Was ist ein Hochdurchflussfilter?

Ein Hochdurchflussfilter ist eine gefaltete Filterpatrone mit großem Durchmesser, die für wesentlich höhere Flüssigkeitsdurchflussraten ausgelegt ist als eine herkömmliche Patrone. Dies wird dadurch erreicht, dass eine große Menge an Filtermedium in einem einzigen Element untergebracht wird. Das Ziel besteht darin, ein mit kleinen Patronen überfülltes Gehäuse durch wenige große oder sogar eine einzige Patrone zu ersetzen. Das Ergebnis ist ein geringerer Platzbedarf, weniger zu wechselnde Teile und ein Durchflussweg, der auf den Prozess und nicht auf das Gehäuse ausgelegt werden kann.

Diese Beschreibung ist zwar zutreffend, lässt jedoch die Fragen außer Acht, die bei der Auswahl einer solchen Patrone entscheidend sind. Warum beeinflusst die Geometrie den Druckabfall? Wann ist eine Hochdurchflusspatrone sinnvoll, und wann ist eine herkömmliche Patrone nach wie vor die bessere Wahl? Was müssen Sie vor der Bestellung klären? Dieser Artikel behandelt diese Punkte für Ingenieure und Einkäufer, die mit Industriewasser und Prozessflüssigkeiten arbeiten.

So funktioniert ein Hochdurchflussfilter

Die meisten herkömmlichen Flüssigkeitspatronen haben einen Außendurchmesser von etwa 2,5 Zoll (63,5 mm). Eine Hochdurchflusspatrone hat in der Regel einen Durchmesser von etwa 6 Zoll, und die Hersteller bieten üblicherweise Längen wie 20, 40 und 60 Zoll an. Fil-Trek, … gibt beispielsweise an, dass seine Hochdurchfluss-Kartuschen in diesen Längen einen Außendurchmesser von 6 bis 7 Zoll haben. Der größere Durchmesser schafft Platz für ein tieferes, stärker gefaltetes Filtermedium, das einen zentralen Kern umgibt.

Das Plissieren ist der entscheidende Faktor. Durch das Falten des Filtermediums in Falten entsteht eine weitaus größere Filterfläche als bei einer flachen oder zylindrischen Oberfläche mit demselben Außenumfang. Bei einer gegebenen Durchflussrate bedeutet eine größere Fläche einen geringeren Durchfluss (Durchfluss pro Einheit der Filterfläche). Ein geringerer Durchfluss bedeutet in der Regel einen geringeren Differenzdruck und mehr Platz für die Aufnahme von aufgefangenen Partikeln, bevor die Patrone ihren Austauschzeitpunkt erreicht.

CFC Filtration beschreibt seine Filterpatronen für hohe Durchflussmengen Genauer gesagt: eine Faltenkonstruktion mit großem Durchmesser, die die Anzahl der pro Gehäuse benötigten Kartuschen bei der Verarbeitung großer Flüssigkeitsmengen reduziert.

Die Durchflussrichtung ist nicht standardisiert

Bei einigen Hochdurchfluss-Konstruktionen verläuft der Durchfluss von außen nach innen. Bei anderen verläuft er von innen nach außen. A 3M-Broschüre „High Flow“ beschreibt einen Strömungsweg von außen nach innen, während die Ultra-Flow-Serie von Fil-Trek eine Strömung von innen nach außen nutzt. Keine der beiden Varianten ist grundsätzlich besser. Die Strömungsrichtung beeinflusst die Konstruktion des Gehäuses, die Abdichtung der Kartusche und das Verhalten von Verunreinigungen beim Austausch. Betrachten Sie den Strömungsweg als eine zu bestätigende Spezifikation und nicht als eine Annahme.

Hochdurchfluss- vs. Standard-Patronenfilter

Der praktische Unterschied liegt in der Systemarchitektur und nicht nur in der Größe der Kassette.

Die Hersteller veröffentlichen konkrete Zahlen zu ihren eigenen Produkten, die das Ausmaß des Effekts verdeutlichen. 3M gibt an, dass sein Hochdurchflusssystem mit einer einzigen 60-Zoll-Kartusche bis zu 500 gpm bewältigen kann. Außerdem gibt das Unternehmen an, dass seine Systeme bei Durchflussmengen von 200 gpm oder mehr nur ein Zehntel der Kartuschenanzahl herkömmlicher 2,5-Zoll-Systeme benötigen. Fil-Trek gibt für seine Ultra-Flow-Serie bis zu 300 gpm pro 60-Zoll-Element an. Hierbei handelt es sich um markenspezifische Angaben, die auf den jeweiligen Test- und Bewertungsbedingungen der einzelnen Hersteller basieren. Verwenden Sie diese daher, um die Größenordnung zu verstehen, und nicht als Leistungsversprechen für andere Produkte.

Wo sich Hochdurchflussfilter am meisten lohnen

Hochdurchfluss-Kartuschen zahlen sich aus, wenn der Durchsatz hoch und kontinuierlich ist und wenn ein Gehäuse für mehrere Kartuschen zu sperrig wäre oder dessen Wartung zu aufwendig wäre. Typische Anwendungsfälle sind:

• Schutz vor RO und UF. Entfernung von Schwebstoffen vor den Membranen in industriellen Wasseraufbereitungsanlagen.
• Kühlwasser- und Prozesswasserkreisläufe. Kontinuierliche Partikelkontrolle bei großen Durchflussmengen.
• Förderung und Klärung von Flüssigkeiten in großen Mengen. Chemische Verarbeitung, bei der die Medien und die Hardware mit der Flüssigkeit kompatibel sind.
• Auf einem Fahrgestell montierte und OEM-Geräte. Wenn die Gehäusegröße und die Anzahl der Patronen den Gestaltungsspielraum beeinflussen.

Sie eignen sich in der Regel nicht für geringe Durchflussraten, kleine Laboraufbauten und Anwendungen, bei denen der Prozess eine spezielle Kartusche im Kleinformat erfordert. Sie sind zudem ungeeignet, wenn die Flüssigkeit mit den verfügbaren Faltenfiltern nicht kompatibel ist, wie beispielsweise bei einigen aggressiven Chemikalien oder hohen Temperaturen. CFC Filtration’s Sortiment an Sedimentfilterpatronen Umfasst Melt-Blown-, High-Flow-, Plissier-, Sinter- und PP-Filterpatronen, da es keine einzige Bauweise gibt, die für jede Sedimentbelastung geeignet ist.

Technische Kompromisse, die Käufer abwägen sollten

Schmutzrückhaltekapazität im Vergleich zur Mikron-Einstufung

Eine feinere Filterfeinheit bedeutet kleinere Poren. Kleinere Poren bedeuten eine geringere Schmutzaufnahmekapazität und einen schnelleren Druckanstieg. Hochdurchfluss-Filterpatronen bieten zwar eine größere Filterfläche, können diesen Kompromiss jedoch nicht aufheben. Wenn Sie lediglich eine Pumpe oder ein nachgeschaltetes Grobfilterelement schützen müssen, wird der Kapazitätsvorteil durch eine unnötig feine Filterfeinheit zunichte gemacht.

Prüfen Sie, ob es sich bei der angegebenen Filterleistung um eine nominale oder absolute Angabe handelt. Eine nominale Filterleistung beschreibt einen angestrebten Rückhaltegrad bei einem bestimmten Wirkungsgrad und garantiert nicht, dass alle Partikel, die größer als dieser Wert sind, zurückgehalten werden. Eine absolute Filterleistung ist an ein definiertes Prüfverfahren und einen definierten Wirkungsgrad gebunden und wird häufig als Beta-Verhältnis angegeben. Erkundigen Sie sich, welches Prüfverfahren zur Anwendung kommt, bevor Sie zwei Filterpatronen vergleichen, die mit derselben “Mikron”-Angabe ausgewiesen sind.”

Weniger Siegel, schwerwiegendere Folgen

Ein herkömmliches Mehrkammergehäuse verfügt über zahlreiche Dichtungen. Ein Gehäuse für hohe Durchflussmengen hat nur wenige. Dadurch verringert sich zwar die Anzahl der zu überprüfenden Stellen, doch wenn eine Dichtung versagt oder die Kartusche nicht richtig sitzt, kann ein größerer Teil des Durchflusses am Filtermedium vorbeiströmen. Ein korrekter Sitz, eine unbeschädigte Dichtfläche und die richtige Ausrichtung des Gehäuses sind daher umso wichtiger.

Hydraulische Spannung

Große Faltenfilterpatronen können empfindlich auf wiederholte Durchflussschwankungen, Druckspitzen und schnelle Start-Stopp-Zyklen reagieren. Prüfen Sie die vom Hersteller angegebenen Differenzdruckgrenzwerte und berücksichtigen Sie, wie Pumpen in Ihrem System anlaufen und wie Ventile schließen.

Schwerere Elemente

Das Austauschen einer 60-Zoll-Patrone mit einem Durchmesser von 6 Zoll, die mit aufgefangenen Feststoffen gesättigt ist, ist nicht dasselbe wie das Herausheben eines 2,5-Zoll-Elements. Berücksichtigen Sie bei der Entscheidung auf Anlagenebene die Konstruktion des Gehäusedeckels, den Freiraum über dem Gehäuse sowie die Handhabungsverfahren.

Was Sie vor der Anforderung eines Angebots klären sollten

Eine gute Angebotsanfrage für einen Hochdurchflussfilter sollte Folgendes enthalten:

1. Flüssigkeit und Anwendung. Wassertyp, Prozessflüssigkeit oder Chemikalie, einschließlich Konzentration.
2. Auslegung und Spitzendurchfluss. Außerdem, ob der Durchfluss gleichmäßig oder zyklisch ist.
3. Betriebs- und Höchsttemperatur.
4. Betriebsdruck und zulässiger Differenzdruck.
5. Zielschadstoff und Partikelgrößenbereich, sofern bekannt.
6. Erforderliche Mikron-Filterfeinheit, und ob eine nominale oder absolute Bewertung erforderlich ist.
7. Durchmesser und Länge der Patrone, oder das Gehäusemodell, in das es passen muss.
8. Endverschluss oder Dichtungsanordnung.
9. Medien und Komponentenmaterialien, mit der tatsächlichen Prozessflüssigkeit verglichen.
10. Erwartete Kriterien für den Austausch, wie beispielsweise der Differenzdruck am Auslass oder ein Zeitintervall.

Die chemische Verträglichkeit sollte anhand der tatsächlich verwendeten Flüssigkeit überprüft werden und nicht aus einer allgemeinen Werkstofftabelle abgeleitet werden. Temperatur- und Druckgrenzen hängen vom Medium, der Bauweise, der Geometrie und den Betriebsbedingungen ab. Verwenden Sie daher das Datenblatt der jeweiligen Kartusche und keine allgemeinen Richtlinien für den Werkstoff.

Wenn Sie sehen möchten, was CFC Filtration in dieser Kategorie anbietet, stöbern Sie in der Produktlisten für Hochdurchfluss-Filterpatronen oder sehen Sie sich die Hochdurchfluss-Filterpatrone für industrielle Wasseraufbereitungsanlagen. Klären Sie vor dem Kauf die technischen Daten für Ihre Anwendung mit dem Lieferanten ab.

Häufig gestellte Fragen

Ist ein Hochdurchflussfilter dasselbe wie ein Filter mit hoher Durchflussrate?

Nicht ganz. “High Flow” bezieht sich in diesem Zusammenhang auf eine bestimmte Kartuschenkonstruktion mit großem Durchmesser, die in der Regel plissiert ist. Viele andere Kartuschentypen können zwar einen hohen Durchfluss bewältigen, wenn genügend davon parallel geschaltet werden, werden jedoch nicht als „High-Flow-Filter“ bezeichnet.

Weisen Hochdurchflussfilter immer einen geringeren Druckabfall auf?

Nein. Der reine Druckabfall hängt vom Filtermedium, der Filterfeinheit, der Viskosität, dem Durchfluss und der Kartuschenkonstruktion ab. Kartuschen mit hohem Durchfluss bieten eine große Filterfläche, wodurch der Durchfluss und der Druckanstieg gering gehalten werden können; dennoch kann eine sehr hohe Filterfeinheit oder eine viskose Flüssigkeit einen erheblichen Druckabfall verursachen. Vergleichen Sie die verschiedenen Ausführungen unter Berücksichtigung Ihrer tatsächlichen Durchflussrate und der Eigenschaften der Flüssigkeit.

Kann eine Hochdurchflusskartusche mehrere Standardkartuschen eins zu eins ersetzen?

Nur wenn Gehäuse, Durchflussmenge und Nennleistung gemeinsam neu ausgelegt werden. In den meisten Fällen lässt sich die Kartusche nicht einfach so austauschen. Es ist ein kompatibles Gehäuse mit der richtigen Sitz- und Dichtungsanordnung erforderlich.

Sind Hochdurchflussfilter wiederverwendbar?

Plissierte Filterpatronen werden in der Regel als Einwegartikel behandelt, dies hängt jedoch von der Bauweise und den Herstellerangaben ab. Gehen Sie nicht davon aus, dass eine Reinigung oder Rückspülung möglich ist, es sei denn, dies ist im Datenblatt ausdrücklich angegeben.

Kann ein Hochdurchflussfilter gelöste Verunreinigungen entfernen?

Nein. Ein Partikelfilter entfernt Schwebstoffe durch mechanische Rückhaltung. Gelöste Ionen, viele Chemikalien und gelöste organische Stoffe erfordern weitere Behandlungsschritte wie Aktivkohle-, Ionenaustausch- oder Membranverfahren.

In welchen Branchen werden Hochdurchflussfilter am häufigsten eingesetzt?

Typische Beispiele sind die industrielle Wasseraufbereitung, Vorbehandlungssysteme für Umkehrosmoseanlagen, Kühlwasser, chemische Verarbeitungsprozesse sowie bestimmte Prozesswässer in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie. Die Eignung für regulierte Anwendungen hängt von den Werkstoffen und den Konformitätsunterlagen ab, die mit dem Lieferanten abgeklärt werden sollten.

Die Wahl zwischen Hochdurchfluss- und herkömmlichen Kartuschen

Ein Hochdurchflussfilter ist eine gute Wahl, wenn Ihr Durchfluss hoch und kontinuierlich ist, der Platz im Gehäuse oder der Wartungsaufwand eine Einschränkung darstellen und die Flüssigkeit mit plissierten Filtermedien kompatibel ist. Er ist hingegen weniger geeignet, wenn der Durchfluss gering ist, wenn Sie ihn an ein bestehendes Gehäuse im Kleinformat anpassen müssen oder wenn Ihr Prozess eine völlig andere Bauweise erfordert. Die beste Entscheidung ergibt sich aus einem Vergleich des gesamten Systemdesigns: Gehäuse, Anzahl der Dichtungen, Austauschmethode und Nennleistung.

Teilen Sie CFC Filtration Ihre Angaben zu Flüssigkeit, Durchflussrate, Temperatur, Druck und gewünschter Mikron-Filterfeinheit mit. Das Team kann Ihnen dann dabei helfen, zu beurteilen, ob eine Hochdurchfluss-Filterpatrone zu Ihrem System passt oder ob eine andere Ausführung einer Sedimentfilterpatrone besser geeignet ist.