Industrielle Patronenfilter entfernen Schwebstoffe aus Flüssigkeiten, bevor diese eine Membran, eine Pumpe, eine Sprühdüse, einen Wärmetauscher oder das Endprodukt erreichen. Im Regal sehen sie zwar ähnlich aus, doch eine schmelzgeblasene, fadengewickelte, gefaltete oder gesinterte Patrone kann sich ganz unterschiedlich verhalten, sobald sie mit der tatsächlichen Prozessflüssigkeit in Berührung kommt. Zwei Patronen mit derselben Mikron-Nennweite können sich auf völlig unterschiedliche Weise verstopfen, verengen und einen Bypass bilden. Für Beschaffungs- und Engineering-Teams lautet die praktische Frage selten: “Welcher Typ ist der beste?” Vielmehr geht es um die Frage: “Welche Bauweise, welches Filtermedium, welche Filterfeinheit und welche Endkappenausführung passen zu dieser Flüssigkeit, dieser Verunreinigungsbelastung und diesem Gehäuse?” Dieser Leitfaden erläutert die wichtigsten Kartuschentypen, ihre Unterschiede und was vor der Bestellung mit einem Lieferanten abgeklärt werden sollte.
Industrielle Patronenfilter werden anhand von vier unabhängigen Merkmalen klassifiziert: Bauweise (Anordnung des Filtermediums), Material des Filtermediums, Rückhaltegrad und Gehäuseanschluss (Länge, Durchmesser, Endkappen und Dichtungen). Die Betrachtung dieser Merkmale als eine einzige Entscheidung ist eine häufige Ursache für Fehler bei der Spezifikation.
Vergleich von Melt-Blown-, gewickelten und gefalteten Filterpatronen durch MMP Filter macht eine nützliche Unterscheidung: „Melt-Blown“, „gewickelt“ und „gefaltet“ sind Konstruktionsarten, keine Materialien. Polypropylen, Polyester, Nylon, Baumwolle oder Glasfaser bezeichnen die Filtermedien. Die Konstruktionsart beschreibt, wie diese Filtermedien angeordnet sind, und diese Anordnung bestimmt maßgeblich das Schmutzaufnahmekapazität, den Druckabfall und die Lebensdauer.
Die sinnvollste erste Unterteilung ist die Unterscheidung zwischen Tiefen- und Oberflächenfiltration:
Auswahlhilfe von Dutch Filtration stellt fest, dass Oberflächenfilter im Allgemeinen bevorzugt werden, wenn die Partikelgrößenverteilung eng ist. Tiefenfilter verfügen über eine geringere Filterfläche, weshalb die meisten hinsichtlich der Durchflussrate nicht mit Faltenfilterpatronen mithalten können.
Melt-Blown-Patronen werden hergestellt, indem geschmolzenes Polymer – meist Polypropylen – zu feinen Fasern extrudiert wird, die auf einem rotierenden Dorn aufgefangen werden. Das Ergebnis ist eine abgestufte Tiefenstruktur. Sie eignen sich zur Sedimententfernung, zur RO-Vorfiltration und für allgemeine Prozessflüssigkeiten mit unterschiedlichen Partikelgrößen. Ihre Vorteile sind niedrige Stückkosten und eine gute Schmutzaufnahmekapazität bei mäßig verschmutzten Zuflussmedien. Ihre Einschränkungen sind eine geringere Durchflusskapazität pro Kartusche im Vergleich zu einem Faltenelement sowie Nennwerte, deren Bedeutung je nach Anbieter variiert.
Bei gewickelten Patronen wird Garn in einem kontrollierten Muster um einen zentralen Kern gewickelt, um abgestufte Schichten zu bilden. Übersicht über die Kartuschen von Pall beschreibt sie als Tiefenfilter, die in Materialien wie Baumwolle, Glasfaser, Polypropylen, Polyester, Nylon und PPS erhältlich sind. Der Kern besteht in der Regel aus Edelstahl 304 oder 316. Die Wahl des Garns und des Kerns sind die wichtigsten Einflussfaktoren bei der Spezifikation: Sie bestimmen die chemische Verträglichkeit, die Temperaturbeständigkeit und die Toleranz gegenüber schwereren Sedimenten oder viskosen Flüssigkeiten. Garnumwickelte Kartuschen werden im Allgemeinen als Einweg-Vorfilter behandelt.
Bei Plissee-Filterpatronen wird das Filtermedium um einen Stützkern gefaltet. Dadurch lässt sich bei gleichem Gehäusedurchmesser eine weitaus größere Filterfläche unterbringen als bei einer einfachen zylindrischen Wand. Die Prognose von Pall besagt, dass Faltenfilter für Flüssigkeiten mit einer engeren Partikelgrößenverteilung sowie für Anwendungen geeignet sind, die hohe Durchflussraten bei geringem Druckverlust erfordern. Dies ist die vielfältigste Produktfamilie. Das gefaltete Filtermaterial kann aus einem Polypropylen- oder Polyester-Vlies oder aus einer Membran wie PES, PVDF, Nylon oder PTFE bestehen. Die Rückhaltung kann nominal oder absolut sein, wie im Folgenden erläutert wird.
Käufer, die sich einen Überblick darüber verschaffen möchten, wie ein Plissee-Sortiment nach Material, Länge und Abschlussart gegliedert ist, können sich das Angebot von Lvyuan ansehen. Plissierte Filterpatronen für die industrielle Flüssigkeitsfiltration. Das Sortiment umfasst Ausführungen aus Polypropylen, PES, PVDF, PTFE, Polyester, Aktivkohlefaser sowie Formate mit hohem Durchfluss. Eine Anpassung an vorhandene Gehäuse ist ebenfalls möglich.
Pall beschreibt außerdem einen Hybridfilter aus plissiertem Tiefenfilter, der aus dickem, schmelzgeblasenem Filtermedium mit einer konischen Porenstruktur besteht. Er zielt darauf ab, die Schmutzaufnahmekapazität von Tiefenfiltern mit der Durchflussleistung von Plisseefiltern zu kombinieren. Hochdurchfluss-Patronen mit großem Durchmesser folgen derselben Logik: mehr Fläche pro Gehäuseschlitz, weniger Patronen und ein kleineres Gehäuse bei gegebenem Durchfluss. Der Nachteil ist, dass Hochdurchfluss-Elemente andere Gehäuse und Dichtungen erfordern. Die Umstellung auf diese Elemente ist eine Systementscheidung und kein einfacher Patronenwechsel.
Aktivkohlepatronen beseitigen gelöstes Chlor, organische Stoffe sowie Geschmack und Geruch, die von Partikelfilterpatronen nicht entfernt werden. Elemente aus gesintertem Metall oder porösem Kunststoff sind starr, lassen sich oft reinigen oder rückspülen und eignen sich für den Einsatz bei hohen Temperaturen, hohem Druck oder aggressiven Medien, wobei sie in der Regel mit höheren Anschaffungskosten verbunden sind. Käufer entscheiden sich in der Regel für diese Elemente aufgrund spezifischer Prozessanforderungen und nicht als Allzweck-Vorfilter.
Die folgende Tabelle hat qualitativen Charakter. Sie beschreibt typische Tendenzen, keine garantierte Leistung, und die einzelnen Produkte unterscheiden sich je nach Medium, Bewertung und Fertigungsqualität.
| Kartuschentyp | Filtermodus | Typischerweise Anzüge | Wichtigste Stärken | Wichtigste Einschränkungen | Bitte beim Lieferanten nachfragen |
|---|---|---|---|---|---|
| Schmelzblasverfahren | Tiefe | Sediment, RO-Vorfiltration, gemischte Partikelgrößen | Geringe Kosten; gute Beladung bei mäßiger Sedimentfracht | Geringerer Durchfluss pro Kartusche; die Bemessungsgrundlage variiert | Nominale oder absolute Basis; Medienqualität |
| Umwickelt | Tiefe | Schweres Sediment, Chemikalien, Öle, zähflüssige Flüssigkeiten | Große Auswahl an Garnen und Kernen; kostengünstig | Risiko der Fasermigration bei einigen Ausführungen; in der Regel Einwegartikel | Garn, Kernmaterial, Temperaturgrenze |
| Gefaltet (Vliesmaterial) | Oberflächentiefe oder Nenn-Tiefe | Vorfilterung mit höherem Durchfluss, engerer Partikelbereich | Große Fläche; geringerer Druckabfall | Kann bei verschmutzten Zuführungen schnell verstopfen | Medium, Bewertungsgrundlage, Abschlussform |
| Gefaltet (Membranfilter) | Oberfläche | Feinfilterung oder Polierfiltration, chemisch anspruchsvolle Flüssigkeiten | Festgelegte Aufbewahrungsfrist; zahlreiche Medienoptionen | Höhere Kosten; erfordert eine saubere Vorstufe | Membrantyp, Benetzungsverhalten, Prüfdaten |
| Hybrid mit Falten-Tiefe | Tiefe plus Faltenfläche | Breiter Partikelbereich bei höherem Durchfluss | Hohe Kapazität bei gutem Durchfluss | Weniger gebräuchliche Formate | Gehäusekompatibilität, Bewertungsdaten |
| Aktivkohle | Adsorption plus Partikel | Chlor, VOC, Geruch, Farbe | Entfernt gelöste Stoffe | Begrenzte Adsorptionskapazität | Kohletyp, Einwirkzeit, Partikelbelastung |
| Sintermetall oder Kunststoff | Feste Tiefe | Hitze, Druck, aggressive Medien, wiederverwendbare Ausführung | Reinigungsfähig; mechanisch stabil | Höhere Anschaffungskosten; Reinigungsvalidierung erforderlich | Porengröße, Reinigungsverfahren, Materialgüte |
Bei den Plissee-Filtern ist die Wahl des Mediums wichtiger als die Länge der Kartusche. Die Kompatibilität hängt von der jeweiligen Flüssigkeit, der Temperatur und den Reinigungschemikalien ab. Betrachten Sie die folgende Tabelle bitte als Orientierungshilfe und nicht als Kompatibilitätsübersicht.
| Medien | Allgemeine Rolle | Zu klärende Punkte |
|---|---|---|
| Polypropylen (PP) | Allgemeine wässrige Vorfiltration, RO- und DI-Vorbehandlung, viele kompatible Prozessflüssigkeiten | Temperatur, Einwirkung von Lösungsmitteln und Oxidationsmitteln, Bemessungsgrundlage |
| Polyester | Einsatz bei Sedimenten und allgemeinen Flüssigkeiten, mit einem anderen chemischen Profil als PP | Flüssigkeitschemie, Temperatur, Bauweise |
| PES-Membran | Feinfiltration, bei der eine hydrophile Membran erforderlich ist, beispielsweise in Wasser-, Lebensmittel- oder Getränkeleitungen | Anwendungsdokumentation, Anforderungen an extrahierbare Stoffe |
| PVDF-Membran | Feinfiltration von aggressiven oder chemisch anspruchsvollen Flüssigkeiten | Genaue Angaben zu Membranqualität, Temperatur- und Druckgrenzwerten |
| PTFE-Membran | Sehr aggressive chemische Umgebungen, Gase oder Lösungsmittel | Hydrophobes Verhalten in wässrigen Medien; Benetzungsverfahren |
| Nylonmembran | Ausgewählte Prozessflüssigkeiten, für die eine hydrophile Membran erforderlich ist | Verträglichkeit mit Säuren, Oxidationsmitteln und der Prozessflüssigkeit |
Lvyuans 30-Zoll-Filterpatrone aus Polypropylen mit Faltenfilter ist ein Beispiel für die Vollpolypropylen-Ausführung. Sie besteht aus PP-Filtermedium, Kern, Gehäuse und Endkappen und ist für Wasser und kompatible Prozessflüssigkeiten ausgelegt, mit 222/Fin-Anschlüssen und optional 226/Fin. Auf der Produktseite wird darauf hingewiesen, dass der zulässige Differenzdruck mit steigender Temperatur abnimmt. Ein in der Überschrift angegebener Druckwert sollte daher als Auslegungsmaximum verstanden werden und nicht als Grenzwert, der über den gesamten Temperaturbereich gilt. Dies ist eine sinnvolle Vorgehensweise beim Lesen jedes Datenblatts für Filterpatronen.
Für eine feinere Rückhaltung oder aggressivere Flüssigkeiten ist die 5-Zoll-Kompakt-PVDF-Faltenfilterpatrone kombiniert eine PVDF-Membran mit Polypropylen-Tragteilen in einem kurzen Gehäuse. Die abgebildete Ausführung verfügt über einen 222/Flat-Anschluss mit zwei O-Ringen. Auf der Seite wird darauf hingewiesen, dass die tatsächlichen Nennwerte sowie die Temperatur- und Druckgrenzen von der jeweiligen PVDF-Membran und der Bauweise abhängen. Vergleichen Sie diese Werte mit den gewählten Spezifikationen.
Käufer, die sich noch nicht für ein Medium entschieden haben, können mit einer konfigurierbaren Plattform wie der 10-Zoll-Faltenfilterpatrone mit wählbarem Filtermedium aus PP, PES, PTFE, PVDF oder Nylon. Die Seite enthält einen Hinweis, der es wert ist, wiederholt zu werden: Der breite Mikrometerbereich beschreibt die Produktreihe und ist keine Angabe, die für jeden Medientyp verfügbar ist.
Eine nominale Angabe bedeutet, dass ein Filterpatronen einen vom Hersteller angegebenen Prozentsatz der Partikel ab einer bestimmten Größe entfernt. Eine absolute Angabe impliziert eine wesentlich höhere und genauer definierte Abscheideleistung bei dieser Größe. Die Patronenübersicht der Firma Cary Demnach können Filterpatronen mit nominaler Filterleistung bei der angegebenen Mikron-Einstufung nur etwa 75% zurückhalten, während Filterpatronen mit absoluter Filterleistung oft 99% oder mehr erreichen. Weiter heißt es, dass in vielen Systemen Filter mit nominaler Filterleistung am Anfang der Filterkette und Filter mit absoluter Filterleistung am Ende eingesetzt werden.
Für diese Begriffe gibt es keine einheitliche Definition. Die Angabe “5 Mikrometer Nennwert” eines Anbieters entspricht möglicherweise nicht der eines anderen. Fragen Sie beim Vergleich von Angeboten nach:
Ohne diese Angaben sind zwei Angebote mit derselben Mikronzahl nicht vergleichbar.
Nein. Ein plissierter Filter oder ein Filter mit feinerer Filterfeinheit ist nicht automatisch die kostengünstigere Option. Plissierte Filtermedien bieten zwar eine große Oberfläche, können jedoch schnell verstopfen, wenn das Durchflussmedium Partikel unterschiedlicher Größe oder eine hohe Partikelbelastung enthält. In diesem Fall sorgt ein Tiefenfilter oder ein gröberes Plisseefilterelement, das einem feineren vorgeschaltet ist, oft für eine längere Gesamtlebensdauer bei geringeren Kosten pro gefiltertem Kubikmeter.
Der richtige Vergleichsmaßstab sind die Kosten pro verarbeiteter Flüssigkeitsmenge bis zum Erreichen der angestrebten Reinheitsstufe. Dazu gehören der Preis der Filterpatronen, die Austauschhäufigkeit, Arbeitsaufwand, Ausfallzeiten und Entsorgung – nicht nur der Stückpreis aus dem Angebot. Eine mehrstufige Filtration, bei der eine Grobfilterstufe den Großteil der Feststoffe zurückhält und eine Fein- oder Absolutfilterstufe für die Endreinigung sorgt, ist häufig die wirtschaftlichere Lösung. Zu beachten ist jedoch, dass eine mehrstufige Anordnung zusätzliche Gehäuse, einen höheren Druckabfall und eine höhere Komplexität mit sich bringt, sodass sie sich vor allem dann lohnt, wenn die Verunreinigungsbelastung erheblich ist.
Auch häufiges Verstopfen ist ein Anzeichen. Wie Dutch Filtration weist darauf hin, dass, Ein Filter, der früher als erwartet verstopft, kann auf ein Problem im vorgelagerten Prozess hinweisen. Ein Wechsel des Kartuschentyps könnte dann die eigentliche Ursache verschleiern.
Die Kartusche muss in das Gehäuse passen, bevor sie etwas filtern kann. Vergleichen Sie diese Anschlusspunkte mit dem vorhandenen Gehäuse oder der Zeichnung:
Ein Mustermodul, eine Zeichnung oder die Modellnummer des Gehäuses verringern das Risiko, die falsche Schnittstelle zu bestellen. Aus diesem Grund basieren OEM- und Austauschprogramme häufig auf einem Muster.
Eine präzise Angebotsanfrage ermöglicht es dem Lieferanten, sowohl die Kartusche als auch das System zu bewerten, anstatt lediglich eine Kataloggröße abzugleichen. Bitte geben Sie Folgendes an:
| RFQ-Feld | Warum das wichtig ist |
|---|---|
| Flüssigkeit, Viskosität und Temperatur | Bestimmt die Kompatibilität von Medium, Dichtung und Kern sowie das Fließverhalten |
| Art der Verunreinigung und ungefährer Größenbereich | Entscheidet über die Tiefe im Vergleich zu Falten und darüber, ob eine stufenweise Umsetzung erforderlich ist |
| Angestrebte Mikron-Einstufung und Einstufungsgrundlage | Legt fest, welche Daten zur Kundenbindung und zur Effizienz Sie anfordern sollten |
| Durchfluss, Betriebsdruck und Differenzdruck | Legt die Anzahl der Patronen, die Fläche und den Auslöser für den Austausch fest |
| Gehäusetyp, Patronenlänge und Außendurchmesser | Verhindert Passformprobleme |
| Endkappen und Dichtungsmaterial | Verhindert Bypass- und Dichtungsausfälle |
| Menge, Bestellverhalten und Zielmarkt | Hat Auswirkungen auf die Preisgestaltung, die Verhandlungen über Mindestbestellmengen und den Dokumentationsbedarf |
| Anforderungen hinsichtlich der Einhaltung von Vorschriften oder der Dokumentation | Zertifizierungen für den Lebensmittelkontakt, den pharmazeutischen Bereich oder andere Bereiche müssen frühzeitig beantragt werden |
| Muster oder Zeichnung der vorhandenen Patrone | Beschleunigt die Kompatibilitätsprüfungen bei Austausch- oder OEM-Arbeiten |
Bitten Sie den Lieferanten, die Mindestbestellmenge, die Lieferzeit, die Prüfdaten und die verfügbaren Unterlagen schriftlich unter Bezugnahme auf Ihre Spezifikation anzugeben. Fordern Sie vor der Festlegung einer Stückzahl ein Muster zur Validierung an.
Die wichtigsten Typen sind schmelzgeblasene, gewickelte, plissierte, plissiert-tiefengefilterte Hybrid-, Aktivkohle- und gesinterte Filterpatronen. Schmelzgeblasene und gewickelte Filter sind Tiefenfilter, plissierte Filterpatronen sind hauptsächlich Oberflächenfilter, während Aktivkohle- und gesinterte Filterelemente spezifischen Prozessanforderungen dienen.
Tiefenfilter fangen Partikel über die gesamte Dicke des Filtermediums auf und eignen sich gut für Partikel mit unterschiedlichen Größen. Bei Faltenfiltern wird das Filtermedium gefaltet, um eine große Oberfläche zu schaffen, was zu einem geringeren Druckabfall und einem höheren Durchfluss führt. Sie eignen sich für engere Partikelverteilungen und sauberere Zufuhren.
Wählen Sie Kartuschen mit absoluter Nennleistung, wenn eine genau definierte Rückhaltekapazität entscheidend ist, beispielsweise beim Endpolieren oder zum Schutz von Membranen. Kartuschen mit Nennleistung dienen häufig als kostengünstigere Vorfilter. Erkundigen Sie sich nach den Effizienzwerten und Prüfverfahren, da die Definitionen je nach Anbieter variieren.
Es handelt sich um SOE-Endkappen-Anschlussarten, wobei sich diese Bezeichnung üblicherweise auf die zur Abdichtung verwendeten O-Ring-Größen bezieht; sie sind in der Regel mit einer Rippe oder einer flachen Spitze versehen. Sie müssen zum Gehäuseadapter passen; überprüfen Sie dies daher anhand einer Zeichnung oder eines Musters.
Manche Bauarten lassen sich reinigen, viele sind jedoch Einwegprodukte. Die Wiederverwendbarkeit hängt vom Filtermedium, der Bauart und den Verunreinigungen ab. Eine Reinigung kann die Rückhaltefähigkeit verändern oder die Kartusche beschädigen. Klären Sie daher vor der Planung einer Wiederverwendung die Verfahren und Grenzwerte mit dem Lieferanten ab.
Zumindest folgende Angaben: Flüssigkeit, Verunreinigung, angestrebte Mikron-Filterfeinheit, Durchflussmenge, Druck, Temperatur, Kartuschenlänge und Außendurchmesser, Endkappen, Dichtungsmaterial und Menge. Anhand einer Musterkartusche oder einer Zeichnung kann der Lieferant die Kompatibilität mit dem Gehäuse prüfen.
Nur, wenn sie Adsorptionsmedien wie beispielsweise Aktivkohlefasern enthalten. Herkömmliche gefaltete Kartuschen aus Polypropylen oder Polyester halten Schwebstoffe zurück, entfernen jedoch weder gelöstes Chlor noch Gerüche oder Chemikalien.
