DE3731864A1 - Pharmamodul - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckfiltrationsmodul für die Spezialitätenproduktion, das mit mindestens zwei Testzellen­ einheiten zur Druckfiltration und Umkehrosmose ausgestattet ist.

Die erfindungsgemäß eingesetzte Testzelleneinheit kann so­ wohl für Filtrations- als auch für Permeationsprozesse ein­ gesetzt werden. Im Rahmen der vorliegenden Unterlagen steht daher der benutzte Begriff Filtrat auch für den Begriff Permeat.

Bei den bisher üblichen Trennzellen für die Druckfiltration und Umkehrosmose wird das zu filtrierende Fluid durch einen Zulaufstutzen senkrecht auf die Membran geleitet. Ein an der Membran anliegender Strömungskanal lenkt das Fluid in spiralförmiger Bahn über die Membran. Am Ende des Strömungs­ kanals wird das Fluid dann über einen Konzentratablauf­ stutzen abgeführt.

Da die Strömung im spiralförmigen Strömungskanal Zentrifu­ galkräften ausgesetzt ist, bildet sich quer zur Strömungs­ richtung ein Konzentrationsgradient aus, so daß die Kon­ zentration der Komponente, die die Membran passieren soll, an der äußeren Begrenzungsfläche des Strömungskanals größer ist als an der inneren Begrenzungsfläche.

Mit den bisher üblichen Trennzellen kann daher die Membran­ oberfläche für die Stofftrennung nicht vollständig ausgenutzt werden. Dies beeinflußt den Durchsatz der Trennzelle negativ. Zudem ist der Strömungsverlauf im Strömungskanal bei den bisher üblichen Trennzellen nicht neutral, so daß die Mem­ bran mechanisch stark beansprucht wird. Dies wirkt sich auf die Standzeit negativ aus.

In der DE-A 35 19 060 ist eine Testzelle für die Druck­ filtration und Umkehrosmose beschrieben, die eine auf einer Filterunterstützung abgestützte Membran besitzt, an der eine Strömungsführungsplatte anströmseitig anliegt, die Kanäle aufweist, welche die Konfiguration einer mäanderförmigen, im Zentrum ihrer Drehrichtung ändernden Spirale (Wendespirale) besitzen.Das zu filtrierende Fluid wird über einen Zulauf­ stutzen auf die Membran geleitet und über einen Konzentrat­ ablaufstutzen abgeleitet. Diese beiden Stutzen liegen einan­ der diametral gegenüber und sind mit den beiden Enden der mäanderförmigen Spirale verbunden.

Diese aus der DE-A 35 19 060 bekannte Testzelle kann zur Beurteilung von Mikro-, Ultra- und Hyperfiltrationsprozessen unter neutralen Strömungsbedingungen eingesetzt werden. Die Schwerpunkte der Anwendbarkeit dieser Testzelle liegen im Bereich Umkehrosmose, Gasseparation und Pervaporation. Diese Trennzelle kann ohne Schwierigkeiten unter Drücken von 6000 kPa betrieben werden.

Bei dieser Testzelle wird das zu filtrierende Stoffgemisch durch die Strömungsführungsplatte in einen mehrfach gewunde­ nen Kanal neutral an der Membran entlanggeströmt. Der Strö­ mungskanal verläuft dabei in Form einer mäanderförmigen Spirale mit S-Form, deren beiden Enden in je einem halbkreis­ förmigen Bogen so auslaufen, daß diese die zentrale S-Form umschließen. Mit dieser Konstruktion wird verhindert, daß sich die schwereren Partikel des Stoffgemisches unter der Einwirkung von Zentrifugalkräften strömungskanalaußenseitig ansammeln, da der Aufbau eines Konzentrationsgradienten quer zur Strömungsrichtung für die Komponente, die die Membran passieren soll, weitgehend gestört wird.

Aufgrund der neutralen und optimierten Strömungsbedingungen kann diese Testzelle - wie bereits oben geschildert - ins­ besondere für Prüfzwecke eingesetzt werden, beispielsweise zur Prüfung von Membranen und Flachfilterzuschnitten.

Es besteht jedoch das Problem, daß die mit einer solchen zu Prüfzwecken eingesetzten Testzelle erhaltenen Ergebnisse nicht auf zu Produktionszwecken eingesetzte Zellen übertragen werden können. Bei den für die Produktion dienenden großen Einheiten sind die Strömungsverhältnisse an der Membran völlig andere als bei der zu Prüfzwecken eingesetzten Testzelle. Man kann daher die im Versuchsstadium bzw. im Laborstadium erhaltenen Ergebnisse nicht auf die industrielle bzw. halb­ industrielle Produktion übertragen. Vielmehr müssen mit den zur Produktion eingesetzten großen Einheiten erneut umständ­ liche und kostenintensive Untersuchungen durchgeführt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Druck­ filtrationsmodul bereitzustellen, auf das die Testergebnisse, die mit Hilfe einer zu Prüfzwecken eingesetzten Testzelle erhalten wurde, direkt und somit in einer 1:1 Übersetzung übertragen werden können.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Druckfiltrationsmodul gemäß Anspruch 1.

Das erfindungsgemäße Druckfiltrationsmodul eignet sich ins­ besondere für biotechnologische Aufbereitungs- und Aufar­ beitungsverfahren. Die mit Hilfe einer Testzelle bei diesen Aufbereitungen bzw. Aufarbeitungen gefundenen Ergebnisse lassen sich im Maßstab 1:1 auf das erfindungsgemäße Druck­ filtrationsmodul übertragen. Je nach Art der aufzuarbeiten­ den Zellkulturen kann das erfindungsgemäße Druckfiltrations­ modul mit verschiedenen Mebrantypen ausgestattet werden.

Durch die besondere spiralige Führung der Strömungskanäle können auch partikelbeladene, klumpige, fasrige, schleimige und viskose Kulturen, Gemische sowie Substrate bei ausge­ zeichneten Strömungsverhältnissen filtriert werden. Die Mem­ bran wird daher parallel unter mäanderförmiger Strömungsführung überströmt. Die parallele Anströmung der Membran wird durch die bevorzugte Ausführungsform gemäß Anspruch 2 sichergestellt.

Das erfindungsgemäße Modul besitzt eine kompakte Form und kann 4, 6, 8, 10... und bis zu 40 und mehr Testzelleneinheiten aufweisen.

Eine derartige Testzelle ist in der bereits eingangs genannten DE-A 35 19 060 beschrieben, auf deren Offenbarung hiermit Bezug genommen wird.

Bei einem bevorzugten erfindungsgemäßen Druckfiltrations­ modul besteht die Testzelleneinheit aus mehreren diskreten Plattenelementen, die druck- und fluidfest miteinander ver­ bindbar sind. Eine dieser Plattenelemente ist ein zulauf­ seitiges Plattenelement, das mit nach außen ragenden Zulauf- und Ablaufverbindungsstücken ausgestattet ist. Diese stehen über im Inneren des Plattenelementes verlaufenden Kanälen mit einer auf einer Stirnseite des Plattenelements angeord­ neten Öffnung in Wirkverbindung.

Beim zweiten Plattenelement handelt es sich um ein Membran­ plattenelement, welches die eigentliche Testzelleneinheit darstellt und mit der oben beschriebenen Niederdruckplatte, Hochdruckplatte, Membran und Strömungsführungsplatte etc. ausgestattet ist. Bei diesem Membranplattenelement mündet der Ablauf- und Zulaufstutzen der Hochdruckplatte auf einer Stirnseite des Membranplattenelements und zwar derart, daß der Ablauf- und Zulaufstutzen jeweils einer Öffnung des zu­ laufseitigen Plattenelements gegenüber zu liegen kommt und damit fluid- und druckfest verbindbar sind.

Auf der anderen Stirnseite des Membranplattenelements mündet der Filtratstutzen.

Bei dem dritten Plattenelement handelt es sich um ein filtrat­ seitiges Plattenelement mit einem nach außen ragenden Filtrat­ ablaufverbindungsstück. Letzteres ist über in der Platte ver­ laufende Kanäle mit einer auf einer Stirnseite angeordneten Öffnung verbunden, welche dem Filtratablaufstutzen des Mem­ branplattenelements gegenüber zu liegen kommt und damit fluid- und druckfest verbindbar ist.

Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird der zu filtrierende Zulauf durch das Zulaufverbindungsstück des zulaufseitigen Plattenelements und durch den sich daran anschließenden, im Plattenelement verlaufenden Kanal zum Zulaufstutzen des Membranplattenelements geführt. Von dort fließt der Zulauf durch die Kanäle der Strömungsführungsplatte an der Mem­ bran vorbei und in den Konzentratablaufstutzen. Von dort gelangt das Konzentrat über eine Öffnung im zulaufseitigen Plattenelement und über einen sich daran anschließenden, im Plattenelement verlaufenden Kanal zum Ablaufverbindungs­ stück.

Das Filtrat fließt vom Filtratstutzen des Membranplattenele­ ments durch die auf einer Stirnseite des filtratseitigen Plattenelements angeordnete Öffnung in den sich daran an­ schließenden, im filtratseitigen Plattenelement verlaufenden Kanal und von dort in das Filtratablaufverbindungsstück.

Bei einer weiterhin bevorzugten Auführungsform weist das filtratseitige Plattenelement auf beiden Stirnflächen jeweils eine Öffnung auf, die beide mit dem Filtratablaufstutzen in Wirkverbindung stehen. Auf beiden Seiten des filtratseitigen Plattenelements schließt sich jeweils ein Membranplattenele­ ment an.

Auf der äußeren Stirnseite beider Membranplattenelemente ist jeweils ein zulaufseitiges Plattenelement angeordnet.

Auf diese Weise entsteht eine aus fünf Plattenelementen be­ stehende Anordnung mit einem filtratseitigen Plattenelement und zwei Membranplattenelementen sowie zwei zulaufseitigen Plattenelementen.

Die Dichtung zwischen den Öffnungen bzw. Bohrungen in der Stirnseite des zulaufseitigen Plattenelements und den Zu­ laufstutzen bzw. Konzentratablaufstutzen des Membranplatten­ elements sowie zwischen dem Filtratablaufstutzen des Mem­ branplattenelements und der gegenüberliegenden Bohrung bzw. Öffnung des filtratseitigen Plattenelements kann auf übliche Weise erzielt werden, beispielsweise durch O-Ringe, die beispielsweise in einer Ringfalz am Ende der entsprechen­ den Bohrung eingelegt sein können.

Die Plattenelemente können beliebige Form besitzen, sind jedoch vorzugsweise kreisförmige oder ellipsoide Scheiben mit gleichen radialen Abmessungen. Dies heißt mit anderen Worten, daß die Querschnittsabmessungen der Plattenelemente die gleichen sind, wobei die Zulauf-, Ablauf- und Filtrat­ ablaufverbindungsstücke vorzugsweise radial nach außen zeigen.

Die Testzelleneinheiten bzw. die Memranplattenelemente des erfin­ dungsgemäßen Druckfiltrationsmoduls sind vorzugsweise mit einer mehrteiligen Dichtung ausgestattet. Diese bevorzugte Ausführungsform ist im Anspruch 8 näher erläutert.

Eine derartige Dichtung weist selbst im Druckbereich ober­ halb 10 MPa vernachlässigbare Leckraten für alle Komponenten der zu separierenden Fluide auf.

Dies wird vor allem durch einen axial beweglichen Führungsring erreicht, der sich konzentrisch zum Flachfilterzuschnitt bzw. zur Membran und zum Stützsieb zwischen diesem und dem Außenmantel der Testzelleneinheiten befindet. Zwischen diesem Führungsring und dem Flach­ filterzuschnitt ist hochdruckseitig mindestens eine Hochdruckdichtung ebenso wie zwischen dem Führungsring und der Hochdruckplatte vorgesehen. Für diese Hochdruck­ dichtungen sind in axialen und radialen Vorkragungen des Führungsrings Aussparungen angebracht, die über einen Ringspalt zwischen Flachfilterzuschnitt und Strömungs­ führungsplatte und einen Spalt zwischen dem Außenrand der Strömungsführungsplatte und dem Innenrand des Führungs­ rings für das unter Hochdruck gesetzte Zulauffluid in Ver­ bindung stehen.

Um bei Druckbeaufschlagung der Testzelleneinheit die axiale Verschiebung des Führungsrings zur Niederdruck­ seite hin, die für die erfindungsgemäße Dichtung von großer Bedeutung ist, zu erreichen, muß die zur Hochdruckplatte weisende Wirkungsfläche des Führungsrings größer sein als die zum Flachfilterzuschnitt weisende. Nur so kann bei der Vektoraddition der auf den Führungsring bei Druckbeaufschlagung axial einwirkenden Kräfte eine axial zur Niederdruckseite hin weisende Kraft resultieren. Das heißt mit anderen Worten, die radial nach innen und axial zur Niederdruckseite hin offene Aussparung der Hochdruckplatte muß einen größeren Durchmesser aufweisen als der Flachfilterzuschnitt bzw. die hochdruckseitig radial nach innen weisende Vorkragung muß eine kleinere Wirkfläche zum Flachfilterzuschnitt aufweisen als die radial innenliegende, axial zur Hochdruckplatte weisende Vorkragung des Führungsrings zur Hochdruckplatte hin.

Bei der resultierenden axialen Verschiebung des Führungs­ rings entlang der axial nach der Niederdruckseite hin weisenden peripheren Vorkragung der Hochdruckplatte wird dieser entlang seiner radial nach außen weisenden Begren­ zungsfläche einer axialen, nach der Hochdruckseite hin weisenden Vorkragung geführt.

Der Hubweg dieser axialen Verschiebung ist zum einen be­ grenzt durch die Deformierbarkeit der Hochdruckdichtungen in den Nuten des Führungsrings an der Kontaktfläche zwi­ schen diesem und dem Flachfilterzuschnitt bzw. zwischen dem Führungsring und der Hochdruckplatte. Zum anderen wird der Maximalhubweg begrenzt durch die Tiefe der peri­ pheren konzentrischen Aussparung in der Niederdruckplatte. Diese stufenförmige Aussparung dient zugleich mit ihrer axial innen liegenden Begrenzungsfläche als Führungs­ fläche für den Führungsring. Beim axialen Verschieben dieses Führungsrings werden also die beiden oben erwähn­ ten Hochdruckdichtungen verformt, was zwangsläufig eine Erhöhung ihrer Kontaktflächen mit den jeweilig abzudich­ tenden Teilen und ein optimales Anpassen an die jeweiligen Mikrounebenheiten der kontaktierten Oberflächen bewirkt.

Beim erfindungsgemäßen Druckfiltrationsmodul können die Testzelleneinheiten parallel oder in Form einer Zweierkombi­ nationgeschaltet sein. Es ist auch möglich, das erfin­ dungsgemäße Druckfiltrationsmodul mit unterschiedlichen Membranen auszurüsten und eine Fraktionierung durchzuführen, wie dies weiter unten näher erläutert ist.

Bei der genannten Zweierkombination handelt es sich vorzugsweise um eine solche der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform mit einem in der Mitte angeordneten filtratseitigen Plattenelement und mit jeweils einem Membranplattenelement und einem zulauf­ seitigen Plattenelement auf jeder Seite des mittigen filtratseitigen Plattenelements.

Beim erfindungsgemäßen Druckfiltrationsmodul kann jede Testzelleneinheit einzeln verspannt sein, so daß die Hochdruckplatte und die Niederdruckplatte mit dem erforderlichen Druck aneinander anliegen.

Besteht die Testzelleneinheit aus diskreten Platten­ elementen, dann können die zu jeder Testzelleneinheit gehörenden Plattenelemente einzeln miteinamder verspannt sein.

Eine Einzelverspannung führt zwar zu höheren Kosten und einem größeren Aufwand, bietet jedoch den Vorteil, daß jede Testzelleneinheit bzw. jedes Plattenelement einzeln ausgetauscht und beispielsweise gewartet werden kann.

Im letzeren Fall besitzt das erfindungsgemäße Druck­ filtrationsmodul gegenüber üblichen großen monolithischen Vorrichtungen den Vorteil, daß einzelne defekte Test­ zelleneinheiten auch während des laufenden Betriebs des Moduls ausgetauscht werden können.

Bei einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform werden alle Testzelleneinheiten in einer axial starren Halte­ vorrichtung zwischen zwei Enddruckplatten gemeinsam ver­ spannt bzw. zusammengepreßt.

Die Druckendplatten können auf bekannte und beliebige Weise mit Druck beaufschlagt werden und besitzen zweck­ mäßigerweise die gleiche Form und Abmessung wie die Test­ zelleneinheiten bzw. wie die Plattenelemente, so daß eine kompakte Einheit entsteht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der bevorzugten Ausführungsformen zeigenden Figur näher erläutert.

Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 Eine erfindungsgemäße Testzellen­ einheit im Schnitt,

Fig. 2 eine Strömungsführungsplatte (Aufsicht) mit der mäanderförmigen Ausge­ staltung der Strömungskanäle,

Fig. 3 eine bevorzugte mehrteilige Dichtung, wobei die Fig. 3 den in der Fig. 1 mit A bezeichneten Ausschnitt wiedergibt,

Fig. 4 eine aus mehreren diskreten Platten­ elementen bestehendes Druckfiltrations­ modul, wobei zwei Testzelleneinheiten zusammengefaßt sind; dabei sind die zulaufseitigen Plattenelemente sowie das filtratseitige Plattenelement in Aufsicht gezeigt, während die Membran­ plattenelemente im Schnitt gezeigt sind.

Fig. 1 zeigt eine Testzelleneinheit für ein erfindungs­ gemäßes Druckfiltrationsmodul. In der anströmseitigen Hochdruckplatte 1 sind Zulaufstutzen 2, Konzentratablauf­ stutzen 3 und eine Strömungsführungsplatte 7 paßgenau eingefügt. Die Zulaufstutzen 2 und Konzentratablauf­ stutzen 3 können sich auch über die Hochdruckplatte er­ strecken (nicht gezeigt) und mit Vorrichtungen zum Anschluß von Schläuchen ausgestattet werden.

Die Stutzen 2 und 3 sind in die Strömungsplatte 7 so eingesteckt, daß sich die Bohrungen der Stutzen 2 und 3 in den Strömungskanal 6 hinein öffnen. Der Bohrungsboden 10 des Zulaufstutzens 2 läuft spitz zu und ist im Bodenbereich so angebohrt, daß das Zulauffluid parallel zur Oberfläche der Membran 11 in den Strömungskanal 6 einströmt. Ent­ sprechend ist der Strömungskanal im Stutzen 3 ausgebildet. Durch das Umlenken des Fluids in den Strömungskanälen wird verhindert, daß die Membran 11 infolge übergroßer mechanischer Anstrengung vorzeitig abgenutzt wird.

Die Membran 11 liegt auf der Strömungsführungsplatte 7 und bildet so die obere Wand des Strömungskanals 6. Auf der Membran liegt eine Filterunterstützung 16, die mit der filtratseitigen Niederdruckplatte 17 mittels der in den Filtratstutzen 18 eingesetzten Schraube 19 verschraubt werden kann. Die Schraube 19 enthält Hohlräume durch die das Filtrat aus der Filterunterstützung 16 in den Filtratstutzen 18 einströmen kann. Die filtratseitige Niederdruckplatte 17 enthält ein Rillensystem 20, daß aus radialen Rillen und Rillen in Form konzentrischer Kreise steht. Das Filtrat kann ebenfalls auf dem Weg durch die Rillen in den Filtrat­ stutzen 18 gelangen. Dieses Rillensystem begünstigt den raschen Stofftransport aus dem Inneren der Testzelle in den Filtratstutzen hinein.

Die Abdichtung der Testzelle anströmseitig erfolgt durch die Dichtungsringe 21 und 23. Der Dichtungsring 24 hat die Funktion, die Strömungsführungsplatte zur filtratseitigen Niederdruckplatte 17 hin abzudichten. Der Filtratstutzen 18 wird ebenfalls durch einen Dichtungsring 25 abgedichtet.

Die Testzelle wird von einer doppelmantigen verschweißten Stahlhülse 26 umschlossen, wobei der Boden der anström­ seitigen Hochdruckplatte 1 auf einem Anschlagring 27 aufliegt. Die Testzelle kann mittels einer Ringmutter 28 druckfest und fluidddicht verschlossen werden.

Die charakteristische Konfüguration des in der Strömungs­ führungsplatte 7 befindlichen Strömungskanals 6 läßt Fig. 2 erkennen. Der Strömungskanal ist in der Art einer wäanderförmigen Wendespirale geführt, wodurch erreicht wird, daß sich auf dem Weg durch den Strömungskanal quer zur Strömungsrichtung kein Konzentrationsgefälle der Komponente, die durch die Membran treten soll, aus­ bilden kann.

Bei der hier beschriebenen Ausführungsform bestehen die Hochdruckplatte 1 und die Niederdruckplatte 17 aus Stahl und die Strömungsführungsplatte 7 aus Polyvinyliden­ fluid. Bei der Filterunterstützung 16 handelt es sich um eine Glassinterplatte.

Die Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Abdichtung zwischen der Hochdruckplatte 1 und der filtratseitigen Niederdruck­ platte 17. Der in der Fig. 3 gezeigte Bereich entspricht dem Ausschnitt A in der Fig. 1. Jedoch unterscheidet sich die Dichtung nach Fig. 3 von der in der Fig. 1 gezeigten Dichtung.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 weist die erfindungsgemäße Testzelle einen axial beweglichen Führungsring 4 auf, der konzentrisch zur Membran 11 und zu einem Stützsieb 16 zwischen diesem und dem Außen­ mantel angeordnet ist.

Das Stützsieb 16 ist von einer peripher umlaufenden Sieb­ fassung 8 eingefaßt. Auf der Hochdruckseite der Sieb­ fassung 8 unter dem Stützsieb 7 liegt die Membran 11 auf. Das fluiddurchlässige Stützsieb 16 dient als mechanische Verstärkung der in der Regel relativ dünnen Membran 11.

In der filtratseitigen Niederdruckplatte 17 ist eine Aus­ sparung 5 angebracht, die radial nach außen offen ist und als Anschlag für den Führungsring 4 dient. Dieser Führungsring 4 kann sich bei Druckbeaufschlagung zur Niederdruckseite hin axial bewegen. Er umfaßt die Membran 11 und die Stützsiebfassung 8 konzentrisch und überragt diese axial in beide Richtungen.

Der Führungsring 4 umgreift hochdruckseitig die Membran 11 mit einer radial nach innen weisenden 12 und axial zur Hochdruckseite weisenden Vorkragung 13. Der Führungsring 4 bildet mit der radial nach innen weisenden Begrenzungsfläche seiner axialen Vorkragung 13 einen Verbindungskanal 14 mit der radial außen liegenden Begrenzungsfläche der Strömungsführungsplatte 7. Dieser Verbindungskanal 14 ist in einer vorzugsweisen Ausgestaltung als Ringspalt ausgeführt und steht mit dem hochdruckseitigem Hochdruck­ fluid in Verbindung.

Die radial nach innen weisende Vorkragung 12 des Führungs­ rings 4 besitzt eine zur Membran 11 hin offene Nut 9 zur Aufnahme eines Hochdruckdichtrings 10, der zur Abdichtung der Membran 11 gegenüber dem Führungsring 4 dient.

Der Führungsring 4 besitzt außerdem eine radial nach außen und axial zur Hochdruckseite hin offene ringfalz­ artige Aussparung 28 an der axial zur Hochdruckseite weisenden Vorkragung 13 aus. Durch diese Aussparung 28 wird zusammen mit einer in der Hochdruckplatte 1 radial nach innen und axial zur Niederdruckseite hin offene Aus­ sparung 29, deren Durchmesser etwa der Differenz aus dem Außendurchmesser des Führungsrings 4 und der halben Breite desselben entspricht, eine zur Hochdruckseite hin offene U-förmige Ringnut gebildet, die zur Aufnahme eines Hoch­ druckdichtrings 30 dient. Dieser Hochdruckdichtring 30 dient der Abdichtung der Trennfuge zwischen dem Führungs­ ring 4 und der Hochdruckplatte 1.

Zur Gewährleistung der axialen Verschiebung des Führungsrings 4 hin zur Niederdruckseite muß die Aussparung 29 der Hochdruckplatte 1 einen größeren Durchmesser aufweisen als die Membran 11 bzw. die hochdruckseitig radial nach innen weisende Vorkragung 12 muß eine kleinere Wirkfläche zur Membran 11 aufweisen als die radial innen liegende, axial zur Hochdruckplatte weisende Vorkragung 13 des Führungsrings 4 zur Hochdruckplatte 1 hin.

Eine weitere Hochdruckdichtung 31 liegt in einer Nut, die durch die radial innen liegende und axial zur Niederdruck­ seite weisende Begrenzungsfläche der Aussparung 29 der Hochdruckplatte 1 und der radial nach außen weisenden Begrenzungsfläche der Strömungsführungsplatte 7 gebildet wird. Dieser Hochdruckring 31 übernimmt die Abdichtung der Strömungsführungsplatte 7 gegenüber der Hochdruckplatte 1.

Der Konzentratablaufstutzen 3 ist ein separat in die Hochdruckplatte 1 eingesetztes Bauteil und wird durch einen Hochdruckdichtring 32 in einer an der Seiten­ flanke angebrachten Nut 33 gegenüber der Strömungs­ führungsplatte 7 abgedichtet.

Die niederdruckseitige Abdichtung der Membran 11 und der Stützsiebfassung 8 zum Außenmantel hin besorgt eine auf der Stützsiebfassung 8 aufliegende Dichtung 34, die in einer Nut liegt, die beispielsweise als periphere Abschrägung der Niederdruckplatte 17 ausgestaltet ist.

Bei der Unterdruckbeaufschlagung erfolgenden axialen Verschiebung des Führungsrings 4 wird der Hochdruck­ dichtring 10 aufgrund der axialen Begrenzung durch die Membran 11 axial gestaucht und zugleich radial gelenkt, während die Hochdruckdichtringe 30 und 31 und die Dichtung 34 axial gelenkt und zugleich radial gestaucht werden.

Weitere Einzelheiten dieser bevorzugten, die Dichtung be­ treffenden Ausführungsformen sind in der Europäischen Patentanmeldung 87 110 384.2 beschrieben, auf deren Offenbarung hiermit Bezug genommen wird.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform besteht die erfindungsgemäß eingesetzte Testzelle aus diskreten Platten­ elementen.

Die Ausführungsform nach Fig. 4 besitzt zwei Plattenelemente für den Zulauf bzw. Feed mit nach außen ragenden Zulauf- und Ablaufverbindungsstücken. Diese sind über Bohrungen bzw. Kanäle in den Plattenelementen mit auf der Stirnseite mündenden Öffnungen bzw. Bohrungen verbunden.

In der Mitte der in Fig. 4 gezeigten Ausführungs­ formen ist ein filtratseitiges Plattenelement 36 mit einem nach außen ragendem Filtratablaufverbindungsstück angeordnet. Dieser Filtratablauf steht über einen im Inneren des Plattenelementes verlaufenden Kanal mit jeweils einer Öffnung auf der Stirnseite dieses Platten­ elementes in Wirkverbindung.

Auf beiden Seiten des filtratseitigen Plattenelementes ist jeweils ein Membranplattenelement 35 angeordnet, das mit seiner Niederdruckseite zum filtratseitigen Platten­ element hin zeigt.

Die Membranplattenelemente 35 weisen die oben be­ schriebene Hochdruckplatte, Niederdruckplatte, Membran und Stromführungsplatte auf.

Der Filtratstutzen des Membranplattenelementes steht mit der gegenüberliegenden Bohrung bzw. Öffnung im filtrat­ seitigen Plattenelement in Wirkverbindung.

Die in der Fig. 4 gezeigte Ausführungsform steht somit für zwei erfindungsgemäß eingesetzte Testzelleneinheiten.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist es auch möglich, die im zulaufseitigen Plattenelement vorhandenen Kanäle nicht nur zu einer Stirnseite (d.h. zum Mebranplatten­ element 35) hin zu führen, sondern auch zusätzlich an der gegenüberliegenden Stirnseite münden zu lassen und an diese Stirnseite anschließend eine weitere Membranplatteneinheit folgen zu lassen. Gleiches gilt für die andere Seite der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform. Jeweils außen folgt dann wiederum ein filtratseitiges Plattenelement, an das sich wiederum eine Membranplatteneinheit anschließen kann usw.

Es versteht sich von selbst, daß das am Ende angebrachte Plattenelement an der freiliegenden Stirnseite keine Öff­ nung bzw. Bohrung besitzt.

Auf die oben beschriebene Weise kann das in Fig. 4 gezeigte Modul um die gewünschte Zahl der Plattenelemente erweitert werden, so daß man die gewünschte Zahl an Testzelleneinheiten erhält.

Bei den Druckfiltrationsmodul nach Fig. 4 werden die Plattenelemente von außen durch nicht gezeigte Druckendplatten zusammengepreßt. Diese Druckendplatten sind in einer Haltevorrichtung gelagert und können auf übliche Weise mit Druck beaufschlagt werden.

Selbstverständlich ist es auch möglich, mehrere der in der Fig. 4 gezeigten Zweiereinheiten nebeneinander anzu­ ordnen und durch die genannten, am Ende angeordneten Druck­ endplatten gemeinsam zusammenzupressen.

Claims (13)

1. Druckfiltrationsmodul für die Spezialitätenproduktion mit einer Testzelleneinheit, die filtratseitig eine Niederdruckplatte besitzt, welche druckfest und fluiddicht mit einer anströmseitigen Hoch­ druckplatte verbindbar ist, wobei die Hochdruckplatte einen Zulaufstutzen und einen Konzentratablaufstutzen und die Niederdruckplatte einen Filtratablaufstutzen besitzen, zwischen der Niederdruckplatte und der Hochdruckplatte ein (e) auf einer Filterunterstützung abgestützte (r) Flachfilterzuschnitt bzw. Membran eingespannt ist, an dem (der) anströmseitig unmittelbar eine Strömungsführungs­ platte anliegt, die Kanäle aufweist, welche die Konfigu­ ration einer mäanderförmigen, im Zentrum ihrer Drehrich­ tung ändernden Spirale besitzen, und wobei der Zulaufstutzen und der Konzentratablauf­ stutzen einander diametral gegenüberliegen und mit den beiden Enden der mäanderförmigen Spirale verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Modul mindestens zwei stirnflächenseitig neben­ einander angeordnete Testzelleneinheit besitzt.

2. Druckfiltrationsmodul nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Zulaufstutzen (2) in seinem Inneren einen Strömungskanal enthält, der an seiner Verbindungsstelle zum Kanal der Strömungsführungsplatte (7) so gekrümmt ist, daß das Fluid die Membran bzw. den Flachfilterzuschnitt (11) parallel zu deren bzw. dessen Oberfläche anströmt und daß der Konzentratablaufstutzen (3) einen gleichartigen Kanal in seinem Inneren enthält.

3. Druckfiltrationsmodul nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Filterunterstützung (18) eine poröse Sinterplatte oder ein Stützsieb ist.

4. Druckfiltrationsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Testzelleneinheit
ein zulaufseitiges Plattenelement (34) mit nach außen ragenden Zulauf- und Ablaufverbindungsstücken, die über im Plattenelement verlaufende Kanäle mit jeweils einer auf einer Stirnseite angeordneten Öffnung bzw. Bohrung ver­ bunden sind,
ein Membranplattenelement, welches die eigentliche Test­ zelleneinheit darstellt und die Hochdruckplatte (1), die Niederdruckplatte (17), die Membran (11) und die Strömungsführungsplatte (7) etc. enthält, wobei der Zulauf- und Ablaufstutzen (2, 3) derart auf einer Stirnseite münden, daß sie den Öffnungen bzw. Bohrungen des zulaufseitigen Plattenelementes gegenüberliegen und damit fluiddicht und druckfest verbindbar sind, und wobei der Filtratstutzen (18) auf der anderen Stirnseite mündet, insbesondere in der Mitte, und
ein filtratseitiges Plattenelement aufweist, das auf einer Stirnseite eine Öffnung bzw. Bohrung besitzt, die mit dem Filtratstutzen (18) druckfest und fluiddicht verbindbar ist und über einen im Plattenelement (36) verlaufenden Kanal mit einem nach außen ragenden Filtratablaufverbindungsstück verbunden ist.

5. Druckfiltrationsmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das filtratseitige Plattenelement (36) auf beiden Stirnseiten eine Öffnung bzw. Bohrung besitzt, so daß das Plattenelement (36) beidseitig mit dem Filtratstutzen eines Membranplattenelementes verbindbar ist.

6. Druckfiltrationsmodul nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenelemente gleiche radiale Außenabmessungen besitzen.

7. Druckfiltrationsmodul nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenelemente kreisförmige oder ellipsoide Scheiben mit gleichem Kreis - bzw. Ellipsendurchmesser dar­ stellen und daß das Zulaufverbindungsstück, das Ablauf­ verbindungsstück und das Filtratverbindungsstück am Rand radial nach außen zeigend angeordnet sind.

8. Druckfiltratuonsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Filterunterstützung (16) mit einer peripher um­ laufenden Siebfassung (8) ausgestattet ist,
die Testzelleneinheit einen im Außenmantel axial beweglichen, die Siebfassung (8) und die Membran (11) umfassenden, diese axial in beide Richtungen überragenden sowie diese hochdruck­ seitig mit einer beim bestimmungsgemäßen Einsatz radial nach innen weisenden (12) und axial zur Hoch­ druckseite weisenden (13) Vorkragung umfassenden Führungsring (4) besitzt,
mindestens eine axial zur Membran (11) offene Nut (9) in der radialen Vorkragung (12) des Führungsringes (4) an der Kontaktfläche zwischen diesem und der Membran (11) zur Aufnahme eines Hochdruckdichtringes (10) vorhanden ist, welcher unter axialer Spannung der hochdruckseitigen Abdichtung der Membran (11) gegenüber dem Führungsring (4) dient,
mindestens eine radial nach außen und axial zur Hochdruck­ seite hin offene ringfalzartige Aussparung (28) an der axial zur Hochdruckseite weisenden Vorkragung (13) des Führungsringes (4) vorhanden ist,
eine radial nach innen und axial zur Niederdruckseite hin offene Aussparung (29), deren Durchmesser etwa der Differenz aus dem Außendurchmesser des Führungsringes (4) und der halben Breite des selben entspricht, in der Hochdruckplatte (1) vorgesehen ist,
eine Hochdruckdichtung (30) in einer zur Hochdruckseite hin offene U-förmigen Ringnut, die durch die zur Hochdruckseite hin offene Aussparung (28) des Führungsringes (4) und durch die Aussparung (29) der Hochdruckplatte (1) definiert ist, zum Abdichten der Trennfuge zwischen dem Führungsring (4) und der Hochdruckplatte (1) vorgesehen ist und
daß ein Verbindungskanal (14) den hochdruckseitigen An­ strömraum über der Membran mit dem Hochdruckdichtring (30) verbindet.

9. Druckfiltrationsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Testzelleneinheiten die gleiche Membran bzw. den gleichen Flachfilterzuschnitt (11) aufweisen und parallel geschaltet sind.

10. Druckfiltrationsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Testzelleneinheiten unterschiedliche Membranen bzw. unterschiedliche Flachfilterzuschnitte (11) enthalten und hintereinander geschaltet sind, so daß eine Fraktionierung vorgenommen werden kann, wobei das aus der ersten Testzelleneinheit ausfließende Filtrat der zweiten Testzelle als Zulauf (Feed) zu­ geführt wird.

11. Druckfiltrationsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Testzelleneinheiten in einer axial starren Haltevorrichtung gehalten sind.

12. Druckfiltrationsmodul nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung zwei Druckendplatten besitzt, zwischen denen die Testzelleneinheiten unter Druck­ beaufschlagung eingespannt werden können.

13. Verwendung von mindestens zwei der in einem der vorher­ gehenden Ansprüche beschriebenen Testzelleneinheiten in Kombination als Produktionseinheit für die Spezialitätenherstellung.