Cartucho de filtración formado por placas apiladas.

Un cartucho de filtración (20) que tiene una entrada de fluido (28) y una salida de fluido {30) quecomprende,

una tapa final superior (22;65);

una tapa final inferior (24;67);

una abertura de ventilación (27) en al menos una de las tapas finales (22;65;24;67);

una pluralidad de unidades de filtración (26), comprendiendo cada una dos placas de filtración (42), donde cadaplaca de filtración (42) tiene una placa de soporte de membrana (32) que tiene

una superficie superior (34) y una superficie inferior (36), una de las superficies superior o inferior (34,36) que tieneuna dimensión interna relativamente más grande (LID) que la otra que tiene una dimensión interna relativamentemás pequeña (SID),

orificios de entrada de alimentación (48),

orificios de salida de permeado (50),

dos conjuntos de orificios de vía de permeado (52,54) que cada uno está en comunicación con los orificios de salidade permeado (50) y la salida (30), una fila interna de orificios (76) y una fila externa de orificios (78) proporcionandocomunicación entre las superficies superior e inferior (34,36), donde los respectivos agujeros de las placas desoporte de membrana (32) están dispuestos de manera que:

del lado de la placa de soporte de membrana (32) con la dimensión interna relativamente más pequeña (SID) laalimentación fluida pase a través de la membrana (40) para producir un permeado que pase a través de la filainterna de orificios (76) al lado opuesto de la placa de soporte de membrana (32), a través de la fila externa deorificios (78) de nuevo al lado de la placa de soporte de membrana (32) con la dimensión interna relativamente máspequeña (SID),

y después a través de los orificios de vía de permeado (52,54) y fuera de los orificios de permeado (50), ydel lado de la fluida pase a través de la membrana (38) para producir un permeado que pase a través de la filaexterna de los orificios (78) al lado opuesto de la placa de soporte de membrana (32), y después a través de losorificios de vía de permeado (52,54) y fuera de los orificios de permeado (50),

al menos una membrana de filtración (38,40) respectivamente unida a la superficie inferior (36) y a la superficiesuperior (34), yranuras (60;71) formadas en las superficies superior e inferior (34,36) que se extienden entre los márgenes opuestos(61,63;75,77) de las membranas (40;38),

donde las placas de soporte de membrana (32) de las placas de filtración (42) de las unidades de filtración (26)están selladas en su periferia externa entre sí y a las tapas finales superior e inferior con sellados de placa externa(64,66a), están selladas del lado de la palca de soporte (32) con la dimensión interna relativamente más grande (LID) a las tapas finales superior e inferior con sellados de placa interna (59), y están selladas del lado de la placa desoporte de membrana (32) con la dimensión interna relativamente más pequeña (SID) entre sí con un sellado deplaca interna (70), donde los sellados de placa externa e interna (59,64,66a,70) son elevados de las superficies quecircundan los orificios de vía de permeado (52,54) para proporcionar pasos de flujo desde los orificios de vía depermeado (52,54) a los orificios de permeado (50) para definir pasos de flujo de fluido desde la entrada de fluido (28),a través de las ranuras (60;71) formadas en las superficies superior e inferior (34,36) de las placas de soporte demembrana (32), a través de las membranas (38,40) y a través de la salida de fluido (30) que previenen que laalimentación fluida desde la entrada (28) pase alrededor de las membranas (38,40) y que proporcionan una vía depermeado simple incluyendo una fila de orificios (50) para que el permeado fluya a la salida de fluido (30).

Cartucho de filtración formado por placas apiladas Campo de la invención La presente invención se refiere a un cartucho de filtración libre de una carcasa exterior separada. Más particularmente, la presente invención se refiere a dicho cartucho de filtración que tiene dos vías de permeado a una salida de permeado desde el cartucho de filtración.

Antecedentes de la invención Los filtros de membrana de diversos materiales poliméricos son conocidos y en general son estructuras de poros delgados que tienen porositos entre aproximadamente 50-80% en volumen. Los mismos son relativamente frágiles y se utilizan comúnmente con diversos tipos de soporte o refuerzo mecánico. Las tasas de flujo de líquidos a través de dichas membranas por unidad de área son una función del tamaño de poros. Para obtener altas tasas de flujo a través de los filtros con poros finos, por ejemplo por debajo de aproximadamente un micrón, se necesitan áreas de filtro relativamente grandes. Dichas áreas por ello se han proporcionado utilizando grandes filtros individuales o utilizando un número de filtros individuales más pequeños en paralelo. Para su uso en aplicaciones farmacéuticas críticas tal como esterilización, dichas membranas y sus equipos de soporte deben estar libres de fugas o defectos capaces de pasar pequeñas partículas u organismos.

Varios pequeños filtros por ello han sido ensamblados en forma manual para el flujo paralelo con placas de soporte y equipos asociados, después han sido ensayados, y si era necesario, esterilizados, a menudo en el sitio del usuario a un costo considerable y en forma inconveniente. Las operaciones deben repetirse si el ensamblaje manual no pasa los ensayos necesarios. Las partes mecánicas de los sistemas de filtración más complejos, más grandes en general se limpian y se reutilizan reemplazando solamente los filtros. Un ensamblaje hasta ahora proporcionado en plástico desechable también se ha obtenido en forma mecánica con piezas relativamente movibles.

Los filtros de membrana Individual de gran área han sido soportados en forma plana o cilíndrica, o han sido plegados para la disposición en carcasas compactas. Los soportes para membranas planas son grandes, para un parea de filtro dada, habitualmente no son desechables y también requieren desensamblaje, limpieza, reensamblaje y ensayo con cada cambio de filtro. El plegado de las membranas frágiles crea concentraciones de estrés en los pliegues, permite la flexión de las membranas frágiles en uso, normalmente requiere la intercalación de tamices de flujo en uno o ambos de los lados corriente arriba y corriente abajo y requiere envasados y/o adhesivos para sellar los extremos y superponer costuras. Debido a las preocupaciones de posibles fallas en los pliegues, costuras o extremos a veces se utiliza un filtro plano final separado en serie con los cartuchos plegados para un agregado de seguridad en aplicaciones críticas por ejemplo, en la esterilización de productos farmacéuticos y fluidos intravenosos. Además, el uso de un número de diferentes materiales en la construcción del cartucho plegado aumenta las fuentes de productos extraíble en el filtrado.

El fluido procesado en los cartuchos de filtro actualmente disponibles experimenta caída de presión que limita el volumen de fluido que puede ser procesado a través del cartucho. El grado de caída de presión está estrechamente relacionado con la longitud de paso de flujo del fluido dentro del cartucho. Cuanto mayor es la longitud de paso de flujo, mayor es la caída de presión.

La Patente Estadounidense 4.501.663 divulga un cartucho de filtración formado a partir de una pluralidad de módulos de filtración apilados y que tiene una carcasa exterior separada. El cartucho no es deseable ya que tiene un gran volumen de retención que resulta en la pérdida de muestra.

La solicitud de Patente Estadounidense Número de Serie 60/925.774, presentada el 23 de abril de 2007 divulga un cartucho de filtración que tiene una entrada de alimentación y una salida de permeado colocada en una parte central del cartucho. Este cartucho requiere una placa de desviación de fluido para dirigir la alimentación fluida entrante desde una parte central del cartucho a una parte periférica del cartucho. La inclusión de una placa de desviación no es deseable ya que la misma añade un elemento no operativo al cartucho.

En la actualidad un ensayo de integridad utiliza un gas binario para determinar la presencia de defectos en las membranas en un cartucho de filtración. El ensayo proporciona mayor exactitud cuando el gas binario se hace fluir en un modo de filtración de flujo tangencial (TFF) en vez de en modo de filtración de flujo normal (NFF) (filtración en línea) . Este ensayo de integridad se describe en la Solicitud de Patente Estadounidense Número de Serie 11/545.738, presentada el 10 de octubre de 2006. Por consiguiente, cuando se desea efectuar la filtración NFF dentro de un cartucho de filtración y para efectuar el ensayo de integridad, el cartucho de filtración debe ser capaz de ser operado en ambos modos TFF y NFF.

Por consiguiente, serpia deseable proporcionar un cartucho de filtración que tenga una entrada de alimentación simple y una salida de permeado simple por motivos de simplicidad. Además, sería deseable proporcionar dicho cartucho que pueda ser operado en ambos modos TFF y NFF. Además, sería deseable proporcionar un cartucho de filtración con un mínimo de elementos no operativos para reducir los costos. Además, sería deseable proporcionar

dicho cartucho donde el fluido que es procesado experimente una baja caída de presión dentro del cartucho en comparación con los cartuchos actualmente disponibles.

El documento US 4501663 A divulga un cartucho de filtro que tiene una entrada de fluido y una abertura de ventilación en una tapa superior, una salida de fluido en una tapa final inferior y una pila de la unidades de filtro de membrana colocadas entre las mismas dentro de una carcasa. Cada una de las unidades de filtro comprende un soporte de plástico, redondeado, delgado que tiene membranas planas de igual tamaño unidas a las superficies opuestas superior e inferior de las mismas. El soporte tiene una abertura central, un reborde de sellado, y nervaduras y regiones circunferenciales internas y externas a las que las membranas están unidas y selladas. Cada superficie de soporte adyacente a la abertura central tiene medios de acoplamiento y espaciad circunferencial o para unir las unidades apiladas juntas en relación espacial.

El documento DE 4343485 Cl divulga un dispositivo de filtro para filtrar sustancias gaseosas de una corriente de gas que incluye una pila de módulos de membrana. Los módulos se forman respectivamente a partir de una placa de soporte que tiene nervaduras sobresalientes que definen cabales en un lado y un bolsillo de membrana unido al lado opuesto. El bolsillo de membrana de un módulo descansa sobre las nervaduras del modulo adyacente en la pila.

Compendio de la invención La presente invención se refiere a un cartucho de filtración según lo definido en la reivindicación 1. Las realizaciones preferentes están definidas en las reivindicaciones dependientes.

La presente invención proporciona un cartucho de filtración según la reivindicación 1, formado a partir de una pluralidad de unidades de filtración que están apilados y unidos entre sí para asegurar el flujo del fluido desde una entrada al cartucho de filtración. El cartucho es capaz de ser operado en ambos modos TFF y NFF. El modo de filtración es filtración de flujo normal (NFF) en línea. Cada unidad de filtración comprende dos placas de soporte de membrana selladas juntas en sus periferias externas para formar una pila de unidades de filtración. Cada placa de soporte de membrana tiene una primera superficie y una segunda superficie. Una membrana de filtración, tal como una membrana simple o una pluralidad de membranas está unida a cada una de la primera y segunda superficies de cada placa de soporte de membrana. El cartucho de filtración está provisto de tapas finales, una entrada de fluido, un permeado salida y una segunda salida que funciona como una abertura de ventilación. Las tapas finales sellan el cartucho y dirigen el flujo desde la entrada de alimentación, a través de las membranas y fuera de la salida.

El fluido de permeado fluye a través de dos vías de fluido dentro del cartucho de filtración de manera que, en promedio, la longitud de paso de flujo es la mitad de la longitud de paso e flujo de un cartucho de filtración que tiene un paso de flujo y que tiene la misma sección transversal horizontal. Proporcionando dos pasos de flujo de fluido para el permeado, la caída de presión del fluido dentro del... [Seguir leyendo]

1. Un cartucho de filtración (20) que tiene una entrada de fluido (28) y una salida de fluido {30) que comprende,

una tapa final superior (22;65) ;

una tapa final inferior (24;67) ;

una abertura de ventilación (27) en al menos una de las tapas finales (22;65;24;67) ;

una pluralidad de unidades de filtración (26) , comprendiendo cada una dos placas de filtración (42) , donde cada placa de filtración (42) tiene una placa de soporte de membrana (32) que tiene una superficie superior (34) y una superficie inferior (36) , una de las superficies superior o inferior (34, 36) que tiene una dimensión interna relativamente más grande (LID) que la otra que tiene una dimensión interna relativamente más pequeña (SID) ,

orificios de entrada de alimentación (48) ,

orificios de salida de permeado (50) ,

dos conjuntos de orificios de vía de permeado (52, 54) que cada uno está en comunicación con los orificios de salida de permeado (50) y la salida (30) , una fila interna de orificios (76) y una fila externa de orificios (78) proporcionando comunicación entre las superficies superior e inferior (34, 36) , donde los respectivos agujeros de las placas de soporte de membrana (32) están dispuestos de manera que:

del lado de la placa de soporte de membrana (32) con la dimensión interna relativamente más pequeña (SID) la alimentación fluida pase a través de la membrana (40) para producir un permeado que pase a través de la fila interna de orificios (76) al lado opuesto de la placa de soporte de membrana (32) , a través de la fila externa de orificios (78) de nuevo al lado de la placa de soporte de membrana (32) con la dimensión interna relativamente más pequeña (SID) ,

y después a través de los orificios de vía de permeado (52, 54) y fuera de los orificios de permeado (50) , y

del lado de la placa de soporte de membrana (32) con la dimensión interna relativamente más grande (LID) la alimentación fluida pase a través de la membrana (38) para producir un permeado que pase a través de la fila externa de los orificios (78) al lado opuesto de la placa de soporte de membrana (32) , y después a través de los orificios de vía de permeado (52, 54) y fuera de los orificios de permeado (50) ,

al menos una membrana de filtración (38, 40) respectivamente unida a la superficie inferior (36) y a la superficie superior (34) , y

ranuras (60;71) formadas en las superficies superior e inferior (34, 36) que se extienden entre los márgenes opuestos (61, 63;75, 77) de las membranas (40;38) ,

donde las placas de soporte de membrana (32) de las placas de filtración (42) de las unidades de filtración (26) están selladas en su periferia externa entre sí y a las tapas finales superior e inferior con sellados de placa externa (64, 66a) , están selladas del lado de la palca de soporte (32) con la dimensión interna relativamente más grande (LID) a las tapas finales superior e inferior con sellados de placa interna (59) , y están selladas del lado de la placa de soporte de membrana (32) con la dimensión interna relativamente más pequeña (SID) entre sí con un sellado de placa interna (70) , donde los sellados de placa externa e interna (59, 64, 66a, 70) son elevados de las superficies que circundan los orificios de vía de permeado (52, 54) para proporcionar pasos de flujo desde los orificios de vía de permeado (52, 54) a los orificios de permeado (50) para definir pasos de flujo de fluido desde la entrada de fluido (28) , a través de las ranuras (60;71) formadas en las superficies superior e inferior (34, 36) de las placas de soporte de membrana (32) , a través de las membranas (38, 40) y a través de la salida de fluido (30) que previenen que la alimentación fluida desde la entrada (28) pase alrededor de las membranas (38, 40) y que proporcionan una vía de permeado simple incluyendo una fila de orificios (50) para que el permeado fluya a la salida de fluido (30) .

2. El cartucho de filtración de la reivindicación 1, donde en cada placa de soporte de membrana (32) una de las superficies superior o inferior (34, 36) que tiene la dimensión interna relativamente más grande (LID) aloja la membrana de filtración (38) que es más grande que la membrana de filtración (40) unida a la otra de las superficies superior e inferior (34, 36) , que a su vez tiene la dimensión interna relativamente más pequeña (SID) y aloja la membrana de filtración más pequeña (40) .

3. El cartucho de filtración de la reivindicación 2, donde la unidad de filtración (26) se forma uniendo las dos placas de filtración (42) entre sí en las superficies que tienen el lado de la placa de soporte de membrana (32) con la dimensión interna relativamente más pequeña (SID) .

4. El cartucho de filtración de la reivindicación 3, donde una pila de unidades de filtración (26) se forma uniendo las unidades de filtración (26) entre sí en las superficies que tienen el lado de la placa de soporte de membrana (32) con dimensión interna relativamente más grande (LID) .

5. El cartucho de filtración de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde la tapa final superior (22;65) 5 está provista con la entrada de fluido (28) , con la salida de fluido (30) y con la abertura de ventilación (27) .

6. El cartucho de filtración de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 donde cada una de las tapas finales (22;65;24;67) incluye una abertura de ventilación abierta (27) .

7. El cartucho de filtración de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde una pluralidad de membranas de filtración (40a, 40b) están unidas a la superficie inferior (36) de las placas de soporte de membrana

(32) y una pluralidad de membranas de filtración (38a, 38b) unidas a la superficie superior (34) de las placas de soporte de membrana (32) .

Figura 1

Figura 2

Figura 3

Figura 4

Figura 5

Figura 6