EP3661631A1 - Filtrationsvorrichtung mit integriertem flussminderer und verfahren zur vollständigen benetzung einer filtermembran - Google Patents

Filtrationsvorrichtung mit integriertem flussminderer und verfahren zur vollständigen benetzung einer filtermembran

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EP3661631A1
EP3661631A1 EP18746152.0A EP18746152A EP3661631A1 EP 3661631 A1 EP3661631 A1 EP 3661631A1 EP 18746152 A EP18746152 A EP 18746152A EP 3661631 A1 EP3661631 A1 EP 3661631A1
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EP
European Patent Office
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filtration device
flow
actuator
reducer
line section
Prior art date
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Ceased
Application number
EP18746152.0A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Volkmar Thom
Thomas Loewe
Sebastian Handt
Maik Sommer
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Sartorius Stedim Biotech GmbH
Original Assignee
Sartorius Stedim Biotech GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Sartorius Stedim Biotech GmbH filed Critical Sartorius Stedim Biotech GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a filtration device, in particular a disposable filtration device, with an integrated flow reducer.
  • the invention further relates to a method for completely wetting a filter membrane in such a filtration device.
  • filtration devices are typically subjected to an integrity test prior to use. Alternatively or additionally, such a test can also be carried out after a filtration process.
  • a filter For an integrity test, a filter should be pre-wetted. For this, the filter unit is rinsed with a reference liquid (eg high-purity water). In such a flushing process, a filter is wetted more efficiently - and thus tested for integrity safer - when it is flushed against a back pressure. The back pressure ensures that trapped gas is better dissolved or bubbles can shrink and migrate through the filter membrane. Due to the reduced by the back pressure Transmembran horrs (eg 0.5 bar at a purge pressure of 2.5 bar, achieved by 2 bar back pressure) significantly less water for safe wetting is necessary.
  • Transmembran horrs eg 0.5 bar at a purge pressure of 2.5 bar, achieved by 2 bar back pressure
  • a controllable valve and a pressure sensor are provided downstream of the filter.
  • the backpressure at a certain volume flow is adjusted to a desired value (eg to 2 bar).
  • the object of the invention is to enable a cost effective flushing of a filter unit and a more effective wetting of the filter membrane, which is particularly, but not exclusively, tuned to one-way applications. This object is achieved by a filtration device having the features of claim 1.
  • Advantageous and expedient embodiments of the filtration device according to the invention are specified in the subclaims.
  • the filtration device is designed in particular as a disposable filtration device and comprises a flow path in which a filter device and a, preferably integrated, flow reducer are arranged one behind the other.
  • the flow reducer can be brought into a first operating position, which allows a defined first volume flow, and at least into a second operating position, which allows a defined second volume flow, which is less than the first volume flow.
  • the ratio between the second volume flow (Spül ists sued) and the first volume flow (Filtration ceremoniess sued) between 0.05 and 0.9.
  • the flow direction does not necessarily have to be the direction of flow in the intended filtration operation of the filter device
  • the inlet and outlet are to be charged from both sides, ie in different directions,
  • the decisive factor is that the flow reducer is arranged downstream of the filter device when the filter device is rinsed.
  • An "integrated" flow reducer in the sense of the invention means a flow reducer which does not have to be reconnected to the filtration device before it is used but is already an integral part of the filtration device Therefore, the entire filtration device, if designed as a disposable filtration device, including the Sterilize the flow reducer. This simplifies the handling of the filtration device quite considerably. The sterility of the flow reducer is not affected later by the switching between its two operating positions. The invention is based on the finding that when rinsing a
  • Filtering means a safer wetting results when a suitable back pressure is provided during the rinsing operation.
  • the water savings achieved thanks to the more effective wetting can be up to 95%, so that the amount of flushing medium that is elaborately provided in bags can be drastically reduced.
  • the filtration device according to the invention has the advantage that the flow reducer for the proper filtration operation does not need to be removed, but can be easily switched from the "Spül thoroughlyswolf" in the "Filtration operating position".
  • the flow reducer can thus remain after flushing as an integral part in the filtration device.
  • the flow reducer consists entirely of materials which are sterilizable, in particular by gamma-rays, superheated steam or autoclaving.
  • the flow reducer can be sterilized together with the other components of the filtration device - or separately as a separate prefabricated unit.
  • the ratio between the second volume flow (Spül technicallysdian) and the first volume flow (Filtration réelles ein) should be between 0.05 and 0.5, preferably between 0.05 and 0.15.
  • an adjustable actuator which assumes a defined first position in the first operating position of the flow reducer, in which it releases a first effective flow cross section. In the second operating position of the flow reducer, however, the actuator assumes a defined second position, in which it releases a second effective flow area that is (clearly) smaller than the first effective flow area.
  • a control device with which the actuator is automatically moved to the first position and the second position.
  • the actuator in addition to the first and the second position can take other defined positions, in particular intermediate positions.
  • the pressure can then be adjusted not only between two values, but over a selectable range.
  • the actuator is movable with a sliding mechanism or a rotating mechanism in the defined positions. Sliding or turning movements can be carried out easily and quickly both manually and automatically. This means that switching the flow reducer between its operating positions does not require complex operations.
  • the defined positions of the actuator are preferably designed as locking positions.
  • Locking positions are robust against light touch, vibration and many other influences that could cause unintentional adjustment of the actuator.
  • locking positions have the advantage that the user clearly recognizes from the haptic feedback that the actuator has taken a certain position.
  • the actuator can be converted, for example, with a biased actuator in the individual locking positions.
  • a protective cover which surrounds the corresponding components is advantageous.
  • the protective cover is formed from a deformable and sterilizable elastomer. The protective cover provides a flexible sterile barrier which nevertheless allows external actuation of the sliding or rotating mechanism.
  • the actuator comprises a shutter with a through-hole, which can be inserted into a line section of the flow reducer. Similar to a slide projector, the orifice is introduced into the flow path to reduce the effective flow path to a certain extent.
  • the volume flow can be adjusted as desired by appropriate design of the aperture (size and shape).
  • the actuator comprises a body movable in a conduit section of the flow reducer and having a passage which is oriented in the first position of the actuator in the flow direction and in the second position of the actuator substantially transverse to the flow direction. This means that the passage in the first position of the actuator allows a substantially unhindered flow through the line section, while in the second position, the passage is rotated away from the flow path, so that the body of the actuator largely blocks the medium passage.
  • the actuator may be formed according to a further embodiment as a disc which is rotatable in a line section of the flow reducer.
  • the outer diameter of the disc is smaller by a defined amount than the inner diameter of the conduit section, and / or the outer contour of the disc has one or more outwardly extending recesses.
  • the adjustment of different volume flows can also be achieved by an actuator with orifice sections, which cooperate with orifice sections at an outlet opening of the flow reducer.
  • an actuator with orifice sections, which cooperate with orifice sections at an outlet opening of the flow reducer.
  • the respective aperture sections are largely one above the other, so that free spaces remain for a large volume flow.
  • the diaphragm sections cover the free spaces as far as possible, leaving a defined free flow passage for a much smaller volume flow.
  • the flow reducer has a two-section divided line section with orifices facing each other.
  • the actuator comprises an axially displaceable cone which, in the first position of the actuator, is less immersed in the mouth of one of the subsections than in the second position of the actuator.
  • the volume flow depends on the position of the cone, as more of the available flow cross-section is blocked by the cone as the depth of immersion increases.
  • the actuator does not have to have a perfect cone shape.
  • the actuator must have a generally increasing cross-section in the direction of displacement. Accordingly, the term "cone" is to be interpreted
  • the cone can be attached to an axially positionable sleeve, which connects the two subsections to one another, thus serving both to position the cone and to seal the subsections of the conduit section.
  • the axial positioning of the sleeve with the cone can be realized via a finely adjustable threaded connection.
  • the sleeve has an internal thread which engages in an external thread on one of the sections of the line section, wherein the sleeve is preferably fixed to the other Subsection is connected and this subsection consequently follows the rotation of the sleeve.
  • a preferred design in this context provides that the cone is held with struts on the sleeve, wherein between the struts free spaces remain.
  • the line section in the flow reducer whose flow cross-section is to be variable, can also be designed as a flexible hose.
  • the actuator then reduces in its second position the effective flow cross-section of the hose by a certain amount for the rinsing operation, which can be achieved in different ways.
  • the actuator is a hose clamp with two relatively deflectable terminal portions which engage the outer wall of the hose.
  • these terminal portions are preferably connected to each other via a hinge.
  • the actuator is designed as a bendable joint rail with two substantially rigid sleeve sections and an interposed articulated joint.
  • the two sleeve sections of the hinge rail each surround a section of the line section. Similar to a knee brace, an angle can be set that defines an angled end position of the two sleeve sections. With the aid of the joint rail, a defined bend with reduced flow cross-section can be created in the hose.
  • the actuator comprises movable flaps disposed in a conduit section of the flow reducer and by means of a force field generated outside the conduit section are deflectable.
  • This embodiment is advantageous because no additional seals etc. are needed.
  • the moving components of the actuator are located within the line section and can be controlled without contact.
  • the force field necessary for this purpose can be provided by a force field generator arranged outside the line section.
  • the flaps are hinged to a wall of the conduit section.
  • flap stops For a defined end position of the flaps can be provided that the deflection of the flaps is limited by flap stops.
  • a line section of the flow reducer comprises a main line section with a first valve as the actuator and a bypass line section for bypassing the first valve.
  • the flow cross section of the bypass line section is (clearly) smaller than the flow cross section of the main line section.
  • a second valve may be provided in the bypass line section in order, if appropriate, to adapt the flow cross section and thus the volume flow in the flushing operation to the given requirements or to close the bypass line section in order to flow only over the main line section.
  • the first valve and / or the second valve are designed such that they can assume a plurality of positions in which different flow cross-sections are released. As a result, more setting options are available, To extend the range of applications, the second valve could also close completely.
  • a method for completely wetting a filter membrane in a filtration device according to the invention in the context of a flushing process is characterized in that the flow reducer is in the flushing position, i. H. in the second operating position, which allows a defined second volume flow, which is less than the first volume flow.
  • the flow reducer is brought into the first operating position to carry out a filtration process.
  • This process for the complete wetting of a filter membrane is carried out while saving flushing medium, in particular water for injection (WFI, water for injection) by 10 to 95%, preferably by 50 to 95%, more preferably by 85 to 95% compared to the complete Wetting without pressure reduction.
  • flushing medium in particular water for injection (WFI, water for injection) by 10 to 95%, preferably by 50 to 95%, more preferably by 85 to 95% compared to the complete Wetting without pressure reduction.
  • FIG. 1 a shows a first embodiment of a flow reducer for a filtration device according to the invention in a first operating position in the flow direction;
  • FIG. 2a shows a second embodiment of a flow reducer for a filtration device according to the invention in a second operating position in perspective view;
  • FIG. 2b shows the flow reducer from FIG. 2a in a first operating position in the flow direction
  • FIG. 2c shows the flow reducer from FIG. 2a in the second operating position in the flow direction;
  • - Figure 2d the actuator of the flow reducer of Figure 2a in a perspective view;
  • FIG. 3a shows a third embodiment of a flow reducer for a filtration device according to the invention in a second operating position in a perspective view;
  • FIG. 3b shows the flow reducer from FIG. 3a in a first operating position in the flow direction
  • FIG. 3c shows the flow reducer from FIG. 3a in the second operating position in the flow direction;
  • - Figure 3d the actuator of the flow reducer of Figure 3a in perspective view;
  • FIG. 4a shows a fourth embodiment of a flow reducer for a filtration device according to the invention in a second operating position in a perspective view
  • FIG. 4b shows the flow reducer from FIG. 4a in a first operating position in the flow direction
  • FIG. 4c shows the flow reducer from FIG. 4a in the second operating position in the flow direction
  • FIG. 4d that of the actuator of the flow reducer from FIG. 4a in perspective front and rear view
  • FIG. 5a shows a fifth embodiment of a flow reducer for a filtration device according to the invention in a first operating position in semi-transparent side view
  • FIG. 5b shows the flow reducer from FIG. 5a in the first operating position in the flow direction
  • FIG. 6a shows a sixth embodiment of a flow reducer for a filtration device according to the invention in a first operating position in a partially sectioned side view;
  • FIG. 6b shows the flow reducer from FIG. 6a in a second operating position
  • - Figure 7 shows a seventh embodiment of a flow reducer for a filtration device according to the invention in a second operating position in a partially sectioned side view
  • FIG. 8a shows an eighth embodiment of a flow reducer for a filtration device according to the invention in a first operating position in side view;
  • FIG. 8b shows the flow reducer from FIG. 8a in a second operating position
  • FIG. 9 shows a ninth embodiment of a flow reducer for a novel inventive filtration device in side view.
  • a flow reducer 10 for a filtration device has in common that they can replace a hitherto conventional separate control valve of a filter device of the filtration device for setting a defined backpressure during rinsing of the filter device.
  • the flow reducer 10 is disposed in the same flow path as the filter device downstream of it and is firmly integrated into the filtration device.
  • the flow restrictor 10 is made entirely from sterilizable materials.
  • the entire disposable filtration device, including the flow reducer 10 may be sterilized before or after packaging the filtration device, optionally together with the packaging material, for example by gamma irradiation, superheated steam or autoclaving.
  • the flow reducer 10 can switch between a first operating position, which releases a defined first effective flow cross section, and a second operating position, which releases a defined second effective flow cross section, which is significantly smaller than the first effective flow cross section.
  • the flow reducer 10 For rinsing the filter device, the flow reducer 10 is brought into the second operating position with a reduced flow cross-section, so that the volume flow through the flow reducer 10 is reduced.
  • a defined back pressure opposite.
  • a flushing pressure of 2.5 bar may be predetermined and the flow reducer 10 counteracts this pressure in its second operating position with a back pressure of 2 bar, so that the filter device is finally wetted with the flushing medium at a resulting pressure of 0.5 bar.
  • the back pressure is achieved by the targeted reduction of the volume flow.
  • the ratio between the volume flow during purging operation to the volume flow at the intended filtration operation is between 0.05 and 0.9, preferably between 0.05 and 0.5, more preferably between 0.05 and 0.15.
  • filter devices have a dedicated input and a dedicated output, between which at least one filter membrane is arranged.
  • input and output refer to the intended filtration operation.
  • FIGS. 1 a and 1 b show a first embodiment of such a flow reducer 10 for a filtration device with at least one filter device.
  • the flow reducer 10 is arranged downstream of the filter device and comprises a line section 12 with a defined flow cross section, which is usually determined by the inner diameter. Through the line section 12, the medium that has been previously pressed by the filter device flows.
  • the flow reducer 10 also comprises an actuator 14, here in the form of a diaphragm 16 with a passage opening 18.
  • the actuator 14 may be between a defined first position, which is shown in Figure 1 a, and a defined second position, shown in Figure 1 b is to be moved.
  • first position of the line section 12 is largely unhindered passable from the medium flowing through.
  • the actuator 14 protrudes at most slightly into the line section 12 and reduces the flow cross-section of the line section 12 at this point only insignificantly or not at all.
  • the actuator 14 In the second position, the actuator 14 is completely inserted into the conduit section 12 and extends substantially over the entire flow cross-section - with the exception of the small passage opening 18 with a defined cross-section.
  • further positions of the actuator 14 can be provided, in particular intermediate positions with a relation to the first position reduced, compared to the second position but enlarged effective flow cross-section.
  • the defined positions of the actuator 14 are detent positions provided by a detent / slide mechanism.
  • the latching / sliding mechanism has an actuating element 20, which is coupled to the actuator 14, here a type of pushbutton, which is prestressed by means of a spring element.
  • a protective sheath 22 such as a deformable and sterilizable elastomer, surrounds the detent / slide mechanism including the actuator 20.
  • the protective sheath 22 serves as an outer sterile barrier and protects the interior of the flow restrictor 10 from potential contamination.
  • the filter device In the first operating position of the flow reducer 10, in which the actuator 14 assumes its first position, the filter device can be used as intended for filtration with a predetermined medium pressure, ie without substantial back pressure.
  • the actuator 14 In the second operating position of the flow reducer 10, in which the actuator 14 assumes its second position, the actuator 14 blocks most of the flow cross section in the line section 12. The medium can only flow through the small passage opening 18 in the aperture 16. Due to the now significantly reduced effective flow cross-section and the consequent reduced volume flow in the line section 12, a defined back pressure is built up. In this second operating position of the flow reducer 10, the flushing takes place.
  • the flow reducer 10 is preferably delivered in the second operating position (flushing position), in order then to be transferred after flushing to a single step into the first operating position (filtration position).
  • the actuator 14 shown separately in Figure 2d here has a substantially cylindrical contour.
  • the otherwise massive body 24 of the actuator 14 has a likewise substantially cylindrical passage 26, whose axis is perpendicular to the axis of the cylindrical body 24.
  • the body 24 and / or the passage 26 may in principle be shaped differently, for. B. conical.
  • the actuator 14 is received in the conduit section 12 of the flow reducer 10 in a mating socket 28 in which the actuator 14 can rotate about the axis of the body 24.
  • an actuating element 20 is again provided, here a kind of toggle handle, which is connected to the body 24 of the actuator 14.
  • the socket 28 in the line section 12 and the body 24 and the passage 26 of the actuator 14 are coordinated so that in a first position of the actuator 14, which is shown in Figure 2b, the axis of the passage 26 parallel to the axis of the line section 12 (Fig. flow direction) runs. In this position, the medium can flow unhindered through the passage 26 of the actuator 14, since the diameter of the passage 26 transversely to the flow direction substantially corresponds to the diameter of the conduit section 12, so that the flow path in the conduit section 12 is completely released.
  • the third embodiment of the flow reducer 10 shown in FIGS. 3a to 3d is very similar to the second embodiment.
  • the body 24 of the actuator 14 is formed here as a disc with a defined thickness.
  • the outer diameter of the body 24 is smaller than the inner diameter of the conduit portion 12 by a defined amount, and / or the outer contour of the body 24 is adapted to extend one or more recesses from outside to inside.
  • the actuator 14 is rotated by means of the actuating element 20 (toggle handle) in the first position shown in Figure 3b, in which the cylinder axis of the body 24 is transverse to the flow direction, so that the actuator 14, the flow through the line section 12 only slightly affected.
  • the actuator 14 is rotated to the position shown in Figure 3c, in which the cylinder axis of the body 24 is oriented parallel to the flow direction.
  • a defined flow rate is due to the smaller compared to the interior of the line section 12 outer diameter or the Recess (s) reached, thereby creating a free annular channel or one or more differently shaped channels around the body 24, through which the medium can flow.
  • a rotatable actuator 14 is likewise provided.
  • the actuator 14 is here substantially hollow cylindrical, but has inwardly projecting diaphragm sections 32.
  • a cover 34 of the flow reducer 10 is matched to the actuator 14 and has an outlet opening, which is also partially hidden by aperture portions 36.
  • the actuator 14 can from the first position shown in Figure 4b, in which the
  • Aperture sections 32, 36 of the actuator 14 and the lid 34 are largely one above the other (filtration operation of the filter device), in the second position shown in Figure 4c, in which cover the aperture portions 32 of the actuator 14, the free spaces 38 between the aperture portions 36 of the lid 34 as far as possible (Flushing operation), to be rotated (eg by 90 °) and vice versa.
  • a defined small free flow passage 40 remains - in the illustrated embodiment, a central flow passage 40 - to maintain a reduced flow rate.
  • This embodiment can be manufactured with comparatively few components.
  • FIGS. 5a and 5b show a fifth embodiment of the flow reducer
  • the line section 12 of the flow reducer 10 is here divided into two mutually opposite end portions 42, 44.
  • the first section 42 is fixedly connected to an axially projecting sleeve 46.
  • the protruding part of the sleeve 46 is provided with an internal thread 48, which engages in an external thread 50 of the second section 44.
  • the sleeve 46 provides a sterile barrier for the sleeve interior by sealing the threaded barrel. This ensures that the transition between the two sections 42, 44 regardless of the axial position of the sleeve 46 is tight and there is no risk of contamination.
  • the actuator 14 is here held by a four-point lock with struts 54, the leaves exposed in the flow direction 56 spaces.
  • the actuator 14 is displaced by turning the sleeve 46 by a defined amount in the direction of the second portion 44 (in Figure 5a to the left). The now far into the mouth of the second portion 44 immersed actuator 14 minimizes the effective flow area so that builds up a desired back pressure.
  • FIGS. 6a and 6b show a sixth embodiment of the flow reducer 10.
  • the line section 12 of the flow reducer 10 is formed here as a flexible hose.
  • On the outer wall 58 engages on two opposite sides of an actuator 14 in the form of a hose clamp.
  • the hose clamp has two terminal portions 60, 62 which are interconnected via a hinge 64.
  • the hose clamp can be angled defined by a grid in the joint 64.
  • FIG. 7 shows a seventh embodiment of the flow reducer 10.
  • the piping portion 12 of the flow reducer 10 is formed as a flexible hose.
  • the desired defined change of the effective flow cross-section in order to allow a normal filtration operation of the filter device with a high volume flow and a purging operation with a significantly reduced volume flow, takes place here with an actuator 14 in the form of an angled hinge rail.
  • the joint rail is constructed in the manner of a knee orthosis with two substantially rigid sleeve portions 66, 68 and an interposed articulation 70.
  • the two sleeve portions 66, 68 each surround a portion of the line section 12.
  • the two buckling positions and optionally provided further positions, in particular intermediate positions, are preferably designed as locking positions.
  • an actuator 14 in the form of movable flaps 72, 74 is provided in the conduit section 12 of the flow reducer 10, which are mounted on the wall 80 of the conduit section 12 by means of joints 76, 78.
  • the flaps 72, 74 can be deflected by a force field 82, which penetrates the wall 80 of the conduit section 12.
  • the force field 82 is caused by electromagnetic interaction, for example, by means of a force field generator 84 arranged outside the line section 12.
  • a force field 82 of sufficient strength is generated.
  • the flaps 72, 74 are deflected by a predetermined amount. The deflection can be limited for example by flap stops.
  • the Narrowing leads to a flow resistance increased by a defined amount, which corresponds to the second operating position of the flow reducer 10.
  • the line section 12 of the flow reducer 10 here comprises a main line section 86 with an actuator 14 in the form of a first valve 88 and a bypass line section 90 for bypassing the first valve 88.
  • the bypass line section 90 has a substantially smaller flow cross section than the main line section 86 and optionally has a second valve 92 on.
  • the first valve 88 is used in the main line section 86 as a pure shut-off valve.
  • the first valve 88 In normal filtration operation of the filter device, the first valve 88 is fully open and completely closed in the flushing operation.
  • the medium can only flow through the bypass line section 90, which leads to a reduced flow through the flow reducer 10 with a corresponding increase in pressure (back pressure).
  • the degree of flow reduction is determined by the flow area and the length of the bypass line section 90.
  • the resulting flow can be varied by the second valve 92 in the bypass line section 90.
  • the flow through the main conduit section 86 may be varied by means of the first valve 88. That is, the first valve 88 may occupy one or more intermediate positions so that the resulting flow through the flow reducer 10 and the pressure may be adjusted over a selectable range.
  • the various valve positions are designed as locking positions to allow reproducible settings.
  • the optionally existing second valve 92 may be formed so that it can take one or more intermediate positions, preferably designed as defined locking positions. There are even more setting options available.
  • the above-described embodiments of a flow reducer 10 for a filtration device are exemplary and therefore not restrictive. For example, certain features of the various embodiments may be combined.

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Abstract

Eine Filtrationsvorrichtung,insbesondere eine Einweg-Filtrationsvorrichtung, umfasst einen Strömungspfad, in dem eine Filtereinrichtung und ein integrierter Flussminderer (10) hintereinander angeordnet sind. Der Flussminderer (10) kann in eine erste Betriebsstellung, die einen definierten ersten Volumenstrom zulässt, und wenigstens in eine zweite Betriebsstellung gebracht werden, die einen definierten zweiten Volumenstrom zulässt, der geringer als der erste Volumenstrom ist.

Description

Filtrationsvorrichtung mit integriertem Flussminderer
und Verfahren zur vollständigen Benetzung einer Filtermembran
Die Erfindung betrifft eine Filtrationsvorrichtung, insbesondere eine Einweg- Filtrationsvorrichtung, mit einem integrierten Flussminderer. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur vollständigen Benetzung einer Filtermembran in einer solchen Filtrationsvorrichtung.
In der pharmazeutischen Industrie werden Filtrationsvorrichtungen vor ihrer Verwendung in der Regel einem Integritätstest unterzogen. Alternativ oder zusätzlich kann ein solcher Test auch nach einem Filtrationsprozess durchgeführt werden. Für einen Integritätstest sollte ein Filter vorher benetzt werden. Dazu wird die Filtereinheit mit einer Referenzflüssigkeit (z. B. hochreines Wasser) gespült. Bei einem solchen Spülvorgang wird ein Filter effizienter benetzt - und damit im Anschluss sicherer auf Integrität getestet - wenn er gegen einen Gegendruck gespült wird. Der Gegendruck sorgt dafür, dass eingeschlossenes Gas besser gelöst wird bzw. Blasen sich verkleinern und durch die Filtermembran wandern können. Aufgrund des durch den Gegendruck verringerten Transmembrandrucks (z. B. 0,5 bar bei einem Spüldruck von 2,5 bar, erreicht durch 2 bar Gegendruck) ist deutlich weniger Wasser zur sicheren Benetzung notwendig.
Für die Einstellung des Gegendrucks sind üblicherweise ein regelbares Ventil und ein Drucksensor stromabwärts des Filters vorgesehen. Mit Hilfe des Regelventils wird der Gegendruck bei einem bestimmten Volumenstrom auf einen gewünschten Wert angepasst (z. B. auf 2 bar).
Insbesondere bei der Verwendung von Einweg-Komponenten (single use) ist die Integration eines Regelventils und eines Drucksensors aufwendig und erfordert zusätzliche Konnektierungen. Außerdem ist bei der Verwendung von Einweg- Komponenten eine Ersparnis von Wasser von besonderer Wichtigkeit, da hier steriles Wasser in Beuteln bereitgestellt werden muss. Aufgabe der Erfindung ist es, eine kostengünstige, effektive Spülung einer Filtereinheit und eine effektivere Benetzung der Filtermembran zu ermöglichen, die insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf Einweg-Anwendungen abgestimmt ist. Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Filtrationsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Filtrationsvorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Filtrationsvorrichtung ist insbesondere als Einweg- Filtrationsvorrichtung ausgelegt und umfasst einen Strömungspfad, in dem eine Filtereinrichtung und ein, vorzugsweise integrierter, Flussminderer hintereinander angeordnet sind. Der Flussminderer kann in eine erste Betriebsstellung gebracht werden, die einen definierten ersten Volumenstrom zulässt, und wenigstens in eine zweite Betriebsstellung, die einen definierten zweiten Volumenstrom zulässt, der geringer als der erste Volumenstrom ist. Gemäß der Erfindung liegt das Verhältnis zwischen dem zweiten Volumenstrom (Spülbetriebsstellung) und dem ersten Volumenstrom (Filtrationsbetriebsstellung) zwischen 0,05 und 0,9.
Die Anordnung der Filtereinrichtung und des vorzugsweise in die Filtrationsvorrichtung integrierten Flussminderers„hintereinander" bezieht sich auf die Strömungsrichtung des Mediums im Strömungspfad. Die Strömungsrichtung muss nicht zwingend die Strömungsrichtung im bestimmungsgemäßen Filtrationsbetrieb der Filtereinrichtung sein. So kann z. B. eine Hohlfasercapsule mit separat ausgebildetem Eingang und Ausgang grundsätzlich von beiden Seiten, d. h. in unterschiedlichen Richtungen, beschickt werden. Entscheidend ist nur, dass der Flussminderer beim Spülen der Filtereinrichtung stromabwärts der Filtereinrichtung angeordnet ist.
Unter einem „integrierten" Flussminderer im Sinne der Erfindung ist ein Flussminderer zu verstehen, der nicht vor seinem Einsatz neu an die Filtrationsvorrichtung angeschlossen werden muss, sondern bereits fester Bestandteil der Filtrationsvorrichtung ist. Für den Wechsel zwischen den beiden Betriebsstellungen des Flussminderers müssen keine Bauteile hinzugefügt oder entfernt werden. Deshalb lässt sich die gesamte Filtrationsvorrichtung, sofern diese als Einweg-Filtrationsvorrichtung ausgelegt ist, einschließlich des Flussminderers sterilisieren. Dies vereinfacht die Handhabung der Filtrationsvorrichtung ganz erheblich. Die Sterilität des Flussminderers wird später auch durch das Umschalten zwischen seinen beiden Betriebsstellungen nicht beeinträchtigt. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass beim Spülen einer
Filtereinrichtung eine sicherere Benetzung resultiert, wenn während des Spülbetriebs ein geeigneter Gegendruck bereitgestellt wird. Die dank der effektiveren Benetzung erzielte Wasserersparnis kann bis zu 95 % betragen, sodass die aufwendig in Beuteln bereitgestellte Menge an Spülmedium drastisch reduziert werden kann.
Die erfindungsgemäße Filtrationsvorrichtung hat den Vorteil, dass der Flussminderer für den bestimmungsgemäßen Filtrationsbetrieb nicht entfernt werden muss, sondern einfach von der „Spülbetriebsstellung" in die „Filtrationsbetriebsstellung" umgeschaltet werden kann. Der Flussminderer kann also nach dem Spülen als integrierter Bestandteil in der Filtrationsvorrichtung verbleiben.
Im Hinblick auf die bevorzugte Verwendung in einer Einweg- Filtrationsvorrichtung ist es vorteilhaft, dass der Flussminderer vollständig aus Materialien besteht, die sterilisierbar sind, insbesondere durch Gammastrahlen, Heißdampf oder Autoklavieren. So kann der Flussminderer zusammen mit den anderen Komponenten der Filtrationsvorrichtung - oder separat als eigene vorgefertigte Baueinheit - sterilisiert werden.
Für die Erzeugung eines geeigneten Gegendrucks beim Spülen der Filtereinrichtung sollte das Verhältnis zwischen dem zweiten Volumenstrom (Spülbetriebsstellung) und dem ersten Volumenstrom (Filtrationsbetriebsstellung) zwischen 0,05 und 0,5, vorzugsweise zwischen 0,05 und 0,15 liegen.
Gemäß einem grundlegenden Aspekt der meisten bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Filtrationsvorrichtung ist ein verstellbares Stellglied vorgesehen, das in der ersten Betriebsstellung des Flussminderers eine definierte erste Stellung einnimmt, in der es einen ersten effektiven Strömungsquerschnitt freigibt. In der zweiten Betriebsstellung des Flussminderers nimmt das Stellglied dagegen eine definierte zweite Stellung ein, in der es einen zweiten effektiven Strömungsquerschnitt freigibt, der (deutlich) kleiner als der erste effektive Strömungsquerschnitt ist. Das Vorsehen eines solchen verstellbaren Stellglieds erlaubt einen einfachen und schnellen Wechsel zwischen den zwei Betriebsstellungen des Flussminderers, ohne dass hierfür besondere Maßnahmen ergriffen werden müssen, wie etwa ein Umbau der Filtrationsvorrichtung oder dergleichen.
Für ein komfortables Umschalten zwischen den Betriebsstellungen des Flussminderers und/oder die Einbettung des Umschaltens in einen automatisierten Betrieb der Filtrationsvorrichtung basierend auf einem Steuerungsalgorithmus kann optional eine Steuereinrichtung vorgesehen sein, mit der das Stellglied automatisiert in die erste Stellung und in die zweite Stellung bewegbar ist.
Im Hinblick auf ein erweitertes Anwendungsspektrum des Flussminderers kann vorgesehen sein, dass das Stellglied neben der ersten und der zweiten Stellung weitere definierte Stellungen einnehmen kann, insbesondere Zwischenstellungen. Der Druck kann dann nicht nur zwischen zwei Werten, sondern über einen wählbaren Bereich eingestellt werden.
Gemäß einem bevorzugten Konzept zur technischen Umsetzung des Erfindungsgedankens ist das Stellglied mit einem Schiebemechanismus oder einem Drehmechanismus in die definierten Stellungen bewegbar. Schiebe- oder Drehbewegungen lassen sich sowohl manuell als auch automatisiert leicht und schnell durchführen. Das bedeutet, dass für das Umschalten des Flussminderers zwischen seinen Betriebsstellungen keine komplexen Vorgänge erforderlich sind.
Damit die verschiedenen Stellungen des Stellglieds und die damit verbundenen unterschiedlichen Volumenströme reproduzierbar erreicht werden können, sind die definierten Stellungen des Stellglieds vorzugsweise als Raststellungen ausgebildet. Raststellungen sind robust gegenüber leichten Berührungen, Erschütterungen und vielen sonstigen Einflüssen, die ein unbeabsichtigtes Verstellen des Stellglieds verursachen könnten. Außerdem haben Raststellungen den Vorteil, dass der Benutzer anhand des haptischen Feedbacks eindeutig erkennt, dass das Stellglied eine bestimmte Stellung eingenommen hat.
Das Stellglied lässt sich beispielsweise mit einem vorgespannten Betätigungselement in die einzelnen Raststellungen überführen. Zum Schutz des Schiebe- oder Drehmechanismus und gegebenenfalls des Betätigungselements ist eine Schutzhülle vorteilhaft, die die entsprechenden Komponenten umgibt. Vorzugsweise ist die Schutzhülle aus einem verformbaren und sterilisierbaren Elastomer gebildet. Die Schutzhülle stellt eine flexible Sterilbarriere dar, die dennoch eine äußere Betätigung des Schiebe- oder Drehmechanismus zulässt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Stellglied eine Blende mit einer Durchgangsöffnung, die in einen Leitungsabschnitt des Flussminderers eingeführt werden kann. Ähnlich wie bei einem Diaprojektor wird die Blende in den Strömungsweg eingebracht, um den effektiven Strömungsweg auf ein bestimmtes Maß zu reduzieren. Der Volumenstrom lässt sich durch entsprechendes Design der Blende (Größe und Form) wie gewünscht einstellen.
Bei einer anderen Ausführungsform umfasst das Stellglied einen in einem Leitungsabschnitt des Flussminderers beweglichen Körper mit einem Durchgang, der in der ersten Stellung des Stellglieds in Strömungsrichtung und in der zweiten Stellung des Stellglieds im Wesentlichen quer zur Strömungsrichtung ausgerichtet ist. Das bedeutet, dass der Durchgang in der ersten Stellung des Stellglieds ein im Wesentlichen ungehindertes Durchströmen des Leitungsabschnitts erlaubt, während in der zweiten Stellung der Durchgang aus dem Strömungsweg weggedreht ist, sodass der Körper des Stellglieds den Mediumdurchgang großteils blockiert.
Damit in der zweiten Stellung des Stellglieds, die dem Spülbetrieb entspricht, ein bestimmter kleiner Volumenstrom am Stellglied vorbei gewährleistet ist, können der Körper und der Durchgang des Stellglieds ohne besonderen Aufwand so gestaltet sein, dass sichelförmige Durchgangskanäle bereitgestellt werden.
Das Stellglied kann gemäß einer weiteren Ausführungsform auch als Scheibe ausgebildet sein, die in einem Leitungsabschnitt des Flussminderers drehbar ist. Der Außendurchmesser der Scheibe ist um ein definiertes Maß kleiner als der Innendurchmesser des Leitungsabschnitts, und/oder die Außenkontur der Scheibe weist eine oder mehrere sich von außen nach innen erstreckende Ausnehmungen auf. Durch Drehen der Scheibe von einer ersten Stellung, in der nur deren Schmalseite der Strömung entgegensteht, in eine zweite Stellung, in der die Scheibe den Großteil des Strömungsquerschnitts des Leitungsabschnitts abdeckt, kann die gewünschte Verringerung des Volumenstroms auf einfache Weise erreicht werden.
Die Einstellung unterschiedlicher Volumenströme kann auch durch ein Stellglied mit Blendenabschnitten erreicht werden, die mit Blendenabschnitten an einer Austrittsöffnung des Flussminderers zusammenwirken. Eine solche Ausführungsform kommt mit vergleichsweise wenigen Bauteilen aus.
In der ersten Stellung des Stellglieds liegen die jeweiligen Blendenabschnitte weitestgehend übereinander, sodass freie Zwischenräume für einen großen Volumenstrom verbleiben. In der zweiten Stellung des Stellglieds decken die Blendenabschnitte die freien Zwischenräume weitestgehend ab, wobei für einen deutlich kleineren Volumenstrom ein definierter freier Strömungsdurchgang verbleibt.
Gemäß einem anderen Konzept zur technischen Umsetzung des Erfindungsgedankens weist der Flussminderer einen in zwei Teilabschnitte unterteilten Leitungsabschnitt mit Mündungen auf, die sich gegenüberliegen. Das Stellglied umfasst einen axial verschiebbaren Kegel, der in der ersten Stellung des Stellglieds weniger weit in die Mündung eines der Teilabschnitte eintaucht als in der zweiten Stellung des Stellglieds. Der Volumenstrom ist abhängig von der Position des Kegels, da mit steigender Eintauchtiefe mehr vom verfügbaren Strömungsquerschnitt vom Kegel blockiert wird. Selbstverständlich muss das Stellglied keine perfekte Kegelform haben. Wie für den Fachmann ersichtlich ist, muss das Stellglied einen in Verschieberichtung allgemein ansteigenden Querschnitt aufweisen. Entsprechend ist der Begriff„Kegel" auszulegen. Der Kegel kann an einer axial positionierbaren Hülse angebracht sein, die die beiden Teilabschnitte miteinander verbindet. Die Hülse dient somit sowohl zur Positionierung des Kegels als auch zur Abdichtung der Teilabschnitte des Leitungsabschnitts.
Die axiale Positionierung der Hülse mit dem Kegel lässt sich über eine fein justierbare Gewindeverbindung realisieren. Hierzu weist die Hülse ein Innengewinde auf, das in ein Außengewinde an einem der Teilabschnitte des Leitungsabschnitts eingreift, wobei die Hülse vorzugsweise fest mit dem anderen Teilabschnitt verbunden ist und dieser Teilabschnitt demzufolge der Rotation der Hülse folgt.
Es muss in beiden Stellungen gewährleistet sein, dass mehr oder weniger Medium am Kegel vorbeiströmen kann. Eine bevorzugte Bauform sieht in diesem Zusammenhang vor, dass der Kegel mit Streben an der Hülse gehalten ist, wobei zwischen den Streben freie Zwischenräume verbleiben.
Der Leitungsabschnitt im Flussminderer, dessen Strömungsquerschnitt veränderbar sein soll, kann auch als flexibler Schlauch ausgebildet sein. Das Stellglied verringert dann in seiner zweiten Stellung den effektiven Strömungsquerschnitt des Schlauchs um ein bestimmtes Maß für den Spülbetrieb, was auf unterschiedliche Weise erreicht werden kann.
Gemäß einer ersten Variante ist das Stellglied eine Schlauchklemme mit zwei relativ zueinander auslenkbaren Klemmenabschnitten, die an der Außenwand des Schlauchs angreifen. Mit einer solchen Schlauchklemme kann der effektive Strömungsquerschnitt des Schlauchs an der Stelle der Klemmung gezielt verkleinert werden.
Zur relativen Auslenkung der Klemmenabschnitte sind diese vorzugsweise über ein Gelenk miteinander verbunden.
Gemäß einer zweiten Variante ist das Stellglied als abwinkelbare Gelenkschiene mit zwei im Wesentlichen starren Manschettenabschnitten und einem dazwischen liegenden Knickgelenk ausgebildet. Die beiden Manschettenabschnitte der Gelenkschiene umgeben jeweils einen Teilabschnitt des Leitungsabschnitts. Ähnlich wie bei einer Knieorthese kann ein Winkel eingestellt werden, der eine abgewinkelte Endstellung der beiden Manschettenabschnitte vorgibt. Mithilfe der Gelenkschiene kann so ein definierter Knick mit reduziertem Strömungsquerschnitt im Schlauch erzeugt werden.
Bei beiden Varianten ist vorteilhaft, dass keine zusätzlichen Dichtungen benötigt werden.
Ein wiederum anderes Konzept sieht vor, dass das Stellglied bewegliche Klappen umfasst, die in einem Leitungsabschnitt des Flussminderers angeordnet sind und mittels eines außerhalb des Leitungsabschnitts erzeugten Kraftfelds auslenkbar sind. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da keine zusätzlichen Dichtungen etc. benötigt werden. Die beweglichen Bauteile des Stellglieds befinden sich innerhalb des Leitungsabschnitts und können berührungslos angesteuert werden. Das hierzu notwendige Kraftfeld kann von einem außerhalb des Leitungsabschnitts angeordneten Kraftfeldgenerator bereitgestellt werden.
Gemäß einer bevorzugten Gestaltung dieser Ausführungsform sind die Klappen mittels Gelenken an einer Wand des Leitungsabschnitts montiert.
Für eine definierte Endstellung der Klappen kann vorgesehen sein, dass die Auslenkung der Klappen durch Klappenanschläge begrenzt ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Leitungsabschnitt des Flussminderers einen Hauptleitungsabschnitt mit einem ersten Ventil als Stellglied und einen Bypassleitungsabschnitt zur Umgehung des ersten Ventils. Der Strömungsquerschnitt des Bypassleitungsabschnitts ist (deutlich) kleiner als der Strömungsquerschnitt des Hauptleitungsabschnitts. Ein solcher Aufbau des Flussminderers ermöglicht es, für den Spülbetrieb den Hauptleitungsabschnitt zu sperren, sodass das Spülmedium nur durch den Bypassleitungsabschnitt strömen kann. Da dieser einen deutlich kleineren Strömungsquerschnitt hat, ist der Volumenstrom entsprechend geringer. Für diese grundlegende Funktionalität sollte das erste Ventil den Hauptleitungsabschnitt vollständig öffnen und vollständig schließen können.
Optional kann im Bypassleitungsabschnitt ein zweites Ventil vorgesehen sein, um gegebenenfalls den Strömungsquerschnitt und damit den Volumenstrom im Spülbetrieb an die gegebenen Anforderungen anzupassen bzw. den Bypassleitungsabschnitt zu schließen, um nur über den Hauptleitungsabschnitt zu strömen.
Gemäß einer Weiterbildung dieser Ausführungsform sind das erste Ventil und/oder das zweite Ventil so ausgebildet, dass sie mehrere Stellungen einnehmen können, in denen unterschiedliche Strömungsquerschnitte freigegeben werden. Dadurch stehen mehr Einstellmöglichkeiten zur Verfügung, um das Anwendungsspektrum zu erweitern, wobei das zweite Ventil sich auch vollständig schließen ließe.
Ein Verfahren zur vollständigen Benetzung einer Filtermembran in einer erfindungsgemäßen Filtrationsvorrichtung im Rahmen eines Spülvorgangs ist dadurch gekennzeichnet, dass der Flussminderer in der Spülstellung ist, d. h. in der zweiten Betriebsstellung, die einen definierten zweiten Volumenstrom zulässt, der geringer als der erste Volumenstrom ist. So erfolgt die Spülung der Filtervorrichtung mit reduziertem Volumen, so dass der Filter zuverlässiger vollständig benetzt wird. Nach dem Spülvorgang wird der Flussminderer für die Durchführung eines Filtrationsprozesses in die erste Betriebsstellung gebracht.
Dieses Verfahren zur vollständigen Benetzung einer Filtermembran erfolgt unter Einsparung von Spülmedium, insbesondere von Wasser für Injektionszwecke (WFI, water for injection), um 10 bis 95 %, vorzugsweise um 50 bis 95 %, weiter vorzugsweise um 85 bis 95 % im Vergleich zur vollständigen Benetzung ohne Druckminderung.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen schematisch:
- Figur 1 a eine erste Ausführungsform eines Flussminderers für eine erfin- dungsgemäße Filtrationsvorrichtung in einer ersten Betriebsstellung in Strömungsrichtung betrachtet;
- Figur 1 b den Flussminderer aus Figur 1 a in einer zweiten Betriebsstellung;
- Figur 2a eine zweite Ausführungsform eines Flussminderers für eine erfindungsgemäße Filtrationsvorrichtung in einer zweiten Betriebsstellung in perspek- tivischer Ansicht;
- Figur 2b den Flussminderer aus Figur 2a in einer ersten Betriebsstellung in Strömungsrichtung betrachtet;
- Figur 2c den Flussminderer aus Figur 2a in der zweiten Betriebsstellung in Strömungsrichtung betrachtet; - Figur 2d das Stellglied des Flussminderers aus Figur 2a in perspektivischer Ansicht;
- Figur 3a eine dritte Ausführungsform eines Flussminderers für eine erfindungsgemäße Filtrationsvorrichtung in einer zweiten Betriebsstellung in perspek- tivischer Ansicht;
- Figur 3b den Flussminderer aus Figur 3a in einer ersten Betriebsstellung in Strömungsrichtung betrachtet;
- Figur 3c den Flussminderer aus Figur 3a in der zweiten Betriebsstellung in Strömungsrichtung betrachtet; - Figur 3d das Stellglied des Flussminderers aus Figur 3a in perspektivischer Ansicht;
- Figur 4a eine vierte Ausführungsform eines Flussminderers für eine erfindungsgemäße Filtrationsvorrichtung in einer zweiten Betriebsstellung in perspektivischer Ansicht; - Figur 4b den Flussminderer aus Figur 4a in einer ersten Betriebsstellung in Strömungsrichtung betrachtet;
- Figur 4c den Flussminderer aus Figur 4a in der zweiten Betriebsstellung in Strömungsrichtung betrachtet;
- Figur 4d das des Stellglieds des Flussminderers aus Figur 4a in perspekti- vischer Vorder- und Rückansicht;
- Figur 5a eine fünfte Ausführungsform eines Flussminderers für eine erfindungsgemäße Filtrationsvorrichtung in einer ersten Betriebsstellung in teiltransparenter Seitenansicht;
- Figur 5b den Flussminderer aus Figur 5a in der ersten Betriebsstellung in Strömungsrichtung betrachtet;
- Figur 6a eine sechste Ausführungsform eines Flussminderers für eine erfindungsgemäße Filtrationsvorrichtung in einer ersten Betriebsstellung in teilweise geschnittener Seitenansicht;
- Figur 6b den Flussminderer aus Figur 6a in einer zweiten Betriebsstellung; - Figur 7 eine siebte Ausführungsform eines Flussminderers für eine erfindungsgemäße Filtrationsvorrichtung in einer zweiten Betriebsstellung in teilweise geschnittener Seitenansicht;
- Figur 8a eine achte Ausführungsform eines Flussminderers für eine erfin- dungsgemäße Filtrationsvorrichtung in einer ersten Betriebsstellung in Seitenansicht;
- Figur 8b den Flussminderer aus Figur 8a in einer zweiten Betriebsstellung; und
- Figur 9 eine neunte Ausführungsform eines Flussminderers für eine erfin- dungsgemäße Filtrationsvorrichtung in Seitenansicht.
Allen nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen eines Flussminderers 10 für eine Filtrationsvorrichtung ist gemein, dass sie ein bislang übliches separates Regelventil einer Filtereinrichtung der Filtrationsvorrichtung zur Einstellung eines definierten Gegendrucks beim Spülen der Filtereinrichtung ersetzen können.
Der Flussminderer 10 ist im selben Strömungspfad wie die Filtereinrichtung stromabwärts von dieser angeordnet und fest in die Filtrationsvorrichtung integriert. Insbesondere im Hinblick auf den bevorzugten Einsatz des Flussminderers 10 in einer Einweg-Filtrationsvorrichtung ist der Flussminderer 10 vollständig aus sterilisierbaren Materialien hergestellt. Somit kann die gesamte Einweg-Filtrationsvorrichtung, einschließlich des Flussminderers 10, vor oder nach dem Verpacken der Filtrationsvorrichtung, ggf. zusammen mit dem Verpackungsmaterial, sterilisiert werden, beispielsweise durch Gammastrahlen, Heißdampf oder Autoklavieren. Der Flussminderer 10 kann zwischen einer ersten Betriebsstellung, die einen definierten ersten effektiven Strömungsquerschnitt freigibt, und einer zweiten Betriebsstellung wechseln, die einen definierten zweiten effektiven Strömungsquerschnitt freigibt, der deutlich kleiner als der erste effektive Strömungsquerschnitt ist. Zum Spülen der Filtereinrichtung wird der Flussminderer 10 in die zweite Betriebsstellung mit vermindertem Strömungsquerschnitt gebracht, sodass der Volumenstrom durch den Flussminderer 10 verringert ist. Somit wird dem Druck, mit dem das Spülmedium durch die Filtereinrichtung gedrückt wird, ein definierter Gegendruck entgegengesetzt. Beispielsweise kann ein Spüldruck von 2,5 bar vorgegeben sein, und der Flussminderer 10 setzt diesem Druck in seiner zweiten Betriebsstellung einen Gegendruck von 2 bar entgegen, sodass die Filtereinrichtung letztlich bei einem resultierenden Druck von 0,5 bar mit dem Spülmedium benetzt wird.
Der Gegendruck wird durch die gezielte Verringerung des Volumenstroms erreicht. Das Verhältnis zwischen dem Volumenstrom bei Spülbetrieb zum Volumenstrom bei bestimmungsgemäßem Filtrationsbetrieb liegt zwischen 0,05 und 0,9, vorzugsweise zwischen 0,05 und 0,5, weiter vorzugsweise zwischen 0,05 und 0,15.
Meistens weisen Filtereinrichtungen einen dedizierten Eingang und einen dedizierten Ausgang auf, zwischen denen wenigstens eine Filtermembran angeordnet ist. Dabei beziehen sich die Begriffe„Eingang" und„Ausgang" auf den bestimmungsgemäßen Filtrationsbetrieb. Für den Spülbetrieb soll hier aber auch eine mögliche umgekehrte Beschickung grundsätzlich mit umfasst sein, d. h. ein Eintritt des Spülmediums durch den Ausgang und ein Austritt durch den Eingang.
Für den Wechsel zwischen den beiden Betriebsstellungen des Flussminderers 10 müssen keine Bauteile hinzugefügt oder entfernt werden, und es müssen keine Konnektierungen bzw. Diskonnektierungen durchgeführt werden. Die Sterilität des Flussminderers 10 wird durch das Umschalten nicht beeinträchtigt.
In den Figuren 1 a und 1 b ist eine erste Ausführungsform eines solchen Flussminderers 10 für eine Filtrationsvorrichtung mit wenigstens einer Filtereinrichtung dargestellt. Der Flussminderer 10 ist stromabwärts der Filtereinrichtung angeordnet und umfasst einen Leitungsabschnitt 12 mit einem definierten Strömungsquerschnitt, der in der Regel durch den Innendurchmesser bestimmt ist. Durch den Leitungsabschnitt 12 strömt das Medium, das zuvor durch die Filtereinrichtung gedrückt wurde.
Der Flussminderer 10 umfasst außerdem ein Stellglied 14, hier in Form einer Blende 16 mit einer Durchgangsöffnung 18. Das Stellglied 14 kann zwischen einer definierten ersten Stellung, die in Figur 1 a gezeigt ist, und einer definierten zweiten Stellung, die in Figur 1 b gezeigt ist, bewegt werden. In der ersten Stellung ist der Leitungsabschnitt 12 vom durchströmenden Medium weitestgehend ungehindert passierbar. Das Stellglied 14 ragt allenfalls geringfügig in den Leitungsabschnitt 12 und verringert den Strömungsquerschnitt des Leitungsabschnitts 12 an dieser Stelle nur unwesentlich oder gar nicht. In der zweiten Stellung ist das Stellglied 14 vollständig in den Leitungsabschnitt 12 eingeführt und erstreckt sich im Wesentlichen über den ganzen Strömungsquerschnitt - mit Ausnahme der kleinen Durchgangsöffnung 18 mit einem definierten Querschnitt.
Grundsätzlich können noch weitere Stellungen des Stellglieds 14 vorgesehen sein, insbesondere Zwischenstellungen mit einem gegenüber der ersten Stellung verringerten, gegenüber der zweiten Stellung jedoch vergrößerten effektiven Strömungsquerschnitt.
Die definierten Stellungen des Stellglieds 14 sind Raststellungen, die von einem Rast-/Schiebemechanismus bereitgestellt werden. Der Rast-/Schiebemechanismus weist ein an das Stellglied 14 gekoppeltes Betätigungselement 20 auf, hier eine Art Druckknopf, das mittels eines Federelements vorgespannt ist. Durch manuelle Betätigung des Druckknopfes kann das Stellglied 14 aus der ersten Raststellung (Fig. 1 a) in die zweite Raststellung (Fig. 1 b) überführt werden. Durch erneute Betätigung kehrt optional das Stellglied 14 in die erste Raststellung zurück usw.
Grundsätzlich ist - ebenso wie bei allen nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen - auch eine automatisierte Betätigung des Stellglieds 14 oder des Betätigungselements 20 in Verbindung mit einer Steuereinrichtung möglich.
Eine Schutzhülle 22, beispielsweise aus einem verformbaren und sterilisierbaren Elastomer, umgibt den Rast-/Schiebemechanismus einschließlich des Betätigungselements 20. Die Schutzhülle 22 dient als äußere Sterilbarriere und schützt das Innere des Flussminderers 10 vor möglicher Kontamination.
In der ersten Betriebsstellung des Flussminderers 10, in der das Stellglied 14 seine erste Stellung einnimmt, kann die Filtereinrichtung bestimmungsgemäß zur Filtration mit einem vorgegebenen Mediumdruck, d. h. ohne substantiellen Gegendruck, benutzt werden. In der zweiten Betriebsstellung des Flussminderers 10, in der das Stellglied 14 seine zweite Stellung einnimmt, blockiert das Stellglied 14 den größten Teil des Strömungsquerschnitts im Leitungsabschnitt 12. Das Medium kann nur noch durch die kleine Durchgangsöffnung 18 in der Blende 16 strömen. Aufgrund des nun signifikant verringerten effektiven Strömungsquerschnitts und des dadurch bedingten verringerten Volumenstroms wird im Leitungsabschnitt 12 ein definierter Gegendruck aufgebaut. In dieser zweiten Betriebsstellung des Flussminderers 10 findet der Spülvorgang statt.
Vorzugsweise wird der Flussminderer 10 in der zweiten Betriebsstellung (Spülstellung) ausgeliefert, um dann nach dem Spülen ein einem einzigen Schritt in die erste Betriebsstellung (Filtrationsstellung) überführt zu werden.
Bei der Beschreibung der nachfolgenden Ausführungsformen des Flussminderers 10 gelten die zuvor beschriebenen allgemeinen Grundsätze genauso. Es wird daher lediglich auf die konstruktiven Unterschiede eingegangen. So ist bei der in den 2a bis 2d gezeigten zweiten Ausführungsform das Stellglied 14 anders ausgebildet, und der Schiebemechanismus ist durch einen Drehmechanismus ersetzt, der grundsätzlich dem eines Absperrhahns ähnlich ist.
Das in Figur 2d separat gezeigte Stellglied 14 hat hier eine im Wesentlichen zylindrische Kontur. Der ansonsten massive Körper 24 des Stellglieds 14 weist einen ebenfalls im Wesentlichen zylindrischen Durchgang 26 auf, dessen Achse senkrecht zur Achse des zylindrischen Körpers 24 verläuft. Der Körper 24 und/oder der Durchgang 26 können grundsätzlich auch anders geformt sein, z. B. kegelförmig.
Das Stellglied 14 ist im Leitungsabschnitt 12 des Flussminderers 10 in einer passenden Fassung 28 aufgenommen, in der sich das Stellglied 14 um die Achse des Körpers 24 drehen kann. Zum Verdrehen des Stellglieds 14 ist wiederum ein Betätigungselement 20 vorgesehen, hier eine Art Knebelgriff, das mit dem Körper 24 des Stellglieds 14 verbunden ist.
Die Fassung 28 im Leitungsabschnitt 12 sowie der Körper 24 und der Durchgang 26 des Stellglieds 14 sind so aufeinander abgestimmt, dass in einer ersten Stellung des Stellglieds 14, die in Figur 2b gezeigt ist, die Achse des Durchgangs 26 parallel zur Achse des Leitungsabschnitts 12 (Strömungsrichtung) verläuft. In dieser Stellung kann das Medium ungehindert durch den Durchgang 26 des Stellglieds 14 strömen, da der Durchmesser des Durchgangs 26 quer zur Strömungsrichtung im Wesentlichen dem Durchmesser des Leitungsabschnitts 12 entspricht, sodass der Strömungsweg im Leitungsabschnitt 12 vollständig freigegeben ist.
In der in den Figuren 2a und 2c gezeigten zweiten Stellung ist das Stellglied 14 um 90° gedreht. In dieser Stellung versperrt der Körper 24 des Stellglieds 14 den Strömungsweg zum größten Teil. Nur die zwei verbleibenden, in Strömungsrichtung betrachtet sichelförmigen Durchgangskanäle 30 erlauben einen deutlich verringerten definierten Volumenstrom durch den Leitungsabschnitt 12.
Wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform können grundsätzlich auch weitere Stellungen des Stellglieds 14, insbesondere Zwischenstellungen, vorgesehen sein, und die definierten Stellungen des Stellglieds 14 können als Raststellungen ausgebildet sein. Dies gilt auch für alle weiteren Ausführungsformen.
Die in den Figuren 3a bis 3d gezeigte dritte Ausführungsform des Flussminderers 10 ist der zweiten Ausführungsform sehr ähnlich. Der Körper 24 des Stellglieds 14 ist hier als Scheibe mit einer definierten Dicke ausgebildet. Der Außendurchmesser des Körpers 24 ist um ein definiertes Maß kleiner als der Innendurchmesser des Leitungsabschnitts 12, und/oder die Außenkontur des Körpers 24 ist so angepasst, dass sich eine oder mehrere Ausnehmungen von außen nach innen erstrecken.
Zur Freigabe des größtmöglichen Durchflusses wird das Stellglied 14 mithilfe des Betätigungselements 20 (Knebelgriff) in die in Figur 3b gezeigte erste Stellung gedreht, in der die Zylinderachse des Körpers 24 quer zur Strömungsrichtung steht, sodass das Stellglied 14 die Strömung durch den Leitungsabschnitt 12 nur geringfügig beeinflusst.
Für den Spülbetrieb wird das Stellglied 14 in die in Figur 3c gezeigte Stellung gedreht, in der die Zylinderachse des Körpers 24 parallel zur Strömungsrichtung orientiert ist. Eine definierte Durchflussmenge wird durch den im Vergleich zum Inneren des Leitungsabschnitts 12 geringeren Außendurchmesser bzw. die Ausnehmung(en) erreicht, wodurch um den Körper 24 herum ein freier Ringkanal bzw. eine oder mehrere anders geformte Kanäle entstehen, durch die das Medium strömen kann.
Bei der in den Figuren 4a bis 4d gezeigten vierten Ausführungsform ist ebenfalls ein verdrehbares Stellglied 14 vorgesehen. Das Stellglied 14 ist hier im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet, weist jedoch nach innen ragende Blendenabschnitte 32 auf. Ein Deckel 34 des Flussminderers 10 ist auf das Stellglied 14 abgestimmt und weist eine Austrittsöffnung auf, die ebenfalls teilweise durch Blendenabschnitte 36 verdeckt ist. Das Stellglied 14 kann von der in Figur 4b gezeigten ersten Stellung, in der die
Blendenabschnitte 32, 36 des Stellglieds 14 und des Deckels 34 weitestgehend übereinander liegen (Filtrationsbetrieb der Filtereinrichtung), in die in Figur 4c gezeigte zweite Stellung, in der die Blendenabschnitte 32 des Stellglieds 14 die freien Zwischenräume 38 zwischen den Blendenabschnitten 36 des Deckels 34 weitestgehend abdecken (Spülbetrieb), gedreht werden (z. B. um 90°) und umgekehrt. In der zweiten Stellung verbleibt auf jeden Fall ein definierter kleiner freier Strömungsdurchgang 40 - beim dargestellten Ausführungsbeispiel ein zentraler Strömungsdurchgang 40 - um einen verringerten Volumenstrom aufrechtzuerhalten. Diese Ausführungsform kann mit vergleichsweise wenigen Bauteilen hergestellt werden.
Die Figuren 5a und 5b zeigen eine fünfte Ausführungsform des Flussminderers
10.
Der Leitungsabschnitt 12 des Flussminderers 10 ist hier in zwei einander stirnseitig gegenüberliegende Teilabschnitte 42, 44 unterteilt. Der erste Teilabschnitt 42 ist fest mit einer axial überstehenden Hülse 46 verbunden. Der überstehende Teil der Hülse 46 ist mit einem Innengewinde 48 versehen, das in ein Außengewinde 50 des zweiten Teilabschnitts 44 eingreift. Auf diese Weise lässt sich durch Drehung der Hülse 46 der eine Teilabschnitt 42 in axialer Richtung auf den anderen Teilabschnitt 44 zu oder von diesem weg bewegen, je nach Drehrichtung. Die Hülse 46 bietet durch Abdichtung des Gewindelaufs eine Sterilbarriere für das Hülseninnere. Dadurch ist sichergestellt, dass der Übergang zwischen den beiden Teilabschnitten 42, 44 unabhängig von der axialen Position der Hülse 46 dicht ist und keine Kontaminationsgefahr besteht.
Wie insbesondere aus Figur 5b ersichtlich ist, ist in der Hülse 46 ein Stellglied 14 in der Form eines Kegels (Nadel) angeordnet, dessen Spitze 52 in Richtung des zweiten Teilabschnitts 44 des Leitungsabschnitts 12 weist. Das Stellglied 14 ist hier durch eine Vier-Punkt-Arretierung mit Streben 54 gehalten, die in Strömungsrichtung betrachtet Zwischenräume 56 freilässt.
In einer ersten Stellung des Stellglieds 14 ragt dieses gar nicht oder nur in vergleichsweise geringem Maße in die freie Mündung des zweiten Teilabschnitts 44 hinein. Das Medium kann weitgehend ungehindert aus dem ersten Teilabschnitt 42 in die Hülse 46 und dort durch die Zwischenräume 56 in den zweiten Teilabschnitt 44 strömen. Diese Stellung entspricht dem bestimmungsgemäßen Filtrationsbetrieb der Filtereinrichtung.
Für den Spülbetrieb wird das Stellglied 14 durch Drehen der Hülse 46 um ein definiertes Maß in Richtung des zweiten Teilabschnitts 44 verschoben (in Figur 5a nach links). Das nun weit in die Mündung des zweiten Teilabschnitts 44 eintauchende Stellglied 14 minimiert den effektiven Strömungsquerschnitt so, dass sich ein gewünschter Gegendruck aufbaut.
In den Figuren 6a und 6b ist eine sechste Ausführungsform des Flussminderers 10 dargestellt. Der Leitungsabschnitt 12 des Flussminderers 10 ist hier als flexibler Schlauch ausgebildet. An dessen Außenwand 58 greift an zwei gegenüberliegenden Seiten ein Stellglied 14 in Form einer Schlauchklemme an. Die Schlauchklemme weist zwei Klemmenabschnitte 60, 62 auf, die über ein Gelenk 64 miteinander verbunden sind. Die Schlauchklemme kann über eine Rasterung im Gelenk 64 definiert angewinkelt werden.
In der in Figur 6a gezeigten ersten Stellung (Filtrationsbetrieb der Filtereinrichtung) ist der Strömungsquerschnitt des Leitungsabschnitts 12 praktisch unbeeinträchtigt. In der in Figur 6b gezeigten zweiten Stellung (Spülbetrieb) ist einer der Klemmenabschnitte 60 um einen bestimmten Klemmwinkel α in Richtung des anderen Klemmenabschnitts 62 verschwenkt. Durch die so erreichte Klemmung vermindert sich der effektive Strömungsquerschnitt des Leitungsabschnitts 12 an der Klemmung, wodurch die gewünschte Flussminderung induziert wird.
Die Figur 7 zeigt eine siebte Ausführungsform des Flussminderers 10. Ähnlich wie bei der zuvor beschriebenen sechsten Ausführungsform ist der Leitungsabschnitt 12 des Flussminderers 10 als flexibler Schlauch ausgebildet. Die gewünschte definierte Änderung des effektiven Strömungsquerschnitts, um einen normalen Filtrationsbetrieb der Filtereinrichtung mit großem Volumenstrom und einen Spülbetrieb mit deutlich verringertem Volumenstrom zu ermöglichen, erfolgt hier mit einem Stellglied 14 in Form einer abwinkelbaren Gelenkschiene. Die Gelenkschiene ist nach Art einer Knieorthese aufgebaut mit zwei im Wesentlichen starren Manschettenabschnitten 66, 68 und einem dazwischen liegenden Knickgelenk 70. Die beiden Manschettenabschnitte 66, 68 umgeben jeweils einen Teilabschnitt des Leitungsabschnitts 12. Mithilfe des Knickgelenks 70 kann der flexible Leitungsabschnitt 12 um einen bestimmten Winkel α geknickt werden, wodurch sich der effektive Strömungsquerschnitt um ein bestimmtes Maß verringert. Die zwei Knickstellungen und gegebenenfalls vorgesehene weitere Stellungen, insbesondere Zwischenstellungen, sind vorzugsweise als Raststellungen ausgebildet.
Bei der in den Figuren 8a und 8b gezeigten achten Ausführungsform ist im Leitungsabschnitt 12 des Flussminderers 10 ein Stellglied 14 in Form von beweglichen Klappen 72, 74 vorgesehen, die mittels Gelenken 76, 78 an der Wand 80 des Leitungsabschnitts 12 montiert sind. Durch Auslenkung der Klappen 72, 74 kann der effektive Strömungsquerschnitt beeinflusst werden. Die Klappen 72, 74 lassen sich durch ein Kraftfeld 82 auslenken, das die Wand 80 des Leitungsabschnitts 12 durchdringt. Das Kraftfeld 82 wird beispielsweise mithilfe eines außerhalb des Leitungsabschnitts 12 angeordneten Kraftfeldgenerators 84 durch elektromagnetische Wechselwirkung hervorgerufen.
Um ausgehend von der in Figur 8a gezeigten ersten Betriebsstellung des Flussminderers 10 eine definierte Verengung des effektiven Strömungsquerschnitts zu erreichen, wird ein Kraftfeld 82 ausreichender Stärke erzeugt. Die Klappen 72, 74 werden um ein vorbestimmtes Maß ausgelenkt. Die Auslenkung lässt sich beispielsweise durch Klappenanschläge begrenzen. Die Verengung führt zu einem um ein definiertes Maß erhöhten Flusswiderstand, was der zweiten Betriebsstellung des Flussminderers 10 entspricht.
Für diese Ausführungsform werden keine zusätzlichen Dichtungen etc. benötigt, da die beweglichen Bauteile des Stellglieds 14 innerhalb des Leitungsabschnitts 12 angeordnet sind und die Krafteinwirkung nicht mechanisch, sondern berührungslos erfolgt.
Eine neunte Ausführungsform des Flussminderers 10 ist in Figur 9 gezeigt. Der Leitungsabschnitt 12 des Flussminderers 10 umfasst hier einen Hauptleitungsabschnitt 86 mit einem Stellglied 14 in Form eines ersten Ventils 88 und einem Bypassleitungsabschnitt 90 zur Umgehung des ersten Ventils 88. Der Bypassleitungsabschnitt 90 hat einen gegenüber dem Hauptleitungsabschnitt 86 deutlich kleineren Strömungsquerschnitt und weist optional ein zweites Ventil 92 auf.
Gemäß einer ersten Variante dieser Ausführungsform wird das erste Ventil 88 im Hauptleitungsabschnitt 86 als reines Absperrventil genutzt. Im normalen Filtrationsbetrieb der Filtereinrichtung ist das erste Ventil 88 vollständig geöffnet und im Spülbetrieb vollständig geschlossen. In diesem Fall kann das Medium nur noch durch den Bypassleitungsabschnitt 90 strömen, was zu einem reduzierten Fluss durch den Flussminderer 10 mit korrespondierendem Druckanstieg (Gegendruck) führt. Das Maß der Flussminderung ist durch den Strömungsquerschnitt und die Länge des Bypassleitungsabschnitts 90 festgelegt. Optional kann durch das zweite Ventil 92 im Bypassleitungsabschnitt 90 der resultierende Fluss variiert werden.
In einer zweiten Variante der neunten Ausführungsform kann der Fluss durch den Hauptleitungsabschnitt 86 mittels des ersten Ventils 88 variiert werden. Das bedeutet, dass das erste Ventil 88 eine oder mehrere Zwischenstellungen einnehmen kann, sodass der resultierende Fluss durch den Flussminderer 10 und der Druck über einen wählbaren Bereich eingestellt werden können. Die verschiedenen Ventilstellungen sind als Raststellungen ausgebildet, um reproduzierbare Einstellungen zu ermöglichen. Auch das ggf. vorhandene zweite Ventil 92 kann so ausgebildet sein, dass es eine oder mehrere Zwischenstellungen, vorzugsweise ausgebildet als definierte Raststellungen, einnehmen kann. Dadurch stehen noch mehr Einstellmöglichkeiten zur Verfügung. Die oben beschriebenen Ausführungsformen eines Flussminderers 10 für eine Filtrationsvorrichtung sind beispielhaft und deshalb nicht einschränkend zu verstehen. So können etwa bestimmte Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden.
Bezugszeichenliste
10 Flussminderer
12 Leitungsabschnitt
14 Stellglied
16 Blende
18 Durchgangsöffnung
20 Betätigungselement
22 Schutzhülle
24 Körper
26 Durchgang
28 Fassung
30 Durchgangskanäle
32 Blendenabschnitte
34 Deckel
36 Blendenabschnitte
38 Zwischenräume
40 Strömungsdurchgang
42 erster Teilabschnitt
44 zweiter Teilabschnitt
46 Hülse
48 Innengewinde
50 Außengewinde
52 Spitze
54 Streben
56 Zwischenräume
58 Außenwand
60 erster Klemmenabschnitt
62 zweiter Klemmenabschnitt
64 Gelenk erster Manschettenabschnitt zweiter Manschettenabschnitt
Knickgelenk
erste Klappe
zweite Klappe
erstes Gelenk
zweites Gelenk
Wand
Kraftfeld
Kraftfeldgenerator
Hauptleitungsabschnitt erstes Ventil
Bypassleitungsabschnitt zweites Ventil

Claims

Patentansprüche
1 . Filtrationsvorrichtung mit einem Strömungspfad, in dem eine Filtereinrichtung und ein Flussminderer (10) hintereinander angeordnet sind, wobei der Flussminderer (10) in eine erste Betriebsstellung, die einen definierten ersten Volumenstrom zulässt, und wenigstens in eine zweite Betriebsstellung gebracht werden kann, die einen definierten zweiten Volumenstrom zulässt, der geringer als der erste Volumenstrom ist, wobei das Verhältnis zwischen dem zweiten Volumenstrom und dem ersten Volumenstrom zwischen 0,05 und 0,9 liegt.
2. Filtrationsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Filtrationsvorrichtung eine Einweg-Filtrationsvorrichtung ist.
3. Filtrationsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flussminderer (10) in die Filtrationsvorrichtung integriert ist.
4. Filtrationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flussminderer (10) vollständig aus Materialien besteht, die sterilisierbar sind, insbesondere durch Gammastrahlen, Heißdampf oder Autoklavieren.
5. Filtrationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen dem zweiten Volumenstrom und dem ersten Volumenstrom zwischen 0,05 und 0,5, vorzugsweise zwischen 0,05 und 0,15 liegt.
6. Filtrationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein verstellbares Stellglied (14), das in der ersten Betriebsstellung des Flussminderers (10) eine definierte erste Stellung, in der es einen ersten effektiven Strömungsquerschnitt freigibt, und in der zweiten Betriebsstellung des Flussminderers (10) eine definierte zweite Stellung einnimmt, in der es einen zweiten effektiven Strömungsquerschnitt freigibt, der kleiner als der erste effektive Strömungsquerschnitt ist.
7. Filtrationsvorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung, mit der das Stellglied (14) automatisiert in die erste Stellung und in die zweite Stellung bewegt werden kann.
8. Filtrationsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (14) neben der ersten und der zweiten Stellung weitere definierte Stellungen einnehmen kann, insbesondere Zwischenstellungen.
9. Filtrationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (14) mit einem Schiebemechanismus oder einem Drehmechanismus in die definierten Stellungen bewegbar ist.
10. Filtrationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die definierten Stellungen des Stellglieds (14) als Raststellungen ausgebildet sind.
1 1 . Filtrationsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (14) mit einem vorgespannten Betätigungselement (20) in die Raststellungen überführbar ist.
12. Filtrationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , gekennzeichnet durch eine Schutzhülle (22), die den Schiebe- oder Drehmechanismus und gegebenenfalls das Betätigungselement (20) umgibt, wobei die Schutzhülle (22) vorzugsweise aus einem verformbaren und sterilisierbaren Elastomer gebildet ist.
13. Filtrationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (14) eine Blende (16) mit einer Durchgangsöffnung (18) umfasst, die in einen Leitungsabschnitt (12) des Flussminderers (10) eingeführt werden kann.
14. Filtrationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (14) einen in einem Leitungsabschnitt (12) des Flussminderers (10) beweglicher Körper (24) mit einem Durchgang (26) umfasst, der in der ersten Stellung des Stellglieds (14) in Strömungsrichtung und in der zweiten Stellung des Stellglieds (14) im Wesentlichen quer zur Strömungsrichtung ausgerichtet ist.
15. Filtrationsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (26) und der Durchgang (28) des Stellglieds in der zweiten Stellung sichelförmige Durchgangskanäle (30) bereitstellen.
16. Filtrationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (14) eine in einem Leitungsabschnitt (12) des Flussminderers (10) drehbare Scheibe ist, deren Außendurchmesser um ein definiertes Maß kleiner als der Innendurchmesser des Leitungsabschnitts (12) ist und/oder deren Außenkontur eine oder mehrere sich von außen nach innen erstreckende Ausnehmungen aufweist.
17. Filtrationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (14) Blendenabschnitte (32) aufweist, die mit Blendenabschnitten (36) an einer Austrittsöffnung des Flussminderers (10) zusammenwirken.
18. Filtrationsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Stellung des Stellglieds (14) die Blendenabschnitte (32, 36) weitestgehend übereinander liegen, sodass freie Zwischenräume (38) verbleiben, und dass in der zweiten Stellung des Stellglieds (14) die Blendenabschnitte (32, 36) die freien Zwischenräume (38) weitestgehend abdecken, wobei ein definierter freier Strömungsdurchgang (40) verbleibt.
19. Filtrationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Flussminderer (10) einen in zwei Teilabschnitte (42, 44) unterteilten Leitungsabschnitt (12) mit Mündungen aufweist, die sich gegenüberliegen, und dass das Stellglied (14) einen axial verschiebbaren Kegel umfasst, der in der ersten Stellung des Stellglieds (14) weniger weit in die Mündung eines der Teilabschnitte (44) eintaucht als in der zweiten Stellung des Stellglieds (14).
20. Filtrationsvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Kegel an einer axial positionierbaren Hülse (46) angebracht ist, die die beiden Teilabschnitte (42, 44) miteinander verbindet.
21 . Filtrationsvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (46) ein Innengewinde (48) aufweist, das in ein Außengewinde (50) an einem der Teilabschnitte (44) eingreift.
22. Filtrationsvorrichtung nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (46) fest mit dem anderen Teilabschnitt (42) verbunden ist.
23. Filtrationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kegel mit Streben (54) an der Hülse (46) gehalten ist, zwischen denen freie Zwischenräume verbleiben.
24. Filtrationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Flussminderer (10) einen Leitungsabschnitt (12) aufweist, der als flexibler Schlauch ausgebildet ist und dass das Stellglied (14) in der zweiten Stellung den effektiven Strömungsquerschnitt des Schlauchs um ein bestimmtes Maß verringert.
25. Filtrationsvorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (14) eine Schlauchklemme mit zwei relativ zueinander auslenkbaren
Klemmenabschnitten (60, 62) ist, die an der Außenwand (58) des Schlauchs angreifen.
26. Filtrationsvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmenabschnitte (60, 62) über ein Gelenk (64) miteinander verbunden sind.
27. Filtrationsvorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (14) als abwinkelbare Gelenkschiene mit zwei im Wesentlichen starren Manschettenabschnitten (66, 68) und einem dazwischen liegenden Knickgelenk (70) ausgebildet ist, wobei die beiden Manschettenabschnitte (66, 68) jeweils einen Teilabschnitt des Leitungsabschnitts (12) umgeben.
28. Filtrationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (14) bewegliche Klappen (72, 74) umfasst, die in einem Leitungsabschnitt (12) des Flussminderers (10) angeordnet sind und mittels eines außerhalb des Leitungsabschnitts (12) erzeugten Kraftfelds (82) auslenkbar sind.
29. Filtrationsvorrichtung nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch einen außerhalb des Leitungsabschnitts (12) angeordneten Kraftfeldgenerator (84).
30. Filtrationsvorrichtung nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappen (72, 74) mittels Gelenken (76, 78) an einer Wand (80) des Leitungsabschnitts (12) montiert sind.
31 . Filtrationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslenkung der Klappen (72, 74) durch Klappenanschläge begrenzt ist.
32. Filtrationsvorrichtung einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Leitungsabschnitt (12) des Flussminderers (10) einen
Hauptleitungsabschnitt (86) mit einem ersten Ventil (88) als Stellglied (14) und einen Bypassleitungsabschnitt (90) zur Umgehung des ersten Ventils (88) umfasst, wobei der Strömungsquerschnitt des Bypassleitungsabschnitts (90) kleiner als der Strömungsquerschnitt des Hauptleitungsabschnitts (86) ist.
33. Filtrationsvorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventil (88) den Hauptleitungsabschnitt (86) vollständig öffnen und vollständig schließen kann.
34. Filtrationsvorrichtung nach Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, dass im Bypassleitungsabschnitt (90) ein zweites Ventil (92) vorgesehen ist.
35. Filtrationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 32 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventil (88) und/oder das zweite Ventil (92) mehrere Stellungen einnehmen können, in denen unterschiedliche Strömungsquerschnitte freigegeben werden.
36. Verfahren zur vollständigen Benetzung einer Filtermembran in einer Filtrationsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche im Rahmen eines Spülvorgangs, dadurch gekennzeichnet, dass der Flussminderer (10) in der zweiten Betriebsstellung ist, die einen definierten zweiten Volumenstrom zulässt, der geringer als der erste Volumenstrom ist, sodass die Spülung der Filtereinrichtung mit reduziertem Volumen erfolgt, um die Filtermembran vollständig zu benetzen, wobei der Flussminderer (10) nach dem Spülvorgang für die Durchführung eines Filtrationsprozesses in die erste Betriebsstellung gebracht wird.
37. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die vollständige Benetzung der Filtermembran unter Einsparung von Spülmedium, insbesondere von Wasser für Injektionszwecke, um 10 bis 95 %, vorzugsweise um 50 bis 95 %, weiter vorzugsweise um 85 bis 95 % im Vergleich zur vollständigen Benetzung ohne Druckminderung erfolgt.
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