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So steigert man die Kapazität der Filtrationsanlage

Anzahl, Struktur und Beschaffenheit von Filterbeuteln
So steigert man die Kapazität der Filtrationsanlage

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Die einfache Bedienung und die hohe Kapazität waren schon immer die Hauptvorteile der Beutelfiltration. In der Industrie sind viele Arten von Filterbeuteln verfügbar, die in einem Filtergehäuse verwendet werden können. Wie man die Kapazität einer bestehenden Beutelfiltrationsanlage steigern kann, wird im Folgenden dargelegt.

Eaton Filtration bietet umfassende Beratung zur Auswahl der richtigen Filtertechnologie und Filterbeutel. Die drei grundlegenden Typen von Filtermedien sind Nadelfilze, gewebte Monofilamentgewebe und schmelzgeblasene Medien. Jede dieser Technologien bietet spezifische Filtrationseigenschaften, die sie zur optimalen Lösung für einen bestimmten Anwendungsbereich, die Art der zu entfernenden Partikel und die zu filtrierende Flüssigkeit machen. Sobald der Filtertyp ausgewählt ist, definiert die erforderliche Durchflussrate die Anzahl der erforderlichen Filterbeutel. Schließlich sind noch Überlegungen zur Gehäuseauswahl erforderlich. Es gibt zwei grundlegende Durchflussoptionen für Filtergehäuse: Einlass von oben wie beim Topline-Filtergehäuse oder seitlicher Einlass. Ausführungen mit oberem Einlass werden im Allgemeinen bevorzugt, da der Dichtungsring des Filterbeutels direkt durch den verschraubten Deckel zusammengedrückt wird. Das verbessert die Abdichtung und verhindert einen möglichen Bypass.

Medien mit höherer Kapazität

Um nun die Leistung eines bestehenden Filtrationssystems zu verbessern, gibt es vier verschiedene Ansätze:

  • Hinzufügen von mehr oder größeren Filterbeuteln (traditionelle Methode)
  • Wechsel zu Filtermedien mit höherer Kapazität
  • Vergrößerung der Filterfläche im vorhandenen Filter
  • mehrstufige Filtration (Vorfilter/Endfilter) mit verschiedenen Porengrößen

Der traditionellste Ansatz zur Erhöhung der Kapazität besteht darin, die Anzahl oder Größe der Filter zu erhöhen. Dies kann durch Einbau eines zusätzlichen Filters oder durch Austausch des Beutelfiltergehäuses gegen ein größeres erreicht werden. Es ist jedoch eine kostspielige Option, die Investitionen, Prozessausfallzeiten und zusätzlichen Platzbedarf erfordert.

Anstatt zusätzliche Filter hinzuzufügen, gibt es die Möglichkeit, zu Medien mit höherer Kapazität zu wechseln. In der Industrie sind viele Arten von Filterbeuteln verfügbar, die die gleiche Partikelrückhalteeffizienz bieten, aber über verschiedene Kapazitätsniveaus verfügen. All diese Filterbeutel können meist auch im gleichen Filtergehäuse verwendet werden. Ein Beispiel ist Nadelfilz. In dem Tiefenmedium wird die Verunreinigung zwischen den Fasern des Mediums eingeschlossen und füllt das Hohlraumvolumen. Neben Standard-Nadelfilzen gibt es auch Nadelfilze mit erhöhter bzw. doppelter Dicke. Sie bieten eine höher Kapazität bei gleicher Rückhalteeffizienz und halten Partikel derselben Größe zurück. Daher ist bei optimaler Beladung eine Kapazitätssteigerung um das 2- bis 3-fache zu erwarten. Ein zusätzlicher Vorteil bei der Verwendung dickerer Filter ist die verbesserte Rückhaltefähigkeit für gelatineartige oder verformbare Stoffe. Der Filterbeutel selbst ist bis auf die Dicke des Mediums optisch ähnlich.

Vergrößerung der Filterfläche

Eine weitere Möglichkeit, die Kapazität zu erhöhen, besteht darin, die Filteroberfläche im vorhandenen Filtergehäuse zu erhöhen. Es gibt verschiedene Ausführungen, die jedoch jeweils spezifische Vorteile und Einschränkungen aufweisen. Eine Erhöhung der Filteroberfläche verringert die Geschwindigkeit der Flüssigkeit durch das Filtermedium. Es gibt auch eine direkte Korrelation zwischen der Geschwindigkeit durch einen Filter und der Fähigkeit, das Hohlraumvolumen in der Tiefe des Mediums optimal zu beladen. Die Theorie besagt, dass beim Verdoppeln der Filteroberfläche die Kapazität um den Faktor 2 bis 4 erhöht werden kann. Der Kapazitätsgewinn bezieht hierbei hauptsächlich auf Anwendungen, bei denen es zu einer konstanten Filterkuchenbildung kristalliner Partikel derselben Größe kommt. Dies ist nicht immer der Fall und in Wirklichkeit liegt der Kapazitätsgewinn irgendwo in der Mitte.

Eine Möglichkeiten, die Oberfläche im Filterbeutel zu vergrößern, ist eine Konstruktion, die neben der normalen äußere Form, über einen zusätzlichen inneren Zylinder mit einem kleineren Durchmesser verfügt, der im äußeren Zylinder invertiert ist. Beide sind unten durch einen einfachen Flansch verbunden. Die Filterfläche wird so um bis zu 65 % vergrößert. Dabei wird das Innenvolumen des Filterbeutels um 75 % reduziert.Dies reduziert Produktverluste und verringert das Gewicht des Filterbeutels, wenn er ausgetauscht werden muss.

Die häufigste Methode, die Oberfläche in einem Filter zu vergrößern, ist das Plissierverfahren. Allerdings muss das richtige Gleichgewicht zwischen Oberfläche und Medientiefe gefunden werden. Bei der Beutelfiltration spielt ein weiterer Faktor eine entscheidende Rolle, und zwar die Durchflussrichtung. Ein Kerzenfilter arbeitet mit einem Durchfluss von außen nach innen. Bei einer kreisförmig plissierten Konstruktion kommt die unfiltrierte Flüssigkeit jedoch dort an, wo die Faltungen gut geöffnet sind. Das Filtrat verlässt die Faltungen an den Stellen, an denen sie dicht und komprimiert sind – hier gibt es keine Ansammlung von Partikeln. Bei einem Filterbeutelkonzept funktioniert dies jedoch umgekehrt. Daher ist es wichtig, den Filter so zu konstruieren, dass Flüssigkeit und Partikel durch die Plisseestruktur an die Innenseite gelangen und im Filtermedium eingeschlossen werden können. Eine ordnungsgemäße Verwendung von Trenn- und Drainageschichten kann hier hilfreich sein.

Zwei Vorteile in einem Filter vereint

Die plissierten MAX-Load-Filterbeutel aus Polypropylen- oder Polyesternadelfilz von Eaton eigenen sich für eine Vielzahl von Anwendungen, beispielsweise die Wasseraufbereitung, die Filtration von Chemikalien, Farben und Lacken, Petrochemikalien und die Teilereinigung. Sie tragen zur Senkung von Wartungsaufwand, Ausfallzeiten und damit verbundenen Kosten bei. Dies ist auf die plissierte Konstruktion des Beutels und das dickere Nadelfilze mit erhöhter Standzeit zurückzuführen. Dadurch erhöht sich die Schmutzaufnahmekapazität gegenüber ähnlich großen Standardfilterbeuteln aus Nadelfilz um bis zu zehnmal. Die plissierten Filterbeutel sind in den Größen 01 und 02 in den Abscheideraten von 1 bis 50 µm erhältlich. Der durch Druck aktivierte Sentinel-Dichtungsring sorgt für eine flexible, chemikalienbeständige Abdichtung für eine bypassfreie Filtration.

Mehrstufige Filtration

Nicht zuletzt lohnt es sich, eine mehrstufige Filtration in Erwägung zu ziehen, um die Filterkapazität zu erhöhen. Dieses Konzept kombiniert zwei oder mehr Filterstufen mit verschiedenen Porengrößen: Vor- und Endfiltration. Wenn eine Verunreinigung mit einer sehr großen Streuung der Partikelgrößen vorliegt, ist es sicherlich sinnvoll, Verunreinigungen in verschiedenen Stufen zu entfernen. Diese Konstruktion kann sogar mit verschiedenen Filtersystemen verwendet werden. Auch hier bietet Eaton verschiedene Lösungen. Bei herkömmlichen Filterbeuteln besteht die grundlegende Möglichkeit wieder darin, mehrere Filtergehäuse zu installieren, die dieses Mal in Reihe geschaltet werden. Filterbeutel mit einer niedrigeren bis einer höheren Rückhalterate werden dann nacheinander durchlaufen. Alternativ können mehrschichtige Filterbeutel ausgewählt werden. Der Vorteil besteht darin, dass nur ein Gehäuse benötigt wird und die Stellfläche reduziert wird, da sie alle in einem Beutel zusammengefasst sind. Diese Art der Installation wird für Filterbeutel mit höherer Effizienz verwendet, bei denen Partikel in absteigender Größe durch die abgestufte Tiefe des Filters zurückgehalten werden.

Eaton Technologies GmbH, Langenlonsheim

Mehr lesen: Welche Kriterien sind bei der Auswahl der Filterbeuteln zu beachten?


Autor: Wim Callaert

Senior Product Manager,

Eaton Filtration Division

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