THEMA

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und eine Anordnung zur Bündelung von Hohlfasermembranen, sowie ein Verfahren zur Bündelung von Hohlfasermembranen unter Verwendung der genannten Vorrichtung.

HINTERGRUND

[0002] Hohlfasermembranfilter werden in der Aufreinigung von Flüssigkeiten verwendet. Insbesondere werden Hohlfasermembranfilter in der Medizintechnik zur Aufbereitung und Dekontamination von Wasser sowie in der Therapie von nierengeschädigten Patienten in der extrakorporalen Blutbehandlung als Dialysatoren oder Hämofilter verwendet. Die Hohlfasermembranfilter bestehen im Allgemeinen aus einem zylindrischen Gehäuse und einer darin angeordneten Vielzahl von Hohlfasermembranen, die endseitig in dem Gehäuse mit einer Vergussmasse in einer Vergusszone vergossen und mit dem Gehäuse abdichtend verbunden sind. Bekanntermaßen sind derartige Hohlfasermembranfilter häufig so ausgestaltet, dass sie im Gegenstromverfahren zweier Flüssigkeiten betrieben werden, so dass ein besonders effizienter Stoffaustausch über die Membranwandung der Hohlfasermembranen erfolgen kann und eine erwünschte Aufreinigung einer der Flüssigkeiten erfolgt. Dazu sind die Hohlfasermembranfilter konstruktiv so ausgestaltet, dass die Lumina der Hohlfasermembranen einen ersten Strömungsraum bilden und von einer ersten Flüssigkeit durchströmt werden, und die Zwischenräume zwischen den Hohlfasermembranen im Gehäuse des Hohlfasermembranfilters einen zweiten Strömungsraum bilden, der von einer zweiten Flüssigkeit durchströmt werden kann. An den Endbereichen der Hohlfasermembranfilter befinden sich Ein- oder Ausströmkammern, die Flüssigkeitszugänge aufweisen, um die erste und die zweite Flüssigkeit in die jeweiligen Strömungsräume der Hohlfasermembranfilter ein- und auszuleiten.

[0003] Der Herstellung derartiger Hohlfasermembranfilter ist zunächst die Herstellung der Hohlfasermembranen vorgelagert. Hohlfasermembranen werden in einem Spinnverfahren hergestellt. Dabei wird in den überwiegend genutzten Verfahren eine Spinnmasse bereitgestellt, die aus einer Polymerlösung besteht, die ein Lösungsmittel und darin gelöste Polymere, z.B. Polysulfon und Polyvinylpyrrolidon, aufweist. Die Spinnmasse wird durch eine Ringspaltdüse zu einem Spinnfaden extrudiert, der in ein Fällbad eingeleitet und zur Hohlfasermembran ausgefällt wird. Die entstandene Hohlfasermembran wird durch weitere Spülbäder und Trocknungszonen geleitet und auf einer Haspel zu einer Schar von Hohlfasermembranen zusammengelegt. Für die Produktion der Hohlfasermembranfilter wird die Schar der aufgehaspelten Holfasermembranen gebündelt und in vorbestimmte Längen gelängt. Üblicherweise werden für die Bündelungen Umschlagfolien verwendet, die um die Schar der Hohlfasermembranen gelegt werden. Die Hohlfasermembranen werden dabei im Umschlag der Folien komprimiert und können so als Hohlfasermembranbündel im weiteren Produktionsverfahren verwendet werden. Bei den Umschlagfolien handelt es sich um Polymerfolien wie beispielsweise Polyethylen oder PTFE- Folien oder aber um reibungsarm beschichtete Folien, insbesondere z.B. um PTFE- oder Polyolefin- beschichtete Spezialfolien. Die Umschlagfolien werden dabei durch Falttechniken und/ oder Schweißverfahren um die Hohlfasermembranen gelegt und fixiert. Dabei nimmt das Hohlfasermembranbündel automatisch eine zylindrische Form an.

[0004] In einem weiteren Schritt werden die in die Folien eingeschlagenen Hohlfasermembranbündel in die zylindrischen Gehäuse der Hohlfasermembranfilter eingeschoben. Die Umschlagfolie wird anschließend wieder aus dem Gehäuse herausgezogen, wobei gleichzeitig die Hohlfasermembranen durch ein geeignetes Werkzeug gegen den Zug der Umschlagfolie festgehalten werden und im Gehäuse des Hohlfasermembranfilters Zurückbleiben. Üblicherweise ist der Außendurchmesser des in der Umschlagfolie eingeschlagenen Hohlfasermembranbündels dabei geringer als der Innendurchmesser des zylindrischen Gehäuses. Es ist dabei insbesondere wichtig, dass das Hohlfasermembranbündel durch den Einschlag der Umschlagfolie komprimiert wird. Das Hohlfasermembranbündel wird damit ausgesteift und kann so in das zylindrische Gehäuse eingesetzt werden. Beim Herausziehen der Umschlagfolie aus dem zylindrischen Gehäuse passt sich das Hohlfasermembranbündel an den inneren Durchmesser des zylindrischen Gehäuses an. [0005] Es folgen im Verlauf des Herstellungsprozesses weitere Schritte, in denen die Enden der Hohlfasermembranen durch Abschmelzen oder durch Aufbringen eines Vorvergusses geschlossen werden. Die Hohlfasermembranen werden anschließend im zylindrischen Gehäuse an den Endbereichen vergossen und im Gehäuse fixiert. Nach Aushärtung des Vergusses werden die Lumina der Hohlfasermembranen durch einen endseitigen Schnitt durch die Vergussmassen wieder freigelegt. In einem weiteren Schritt werden Endkappen mit Flüssigkeitsanschlüssen auf das zylindrische Gehäuse aufgesetzt, so dass der erste und der zweite Strömungsraum sowie die Ein- oder Ausströmkammern gebildet werden. Anschließend wird der so hergestellte Hohlfasermembranfilter sterilisiert und weiteren Prozessschritten unterworfen, z.B. einer Prüfung auf Dichtigkeit.

[0006] DE 20 2017 104 293 U1 beschreibt eine Anlage zur Herstellung eines Hohlfasermembranfilters, unter anderem aufweisend eine Einrichtung zum Einführen eines Hohlfasermembranbündels in ein Gehäuse eines Hohlfaserdialysators sowie eine Einrichtung zum Verschließen der Enden der Hohlfasermembranen, wobei die Einrichtung zum Einführen eines Hohlfasermembranbündels in das Gehäuse einen Greifer und einen Druckmechanismus und die Einrichtung zum Verschließen der Enden der

Hohlfasermembranen eine Quelle elektromagnetischer Wellen aufweisen.

[0007] EP 3 600 630 B1 beschreibt die Herstellung von Hohlfasermembranbündeln mit Hilfe magnetisch versiegelbarer Umschlagfolien.

[0008] WO 2018/178124 A1 beschreibt ein Wckelrad zur Herstellung von

Hohlfasermembranbündeln. Das Wckelrad weist eine Vielzahl von Vorrichtungen auf, die jeweils ein Unterteil mit einer halbzylindrischen Rinne zur Aufnahme einer Umschlagfolie und einer Vielzahl von Hohlfasermembranen aufweisen, sowie an den Unterteilen angebrachte Klappen, die über Scharniere beweglich gelagert sind, wobei die Klappen in Richtung zur halbzylindrischen Rinne eine Zylindersegmentform aufweisen. Die Hohlfasermembranen werden durch Schließen der Klappen in die Umschlagfolie eingeschlagen und zwischen den jeweiligen Vorrichtungen zu jeweils abgelängten Hohlfasermembranbündeln geschnitten. [0009] Nachteilig bei den im Stand der Technik beschriebenen Methoden zur Bündelung von Hohlfasermembranen ist die Verwendung von Umschlagfolien. Die Verwendung von Umschlagfolien setzt in einem automatisierten Herstellungsprozess den Einsatz von aufwendigen maschinenseitigen Einrichtungen voraus, oder aber setzt voraus, dass bestimmte Prozessschritte manuell vorgenommen werden müssen. Darüber hinaus stellt die Verwendung der speziell beschichteten Umschlagfolien in großtechnischen Verfahren auch einen signifikanten Kostenfaktor dar. Zusätzlich sind durch die Verwendung der Umschlagfolien einzelne Prozessschritte vorzusehen, z.B. das Einschlagen der Hohlfasermembranen in die Folie oder das Versiegeln der Umschlagfolie, die den Prozess der Bündelung und der Herstellung der Hohlfasermembranfilter prozesstechnisch kompliziert gestalten.

[0010] Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bestand daher darin, die Herstellung von Hohlfasermembranfiltern prozesstechnisch und kostenreduzierend durch eine optimierte Bündelung der Hohlfasermembranen weiter zu verbessern.

ZUSAMMENFASUNG DER ERFINDUNG

[0011] In einem ersten Aspekt wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die Merkmale der Ansprüche 2 bis 11 beschreiben bevorzugte Ausführungsformen.

[0012] In einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruches 12 gelöst. Die Merkmale der Ansprüche 13 und 14 beschreiben bevorzugte Ausführungsformen.

[0013] In einem dritten Aspekt wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 15 unter Verwendung einer Vorrichtung mit den Merkmalen des ersten Aspekts gelöst. Die Merkmale der Ansprüche 16 bis 19 beschreiben bevorzugte Ausführungsformen.

[0014] In einem vierten Aspekt wird die gestellte Aufgabe durch eine Verwendung einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen der Ansprüche 1 bis 11 oder einer Anordnung gemäß den Merkmalen der Ansprüche 12 bis 14 in der Herstellung eines Hohlfasermembranfilters gelöst.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

[0015] In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Bündelung von Hohlfasermembranen, aufweisend ein Unterteil, aufweisend eine untere Rohrhalbschale mit zwei Seitenkanten und einer Innenseite, die eine konkav gekrümmte Oberfläche zur Aufnahme einer Schar von Hohlfasermembranen aufweist, ein Oberteil aufweisend eine zur unteren Rohrhalbschale komplementäre obere Rohrhalbschale mit zwei Seitenkanten und einer Innenseite, die eine konkav gekrümmte Oberfläche aufweist, wobei Unterteil und/oder Oberteil relativ zueinander beweglich in der Vorrichtung angeordnet sind und wobei die Vorrichtung derart konfiguriert ist, dass Unterteil und Oberteil in einer ersten Stellung voneinander beabstandet sind, so dass die untere Rohrhalbschale in der ersten Stellung eine Schar von Hohlfasermembranen aufnehmen kann, und Unterteil und Oberteil in einer zweiten Stellung so zueinander stehen, dass die untere Rohrhalbschale und die obere Rohrhalbschale einen Hohlraum umschließen, so dass eine in dem Hohlraum vorhandene Schar von Hohlfasermembranen gebündelt werden kann

[0016] Die Vorrichtung weist den Vorteil auf, dass in der zweiten Stellung von Unterteil und Oberteil durch den durch die untere und die obere Rohrhalbschale gebildeten Hohlraum eine Schar von Hohlfasermembranen gebündelt wird und als Hohlfasermembranbündel weiteren Prozessschritten zugeleitet werden kann. Insbesondere kann auf die Verwendung einer Umschlagfolie verzichtet werden, da die notwendige Kompression zur Erzeugung des Hohlfasermembranbündels bereits über die untere und die obere Rohrhalbschale erzeugt wird. Es kann daher in der Produktion von Hohlfasermembranfiltern auf maschinenseitige Einrichtungen verzichtet werden, die sonst für das Einschlagen und das Versiegeln der Umschlagfolie um das Hohlfasermembranbündel herum, vorzusehen wären. [0017] Die Begriffe „Unterteil und Oberteil“ beschreiben dabei in der Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung zwei zusammenwirkende Bauteile. In einer bevorzugten Ausführung können das Unterteil und das Oberteil so angeordnet sein, dass das Unterteil dem Erdschwerpunkt näher ist Alternative können Unterteil und Oberteil in der Vorrichtung aber auch in einer anderen Position zueinanderstehen, z.B. so dass das Unterteil und das Oberteil dem Erdschwerpunkt gleich nahe sind, oder so dass das Unterteil vom Erdschwerpunkt weiter entfernt ist als das Oberteil.

[0018] Unter dem Begriff „Rohrhalbschale“ wird im Kontext der vorliegenden Anmeldung eine Halbschale verstanden, die ein Rohrsegment beschreibt, das durch einen Längsschnitt eines Rohres entsteht. Die Rohrhalbschalen können in einem Querschnitt quer zur Längsausrichtung eine an ein Kreissegment angenäherte Kontur aufweisen. Der Begriff “halb“ in Rohrhalbschale bedeutet nicht zwangsläufig, dass die Rohrhalbschalen die Form eines Segments einer exakten Hälfte eines Rohrs haben. Insbesondere kann die untere Rohrhalbschale auch ein Rohrsegment sein, das mehr als die Hälfte eines Rohrs darstellt, oder die obere Rohrhalbschale kann ein Rohrsegment sein, dass mehr als die Hälfte eines Rohrs darstellt. Die Rohrhalbschalen weisen konkav gekrümmte Oberflächen auf. Unter dem Begriff „konkav“ ist im Kontext der vorliegenden Anmeldung eine Oberfläche zu verstehen, bei der eine gerade Strecke zwischen beliebig wählbaren Punkten dieser Oberfläche komplett außerhalb der Rohrhalbschale verläuft. Insbesondere sind untere und obere Rohrhalbschale komplementär zueinander ausgearbeitet. Der Begriff „ komplementär ^M bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die untere Rohrhalbschale und die obere Rohrhalbschale in der zweiten Stellung von Unterteil und Oberteil einen rohrförmigen Hohlraum bilden, der dazu dient, eine Schar von Hohlfasermembranen zu bündeln und in einen komprimierten Zustand zu versetzen. Der Begriff „ komprimiert ‘ bedeutet dabei, dass die Schar der Hohlfasermembranen durch Aufwendung einer Kraft auf ein räumliches Maß zusammengedrückt und gebündelt wird und das so erzeugte Bündel eine Rückstellkraft entwickelt.

[0019] In einer ersten Stellung sind Oberteil und Unterteil voneinander beabstandet, das heißt, dass die Innenseiten der Rohrhalbschalen zugänglich sind und z.B. eine Schar von Hohlfasermembranen in die untere Rohrhalbschale eingelegt werden kann. Die hier beschriebene Vorrichtung kann z.B. Teil einer Haspel sein, auf die die Hohlfasermembranen aufgewickelt werden, wobei durch den Wicklungsprozess eine Schar von Hohlfasermembranen in die untere Rohrhalbschale eingelegt wird. Alternativ kann die Schar der Hohlfasermembranen auch in Form einer oder mehrerer Strähnen von Hohlfasermembranen in die hier beschriebene Vorrichtung eingelegt werden. Unter dem Begriff „Strähne“ wird hierbei eine Vielzahl von Hohlfasermembranen verstanden, die in einer einheitlichen Vorzugsrichtung zueinander ausgerichtet sind. Unter dem Begriff „Schar von Hohlfasermembranen“ ist in diesem Zusammenhang eine Vielzahl von Hohlfasermembranen zu verstehen, die z.B. aus einer oder mehreren zusammengelegten Strähnen bestehen. Insbesondere bezeichnet der Begriff „Schar“ auch die Anzahl der Hohlfasermembranen, die zu einem Bündel zusammengefasst werden.

[0020] In der zweiten Stellung stehen Unterteil und Oberteil so zueinander, dass die untere Rohrhalbschale und die obere Rohrhalbschale einen Hohlraum umschließen. Insbesondere können Unterteil und Oberteil in der zweiten Stellung im Eingriff zueinander stehen. Der Begriff „ Eingriff ‘ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass Unterteil und Oberteil aneinander anschließen, so dass die untere Rohrhalbschale und die obere Rohrhalbschale einen Hohlraum umschließen. In einer Ausführungsform kann der Eingriff dadurch zustande kommen, dass das Unterteil einen Aufnahmebereich für das Oberteil aufweist, in der das Oberteil formschlüssig anschließt. Durch relative Bewegung von Unterteil und Oberteil in der Vorrichtung zueinander wird das Oberteil in den Aufnahmebereich des Unterteils eingesetzt und der Hohlraum durch die untere und obere Rohrhalbschale umschlossen. In einer alternativen Ausführung kann der Eingriff auch dadurch zustande kommen, dass das Oberteil einen Aufnahmebereich für das Unterteil aufweist, in dem das Unterteil formschlüssig anschließt. Durch relative Bewegung von Unterteil und Oberteil in der Vorrichtung zueinander wird das Unterteil in den Aufnahmebereich des Oberteils eingesetzt und der Hohlraum durch die untere und obere Rohrhalbschale umschlossen.

[0021] In einer Ausführungsform ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die konkav gekrümmte Oberfläche der unteren Rohrhalbschale ein Segment einer im Wesentlichen zylindrischen Form die konkav gekrümmte Oberfläche der oberen Rohrhalbschale ein Segment einer im Wesentlichen zylindrischen Form beschreiben, so dass die konkav gekrümmten Oberflächen der unteren und der oberen Rohrhalbschalen in einer zweiten Stellung von Unterteil und Oberteil einen im Wesentlichen zylindrischen Hohlraum umschließen.

[0022] Über den aus unterer Rohrhalbschale und oberer Rohrhalbschale gebildeten zylindrischen Hohlraum erhält das in dem Hohlraum eingeschlossene Hohlfasermembranbündel eine zylindrische Form und kann so vorteilhaft für den Bau von Hohlfasermembranfiltern mit zylindrischem Gehäuse verwendet werden.

[0023] In einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die untere Rohrhalbschale gegenüber der oberen Rohrhalbschale im Bereich der Seitenkanten der unteren Rohrhalbschale ein Übermaß aufweist, oder dass die obere Rohrhalbschale gegenüber der unteren Rohrhalbschale im Bereich der Seitenkanten der oberen Rohrhalbschale ein Übermaß aufweist, wobei die Vorrichtung so konfiguriert ist, dass in der zweiten Stellung von Unterteil und Oberteil die obere Rohrhalbschale im Eingriff der unteren Rohrhalbschale steht, oder dass in der zweiten Stellung von Unterteil und Oberteil die untere Rohrhalbschale im Eingriff der oberen Rohrhalbschale steht.

[0024] Durch die beschriebene Ausführungsform wird erreicht, dass in der zweiten Stellung von Oberteil und Unterteil eine Rohrhalbschale in den Bereich des Übermaßes der anderen Rohrhalbschale eingreifen kann. Es ist somit möglich, die Schar der Hohlfasermembranen im umschlossenen Hohlraum zwischen oberer und unterer Rohrhalbschale weiter zu verdichten. Der Begriff “verdichten“ meint in diesem Zusammenhang, dass das Hohlfasermembranbündel im Hohlraum weiter komprimiert werden kann.

[0025] In einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenkanten der oberen Rohrhalbschale und/oder der unteren Rohrhalbschale gefast sind. Durch die Fase werden insbesondere Hohlfasermembranen, die an der Oberfläche benachbart zu den Seitenkannten einer jeweiligen Rohrhalbschale anliegen, abgestreift und so effektiv innerhalb eines Bereichs innerhalb eines vorgesehenen Verdichtungsdurchmesser verschoben. Dadurch wird eine höhere Verdichtung des Hohlfasermembranbündels zwischen oberer und unterer Rohrhalbschale erzielt. Z.B. bewirken die Fasen an den Seitenkanten der oberen Rohrhalbschale das Hohlfasermembranen, die an der Oberfläche der unteren Rohrhalbaschale benachbart zu den Seitenkanten der unteren Rohrhalbschale anliegen in die Unterschale in den Bereich eines vorgesehenen Verdichtungsdurchmessers verschoben werden.

[0026] In einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die konkav gekrümmten Oberflächen der unteren und/oder der oberen Rohrhalbschale eine Vielzahl von Bohrungen aufweist, und die Vorrichtung konfiguriert ist, Luft durch die Bohrungen auf die Innenseite der unteren und/oder oberen Rohrhalbschale einzuströmen oder abzusaugen.

[0027] Die Bohrungen können von einem Lüftungskanal abgehen, der sich im Unterteil und/oder Oberteil der Vorrichtung befindet. In einer Ausführungsform weist das Unterteil zumindest zwei Gasanschlüsse auf, die mit dem Belüftungskanal verbunden sind. Über die Gasanschlüsse, den Belüftungskanal und die Vielzahl der Bohrungen kann ein Luftstrom auf die Innenseite der jeweiligen Rohrhalbschalen geleitet werden und so die Bündelung der Hohlfasermembranen und die weitere Verarbeitung des Hohlfasermembranbündels unterstützt werden. Insbesondere wird durch den zugeführten Luftstrom ein Luftpolster zwischen Holfasermembranbündel und Oberfläche der unteren und/oder oberen Rohrhalbschale gebildet und die Reibung der Hohlfasermembranen an den Oberflächen der Rohrhalbschalen reduziert. Der Luftstrom unterstützt das Herausführen eines Hohlfasermembranbündels aus dem aus oberer und unterer Rohrhalbschale gebildeten Hohlraum, so dass die Gefahr der Beschädigung der Hohlfasermembranen verringert ist.

[0028] In einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Bohrungen, vorzugsweise alle Bohrungen in der unteren und/oder oberen Rohrhalbschale in einer Vorzugsrichtung ausgerichtet sind, insbesondere in einem übereinstimmenden Winkel von 10° bis 80°, oder 20° bis 70° oder 30° bis 60 ° zur Mittelachse des zylindrischen Hohlraums anliegen.

[0029] In der Anordnung der ausgerichteten Bohrungen in einer Vorzugsrichtung entsteht auf der Innenseite der unteren und/oder oberen Rohrhalbschale eine Strömungsrichtung der eingeströmten Luft. Die Richtung der Luftströmung auf den Innenseiten der Rohrhalbschalen unterstützt insbesondere das Herausführen des Hohlfasermembranbündels aus dem Hohlraum der unteren und oberen Rohrhalbschale in Richtung der Strömungsrichtung des Luftstroms.

[0030] In einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die konkav gekrümmten Oberflächen der unteren und/oder oberen Rohrhalbschalen mit einer Beschichtung ausgestattet sind. Die Beschichtungen reduzieren dabei die Reibung zwischen Oberfläche und den daran anliegenden Hohlfasermembranen. Bei den Beschichtungen kann es sich insbesondere um Kunststoffbeschichtungen, z.B. Beschichtungen aus PTFE (Polytetrafluorethylen) oder anderer fluorierter Polymere mit niedrigem Reibungskoeffizienten, handeln. Alternativ können die Oberflächen auch mit Polyolefinen beschichtet sein. In einer weiteren alternativen Ausführung können die Oberflächen auch mit einer reibungsarmen Keramikbeschichtung oder einer wie beispielsweise einer DLC (diamond-like carbon)- Beschichtung versehen sein.

[0031] In einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zumindest eine bewegliche Schneidevorrichtung aufweist, um das Hohlfasermembranbündel in der zweiten Stellung von Oberteil und Unterteil auf ein vorbestimmtes Längenmaß zu längen. Vorteilhaft können in der Vorrichtung zumindest zwei Schneidevorrichtungen beweglich angeordnet sein. Die Vorrichtung ist dabei so konfiguriert, dass die in der zweiten Stellung von Unterteil und Oberteil aus dem Hohlraum aus unterer und oberer Rohrhalbschale herausragenden Hohlfasermembranen geschnitten werden. Dadurch wird das Hohlfasermembranbündel auf eine Länge gebracht, die für das Einsetzen des Hohlfasermembranbündels in das Gehäuse eines Hohlfasermembranfilters vorgesehen ist. Die Schneidevorrichtung kann ein mechanisches Schneidewerkzeug aufweisen, z.B. eine Klinge.

[0032] Alternativ kann die Schneidevorrichtung ein thermisches Schneidewerkzeug aufweisen, also insbesondere ein Schneidewerkzeug, bei dem die Enden der Hohlfasermembranen mit einem heißen Draht, einer heißen Klinge odereinem Laserstrahl durch Abschmelzen abgetrennt werden. Vorzugsweise erfolgt das Abschmelzen der Enden der Hohlfasermembranen so, dass die Lumina der Hohlfasermembranen verschlossen werden. Dies hat den Vorteil, dass im Herstellprozess der Hohlfasermembranfilter auf den Prozessschritt des Vorvergusses verzichtet werden kann. Gleichzeitig wird das Hohlfasermembranbündel durch das Abschmelzen der Hohlfasermembranen im Endbereich mechanisch stabilisiert. Das Hohlfasermembranbündel lässt sich so im weiteren Herstellprozess des Hohlfasermembranfilters sicherer handhaben.

[0033] In einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Aufnahmeeinheit für ein Gehäuserohr aufweist, die relativ zum Unterteil und/oder zum Oberteil beweglich in der Vorrichtung angeordnet ist, und die Vorrichtung weiterhin so konfiguriert ist, dass in der zweiten Stellung von Oberteil und Unterteil übereine Stellung der Aufnahmeeinheit ein Gehäuserohr stirnseitig an die untere und obere Rohrhalbschale anschließend angeordnet sein kann. Dabei ist die Relativbewegung der Aufnahmeeinheit zu Ober- und/oder Unterteil entscheidend, d.h. es kann auch vorgesehen sein, dass die Aufnahmeeinheit ortsunbeweglich gestaltet ist und die Relativbewegung über die Ober/und oder Unterschale ausgeführt wird. Das Hohlfasermembranbündel kann so direkt aus dem Hohlraum der unteren Rohrhalbschale und der oberen Rohrhalbschale in ein anschließend angeordnetes Gehäuserohr eingesetzt werden. Bei dem anschließend angeordneten Gehäuserohr handelt es sich vorzugsweise um das zylindrische Gehäuse eines Hohlfasermembranfilters. In einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel aufweist, um das Hohlfasermembranbündel aus dem Hohlraum in das stirnseitig anschließende Gehäuserohr einzusetzen. Das Einsetzen des Hohlfasermembranbündels in das anschließende Gehäuserohr erfolgt vorzugsweise durch einen beweglichen Austreiber, mit dem das Hohlfasermembranbündel aus dem Hohlraum aus unterer und oberer Rohrhalbschale in das anschließend angeordnete Gehäuserohr verschoben werden kann.

[0034] Vorzugsweise ist der Durchmesser des Hohlraums aus unterer und oberer Rohrhalbschale in der zweiten Stellung um mindestens 2%, bevorzugt mindestes 5%, weiter bevorzugt mindestens 7% geringer ist als der Durchmesser des Gehäuserohres. Aufgrund des geringeren Durchmessers ist das Verschieben des Hohlfasermembranbündels in das Gehäuserohr besonders vereinfacht. In einer bestimmten Ausführungsform weist das Gehäuserohr einen verjüngten Mittelteil auf. Dies bedeutet, dass der Innendurchmesser des Mittelteils des Gehäuserohres einen geringeren Durchmesser aufweist als die Innendurchmesser an den Enden des Gehäuserohres. Vorzugsweise nimmt bei solche Ausführungsformen des Gehäuserohres der Innendurchmesser von den Enden zum Mittelteil ab. Ein solches Gehäuserohr bzw. Hohlfasermembranfiltergehäuse wird mit dem Begriff „tapered design“ oder „verjüngtes Mittelrohr“ gekennzeichnet. In diesem Fall ist vorgesehen, dass das Ende des Gehäuserohres, welches in der zweiten Stellung von Oberteil und Unterteil stirnseitig an die untere und obere Rohrhalbschale anschließend angeordnet ist, einen mindestens 2%, bevorzugt mindestens 5%, weiter bevorzugt mindestens 7% größeren Durchmesser aufweist als der Durchmesser des Hohlraumes aus unterer und oberer Rohrhalbschale in der zweiten Stellung.

[0035] In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Anordnung, umfassend eine Vorrichtung nach dem ersten Aspekt der Erfindung und ein Hohlfasermembranbündel, welches sich in der Vorrichtung in dem aus unterer und oberer Rohrhalbschale gebildeten Hohlraum befindet. Dabei weist weder das Hohlfaserbündel noch die Vorrichtung eine Umschlagfolie auf. In einer Ausführungsform umfasst die Anordnung weiter ein Gehäuserohr, welches in der zweiten Stellung von Oberteil und Unterteil stirnseitig an die untere und obere Rohrhalbschale anschließend angeordnet ist, wobei der Durchmesser des Hohlfaserbündels, welches sich in dem Hohlraum befindet, mindestens 2%, bevorzugt mindestes 5%, weiter bevorzugt mindestens 7% geringer ist als der Durchmesser des Gehäuserohres. In einer anderen Ausführungsform weist die Anordnung weiter ein Gehäuserohr mit einem verjüngten Mittelteil auf, wobei der Durchmesser des Hohlfaserbündels, welches sich in dem Hohlraum befindet, mindestens 2%, bevorzugt mindestes 5%, weiter bevorzugt mindestens 7% geringer ist als der Durchmesser des Endes des Gehäuserohres, welches in der zweiten Stellung von Oberteil und Unterteil stirnseitig an die untere und obere Rohrhalbschale anschließend angeordnet ist.

[0036] In einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bündelung von Hohlfasermembranen, aufweisend die Schritte: Bereitstellen einer Vorrichtung nach zumindest einer der Ausführung des ersten Aspekts der Erfindung, Einbringen einer Schar von Hohlfasermembranen in die untere Rohrhalbschale in der ersten Stellung von Oberteil und Unterteil der Vorrichtung, relatives Bewegen von Oberteil und Unterteil in die zweite Stellung, so dass die Schar der Hohlfasermembranen in einem aus der unteren und der oberen Rohrhalbschale gebildeten Hohlraum zu einem Hohlfasermembranbündel gebündelt werden. Dabei wird das Hohlfasermembranbündel vorzugsweise auch komprimiert. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt eine Bündelung der Hohlfasermembranen ohne Verwendung einer Umschlagfolie. Das in dem Hohlraum vorliegende Hohlfasermembranbündel wird dabei vorzugsweise bereits auf ein Maß komprimiert, das für die weitere Verwendung in der Herstellung eines Hohlfasermembranfilters verwendet werden kann. In einem Ausführungsbeispiel wird das Hohlfasermembranbündel auf eine Packungsdichte von größer 60%, insbesondere größer 64%, weiter insbesondere größer 66% komprimiert. Als „Packungsdichte“ wird im Kontext der vorliegenden Anmeldung der Anteil, in dem aus unterer und oberer Rohrhalbschale gebildeten Hohlraum verstanden, der von den Hohlfasermembranen eingenommen wird. Die Packungsdichte berechnet sich aus dem prozentualen Verhältnis der Summe der Querschnittsflächen der Hohlfasermembranen zur Querschnittsfläche des aus unterer und oberer Rohrhalbschale gebildeten Hohlraums.

[0037] In einerweiteren Ausführung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlfasermembranbündel in der zweiten Stellung von Oberteil und Unterteil mit einer Schneidevorrichtung auf ein vorbestimmtes Längenmaß gelängt wird. In einer weiteren Ausführungsform ist das Verfahren weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Schneidevorrichtung um ein Heißschneidewerkzeug handelt, das die Enden der Hohlfasermembranen beim Ablängen schmilzt und die Lumina der Hohlfasermembranen verschließt. Die Länge des Hohlfasermembranbündels wird so auf ein für die weitere Herstellung des Hohlfasermembranfilters notwendiges Maß eingestellt.

[0038] In einer weiteren Ausführung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass ein zylindrisches Gehäuserohr angrenzend an den durch untere und obere Rohrhalbschale gebildeten Hohlraum positioniert wird und das Hohlfasermembranbündel in das angrenzende zylindrische Gehäuserohr geschoben wird. Das Herausschieben des Hohlfasermembranbündels aus dem Hohlraum erfolgt durch einen Austreiber, der in den Hohlraum geschoben wird und dabei das Hohlfasermembranbündel in Richtung des angrenzend angeordneten Gehäuserohres verschiebt. Bei dem Gehäuserohr handelt es sich insbesondere um ein zylindrisches Rohr, insbesondere um das zylindrische Gehäuse eines Hohlfasermembranfilters. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass das Hohlfaserbündel in dem durch die untere und die obere Rohrhalbschale gebildeten Hohlraum um mindestens 2%, bevorzugt mindestes 5%, weiter bevorzugt mindestens 7% stärker komprimiert ist als ein in das Gehäuserohr eingeschobene Hohlfaserbündel. Aufgrund der stärkeren Komprimierung ist das Einsetzen des Hohlfasermembranbündels in das Gehäuserohr besonders vereinfacht. Weist das Gehäuserohr einen verjüngten Mittelteil auf, so ist vorgesehen, dass das Hohlfaserbündel in dem durch die untere die und obere Rohrhalbschale gebildeten Hohlraum um mindestens 2%, bevorzugt mindestes 5%, weiter bevorzugt mindestens 7% stärker komprimiert wird als ein Hohlfaserbündel an dem Ende des Gehäuserohrs, welches in der zweiten Stellung von Oberteil und Unterteil der Vorrichtung stirnseitig an die untere und obere Rohrhalbschale anschließend angeordnet ist.

[0039] In einer weiteren Ausführung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite der unteren und/oder oberen Rohrhalbschale durch die Vielzahl von Bohrungen mit Luft angeströmt wird. Durch das Anströmen der Innenseite mit Luft wird ein Luftpolster zwischen der Oberfläche der unteren und/oder oberen Rohrhalbschale und der an der Oberfläche der Rohrhalbschalen anliegenden Hohlfasermembranen geschaffen. Vorzugsweise sind zumindest ein Teil der Bohrungen oder sämtliche Bohrungen in einer Vorzugsrichtung ausgerichtet, so dass die Anströmung der Innenseiten der Rohrhalbschalen mit Luft eine Vorzugsströmungsrichtung einnimmt. Insbesondere wird dadurch der Prozess des Herausschiebens des Hohlfasermembranbündels aus der Vorrichtung unterstützt. Das Herausschieben des Hohlfasermembranbündels erfolgt dabei in Richtung der Vorzugsströmungsrichtung der anströmenden Luft.

[0040] In einem vierten Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung einer Vorrichtung oder Anordnung nach zumindest einer Ausführungsform des ersten oder zweiten Aspekts der Erfindung zur Herstellung eines Hohlfasermembranfilters.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG ANHAND DER ZEICHNUNGEN

[0041] Fig. 1a zeigt in schematischer Darstellung eine Querschnittsansicht des Unterteils 101 und des Oberteils 120. Der gezeigte Querschnitt verläuft quer zur Längsausrichtung des Unterteils und des Oberteils. In Fig. 1a nicht gezeigt sind weitere Einzelheiten der Vorrichtung, deren Bestandteile das Unterteil und das Oberteil sind. Die Fig. 1a zeigt das Unterteil und das Oberteil in einer ersten Stellung, in der Unter- und Oberteil voneinander beabstandet sind. Gezeigt ist eine Darstellung, in der das Oberteil über dem Unterteil angeordnet ist. Es sind allerdings auch andere Anordnungen von Unter- und Oberteil in der ersten Stellung möglich. Alternativ kann das Oberteil auch neben dem Unterteil in der ersten Stellung angeordnet sein. In der in Fig. 1a gezeigten Darstellung ist die untere Rohrhalbschale 102 in einem Querschnitt gezeigt. Der Querschnitt der unteren Rohrhalbschale ist kreissegmentförmig zwischen den Seitenkanten 103a und 103b, die in Fig. 1a nur im schematischen Querschnitt sichtbar sind. Die untere Rohrhalbschale weist eine Innenseite 104 auf, die dafür ausgelegt ist, eine Schar von Hohlfasermembranen aufzunehmen, die in Fig. 1a nicht gezeigt sind. Weiterhin sind am Unterteil 101 Gasanschlüsse 106a und 106b sichtbar, über die ein Gasstrom, insbesondere ein Luftstrom in einen Lüftungskanal (nicht in Fig. 1a gezeigt) im Inneren des Unterteils 101 ein- und ausgeleitet werden kann. Die konkav gekrümmte Oberfläche der unteren Rohrhalbschale ist in Fig. 1a mit 105 bezeichnet. Sie ist in Fig. 1a im Querschnitt nur als Kreissegment erkennbar. Das Unterteil 101 weist in der gezeigten Darstellung weiterhin einen Aufnahmebereich 107 zur Aufnahme des Oberteils 120 auf.

[0042] Das Oberteil 120 weist eine zur unteren Rohrhalbschale 101 komplementäre obere Rohrhalbschale 121 auf. In der gezeigten Darstellung ist der Querschnitt der oberen Rohrhalbschale in einem Abschnitt kreissegmentförmig. Die konkav gekrümmte Oberfläche der oberen Rohrhalbschale ist in Fig. 1a mit 124 bezeichnet. Die Seitenkanten 122a und 122b, sind in Fig. 1a nur schematisch im Querschnitt sichtbar. Die Fasen der Seitenkanten sind mit 127a und 127b bezeichnet. Weiterhin sind abgebildet ein Halterungselement 126a, mit der das Oberteil in der Vorrichtung gehalten wird, sowie ein Gasanschluss 125a, mit dem ein Gas, insbesondere Luft, in einen Lüftungskanal im Inneren des Oberteils 120 ein- und ausgeleitet und über Bohrungen (nicht in Fig. 1a gezeigt) auf die Innenseite 123 des oberen Rohrabschnitts geströmt werden kann.

[0043] Fig. 1b zeigt eine schematische Darstellung einer schrägen Seitenansicht von Unterteil 101 und Oberteil 120 in der ersten Stellung. Gegenüber Fig. 1a sind weiter dargestellt ein zweites Halterungselement 126b, mit der das Oberteil 120 in der Vorrichtung gehalten wird, ein zweiter Gasanschluss 125b am Oberteil und ein dritter Gasanschluss 106c am Unterteil sowie Bohrungen 108 in der Oberfläche 105 der unteren Rohrhalbschale 102.

[0044] Fig. 2a zeigt in schematischer Darstellung Unterteil 101 und Oberteil 120 der Vorrichtung, in der Unterteil und Oberteil in der zweiten Stellung im Eingriff zueinanderstehen. Gegenüber der Darstellung aus Fig 1a ist in der Querschnittsdarstellung der gebildete Hohlraum 130 als im Wesentlichen kreisförmig dargestellt, so dass der Hohlraum an sich im Wesentlichen zylinderförmig ist. Das Oberteil 120 befindet sich entgegen der Darstellung aus Fig. 1a im Aufnahmebereich 107 des Unterteils. In der gezeigten Darstellung weist die untere Rohrhalbschale 102 an den Seitenkanten 103a und 103b eine gegenüber der oberen Rohrhalbschale 120 an den Seitenkanten 122a und 122b ein Übermaß auf. Beim Absenken des Oberteils können so die Seitenkanten 122a und 122b der oberen Rohrhalbschale mit den Fasen 127a und 127b zur Innenseite 104 der unteren Rohrhalbschale 101 Vordringen. Gemäß Fig. 2a liegen dabei liegen die Seitenkanten 122a und 122b an der Oberfläche 105 der unteren Rohrhalbschale 102 an. Über die Fasen 124a und 124b werden Hohlfasermembranen (nicht in Fig. 2a gezeigt), die an der Oberfläche 105 der unteren Rohrhalbschale 102 anliegen, abgestreift. Durch das Absenken des Oberteils wird die Schar der Hohlfasermembranen im Hohlraum 130 komprimiert. Alternativ können zwischen den Seitenkanten 122a und 122b und der Oberfläche 105 der unteren Rohrhalbschale 102 minimale Spaltmaße von weniger als einem Hohlfasermembrandurchmesser vorliegen.

[0045] Fig. 2b zeigt eine zu Fig. 2a korrespondierende, seitliche Ansicht von Unterteil und Oberteil in der zweiten Stellung.

[0046] Fig. 3 zeigt in einer Querschnittsansicht eine Darstellung einer Vorrichtung 100 mit einem Unterteil 101 und einem Oberteil 120 in einer zweiten Stellung, in der Unterteil 101 und Oberteil 120 im Eingriff zueinanderstehen. In der Querschnittsdarstellung sind die Bohrungen 108 der Oberfläche 105 der unteren Rohrhalbschale 102 schematisch dargestellt. Fig. 3 zeigt eine Hebevorrichtung 140, mit der das Oberteil 120 über die Halterungselemente 126a und 126b von einer ersten Stellung in eine zweite Stellung gebracht werden kann. Weiterhin schematisch dargestellt ist ein Austreiber 150, der gemäß einer nach Fig. 3 entsprechenden Ausführungsform beweglich ist. In Fig. 3 weiter dargestellt ist eine Aufnahmeeinheit 160, die ein zylindrisches Gehäuserohr 170 aufnimmt. Die Aufnahmeeinheit ist ein bewegliches Bauteil, mit dem ein Gehäuserohr, insbesondere ein zylindrisches Gehäuserohr, in der gezeigten zweiten Stellung stirnseitig an die untere und obere Rohrhalbschale anschließend angeordnet werden kann.

Beispiel

[0047] Anhand der in den Figuren 1a bis 3 gezeigten Ausführungsformen wird die erfindungsgemäße Bündelung einer Schar von Hohlfasermembranen erläutert. Zunächst wird eine Schar von Hohlfasermembranen in die untere Rohrhalbschale 102 in der ersten Stellung von Unterteil 101 und Oberteil 120 eingebracht. Der Radius der unteren und oberen Rohrhalbschalen (102, 121) ist dabei so bemessen, dass eine vorbestimmte Anzahl von Hohlfasermembranen zu einem Hohlfasermembranbündel gebündelt werden kann. Es wird eine für die Hämodialyse übliche Hohlfasermembran verwendet. Diese weist einen Außendurchmesser von 261 pm auf. Die verwendete Hohlfasermembran ist texturiert, d.h. die Hohlfasermembran besitzt eine im Stand der Technik bekannte Wellenform mit einer Amplitude von 0,41 mm und einer Wellenlänge von 7,5 mm. Für die Herstellung eines Hohlfasermembranfilters werden 8448 dieser Hohlfasermembranen in die untere Rohrhalbschale des Unterteils einer erfindungsgemäßen Vorrichtung eingebracht. Der Durchmesser der konkav gekrümmten Oberfläche der Rohrhalbschale beträgt dabei 29 mm.

In einem nächsten Schritt wird das Oberteil 120 in der Vorrichtung 100 in Richtung zum Aufnahmebereich 107 des Unterteils verschoben, bis die obere Rohrhalbschale 121 und untere Rohrhalbschale 102 einen Hohlraum 130 umschließen, der gemäß dem hier erläuterten Beispiel im wesentlichen zylinderförmig ist. Das Verschieben des Oberteils in den Aufnahmebereich 107 des Unterteils 101 , geschieht so lange, bis die Schar der Hohlfasermembranen in dem Hohlraum 130 ein zylindrisches Bündel mit einem Durchmesser von ca. 29 mm bildet. Das Hohlfasermembranbündel weist in diesem komprimierten Zustand eine Packungsdichte von 68,4% auf. Als Packungsdichte wird in diesem Zusammenhang das Verhältnis der Summe aller Querschnittsflächen der 8448 Hohlfasermembranen zur Querschnittsfläche des im Wesentlichen zylindrischen Hohlraums 130 verstanden. Im Anschluss wird das Hohlfasermembranbündel mit einem Schneidewerkzeug auf eine für den Bau von Hohlfasermembranfiltern vorbestimmte Länge gelängt.

In einem weiteren Schritt werden die Innenseiten 104 und 123 der unteren und oberen Rohrhalbschalen 102, 121 über die Gasanschlüsse 125a/b und 106a-c mit Luft angeströmt. Über die Aufnahmeeinheit 160 wird ein zylindrisches Gehäuserohr stirnseitig angrenzend an einer Öffnungsseite 180a des aus den oberen und unteren Rohrhalbschalen gebildeten Hohlraums 130 positioniert. Ein Austreiber 150 wird an der gegenüberliegenden Öffnungsseite 180b positioniert. Der in Längsausrichtung zu den Rohrhalbschalen bewegliche Austreiber 150 wird in Bewegung gesetzt und schiebt das Hohlfasermembranbündel aus dem Hohlraum 130 in das angrenzend anliegende zylindrische Gehäuserohr 160. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem zylindrischen Gehäuserohr um das Gehäuse eines Hohlfasermembranfilters. Alternativ kann auch ein anderes Gehäuserohr verwendet werden, in das das Hohlfasermembranbündel eingeschoben wird, so dass die Hohlfasermembranbündel stückweise aus der Vorrichtung entnommen werden können.

Das zylindrische Gehäuserohr kann demnach ein Gehäuse eines Hohlfasermembranfilters sein, das einen Innenradius von 31 mm aufweist. Die Packungsdichte des Hohlfasermembranbündels in dem zylindrischen Rohr beträgt dann 59,9%.

Alternativ kann auch ein dünnwandiges Metallrohr verwendet werden und das Hohlfasermembranbündel aus dem Hohlraum 130 in das dünnwandige Metallrohr eingeschoben werden. Das dünnwandige Metallrohr weist in diesem Fall einen Innenradius von 15 mm und einen Außenradius von 15,4 mm auf. Das Hohlfasermembranbündel kann so zunächst in das dünnwandige Metallrohr eingeschoben werden. Für die weitere Herstellung eines Hohlfasermembranfilters wird das dünnwandige Metallrohr in das Gehäuse eines Hohlfasermembranfilters mit einem Innenradius von 15,5 mm eingeschoben. Das Metallrohr wird im Anschluss aus dem Gehäuse des Hohlfasermembranfilters herausgezogen, wobei das Hohlfasermembranbündel gegengehalten wird und in dem Gehäuse des Hohlfasermembranfilters verbleibt. Gehäuse mit eingebrachtem Hohlfasermembranbündel werden wird im Anschluss weiteren Prozessschritten der Hohlfasermembranfilterherstellung zugeleitet.