DE922287C - Verfahren zur Herstellung eines Filterkoerpers - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung eines Filterkörpers Die Erfindung bezieht sich auf Filterkörper für sogenannte Hochkantfilter, die im Prinzip aus einer Säule von Blättern aus papierartigem Material in Form von Ringen oder Streifen bestehen und zur Trennung von Flüssigkeiten mit verschiedener Oberflächenspannung, wie z. B. öl und Wasser, dienen. Wasser ist normalerweise in Öl entweder in Form von Tropfen oder häufiger in der Praxis als Emulsion enthalten, die durch die Anwesenheit eines dritten Stoffes in der Schwebe gehalten wird.
• Beispielsweise enthält Öl, das in elektrischen Transformatoren benutzt worden ist, Wasser in Suspension, Wasser tn Form einer Emulsion und kolloidale Teilchen, die von einer teilweisen Zersetzung des Öls während seiner Benutzung herrühren. Es ist für einen sicheren ununterbrochenen Betrieb des Transformators notwendig, daß die aus der Benutzung des Öls stammenden Verunreinigungen und alle Spuren von Wasser entfernt werden. In diesem Falle ist Öl die kontinuierliche Phase und Wasser die diskontinuierliche, und der Filterkörper muß die eine von der anderen ausreichend trennen. Hochkantfilter, bestehend aus einer Säule von unbehandelten Papierscheiben oder streifen haben den Nachteil, daß im Verlaufe der Filtration das Wasser mehr oder weniger schnell eine Zerstörung der Papiersubstanz bewirkt, die quillt und breiig bzw. schleimig wird, bis die Kanten der einzelnen Scheiben ihre individuelle Foem verlieren und eine richtige Kantenfiltration aufhört. Gegebenenfalls wird schließlich ein solcher Stapel völlig undurchlässig für jede flüssige Phase.
• Es ist vorgescblagen worden, die Schwierigkeiten hinsichtlich dies Verlustes der individuellen Form der Kanten der Scheiben durch die Behandlung der letzteren bzw. der Streifen nach dem Be- schneiden mit wasserdicht machenden Stoffen, z. B. synthetischen Harzen des Phenol-Formaldehyd-Typus oder Acetyl- oder Nitrocellulose, auszuräumen, die sich beim Verdampfen einer Lösung des Harzes oder der Acetyl- bzw. Nitrocellulose in einer flüchteigen Flüssigkeit niederschlagen. Das wirkliche Wasserdichtmachen von Papier hat im wesentlichen zur Folge, daß die gesamten Hohlräume der hohlen Baumwoll-, Linen-, Woll- oder Ramiefasern mit Nitrocellulose oder einer ähnlichen undurchlässigen Substanz ausgefüllt werden. Ein in dieser Weise behandeltes Kantenfilter absorbiert jedoch kein Wasser, und bei seiner Benutzung gehen Öl und Wasser durch den Filterkörper, und das Wasser wird entfernt durch Verdampfung entweder durch Erhitzen unter normalem Druck loider durch Anwendung eines geringeren als atmosphärischen Drucks mit oder ohne Erhitzung durch elektrische Heizmittel loder Dampfmäntel oder in anderer geeigneter Weise.
• Die Aufgabe der Erfindung erstreckt sich darauf, die im vorstehenden dargelegten Nachteile zu vermeiden und leinen verbesserten Kantlenfiltrationskörper zu entwickeln, der bei Benutzung nicht zerfällt oder breiig wird und dabei die wirksame Kantenform der Papierblätter verliert, in dem jedoch die hohlen Fasern frei bleiben, so daß sie Wasser oder eine andere diskontinuierliche Phase höherer Oberflächenspannung absorbieren, während Öl oder die andere Phasie von niedrigerer Oberflächenspannung durch das Filter durchgehen.
• Gemäß der Erfindung ist der Filterkörper für ein Kanteniilter, der aus einer Säule von ring- loder streifenförmigen Blättern von Papier besteht, das aus einem hohle Fasern enthaltenden und mit einem wasserundurchlässigen Stoff imprägnierten Material besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Imprägnierung mit dem wasserundurchlässigen Stoff in solchem Ausmaß vorgenommen wird, daß nur ein kleiner Teil der hohlen Fasern gefüllt wird, um die Papierscheiben oder -streifen widerstandsfähig gegen Formänderung bei Benetzung zu machen, während der Rest der hohlen Fasern fähig bleibt, Wasser bis zu ihrer maximalen Aufnahmefähigkeit zu absorbieren. und nur die andere Flüssigkeit, z. B. Öl, durch das Filter hindurchzulassen.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Kantenfiltrationskörper aus Scheiben oder Streifen aus Papier, das zu 8c bis 85% aus Hohlfasern, wie Baumwolle, Leinen oder Ramie, gefertigt ist, und diese Scheiben oder Streifen sind zur Verwendung sehr leicht mit einem Mittel zum Wasserdichtmachen imprägniert, wie Nitrocellulose, derart, daß die Papierfaser genügend zäh bzw. fest wird, um lein Breiigwerden ,der Piapierblätter bei Benetzung und damit den Verlust ihrer Raumform zu verhindern, wobei jedoch das Ausmaß dieses Wasserdichtmachens nicht genügt, um die Hohlfasern des Papierstoffes mehr als nur zu einem kleinen Anteil, z. B. 5%, auszufüllen oder innen zu bedecken, so daß die Masse der Fasern der Papierblätter fähig bleibt, einen entsprechenden Anteil ihres Maximalen Aufnahmevermögens an Wasser zu absorbieren und dadurch den Wasserdurchgang zu verzweigern und lediglidh der kontinuierlichen flüssigen Phase den Durchgang durch den Stapel der mit Cellulose behandelten Blätter zu gestatten. Bei Ausführung der Imprägnierung ist es wünschenswert, die Fasern des Papierstoffes sich mit einem flüchtigen Nichtlösungsmittel für Nitrocellulose oder das sonstige Mittel zum Wasserdichtmachen füllen zu lassen, zum Zwecke, das Eindriingiein. des besagten Mittels zum Wasserdichtmachen in das Innere der Fasiern zu verhindern.
• Ein Beispiel der Arbeitsweise zur Vorbereitung der Papierblätter für die Verwendung als Hochkantfiltrationskörper ist folgendes: Säulen oder Stapel von, ringförmigen Scheiben maus Papier, bestehend zu 85 bis 90 % aus Hohlfasern, wie Baumwolle, Leinen oder Ramie, werden gebildet, und jede dieser Säulen oder Stapel wird auf einem gelochten Rohr befestigt, das von leinem Rohrboden in einem doppeltmanteligen Gefäß getragen wird, weiches mit Verschlußmitteln und Mitteln zur Verbindung mit einer Vakuumpumpe und mit Behältern für das Nichtlösungsmittel und die Lösung der Nitrocellulose oder des sonstigen Stoffes zum Wasserdichtmachen versehen ist. Dem Auspuff der Vakuumpumpe ist ein wassergekühlter Kondensator zugeordnet. Nachdem die Filtersäulen wie erläutert angeordnet sind, wird das Gefäß gasdicht geschlossen und mit der Vakuumpumpe verbunden und bis auf annähernd 25mm Quecksilbersäule evakuiert. Die Verbindung zur Vakuumpumpe wird geschlossen und die zu dem Gefäß, das ein Nichtlösungsmittel für Nitrocellulose (praktisch sind sowohl Methylalkohol als auch Kohlenstofftetrachlorid benutzt worden) enthält, geöffnet, und das Gefäß kann sich dann mit dem flüchtigen Nichtlösungsmittel füllen, wie durch ein Schauglas am Auspuffrohr der Vakuumpumpe erkennbar ist. Der Einlaß wird nunmehr geschlossen, und uach einer Zeit von I5 bis 20 Minuten, während der sich das Innere der Fasern der Papierscheiben gänzlich mit Methylalkohol oder Kohlenstofftetrachlorid füllen kann, wird der Auslaß geöffnet und das Gefäß mit der Atmosphäre verbunden, so daß der überschüssige Methylalkohol oder Tetrachlorkohlenstoff in den Vorratsbehälter zurückfließen kann. Dieser Auslaß des Gefäßes wird dann geschlossen und eine andere Verbindungsleitung geöffnet, die zu einem Vorratsbehälter für Nitrocelluloselösung führt, die aus 2,5 °/0 Nitrocellulose, 1,2% Äthylacetat, 45% Aceton und 51% Methylaceton besteht. Die Vakuumpumpe wird erneut wie angegeben gebraucht, um das Gefäß mit diester Lösung zu füllen.
• Nach einer Zeit von 10 bis 15 Minuten, die nicht unnötig verlängert werden darf, um soweit wie möglich das Eindringen der Lösung zum Wasserdichtmachen in das Innev'e -der Fasern zu verhindern, wird die Nitrocelluloselösung abgezogen und heißes Wasser durch den Doppelmantel des Gefäßes geleitet und die Verbindung zur Vakuumpumpe geöffnet, bis ein mit dem Innern des Gefäßes verbundenes Thermometer die Temperatur von 600 zeigt. Wenn keine Flüssigkeit mehr vom Kondensator an der Auspuffseite der Vakuumpumpe abläuft, ist der Arbeitsvorgang beendet; das Gefäß wird geöffnet und die Papiersäulen zur Verwendung herausgenommen.
• Zur Benutzung der gemäß der Erfindung präparierten Filterkörper wird eine Anzahl der imprägnierten Blätter, von deneln jledes die Form eines Ringes hat, auf lein.em perforierten Rohr angeordnet unter Bildung leinler Säule oder eines Stapels, der in einem Gefäß angeordnet wird, das stetig oder absatzweise mit der zu filtrierenden Flüssigkeit gefällt werden kann. Der Stapel wird in Längsrichtung von den Enden aus zusammengedrückt, so daß ler fähig wird, ähnlich wie ein übliches Fieber zu wirken mit der zusätzlichen Wirkung, den Durchgang des Wassers zu verhindern. Das aus der kontinuierlichen flüssigen Phase bestehende Filtrat geht zwischen den Paaren der Papierscheiben hindurch und gelangt so in das Innere des perforierten Rohres, von wo es in lein Sammelgefäß fließt, aus dem es stetig loder absatzweise abgezogen wird, je nach der Art der Einrichtung, im deren Verbindung das Filter benutzt wird. Während des Filtriervorganges werden die schwerere Flüssigkeit und andere Fremdkörper durch den Filterkörper zurückgehalten und können auf den Boden des Filterkessels sinken, von wo sie automatisch gesteuert, z. B. direkt durch ein von einem Schwimmer betätigtes Ventil oder durch Tauchkolben mit Spule und elektrischen Kontakten entfernt werden.
• In anderen Fällen können sich die abgeschiedenen Feststoffe an der Außenseite der Säule der Scheiben absetzen, von wo sie durch Umkehrung der Strömungsrichtung der reinen Flüssigkeit oder durch Einleiten pon gespannten Gasen in das Innere des perforierten Rohres entfernt werden können.
• Beim Betrieb reines in der beschriebenen Weise aufgebauten Filters, das einen Hochkantfilterkörper gemäß der Erfindung enthält, wird eine nicht wäßrige Flüssigkeit, die fe'inverteiltes Wasser enthält, zwischen den Blättern einer solchen Säule von Ringscheiben oder von Cellulosestreifen in Richtung senkrecht zur Länge der Säulen oder in Richtung parallel zu der kürzeren Seite der Streifen hindurchgeschickt, wobei das in Suspension gehaltene Wasser durch Absorption in den hohlen Fasern festgehalten wird. Durch geeignete Veränderung der Imprägnierung des Papiers und der Längszusammendrückung der Säule von Ringscheiben der Streifen kann die mit zunehmender Wasserabsorption fortschreitende Volumenvergrößerung der Säule mXt dem Maximaldruck, unter dem das Flüssigkeitsgemisch steht, in Beziehung gebracht werden, wobei die Einrichtung so eingestellt werden kann, daß der Durchfluß von jeglichter wäßriger Flüssigkeit völlig verhindert wird, und die Einrichtung daher benutzt werden kann, um zu gewährleisten, daß unter keinen Umständen die diskontinuierliche Phase, z. B. Wasser, durch das Filter mit der nicht wäßrigen kontinuierlichen flüssigen Phase blei der Filtrierung hindurchgeht.
• Es wurde gefunden, daß mit einer Menge Nitrocellulose von 2% des Papiergewichts und unter einer Belastung von 0,14 kg/cm2 die Säulen nach voller Sättigung mit Wasser so weit quellen, daß keine weitere Flüssigkeit durch das Filter geschickt werden kann, selbst nicht unter einem Druck von 0,21 kg/cm2.
• PATENTANSPRVCHE.
• 1. Verfahren zur Herstellung eines für Hochkantfiltration geeigneten Filterkörpers, bestehend aus einer Säule von ring- oder streifenförmigem papierartigem Filtermaterial, das hohle Fasern hat und mit einem wasserdichtmachenden Stoff imprägniert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Imprägnierung mit dem wasserdichtmachenden Stoff derart ausgeführt wird, daß nur ein kleiner Teil der hohlfasern imprägniert wird.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu IO % der Hohlfasern der zu 85 bis 90% aus Fasermaterial, wie Baumwolle, Leinen oder Rampe, bestehenden papierartigen Ringe oder Streifen mit einem wasserdichtmachenden Mittel, z. B. Nitrocellulose, imprägniert werden.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern vor der Imprägnierung mit dem wasserdichtmachenden Mittel mit einem flüchtigen, das Imprägnierungsmittel nicht lösenden Stoff gefüllt werden.

   4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Filteematerial zunächst mit einem Nichtlösungsmittel für Nitrocellulose, wie Methylalkohol oder Tetrachlorkohlenstoff und danach mit einer Lösung von Nitrooellulose, Milchsäureäthylester, Aceton und Methylaceton behandelt wird.