Un módulo de filtración, que comprende:

un colector, un cartucho (84;

94; 211) de filtro y una cubeta (28) que alberga al cartucho de filtro;

en el que dicho cartucho de filtro incluye un collar (80; 210) que se extiende radialmente alrededor de la periferia de dicho cartucho (84; 94; 211) de filtro y está sujeto liberablemente al cartucho de filtro;

en el que dicha cubeta (28) y dicho cartucho de filtro están unidos entre sí para formar una construcción unitaria en la que dicho collar (80; 210) está fijado a una pared lateral interna de la citada cubeta (28) por medio de un encaje a presión, y

en el que dichos cartucho (84; 94; 211) de filtro y cubeta (28), están en comunicación de fluido con el citado colector de tal manera que evitan que se mezcle un fluido alimentado a dicho cartucho de filtro con un permeado extraído del citado cartucho de filtro

Módulo de filtración.

Antecedentes de esta invención

La presente invención se refiere a módulos de filtración de membrana, que son más higiénicos y más fáciles de sustituir e instalar que los módulos de filtración actualmente disponibles. Más en particular, la presente invención se refiere a módulos de filtración de membrana formados a partir de un cartucho de filtración, una cubeta de retención y un colector, en conjunto.

El control de contaminantes particulados en un proceso de filtración, tal como en la industria de los semiconductores, requiere el uso de filtros ultra-limpios que tengan membranas que eliminen partículas submicrométricas. Se conoce bien el hecho de que cualquier partícula que se deposite sobre una oblea semiconductora produce un defecto cuando la partícula es suficientemente grande. Típicamente, en la industria de los semiconductores, los fallos por defectos pueden ser producidos por partículas tan pequeñas como aproximadamente una décima de las peculiaridades más pequeñas del chip semiconductor. Por lo tanto, se utilizan filtros de membrana en cada etapa del proceso para la fabricación de chips semiconductores, con el fin de purificar tanto los líquidos como los gases de trabajo.

Aunque se han desarrollado muchos diseños diferentes para un módulo de filtración utilizado en una filtración de líquido ultra-puro, dos diseños son los usuales. En un diseño de módulo, el líquido que ha de ser filtrado fluye desde un extremo del módulo de filtración hasta el otro extremo. En esta clase de módulo de filtración, las conexiones de alimentación y de permeación están situadas en extremos opuestos del filtro, forzando con ello a que el flujo de líquido se mueva desde un extremo hasta el otro. Esta configuración de flujo se menciona como configuración de flujo en línea. En primer lugar, son más difíciles de conectar al equipo de procesamiento puesto que el módulo está dispuesto en sándwich entre dos conjuntos de conexiones. En segundo lugar, cualquier líquido libre que permanezca en el interior del módulo drena rápidamente tras la desconexión del módulo puesto que al menos una conexión está situada en la parte inferior del módulo.

Un segundo diseño modular de filtración posiciona todas las conexiones en el mismo extremo del módulo. En este tipo de módulo, los puertos de alimentación y permeación están típicamente orientados en horizontal, en la parte superior o extremo de "cabeza" del módulo, en los lados opuestos del mismo. Debido a su forma, se dice que estos módulos tienen configuración en T, en L o en U. Esta configuración facilita la conexión de la cabeza a la porción restante del módulo de filtración que comprende la cubeta y el cartucho de filtración posicionado en el interior de la cubeta. En este diseño, la cubeta y el cartucho de filtración comprenden elementos separados. Así, cuando se construye el módulo de filtración, el cartucho de filtración y la cubeta se separan y se fijan a, y se hermetizan con, la cabeza de colector. Adicionalmente, con la terminación de la filtración, la cubeta y el cartucho se separan y se retiran de la cabeza. Esta retirada por separado requiere que la cubeta sea movida una distancia sustancialmente mayor que la longitud completa del cartucho con el fin de dejar al descubierto el cartucho de modo que permita su extracción. A continuación, el cartucho expuesto se extrae a mano o con una herramienta manual. Puesto que el cartucho de filtro está saturado con el líquido que se ha filtrado, el cual, con frecuencia, es corrosivo o tóxico, la etapa de extracción del cartucho representa un peligro para el trabajador. Adicionalmente, puesto que la cubeta debe ser desplazada la longitud del cartucho, el espacio en el que se posicionan la cubeta y el cartucho debe albergar esta etapa de extracción.

Se ha propuesto, en el documento U.S.-A-5.114.572, proporcionar un conjunto de filtro que coopere con una cubeta para fabricar una construcción de cartucho de filtro-cubeta que pueda ser desmontada como unidad simple desde un colector. El cartucho de filtro está conectado a la cubeta mediante conexiones de bayoneta existentes en el cartucho que se acoplan en ranuras por dentro de la superficie interior de la cubeta. Esta conexión de bayoneta requiere que pestañas que se extienden desde la superficie externa del cartucho de filtro, sean posicionadas en ranuras que se extienden verticalmente por el interior de la cubeta, y después en ranuras que se extienden horizontalmente por el interior de la cubeta. La configuración de conexión requiere que el cartucho sea movido en primer lugar verticalmente por las ranuras verticales, y a continuación sea girado hacia las ranuras horizontales cuando se monta el cartucho en la cubeta. Por el contrario, cuando se desea retirar el cartucho desde la cubeta a la terminación de un proceso de filtración, el cartucho debe ser girado y elevado desde la cubeta en un único movimiento. Puesto que la retirada del cartucho desde la cubeta requiere la aplicación de fuerza sobre el conducto de fluido situado en la parte superior del cartucho, y puesto que el diámetro de este conducto es más pequeño que el diámetro del cartucho, no existe apalancamiento de la fuerza de aplicación sobre el cartucho. Esto, a su vez, requiere la aplicación de una fuerza considerable sobre el cartucho cuando se efectúa su extracción de la cubeta, que puede requerir la utilización de alguna herramienta de mano. La aplicación de una fuerza rotacional y de una fuerza de elevación como movimiento único, incrementa la dificultad de separación de la cubeta del cartucho de filtro. La separación del cartucho de la cubeta es particularmente difícil cuando se han filtrado fluidos tóxicos o corrosivos mediante este dispositivo de filtración.

Además, los diseños actuales tienen el cierre hermético de cartucho contra el, y están ligeramente sujetos (acoplamiento por fricción) al, colector. Cualquier aplicación de presión inversa cuando se aplica al cartucho, puede provocar que el cartucho deje de asentar bien en el colector, haciendo que el mismo sea ineficaz para la filtración.

En consecuencia, sería deseable proporcionar una construcción de módulo de filtración que evite la necesidad de extraer el cartucho de filtro por separado de la cubeta desde el colector, mientras que permita que el cartucho de filtro y la cubeta sean extraídos desde un colector como una sola unidad. Adicionalmente, sería deseable proporcionar una construcción tal que evite la necesidad de aplicar fuerza en una pluralidad de direcciones de movimiento para efectuar la extracción de un cartucho y una cubeta desde un colector. Una construcción de ese tipo fomentaría la facilidad de separación del cartucho y la cubeta del colector, eliminaría el peligro para el trabajador durante la extracción del cartucho de filtro con posterioridad al filtrado, y reduciría el espacio requerido para instalar el módulo de filtración. Finalmente, formando el cartucho y la cubeta como una estructura unitaria y fijando esa estructura al colectar, se evita el problema de que el cartucho resulte desalojado del colector cuando se somete a presión inversa.

El documento US-A-5601711 divulga un dispositivo de filtro proporcionado especialmente para la separación de bio-materiales de una muestra de fluido, en el que el dispositivo comprende una pluralidad de elementos tubulares en línea ensamblados en un tren por medio de estructuras de conexión complementarias tales como cierres herméticos, acoplamientos de bayoneta, encajes a presión y similares, para formar un paso estanco de un volumen de muestra de fluido.

El documento WO 97/47891 divulga una conexión de encaje a presión o de enclavamiento en su lugar de dos elementos de un dispositivo de filtro que han de girar cada uno en relación con el otro después de estar así conectados.

El conjunto de filtro propuesto en el documento US-A-5114572 comentado anteriormente, utiliza un cartucho de filtro en el que una porción superior del cartucho está formada integralmente con una pestaña que se proyecta radialmente hacia el exterior desde la misma, y que está fijada a la superficie interna de la cubeta por medio de una conexión de tipo bayoneta.

El documento DE-A-19623681 divulga un filtro de aceite lubricante para motores de combustión, en el que el cartucho de filtro está sujeto a una cubeta de filtro por medio de un tubo de soporte central que penetra en el cartucho de filtro, y un collar que se encaja a presión axialmente en el tubo central, y que se encaja a presión en un saliente axial de la cubeta. El documento DE-A-19527844 divulga una estructura completamente...

1. Un módulo de filtración, que comprende:

un colector, un cartucho (84; 94; 211) de filtro y una cubeta (28) que alberga al cartucho de filtro;

en el que dicho cartucho de filtro incluye un collar (80; 210) que se extiende radialmente alrededor de la periferia de dicho cartucho (84; 94; 211) de filtro y está sujeto liberablemente al cartucho de filtro;

en el que dicha cubeta (28) y dicho cartucho de filtro están unidos entre sí para formar una construcción unitaria en la que dicho collar (80; 210) está fijado a una pared lateral interna de la citada cubeta (28) por medio de un encaje a presión, y

en el que dichos cartucho (84; 94; 211) de filtro y cubeta (28), están en comunicación de fluido con el citado colector de tal manera que evitan que se mezcle un fluido alimentado a dicho cartucho de filtro con un permeado extraído del citado cartucho de filtro.

2. El módulo de filtración de la reivindicación 1, en el que dicha cubeta (28) posee ranuras (40) formadas en la superficie interna de la cubeta (28), y dicho collar (80) posee pestañas (88) que se encajan a presión en ranuras (40) de la cubeta (28) cuando el cartucho de filtro está asentado en el interior de la citada cubeta (28).

3. El módulo de filtración de la reivindicación 1 ó 2, que incluye una entrada (82) para el fluido alimentado a dicha cubeta, y una salida (86; 95) para el permeado procedente de dicho cartucho de filtro.

4. El módulo de filtración de la reivindicación 1 ó 2, que incluye una entrada para el fluido alimentado a dicho cartucho de filtro y una salida para el permeado procedente de la citada cubeta.

5. El módulo de filtración de la reivindicación 1, 2, 3 ó 4, en el que el collar (80) contiene una bisagra (81; 90, 91) para la sujeción del collar (80) al cartucho (84; 94) de filtro.

6. El módulo de filtración de la reivindicación 1, 2, 3 ó 4, en el que el collar (210) está sujeto al cartucho (211) por medio de una conexión de encaje a presión.

7. El módulo de filtración de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el cartucho de filtro contiene uno o más medios de filtración elegidos en el grupo consistente en una membrana laminada plana, una membrana laminada plana arrollada en espiral, una membrana laminada plana plegada, una membrana laminada plana plegada en espiral, una membrana de fibra hueca, medios de filtro en profundidad, medios particulados que contienen un material de captura activo, medios de intercambio iónico, y combinaciones de los mismos.