DE3783846T2

DE3783846T2 - Poroeses filterelement und das verfahren seiner herstellung.

Info

Publication number: DE3783846T2
Application number: DE8787112623T
Authority: DE
Inventors: Yoshiyuki Matsushima; Tadashi Morita; Kazuhiro Nomura
Original assignee: Kirin Brewery Co Ltd
Current assignee: Kirin Brewery Co Ltd
Priority date: 1986-09-11
Filing date: 1987-08-29
Publication date: 1993-05-19
Anticipated expiration: 2007-08-30
Also published as: KR880004077A; JPH0342922B2; KR950009135B1; EP0262418A3; EP0262418A2; JPS63185421A; EP0262418B1; US4894158A; DE3783846D1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filterelement, welches mit Kieselgur oder einem ähnlichen Hilfsfiltermittel vorbeschichtet ist und hochgradig zur Durchführung der Filtration von Bier oder einer ähnlichen Flüssigkeit geeignet ist.
Bei dem herkömmlichen Produktionsschritt von Bier, japanischem Sake oder dergleichen werden Filtereinrichtungen im breiten Umfang verwendet, die Kieselgur oder ein anderes Hilfsfiltermittel zur Durchführung der Klärungsfiltration verwenden.
Hinsichtlich der Filterelemente, die diesem Zweck dienen, ist das Filterelement an sich porös und dient einer Filterfunktion, und außerdem wirkt seine Außenfläche als Befestigungseinrichtung für das vorbeschichtete Kieselgur oder ein ähnliches Hilfsfiltermittel, wodurch zusammen mit dem Hilfsfiltermittel bzw. Zusatzfiltermittel eine kombinierte Filterfunktion erhalten wird.
Als poröses Filterelement dieser Art sind poröse, zylindrische Keramikfilter als ein Beispiel in der JP-A-18986/1984 offenbart.
Diese bekannten porösen, zylindrischen Keramikfilter, die als Befestigungseinrichtung für eine Hilfsschicht bzw. Überzugschicht aus Kieselgur oder dergleichen Hilfsfiltermittel wirken, sind in der Hinsicht überlegen, daß sie eine höhere Festigkeit des Filterelementes an sich im Vergleich mit herkömmlichen Drahtsiebfilterelementen haben, wodurch die nachteilige Deformation und Vibration minimiert wird, die anderenfalls durch Änderungen des Drucks und der Flüssigkeitsströmungsmenge verursacht werden, die häufig in dem Filterbehälter und durch diesen hindurch auftreten. Spezieller gesagt, wenn die Filterelemente in Bierherstellungsanlagen verwendet werden, dürfen Bierhefe und Verunreinigungen nicht in das gereinigte Bier eintreten, selbst wenn Fluktuationen des Flüssigkeitsdrucks und der Durchflußmenge der oben erwähnten Art häufig auftreten und zu nachteiligen Rissen in den Überzugschichten führen.
Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß der üblicherweise verwendete poröse, zylindrische Keramikfilter der obigen Art allgemein eine ziemlich dicke Wand in der Größenordnung von 20 bis 30 mm hat, und es ist insbesondere wegen der porösen Struktur, und dann, wenn ein Umkehrströmungsreinigungsschritt verwendet wird, vor dem Aufbringen einer Beschichtung aus Hilfsfiltermittel höchst schwierig, restliches Kieselgur und organische Unreinheiten, die in den feinen Poren festsitzen, zu entfernen, wodurch ein Zusetzen der Filterporen gefördert wird. Um solche Sperr-Porenerscheinung zu vermeiden, muß in nachteiliger Weise wenigstens einmal im Jahr eine regenerierende Behandlung ausgeführt werden.
Da die herkömmlichen Filterelemente aus keramischem Material bestehen, zeigt die Härte einen höheren Wert, jedoch ist das Material natürlich brüchig, so daß mechanische Beschädigungen wie Oberflächenrißbildung und Bruch häufig während einer Falsch- Behandlung der Bedienungsperson auftreten und/oder bei Kollision gegen eine andere harte Substanz, was natürlich ein schwer zu lösendes Problem ist.
Wie allgemein bekannt ist, ist es bei keramischen Filtern sehr schwierig, diese in einer großen Länge herzustellen. Somit ist eine herkömmliche Technik, bestimmte gewöhnlich verfügbare keramische Rohrlängen hintereinander durch Sintern zu verbinden oder eine Einsatzeinrichtung zwischen zwei benachbarte Keramikrohre kurzer Länge einzuschieben und dann die gesamte verlängerte Anordnung mechanisch in Längsrichtung und unter Druck mittels
einer Befestigung oder dergleichen zu fixieren, um ein gewünschtes langes Rohr zu erhalten. Im Falle des langgestreckten Filterelementes, das unter Verwendung von Schmelzverbindungsmittel bzw. Sinterverbindungsmittel hergestellt wird, ist zu beobachten, daß das letztere meist der Korrosion durch Kontakt mit einer alkalischen Reinigungslösung unterworfen wird, die normalerweise in einer Bierherstellungslinie zu sterilisierenden Reinigungszwecken verwendet wird. Um solche oben erwähnten Probleme zu vermeiden, war es notwendig, chlorhaltige Reinigungslösungen zur Ausführung eines Reinigungsschrittes einer getrennten Linie bei der Bierherstellungslinie zu verwenden, einschließlich der aus Kunststoff hergestellten Filterelemente und unabhängig von dem üblicherweise verwendeten Reinigungsschritt. Andererseits ist im Falle des oben erwähnten mechanisch verbundenen Filterelementes dessen Struktur ziemlich kompliziert, und die Herstellungskosten sind sehr hoch.
Die FR-A-1 153 785 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines porösen Filterelementes durch Extrudieren eines Metallpulvergemischs mit rostfreiem Stahl oder Titan gemäß dem Oberbegriff der Hauptansprüche.
Die FR-A-1 280 034 beschreibt gesinterte Metallfilterrohre, die so gestaltet sind, daß sie zusammengefügt werden können. Die FR- A-1 425 589 offenbart die Filterung durch gesinterte Stahlrohre in Verbindung mit der Filtrierhilfe von Kieselgur.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines langgestreckten, porösen Filterelementes hoher mechanischer Festigkeit anzugeben, welches eine wirksamere Ablagerungsfläche für das Hilfsfiltermittel bietet, um so ein anderenfalls mögliches Abgleiten und Abfallen des Filterelementes zu vermeiden.
Nach einem Aspekt dieser Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines porösen Filterelementes zum Filtern einer Flüssigkeit unter Verwendung eines Hilfsfiltermittels vorgesehen, welches die Schritte des Extrudierens von Metallstaub oder Pulver in einen hohlen, naht losen Zylinder und des Sinterns des hohlen nahtlosen Zylinders umfaßt, wobei das Metallpulver oder der Metallstaub aus rostfreiem Stahl besteht, gekennzeichnet dadurch, daß der Größenbereich des Partikeldurchmessers des rostfreien Stahlstaubs oder Pulvers zwischen 0,100 bis 0,355 mm liegt, daß diese Partikel in eine endgültige Form bei einer Sinterdichte von 4,0 bis 5,8 g/cm³; einem Porenverhältnis: 28 bis 50% und einer nominalen Filterstufe von 10 bis 40 µm gesintert werden, auftretend in dem geformten und gesinterten Produkt.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines porösen Filterelementes zum Filtern einer Flüssigkeit unter Verwendung eines Hilfsfiltermittels vorgesehen mit den Schritten des Extrudierens von Metallstaub oder Pulver in einem hohlen, nahtlosen Zylinder und des Sinterns des hohlen nahtlosen Zylinders, wobei das Metallpulver oder der Metallstaub aus Titan besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich des Partikeldurchmessers des Titanstaubs oder Pulvers zwischen 0,100 und 0,355 mm liegt und diese Partikel in eine endgültige Form bei einer Sinterdichte von 2,2 bis 3,3 g/cm³, einem Porenverhältnis: 27% bis 51% und nominaler Filterstufe von 10 bis 40 µm gesintert werden, auftretend in dem geformten und gesinterten Produkt.
Die Eigenschaft, Brauchbarkeit und weitere Merkmale dieser Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen, die nachfolgend kurz beschrieben werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Filtervorrichtung, die innen mit einer Anzahl von Filterelementen versehen ist, die gemäß dem erfindungsgemäßen Prinzip konstruiert sind;
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht eines Filterelementes gemäß der Erfindung;
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines roh-geformten einzelnen Rohres zur Darstellung seines Extrusionsschritts;
Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Einschnürschritts, der bei einem ausgetrockneten Rohr angewendet wird;
Fig. 5 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils des Filterelements; und
Fig 6 und 7 sind schematische Ansichten, die die Funktion des Filterelementes erläutern.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Figur 1 ist eine schematische Darstellung eines Filtertanks, der innen mit mehreren Filterelementen versehen ist ist. In dieser Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 1 den Filtertank, dessen Innenraum durch Anordnung einer Rohrplatte 2 dicht in zwei oder mehr Räume geteilt ist, insbesondere in eine obere Filterkammer 3 und eine untere Mutterflüssigkeitskammer 4. Der Filtertank 1 ist an seinem Bodenabschnitt mit einem Mutterflüssigkeit (beispielsweise Rohbier) einführenden Rohr 5 und einem Schlamm abführenden Rohr 6 versehen, während sich am oberen Ende des Tanks ein Filtrat abführendes Rohr 7 befindet.
Von der Rohrplatte 2 hängen mehrere Filterelemente 10 herab (in Figur 1 ist jedoch nur ein Teil davon abgebildet).
Nachfolgend wird mit Bezug auf die Figuren 2 und 3 das Filterelement 10 spezieller dargestellt.
Das Filterelement 10 besteht aus mehreren (zwei in Figur 2) langgestreckten, hohlen, rohrförmigen Filterelementeinheiten 11, die in Längsrichtung aneinander geschweißt sind (beispielsweise durch TIG-Schweißtechnik unter Verwendung eines Argon-Wasserstoffgemischs). An der obersten Filterelementeinheit 11 ist ein Mundstück 12 dicht befestigt, während an der untersten Filterelementeinheit 11 ein Stopfen 13 angebracht ist.
Jede Filterelementeinheit 11 besteht aus einem gesinterten Metall, wobei als Hauptmaterial davon in der vorliegenden Ausführungsform rostfreier Stahl (SUS) oder Titan verwendet wird. Spezieller gesagt, ist die Einheit 11 so hergestellt, daß als Beispiel Körnchen von rostfreiem Stahl mit einem Kunstharz vermischt werden, zusammengeknetet, extrudiert und in ein rohgeformtes Zwischenprodukt gesintert werden, welches dann einem Einschnürschritt und unter Verwendung von geteilten Formelementen unterworfen werden, die seitlichen und wiederholten Schlägen von der Außenseite ausgesetzt sind.
Noch spezieller gesagt, wird ein Metallpulver, dessen Partikeldurchmessergrößen genau eingestellt sind, mit einem Binder wie vorzugsweise Methylzellulose oder dergleichen; einem brennbaren Partikelparaffinfüller; Glycerolpropylenglykol oder dergleichen Schmiermittel vermischt unter Hinzufügung von Wasser als Lösungsmittel, und dann wird die pastöse Masse geknetet und aus einem Schraubenextruder mit einem zentralen Kernelement 15 an dem vorderen Endabschnitt 14 extrudiert, wie Figur 3 zeigt. Die Pastenmasse wird in der Praxis aus einem hohlzylindrisch geformten Raum 16, der um das Kernelement 15 gebildet ist, in eine rinnenähnliche Aufnahmeeinrichtung 17 extrudiert. Auf diese Weise wird ein roh-geformtes hohles Rohr 18a erhalten, das dann einem Erhitzungsschritt bei einer Temperatur von 120 bis 130º C in einem Trockenofen über etwa 3 Stunden unterworfen wird.
Anschließend wird ein Dorn 19 durch den Kernraum des ausgetrockneten rohen Rohres 18b geführt und dann ein Einschnürschritt ausgeführt, wie Figur 4 zeigt, mittels zwei getrennter Formen 20, 21, die eine hin- und hergehende Bewegung in radialer Richtung ausführen, während sie eine planetarische Bewegung um das getrocknete rohe Rohr 18b als Zentrum ausführen. Auf diese Weise wird die Dichte der Wand des getrockneten rohen Rohres 18b eingestellt. Danach wird das rohe Rohr im Vakuum bei etwa 1280º C acht Stunden lang in einem Sinterofen gesintert. Dann wird das Rohr wenigstens einmal wieder eingeschnürt, für eine Größenkorrektur bearbeitet und zur erneuten Sinterung wieder erhitzt, um ein Einheitsrohr zu erhalten.
Auf diese Weise kann jedoch nicht ein gewünschts langgestrecktes Rohr erhalten werden, da die so realisierbare Rohrlänge geringer als 1 m ist. Da die Einheitsrohrlänge zwei Meter übersteigen muß, wenn es zur Bierfiltration eingesetzt werden soll, werden die benachbarten und gegenüberliegenden Enden E von zwei aufeinanderfolgenden Einheiten 11 einem TIG-Schweißen mittels einer Elektrode 30 (Fig. 2) unterworfen. Da diese Einheiten 11 aus einem gesinterten Metall bestehen, ist das erforderliche Schweißen möglich, und das benötigte lange Rohr kann leicht hergestellt werden. In dieser Hinsicht ist im Falle von Keramikfiltern ein solches Schweißen nicht anwendbar, so daß ein langes Rohr nicht bereitgestellt werden kann.
Die so hergestellte Filterelementeinheit hat eine geringe Wanddicke (3 mm oder so) bei der vorliegenden Ausführungsform, und die Wand enthält eine große Anzahl von inneren feinen Poren und hat so eine dichte poröse Struktur. Der Porendurchmesser beläuft sich auf 20 bis 25 um.
Andererseits ist die Außenfläche der Filterelementeinheit 11 glatt nach dem Formvorgang des Einschnürschritts. Selbst mit einer solchen glatten Außenfläche und bei Ausführung der Kieselgurbeschichtung könnte ein Filtrationsschritt ausgeführt werden. Jedoch sind bei der vorliegenden Erfindung Wellen vorzugsweise an der glatten Außenfläche vorgesehen, um eine noch wirksamere Ablagefläche für das Hilfsfiltermittel bereitzustellen und zu verhindern, daß ein anderenfalls mögliches Abgleiten des Mittels stattfindet. Mit speziellem Bezug auf Figur 5, die eine vergrößerte Querschnittsansicht zeigt, ist ein Spiralnut 25 auf der Außenfläche des Filterelements 10 geformt, um darauf Wellen zu bilden und bessere Ablagerungsbettungsflächen 26 für das Hilfsfiltermittel zu formen.
Die Vorteile und Auswirkungen der Ausbildung solcher Wellen auf der Außenfläche des Elementes werden nachfolgend mit Bezug auf die Figuren 6 und 7 erläutert.
Zunächst wird mit Bezug auf Figur 6 die Wirkung bei Verwendung einer glatten Fläche vor Ausbildung von Wellen als bessere Ablagerungsbettungen für das Hilfsfiltermittel erläutert. Mit der Ansammlung von Kieselgur an der Außenfläche des Filterelementes 10 überbrückt das Kieselgur 27 jede Pore 10a des Elementes, mikroskopisch betrachtet. Wegen der schwachen Haltekraft der glatten Fläche des Filterelements 10 können jedoch die angesammelten Schichten des Kieselgur 27 unter Schwerkraft nach unten abgleiten. Oder noch spezieller, wenn ein Flüssigkeitsstrom beim Gebrauch auftritt, werden die Kieselgurschichten auf die eine oder andere Weise in Position gehalten. Wenn keine Flüssigkeitsströmung auftritt, unterliegen die Kieselgurschichten einer abwärts gerichteten Abgleitwirkung. Selbst bei Auftreten der kleinsten Fluktuation des Flüssigkeitsstrom- und/oder Drucks können zudem die Brücken zerbrechen, und losgelöstes Kieselgur wird zu der sekundären Seite des Filters wandern, oder es können andererseits Risse in den akkumulierten Schichten des Kieselgurs auftreten, die somit hochgradig unstabil werden.
Wenn andererseits die glatte Außenfläche des Filterelementes mit Wellen versehen wird, um Bettungssitze 26 für eine optimale Ablagerung des Hilfsfiltermittels zu bilden, halten die Sitze 26 das Kieselgur 27 fest, wie Figur 7 zeigt, wodurch anderenfalls auftretende Abgleitkräfte, die das Kieselgur von dem Element 10 trennen wollen, gedämpft werden und die Haltefähigkeit verbessert wird. In der vorgehenden Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform wurde eine Spiralnut nach dem Sinterschritt geformt als bevorzugte Ausbildung der Bettungssitze, und zwar an der äußeren Umfangsfläche des Filterelementes. Jedoch ist die Ausbildung der Bettungssitze hierauf nicht beschränkt. Stattdessen kann eine die Oberfläche aufrauhende Bearbeitung zu demselben Zweck nach dem Sinterschritt angewandt werden. Als weitere Modifikation kann die Ausbildung der Wellen zur Herstellung optimaler Sitzflächen auch vor dem Form- und Sinterschritt ausgeführt werden.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben, die auf unseren praktischen Experimenten basiert.
Verwendet werden pastöse Gemische mit Pulvern aus rostfreiem Stahl, SUS-316 L, mit Partikelgrößen von 0,100 bis 0,160 mm; 0,160 bis 0,300 mm; 0,300 bis 0,355 mm, wobei jeweils 5 kg der jeweiligen Stahlpulver mit Binder versehen wurden: Methylzellulose 150 g; Bindungsfüller: granulares Paraffin 75 g; Schmiermittel: Glycerin 180 cm³; und Wasser als Lösungsmittel für den Binder: 1000 cm³ jeweils. Jede dieser pastösen Gemische wird aus einem Schraubenextruder mit einem Extrusions- und Formdruck von 120 kg/cm² extrudiert, um ein nahtloses, hohles, zylindrisches Produkt bereitzustellen, A.D.: 30 mm; Wanddicke: 3 mm; und Länge: 1000 mm (gemäß dem Extrusions- und Formprozeß der vorliegenden Erfindung können ähnliche Halbprodukte einer Wandstärke von 2 bis 6 min; Länge/Durchmesser: größer als 5 leicht geformt werden, wenn dies gewünscht wird), dann wird das Halbprodukt mit erhitzten Luftströmen getrocknet, erhitzt zum Entfernen des Paraffin und im Vakuum gesintert ( bei 1300º C, eine Stunde lang) und anschließend einem Korrekturschritt durch Einschnüren oder mit Verwendung von Druckwalzeneinrichtungen und dergleichen unterworfen, um Teststücke Nr. 1 bis 5 in Form von porösen Filterelementen auszubilden. Die zugehörigen Sinterdichten und Filtrationsstufen, wie sie in dem Japanese Industrial Standard (JIS) B 8371 spezifiziert sind, sind wie gemessen in der nachfolgenden Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1 Nr. des Experiments Metallpartikeldurchmesser Sinterdichte (g/cm³) Porenverhältnis (%) Nominale Filterstufe (um) Bemerkungen verschlechterte Festigkeit Fließwiderstand etwas hoch Optimum Hilfsfiltermittel muß verwendet werden
Gemäß den in der vorstehenden Tabelle 1 aufgeführten Daten hat das poröse Filterelement Nr. 1 mit einem Metallpartikeldurchmesser von 0,100 bis 0,160 mm und einer Sinterdichte von 3,4 bis 3,8 g/cm³ eine verringerte mechanische Festigkeit, weshalb es ungeeignet für den praktischen Gebrauch ist. Das poröse Filterelement Nr. 4 mit einem Metallpartikeldurchmesser von 0,300 bis 0,355 mm und einer Sinterdichte von 4,0 bis 4,8 g/cm³ ist hinreichend verwendbar bei spezieller Auswahl und Anwendung von Zellulose oder einem ähnlichen Hilfsfiltermittel. Die porösen Filterelement Nr. 2 und 5 mit Metallpartikeldurchmesser von 0,100 bis 0,160 mm und 0,300 bis 0,355 mm und zugehörigen Sinterdichten von 4,0 bis 4,8 g/cm³ bzw. 5,2 bis 5,8 g/cm³ zeigen einen etwas erhöhten Strömungswiderstand, sind jedoch bei Erhöhung des Pumpendrucks für die Mutterflüssigkeit verwendbar. Das Teststück Nr. 3 zeigt keine dieser Nachteile und ist daher optimal verwendbar.
In der folgenden Tabelle 2 sind die Ergebnisse der Eigenschaften mit herkömmlichen keramischen Filtern ähnlicher Form und Abmessungen vergleichend aufgelistet. Ein gesintertes poröses Filterelement aus rostfreiem Stahl ist stabiler im Kontakt mit akalischer Lösung im Vergleich zum Bezug, zeigt höhere mechanische Festigkeit und bessere Bearbeitbarkeit im Schneiden, Schweißen und dergleichen. Hinsichtlich der Gleichförmigkeit der Porengröße als auch der Überzugfestigkeit, sind diese besser als bei dem Bezugsprodukt. Außerdem sind die Wandstärken der erfindungsgemäßen Produkte erheblich dünner als bei dem Bezugsprodukt, wodurch der Rückströmungswaschvorgang extrem günstige Ergebnisse zeigt. Tabelle 2 Alkalische Stabilität Mechanische Festigkeit Bearbeitbarkeit Gleichförmigkeit der Por engröße Festigkeit d. Überzugschicht Rückstromwaschbarkeit gesintertes poröses Filterelement aus rostfreiem Stahl herkömmlicher keramischer Filter Bewertung: ... Überlegen, ... besser Δ... akzeptabel X... unakzeptabel
Nachfolgend werden mehrere Beispiele mit Verwendung von Titanpulver beschrieben.
Titanpulver mit Partikeldurchmessern von 0,100 bis 0,160 mm; 0,160 bis 0,300 mm und 0,300 bis 0,355 mm werden jeweils verwendet. In jedem Fall wird 2,8 kg Titanpulver als Binder Methylzellulose 150 g hinzugefügt; als Bindungsfüller Granularparaffin 75; als Schmiermittel Glycerin 180 cm³ und als Lösungsmittel für den Binder Wasser 1000 cm³, um eine gemischte Paste zu bilden, die dann aus einem Schraubenextruder unter einem Extrusionsdruck von 120 kg/cm² zu nahtlosen hohlen Zylindern von A.D. 30 mm, Wanddicke von 3 mm und Länge: 1000 mm extrudiert wird. Das erzeugte Halbprodukt wird dann in erhitzten Luftströmen getrocknet und einem weiteren Erhitzen unterworfen, um den Paraffingehalt zu entfernen, und im Vakuum (bei 1300º C, eine Stunde) gesintert und anschließend einem Einschnüren oder Preßwalzenformkorrekturschritt unterworfen. Auf diese Weise werden poröse Filterelemente als Teststücke Nr. 6 bis 10 hergestellt. Die Meßergebnisse dieser Proben Nr. 6 bis 10 sind in der folgenden Tabelle 3 und Angaben der jeweiligen Sinterdichten und Filtrationsstufen aufgeführt, die dem Japanese Industrial Standard (JIS) B 8371 entsprechen. Tabelle 3 Nr. des Experiments Metallpartikeldurchmesser Sinterdichte (g/cm³) Porenverhältnis (%) Nominale Filterstufe (um) Bemerkungen verschlechterte Festigkeit Fließwiderstand etwas hoch Optimum Hilfsfiltermittel muß verwendet werden
Gemäß der Tabelle 3 ist das poröse Filterelement des Teststücks Nr. 6 mit einem Metallpartikeldurchmesser von 0,100 bis 0,160 mm und einer Sinterdichte von 1,7 bis 2,0 g/cm³ unakzeptabel für den praktischen Gebrauch wegen verringerter mechanischer Festigkeit. Das Teststück Nr. 9 mit einem Metallpartikeldurchmesser von 0,300 bis 0,355 mm, Sinterdichte von 2,2 bis 2,7 g/cm³ ist mit spezieller Auswahl und Verwendung eines Hilfsfiltermittels verwendbar. Die weiteren Teststücke Nr. 7 und 10 mit Metallpartikelgrößen von 0,100 bis 0,160 und 0,300 bis 0,355 und zugehörigen Sinterdichten von 2,2 bis 2,7 und 2,9 bis 3,3 g/cm³ zeigen etwas erhöhte Strömungswiderstände als Nachteil, die jedoch durch Erhöhung des Mutterflüssigkeitspumpendrucks genügend ausgeglichen werden können. Das verbleibende Teststück Nr. 9 zeigt keine dieser Nachteile und ist somit optimal.
In der nachfolgenden Tabelle 4 sind vergleichende Testergebnisse der physikalischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Filterelements aus Titan mit herkömmlichen Keramikfiltern dargestellt. Daraus ist klar zu ersehen, daß die porösen Filterelemente aus gesintertem Titan hochgradig stabil in Kontakt mit alkalischer Lösung im Vergleich zu dem herkömmlichen Bezugsmaterial sind, und daß höhere mechanische Festigkeitseigenschaften und überlegene Eigenschaften der Bearbeitbarkeit des mechanischen Schneidens, Schweißens und dergleichen gegeben sind. Im Hinblick auf die Gleichförmigkeit der Porengröße und der Überzugschichtfestigkeit zeigen die erfindungsgemäßen Filterelemente ähnliche Eigenschaften wie das herkömmliche Vergleichsmaterial. Außerdem ist das Umkehrströmungsreinigungsvermögen überlegen. Tabelle 4 Alkalische Stabilität Mechanische Festigkeit Bearbeitbarkeit Gleichförmigkeit der Por engröße Festigkeit d. Überzugschicht Rückstromwaschbarkeit gesintertes poröses Filterelement aus rostfreiem Stahl herkömmlicher keramischer Filter ... Überlegen, ... besser, Δ... akzeptabel X... unakzeptabel
Zum praktischen Gebrauch eines solchen porösen Filterelements 11 der obigen Art kann eine doppelte Beschichtung erfolgen, falls gewünscht, unter Verwendung von zwei Arten von Hilfsfiltermitteln. Als Beispiel wird eine erste Beschichtung ausgeführt mit Kieselgur von Partikelgrößen von 5 bis 90 µm, und eine zweite Beschichtung wird auf der ersten mit Kieselgur von Partikelgrößen von 2 bis 40 um ausgeführt.
Hinsichtlich der Wanddicke der porösen Filterelemente 11, wenn diese in einem Bereich von 2 bis 6 mm ausgewählt wird, zeigt die letztere die notwendige Eigenschaften als solche und dient gut als Befestigungseinrichtung für das Hilfsfiltermittel wie Kieselgur oder dergleichen.
Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß das erfindungsgemäße poröse Filterelement, das aus einem formextrudierten und gesinterten Metall besteht, eine erheblich dünnere Wandstärke haben kann und leicht ein extrem langes, nahtloses, hohles zylindrisches und poröses Filterelement bereitstellt, welches außerdem zur Ausführung eines Rückstromwaschvorgangs bestens geeignet ist, ohne daß das ansonsten häufig anzutreffende Zusetzen der Poren auftritt, wobei die verbesserte Reinigungsfähigkeit ohne Korrosion und Erosion gegeben ist, selbst wenn verschiedene aggresive Reinigungslösungen verwendet werden.
Dank der metallischen Struktur des Filterelements hat dieses eine höhere mechanische Festigkeit, verringert hierdurch mögliche Oberflächenschäden während der Handhabung und gewährleistet eine bessere Bearbeitkeit zur Ausbildung von Wellen in und auf der Umfangswand.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines porösen Filterelements (10) zum Filtern einer Flüssigkeit unter Verwendung eines Hilfsfiltermittels (27) mit den Schritten des Extrudierens von Metallstaub oder Pulver in einen hohlen nahtlosen Zylinder (18a) und Sintern des hohlen nahtlosen Zylinders (18a), ferner gekennzeichnet durch

a) Einschnüren, Formen und Erhitzen des hohlen nahtlosen Zylinders (18a) vor dessen Sintern,

b) Behandeln der Oberfläche zur Ausbildung von Wellen als Bettungsflächen für das Hilfsfiltermittel (27) nach dem Einschnüren und Sintern und

c) Schweiß-Verbinden der Filtereinheiten mit ihren Enden, um ein Filterelement auszubilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Metallpulver oder der Staub rostfreier Stahl ist, ferner dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich des Partikeldurchmessers des rostfreien Stahlstaubs oder Pulvers zwischen 0,100 und 0,355 mm liegt, daß diese Partikel in eine endgültige Form bei einer Sinterdichte von 4,0 bis 5,8 g/cm³; Porenverhältnis: 28 bis 50% und einer nominalen Filtrationsstufe von 10 bis 40 um gesintert werden, auftretend in dem geformten und gesinterten Produkt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Metallpulver oder der Staub Titan ist, ferner dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich des Partikeldurchmessers des Titanstaubs oder Pulvers zwischen 0,100 und 0,355 mm liegt, daß diese Partikel in eine endgültige Form bei einer Sinterdichte von 2.2 bis 3,3 g/cm³; Porenverhältnis: 27 bis 51% und einer nominalen Filtrationsstufe von 10 bis 40 µm gesintert werden, auftretend in dem geformten und gesinterten Produkt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Filterelement (10) außerdem wenigstens einem erneuten Einschnür- und Formschritt und einem Wiedererhitzungs- und erneuten Sinterschritt unterworfen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei jede Filterelementeinheit (11) auf solche Weise hergestellt wird, daß ein pastenähnliches Gemisch aus dem Metallstaub oder Pulver, Wasser, Binder, Schmiermittel und dergleichen gebildet und extrudiert wird, um ein rohes Rohr (18a) zu extrudieren, welches getrocknet wird, einem Einschnür- und Formschritt unterworfen und bei einer vorbestimmten Temperatur gesintert wird.