Glossar

Filtrieren

Als Filtrieren wird die mechanische Trennung suspendierter Feststoffpartikel einer bestimmten Größe aus einer fluiden Phase bezeichnet. Die fluide Phase durchströmt dabei ein poröses, für das Fluid durchlässiges Filtermittel.

Bei der Oberflächenfiltration werden primär Partikel zurückgehalten, die größer sind als die Öffnung des Porenkanals auf der Oberfläche des Filtermediums. Die Partikel, die sich sukzessive auf der Filteroberfläche ablagern, bilden den Filterkuchen.

Bei der Tiefenfiltration wirken neben der Porengeometrie zusätzliche Abscheidemechanismen, wie Sperreffekt, Sedimentation, Trägheit und Diffusion.
In der Querstromfiltration wird das Filtermedium quer zur Strömungsrichtung eingesetzt. Die Partikel lagern sich ebenfalls auf der Filteroberfläche ab.

Filterfeinheit
Die Filterfeinheit gibt die maximale Größe der Partikel an, die das Filtermedium noch passieren können. Die Qualität der Trennwirkung wird von unterschiedlichen Faktoren beeinflusst, wie zum Beispiel von der Korngrößen- und Kornformverteilung des Aufgabeguts, vom Feststoffanteil im Fluid, von der Strömungsgeschwindigkeit, den Fluideigenschaften, den Betriebsparametern der Filteranlage und der geometrischen Struktur des Filtermediums. Eine eindeutige und vergleichbare Angabe eines entsprechenden Kennwerts ist nur bei genauen Informationen über das eingesetzte Verfahren möglich.

Porendurchmesser
Der Porendurchmesser beschreibt den äquivalenten Durchmesser des Porenkanals innerhalb eines Filtermediums. Die dazugehörige Verteilungsfunktion gibt Aufschluss über die Trennschärfe. Ein bewährtes Verfahren hierfür ist die Kapillardruckmethode.
Geometrische Porengröße
Im Vergleich zu anderen Filtermedien lassen sich die spezifischen Eigenschaften eines Drahtgewebes durch Bindungsart, Drahtdurchmesser und Meshcount geometrisch exakt beschreiben und definieren. Dieser entscheidende Vorteil kann genutzt werden, um die geometrische Porengröße ohne aufwändige Messtechnik genau zu berechnen. Dieser Kennwert beschreibt den Durchmesser einer Kugel, die das Gewebe gerade noch passieren kann. Die diesem Verfahren zugrunde liegenden mathematischen Gleichungen wurden in Zusammenarbeit mit der Universität Stuttgart im Rahmen der AVIF-Projekte A224 und A251 entwickelt und durch Glasperlentests experimentell validiert.

Druckverlust
Wird ein Filtermedium durchströmt, entsteht – in Abhängigkeit von Filtergeometrie, -belastung und Fluideigenschaften – eine Druckdifferenz zwischen An- und Abströmseite. Bei festen Strömungsdaten wird der Druckverlustbeiwert Zeta als Kennzahl zur Bewertung der Durchlässigkeit (Permeabilität) angegeben.

Porosität
Die Porosität eines Filtermediums ist das Verhältnis von Hohlraumvolumen zu Gesamtbauteilvolumen in Prozent. Bei Drahtgeweben wird im Gegensatz zu anderen Filtermedien das gesamte Hohlraumvolumen durchströmt.

Messmethoden zur Charakterisierung von Filtermedien

Bubble Point Methode
Dient zur Bestimmung des maximalen Porendurchmessers. Zur Vorbereitung wird die Probe in einer Messapparatur fixiert und so lange mit einer Testflüssigkeit mit definierter Grenzflächenspannung benetzt, bis alle Poren des Filtermediums gefüllt sind. Von der unbenetzten Seite aus erfolgt eine Druckbeaufschlagung, bis sich die erste Luftblase durch das Gewebe gegen die Testflüssigkeit drückt. Dieser maximale Kapillardruck, der so genannte Bubble Point, ist ein Maß für den äquivalenten Porendurchmesser des Filtermediums.

Die Ermittlung des äquivalenten Porendurchmessers geht von einer kreisrunden, in einer waagerechten Ebene liegenden Porenöffnung aus. Unter Berücksichtigung von Bindungsart, Meshcount und Drahtdurchmesser kann auf den maximalen Porendurchmesser umgerechnet werden, der die größte Kugel im Durchgang des Filtermediums charakterisiert.

Durchströmungs-Porometrie
Die Durchströmungs-Porometrie ist eine Erweiterung der Kapillardruckmethode und dient der Ermittlung der Porenverteilung. Eine mit Testflüssigkeit vollständig benetzte Probe wird über die erste Luftblase (Bubble Point) hinaus weiter mit ansteigendem Luftvolumenstrom beaufschlagt, bis alle Poren durchströmt sind. Zur Ermittlung dieser Kenngrößen setzt HAVER & BOECKER ein Messsystem mit feinstauflösender Sensorik für Prüfdruck und Luftdurchflussmenge ein.

Porengrößenverteilung
Permeabilitätsgewichtete Porengrößenverteilung, berechnet aus Wet-Flow (Druck-Volumenstrom-Abhängigkeit der benetzten Probe) und Dry-Flow (entsprechend an der trockenen Probe).
Mean Flow Pore Size: Druckwert, bei dem der Wet-Flow die Hälfte des Dry-Flows beträgt. Hieraus kann die mittlere Porengröße berechnet werden.
Norm: ASTM F 316-03, ASTM E 1294, u. a.

Glasperlentest
Der Glasperlentest basiert auf dem klassischen Siebverfahren. Glasperlen mit einer Sphärizität von nahezu 1 und bekannter Größenverteilung werden auf das Filtermedium gegeben und abgesiebt. Der Partikeldurchgang wird nach dem größten Partikeldurchmesser ausgewertet.

Luftdurchflussmessung
Die Luftdurchflussprüfung dient der Ermittlung strömungstechnischer Parameter von Filtermedien. HAVER & BOECKER setzt hierfür einen automatischen Druckverlustprüfstand ein, mit dem das Druckverlustverhalten innerhalb der laminaren Luftdurchströmung von Filtergeweben bestimmt wird. Die Prüfergebnisse variieren abhängig von der Durchlässigkeit (Permeabilität) des Filtermediums und können anschließend für weitere Berechnungen (Filterleistung bei Einsatz anderer Newtonscher Medien, Filterauslegungen u. a.) genutzt werden.

Restschmutzanalyse
Die technische Sauberkeitsprüfung dient dazu, die Partikelverunreinigungen an Oberflächen von Filtern und Formteilen zu messen. Die Partikel werden vom Prüfobjekt mit flüssigkeitsbasierten Extraktionsverfahren abgelöst. Die gewonnene Extraktionsflüssigkeit wird über eine Filtermembran filtriert, die Partikel abgeschieden, anschließend mikroskopisch gezählt und nach Größe geordnet. HAVER & BOECKER verwendet ein automatisches Restschmutzanalyse-System, das die detektierten Partikel zusätzlich nach metallisch, nichtmetallisch und faserig unterscheidet.
Norm: VDA Band 19 und ISO 16232.

Zugversuch
Der Zugversuch dient der Ermittlung der mechanischen Eigenschaftswerte von metallischen Zugproben, wie zum Beispiel Dehngrenze, Zugfestigkeit, Maximallast, Dehnung, unter anderem durch axiale Zugbeanspruchung bis zum Bruch. HAVER & BOECKER prüft auf modernsten, computergesteuerten

Universalprüfmaschinen
Webedrähte: zum Beispiel Wareneingangsprüfung, Fertigungsprüfung
Drahtgewebe: zum Beispiel Fertigungsprüfung, Endprüfung
Norm: DIN EN ISO 6892-1 u. a.

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