåbningerne i huset på en sådan måde, at det sikrer en fluidumtæt forsegling mellem huset og alle sider af filterelementet, så at det udelukker enhver mulighed for lækage forbi fil-35 terelementet inden i huset. Denne konstruktion egner sig i 6

DK 161805 B

til anvendelse af plast til alle dele af filterenheden valgfrit omfattende også selve filterelementet, og gør det lige- ledes muligt at samle komponentdelene i engangsfilterenheden til kun ét stykke. Filterenheden kan fremstilles billigt i 5 masseproduktion i store mængder, så at enheden kan anses for faktisk bortkastelig efter en enkelt anvendelse.

Når kassekonstruktionen skal anvendes under forholdsvis store fluidumtrykforskelle, og sammenfoldningerne skal understøttes således, at de er fastholdt mod deformation og 10 selv sammenfald p.å hinanden, kan den i USA-patentskrift nr. 4.187.182 omhandlede kassefilterkonstruktion anvendes.

Denne konstruktion omfatter i kombination et hus bestående af en første og anden husdel, som er samlet i en hovedsagen kasselignende udformning med ta ender og mindst 15 fire over for hinanden liggende sider, som mellem sig afgrænser et fluidumkammer, og mindst to fluidumtilslutninger, idet den har ydre sidevægge langs enderne og to over for hinanden liggende sider og to åbne sider, mindst to indre sidevægge adskilt fra de ydre sidevægge og strækkende sig 20 langs de over for hinanden liggende sider, og hvor filterele-mentlaminatet i foldet arkform strækker sig tværs over fluidumkammeret langs fluidumstrømningsvejen mellem fluidumtilslutningerne og fastholdes i en fluidumtæt forsegling, som strækker sig langs længden af de indre sidevægge ved 25 modstående sidedele af filterelementet mellem en kant af de indre sidevægge og en anden del af huset, og med sidedæksler, som strækker sig langs siderne af filterelementet og er klæbede i en fluidumtæt forsegling dertil, idet sidedækslerne og de indre sidevægge og husdelen sammen fastholder siderne 30 og sammenfoldningerne af filterelementet og placerer filterelementet tværs over fluidumkammerét, idet de understøtter folderne imod flytning i enhver retning og forsegler alle sider af filterelementet til huset, så at fluidumstrømningen mellem fluidumtilslutningerne må passere gennem filterele-35 mentet.

DK 161805 B

7

Ved en foretrukken udførelsesform ligger de sammenpassende sektioner af den første og anden husdel an imod og fastholder kantdele af modsatte sider af filterelementet.

De kan om ønskes gennem porene i filterelementet samles i 5 en fluidumtæt forsegling, men dette er unødvendigt.

Ved en foretrukken udførelsesform er filterenheden en kassekubus og i det væsentlige med kvadratiske sider. En hvilken som helst art kassefacon kan imidlertid anvendes.

Den første og anden husdel er åbne ved deres sider 10 under samlingen, indtil sidedækslerne sættes på, og der er således fuldstændig adgang til det indvendige af de sammenpassende sektioner. Siderne af filterelementet, som strækker sig tværs over de åbne sider, aflukkes så af sidedækslerne, som kan formes på stedet og klæbes til den første og anden 15 husdel tværs over åbningerne. Siderne af filterelementet forsegles let ved støbning eller cementering af dækslerne på stedet under anvendelse af et varmsmeltende, termoplastisk materiale. Resultatet er, at alle siderne af filterelementet forsegles til siderne af huset, på et sæt modstående sider 20 til sidedækslerne og på de andre modstående sider til den første og anden husdel, så at al fluidumstrømning mellem fluidumtilslutningerne må passere gennem filterelementet.

Hvis man ikke ønsker et hus af kassetypen, kan de sammenfoldede folder af filterelementlaminat forsegles ved 25 hver sidekant under anvendelse af klæbemiddel eller en plastsidesømsforsegling, så at der dannes en pose eller pung i det valgte antal sammenfoldninger.

Opfindelsen skal i det følgende beskrives nærmere ud fra to foretrukne udførelsesformer, idet der henvises til 30 tegningen, på hvilken fig. 1 viser et længdesnit gennem en udførelsesform for en filterenhed ifølge opfindelsen, i hvilken filterelementlaminatet foreligger i form af en sammenfoldet pose, 35 fig. 2 et snit langs linien 2-2 i fig. 1 set i retning af pilene,

DK 161805 B

o δ fig. 3 et snit langs linien 3-3 i fig. 1 set i retning af pilene, fig. 4 med adskilte dele et kassefilter ifølge opfindelsen og visende komponentdelene forud for samling 5 inklusive de to husdele, filterelementet i arkform og de to sidedæksler, i fig. 5 den i fig. 4 viste filterenhed set fra siden og til dels i snit, og fig. 6 den i fig. 4 viste filterenhed ligeledes 10 set fra siden i retning mod det ene af sidedækslerne.

Den i fig. 1-3 viste filterenhed omfatter et hus i skålformede dele 1 og 2, hvor hver del har en omkredsflange 3 og 4 og en fluidumledningforbindelse 5 og 6.

Den ene af ledningsforbindelserne tjener som flui'dhmtil-15 gang, i dette tilfælde 6, og en som fluidumafgang, i dette tilfælde 5. Flangerne er klæbet eller smeltesvejset sammen ved deres anliggende overflader i en lækagetæt forsegling. Forseglet i forbindelsen ved sin omkreds findes et enkelt ark filtermateriale 7, f.eks. en nylonmembran 20 eller et polyestertekstil af den art, der er omhandlet i USA-patentskrift nr. 3.701.433 med en poreåbning på mellem 20 og 50 micron. Arket 7 er indlagt mellem afstandslag 8 og 9 af ekstruderet plastnet såsom Vexar, idet de tre. lag udgør et f ilterelementlaminat 10. Filterarklami-25 natejfe er lagt i et dobbeltlag, som er foldet i en række på seks sammenfoldninger 11, 12, 13, 14, 15 og 16 med et mellemrum 17 inden i det dobbelte lag mellem hver af de mod hinanden vendende lag. Det vil bemærkes, at dette mellemrum 17 er i strømningsforbindelse med filterkam-30 meret 18 på den ene side af filterelementlaminatet og dermed med ledningen 5, mens den ydre side af det sammenfoldede laminat er i strømningsforbindelse med filterkammeret 19 og dermed med ledningen 6.

Som det ses i fig. 2 og 3 har laminatet en plan 35 overflade, og sidekanterne 21 og 22 af laminatet er forseglet med en læktæt forsegling med en forseglingsstrimmel eller en klæbemiddelblanding i en sidesømsforsegling

O

9

DK 161805 B

i en kassefilterkonstruktion af en lignende art som den, der er omhandlet i USA-patentskrift nr. 4.187.182, så at de danner en sammenfoldet pose eller pung, som på indersiden af posen via mellemrummet 17 står i forbindel-5 se med kammeret 18 og fluidumafgangen 5, og på den ydre side af posen står i forbindelse med kammeret 19 og fluidumtilgangen 6.

Under brugen trænger fluidum ind i tilgangen 6 og kammeret 19. En del strømmer langs med filterlami-10 natet, mens en del strømmer tværs gennem filterelement- laminatet ved sammenfoldningen 16 ind i mellemrummet 17a.

Dette er nu en filtratstrøm. En del af denne strømmer langs laminatmellemrummet 17a til mellemrummet 17b af sammenfoldningen 15 og trænger ind i mellemrummet 17b.

15 Igen følger en del af filtratstrømmen mellemrummet 17b ind i mellemrummet 17c i sammenfoldningen 14, mens en del strømmer tilbage gennem filterelementlaminatet til mellemrummet 19b. Her slutter den sig til ufiltreret strøm fra kammeret 19 og passerer gennem filterlaminatet 20 ved sammenfoldningen 14 ind i mellemrummet 17c. Denne proces gentages for mellemrummet 19c, sammenfoldningen 13 og mellemrummet 17d, mellemrummet 19d, sammenfoldningen 12 og mellemrummet 17e, mellemrummet 19e, sammenfoldningen 11 og mellemrummet 17f og til mellemrummet 25 19f. Det vil således ses, at fluidumstrømningen kan passere frem og tilbage gennem filterlaminatet indtil tretten gange, hvilket giver en betydelig bedre partikelfjernelsesklassificering end blot en gang som ved sædvanlige korrugerede filterelementer med den samme po-30 restørrelse.

Sagt i almindelighed: forudsættes det, at filterelementet har en nominel fjernelsesklassificering på 40 micron vil, når det er foldet og sammenfoldet til den i fig. 1-3 viste konstruktion, og når der filtreres 35 20^u partikler, 50% af partiklerne blive fjernet ved en passage gennem filtermaterialet. Den anden passage derigennem vil tage 50% af de resterende partikler. For n o

DK 161805 B

10 passager er fjernelsen l-(0,5)n, dvs. for 4 passager i

4 I

1-(0,5) = 0,938. For 4 passager er virkningen blevet j forbedret fra 50% til 93,8%. Hvis nu halvdelen af j fluidet passerer gennem 4 lag i række og halvdelen gen-5 nem kun et lag, er virkningen lig (0,5 + 0,938) x 1/2 = 0,72 svarende til 72%, hvilket er tæt ved 50% forbedring af virkningen, og dette er opnået uden en forøgelse af trykfaldet. Den i fig. 4-6 viste filterenhed er sammensat af et støbt plasthus 20 med en første og en 10 anden husdel 20A og 20B, som mellem sig afgrænser et fluidumkammer 24. En fluidumledning 25 findes ved bunden af husdelen 20A, og en fluidumledning 26 findes ved bunden af husdelen 2OB. Det vil ses, at disse ledninger er koaksiale. Den ene ledning tjener som flui-15 dumtilgang og den anden som fluidumafgang. Fluidum strømningen kan ske fra begge retninger, eftersom fil-terelementlaminatet 20 er et sammenfoldet ark, hvis modstående sider er de samme, men sker fortrinsvis fra ledningen 26 som tilgang til ledningen 25 som af-20 gang.

Husdelen 20A har overfor hinanden liggende sider 28 og 28’, som strækker sig udad fra bunddelen 29, og husdelen 2OB har overfor hinanden liggende sider 32 og 33, som strækker sig udad fra bunddelen 34. Hver 25 af siderne 28, 28' af delen 20A afsluttes i en udad forløbende flange 35, og hver af siderne 32, 33 af delen 20B afsluttes i en udad forløbende flange 36.

Hver flange 35 har to sæt enkelte ribber 37 og 38, og hver flange 36 har en enkelt ribbe 39 og en dobbelt 30 ribbe 40 med en mellemliggende rille 44, i hvilken ribberne 37 passer. Enderne 42 og 43 af filterelementla-minatet 30 er i anlæg mod ribberne 37 og 40 og fastholdes således på plads. Ribberne 38 og 39 er klæbet sammen for at holde husdelene sammen som ét stykke ved 35 flangerne 35 og 36. En sådan klæbning kan opnås f.eks. ved ultralydsvejsning, ved blødgøring med opløsningsmidler eller ved varmesammensmeltning.

o

DK 161805 B

11

De åbne sider af husdelene 2OA og 2OB er aflukket af endedæksler 45 og 45'/ af hvilke 45 ses i fig. 6, og som er klæbet til husdelene 20A og 20B langs deres sider 22a/ 23a, 22b, 23b som vist i fig. 4. På denne måde er 5 to af de fire sider af filterelementlaminatet 30 forseglet til sidedækslerne, og to fastholdes i mellemrum mellem ribberne 37 og 40 på husdelene. Dette aflukker alle fire sidekanter af filterelementlaminatet mod fluidumstrømning og begrænser strømningen mellem de to dele af 10 fluidumkammeret 24 i huset til at forløbe via porene i filterelementlaminatet 30. Al strømning mellem fluidumtilslutningerne 25 og 26 til huset 21 må således passere gennem filterelementlaminatet.

Filterelementlaminatet har et filterelement 30a, 15 som er indlagt mellem lag 30b og 30c af ekstruderet polypropylen såsom Vexar.

Filterelementet 30a kan være af et hvilket som helst filterarkmateriale. Det viste element er fremstillet af et mikroporøst plastmembranark såsom en nylon-, 20 celluloseacetat- eller polypropylenmembran. Trådvæv såsom polyestertrådvæv eller rustfrit ståltrådvæv eller epoxyimprægneret papir eller en understøttet nylonmembran såvel som andre typer af arkfilterelementer kan ligeledes anvendes. Filterelementet er et firkantet ark i 25 korrugeret form med henblik på et forøget overfladeareal i den begrænsede plads i fluidumkammeret 24.

Samlingen af det i fig. 4-6 viste kassefilter sker som følger: det vil af fig. 4 ses, at sideafsnittene 28, 28', 32 og 33 af hver husdel 20A og 20B har en 30 særlig udformning, som sikrer en fluidumtæt forsegling mellem husdelene, når de er klæbet sammen. Flangerne 35 på de overfor hinanden liggende sider 28 og 28' af husdelen 20A støder sammen med flangerne 36 på siderne 32 og 33 af den anden husdel 2OB. Flangerne 35 på delen 35 20A har et par ribber 37 og 38, og flangerne 36 på de len 2OB har et sæt enkelte ribber 39 og et sæt dobbelte ribber 30 med overfor liggende ribber 37 derimellem 12

DK 161805B

O

for at sikre, at delene 20A og 20B passer tæt sammen i den rigtige stilling til at holde filterarket 40 på plads.

Efter at delene 20A og 20B er samlet med rib-5 berne 37, 40 og 38, 39 i anlæg mod hinanden, smeltes ribberne 38 og 39 let sammen for at frembringe en sammenhængende struktur i ét stykke ved forseglingen 46 (fig. 5 og 6). Indvendigt for ribberne 38 og 39 findes ribberne 37 og 40, som fastholder filterelementenderne 10 i deres mellemrum.

Ved samling skydes det sammenfoldede filterele-mentlaminat ind i husdelen 20B med enderne 42 og 43 overlappende flangerne 36 over ribberne 40. Husdelen 20A monteres derpå over delen 2OB og· trykkes hårdt ned imod 15 filterelementlaminatet, idet den fastklemmer laminat enderne mellem ribberne 37 og 40 og holder laminatet fast på plads ved det stramme anlæg mellem flangerne 35 og 36 på husdelene 2ΌΑ og 2OB og ribberne 37 og 40. Rib- ' berne 38 og 39 samles derpå ved ultralydsvejsning og 20 danner mellem sig en fluidumtæt forsegling og aflukker disse to ender og den første sammenfoldning af filterelementlaminatet mod fluidumstrømning.

Dernæst dannes sidedækslerne 45 og 45' på stedet eller dannes forud og klæbes over åbningerne 48 og 49 25 til husdelene 20A og 20B og til filterelementlaminat-kanterne 52 og 53, idet filterelementlaminatsiderne klæbes til sidedækslerne og fuldender fastgørelsen af sidekanterne af filterelementlaminatet på plads tværs over fluidumkammeret 24. Dette kan gøres ved at anvende 30 f.eks. et klæbemiddel· eller en smelte af klæbemiddel eller harpiks eller en cementeringssammensætning. Filterenheden er nu færdig og klar til brug.

Filterenheden bruges i en ledning på følgende måde: 35 Mens fluidumstrømningen kan ske i begge retnin ger, kommer den fortrinsvis ind i filterenheden ved til-

O

13

DK 161 805 B

slutningen 26 og bevæger sig ind i den del af filterkammeret 24a, som befinder sig ovenstrøms for filterlaminatet 30. Den træffer så sammenfoldningsfolden 30b af filterelementlaminatet. En del af strømmen passerer gen-5 nem laminatet i denne fold til det indvendige mellemrum 55 mellem det overfoldede ark af filterelementlaminatet 30. Af den strøm, der trænger ind i mellemrummet 55, strømmer en del langs mellemrummet 55 til den næste sammenfoldningsfold i filterelementlaminatet, mens en del 10 strømmer tilbage gennem filterelementlaminatet til delen 24c af kammeret 24a mellem denne sammenfoldningsfold og den næste sammenfoldningsfold. En del af det ufiltrerede fluidum strømmer ind i kammeret 24a, og en del af dette filtrat passerer så gennem filterelementlaminatet i den-15 ne sammenfoldningsfold ind i mellemrummet 55 inden i denne fold og så fremdeles gennem alle de forskellige sammenfoldningsfolder ned til den første, hvor den overfoldede del af filterlaminatet 30 begynder ved niveauet for flangerne 35 og 36.

20 Det afsluttende filtreringslag af filterelement laminatet 30 strækker sig tværs over kammeret 24 mellem flangerne 35 og 36 og adskiller den opdelende ovenstrøms del 24a fra den nedenstrøms del 24b af filterkammeret 24. Mellemrummet 55 inden i sammenfoldningerne af filterele-25 mentlaminatet munder ud i den nedenstrøms filterkammer- del 24b ved begyndelsen af den overfoldede del af filterelementlaminatet 30. Filtratet i kammerdelen 24b kommer ud fra filterenheden via tilslutningen 25.

Ledningsforbindelser kan fremstilles ved tilslut-3° ningerne 25 og 26 på hvilken som helst ønsket måde. Til medicinsk anvendelse kan en standardblodspids og bøsning anvendes.

Filterhusdelene og sidedækslerne kan fremstilles af et hvilket som helst syntetisk plastmateriale. Termo-35 plastiske plastmaterialer eller plastmaterialer, der er opløselige i opløsningsmidler, foretrækkes på grund af letheden af sammenklæbning, men det er også muligt at an-

DK 161805 B

14 . O -.1 vende termohærdende harpikser i et termoplastisk, smelteligt eller varmeblødgørligt polymerisationsstadium, i indtil sammenklæbningen er udført, hvorefter hærdningen kan fuldføres for at frembringe en struktur, som ikke 5 længere kan adskilles. En sådan struktur kan autoklaveres uden risiko for at ødelægge den fluidumtætte forsegling mellem husdelene og filterelementlaminatet og mellem sidedækslerne og filterelementlaminatet. Termoplastiske harpikser, hvis blødgøringspunkt er tilstrækkelig højt 10 til, at de ikke blødgøres under steriliserende autoklaveringsbetingelser, foretrækkes til medicinsk brug. Eksempler på plastmaterialer, som kan anvendes, er polyethy-len, polypropylen, polybutylen, polyisobutylen, polyamider, polyvinylchlorid, polyvinylidenchlorid, polyacryl-15 nitril, polyestere, polycarbonater, polymethylmethacrylat, polyallyl og polyoxymethylenharpikser. Polytetrafluor-ethylen og polytrifluorchlorethylen kan også anvendes.

Et hvilket som helst filtermedium kan anvendes, da filterelementet fortrinsvis foreligger i form af et 20 filterark. Det foretrækkes sædvanligvis til medicinske formål, at filtermediets porestørrelse er mindre end 50 micron og fortrinsvis mindre end 0,3 micron, når passage af bakterier gennem filterenheden skal forhindres.

Filterark, som er ude af stand til at lade bakterier 25 passere, omfatter membranfiltre og filterark som de, der er omhandlet i USA-patentskrifterne nr. 3.238.056, nr. 3.246.767, nr. 3.353.682 og nr. 3.573.158.

Metalliske filterarkmaterialer såsom vævede eller uvævede metalnet f.eks. rustfrie stålsigter og rust-30 frie ståltrådsmåtter er også anvendelige. Metalfilterark klæbes let til plasthusmaterialer i en fluidumtæt forsegling ved smeltning eller cementering eller ved brug af klæbemidler.

Filtermediet består af ét eller et antal filter-35 ark med samme eller forskellig porestørrelse. Arket eller arkene tildannes i korrugeret udformning med mindst ét gennemhullet understøtnings- og afdræningselement

O

15

DK 161805 B

liggende korrugeret ved siden af filterarket og på den ene eller begge sider af filterarket.

Det er fordelagtigt med to eller flere filterark anbragt i berøring med hinanden, fordi der kan fore-5 kommer lejlighedsvise, tilfældige fejl i arkene. Ved at anbringe to ark flade mod flade bliver sandsynligheden for, at to fejl ligger over hinanden, yderst lille.

Det gennemhullede, forholdsvis stive understøtnings- og afdræningselement har en stivhed, som er stør-10 re end filterarkets, og tilstrækkelig styrke til at modstå de fluidumtrykforskelle, der forekommer over filterarket .

Egnede gennemhullede udvendige og indvendige understøtninger kan være fremstillet af metal eller 15 plast og kan f.eks. foreligge i form af perforerede ark eller plader eller vævede eller uvævede eller ekstruderede net fremstillet af plastfilatmenter eller eks-truderinger. De foretrukne gennemhullede ark er fremstillet af ekstruderede net af syntetisk harpiksholdigt ma-20 teriale. Et hvilket som helst termoplastisk, syntetisk, harpiksholdigt materiale kan anvendes såsom polyethylen, polypropylen, polybutylen, polystyren, polyamid, celluloseacetat, ethylcellulose, celluloseacetatbutyrat, co-polymere af vinylchlorid og vinylchlorid og vinylacetat, 25 polyvinylchlorid, polyvinylidenchlorid, vinylidenchlo- rid-vinylchloridcopolymere, polyvinylbutyral, polytri-fluorchlorethylen, polymethylmetacrylat og syntetiske gummier.

Ekstruderede plastnet står til rådighed i et an-30 tal mønstre. I nogle har plasten et åbent, vævet mønster, hvor de ekstruderede netled i den ene retning har den samme diameter som de ekstruderede netled i den anden. I andre er de ekstruderede led bredere i den ene retning end i en anden, idet de danner ribber, som stræk-35 ker sig i længderetningen eller på tværs eller langs omkredsen af nettet. Der foretrækkes i almindelighed net, o

DK 161805B

16 i hvilke de ekstruderede led har ensartet diameter, eller, hvis det' ene har større diameter end det andet, hvor ekstruderingerne med den større diameter forløber langs omkredsen af nettet, så at de formindsker til-5 stopning af sammenfoldningerne eller korrugeringerne af et korrugeret filterelement. Der står også ekstruderede net til rådighed med diagonalmønster med tetragonale åbninger, og i andre er tværdiagonaler skåret af langsgående ekstruderinger, som danner trekantede åbninger.

10 Ethvert af disse kan anvendes.

Uvævede materialer, såkaldte "spindebundne" kan fremstilles ved aflægning af ekstruderede, termoplastiske, syntetiske harpiksfilamenter, mens disse stadig er bløde, i form af en uvævet måtte. De bløde fibre klæber til hin-15 anden og danner efter afkøling en sammenhængende masse af uvævet filamentær struktur. Denne metode kan anvendes til glasfibre, til polyamider og til andre termoplastiske fibre.

Net dannes ligeledes af ekstruderede, termoplas- j 20 tiske harpiksark, som præges under eller efter ekstrude-ring og derpå strækkes for at åbne huller i de prægede områder, hvilket resulterer i dannelsen af et net i arkform.

Perforerede ark kan ligeledes anvendes. I dette 25 tilfælde kan aflange perforeringer udstanses eller ud-bearbejdes i arket eller dannes ved påføring af varme lokaliseret til de områder, som skal perforeres.

Spindbundne, uvævede materialer kan også fremstilles ved at aflægge to arter fibre som en uvævet måtte, 30 hvor den ene fiber har et lavere smeltepunkt og er til stede i et lille forhold. Når vævet opvarmes til over blødgørirtgspunktet for den ene fiber, bliver det fast sammenklæbet. Denne metode anvendes kommercielt til polyesterfibre· 35 Understøtnings- og afdræningselementer kan an bringes på den ene eller begge sider af filterarket eller-arkene eller indlægges mellem filterarklag. Lami-

O

17

DK 161805 B

natet korrugeres så med det ønskede antal og dybde af korrugeringer. På denne måde svarer korrugeringerne af understøtnings- og afdræningselementerne til korrugeringerne af filterarket, og disse ark er korrugerede 5 liggende understøttende ved siden af filterarkene.

Kassefilterenhederne ifølge opfindelsen kan have et hvilket som helst antal sider, som svarer til omkredsudformningen af filterarket. Filterarket er fortrinsvis kvadratisk eller rektangulært men kan have en 10 hvilken som helst ligesidet polygonal facon omfattende trekantede, sekskantede, femkantede og ottekantede. De udførelsesformer, som er vist på tegningen, er således firsidede kasser til kvadratiske eller rektangulære filterelementer, og dette er den simpleste og den fore-15 trukne udformning. Imidlertid er udformninger af kassen som femkantet, sekskantet, syvkantet og ottekantet og med et større antal kanter ligeledes mulig.

Filterenheder ifølge opfindelsen har vidtstrakte medicinske anvendelser og kan for eksempel anvendes 20 til filtrering af blod, ved blodtransfusioner og ved eks-tracorporeale transfusioner, hvor blodet må cirkuleres gennem et filter, før det føres tilbage til legemet.

Filtrene kan anvendes i ledninger, som administrerer væsker og luftarter af enhver art til en patient såsom 25 f.eks. som et åndedrætsfilter til at isolere patienten fra et inhalationsterapiapparat og til filtrering af væsker til intravenøs administration såvel som til enhver anvendelse, hvor der er behov for et lille engangs-filter med en betydelig filteroverflade på en lille plads.

30 35

Claims (13)

1. Foldet, af flere lag bestående filterenhed omfattende et hus (1,2,20A,20B), sidevægge og en fluidumtilgang (6,26) og en fluidumafgang (5,25) i huset (1,2,2OA,2OB), 5 som hver udmunder i et fluidumkammer (19,18,24a,24b), og anbragt i fluidumkammeret (19,18,24a,24b) tværs over vejen for fluidumstrømning fra tilgangen (6,26) til afgangen (5.25) , så al strømning fra fluidumtilgangen (6,26) til fluidumafgangen (5,25) må passere derigennem, et filterele- 10 mentlaminat (20,30) omfattende et filterarkmateriale (7) anbragt mellem lag (8,9) af gennemhullet afstandsarkmateriale, hvilket filterelementlaminat (10,30) har en ovenstrøms side og en nedenstrøms side og adskiller kammeret i en første del (19,24a) på den ovenstrøms side af filterelementlaminatet 15 (10,30), og som står i forbindelse med fluidumtilgangen (6.26) , og en anden del (18,24b) på den nedenstrøms side af filterelementlaminatet (10,30), og som står i forbindelse med fluidumafgangen (5,25), kendetegnet ved, at filterelementlaminatet (10,30) er foldet på sig selv til 20 dannelse af et dobbeltlag, som mellem sine lag afgrænser et åbent, forbindende, indvendigt mellemrum, idet dobbeltlaget selv er formet i et antal sammenfoldninger (11 til 16) med det åbne, forbindende, indvendige mellemrum strækkende sig gennem sammenfoldningerne (11 til 16) i dobbeltlaget, og 25 idet det åbne, forbindende, indvendige mellemrum er i fluidumforbindelse med den ene af de ovenstrøms og nedenstrøms dele (19,24a,18,24b) af fluidumkammeret (19,18,24a,24b), og den anden side af dobbeltlaget af filterelementlaminatet gennem sammenfoldningerne er i fluidumforbindelse med den 30 anden af de ovenstrøms og nedenstrøms dele af fluidumkam-, meret, og antallet af sammenfoldninger strækker sig tværs over fluidumkammeret frem og tilbage over fluidumstrømningsvejen fra fluidumtilgangen (6,26) til fluidumafgangen (5,25), så at fluidumstrømningen på vej til fluidumafgangen (5,25) 35 fra fluidumtilgangen kan passere mindst tre gange på tværs af sammenfoldningerne gennem dobbeltlagene af filterarkma- DK 161805 B terialet (7) mellem det åbne, indvendige mellemrum og rummet på den anden side af dobbeltlagene, én gang fremad fra dets ovenstrøms side til dets nedenstrøms side gennem rummet mellem dobbeltlagene af filterarkmateriale (7) og så tilbage 5 gennem filterarket fra dets nedenstrøms side til dets ovenstrøms side og derpå fremad gennem filterarket fra dets Φ ovenstrøms side til dets nedenstrøms side, idet enderne af filterelementlaminatet er tætnende forbundet med sidevæggene af huset (1,2,20A,20B).

2. Foldet, af flere lag bestående filterenhed ifølge krav 1, kendetegnet ved, at huset foreligger i form af to sammenpassende husdele (1,2,20A,20B), som ligger an mod og fastholder modstående sider af filterelementlaminatet (10,30), og som samles i en fluidumtæt forsegling.

3. Foldet, af flere lag bestående filterenhed ifølge krav 1, kendetegnet ved, at huset (1,2,20A,2QB) er en rektangulær kasse.

4. Foldet, af flere lag bestående filterenhed ifølge krav 1, kendetegnet ved, at huset foreligger i 20 form af to skålformede dele (20A,20B), der er sammenklæbede med filterelementlaminatet (30) derimellem.

5. Foldet, af flere lag bestående filterenhed ifølge krav 1, kendetegnet ved, at huset (20A,20B) er en kasse med seks sider med sidedæksler (45,45') befæstet 25 dertil, idet fire overfor hinanden liggende sider dannes af huset, og to overfor hinanden liggende sider dannes af de dertil befæstede dæksler, og at filterelementlaminatet (30) foreligger i arkform med to sider og to ender, som hver er forseglet i en fluidumtæt forsegling til en af de modstående 30 sider, og hvor hver side er forseglet i en fluidumtæt forsegling til et af de modstående endedæksler (45,45').

6. Foldet, af flere lag bestående filterenhed ifølge krav 1, kendetegnet ved, at fluidumtilgangen (6,26) og -afgangen (5,25) er koaksiale.

7. Foldet, af flere lag bestående filterenhed ifølge krav 1, kendetegnet ved, at filterelementet har DK 161805B ' 20 i en porestørrelse på mindre end 50 /xm.

8. Foldet, af flere lag bestående filterenhed ifølge krav 1, kendetegnet ved, at filterelementet har en porestørrelse på mindre end 0,3 /xm.

9. Foldet, af flere lag bestående filterenhed ifølge krav 1, kendetegnet ved, at huset (1,2,20A,20B) er af plastmateriale.

10. Foldet, af flere lag bestående filterenhed ifølge krav 9, kendetegnet ved, at plastmaterialet er 10 en termoplastisk harpiks.

11. Foldet, af flere lag bestående filterenhed ifølge krav 10, kendetegnet ved, at den termoplastiske harpiks er polypropylen.

12. Foldet, af flere lag bestående filterenhed ifølge 15 krav 1, kendetegnet ved, at huset er udformet i to samvirkende afsnit (1,2), hvor hvert afsnit er afgrænset af en ydre sidevæg, der afsluttes i flanger (21,22), idet tilgangen (6) befinder sig i det ene afsnit (2) og afgangen (5) befinder sig i det andet afsnit, og afsnittene (1,2) er 20 befæstet til hinanden ved flangerne (21,22) og derved danner et hus i ét stykke.

13. Foldet, af flere lag bestående filterelement ifølge krav 12, kendetegnet ved, at filterelementet (10,30) fastholdes til husafsnittene (1,2,20A,20B) i 25 klemme mellem ribber (37,40) på flangerne (21,22,35,36).