DE3128748A1

DE3128748A1 - Mikrofilter

Info

Publication number: DE3128748A1
Application number: DE19813128748
Authority: DE
Inventors: Peter Dr.-Ing. 7410 Reutlingen Ehrler; Wolfgang Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Saiger
Original assignee: Deutsche Institute fuer Textil und Faserforschung Stuttgart
Current assignee: Deutsche Institute fuer Textil und Faserforschung Stuttgart
Priority date: 1981-07-21
Filing date: 1981-07-21
Publication date: 1983-02-10

Description

Mikrofilter
Die Erfindung betrifft ein Mikrofilter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 Bei bekannten Filtern dieser Art werden normale textile Garne eingesetzt, bei denen die Fasern des einzelnen Garnes durch die Garndrehung in Längsrichtung des Garnes ungefähr schraubenlinienförmigen Verlauf haben. Es handelt sich hier also ~um textile Garne, wie sie mittels Ringspinnmaschinen oder OE-Spinnmaschinen hergestellt werden.
Wenn diese hierdurch in sich kompakten Garne in kompaktem Verband angeordnet werden, beispielsweise bei einem Patronenfilter auf einen perforierten hUlsenförmf.gen Stützkörper zu einer Kreuzwicklung aufgewunden werden, filtert eine solche kompakte Mikrofiltersubstanz zwar auch sehr kleine Partikel von 1 bis 10 µ r ) aus, aus jedoch sinkt ihr Abscheidegrad für kleine Partikel erheblich, wenn man den Garnverbund des Filters zur Verringerung von dessen Strömungswiderstand lockerer gestaltet, beispielsweise als Gewebe oder als Spaltfilter vorsieht.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Mikrofilter der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art zu schaffen, welches bei relativ geringem Strömungswiderstand hohe Abscheidungsgrade auch für sehr kleine Partikel in der Größenordnung von 1 - 10 µ erreichen läßt und/oder das auch als Koaleszerfilter dienen kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Das Chenille-Garn verleiht dem Mikrofilter bei hohem Abscheidegrad auch für sehr kleine Partikel in der Größenordnung von 1 - lO y wesentlich niedrigeren Strömungswiderstand als es bei herkömmlichen Mikrofiltern der eingangs genannten Art vergleichbar hohen Abscheidegrades erreichbar ist. Bei Verwendung von Chenille-Garnen hoher Flordiahte lassen sich sogar feinere Partikel abscheiden als bisher bei Mikrofiltern der eingangs genannten Art möglich war, nämlich nach bisherigen Versuchen auch Partikel in der Größenordnung von 0,1 e , so daß die Erfindung ein verhältnismäßig preiswertes Mikrofilter schafft, das hohe Abscheidegrade für Partikel oder dergl.
von ca. l r und größer und bei hoher Flordichte des Chenille-Garnes auch von ca. 0,1 e und größer schafft und sich durch relativ geringen Strömungswiderstand auszeichnet. Es kann also vielfältige technische Einsatzmöglichkeiten haben. Beispielsweise kann es auch dem Abscheiden von feinen bltrdpfchen aus Tr#gerflüssigkeiten, beispielsweise Wasser oder von in einer Trägerflüssigkeit emulgiertem öl dienen, wenn das öl koaleszieren kann, oder der Feinfiltration von rlüssigkeiten, beispielsweise von Obst- oder Gemüsesäften, dienen. Auch in der pharmazeutischen Industrie, wie auch in allen denkbaren anderen Industrien, in denen ein Mikrofilter mit den vorliegenden Eigenschaften vorteilhaft angewendet werden kann, kann es eingesetzt werden. Wenn das Mikrofilter dem Abscheiden von in ihm zu größeren öatröpfchen koaleszierenden, in einer Trägerflüssigkeit emulgiertem Öl dient, kann man es auch als Koaleszerfilter bezeichnen.
Das erfindungsgemäße Filter wurde bevorzugt für Flüssigkeiten geschaffen, kann jedoch auch dem Filtrieren von Gasen und Dämpfen dienen, beispielsweise als Luftfeinfilter. Auch kann es dem Abscheiden von Schwebstoffen von Aerosolen dienen. -Dieses Mikrofilter kann unterschiedliche Ausbildung erhalten. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist es ein Patronenfilter oder weist ein solches auf, das einen perforierten, hülsenförmigen Stützkörper aufweist, auf dem als Elikrofiltersubstanz Chenille-Garn in Form einer Packung, vorzugsweise als Wicklung angeordnet ist. Dabei kann die Wicklung besonders zweckmäßig als Parallelwicklung ausgebildet sein. Vorteilhaft kann dabei die Windungsdichte der Wicklungsschichten der Parallelwicklung so groß sein, daß sich die in der einzelnen Windungsschicht benachbarten Windungen kontaktieren, vorzugsweise ineinandergreifen, so daß keine Spalte zwischen den Windungen der einzelnen Windungsschicht vorhanden sind. Auf dem Stützkörper kann auch noch mindestens eine weitere Schicht anderen Filtermaterials als Vorfilter angeordnet sein, beispielsweise Vliesstoff, Papier oder dergleichen, auf welcher Schicht die Chenille-Garn-Packung aufgebracht ist.
Auch lassen sich gute Filtrierergebnisse erzielen, wenn bei einem Patronenfilter das Chenille-Garn zu einer Kreuzwicklung aufgewunden oder zu einem Geflecht aufgeflochten ist. Durch die hierbei bedingten Überkreuzungen des bzw. der Chenille-Garne innerhalb der Wicklung bzw. des Geflechtes ergeben sich andere Strdmungsbilder des zu filtrierenden Fluidums in der Kreuzwicklung bzw. dem Geflecht als bei einer Parallelwicklung, so daß sich hierdurch auch die Strömungswiderstände und der Abscheidungsgrad mit beeinflussen lassen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform weist das Mikrofilter als iviikrofiltersubstan2 Gewebe, Wirkware:.oder Strickware auf, das bzw. die aus Chenille-Garn besteht oder Chenille-Garn als wesentlichen Bestandteil enthält.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht eines Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Mikrofilters Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch ein Chenille-Garn, Fig. 3 eine schaubildliche Schrägansicht auf ein ein Gewebe als filterwirksama Substanz enthaltendes Mikrofilter.
Das in Fig. 1 im wesentlich schematisch dargestellte Mikrofi.lter 10 weist ein Gehäuse 11 auf, in welchem ein Patronenfilter 12 angeordnet ist. Das zu filtrierende Medium, bei dem es sich vorzugsweise um Flüssigkeit handeln kann, strömt durch den Einlaß 18 in den hohlen Innenraum des Patronenfilters 12 axial ein und durchströmt dann zunächst die Perforation eines kreiszylindrischen Stützkörpers 13 und dann eine als Mikrofiltersubstanz dienende Wicklung 14 aus Chenille-Garn, die auf den Stützkörper 13 aufgewunden und in diesem Ausführungsbeispiel eine Parallelwicklung ist. Wie aus der nicht geschnitten dargestellten oberen Hälfte des in Seitenansicht zu sehenden Patronenfilters 12 ersichtlich ist, kontaktieren sich in diesem Ausführungsbeispiel benachbarte Windungen 15 der äußeren Windungsschicht und entsprechendes gilt auch für die inneren Windungsschichten. Das mittels des Patronenfilters 12 filtrierte Medium verläßt das Gehäuse 11 durch den Auslaß 16.
Obwohl der Aufbau von Chenille-Garn dem Fachmann bekannt ist, sei ein bevorzugtes Chenille-Garn anhand der Fig. 2 kurz erläutert, die einen Querschnitt durch ein Chenille-Garn 17 zeigt. Dieses Chenille-Garn 17 besteht aus zwei in Art einer Doppelhelix miteinander verdrillten, die Seele des Chenille-Garnes bildenden Haltefäden 19 und Florfäden 20 bzw. Florfasern, wobei sich die einzelnen Florfäden 20 bzw. Florfasern jeweils im wesentlichen in radialen Ebenen erstrecken und zwischen den beiden miteinander verdrillten Haltefäden 19 zu ihrer Halterung eingeklemmt sind, wobei dieses Chenille-Garn 17 ungefähr runden Umfang hat. Jedoch ist es auch möglich, Chenille-Garne anderen Aufbaus einzusetzen, beispielsweise solche, wie sie in KOCH/SATLOW Großes Textil-Lexikon", Deutsche Verlags-Anstalt Stuttgart, auf Seite 227-231, beschrieben sind.
Die beiden Haltefäden 19 können endlose synthetische Filamente oder auch aus Fasern bestehende normale Fäden sein, wie sie auf Ringspinnmaschinen oder O#-Spinnmaschinen hergestellt werden oder es können auch Zwirne sein. Florfäden bestehen ebenfalls aus Garn, wie es beispielsweise auf Ringspinnmaschinen oder OE-Spinnmaschinen hergestellt werden kann.
Wenn anstelle der Florfäden 20 Florfasern vorgesehen sind, handelt es sich um Einzelfasern. Im allgemeinen ist es besonders vorteilhaft, vorzusehen, daß die Florfäden 20 oder Florfasern aus Chemiefasern bestehen bzw. Chemiefasern sind, doch kommen gegebenenfalls auch anderer z.B. tierische oder pflanzliche Fasern in Frage. Auch Mischungen solcher Fasern sind denkbar.
Das in Fig. 3 dargestellte Mikrofilter 10' weist einen einen Zuflußstutzen 21 und einen Abflüßstutzen 22 aufweisenden', obenseitig offenen Behälter 23 auf, der von dem zu filtrierenden Medium durchströmt wird und durch einen ebenen Mikrofiltereinsatz 26 in eine Unreinkainmer 24 und eine Reinkammer 25 unterteilt ist. Dieser Filtereinsatz 26.besteht aus einem in einen Rahmen 27 eingespannten Gewebe 29, dessen Kett- und/oder Schußfäden aus Chenille-Garn bestehen, so daß das Gewebe 29 die Mikrofiltersubstanz dieses Mikrofilters 10' bildet, die also aus Chenille-Garn besteht oder als für ihre Filtriereigenschaft maßgebenden Bestandteil Chenille-Garn enthält.
Bei beiden Ausführungsbeispielen sind die Chenille-Garne der Wicklung 14 bzw. des Gewebes 29 so angeordnet, daß das zu filtrierende Medium die Wicklung 14 bzw. das Gewebe 29 im wesentlichen quer zu den Haltefäden der Chenille-Garne durchströmen kann.
Das in Fig. 3 dargestellte Mikrofilter 10' kann auch zu einem sogenannten Bandfilter abgewandelt werden, bei welchem das Gewebe oder eine sonstige aus Chenille-Garn bestehende oder' Chenille-Garn als wesentliche Mikrofiltersubstanz enthaltende Bahn (z. B. auch ein Gestrick, Gewirke oder Vlies) auf eine stationär drehbar gelagerte Abspulrolle aufgewunden und von dort in einem gestreckten, vom zu filternden Medium durchströmbaren Bahnbereich zu einer Aufspulrolle geführt ist, wobei der gestreckte Bahnbereich die jeweigge Filterfläche bildet und, wenn diese Filterfläche stark verunreinigt ist, wird die Bahn durch Drehen der Aufspulrolle um einen Schritt weiter transportiert, der einen neuen sauberen Bahnabschnitt in den gestreckten Bahnbereich überführt. Der Transport der Bahn kann periodisch oder aperiodisch in der Länge des gestreckten Bahnbereiches entsprechenden Schritten oder auch in kleineren Schritten erfolgen.
Das erfindng#a#äße Yijkrofilter kann der. 2#usfilteen von festen und/ oder flüssigen Partikeln und dergleichen aus einem TrXgfflswdium, vorzugsweise einer Trägerflüssigkeit dienen. Es kann auch dem Abscheiden von in einer Trägerflüssigkeit emulgiertem öl dienen. Dies sei an einem Ausführungsbeispiel erläutert.
Ein Mikrofilter ähnlich Fig. 1 wurde im Versuch als Koaleszerfilter mit folgenden Daten eingesetzt: Das zu einer Parallelwicklung (Paçkung) 14 auf den Stützkörper 13 aufgewundene Chenille-Garn hatte folgende Daten: Metrische Nummer: Nm 2 ; seine Seele bestand aus zwei miteinander verdrillten Haltefäden. Jeder Haltefaden hatte die metrische Nummer Nm 20. F5r diese Haltefäden wurde Stapelfasergarn verwendet. Für die Florfäden wurde texturiertes Filamentgarn 50 dtex f 44 (f=Anzahl der Filamente des Filamentgarnes, weiches hier aus 44 Filamenten bestand) verwendet. Der Gewichtsanteil der Florfäden am Gewicht des Chenille-Garnes betrug 78 %. Das Verhältnis des Außendurchmessers des Chenille-Garnes zum Durchmesser seiner aus den beiden Halte fäden gebildeten Seele betrug 8,5. Das scheinbare spezifische Gewicht des Chenille-Garnes betrug 0,09 g/cm3, wobei das Volumen des Chenille-Garnes aus seinen Außenabmessungen berechnet ist.
Das spezifische Flächengewicht der Parallelwicklung 2 14 des Patronenfilters 12 betrug 2000 g/m . Dieses Flächengewicht kann so ermittelt werden, daß mandie Parallelwicklung durch einen axial-radialen Schnitt aufschneidet und £1ach ausbreitet und dann das spezifische Flächengewicht ermittelt.
Wenndie#Patronenfilter 12 von reinem Wasser bei einem spezifischen Flüssigkeitsdurchsatz von 10 m3m 2h 1 durchströmt wurde, ergab sich an ihm ein Druckabfall von 0,05 bar.
Zur Prüfung der Eigenschaften dieses Mikrofilters als Koaleszerfilter wurde ein Gemisch Wasser/ Heizöl (Typ EL) hergestellt, wobei dieses Gemisch mit Hilfe eines schnellaufenden Rührers zu einer über Stunden hinweg stabilen Pseudoemulsion gerührt wurde, in der das öl in Tröpfchengrößen von im Mittel 1-10 vorlag. Die ölkonzentration dieser Emulsion betrug 500 mg/l.Beim Verlassen des Mikrofilters 10 war die ölkonzentration auf 8 mg/l reduziert. Die Wirkungsweise dieses Koaleszerfilters ist dabei wie folgt. Die Emulsion durchströmt das Patronenfilter 12 von innen nach außen, wobei die feinen öltröpfchen dadurch aus dem Wasser abgeschieden werden, indem sie sich an dem Chenille-Garn anlagern und dieses abgeschiedene öl wandert dann unter dem Wasserdruck nach außen, wo es sich am Umfang des Patronenfilters 12 zu großen öltröpfchen, deren Durchmesser im Durchschnitt in der Größenordnung von 1-10 mm lagen, anlagert, die sich dann ablösen und nach oben steigen, wo sie sich an der Decke des Innenraumes des Filtergehäuses zu einer ölschicht ansammeln. Diese Olschicht kann kontinuierlich oder von Zeit zu Zeit aus dem Filtergehäuse abgesaugt werden.
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Claims

Patentansprüche 1. Mikrofilter für strömungsfähige Medien, dessen Mikrofiltersubstanz aus textilem Garn besteht oder textiles Garn als wesentlichen Bestandteil enthält und dem Abscheiden von festen und/oder flüssigen Partikeln und/oder dem Koaleszieren emulgierter öltröpfchen dient, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Mikrofiltersubstanz aus Chenille-Garn (17) besteht oder als wesentlichen Bestandteil Chenille-Garn enthält, von dessen sich axial erstreckenden Haltefäden (19) Florfäden oder -fasern (20) abstehen und daß das Chenille-Garn so angeordnet ist, daß das zu filtrierende Medium das Filter im wesentlichen quer zu den Haltefäden des Chenille-Garnes durchströmen kann.
2. Mikrofilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Patronenfilter ist oder ein Patronenfilter (12) aufweist, das einen perforierten, hülsenförmigen Stützkörper (13) aufweist, auf dem das Chenille-Garn als Packung (14) angeordnet ist.
3. Mikrofilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Chenille-Garn bestehende Packung. als Parallelwicklung (14) ausgebildet ist.
4. Mikrofilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungsdichte der Wicklungsschichten der Parallelwicklung (14) so groß ist, daß sich in der einzelnen Windungsschicht die benachbarten Windungen (15) kontaktieren, vorzugsweise ineinander greifen.
5. Mikrofilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Chenille-Garn auf den Stützkörper zu einer Kreuzwicklung aufgewunden ist.
6. Mikrofilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Chenille-Garn auf den Stützkörper zu einem Geflecht aufgeflochten ist.
7. Mikrofilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Mikrofiltersubstanz Gewebe, Wirkware oder Strickware aufweist, das bzw. die aus Chenille-Garn besteht oder Chenille-Garn enthält.
8. Mikrofilter nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß es als Bandfilter ausgebildet ist.
9. Mikrofilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Chenille-Garn (17) ungefähr kreisrunden Unfang aufweist und seine Seele aus zwei miteinander verdrillten Haltefäden (19) besteht.