DE2148733A1

DE2148733A1 - Entgasungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2148733A1
Application number: DE19712148733
Authority: DE
Inventors: Alain Granger; Andre Sausse
Original assignee: Rhone Poulenc SA
Current assignee: Rhone Poulenc SA
Priority date: 1970-09-29
Filing date: 1971-09-29
Publication date: 1975-01-30
Also published as: NL7112977A; FR2106918A5; US3778971A; CH537201A; BE773201A; SE375454B; GB1370629A; IT938866B

Description

2U8733

SC 3771

RHONE-POULENC S.A., Paris,Frankreich

Entgasungsvorrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Entgasungsvorrichtung für eine unter Druck stehende Flüssigkeit.

Das Vorhandensein von Gaabla3en in einer Flüssigkeit und insbesondere in einer strömenden Flüssigkeit ist im allgemeinen unerwünscht. Diese Blasen führen zu störenden Turbulenzen, verfälschen die Anzeigen von Messapparaturen, stören die Durchsätze und bringen verschiedene andere mechanische, physikalische oder chemische Störungen mit sich. Wenn eine Flüssigkeit, einschiiesslich Blut, in das vasculäre System eingeführt wird, ist die Entfernung von Blasen eine absolute Notwendigkeit, um Gasembolien zu vermeiden.

Es gibt demzufolge eine Anzahl von Vorrichtungen, bei denen die Bewegung eines Schwimmers verwendet wird, um das Abziehen von Gas, das Abschalten eines Flüssigkeitsstroms oder einen Alarm zu bewirken. Diese Vorrichtungen sind unter den Bezeichnungen Entgasungsvorrichtungen, Blasenfallen und Blasenentfernungsvorrichtungen bekannt. .

Bei diesen Vorrichtungen werden sich bewegende Teile verwendet, und diese Vorrichtungen sind daher einem Verschleiss und somit Blockierungen oder Brüchen ausgesetzt. Auch sind sie häufig nicht ausreichend dicht. Sie arbeiten nur in der durch die Schwimmerbewegung bestimmten Stellung. Ihre Verwendung bringt somit ver-

4098S3/081·

-2- 2U8733

schiedene Nachteile mit sich.

Es ist auch eine "Entgasungsfilter¹* genannte Vorrichtung zur Entfernung von in einer Flüssigkeit enthaltenen Gasblasen bekannt.

In dieser Vorrichtung geht eine Flüssigkeit durch ein hydrophiles Filter hindurch, das die Blasen zurückhält, wobei sich die so zurückgehaltenen Blasen an einer hydrophoben porösen Membran ansammeln und das Gas durch diese entweicht.

Diese Vorrichtung bedingt jedoch eine Filtration der Flüssigkeit, und man weiss, dass es häufig von Bedeutung ist, insbesondere für biologische Flüssigkeiten, die durch eine Filtration hervorgerufenen Störungen zu vermeiden.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zur Entfernung von Blasen, die in einer Flüssigkeit enthalten sind, die arbeitet, ohne eine Dekantation oder eine Filtration der Flüssigkeit zu bewirken, und welche keine sich bewegenden mechanischen Teile aufweist.

Die erfindungsgemässe Entgasungsvorrichtung, die ein aus einer porösen hydrophoben Membran bestehendes Wandungselement aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine hindernisfreie Flüssigkeitsströmungsbahn aufweist, wobei mehr als 50 Prozent der Wandung aus dieser hydrophoben Membran bestehen, die maximale Abmessung des Strömungsquerschnitts dieser Strömungsbahn im Bereich der hydrophoben Membran zwischen 0,5 und 10 mm und vorzugsweise 1 bis 5 mm beträgt, die Flüssigkeitsströmung parallel zur und in Kontakt mit der hydrophoben Membran verläuft, die hydrophobe Membran auf der Seite der Flüssigkeit aus einem Material besteht, dees en kritische Oberflächenspannung unter 40 dyn/cm beträgt und dae Poren mit einem scheinbaren Durchmesser von 0,01 bis 30/u und vorzugsweise 0,01 bis 10M aufweist, und die Oberfläche dieser Membran »wischen 1 und 10 cm je ml/min Durchsatz der zu reinigenden Flüssigkeit beträgt.

Wenn es eich darum handelt, wässrige Flüssigkeiten zu entgasen,

409885/0516

so "kann das das Wandungselement bildende Material von Natur aus wasserabweisend oder durch jede übliche Behandlung wasserabweisend gemacht sein, um eine kritische Oberflächenspannung unter 40 dyn/cm bei 20°C aufzuweisen ^""definiert beispielsweise von R.L. Patricks: Treatise on adhesion and adhesives (1967), Seite 171 bis 175_7«

Als Beispiele für bei wässrigen Flüssigkeiten verwendbare Materialien kann man Polytetrafluoräthylen, Polyvinylchlorid, Polyäthylen und Polyacrylnitril nennen, die zuvor durch eine entsprechende Behandlung, wie beispielsweise Sintern, Koagulieren oder Extraktion eingebrachter löslicher Produkte, in poröse Form gebracht sind. Diejenigen dieser Materialien, deren kritische Oberflächenspannung unter 40 dyn/cm beträgt (wie beispielsweise Polytetrafluoräthjlen, Polyäthylen, Polyvinylchlorid), können als solche verwendet werden. Für die anderen (z.B. Polyacrylnitril) nimmt man eine Behandlung zur Wasserabweisendmachung vor.

Diese Materialien können allein oder zusammen mit einem Träger, wie beispielsweise einem Gewebe, verwendet werden.

Man kann auch ein faseriges Material, wie beispielsweise ein poröses Papierblatt mit wasserabweisend gemachten Fasern, verwenden. Vorzugsweise verwendet man eine aus polynosischen Fasern (Fasern aus mikrofibrillärer regenerierter Cellulose, Titer 0,4 den , Länge 20 bis 30 mm) erhaltene Bahn. Die Herstellung dieses Papiers ist in der französischen Patentschrift 1 272 081 beschrieben. Die Poren"dieses Papiers haben den Vorteil, regelmässige Abmessungen zu haben, die einem Durchmesser in der Grössenordnung von 0,05/U entsprechen.

Die bei gewissen hydrophilen Materialien erforderliche wasserabweisend machende Zusammensetzung kann unter den bekannten Zusammensetzungen gewählt werden. Sie kann insbesondere eine Zusammensetzung auf der Basis von Organosiliciumverbindungen oder fluorierten Polymeren sein. Vorzugsweise verwendet man

409885/0516

eine bei Zimmertemperatur zu einem Elastomeren vulkanisierbare Organopolysilοxanzusammensetzung. Solche Zusammensetzungen sind beispielsweise in der französischen Patentschrift 1 198 749~beschrieben. Die kritische Oberflächenspannung der Organopoly- , siloxanelastomeren liegt etwa in einem Bereich von 20 bis 25 dyn/cm. Es sei bemerkt, dass die wasserabweisend machende Zusammensetzung die Poren der Membran nicht verstopfen soll, sondern diese einfach derart auskleiden soll, dass das Eindringen von Flüssigkeit in die Poren unter der Wirkung der Kapillarität verhindert wird.

Die Behandlung zur Wasserabweisendmachung kann durch einfaches § Eintauchen des porösen Trägers in eine Lösung der wasserabweisend machenden Zusammensetzung in einem geeigneten Verdünnungsmittel vorgenommen werden, wobei die Natur dieses Verdünnungsmittels von derjenigen der wasserabweisend machenden Zusammensetzung und de/ des porösen Trägers abhängt. Die Konzentration der Lösung, die Dauer des Eintauchens und die Anzahl der Tauchbehandlungen in dieser Lösung oder die Führungsgeschwindigkeit in der Lösung, wenn das Imprägnieren kontinuierlich vorgenommen wird, werden aufgrund des allgemeinen Fachwissens bestimmt; das Wesentliche ist hierbei, dass die wasserabweisend machende Zusammensetzung die Poren nicht verschliesst, was leicht durch Gasdurchlässigkeitsversuche festgestellt werden kann.

Die Flüssigkeitsströmungsbahn wird in üblicher Weise ausgebildet. Sie kann jede geeignete Form, wie beispielsweise eine rohrförmige oder parallelepipedische Form, haben.

Das aus der hydrophoben mikroporösen Membran bestehende Wandungselement kann die gesamte oder einen Teil der Aussenoberfläche der Strömungsbahn bilden.

Die Form des Querschnitts der Strömungsbahn in den die mikroporöse Membran enthaltenden Teil sollte derart sein, dass kein Punkt dieses Querschnitts einen grössereh Abstand als 0,5 bis 10 an und vorzugsweise 1 bis 5 mm von der Membran hat.

409885/0516

Die Vorrichtung wird so aufgebaut, dass die allgemeine Strömungsrichtung der Flüssigkeit in Bezug auf die Membran im wesentlichen parallel zu dieser verläuft.

Die mechanische Festigkeit der Entgasungsvorrichtung sollte an den Druck der zu entgasenden Flüssigkeit angepasst sein. Sie kann durch jede geeignete Verstärkung, beispielsweise eine Textilarmierung, eine Hülse aus Metallgewebe oder eine Schale aus Frittenmetall oder perforiertem Blech, erhöht werden. Die Verstärkung kann ausserdem die Entgasungsvorrichtung gegen verschiedene Verunreinigungen oder Veränderungen äusseren Ursprungs schützen. Der Druckunterschied zu beiden Seiten der Wandung der Entgasungsvorrichtung sollte zwischen Null und demjenigen Druck liegen, ab welchem die Flüssigkeit durch die Poren hindurchzugehen beginnt. Ein negativer relativer Druck hätte die Wirkung, dass Blasen in die Flüssigkeit eintreten. Der geeignete maximale Druck hängt von der Flüssigkeit und dem vorhandenen Material und dem Durchmesser der Poren ab. Seine Einstellung liegt im Fachwissen, und wird ein für alle Male durch einen Routineversuch vorgenommen. Gegebenenfalls kann die Entgasungsvorrichtung in einem Gasraum von niedrigerem Druck als dem der Flüssigkeit, der zwischen demjenigen der Flüssigkeit und dem atmosphärischen Druck liegen oder niedriger als sowohl der Flüssigkeitsdruck als auch der atmosphärische Druck sein kann, untergebracht sein.

Die Oberfläche des aus der mikroporösen Membran bestehenden Wandungselements sollte dem Durchsatz der zu behandelnden Flüssigkeit angepasst sein. Sie variiert je nach dem Volumen der zu entfernenden Gase. Die Materialeigenschaften ermöglichen die Anpassung an jeden besonderen Fall.

Da die erfindungsgemässe Entgasungsvorrichtung hauptsächlich zur Behandlung von Flüssigkeiten bestimmt ist, die nur wenige Blasen

2 enthalten, ist eine Membranoberfläche zwischen 1 und 10 cm je ml/min Plüssigkeitsdurchsatz im allgemeinen zufriedenstellend.

Die erfindungsgemässe Entgasungsvorrichtung iBt wirksamer als

409885/0516

eine mechanische Entgasungsvorrichtung, zumindest für Flüssigkeiten, die mit Geschwindigkeiten unter etwa 1 m/sec strömen. Eine Gasblase, die in Kontakt mit der mikroporösen Wandung gelangt, haftet nämlich an dieser augenblicklich und diffundiert rasch nach aussen, statt durch die Turbulenz wieder in Umlauf gebracht zu werden, bevor sie die Dekantieroberfläche einer mechanischen Entgasungsvorrichtung erreicht. Das Fehlen von beweglichen Teilen schaltet die Gefahren von Verunreinigungen durch verschiedene Materialien (Abrieb, Schmiermittel) und fehlerhaften Betrieb aus. Die Möglichkeit der Verwendung einer Rohrform setzt die Strömungswiderstände herab, und das Fehlen einer Dekantationszone vermeidet eine Flüssigkeitsstagnation.

Natürlich kann die erfindungsgemässe Entgasungsvorrichtung als solche nicnfc für alle Zwecke verwendet werden. So kann sie allein einen massiven Gaszustrom, der höher als der eigentliche Durchsatz ist, nicht bewältigen. Sie kann jedoch mit einer Blasenfalle, beispielsweise mit Schwimmer, kombiniert werden, was den Betrieb wieder autonom macht.

Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

Man bildet einen Entgasungsschlauch mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Länge von 5 cm aus einer Folie aus mikroporösem Polyvinylchlorid (Dicke: 70/U; durchschnittlicher Durchmesser der Poren: 0,1yu), der mit einem Gewebe aus rosshaarähnlichen Fäden aus Nylon 66 mit 90 Fäden (30/u Durchmesser) je cm armiert ist.Dieser Schlauch wird in ein perforiertes Aluminiumrohr mit einem Durchmesser von 12 mm und einer Länge von 4 cm eingesetzt, von dem es durch eine Filterpapiermanschette getrennt wird, Die Enden der Entgasungsvorrichtung sind über das Metallrohr gestülpt, und das Ganze ist zwischen zwei Abschnitte eines Rohrs aus Siliconelastomerem eingesetzt, das.mit einer Perfusionsflüssigkeit unter einem Druck von 100 cm Wassersäule gespeist wird.

409835/0516

" ⁷ " 2U8733

Um die Wirksamkeit der Vorrichtung zu zeigen, führt man einige Luftblasen in das Speiserohr ein und bewegt das Rohr, um die Blasen bis zu der Entgasungsvorrichtung zu bringen. Die austretende Flüssigkeit enthält keine Blasen.

Beispiel 2

Man führt den folgenden Versuch durch: Man ultrafiltriert Blut eines Tiers mittels einer Vorrichtung, die einen Filtrationsmodul aufweist, in welchem das tierische Blut zirkuliert. Man zieht mittels einer Pumpe, die einen Unterdruck erzeugt, etwa 15 ml Serumultrafiltrat je Minute ab. Um diesen Durchsatz zu erhalten, ist es häufig erforderlich, einen starken Unterdruck (etwa 300 torr) anzuwenden. Man beobachtet dann das Auftreten Ton Gasblasen, die aus einer Entgasung der Flüssigkeit oder aus einer Undichtigkeit der Anlage stammen. Das so gewonnene Ultrafiltrat wird verschiedenen Behandlungen unterzogen, die dazu bestimmt sind, vorhandene Verunreinigungen zu entfernen, und dann in eine Vene des Tiers reinjiziert. Es ist daher unbedingt erforderlich, diese Flüssigkeit vor ihrer Reinjektion kontinuierlich zu entgasen. Hierzu wurde eine Entgasungsvorrichtung mit ewei Blättern einer Folie, die mit der im vorhergehenden Beispiel beschriebenen identisch war, gebildet. Diese Blätter haben Abmessungen von I50 mm χ 30 mm. Man setzt zwischen diese beiden Folien ein Distanzstück aus Polyvinylchlorid von 1 um Dicke mit den gleichen Abmessungen ein. Anschlieesend werden die drei Folien - zusammen um ihren gesamten Umfang wärmeverschwelest. Zuvor hat man einen Eintrittskanal am oberen Ende einer jeden der beiden Aussenfolien ausgebildet und das Zwischendistanzstück an seinem unteren Ende perforiert. Man hat so eine Entgasungsvorrichtung mit U-förmigea Leitungeweg ohne Hindernis fttr die Flüssigkeit gebildet. Die eo hergestellte Entgasungsvorrichtung wird in der Reinjektionsleitung etwa 20 cm unter dem Tier angeordnet· Es wurde so beobachtet, dass die gesamte von der Flüssigkeit aitgeführte Luft, etwa 10 ml Luft je Minute bei einem Flüesigkeitsdurchsatz von etwa 15 el/min, entfernt wurde. Wenn aus irgendeinem Grund nur der Luftdurchsatz

409865/0616

-8- 2U8733

fortbesteht, stellt man fest, dass der Gegendruck von 20 cm Wassersäule ausreicht, um etwa 20 ml Luft je Minute durch die Membran diffundieren zu lassen. Die gute Punktionsweise ist gewährleistet, gleichgültig wie die Stellung der Entgasungsvorrichtung ist.

Die Zeichnung zeigt eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemässen Entgasungsvorrichtung. Diese Vorrichtung weist eine Folie 1 aus Polyvinylchlorid und poröse Folien 2 auf. Die porösen Folien 2 sind mit einer Zuführung 3 und einer Abführung ¹I versehen. Die Folien 2 sind unter Bildung einer Abdichtung mit der Polyvinylchloridfolie 1 wie bei 5 dargestellt wärmeverschweisst.

409885/0616

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Entfernung von Gasblasen aus einer Flüssigkeit mit einem aus einer hydrophoben porösen Membran bestehenden Element, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Flüssigkeitsströmungsbahn ohne Hindernis aufweist, von deren Wandung mehr als 50 Prozent aus der hydrophoben Membran bestehen, wobei die maximale Abmessung des Querschnitts der Strömungsbahn im Bereich der hydrophoben Membran zwischen 0,5 und 10 mm beträgt, die Flüssigkeitsströmung parallel zu und im Kontakt mit der hydrophoben Membran verläuft, die hydrophobe Membran auf der Seite der Flüssigkeit aus einem Material mit einer kritischen Oberflächenspannung unter 40 dyn/cm besteht und Poren mit einem scheinbaren Durchmesser von 0,01 bis 30/u avfweiet und die Oberfläche der Membran 1 bis 10 cm je ml/min Durchsatz der zu reinigenden Flüssigkeit beträgt.^,

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophobe Membran Poren von 0,01 bis 10 Ai aufweist.

3· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Abmessung des Querschnitts der Strömungsbahn im Bereich der hydrophoben Membran zwischen 1 und 5 mm beträgt.

409885/0516

•4P·

Leerseite