Brevet FR2538264A1 — publié le 19840629

L'invention concerne un filtre pour la filtration de l'eau, en particulier pour l'élimination des pyrogènes et/ou la stérilisation de solutions pour injections ou infu- sions On sait augmenter la surface de filtration en plissant en un grand nombre de plis l'élément plat de filtre et son support de façon à former un paquet plissé présentant une grande surface efficace pour la filtration Le paquet plissé peut alors être placé sous forme de parallélépipède dans un boîtier qui l'entoure (DE-A-3 143 542), disposé comme cylindre creux dans un boîtier correspondant (DE-A-3 128 546) ou disposé sous forme de tronçons de cylindres creux dans un boîtier adapté de façon correspondante (DE-A-3 007 065). Les filtres sont ainsi réalisés soit sous forme de filtres immergés ou à débordement de trop-plein, soit sous forme de filtres traversés par le liquide à traiter. En tenant compte de cet état de la technique, l'in-. vention vise à proposer, pour les fins indiquées au début du présent exposé, à savoir notamment pour l'élimination des pyrogènes et/ou la stérilisation de solutions destinées à l'infusion ou l'injection, un filtre obtenu avec des moyens simples, présentant une grande surface effective de filtration pour des dimensions relativement petites du boîtier et qui, du fait même de sa forme de réalisation} assure une répartition régulière du fluide sur la totalité de la surface efficace de filtration du côté liquide trouble à traiter et permette qu'une pression relativement élevée s'exerce sur les surfaces des membranes et les surfaces du boîtier En outre, la forme de réalisation doit permettre la production du filtre à un prix avantageux En d'autres termes, l'invention vise également à optimiser, du point de vue technique de filtration pour la présente application, les filtres de l'état actuel de la technique, qui ont été conçus pour le traitement spécial du sang ou pour le traite- ment général des fluides. Selon les caractéristiques générales du filtre destiné selon l'invention à la filtration de l'eau: a) une membrane plane à perméabilité sélective (ou semi-perméable), réalisant un effet de coupure à 5 000 daltons et au-delà et ayant une grandeur des pores infé- rieure ou égale à 0,2 imest soutenue des deux côtés par un voile d'appui ou un carton plan, ne cédant pas de fibres et pouvant être traversé dans les trois dimensions et cette membrane est plissée, avec ce support réalisé des deux côtés, pour donner un paquet plissé b) un bottier parallélépipédique comportant au moins une entrée et un évent de sortie d'air du côté liquide trouble et une sortie du côté liquide pur entoure de tous côtés le paquet plissé, le boîtier présentant en coupe une forme telle que, lors de l'utilisation comme filtre traversé par le liquide à traiter, il se forme du côté du liquide trouble le long des bords des plis un espace de répartition de fluide et, du côté du liquide pur, les bords des plis s'appuient sur la paroi adjacente du bottier; et en cas d'utilisation comme filtre à débordement, les bords dés plis s'appuient sur les deux parois adjacentes du bottier; c) des cheminées de répartition faisant saillie dans le bottier sont prévues sur la hauteur du paquet plissé au voisinage des entrées et sorties; d) le bottier présente, dans la zone de ses faces avant extrêmes des espaces libres entourant en s'en écar- tant les faces avant extrêmes du paquet plissé et recouvrant les deux plis terminaux du paquet plissé dirigé vers les côtés extrêmes des plis, ces espaces libres étant garnis d'une matière à rôle d'étanchéité introduite par plusieurs évidements ménagés dans le boîtier; e) le boîtier est constitué de deux demi-enveloppes, dont le plan séparateur ou de jonction est parallèle au plan de plissement des plis de la membrane et perpendicu- laire à l'axe longitudinal des cheminées de répartition, et les deux demienveloppes formant le boitier sont reliées l'une à l'autre de façon permanente dans ce plan de jonction. Selon d'autres caractéristiques du filtre de l'inven- tion: les deux demi-enveloppes formant le boîtier présen- tent dans le plan de séparation des brides pouvant être collées ou soudées; une fermeture à déclic, servant d'élément destiné à faciliter le montage,est intégrée à chaque face extrême du boîtier; l'espace de répartition du fluide présente,du côté du liquide trouble, la forme d'un triangle dont la base s'étend sur la totalité de la hauteur des plis empilés les deux plis extrêmes du paquet plissé présentent leurs bords longitudinaux du côté du boîtier correspondant au liquide trouble ou à traiter; la matière destinée à assurer l'étanchéité présente une élasticité permanente et elle assure, du côté de l'élément de filtre ou paquet plissé correspondant au liquide pur, l'étanchéité des plis extrêmes par rapport au boîtier chaque orifice libre, dirigé vers le paquet plissé, des cheminées de répartition est fermé aux deux extrémités par une barrière étagée ou à gradins perpendiculaire, pour séparer l'orifice de la matière destinée à assurer l'étanchéi- té dans les espaces libres parallèles aux barrières à gra- dins'; les entrées et sorties ainsi que les cheminées de répartition et les fermetures à déclic font partie inté- grante du boîtier de matière plastique constitué de deux demi-enveloppes. L'invention sera maintenant décrite, à titre d'exemple illustratif et nullement limitatif, en regard du dessin annexé sur lequel: la figure 1 est une coupe du filtre selon la ligne 1-1 de la figure 2; la figure 2 est une vue de dessus de la demi-enve- loppe inférieure faisant partie du boîtier; la figure 3 est une coupe longitudinale partielle le long de la ligne 3-3 de la figure 2; et la figure 4 représente schématiquement une coupe de détail du boîtier et les plis extrêmes du paquet plissé, le long de la ligne 4-4 de la figure 2. 2538264 il La membrane 14 à perméabilité sélective (ou semi- perméable) présentant une structure de membrane microporeuse, par exemple à base de cellulose, présente un effet de coupure à une valeur > 5 000 daltons et une grandeur des pores La membrane 14 est soutenue des deux côtés par un voile 15, 16 de support plan, fibreux, ne peluchant pas ou ne cédant pas de fibres, ou par un carton et, avec ce support 15, 16 des deux côtés, la membrane est plissée en un paquet plissé 17 Pour une largeur de membrane de 220 mm et une largeur plissée de 14 mm ainsi qu'un nombre de plis s'élevant à 35, on forme ainsi une surface effective de filtration de 0,2 m 2 qui est disposée dans son ensemble comme paquet plissé 17 dans le boîtier 1,2 qui l'entoure et est entourée par une matière 8 à rôle d'étanchéité de façon que, par définition, le fluide ne puisse s'écouler, à partir du-côté correspondant au fluide trouble, qu'en traversant le premier voile 16 de support, la membrane 14 et le second voile 15 de support pour parvenir du côté du liquide pur Le bottier consiste en deux demi-enveloppes 1,2 et les brides ou rebords d'étan- chéité situés dans le plan de séparation sont reliés l'un à l'autre par collage ou soudure aux ultrasons. Ainsi qu'il ressort notamment de la figure 1, le boîtier 1,2 présente, du côté du liquide trouble, une entrée 4 d'admission qui se prolonge, perpendiculairement au bord des plis du paquet plissé 17, par une cheminée de répartition 4 ', 4 ",et il possède en outre un évent ou sortie 5 de départ d'air (figure 3) qui se prolonge à l'autre extrémité du boîtier 1,2 par une cheminée 5 ', 5 " correspondante de répar- tition (voir figure 2) Du côté du liquide -pur, le boîtier 1,2 présente une sortie 6, qui se prolonge de façon correspondante par une cheminée 6 '6 " de répartition. Ainsi qu'il ressort notamment de la coupe apparaissant sur la figure 1, le boîtier 1,2 a une section asymétrique concernant les bords des plis situés vers le côté correspondant au liquide trouble et le bord des plis situés du côté correspondant au liquide pur Du côté sous pression, le boîtier 1,2 s'élargit dans la zone des bords des plis pour former un espace 18 (ou chambre) de répartition du fluide, cependant que les bords des plis s'appuient directe- 2538264 i ment, du côté correspondant au liquide pur, sur la paroi de bottier voisine On parvient de cette façon à une bonne distribution ou répartition du fluide du côté correspondant - au liquide trouble et à un appui parfait des bords des plis contre le boîtier du côté de la chute de pression Cette forme de réalisation convient particulièrement bien pour un filtre traversé Lorsqu'on utilise un filtre à débordement, on utilise le raccord 5 comme sortie du milieu du côté cor- respondant au liquide trouble et comme lieu d'étranglement pour une montée de pression Pour éviter des trajets cons- tituant des courts-circuits, il n'y a pas d'espace 18 de répartition de fluide et les bords des plis s'appuient égale- ment dans ce cas sur la paroi de boîtier voisine. Ainsi qu'il ressort notamment des figures 2 et 3, le boîtier s'éloigne, dans la zone des bords extrêmes du paquet plissé 17, ce qui crée des espaces libres 9 servant à loger une matière 8 à rôle d'étanchêité,qui assure partiel- lement l'étanchéité des bords latéraux et totalement l'étan- chéité des surfaces extrêmes avant du paquet plissé 17 De la même façon, dans le sens longitudinal des deux demi-enve- loppes 1,2 formant le boîtier, sont prévus des espaces libres 3 tournés vers les plis extrêmes 17 ' du paquet plissé 17 et qui servent également à loger une matière 8 à rôle d'étanchéité, laquelle est refoulée par plusieurs évidements 7 ou orifices des demi-enveloppes 1 et 2 dans les espaces libres 3, 9 La matière coulée ou la matière 8 à rôle d'étan- chéité consiste avantageusement en une matière à élasticité constante et ne soulevant pas d'objection d'ordre physiologi- que; par exemple,cette matière est en silicone ou en polyu- réthanne. Ainsi qu'il ressort de la figure 4, la matière 8 à rôle d'étanchéité est de préférence disposée du côté de la chute de pression, c'est-à-dire que le fluide refoulé en provenance du côté correspondant au liquide trouble dans les plis ouverts comprime les plis extrêmes 17 ' du côté du liquide pur contre la matière 8 à rôle d'étanchéité qui -manifeste avantageusement une élasticité constante, de sorte 2538264 il qu'en plus d'une étanchéité par adhérence, il se forme éga- lement une étanchéité par pression. L'espace 18 de répartition de fluide, qui présente en coupe une forme triangulaire, est séparé de manière étan- che par rapport à la matière 8, des deux c 8 tés avant extrêmes du bottier, par une saillie ou nervure 10 supplé- mentaire d'étanchéité. Ainsi qu'il ressort des figures 2 et 3, deux ferme- tures à déclic 12,13 sont disposées comme éléments ou organes facilitant le montage sur les deux côtés extrêmes du bottier. Ces fermetures sont formées par un crochet 12 de la partie 2 de bottier qui enjambe le rebord ou bride 13 de la partie 1 de bottier. Le montage du bottier est extrêmement simple On introduit, selon la figure 3, le paquet plissé 17 terminé dans la demi-enveloppe inférieure 2 du boîtier et l'on recouvre de la demi-enveloppe supérieure 1 de bottierles fermetures 13,12 à déclic-formant aux deux côtés extrêmes de ce bottier une liaison de montage On effectue ensuite- le soudage aux ultrasons des brides 11,13 et l'injection de la matière 8 d'étanchéité pour garnir les espaces libres 3,9. Pour éviter que la matière 8 fluide et en cours de solidification, introduite dans les espaces libres 3, ne pénètre partiellement dans les cheminées de répartition 4 ', 4 "; 5 ', 5 "; 6 ', 6 " débouchant dans le paquet plissé et n'en diminue la section, des barrières étagées infé- rieures 19, disposées parallèlement au plissement, sont placées aux deux extrémités de l'ouverture libre des chemi- nées de répartition,ou bien l'ouverture libre des cheminées de répartition commence de manière étanche au-dessous des espaces libres 3 et termine de façon étanche au-dessus des espaces libres 3. On voit donc que,pour une surface de filtre relati- vement grande et un faible encombrement ou de faibles dimen- sions du bottier, la fabrication des éléments individuels, -leur montage ensemble et la manutention de l'ensemble du 2538264 - dispositif sont remarquablement simples. Il va de soi que, sans sortir du cadre de l'invention, de nombreuses modifications peuvent être apportées aux filtres pour filtration d'eau, décrits et représentés. 2538264 U- REVENDICATIONS 1 Filtre pour la filtration de l'eau, en particulier - pour l'élimination des pyrogènes et, éventuellement ou en variante, pour la stérilisation de solutions destinées à une infusion ou injection, filtre caractérisé par l'ensemble des caractéristiques suivantes a) le filtre comporte une membrane plane ( 14) semi- perméable présentant un effet de coupure à une valeur > à 5 000 daltons et ayant des pores dont la dimension est 4 à 0,2 um, cette membrane étant soutenue des deux côtés par un voile de support ou du carton plan, pouvant être traversé dans les trois dimensions et ne cédant pas de fibres et étant plissée avec ce support ( 15,16) disposé des deux côtés pour former un paquet plissé ( 17), b) un boîtier ( 1,2) parallélépipédique, comportant au moins une entrée ( 4) et un évent de sortie d'air (sortie. ) du côté du liquide trouble et une sortie ( 6) du côté du liquide pur entoure de tous côtés le paquet plissé ( 17), ce boîtier ( 1,2) ayant en coupe une configuration telle que lors de l'utilisation du filtre comme filtre traversé par le liquide à traiter, il y a formation le long des bords des plis, du côté du liquide trouble, d'un espace ( 18) de répartition du fluide cependant que, du côté du liquide pur, les bords des plis s'appuient sur la paroi adjacente du boîtier et, lors de l'utilisation du filtre comme filtre à déborde- ment, les bords des plis s'appliquent sur les deux parois adjacentes du boîtier c) des cheminées de répartition ( 4 ',4 "; 5 ', 5 "; 6 ', 6 ") font saillie dans le boîtier ( 1,2) sur toute la hauteur du paquet plissé ( 17) dans la zone des entrées et sorties ( 4,5,6); d) le boîtier ( 1,2) présente, dans la zone de ses faces extrêmes, des espaces libres ( 3,9) entourant les faces ou côtés extrêmes du paquet plissé ( 17) en s'en écartant et recouvrant les deux plis extrêmes ( 17 ') du paquet plissé ( 17) dirigé vers les faces extrêmes avant des plis, ces espaces libres ( 3, 9) étant emplis d'une matière ( 8) à rôle 2538264 1 d'étanchéité,injectée par plusieurs évidements ménagés dans le bol:tier ( 1,2), et e) le bottier est formé de deux demi-enveloppes ( 1,2) dont le plan de séparation est parallèle au plan de plisse- ment des plis de la membrane et perpendiculaire à l'axe longitudinal descheminées de répartition ( 4 ',4 "; 5 ', 5 "; 6 ', 6 "), et les deux demienveloppes ( 1,2) formant le boîtier sont reliées de façon permanente l'une à l'autre dans ce plan de séparation. 2 Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux demienveloppes ( 1,2) formant le boîtier présentent dans le plan de séparation des brides ( 13,11) pouvant être réunies par collage ou soudure. 3 Filtre selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une fermeture à déclic ( 12,13) est intégrée comme organe facilitant le montage à chaque face extrême du boî- tier ( 1,2). 4 Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'espace ( 18) de répartition du fluide a en coupe une forme triangulaire du côté du liquide trouble, la base du triangle s'étendant sur la totalité de la hauteur de la pile formant le paquet plissé. Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les deux plis extrêmes ( 17 ') du paquet plissé ( 17) présentent leurs bords longitudinaux du côté du bottier ( 1, 2) correspondant au liquide trouble et en ce que la matière ( 8) à rôle d'étanchéité a une élas- ticité permanente et assuredu côté de l' élément de filtre ( 17) correspondant au liquide purla liaison étanche des plis extrêmes ( 17 ') avec le bottier ( 1,2). 6 Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque ouverture libre des cheminées de répartition ( 4 ',4 "; 5 ',5 "; 6 ',6 ") tournée vers le paquet plissé ( 17) est séparée aux deux extrémités, par une barrière étagée ( 19) perpendiculaire, de la matière ( 8) à rôle d'étanchéité se trouvant dans les espaces libres - a 538264 F 7 Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les entrées et sorties ( 4,5,6), les cheminées de répartition et les fermetures à déclic ( 12, 13) font intégralement partie du bottier en matière plastique constitué par les deux demi-enveloppes.