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Filter für die Industrie Zukunft der Filtration: Mehr Effizienz und Wirtschaftlichkeit

| Redakteur: M.A. Bernhard Richter

Neue Filtergewebe für die Industrie versprechen mehr Effizienz und Wirtschaftlichkeit. Computersimulationen können mit numerischen Berechnungsmethoden wie zum Beispiel mit Turbulenzmodellen helfen, neue Filterwerkstoffe zu entwickeln.

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Dank Simulation und gemessenem Bubble-Point-Druck kann GKD für jedes Gewebe die größte Pore bestimmen. Im Bild die Visualisierung eines Blasendurchbruchs beim Bubble-Point-Test.
Dank Simulation und gemessenem Bubble-Point-Druck kann GKD für jedes Gewebe die größte Pore bestimmen. Im Bild die Visualisierung eines Blasendurchbruchs beim Bubble-Point-Test.
(Bild: GKD – Gebr. Kufferath AG)

Für die Eigenschaften von Filtergeweben spielt der Porendurchmesser eine wichtige Rolle. Doch der lässt sich nur mit einigem Aufwand bestimmen. Der Durchmesser zylindrischer Poren wird auf Basis des Druckwertes berechnet, der mit dem standardmäßigen Bubble-Point-Test nach BS 3321 und ISO 2942 ermittelt wird. Da Gewebeporen nicht zylindrisch sind, waren bislang zeitintensive Labormessungen erforderlich, um eine Kapillardruckkonstante zur Berechnung des Porendurchmessers zu bestimmen.

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GKD ist es jetzt gelungen, diese Kapillardruckkonstante mit numerischen Werkzeugen durch ein mehrphasiges Simulationsmodell zu ermitteln. Dank Simulation und gemessenem Bubble-Point-Druck bestimmt der Dürener Filtrationsexperte in kürzester Zeit und hochpräzise für jedes Gewebe die größte Pore. Dank der neu entdeckten Abhängigkeiten kann das Unternehmen vom Bubble-Point-Wert über die zuvor gewebeindividuell berechnete Kapillardruckkonstante auf die Gewebeöffnung schließen. Das erlaubt es, die geometrische Porenöffnung oder korrekte Porengrößenverteilung produktionsbegleitend ebenso schnell wie akkurat zu prüfen.

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Der Einsatz virtueller Entwicklungsverfahren bei GKD führte auch zu neuen Produkten: die Porometric-Gewebefamilie. Bei konstantem Volumenstrom soll sie die lokale Porengeschwindigkeit bis zu 40 % reduzieren. Die dadurch signifikant geringere Abrasion bedeutet in der Öl- und Gasexploration erhebliche Effizienzvorteile, so GKD. Die dreidimensionale Schlitzstruktur mit rechteckigen Poren ermöglicht die hohe Porosität – bei gleicher Feinheit ist die Permeabilität laut Hersteller dreimal höher als bei herkömmlichen Geweben. Jüngstes Produkt dieser nach Angaben von GKD in ihrem Verhältnis von Porenöffnung zu Permeabilität unerreichten Gewebefamilie: Porometric 25 µm für die Wasserfiltration.

Mikroplastikpartikel zurückhalten

Ebenfalls neu: die einlagige Gewebekonstruktion OT6 aus Edelstahl für die Mikrofiltration. Das weiterentwickelte Optimierte Tressengewebe (OT) scheidet Partikel > 6 µm zuverlässig ab. Deutlich mehr Edelstahldrähte auf der Fläche als bei herkömmlichen Geweben verleihen ihr laut GKD mechanische Festigkeit und hohe Porenstabilität. Schlitzartige Poren an der Gewebeoberfläche und größere Poren im Gewebeinneren sollen sicheren Partikelrückhalt, hohe Schmutzaufnahmekapazität sowie eine geringe Verblockungsneigung gewährleisten. Dank einfacher Reinigung durch Rückspülung soll das OT6-Gewebe zudem ausgesprochen wartungsfreundlich sein. OT6 ist in allen gängigen Scheibenfilteranlagen einsetzbar. Bei Anwendungen in Kläranlagen halten mit OT6 bestückte Filter Mikroplastikpartikel > 6 µm bei unverändert hohem Durchfluss erfolgreich zurück, so GKD.

Bei Kerzen- und Scheibenfiltern in der industriellen Fest-/Flüssigtrennung ist der Kuchenabwurf mit Partikeln < 10 µm ein wesentlicher Faktor für die Anlagen- und Prozesseffizienz. In Suspensionen mit geringem Feststoffgehalt ist das Zusammenspiel aus Ablösung und Zusammenhalt des Filterkuchens bei optimal dimensioniertem Rückspülvolumen eine große Herausforderung. Das Karlsruher Institut für Technologie KIT untersuchte deshalb das Ablöseverhalten von dünnen Partikelschichten bei unterschiedlichen Filtermedien verschiedener Hersteller. Beim Vergleich der unterschiedlichen Filtermedien mit 25 µm Feinheit ermöglichen die OT-Gewebe aus Edelstahl von GKD ein deutlich geringeres Rückspülvolumen als die parallel getesteten Polymerfilter. Das mit Abstand beste Ablöseverhalten und Rückspülvolumen zeigte jedoch das neue Porometric-Gewebe. Sowohl Optimierte Tressen als auch Porometric sind mechanisch robust, können immer wieder regeneriert werden und verstopfen nicht.

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