Filter

Unterschiedliche Filteroberflächen eignen sich für verschiedene Anwendungen. (Bild: Martin Wolf Wagner)

In einem Produktionswerk der Lebensmittelindustrie soll ein neuer Prozess integriert werden. Der enthaltene Filtrationsschritt ist in Bezug auf die Qualität des Endproduktes mit entscheidend. Schon in der Planungsphase müssen Anlagenbauer und Endanwender deshalb erste wichtige Fragen klären, wie die folgenden: Welchen Filtertyp setze ich ein? Wie muss das dazu passende Filtergehäuse ausgelegt und dimensioniert sein? Was ist die wirtschaftlichste Lösung und erfüllt sie langfristig die geforderten Qualitätsansprüche? Gibt es bei steigenden Qualitätsansprüchen Möglichkeiten eines Upgrades mit den vorhandenen Filtergehäusen oder muss die Anlage dann komplett neu aufgebaut werden?

Das Prinzip Diversität

Anlagenbauer und Betreiber sollten deshalb bereits in der Planungsphase fachkundige Ingenieure und Techniker mit an Bord holen. Filtersystemhersteller wie Wolftechnik erarbeiten mit einem breiten Produktportfolio und Praxiserfahrung gemeinsam mit den Anlagenplanern die passende Lösung. Der Filterspezialist hat sich im Zuge der regen Diskussionen um den Naturschutz und um die eigene CO2-Neutralität intensiv mit dem Thema Biodiversität beschäftigt. Biodiversität oder biologische Vielfalt ist ein Bewertungsmaßstab für die Fülle unterschiedlicher Organismen in einem Ökosystem. Dabei kann ein System mit vielfältiger Struktur gleich mit mehreren Antworten auf wechselnde Einflüsse und Anforderungen reagieren. Die bessere Antwort setzt sich durch.

Im Technisch-Wirtschaftlichen charakterisiert der Begriff Diversifikation sowohl eine horizontale wie auch vertikale Ausweitung des Produktangebots. Übertragen auf die positiven Effekte der Diversität in einem Ökosystem steht dies für eine Vielfalt an Lösungen im Bereich der Filtertechnik. Das ermöglicht optimale Lösungen für kundenseitige Anforderungen. Zum Portfolio gehören aufeinander aufbauende Filtersysteme und Komponenten wie die Lupus-II-Filterelemente, das Quick-Pack-Filtersystem sowie das WTBKF‐Beutel‐Kerzenfiltergehäuse, in das ohne Anlagenumbau zunächst Beutelfilter und bei gestiegenen Qualitätsansprüchen Kerzenfilterelemente eingesetzt werden können. Eine Marktneuheit ist das smarte Filterkonzept „Wolftechnik 4.0“. Hinzu kommt eine Vielzahl unterschiedlicher Filterelemente und Filtergehäuse, die mit einer großen Variabilität der modifizierbaren Standard-Konstruktion in Bezug auf Nennweite, Art des Anschlusses und Lage der Ein- und Austrittstutzen aufwarten. Edelstahl-Gussteile für den Klappdeckel sowie den Gehäuseflansch und Standsockel erfüllen hohe Ansprüche, während die preiswerten Gehäuse in „Economy-Ausführung“ mit Schnellspannklammer für „ganz einfache“ Anwendungen ausreichen.

Zum Abtrennen von Verunreinigungen aus Flüssigkeiten können viele verschiedene Filterelemente dienen, die sich in Bezug auf Filtermaterial, Rückhalterate und Schmutzaufnahme unterscheiden. Je nach Filtermatrix sind hier Tiefenfilter, Faltelemente, Siebe oder Gewebe zu nennen. Dabei sind Tiefenfilterkerzen in der Regel zur Klarifikation besser geeignet als Oberflächenfilter wie Faltelemente, Siebe und Gewebe, welche sich eher zur Klassifikation eignen.

Siebe und Gewebe halten gröbere Verunreinigungen sicher zurück. Insbesondere dienen diese Oberflächenfilter als Schutz für nachfolgende Anlagenteile wie Pumpen, Messsonden oder Düsen. Die an der Oberfläche zurückgehaltenen Verunreinigungen können wieder entfernt werden. Siebe und Gewebe besitzen eine nur geringe Schmutzaufnahmekapazität, lassen sich aber reinigen oder rückspülen und somit wiederverwenden.

Filter
Filtergehäuse für die Lebensmittelindustrie: Hersteller Wolftechnik bietet verschiedene Filtergehäuse-Serien, zum Beispiel (v.l.n.r.) WS-Sanitary-Gehäuse; WTSRF-Selbstreinigender Filter; WTKF-Gehäuse; WTSRF-EHEDG selbstreinigender Filter im Hygienic Design; WJ-Junior-Gehäuse (Bild: Martin Wolf Wagner)

Tiefenstruktur und Faltung

Für kleinere oder komplexere Partikel werden Tiefenfilter und Faltelemente mit nominalen und absoluten Abscheideraten eingesetzt. Diese unterscheiden sich neben dem Material, aus dem sie bestehen, vor allem im Herstellungsverfahren. So kommen Produkte aus Polypropylen (PP) aufgrund ihrer inneren Struktur für die Abtrennung von allgemeinen und gelartigen Verunreinigungen eher zum Einsatz als Faltelemente aus PP, die ihre Stärken insbesondere beim Zurückhalten von festen, partikulären Verunreinigungen mit absoluten Abscheideraten bis 99,9 % ausspielen.

Ein Tiefenfilter soll den Schmutz nicht nur an der Oberfläche, sondern auch in seiner inneren, porösen Struktur aufnehmen. Dabei sind die außen liegenden Filterlagen gröber zur Abtrennung der gröberen Partikel und die innen liegenden Filterlagen feiner für die feineren Partikel. Tiefenfilter eignen sich insbesondere dort, wo ein breites Spektrum an Verunreinigungen in Bezug auf die Partikelgröße vorhanden ist und die Partikel entsprechend ihrer Größe in den verschiedenen Lagen aufgefangen werden können.

Tiefenfilterkerzen mit nominalen Abscheideraten dienen als Vorfilter oder zur Entfernung von allgemeinen Verunreinigungen und Trübungen. Tiefenfilterkerzen mit absoluten Abscheideraten finden Anwendung bei anspruchsvolleren Filtrationsprozessen und als Sicherheitsfilter. Anwendungsbeispiele sind die Filtration von Lacken, Farben und Tinten, leicht- bis hochviskosen Flüssigkeiten, Feinchemikalien, Kosmetika sowie Getränken und Lebensmitteln.

Faltelemente sind im Gegensatz zu Tiefenfiltern reine Oberflächenfilter, die wegen ihrer großen Filterfläche aufgrund des plissierten Filtermaterials bevorzugt zur Abtrennung von festen Partikeln bei niedrigen Differenzdrücken eingesetzt werden. Die Partikel sollen aufgrund der Porenfeinheit des Filtermaterials an deren Oberfläche zurückgehalten werden, nicht im Filtermaterial selbst. Dabei ist das wichtigste Merkmal eines Falt-elementes die Filterfläche. Diese entspricht ungefähr dem 10-fachen der Endfilterlage eines Tiefenfilters. Entsprechend liegt der Vorteil eines Faltelementes an der besseren Durchsatzleistung bei gleichzeitig niedrigen Druckverlusten. Anwendungen sind beispielsweise die Filtration von wässrigen Suspensionen, Säuren und Laugen.

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WFMG-Master-Groove-Tiefenfilterkerze: Die WFMG-Master-Groove-Tiefenfilterkerze ist eine Klarifikationskerze mit zwei Filterstufen aus Polypropylen, die besondere Vorteile bei der Filtration von viskosen und hochviskosen Flüssigkeiten mit einem breiten Spektrum an Verunreinigungen bietet (Bild: Martin Wolf Wagner)

„WFMG-Master-Groove-Tiefenfilterkerze, nominal“ zur Filtration hochviskoser Medien

Die neue WFMG-Master-Groove-Tiefenfilterkerze von Wolftechnik bietet besondere Vorteile bei der Filtration von viskosen und hochviskosen Flüssigkeiten, die ein breites Spektrum an Verunreinigungen enthalten. Neben einem großen Anwendungsspektrum eignet sie sich daher besonders gut zur Filtration von Feinchemikalien, Kosmetika, Lebensmitteln und Getränken.

Die Tiefenfilterkerze ist so aufgebaut, dass sie die Verunreinigungen nicht nur an der Oberfläche, sondern auch in ihrer inneren, porösen Struktur aufnehmen kann. Dafür besitzt sie zwei Filterstufen, die komplett aus Polypropylen (PP) bestehen. Die außen liegende Filterstufe ist die gröbere Filterstufe und dient zur Abtrennung der gröberen Verunreinigungen. Die innen liegende Filterstufe ist die feinere Filterstufe und dient zur Abtrennung der feineren Verunreinigungen. Dadurch können unterschiedlich große Partikelfraktionen in den jeweiligen Filterlagen zurückgehalten werden.

Die prägnanten, namensgebenden Rillen an der Oberfläche der WFMG-Master-Groove-Tiefenfilterkerze fixieren die PP-Fasern an der Außenseite und unterbinden die Faserabgabe. Durch den besonderen Tiefenfilter-Aufbau in Kombination mit der guten Faserbindung ergibt eine sehr feste Filtermatrix, die extra hohe Differenzdrücke ohne Partikeldurchbrüche aufnehmen kann (max. 4,2 bar bei 20 °C; max. 2,1 bar bei 60 °C). Zudem erhöht die 2-lagige Filterabstufung die Schmutzaufnahmekapazität. Die Tiefenfilterkerze ist in Filterfeinheiten von 1 bis 100 μm nominal verfügbar.

Kombinieren wie die Natur

Ähnlich wie in diversen Ökosystemen in der Natur gibt es Kombinationen, die für bestimmte Trennungsaufgaben besser geeignet sind als die Einzelvarianten. So nutzen beispielsweise Polypropylen-Filterelemente wie die WFMLP-Multi-Layer-Faltelemente als Kombifilter die Tiefenfilterwirkung aufgrund des mehrlagigen Aufbaus und die Vorteile der Faltelemente durch die Faltung des Filtergewebes. Kombifilter haben eine gute Schmutzaufnahmekapazität und eine hohe Durchsatzleistung bei gleichzeitig sehr guter absoluter Rückhalterate.

So variabel die Möglichkeiten bei den Filtertypen sind, so variabel sind sie auch bei den Filtergehäusen. Beispielsweise können WTBKF‐Beutel‐Kerzenfiltergehäuse ohne Anlagenumbau mit Filterbeuteln und bei gestiegenen Qualitätsansprüchen mit Standardfilterkerzen bestückt werden. Die Kombigehäuse sind aus Edelstahl gefertigt und werden in zwei Baugrößen hergestellt.

Wie bei den meisten Wolftechnik-Filtergehäusen sorgt der Standsockel aus Edelstahlguss für eine kompakte und platzsparende Bauweise und eine erhöhte Servicefreundlichkeit: Filterwechsel und Wartung werden deutlich erleichtert. Im Gegensatz zur Aufstellung mit Dreibein oder drei angeschweißten Füßen fällt die Bauhöhe niedrig aus. Ein weiteres wichtiges Merkmal der Gehäuse ist, dass Lage, Art und Größe der Eintritts‐ und Austrittsstutzen variabel sind und je nach Kundenwunsch und Erfordernissen am Einsatzort erst beim Auftrag entsprechend gefertigt werden.

Ein weiterer großer Vorteil des Sockels zeigt sich, wenn das Filtrat am Austritt wieder in die Waagrechte geführt werden muss. Bei herkömmlichen Aufstellungen über ein Dreibein wird am unteren Austritt des Gehäuses Richtung Boden zeigend ein 90-Grad-Bogen in die Waagrechte benötigt. Mit dem neuen Sockel ergibt sich über die im Gussteil nach innen gewölbte Kontur des Bodens sofort ein waagrechter Austritt. Der Austrittsstutzen ist weit nach unten gesetzt. Das Rohr an der Austrittsseite ist im Innendurchmesser bündig mit der Oberkante des nach innen gewölbten Klöpperbodens. Damit ist eine saubere Restentleerung sichergestellt

Filter
Aufbau der WFMG-Master-Groove-Tiefenfilterkerze: Die Tiefenfilterkerze ist eine Klarifikationskerze mit zwei Filterstufen. Die außen liegende Filterstufe ist die gröbere Filterstufe und dient zur Abtrennung der gröberen Verunreinigungen. Die innen liegende Filterstufe ist die feinere Filterstufe und dient zur Abtrennung der feineren Verunreinigungen. Dadurch können unterschiedlich große Partikelfraktionen in den jeweiligen Filterlagen zurückgehalten werden. (Bild: Wolftechnik)

Entscheider-Facts

  • Filtersysteme sind je nach Anwendungsfall sehr unterschiedlich auszulegen, sowohl in ihrer Kapazität als auch ihrer Funktion.
  • Filterhersteller mit breitem Portfolio bieten nicht nur die passenden Lösungen an, sondern beraten Betreiber auch bei Auswahl und Konzeption.

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Wolftechnik Filtersysteme GmbH & Co. KG

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