Anlagenbauarten
Auf dem Markt für KSS-Filtrationsanlagen findet der Anwender ein breites Spektrum an technischen Umsetzungen der im Magazinartikel Filtration im KSS-Kreislauf aufgezeigten Filtrationsprinzipien. Aufgabe dieses Kapitels soll es sein dem Anwender einen ersten grundlegenden Überblick über die Anlagenbauarten zu ermöglichen.
Filtration durch magnetische Krafteinwirkung
Mit der Filtration durch magnetische Krafteinwirkung sind bezüglich der KSS-Filtration in erster Linie die sogenannten Magnetabscheider gemeint. Magnetabscheider beruhen auf dem Prinzip der Filtration durch magnetische Kraftwirkung. In Magnetabscheidern wird der KSS entlang einer Oberfläche geführt, die unter Wirkung eines Permanentmagneten oder Elektromagneten ein magnetisches Kraftfeld aufbaut. In erster Linie filtern Magnetfilter daher nur magnetische Schmutzpartikel aus dem KSS. Durch Anhaftung magnetisierter Schmutzpartikel an der Oberfläche, entsteht jedoch ein Filterkuchen, der auch nicht magnetische Schmutzpartikel abtrennen kann. Magnetabscheider gibt es in den unterschiedlichsten Bauweisen. Im Folgenden werden die in der Praxis verbreiteten Bauweisen aufgezeigt und erläutert.
Walzenabscheider
Der Walzenabscheider ist die meistverbreitete Bauart des Magnetabscheiders. Er besteht aus einer Walze, die sich entgegen der Durchflussrichtung des zu reinigenden KSS dreht. Beim Überströmen der magnetischen Walze wird der KSS von den abzutrennenden Schmutzpartikeln befreit. Die Reinigung der Walze geschieht meist durch einen in den Walzenabscheider integrierten Abstreifer, der die Walzenoberfläche entlangfährt.
Kerzenabscheider
Kerzenabscheider, auch als Magnetkerzen bekannt, werden vor allem zur Unterstützung von Kerzenfiltern (Filtration durch Größenunterschiede) eingesetzt. Magnetkerzen sind im Allgemeinen zylindrische Filterelemente, die in Filterdömen eingesetzt werden und an ihrer Oberfläche mittels Magnetfeld Schmutzpartikel abscheiden. Die Reinigung von Magnetkerzen erfolgt gewöhnlich nach Ausbau von Hand.
Stababscheider
Stababscheider bestehen im Wesentlichen aus mehreren Magnetstäben, die mit einer langsam umlaufenden Kette durch den verschmutzten KSS geführt werden. Dabei bleiben vor allem die ferritischen Metallpartikel an den Stäben hängen. Die Reinigung der Stäbe und die Austragung des Schmutzes erfolgt durch einen integrierten Abstreifer. In Abbildung 1.1 ist ein solcher Abscheider schematisch dargestellt. [VDI 3397]
Abbildung 1.1: Stababscheider [VDI3397]
Filtration durch Größenunterschiede
Die Filtration durch Größenunterschiede, auch Siebfiltration genannt, wird im Bereich der KSS-Filtration technisch auf unterschiedliche Weise umgesetzt. Dies geht vom Bandfilter, über den Trommelfilter, bis hin zum Kerzenfilter. Dabei können die meisten Anlagentypen zusätzlich mit der Anschwemmtechnik und Rückspültechnik betrieben werden. Die Filtration durch Größenunterschiede wird angetrieben durch Schwerkraft, Unterdruck oder Druck.
Bandfilter
Bandfilter filtrieren den KSS mit Hilfe eines siebartigen Bandes, das zwischen Umlenkwalzen geführt wird. Eine schematische Darstellung eines Bandfilters liefert Abbildung 1.2. Bei der Filtration durchströmt der KSS das Filterband und wird von Schmutzpartikeln befreit. Die abgetrennten Schmutzpartikel verbleiben auf dem Band und bilden den sogenannten Filterkuchen. Der Filterkuchen wirkt unterstützend auf den Filtrationsprozess, indem er feinere Partikel als das reine Band zurückhält. Mit zunehmendem Filterkuchen sinkt der KSS-Durchfluss. Daher wird bei Erreichen eines gewählten Flüssigkeitsstandes bzw. Differenzdruckes das Band vorgeschoben und der Schmutzkuchen vom Band abgestreift. Gleichzeitig wird die Filtrationsfläche mit neuem Band versehen und der Filtrationszyklus kann mit sauberem Filtermittel erneut beginnen. Bandfilter werden mit Filterverbrauchsmaterial, wie Filtervliesen oder mit Endlosgewebebändern bestückt.
Abbildung 1.2: Bandfilter [VDI3397]
Wird Filtervlies verwendet, so wird dieses über einen Trägergurt geführt und mit einer automatischen Vorrichtung aufgewickelt. Bei der Verwendung eines Endlosgewebebandes wird das Band nach dem Abwerfen des Filterkuchens gereinigt und erneut zur Filtration verwendet. Für die Reinigung wird in der Praxis häufig eine Abbürst- oder Rückspülvorrichtung eingesetzt. Die treibende Kraft bei Bandfiltern ist durch die Schwerkraft, Unterdruck oder Überdruck gegeben.
Trommelfilter
Trommelfilter filtrieren den KSS mithilfe einer siebartigen Trommel. Eine schematische Darstellung eines Trommelfilters liefert Abbildung 1.3. Der verschmutzte KSS strömt dabei zur Filtration auf die siebartige Oberfläche der Trommel. Diese trennt die Schmutzpartikel ab und lässt den gereinigten KSS ins Trommelinnere strömen und schließlich wieder in den KSS-Kreislauf passieren. Auf der Trommeloberfläche bildet sich, wie beim Bandfilter, ein Schmutzkuchen. Dieser unterstützt die Filtration, muss jedoch aufgrund der Durchflussabnahme regelmäßig abgeworfen werden. Dazu rotiert die Trommel bei Erreichen eines definierten Flüssigkeitsniveaus oder einer definierten Druckdifferenz an einer Abbürsteinrichtung entlang. Der Filtrationsvorgang kann anschließend mit gereinigter Trommel und optimalem Durchfluss fortgesetzt werden.
Abbildung 1.3: Trommelfilter [Gas00]
Kerzenfilter
Kerzenfilter bestehen im Allgemeinen aus mindestens einem Filterdom und mehreren darin enthaltenen Filterelementen, den Filterkerzen. Die Filterkerzen werden in den Filterdom eingeschraubt und zur KSS-Filtration vom KSS durchströmt. Eine Durchströmung von außen nach innen ist üblich. Ein Filterdom mit Filterkerzen ist in Abbildung 1.4 schematisch dargestellt. Während des Filtrationsprozesses lagern sich auf der Oberfläche der Filterkerzen die Schmutzpartikel des KSS ab. Mit dem Erreichen einer bestimmten Verschmutzung werden die Kerzen entfernt und durch neue ersetzt (Einweg-Kerzen) oder durch Rückspülung (Mehrweg-Kerzen) gereinigt. Bei Filterkerzen ist das Angebot an unterschiedlichen konstruktiven Ausführungen und Werkstoffen sehr groß.
Abbildung 1.4: Kerzenfilter [Gas00]
Anschwemmtechnik
Die Anschwemmtechnik ist durch die Verwendung der Anschwemmmittel geprägt. Anschwemmmittel sind Filterhilfsmittel (bspw. Cellulose, Kieselgur, Perlit), die selbst am Filter anhaften und damit einen Filterkuchen aufbauen, der die Filtration feinerer Partikelgrößen ermöglicht. Bandfilter, Trommelfilter, Patronen-/Kerzenfilter und sonstige Siebfilter können mit der Anschwemmtechnik betrieben werden.
Quellenangaben
[VDI 3397]: Richtlinie VDI 3397, Pflege von Kühlschmierstoffen für die Metallbe- und –verarbeitung, 2005
[Gas00]: Gasper, H.; Oechsle, D.; et al.: Handbuch der indust-riellen Fest/Flüssig-Filtration, 2. Auflage, Weinheim, Wiley-VCH, 2000
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