DE102008064890B3 - Device for filtering a substance and filter medium - Google Patents

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Abstract

Filtermedium (1, 4) mit durchlässigen Filterelementabschnitten, das zum Filtern eines Stoffes von diesem angeströmt wird, mit einem beim Filtriervorgang durchströmbaren Faservlies (2, 6) und einer Gewebestruktur (3, 5, 7) , die derart ausgebildet ist, um von dem Faservlies (2, 6) nicht zurückgehaltene Kleinstpartikel, die eine Partikelabmessung von unter ca. 100 µm aufweisen, abzufiltern, wobei eine Sinterverbindung zwischen der Gewebestruktur (3, 5, 7) und dem Faservlies (2, 6) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewebestruktur (3, 5, 7) als Tressengewebe ausgestaltet ist.Filter medium (1, 4) with permeable filter element sections against which a substance flows to filter it, with a nonwoven fabric (2, 6) that can be flown through during the filtering process and a fabric structure (3, 5, 7) which is designed in such a way that it can Non-woven fabric (2, 6) to filter out small particles that are not retained and have a particle size of less than approx. 100 µm, a sintered connection being formed between the fabric structure (3, 5, 7) and the non-woven fabric (2, 6), characterized in that that the fabric structure (3, 5, 7) is designed as a braid fabric.

Description

Stand der TechnikState of the art

Vorrichtung zum Filtrieren von Stoffen beispielsweise Flüssigkeiten oder Gasen sind in unterschiedlichsten technischen Gebieten bekannt. Die zu filternden Stoffe durchströmen dabei zum Beispiel ein Filtermedium bzw. ein Filtermittel mit Öffnungen, wobei Stoffkomponenten in oder an dem Filtermedium zurückgehalten wird. Ein Filtermedium kann beispielsweise ein Sieb, ein Gewebe, eine poröse Platte oder ein Faservlies umfassen.Apparatus for filtering substances, for example liquids or gases, are known in a wide variety of technical fields. The substances to be filtered flow through, for example, a filter medium or a filter medium with openings, substance components being retained in or on the filter medium. A filter medium can for example comprise a sieve, a fabric, a porous plate or a fiber fleece.

Faservliese zeichnen sich beim Filtereinsatz durch eine vergleichsweise große Aufnahmekapazität für zu filternde Stoffe insbesondere Kleinstpartikel aus. Das Faservlies weist insbesondere eine vielfache Schichtung von Faserstücken auf, wobei die Struktur beispielsweise Hunderte von Schichten zeigt. Nach der Verbindung der Fasern beispielsweise durch ein Sinterverfahren kann die erhaltene Fliesanordnung bzw. ein „web“ beispielweise mit Walzen verpresst werden, um eine gewünschte Porengeometrie zu erhalten. Die Poren eines Faservlieses sind im Verhältnis zur angestrebten Filterfeinheit relativ groß. Die Filtrationswirkung des Faservlieses erfolgt hauptsächlich aufgrund einer Anlagerung der zu filternden Partikel an den Fasern. Dabei spielen insbesondere van der Waals Kräfte eine Rolle. Aufgrund der vergleichsweise großen Poren des Faservlieses ist ein verhältnismäßig niedriger Druckabfall beim Durchströmen von Flüssigkeiten oder Gasen durch das Faservlies zu beobachten.When used as a filter, fiber fleeces are characterized by a comparatively large capacity for the substances to be filtered, especially the smallest particles. In particular, the fiber fleece has multiple layers of fiber pieces, the structure showing, for example, hundreds of layers. After the fibers have been connected, for example by means of a sintering process, the fleece arrangement or a “web” obtained can be pressed using rollers, for example, in order to obtain a desired pore geometry. The pores of a fiber fleece are relatively large in relation to the desired filter fineness. The filtration effect of the fiber fleece is mainly due to an accumulation of the particles to be filtered on the fibers. Van der Waal's forces play a role in particular. Due to the comparatively large pores of the fiber fleece, a relatively low pressure drop can be observed when liquids or gases flow through the fiber fleece.

Als Stand der Technik wird die EP 1 317 949 A1 und die DE 101 47 760 A1 angesehen.The prior art is the EP 1 317 949 A1 and the DE 101 47 760 A1 viewed.

Aufgabe und Vorteile der ErfindungObject and advantages of the invention

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Filtermedium, das ein Faservlies aufweist, im Hinblick auf die Filterleistung wirtschaftlich vorteilhaft zu verbessern.The object of the present invention is to improve a filter medium that has a fiber fleece in an economically advantageous manner with regard to the filter performance.

Diese Aufgabe wird durch die Ansprüche 1 und 12 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung aufgezeigt.This object is achieved by claims 1 and 12. In the dependent claims, advantageous developments of the invention are shown.

Die Erfindung geht aus von einem Filtermedium mit durchlässigen Filterelementabschnitten das zum Filtern eines Stoffes von diesem angeströmt wird, mit einem beim Filtriervorgang durchströmbaren Faservlies und einer Gewebestruktur. Die Gewebestruktur ist derart ausgebildet, um von dem Faservlies nicht zurückgehaltene Kleinstpartikel, die eine Partikelabmessung von unter ca. 100 µm aufweisen, abzufiltern. Die nominale Porengröße bzw. nominale Filterfeinheit der Gewebestruktur beträgt entsprechend ca. 100 µm. Die Porengrößenverteilung bzw. die Porengrößen des Faservlieses sind insbesondere deutlich größer als die der Gewebestruktur und kann je nach Filteraufgabe unterschiedlich gewählt sein.The invention is based on a filter medium with permeable filter element sections against which a substance flows in order to filter it, with a nonwoven fabric that can flow through during the filtering process and a fabric structure. The fabric structure is designed in such a way as to filter out the smallest particles which are not retained by the fiber fleece and which have a particle size of less than approx. 100 μm. The nominal pore size or nominal filter fineness of the fabric structure is accordingly approx. 100 µm. The pore size distribution or the pore sizes of the fiber fleece are in particular significantly larger than that of the fabric structure and can be selected differently depending on the filter task.

Zwischen der Gewebestruktur und dem Faservlies ist eine Sinterverbindung ausgebildet. Dies ist eine besonders effektiv realisierbare und stabile Verbindungsart für Gewebe- bzw. Faservliesstrukturen.A sintered connection is formed between the fabric structure and the fiber fleece. This is a particularly effective and stable type of connection for fabric or fiber fleece structures.

Grundsätzlich können auch andere Verbindungsarten vorteilhaft sein, beispielsweise Press-, Schweiß-, Kleb-, oderIn principle, other types of connection can also be advantageous, for example press, weld, adhesive or

Lötverbindungen.Solder connections.

Insbesondere können mit dem vorgeschlagenen Filtermedium bessere Filterleistungen realisiert werden, gegenüber bisherigen Anordnungen unter Verwendung eines Faservlieses und einer Gewebestruktur in einem Filtermedium. Besonders vorteilhaft ist die definierte bzw. reproduzierbare Struktur des Filtermediums im Hinblick auf die Porengröße der Gewebestruktur. Mit dem neuartigen Filtermedium sind die bisher nicht sicher beherrschbaren Nachteile bei Filtrationsaufgaben im Hinblick auf die Filterleistung des Faservlieses bzw. der Gewebestruktur eliminierbar. Beispielsweise können die im Faservlies vorhandenen Fasern ggf. durch mechanische Beanspruchung bzw. Pulsation abbrechen bzw. sich lösen und beweglich werden, so dass die Partikel ohne Rückhaltestruktur ins Filtrat gelangen können. Derartige Partikel könne erfindungsgemäß durch die Gewebestruktur mit der vergleichsweise geringen Porengröße bzw. der geringen Filterfeinheit zurückgehalten werden.In particular, better filter performance can be achieved with the proposed filter medium compared to previous arrangements using a fiber fleece and a fabric structure in a filter medium. The defined or reproducible structure of the filter medium is particularly advantageous with regard to the pore size of the fabric structure. With the new type of filter medium, the disadvantages of filtration tasks that could not be safely controlled up to now with regard to the filter performance of the fiber fleece or the fabric structure can be eliminated. For example, the fibers present in the nonwoven fabric can break off or loosen and become movable due to mechanical stress or pulsation, so that the particles can get into the filtrate without a retention structure. According to the invention, such particles can be retained by the fabric structure with the comparatively small pore size or the low filter fineness.

Bisher konnte beim Einsatz von Faservliesen nicht wirtschaftlich vertretbar verhindert werden, dass Stücke insbesondere der Fasern des Faservlieses sich ablösen und aus dem Filter austreten bzw. in das Filtrat gelangen, was unerwünscht ist. Damit war bisher der Einsatz von Faservliesen für eine Reihe von Anwendungen unmöglich.So far, when using nonwovens, it has not been possible to prevent in an economically justifiable manner that pieces, in particular of the fibers of the nonwoven, detach and exit the filter or get into the filtrate, which is undesirable. So the use of nonwovens for a number of applications was previously impossible.

Bei der bisherigen Verwendung von Gewebestrukturen in Filtermedien ist es nachteilig, dass diese zu einem vergleichsweise starken Druckanstieg beim Filtrieren führen und eine relativ geringe Aufnahmekapazität für die abzufilternden Stoffe aufweisen. Die gleichfalls vorhandenen Vorteile der Gewebestrukturen, z.B. die definierte Filterfeinheit, die regelmäßige Porengeometrie bzw. die mechanische Festigkeit, konnten damit nicht für alle interessanten Anwendungen im Filterbereich genutzt werden. With the previous use of fabric structures in filter media, it is disadvantageous that they lead to a comparatively strong pressure increase during filtration and have a relatively low absorption capacity for the substances to be filtered. The advantages of the fabric structures, which are also present, e.g. the defined filter fineness, the regular pore geometry and the mechanical strength, could not be used for all interesting applications in the filter area.

Mit dem vorgeschlagenen Filtermedium können die Nachteile des Faservlieses durch die Kombination mit der Gewebestruktur eliminiert werden und umgekehrt lassen sich die jeweiligen Nachteile der Gewebestruktur durch das Faservlies ausschalten, wobei die Vorteile von Faservlies und Gewebestruktur voll erhalten bleiben. Insgesamt kann damit ein kompaktes Filtermedium für eine Reihe anspruchsvoller Filteraufgaben bereitgestellt werden, z.B. für Feststoff-, Flüssigkeits- oder Gasströme bzw. für daraus gemischte Filterströme mit großen Stoffströmen des zu filternden Stoffes. Derartige Filter werden zum Beispiel in der chemischen oder pharmazeutischen Industrie bzw. bei Maschinen oder Anlagen eingesetzt, z.B. für Hochleistungsaggregate wie Verbrennungsmotoren in der Luft- und Raumfahrt.With the proposed filter medium, the disadvantages of the fiber fleece can be eliminated through the combination with the fabric structure and, conversely, the respective disadvantages of the fabric structure can be eliminated by the fiber fleece, with the advantages of the fiber fleece and fabric structure being fully retained. Overall, a compact filter medium can thus be provided for a number of demanding filtering tasks, for example for solid, liquid or gas flows or for mixed filter flows with large flows of the substance to be filtered. Such filters are used, for example, in the chemical or pharmaceutical industry or in machines or systems, for example for high-performance units such as internal combustion engines in the aerospace industry.

Insbesondere ist es von Vorteil, dass die Gewebestruktur Poren mit einer nominalen Porengröße von unter ca. 100 µm aufweist. Mit der vorgeschlagenen entsprechenden nominalen Filterfeinheit bzw. den vergleichsweise kleinen Poren bzw. Durchströmöffnungen der Gewebestruktur kann eine sichere Zurückhaltung bzw. Filtration von entsprechenden Stoffanteilen erreicht werden. Ein Austreten von kleinen Partikeln durch das Filtermedium, insbesondere auch Fasern oder Faserbruchstücke aus dem Faservlies wird durch die Gewebestruktur verhindert. Die Gewebestruktur kann insbesondere durch die Art bzw. Herstellung des Gewebes so abgestimmt werden, dass eine gewünschte nominale Porengröße insbesondere von unter ca. 100 µm exakt und durchgängig vorgebbar ist. Insbesondere können solche Gewebestrukturen in Präzisionsdrahtwebereien mit modernen Webverfahren hergestellt werden.In particular, it is advantageous that the fabric structure has pores with a nominal pore size of less than approximately 100 μm. With the proposed corresponding nominal filter fineness or the comparatively small pores or throughflow openings of the fabric structure, reliable retention or filtration of corresponding material fractions can be achieved. The fabric structure prevents small particles from escaping through the filter medium, in particular also fibers or fiber fragments from the fiber fleece. The fabric structure can be coordinated in particular through the type or production of the fabric in such a way that a desired nominal pore size, in particular of less than approx. 100 μm, can be precisely and consistently predefined. In particular, such fabric structures can be produced in precision wire weaving mills using modern weaving processes.

Die nominale Porengröße eines Filtermediums bzw. die nominale Filterfeinheit erhält man bei Anwendung eines Filters in der Praxis. Sie wird zum Beispiel so definiert, dass 98 Prozent der in dem zu filternden Stoff bzw. z.B. einer Suspension befindlichen Teilchen, die größer oder gleich der nominalen Filterfeinheit sind, zurückgehalten werden. Diese Abscheideleistung wird neben dem Filtermedium selbst, auch von den Umgebungsbedingungen beeinflusst.The nominal pore size of a filter medium or the nominal filter fineness is obtained when using a filter in practice. It is defined, for example, in such a way that 98 percent of the particles in the substance to be filtered or in a suspension, for example, which are greater than or equal to the nominal filter fineness, are retained. This separation efficiency is influenced not only by the filter medium itself, but also by the ambient conditions.

Bevorzugt weist die Gewebestruktur Poren mit einer nominalen Porengröße von unter ca. 40 µm bis ca. 1 µm auf. Damit können Stoffe bzw. Partikel mit kleinsten Partikelabmessungen bzw. mit mittleren Partikeldurchmessern in dem genannten Größenbereich sicher im Filtermedium zurückgehalten werden.The fabric structure preferably has pores with a nominal pore size of less than approximately 40 μm to approximately 1 μm. In this way, substances or particles with the smallest particle dimensions or with average particle diameters in the specified size range can be reliably retained in the filter medium.

Die Gewebestruktur verleiht dem Filtermedium außerdem eine vorteilhaft erhöhte mechanische Stabilität, z.B. wenn die Gewebestruktur außen am Faservlies und/oder wenn die Gewebestruktur im Inneren des Filtermediums positioniert ist.The fabric structure also gives the filter medium an advantageously increased mechanical stability, e.g. if the fabric structure is positioned on the outside of the fiber fleece and / or if the fabric structure is positioned inside the filter medium.

Grundsätzlich können mit der vorgeschlagenen nominalen Porengröße Partikel gefiltert werden, die unterschiedliche Partikelformen bzw. Partikelmaterialien aufweisen. Auch eine Rückhaltung von länglichen dünnen Partikeln mit der entsprechenden Gewebestruktur ist möglich, zum Beispiel abgebrochene bzw. nicht gebundene Fasern des Faservlieses, die länglich und dünn sein können, beispielsweise eine Dicke von ca. 5 bis 10 µmaufweisen.In principle, with the proposed nominal pore size, particles can be filtered which have different particle shapes or particle materials. Retention of elongated thin particles with the corresponding tissue structure is also possible, for example broken or unbound fibers of the fiber fleece, which can be elongated and thin, for example a thickness of approx. 5 to 10 μm.

Erfindungsgemäß ist die Gewebestruktur als Tressengewebe ausgestaltet, insbesondere als Köpertressengewebe. Ein Tressengewebe besteht wie jedes andere Gewebe aus Schussfäden und quer dazu ausgerichtete Kettfäden. Ein Tressengewebe zeichnet sich durch seine sehr geringe Porengröße bzw. geringe Filterfeinheit aus. Ein Tressengewebe wird in glatter Bindung (1/1) hergestellt. Dabei können die Kettfäden mit größeren Abständen verwebt werden als die Schussfäden.According to the invention, the fabric structure is designed as a braid fabric, in particular as a twill braid fabric. A braid fabric, like any other fabric, consists of weft threads and warp threads aligned across them. A braid is characterized by its very small pore size and low filter fineness. A braid fabric is produced in a plain weave (1/1). The warp threads can be woven at greater intervals than the weft threads.

Vorteilhafterweise ist die Oberfläche des Tressengewebes geschlossen, so dass dieThe surface of the braid fabric is advantageously closed so that the

Filtration im Abbindungspunkt von Kett- und Schussfäden stattfinden kann. Gegenüber anderen Geweben können sich damit erheblich höhere mechanische Festigkeiten ergeben. Außerdem zeichnen sich Tressengewebe durch eine sehr regelmäßige Gewebestruktur mit kleinsten Poren aus.Filtration can take place at the point of binding of warp and weft threads. Compared to other fabrics, this can result in significantly higher mechanical strengths. In addition, weft woven fabrics are characterized by a very regular fabric structure with tiny pores.

Besonders vorteilhaft einsetzbar ist das sogenannte Köpertressengewebe, welches eine Köperbindung (2/2) aufweist und durch Verwebung von Kettfäden mit einer größeren Anzahl von Schussfäden realisiert wird. Mit einem Köpertressengewebe, können beispielsweise relativ dichte z.B. lichtdichte Gewebe erzeugt werden. Mit einem vorgeschlagenen Köpertressengewebes kann eine nominale Porengröße des Köpertressengewebe von ca. 1 µmbis zu über 50 µm, z.B. bis ca. 100 µm realisiert werden. Aufgrund der vergleichsweise hohen Materialdichte in Köpertressengewebe entsteht im Vergleich zu den damit bereit gestellten Poren bzw. Öffnungen ein sehr robustes Gewebe. Damit lässt sich ein Filtermedium, welches ein Köpertressengewebe umfasst, in unterschiedlichsten technischen Bereichen einsetzen. Ein beispielhaftes Einsetzgebiet ist die Abgasreinigung.The so-called twill weave, which has a twill weave (2/2) and is realized by weaving warp threads with a larger number of weft threads, can be used particularly advantageously. With a twill weave, for example, relatively dense, e.g. light-proof, fabrics can be produced. With a proposed twill weave, a nominal pore size of the twill weave can be realized from approx. 1 µm to over 50 µm, e.g. up to approx. 100 µm. Due to the comparatively high material density in twill weave, a very robust weave is created compared to the pores or openings provided with it. A filter medium that includes twill weave can thus be used in a wide variety of technical areas. An exemplary area of application is exhaust gas cleaning.

Prinzipiell sind alternativ zu den Tressengeweben auch andere Gewebestrukturen bzw. Bindungsarten denkbar, um die Gewebestruktur mit Poren der gewünschten relativ geringen nominalen Porengröße auszubilden.In principle, other fabric structures or weave types are also conceivable as an alternative to the weave fabrics in order to form the fabric structure with pores of the desired, relatively small nominal pore size.

Es wird weiter vorgeschlagen, dass ein zumindest zweilagiger Aufbau mit einer Lage aus der Gewebestruktur und einer Lage aus dem Faservlies ausgebildet ist. Dies kommt einer Minimalausstattung des Filtermediums nahe, womit bereits eine zuverlässige und hohe Filterleistung realisiert werden kann.It is further proposed that an at least two-layer structure be formed with one layer made of the fabric structure and one layer made of the fiber fleece. This comes from a minimum equipment close to the filter medium, which means that reliable and high filter performance can already be achieved.

Besonderst vorteilhaft ist es, dass in Durchströmrichtung nach einer aus dem Faservlies gebildeten Lage eine aus der Gewebestruktur gebildete Lage folgt. So lässt sich ein Kombinations-Filtermedium realisieren, das beim Filtern ein Austreten von Kleinstpartikeln aus dem Filtermedium besonders sicher vermeidet.It is particularly advantageous that a layer formed from the fabric structure follows a layer formed from the fiber fleece in the flow direction. In this way, a combination filter medium can be implemented that particularly reliably prevents tiny particles from escaping from the filter medium when filtering.

Mit dem Faservlies aus einer Vielzahl von Faserschichten kann insbesondere eine vergleichsweise große Oberfläche für eine Anlagerung des zu filternden Stoffes bereitgestellt werden. Bei entsprechender Dicke der Faservlies-Lage lässt sich ein Tiefenfilter realisieren, der aufgrund der Gewebestruktur auch Eigenschaften eines Flächenfilters zeigt, womit also z.B. ein kombinierter Flächen-Tiefenfilter bereitstellbar ist.With the fiber fleece made up of a multiplicity of fiber layers, a comparatively large surface can be provided in particular for the substance to be filtered to accumulate. With a corresponding thickness of the fiber fleece layer, a depth filter can be implemented which, due to the fabric structure, also shows the properties of a surface filter, with which, for example, a combined surface-depth filter can be provided.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist ein mehrlagiger Aufbau realisiert, wobei zwei Lagen aus der Gewebestruktur vorhanden sind, zwischen denen eine Lage aus dem Faservlies angeordnet ist. So kann insbesondere ein Filtermedium bereitgestellt werden, welches in entgegengesetzten Filterdurchströmrichtungen bzw. Filterrichtungen vorteilhaft einsetzbar ist. Außerdem kann das Filtermedium auf eine bevorzugte Anströmrichtung genau abgestimmt werden.In an advantageous embodiment of the subject matter of the invention, a multi-layer structure is implemented, two layers of the fabric structure being present, between which a layer of the fiber fleece is arranged. In particular, a filter medium can thus be provided which can advantageously be used in opposite filter flow directions or filter directions. In addition, the filter medium can be precisely matched to a preferred direction of flow.

Vorteilhaft kann in Anströmrichtung nach einer ersten Gewebestruktur ein Faservlies folgen und anschließend eine zweite Gewebestruktur, wobei die erste Gewebestruktur eine geringere Filterfeinheit aufweist als die zweite Gewebestruktur. Grundsätzlich kann anstelle einer Lage mit dem Faservlies auch ein mehrlagiges Faservlies eingesetzt werden, wobei die einzelnen Lagen der Faservliese unterschiedlich ausgebildet sein können, z.B. unterschiedliche Porenabmessungen aufweisen können.A fiber fleece can advantageously follow a first fabric structure in the direction of flow and then a second fabric structure, the first fabric structure having a lower filter fineness than the second fabric structure. In principle, instead of a layer with the fiber fleece, a multi-layer fiber fleece can also be used, whereby the individual layers of the fiber fleece can be designed differently, e.g. can have different pore dimensions.

Alternativ oder in Kombination zu einem Tressen- bzw. Köpertressengewebe kann z.B. ein mikroperforiertes Lochblech mit einer zum vorgeschlagenen Tressen- bzw. As an alternative or in combination with a weave or twill weave, for example a micro-perforated sheet metal with a weave or weave that is suggested.

Köpertressengewebe vergleichbaren nominalen Porengröße bzw. Filterfeinheit vorgesehen werden. Das mikroperforierte Lochblech kann z.B. in Strömungsrichtung durch das Filtermedium vor dem Faservlies und/oder hinter dem Faservlies angeordnet werden. Denkbar ist bei einem dreilagigen Filtermedium-Aufbau mit einem in der Mitte vorhandenen Faservlies z.B. eine Anordnung des mikroperforierten Lochblechs auf einer Seite und die Anordnung eines Tressengewebes auf der anderen Seite des Dreilagenfiltermediums.Twill weave comparable nominal pore size or filter fineness can be provided. The microperforated perforated plate can, for example, be arranged in the direction of flow through the filter medium in front of the fiber fleece and / or behind the fiber fleece. In the case of a three-layer filter medium structure with a fiber fleece in the middle, e.g. an arrangement of the micro-perforated perforated plate on one side and an arrangement of a braided fabric on the other side of the three-layer filter medium is conceivable.

Vorteilhafterweise umfasst die Gewebestruktur Schussfäden und Kettfäden, wobei die Kettfäden einen zum Durchmesser der Schussfäden größeren Durchmesser aufweisen. Dabei können die Kettfäden z.B. um ca. 20 bis 40 % im Durchmesser größer sein als die Schussfäden, was insbesondere im Hinblick auf die Herstellung und die Stabilität der Gewebestruktur vorteilhaft ist.The fabric structure advantageously comprises weft threads and warp threads, the warp threads having a diameter larger than the diameter of the weft threads. The warp threads can, for example, be about 20 to 40% larger in diameter than the weft threads, which is particularly advantageous with regard to the manufacture and stability of the fabric structure.

Weiter ist es vorteilhaft, dass die Gewebestruktur aus metallischen Fasern gebildet ist, insbesondere aus Edelstahl. Mit einem metallischen Werkstoff insbesondere aus einer hochwertigen Legierung kann das Gewebe besonders wiederstandfähig gegen chemische, thermische und/oder mechanische Einflüsse sein.It is also advantageous that the fabric structure is formed from metallic fibers, in particular from stainless steel. With a metallic material, in particular made of a high-quality alloy, the fabric can be particularly resistant to chemical, thermal and / or mechanical influences.

Alternativ zu den die Gewebestruktur bildenden metallischen Fasern sind auch Fasern aus anderen Materialen verwendbar. Beispielsweise Glasfasern, Mineralfasern oder Kunststofffasern bzw. Strukturen, welche derartige Faser umfassen. Alternativ können in einer Gewebestruktur unterschiedliche Materialien eingewoben sein, z.B. die Kettfäden aus einem anderen Material bestehen als die Schussfäden.As an alternative to the metallic fibers forming the fabric structure, fibers made from other materials can also be used. For example, glass fibers, mineral fibers or plastic fibers or structures which comprise such fibers. Alternatively, different materials can be woven into a fabric structure, e.g. the warp threads are made of a different material than the weft threads.

Die Gewebestruktur besteht vorzugsweise aus monofilen Fasern, wobei auch die Verwendung von multifilen Fasern denkbar ist.The fabric structure preferably consists of monofilament fibers, the use of multifilament fibers also being conceivable.

Neben Metallfasern sind alternativ auch multifile Glas-, Mineralstoff- und/oder Kunststoffmaterialien für die Fasern einsetzbar.In addition to metal fibers, multifilament glass, mineral and / or plastic materials can alternatively be used for the fibers.

Besonderst vorteilhaft ist es, dass das Faservlies metallische Fasern umfasst. Insbesondere ist ein Metallfaservlies mit vergleichsweise kurzen und einzelnen sehr dünnen Drahtstücken bevorzugt. Die Drahtstücke können beispielsweise eine Dicke von ca. 10 bis unter 8 µm aufweisen. Ein solches Metallfaservlies kann durch Zusammenfügen der kurzen sehr dünnen Drahtstücke gebildet werden. Die jeweiligen Bindungen sind in der Regel vergleichsweise schwach bzw. lose.It is particularly advantageous that the fiber fleece comprises metallic fibers. In particular, a metal fiber fleece with comparatively short and individual, very thin pieces of wire is preferred. The wire pieces can, for example, have a thickness of approximately 10 to less than 8 μm. Such a metal fiber fleece can be formed by joining the short, very thin pieces of wire together. The respective bonds are usually comparatively weak or loose.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zum Filtern eines Stoffes mit einem Filtermedium, das gemäß dem oben Gesagten ausgebildet ist.The invention also relates to a device for filtering a substance with a filter medium which is designed in accordance with the above.

Damit lassen sich bei einer Vorrichtung zum Filtern, beispielsweise einem Filtermodul oder einem Filterapparat, die oben genannten Vorteile erzielen.The advantages mentioned above can thus be achieved in a device for filtering, for example a filter module or a filter apparatus.

FigurenlisteFigure list

Die Erfindung wird anhand zweier Ausführungsbeispiele, welche stark schematisch dargestellt sind, näher erläutert. Im Einzelnen zeigt:

  • 1 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Filtermedium in Schnittansicht und
  • 2 einen Ausschnitt aus einem weiteren erfindungsgemäßen Filtermedium in Schnittansicht.
The invention is explained in more detail with the aid of two exemplary embodiments, which are shown very schematically. In detail shows:
  • 1 a section of a filter medium according to the invention in sectional view and
  • 2 a section of a further filter medium according to the invention in sectional view.

1 zeigt im Schnitt ein erfindungsgemäßes Filtermedium 1 stark schematisiert. Das Filtermedium 1 wird in Anströmrichtung gemäß Pfeil S1 von einem zu filtrierenden Stoff (nicht gezeigt) angeströmt, wobei auf der gegenüberliegenden Abströmseite des Filtermediums 1 das aus dem Filtermedium 1 gemäß Pfeil S2 austretende Filtrat (nicht gezeigt) erhalten wird. Der zu filtrierende Stoff passiert zunächst eine erste Lage des Filtermediums 1, hier ein Faservlies 2, mit strichartig angedeuteten Fasern 2a in unterschiedlicher Ausrichtung. An das Faservlies 2 schließt sich eine zweite Lage des Filtermediums 1 an, hier ein als Köpertressengewebe ausgebildetes Gewebe 3 mit parallelen Kettfäden 3a und quer dazu ausgerichteten mehrfach umgebogenen Schussfäden 3b. Der Durchmesser der im Querschnitt runden Kettfäden 3a ist ca. 30% größer als der Durchmesser der Schussfäden 3b. 1 shows in section a filter medium according to the invention 1 highly schematic. The filter medium 1 is approached by a substance to be filtered (not shown) in the inflow direction according to arrow S1, with the filter medium on the opposite outflow side 1 that from the filter medium 1 Filtrate emerging according to arrow S2 (not shown) is obtained. The substance to be filtered first passes through a first layer of the filter medium 1 , here a fiber fleece 2 , with fibers indicated by lines 2a in different orientations. To the fiber fleece 2 a second layer of the filter medium closes 1 on, here a weave designed as twill weave 3 with parallel warp threads 3a and multiple bent weft threads aligned transversely thereto 3b . The diameter of the warp threads, which are round in cross section 3a is approx. 30% larger than the diameter of the weft threads 3b .

Die beiden Lagen des Faservlieses 2 und des Gewebes 3 sind durch Sintern verbunden. Die Dicke des Gewebes 3 kann typischerweise z.B. im Bereich von ca. 50 µm bis über ca. 250 µm liegen bzw. die Dicke des Faservlieses 2 z.B. im Bereich von ca. 0,5 mm bis über 1,5 mm liegen.The two layers of the fiber fleece 2 and the fabric 3 are connected by sintering. The thickness of the fabric 3 can typically, for example, be in the range from approx. 50 µm to over approx. 250 µm or the thickness of the fiber fleece 2 for example in the range from approx. 0.5 mm to over 1.5 mm.

Das Faservlies 2 kann insbesondere aus vielen einzelnen sehr dünnen und kurzen Drahtstücken hergestellt sein, wodurch sich im Faservlies vergleichsweise viele insbesondere kleine Partikel anlagern können. Partikel welche das Faservlies 2 durchdringen werden durch das bzw. an dem Gewebe 3 zurückgehalten. Damit kann das Gewebe 3 sozusagen als Schutzfilter gegen ein Austreten kleinster Partikel wirken. Durch die dargestellte Kombination gemäß 1 mit dem Faservlies 2, welches in Anströmrichtung bzw. Durchströmrichtung von dem Gewebe 3 gefolgt wird, können auch sich ablösende Fasern 2a bzw. Teile davon, sicher im Gewebe 3 zurückgehalten werden.The fiber fleece 2 can in particular be made from many individual very thin and short pieces of wire, which means that a comparatively large number of particularly small particles can accumulate in the nonwoven fabric. Particles which the fiber fleece 2 be penetrated by or on the tissue 3 held back. This allows the tissue 3 Act as a protective filter, so to speak, against the escape of the smallest particles. Through the combination shown according to 1 with the fiber fleece 2 , which is in the direction of flow or flow from the tissue 3 Followed can also be peeling fibers 2a or parts of it, safely in the tissue 3 be held back.

2 zeigt eine überdies vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtermediums 4 stark schematisch im Querschnitt. Das Filtermedium 4 umfasst in Anströmrichtung gemäß des Pfeils S1 ein erstes Gewebe 5, anschließend ein Faservlies 6, an welches ein zweites Gewebe 7 anschließt. Das Gewebe 5 und das Gewebe 6 sind als Köpertressengewebe mit gleicher Bindungsart ausgebildet, insbesondere aus Kett- und Schussdrähten aus Edelstahl. Das Gewebe 7 weist größere Drahtdurchmesser auf als das Gewebe 5. Damit können sich die Gewebe 5 und 7 insbesondere in ihrer Filtrationswirkung voneinander unterscheiden. 2 shows a moreover advantageous embodiment of the filter medium according to the invention 4th highly schematic in cross section. The filter medium 4th comprises a first fabric in the direction of flow according to the arrow S1 5 , then a fiber fleece 6th to which a second tissue 7th connects. The mesh 5 and the fabric 6th are designed as twill weave with the same type of weave, in particular made of warp and weft wires made of stainless steel. The mesh 7th has larger wire diameters than the fabric 5 . This allows the tissues 5 and 7th differ from each other in particular in their filtration effect.

Das Faservlies 6 ist insbesondere als Metallfaservlies mit metallischen Fasern 6a aus Edelstahl aufgebaut. Beidseitig des Faservlieses 6 sind die Gewebe 5 bzw. 6 angeordnet, welche beispielsweise an dem Faservlies 6 jeweils angesintert sind. Mit der Anordnung gemäß 2 kann eine Abscheidung gemäß Anströmrichtung S1 von Partikeln an dem Gewebe 5 erfolgen, wobei weitere insbesondere Feinpartikel innerhalb des Faservlieses 6 abgelagert werden können. Abströmseitig tritt gemäß Pfeil S2 aus dem Filtermedium 4 Filtrat (nicht gezeigt) aus, wobei das Filtrat frei von Kleinstpartikeln ist, da diese im Gewebe 7 zurückgehalten werden, beispielsweise auch dünne vom Faservlies 6 abgelöste Fasern 6a bzw. Bruchstücke davon.The fiber fleece 6th is in particular as a metal fiber fleece with metallic fibers 6a made of stainless steel. On both sides of the fiber fleece 6th are the tissues 5 or. 6th arranged, for example, on the nonwoven fabric 6th are each sintered. With the arrangement according to 2 can be a deposition according to the direction of flow S1 of particles on the tissue 5 take place, with further particularly fine particles within the fiber fleece 6th can be deposited. On the outflow side, the filter medium emerges according to arrow S2 4th Filtrate (not shown), the filtrate being free of tiny particles, as these are in the tissue 7th be retained, for example also thin from the fiber fleece 6th detached fibers 6a or fragments thereof.

Typischen Porengrößen für die Gewebe 3 bzw. 5 und 7 liegen im Bereich von 1 µm bis ca. 100 µm.Typical pore sizes for the tissue 3 or. 5 and 7th are in the range from 1 µm to approx. 100 µm.

Durchmesser der Fäden der Gewebe 3, 5 bzw. 7 liegen im Bereich von ca. 20 µm bis ca. 100 µm für die Kettfäden bzw. im Bereich von ca. 15 µmbis über ca. 70 µmbei den Schussdrähten.Diameter of the threads of the fabric 3 , 5 or. 7th are in the range from approx. 20 µm to approx. 100 µm for the warp threads and in the range from approx. 15 µm to over approx. 70 µm for the weft wires.

Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass anstelle eines Faservlieses beispielsweise ein Gewebe mit multifilen Fasern ausgebildet ist. Mit dieser Anordnung kann ggf. das Faservlies kostengünstiger ersetzt werden.In principle, it is also conceivable that instead of a fiber fleece, for example, a fabric with multifilament fibers is formed. With this arrangement, the nonwoven fabric can be replaced more economically if necessary.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1.1.
FiltermediumFilter medium
2.2.
FaservliesNon-woven fabric
2a.2a.
Faserfiber
3.3.
Gewebetissue
3a.3a.
KettfadenWarp thread
3b.3b.
SchussfadenWeft
4.4th
FiltermediumFilter medium
5.5.
Gewebetissue
6.6th
FaservliesNon-woven fabric
6a.6a.
Faserfiber
7.7th
Gewebetissue

Claims (12)

Filtermedium (1, 4) mit durchlässigen Filterelementabschnitten, das zum Filtern eines Stoffes von diesem angeströmt wird, mit einem beim Filtriervorgang durchströmbaren Faservlies (2, 6) und einer Gewebestruktur (3, 5, 7) , die derart ausgebildet ist, um von dem Faservlies (2, 6) nicht zurückgehaltene Kleinstpartikel, die eine Partikelabmessung von unter ca. 100 µm aufweisen, abzufiltern, wobei eine Sinterverbindung zwischen der Gewebestruktur (3, 5, 7) und dem Faservlies (2, 6) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewebestruktur (3, 5, 7) als Tressengewebe ausgestaltet ist.Filter medium (1, 4) with permeable filter element sections against which a substance flows to filter it, with a nonwoven fabric (2, 6) that can flow through during the filtering process and a fabric structure (3, 5, 7) which is designed in such a way as to prevent the Non-woven fabric (2, 6) to filter out small particles that are not retained and have a particle size of less than approx. 100 μm, with a Sintered connection between the fabric structure (3, 5, 7) and the fiber fleece (2, 6) is formed, characterized in that the fabric structure (3, 5, 7) is designed as a braid. Filtermedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewebestruktur (3, 5, 7) Poren mit einer nominalen Porengröße von unter ca. 100 µmaufweist.Filter medium Claim 1 , characterized in that the fabric structure (3, 5, 7) has pores with a nominal pore size of less than about 100 µm. Filtermedium nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewebestruktur (3, 5, 7) Poren mit einer nominalen Porengröße von unter ca. 40 µm bis ca. 1 µm aufweist.Filter medium Claim 1 or 2 , characterized in that the fabric structure (3, 5, 7) has pores with a nominal pore size of less than approx. 40 µm to approx. 1 µm. Filtermedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewebestruktur (3, 5, 7) als Köpertressengewebe ausgestaltet ist.Filter medium according to one of the preceding claims, characterized in that the fabric structure (3, 5, 7) is designed as twill weave. Filtermedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zumindest zweilagiger Aufbau mit einer Lage aus der Gewebestruktur (3) und einer Lage aus dem Faservlies (2) ausgebildet ist.Filter medium according to one of the preceding claims, characterized in that an at least two-layer structure is formed with one layer made of the fabric structure (3) and one layer made of the fiber fleece (2). Filtermedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Durchströmrichtung nach einer aus dem Faservlies (2, 6) gebildeten Lage eine aus der Gewebestruktur (3, 7) gebildete Lage folgt.Filter medium according to one of the preceding claims, characterized in that a layer formed from the fabric structure (3, 7) follows a layer formed from the fiber fleece (2, 6) in the flow direction. Filtermedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein mehrlagiger Aufbau realisiert ist, wobei zwei Lagen aus der Gewebestruktur (5, 7) vorhanden sind, zwischen denen eine Lage aus dem Faservlies (6) angeordnet ist.Filter medium according to one of the preceding claims, characterized in that a multi-layer structure is implemented, two layers of the fabric structure (5, 7) being present, between which a layer of the fiber fleece (6) is arranged. Filtermedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewebestruktur (3, 5, 7) Kettfäden (3a) und Schussfäden (3b) umfasst, wobei die Kettfäden (3a) einen zum Durchmesser der Schussfäden (3b) größeren Durchmesser aufweisen.Filter medium according to one of the preceding claims, characterized in that the fabric structure (3, 5, 7) comprises warp threads (3a) and weft threads (3b), the warp threads (3a) having a diameter larger than the diameter of the weft threads (3b). Filtermedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewebestruktur (3, 5, 7) aus metallische Fasern gebildet ist, insbesondere aus Edelstahl.Filter medium according to one of the preceding claims, characterized in that the fabric structure (3, 5, 7) is formed from metallic fibers, in particular from stainless steel. Filtermedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewebestruktur aus nicht metallischen Fasern gebildet ist, z.B. Glasfasern, Mineralfasern, Kunststofffasern.Filter medium according to one of the preceding claims, characterized in that the fabric structure is formed from non-metallic fibers, for example glass fibers, mineral fibers, plastic fibers. Filtermedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Faservlies (2, 6) metallische Fasern umfasst.Filter medium according to one of the preceding claims, characterized in that the fiber fleece (2, 6) comprises metallic fibers. Vorrichtung zum Filtern eines Stoffes mit einem Filtermedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Device for filtering a substance with a filter medium according to one of the preceding claims.
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DE10147760A1 (en) * 2001-09-27 2003-04-10 Mann & Hummel Filter Multi-layer filter element
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