用于在两个介质之间进行材料和/或能量交换的设备和用于制造所述设备的方法技术

本发明专利技术涉及用于在第一交换介质与至少一个第二交换介质之间进行材料和/或能量交换的设备，所述设备包括壳体(1)，所述壳体包围至少一个室，在所述室中设置有材料和/或能量能渗透的空心纤维(3h)的组(3)，并且所述室通过所述空心纤维(3h)分成两个室区域(1a、11a/b)，所述空心纤维(3h)在所述至少一个室的第一室区域(1a)中能由所述第一交换介质环流并且所述空心纤维(3h)在所述至少一个室的第二室区域(11a/b)中能由所述至少一个第二交换介质流经，所述空心纤维组(3)具有组轴线(4)，所述空心纤维组(3)的所有空心纤维(3h)相对于所述组轴线横向地、优选垂直地取向，所述空心纤维组(3)沿径向相对于所述组轴线(4)隔开间距地在完整的360度上围绕所述组轴线(4)以浇注材料贯穿，借助于所述浇注材料，所述空心纤维组(3)的空心纤维(3h)彼此粘接，并且所述空心纤维组(3)在其外周边上具有至少两个沿周向方向相对于彼此隔开间距的并且分别沿轴向延伸的密封元件(5)，特别是所述密封元件通过浇注材料构造，并且所述密封元件(5)在沿径向方向压缩的状态中密封地贴靠在所述壳体(1)的内壁上，并且所述至少一个室的第二室区域(11a/b)通过所述密封元件(5)沿周向方向分成至少两个室部分区域(11a、11b)。11b)。11b)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在两个介质之间进行材料和/或能量交换的设备和用于制造所述设备的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于在第一交换介质、特别是血液于至少一个第二交换介质、特别是气体之间仅材料和/或能量交换的设备，所述设备包括壳体，所述壳体包围至少一个室，在所述室中设置有材料和/或能量能渗透的空心纤维的组，并且所述室通过所述空心纤维分成两个室区域，所述空心纤维在所述至少一个室的第一室区域中能由所述第一交换介质环流并且所述空心纤维在所述至少一个室的第二室区域中能由至少一个第二交换介质流经。本专利技术也涉及一种用于制造这样的设备的方法。

技术介绍

[0002]这种类型的设备和用于制造所述设备的方法在现有技术中原则上已知。这样的具有材料能渗透的空心纤维的设备例如用于特别是在提高氧部分压力的情况下降低生物的血液中的二氧化碳部分压力。因此，血液可以用作第一交换介质，并且气体可以用作第二交换介质，所述气体对此也理解成多种气体的混合物，所述气体特别是具有比要处理的血液高的氧气压力。这种类型的设备例如被称为充氧器。
[0003]此外，已知这样的设备，其中，借助于能量能渗透的空心纤维，能量在参与交换的介质之间运输，特别是运输经由空心纤维壁离开地运输。在这里，所述设备例如用作用于在所述介质之间交换热量的热交换器起。
[0004]因此，在所提及类型的设备中可以不仅出现仅材料能渗透的和仅能量能渗透的空心纤维，而且可以出现两个纤维类型的组合。
[0005]在所述设备的壳体中，所述第一室区域与材料和/或能量能渗透的空心纤维的外表面处于流体连接中，反之，所述第二室区域与空心纤维的内部容积处于连接中。因此，所述设备的室实际通过空心纤维壁或膜分成两个室区域。因此，在所述两个室区域之间可以经由空心纤维壁离开地发生交换介质之间的材料交换和/或能量交换。因此，第一交换介质、例如血液可以流动到所述一个室区域中，并且第二交换介质、例如用于氧气增加和/或二氧化碳耗尽的气体可以流动到所述第二室区域中。
[0006]空心纤维被理解为材料能渗透的，因为所述空心纤维对于空心纤维特定的确定的材料能渗透，对于其他材料反之不能渗透。这样的半透性的空心纤维能够在示例性地提及的应用中例如二氧化碳分子和氧气分子沿两个方向穿过空心纤维的壁、然而血液成分不穿过空心纤维的壁。这样的空心纤维被理解为能量能渗透的，即，所述空心纤维允许在空心纤维壁的两侧的介质之间能量交换、例如热交换，特别是这样的能量能渗透的空心纤维不是材料能渗透的，然而也可以是材料能渗透的。
[0007]本专利技术也涉及这样的文首提及的能量和/或材料能渗透的设备、例如热交换器和/或充氧器设备，然而不限制于此。
[0008]在现有技术中，这样的设备对于分别要治疗的生物尺寸特定地制造。例如用于成年人的设备与用于儿童和特别是新生儿的设备相比具有较大的壳体并且空心纤维组具有
较大的交换表面。因此，制造和仓储管理是对应耗费的且费用多的。
[0009]在现有技术中还规定：将空心纤维组的空心纤维彼此并且同时也与容纳空心纤维组的壳体以浇注材料粘接。这个过程也称为胶着(Verpottung)。由此，空心纤维组的空心纤维与壳体材料锁合地通过粘接部连接。因此不可能将空心纤维组在使用这样的设备之后从壳体无破坏地去除，然而这对于研究应用是值得期望的。

技术实现思路

[0010]因此本专利技术的任务在于，提供一种文首提及类型的设备，所述设备优选用作充氧器和/或热交换器，以简单的方式和方法可以实现空心纤维组的不同大小的交换面，优选不同的轴向长度的空心纤维组可以在未改变的壳体布置结构中使用。优选地，一个任务在于，可以将所利用的空心纤维组也从壳体事后又无破坏地去除，例如以便能够对此进行研究工作。此外，一个任务在于，提供一种用于制造这样的设备的方法。
[0011]这个任务关于所述设备通过如下方式解决，即，所述空心纤维组具有组轴线，所述空心纤维组的所有空心纤维相对于所述组轴线横向地、优选垂直地取向，所述空心纤维组沿径向相对于所述组轴线隔开间距地在完整的360度上围绕所述组轴线以特别是硬化的浇注材料浸透/贯穿，借助于所述浇注材料，所述空心纤维组的空心纤维彼此粘接、特别是仅彼此粘接，并且所述空心纤维组在其外周边上具有至少两个沿周向方向相对于彼此隔开间距的并且分别沿轴向延伸的密封元件，所述密封元件特别是通过所述浇注材料、优选在其硬化之后构造，并且密封元件在沿径向方向压缩的状态中密封地贴靠在所述壳体的内壁上，并且所述第二室区域通过所述密封元件沿周向方向分成至少两个室部分区域。所述密封元件优选具有恰好或至少沿组轴线的方向观察对应于空心纤维组的轴向长度的轴向长度。因此，在一种可能的实施方案中，所述密封元件的轴向的端部可以分别与所述空心纤维组的轴向端面对齐地终止或按照下面还要描述的实施方案沿轴向方向突出于此。
[0012]空心纤维横向于组轴线的布置结构优选被理解为，空心纤维纵向尺寸的方向与组轴线的方向交叉，两个方向则至少彼此构成不同于0或180度的角度。优选地，所述空心纤维垂直于组轴线地取向。
[0013]轴向方向在下面被理解为组轴线的方向或平行于此的方向，特别是组轴线被假定为优选居中地处于组中。径向方向是指向到组轴线上的或从其开始指离的、特别是垂直于组轴线的方向。
[0014]通过空心纤维组与浇注材料沿径向隔开间距地被贯穿的方式，直接邻接到组轴线上地并且包围该组轴线地在空心纤维组中产生没有浇注材料的区域、特别是内部区域，该区域因此构成空心纤维组中的空间，在该空间中，空心纤维在所述设备的室中露出。这个区域构成所述至少一个室的第一室区域或者至少与其流体连接。浇注材料与组轴线的径向间距不必对于绕组轴线的所有角位置相同。没有浇注材料的空间例如可以在垂直于组轴线的横截面中是有角的、特别是矩形的或部分圆形的或抛物线形的。沿轴向方向，所述横截面可以优选对于所有轴位置是相同的。所述横截面也可以随着轴向位置改变，例如从所述组的一个轴向端部朝另一个轴向端部的方向改变、例如减少。反之，浇注材料与组轴线的径向间距可以也对于绕组轴线的所有角位置、特别是也对于在组中的所有轴向位置是相同的。在这种情况下，空心纤维组的没有浇注材料的空间是具有圆面作为基面的柱形空间，所述柱
形空间沿径向方向在外部由浇注材料包围。
[0015]因此，没有浇注材料的空间一般可以例如是具有任意柱形基面的柱形空间或具有任意锥形基面的截锥形空间。优选地，相应的基面是圆形的或有角的。组轴线优选是如下轴线，该轴线在空心纤维组中处于这个没有浇注材料的空间中，进一步优选地居中地处于没有浇注材料的空间中。
[0016]按照本专利技术，在空心纤维组中在完整的360度上围绕组轴线包围自由区域的并且将空心纤维彼此材料锁合地连接的浇注材料优选不与壳体的内壁材料锁合地连接，在所述壳体中设置有所述空心纤维组。
[0017]与在以前的现有技术中不同，空心纤维与所述设备的壳体之间的密封不是经由浇注材料向壳体内壁上的材料锁合连接进行，而是经由沿轴向、亦即平行于组轴线地延伸的密封元件在空本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于在第一交换介质、特别是血液与至少一个第二交换介质、特别是气体之间进行材料和/或能量交换的设备，所述设备包括壳体(1)，所述壳体包围至少一个室，在所述室中设置有材料和/或能量能渗透的空心纤维(3h)的组(3)，并且所述室通过所述空心纤维(3h)分成两个室区域(1a、11a/b)，所述空心纤维(3h)在所述至少一个室的第一室区域(1a)中能由所述第一交换介质环流并且所述空心纤维(3h)在所述至少一个室的第二室区域(11a/b)能中由所述至少一个第二交换介质流经，其特征在于，a.所述空心纤维组(3)具有组轴线(4)，所述空心纤维组(3)的所有空心纤维(3h)相对于所述组轴线横向地、优选垂直地取向，所述空心纤维组(3)沿径向相对于所述组轴线(4)隔开间距地在完整的360度上围绕所述组轴线(4)以浇注材料贯穿，借助于所述浇注材料，所述空心纤维组(3)的空心纤维(3h)彼此粘接，并且所述空心纤维组(3)在其外周边上具有至少两个沿周向方向相对于彼此隔开间距的并且分别沿轴向延伸的密封元件(5)，特别是所述密封元件通过浇注材料构造，并且b.所述密封元件(5)在沿径向方向压缩的状态中密封地贴靠在所述壳体(1)的内壁上、特别是沿径向处于外部的内壁上，并且c.所述至少一个室的第二室区域(11a/b)通过所述密封元件(5)沿周向方向分成至少两个室部分区域(11a、11b)。2.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，所述空心纤维组(3)包括多个平面层的空心纤维(3h)，所述层沿所述组轴线(4)的方向上下堆叠、特别是沿所述组轴线(4)的方向相对于彼此隔开间距地上下堆叠。3.按照权利要求2所述的设备，其特征在于，所述空心纤维组(3)具有不同层(3c)的空心纤维(3h)，所述空心纤维具有所述空心纤维(3h)的至少两个不同的放置方向。4.按照上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个室的第二室区域(11a/b)的每两个室部分区域(11a、11b)通过至少一个确定的放置方向的空心纤维(3h)连接，特别是所述室部分区域(11a、11b)构成第二交换介质的进入和排出区域。5.按照上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述空心纤维组(3)关于其密封元件(5)的布置结构相对于所述壳体(1)的内横截面具有尺寸过量，特别是彼此对置的密封元件(5)的间距大于所述壳体(1)的由所述密封元件(5)接触的面区域的间距，并且所述空心纤维组通过装入到所述壳体(1)中至少在其密封元件(5)的区域中沿径向被压缩。6.按照上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述壳体(1)具有管状的壳体壁(1)，所述壳体壁的管轴线平行于所述至少一个空心纤维组(3)的所述组轴线(4)，特别是所述管轴线和所述组轴线(4)是共线的，所述至少一个空心纤维组(3)、特别是每个空心纤维组(3)设置在两个盖元件(2a、2c；2c、2b)之间，所述盖元件对于所述第一交换介质能渗透，特别是所述盖元件沿轴向方向界定所述至少一个室。7.按照权利要求6所述的设备，其特征在于，所述至少一个空心纤维组(3)在所述盖元件(2a、2b)之间沿轴向方向被压缩。8.按照权利要求6或7所述的设备，其特征在于，至少一个所述盖元件(2a、2b)能在所述管状的壳体壁(1)的内部移动。9.按照上述权利要求6至8中任一项所述的设备，其特征在于，在所述壳体(1)中、特别是在由所述壳体的管状的壳体壁(1)包围的空间中设置有至少两个沿轴向前后相继的室，
所述室通过能轴向移动的盖元件(2c)分开，在每个室中设置有空心纤维组(3)，特别是所述空心纤维中的至少一个空心纤维组具有材料能渗透的空心纤维(3h)。10.按照权利要求8或9所述的设备，其特征在于，所述壳体(1)包括压缩元件(7、9)，利用所述压缩元件，压缩压力能施加到能移动的盖元件(2a)上，特别是所述压缩元件(7、9)是压力弹簧(8)或螺钉(7)、特别是空心螺钉(7)，所述第一介质能引导穿过所述压力弹簧或所述螺钉。11.按照上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，在所述至少一个空心纤维组(3)的至少一个轴向端面上、优选在其两个轴向端面上设置有至少一个在360度上完全包围所述组轴线(4)的密封唇(12)、优选多个沿径向隔开间距的、分别在360度上完全包围所述组轴线的密封唇(12)，所述密封唇贴靠在盖元件(2a、2b、2c)上。12.按照上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个空心纤维组(5)的相应的沿轴向延伸的密封元件(5)沿轴向方向突出于所述空心纤维组(3)的至少一个轴向端面、优选突出于两个轴向端面。13.按照权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：N，
申请(专利权)人：亚琛工业大学，
类型：发明
国别省市：