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Bild 5.26: Filtrationsmechanismus der Tiefenfilter | Microfilter kommen zum Einsatz, wenn hohe Ansprüche an die Qualität der Druckluft gestellt werden. Sie liefern technisch ölfreie Druckluft. Microfilter reduzieren den Restöl-Gehalt der Druckluft auf 0,01 mg/m³. Sie filtern Schmutzpartikel mit einem Abscheidegrad von 99,9999 % bezogen auf 0,01 µm aus.
Funktionsprinzip
Microfilter, auch Koalenz- oder Hochleistungsfilter genannt, sind Tiefenfilter. Sie filtern die Wasser- und Öl-Kondensatphase in Form von feinen und feinsten Tröpfchen aus der Druckluft.
Der Tiefenfilter ist ein Faservlies, das aus einem Gewirr von feinsten Einzelfasern besteht. Die Fasern sind zufällig miteinander verschlungen und bilden so eine poröse Struktur. Zwischen den Fasern bildet sich ein labyrinthartiges System aus Gängen und Öffnungen. Dieses System weist Strömungskanäle auf, die teilweise weitaus größer sind als die auszuscheidenden Partikel. Die Partikelabscheidung erfolgt während des gesamten Weges, den die Druckluft durch das Filterelement zurücklegt.
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Bild 5.27: Plissiertes und gewickeltes Filtermaterial | Die Microfilter arbeiten mit plissiertem Filtermaterial. Dadurch vergrößert sich die effektive Filterfläche im Vergleich zu gewickelten Filtern um ca. 1/3 . Der Druckabfall Dp wird ebenfalls erheblich reduziert. Daraus entstehen Vorteile :
- Erhöhte Durchflußleistung.
- Geringerer Energieverlust.
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Bild 5.28: BOGE-Microfilter, Baureihe F | Ein Tiefenfilter wird von innen nach außen durchströmt. Die Flüssigkeitsphase aus Öl und Wasser lagert sich beim Durchströmen des Filters am Faservlies an. Die Luftströmung treibt dann das Kondensat und die größer werdenden Tropfen weiter durch den Filter nach außen. Ein Teil des Kondensat verläßt durch diesen Effekt das Filterelement wieder. Der Schwerkraft folgend sammelt sich das Kondensat im Sammelraum des Filters.
Die Standzeiten des Filtern nehmen zu, denn das ausgefilterte Kondensat belastet das Element bei dieser Strömungsrichtung nicht mehr.
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Bild 5.29: Mechanismen der Tiefenfiltration | Filtermechanismen
Um das Abscheiden feinster Teilchen zu erreichen, wirken drei entscheidende Mechanismen zusammen.
- Direkte Berührung.
Größere Teilchen und Tropfen treffen direkt auf Fasern des Filtermaterials und werden gebunden.
- Aufprall.
Teilchen und Tropfen treffen auf die willkürlich gelagerten Fasern des Filtermaterials. Dort prallen sie ab, werden aus der Stömungsbahn geleitet und von der nächsten Faser absorbiert.
- Diffusion.
Kleine und kleinste Partikel koalieren im Strömungsfeld und schließen sich aufgrund der Brown'schen Molekularbewegung zu immer größer werdenden Partikeln zusammen. Diese Partikel scheiden dann aus.
Am weitesten verbreitet in der Hochleistungsfiltertechnik ist Borsilikatfasermaterial in Form von Glasfaserschichten. Es dient als Material für den Tiefenfilter. Darüber hinaus findet man :
Eigenschaften
- Abscheidung von Öl in der Flüssigphase. Man findet Kohlenwasserstoffe in zwei Aggregatzuständen in der Druckluft:
- gasförmig als Öldampf.
- flüssig in Form von Tropfen.
Die Öltropfen filtert ein Hochleistungsfilter zu nahezu 100% aus. Der Öldampf kann nicht ausgefiltert werden.
- Niedrige Betriebstemperaturen. Der Abscheidegrad des Filters sinkt mit steigender Betriebstemperatur. Ein Teil der Öltropfen verdampft und durchdringt den Filter. Bei einem Temperaturanstieg von +20° auf +30°C strömt bereits die 5fache Ölmenge durch den Filter.
- Recycelbar.
Die zum Einsatz kommenden Materialien sind nach umweltpolitischen Gesichtspunkten ausgewählt.
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