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DE102008005794B4 - Filter medium for filtering a substance and device with such a filter medium - Google Patents

Filter medium for filtering a substance and device with such a filter medium Download PDF

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DE102008005794B4
DE102008005794B4 DE102008005794.0A DE102008005794A DE102008005794B4 DE 102008005794 B4 DE102008005794 B4 DE 102008005794B4 DE 102008005794 A DE102008005794 A DE 102008005794A DE 102008005794 B4 DE102008005794 B4 DE 102008005794B4
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DE
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fabric structure
filter medium
filter
fiber fleece
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Richard Balzer
Dieter Ziehler
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Original Assignee
Spoerl Kg Praez Drahtweberei
Spoerl Kg Praezisions Drahtweberei
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Abstract

Filtermedium (4) mit durchlässigen Filterelementabschnitten, das zum Filtern eines Stoffes von diesem angeströmt wird, mit einem beim Filtriervorgang durchströmbaren Faservlies (6) und einer Gewebestruktur (7), die derart ausgebildet ist, um von dem Faservlies (6) nicht zurückgehaltene Kleinstpartikel, die eine Partikelabmessung von unter 100 µm aufweisen, abzufiltern, wobei ein mehrlagiger Aufbau realisiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewebestruktur (7) Poren mit einer nominalen Porengröße von unter 10 µm bis 1 µm aufweist, wobei zwei Lagen aus Gewebestruktur (5, 7) vorhanden sind, mit einer ersten Gewebestruktur (5) vor dem Faservlies (6), so dass das Faservlies (6) zwischen den Gewebestrukturen (5, 7) vorhanden ist, wobei in Anströmrichtung nach einer ersten Gewebestruktur (5) das Faservlies (6) folgt und anschließend die oben genannte zweite Gewebestruktur (7), wobei die erste Gewebestruktur (5) eine geringere Filterfeinheit aufweist als die zweite Gewebestruktur (7) und die erste Gewebestruktur eine Porengröße bis 100 µm aufweist.Filter medium (4) with permeable filter element sections, which flows against a substance in order to filter it, with a fiber fleece (6) through which flow can take place during the filtering process and a fabric structure (7) which is designed in such a way that the smallest particles not retained by the fiber fleece (6), which have a particle size of less than 100 µm, to filter off, a multi-layer structure being implemented, characterized in that the fabric structure (7) has pores with a nominal pore size of less than 10 µm to 1 µm, with two layers of fabric structure (5, 7 ) are present, with a first fabric structure (5) in front of the fiber fleece (6), so that the fiber fleece (6) is present between the fabric structures (5, 7), with the fiber fleece (6 ) follows and then the above-mentioned second fabric structure (7), the first fabric structure (5) having a lower filter fineness than the second fabric structure (7) and the first fabric structure has a pore size of up to 100 µm.

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.Devices for filtering substances such as 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 means with openings, with substance components being retained in or on the filter medium. A filter medium can comprise, for example, a screen, a fabric, a porous plate or a non-woven fabric.

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, non-woven fabrics are characterized by a comparatively large absorption capacity for substances to be filtered, in particular very small particles. In particular, the non-woven fabric has a multiple layering of fiber pieces, with the structure showing hundreds of layers, for example. After the fibers have been connected, for example by a sintering process, the fleece arrangement or a "web" obtained can be pressed, for example with rollers, 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 the accumulation of the particles to be filtered on the fibers. Van der Waal's forces in particular play a role here. Due to the comparatively large pores of the nonwoven fabric, a relatively low pressure drop can be observed when liquids or gases flow through the nonwoven fabric.

Zum Stand der Technik sind die EP 1317949 A1 und die CH 584038 A5 zu nennen.The state of the art EP 1317949 A1 and the CH584038A5 to call.

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, which has a nonwoven fabric, in an economically advantageous manner with regard to the filter performance.

Diese Aufgabe wird durch die Ansprüche 1 und 8 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung aufgezeigt.This object is solved by claims 1 and 8. Advantageous developments of the invention are shown in the dependent claims.

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. Der Kern der Erfindung liegt darin, dass die Gewebestruktur derart ausgebildet ist, um von dem Faservlies nicht zurückgehaltene Kleinstpartikel, die eine Partikelabmessung von unter 100 µm aufweisen, abzufiltern. Die nominale Porengröße bzw. nominale Filterfeinheit der Gewebestruktur beträgt entsprechend 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 which flow against a substance for filtering, with a fiber fleece through which flow can take place during the filtering process and a woven structure. The essence of the invention lies in the fact that the fabric structure is designed in such a way that the smallest particles not retained by the nonwoven fabric, which have a particle size of less than 100 μm, are filtered out. The nominal pore size or nominal filter fineness of the fabric structure is 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.

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 woven structure in a filter medium. The defined or reproducible structure of the filter medium with regard to the pore size of the fabric structure is particularly advantageous. With the new filter medium, the previously uncontrollable disadvantages in filtration tasks with regard to the filter performance of the fiber fleece or the woven structure can be eliminated. For example, the fibers present in the fiber fleece can break off or become detached and become mobile as a result of mechanical stress or pulsation, so that the particles can get into the filtrate without a retaining structure. According to the invention, such particles can be held back 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 nonwoven fabrics, it has not been possible in an economically justifiable manner to prevent pieces, in particular of the fibers of the nonwoven fabric, from becoming detached and escaping from the filter or getting into the filtrate, which is undesirable. So far, the use of fiber fleece for a number of applications was 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 these lead to a comparatively strong increase in pressure during filtration and have a relatively low absorption capacity for the substances to be filtered off. The advantages of the fabric structures, which also exist, e.g. the defined filter fineness, the regular pore geometry or 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 by the combination with the woven structure and vice versa, the respective disadvantages of the woven structure can be eliminated by the fiber fleece, with the advantages of fiber fleece and woven structure being fully retained. Overall, a compact filter medium can thus be provided for a number of demanding filter tasks, eg for solid, liquid or gas flows or for filter flows mixed therefrom with large material flows of the material to be filtered. Such filters are, for example, in the chemical or pharmaceutical used in the chemical industry or in machines or systems, e.g. for high-performance units such as combustion engines in the aerospace industry.

Erfindungsgemäß weist auf die Gewebestruktur Poren mit einer nominalen Porengröße von unter 100 µm auf. 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 100 µm exakt und durchgängig vorgebbar ist. Insbesondere können solche Gewebestrukturen in Präzisionsdrahtwebereien mit modernen Webverfahren hergestellt werden.According to the invention, the fabric structure has pores with a nominal pore size of less than 100 μm. With the proposed corresponding nominal filter fineness or the comparatively small pores or through-flow openings of the fabric structure, a reliable retention or filtration of corresponding material fractions can be achieved. The woven structure prevents small particles from escaping through the filter medium, in particular fibers or fiber fragments from the fiber fleece. The fabric structure can be adjusted in particular by the type or production of the fabric in such a way that a desired nominal pore size, in particular of less than 100 μm, can be specified exactly and consistently. 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 a filter is used in practice. It is defined, for example, in such a way that 98 percent of the particles in the substance to be filtered or e.g. in a suspension that are greater than or equal to the nominal filter fineness are retained. This separation performance is influenced not only by the filter medium itself, but also by the environmental conditions.

Bevorzugt weist die Gewebestruktur Poren mit einer nominalen Porengröße von unter 40 µm bis 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 40 μm to 1 μm. Substances or particles with the smallest particle dimensions or with average particle diameters in the specified size range can thus be reliably retained in the filter medium.

Die Gewebestrukturen verleihen dem Filtermedium außerdem eine vorteilhaft erhöhte mechanische Stabilität, da die Gewebestruktur außen und innen am Faservlies des Filtermediums positioniert sind.The fabric structures also give the filter medium an advantageously increased mechanical stability, since the fabric structure is positioned on the outside and inside of the fiber fleece of 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 µm aufweisen.In principle, the proposed nominal pore size can be used to filter particles that have different particle shapes or particle materials. It is also possible to retain elongate, thin particles with the corresponding tissue structure, for example broken or non-bonded fibers of the fiber fleece, which can be elongate and thin, for example having a thickness of approximately 5 to 10 μm.

Es ist von besonderem Vorteil, dass die Gewebestruktur als Tressengeweben ausgestaltet ist, 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. Vorteilhafterweise ist die Oberfläche des Tressengewebes geschlossen, so dass die 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.It is of particular advantage that the fabric structure is designed as a dutch weave, in particular as a twill dutch weave. A dutch fabric, like any other fabric, consists of weft threads and warp threads aligned transversely to them. A dutch fabric is characterized by its very small pore size or low filter fineness. A dutch weave is made with a plain weave (1/1). The warp threads can be woven with greater spacing than the weft threads. Advantageously, the surface of the dutch weave is closed, so that the filtration can take place at the point where the warp and weft threads are tied. Compared to other fabrics, this can result in significantly higher mechanical strengths. In addition, dutch fabrics are characterized by a very regular fabric structure with the smallest of 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 Köpertressengewebe kann eine nominale Porengröße des Köpertressengewebe von ca. 1 µm bis 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 fabric, 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-tight fabrics can be produced. With a proposed twill weave, a nominal pore size of the twill weave of approximately 1 µm to over 50 µm, e.g. up to approximately 100 µm, can be realized. Due to the comparatively high material density in twill weave fabric, a very robust fabric is produced in comparison to the pores or openings provided with it. A filter medium which comprises a twill weave fabric can thus be used in a wide variety of technical areas. An example 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, as an alternative to the dutch fabrics, other fabric structures or types of weave are also conceivable in order to form the fabric structure with pores of the desired relatively small nominal pore size.

Es wird weiter vorgeschlagen, dass ein mehrlagiger Aufbau mit zwei Lagen aus Gewebestrukturen und einer Lage aus dem Faservlies ausgebildet sind. Dies kommt einer Minimalausstattung des Filtermediums nahe, womit bereits eine zuverlässige und hohe Filterleistung realisiert werden kann.It is further proposed that a multi-layer structure with two layers of fabric structures and one layer of the non-woven fabric be formed. This comes close to a minimum equipment of the filter medium, with which a reliable and high filter performance can be realized.

Erfindungsgemäß folgt in Durchströmrichtung nach einer Gewebestruktur und einer aus dem Faservlies gebildeten Lage eine aus einer Gewebestruktur gebildete Lage. So lässt sich ein Kombinations-Filtermedium realisieren, das beim Filtern ein Austreten von Kleinstpartikeln aus dem Filtermedium besonders sicher vermeidet.According to the invention, a layer formed from a fabric structure follows in the flow direction after a fabric structure and a layer formed from the nonwoven fabric. In this way, a combination filter medium can be implemented that particularly reliably prevents the escape of very small particles from the filter medium during 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 from a variety of fiber layers can in particular a comparatively large surface area for an accumulation of the filtering substance are provided. With a corresponding thickness of the non-woven fabric layer, a depth filter can be implemented which, due to the fabric structure, also exhibits the properties of a surface filter, with which, for example, a combined surface-depth filter can be provided.

Bei dem Erfindungsgegenstand 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 the subject of the invention, a multi-layer structure is implemented, with two layers of the fabric structure being present, between which a layer of the fiber fleece is arranged. In this way, in particular, a filter medium can 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 inflow direction.

In Anströmrichtung folgt nach einer ersten Gewebestruktur ein Faservlies 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.In the flow direction, after a first fabric structure, there follows a fiber fleece and then a second fabric structure, the first fabric structure having a lower filter fineness than the second fabric structure. In principle, instead of one layer with the fiber fleece, a multi-layer fiber fleece can also be used, in which case 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. 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.Alternatively or in combination with a dutch or twill weave fabric, a micro-perforated perforated plate with a nominal pore size or filter fineness comparable to the proposed dutch or twill weave fabric can be provided. The micro-perforated perforated plate can be arranged, for example, in the direction of flow through the filter medium in front of the non-woven fabric and/or behind the non-woven fabric. In the case of a three-layer filter medium structure with a fiber fleece in the middle, it is conceivable, for example, to arrange the micro-perforated perforated plate on one side and the arrangement of a dutch fabric on the other side of the three-layer filter medium.

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 larger diameter than the weft threads. The warp threads can be about 20 to 40% larger in diameter than the weft threads, which is particularly advantageous with regard to the production and the 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 high-grade 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 of other materials can also be used. For example glass fibres, mineral fibers or plastic fibers or structures which comprise such fibres. Alternatively, different materials can be woven into a fabric structure, e.g. the warp threads consist 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, although the use of multifilament fibers is also conceivable.

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

Weiter ist es bevorzugt, dass eine Sinterverbindung zwischen der Gewebestruktur und dem Faservlies ausgebildet ist. Dies ist eine besonders effektiv realisierbare und stabile Verbindungsart für Gewebe- bzw. Faservliesstrukturen. Grundsätzlich können auch andere Verbindungsarten vorteilhaft sein, beispielsweise Press-, Schweiß-, Kleb-, oder Lötverbindungen.Furthermore, it is preferred that a sintered connection is formed between the fabric structure and the nonwoven fabric. This is a particularly effective and stable type of connection for woven or nonwoven structures. In principle, other types of connection can also be advantageous, for example press, welded, adhesive or soldered connections.

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 pieces of wire can have a thickness of approximately 10 to less than 8 μm, for example. Such a metal fiber mat 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.

Figurenlistecharacter list

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

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

1 zeigt im Schnitt ein Vergleichsbeispiel eines Filtermediums 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 a cross section of a comparative example of a filter medium 1 in a highly schematic manner. A substance to be filtered (not shown) flows against the filter medium 1 in the inflow direction according to arrow S1, the filtrate (not shown) emerging from the filter medium 1 according to arrow S2 being obtained on the opposite outflow side of the filter medium 1. The substance to be filtered first passes through a first layer of the filter medium 1, here a non-woven fabric 2, with fibers 2a, indicated as dashed lines, in different orientations. The fiber fleece 2 is followed by a second layer of the filter medium 1, here a fabric 3 designed as a twill weave fabric with parallel warp threads 3a and weft threads 3b that are bent over several times and are aligned transversely thereto. The diameter of the warp threads 3a, which are round in cross section, is approximately 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 non-woven fabric 2 and fabric 3 are connected by sintering. The thickness of the fabric 3 can typically be, for example, in the range from about 50 μm to more than about 250 μm, and the thickness of the fiber fleece 2 can be, for example, in the range from about 0.5 mm to more than 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 non-woven fabric 2 can in particular be made from many individual, very thin and short pieces of wire, as a result of which a comparatively large number of particles, in particular small ones, can accumulate in the non-woven fabric. Particles which penetrate the non-woven fabric 2 are held back by or on the fabric 3 . The fabric 3 can thus act, so to speak, as a protective filter against the escape of the smallest particles. By the combination shown according to 1 With the fiber fleece 2, which is followed by the fabric 3 in the inflow direction or through-flow direction, fibers 2a or parts thereof that become detached can also be held back securely in the fabric 3.

2 zeigt ein erfindungsgemäßes 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 highly schematic cross section of a filter medium 4 according to the invention. The filter medium 4 comprises a first fabric 5 in the inflow direction according to the arrow S1, then a nonwoven fabric 6, to which a second fabric 7 is connected. The fabric 5 and the fabric 6 are designed as twill weave fabrics with the same type of weave, in particular made of stainless steel warp and weft wires. The fabric 7 has larger wire diameters than the fabric 5. The fabrics 5 and 7 can thus differ from one another, in particular in terms of 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 6 is constructed in particular as a metal fiber fleece with metallic fibers 6a made of stainless steel. The fabrics 5 and 6 are arranged on both sides of the fiber fleece 6 and are sintered to the fiber fleece 6, for example. With the arrangement according to 2 Particles can be separated on the fabric 5 according to the inflow direction S1, with further, in particular fine, particles being able to be deposited within the fiber fleece 6. Filtrate (not shown) emerges from the filter medium 4 on the outflow side according to arrow S2, the filtrate being free of very small particles since these are retained in the fabric 7, for example also thin fibers 6a detached from the fiber fleece 6 or fragments thereof.

Typischen Porengrößen für die Gewebe 3 bzw. 5 und 7 liegen im Bereich von 1 µm bis 100 µm.Typical pore sizes for fabrics 3, 5 and 7 are in the range from 1 μm to 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 µm bis über ca. 70 µm bei den Schussdrähten.The diameters of the threads of the fabrics 3, 5 and 7 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.Basically, it is also conceivable that instead of a fiber fleece, for example, a fabric with multifilament fibers is formed. With this arrangement, the non-woven fabric can be replaced more cost-effectively if necessary.

BezugszeichenlisteReference List

11
Filtermediumfilter medium
22
Faservliesnon-woven fabric
2a2a
Faserfiber
33
Gewebetissue
3a3a
Kettfadenwarp thread
3b3b
Schussfadenweft thread
44
Filtermediumfilter medium
55
Gewebetissue
66
Faservliesnon-woven fabric
6a6a
Faserfiber
77
Gewebetissue

Claims (8)

Filtermedium (4) mit durchlässigen Filterelementabschnitten, das zum Filtern eines Stoffes von diesem angeströmt wird, mit einem beim Filtriervorgang durchströmbaren Faservlies (6) und einer Gewebestruktur (7), die derart ausgebildet ist, um von dem Faservlies (6) nicht zurückgehaltene Kleinstpartikel, die eine Partikelabmessung von unter 100 µm aufweisen, abzufiltern, wobei ein mehrlagiger Aufbau realisiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewebestruktur (7) Poren mit einer nominalen Porengröße von unter 10 µm bis 1 µm aufweist, wobei zwei Lagen aus Gewebestruktur (5, 7) vorhanden sind, mit einer ersten Gewebestruktur (5) vor dem Faservlies (6), so dass das Faservlies (6) zwischen den Gewebestrukturen (5, 7) vorhanden ist, wobei in Anströmrichtung nach einer ersten Gewebestruktur (5) das Faservlies (6) folgt und anschließend die oben genannte zweite Gewebestruktur (7), wobei die erste Gewebestruktur (5) eine geringere Filterfeinheit aufweist als die zweite Gewebestruktur (7) und die erste Gewebestruktur eine Porengröße bis 100 µm aufweist.Filter medium (4) with permeable filter element sections, which flows against a substance in order to filter it, with a fiber fleece (6) through which flow can take place during the filtering process and a fabric structure (7) which is designed in such a way that the smallest particles not retained by the fiber fleece (6) which have a particle size of less than 100 µm, to filter off, a multi-layer structure being implemented, characterized in that the fabric structure (7) has pores with a nominal pore size of less than 10 µm to 1 µm, with two layers of fabric structure (5, 7 ) are present, with a first fabric structure (5) in front of the nonwoven fabric (6), so that the nonwoven fabric (6) between the fabric structures (5, 7) is present, with the fiber fleece (6) following a first fabric structure (5) in the direction of flow and then the above-mentioned second fabric structure (7), the first fabric structure (5) having a lower filter fineness than the second fabric structure (7) and the first fabric structure has a pore size of up to 100 µm. Filtermedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewebestruktur (5, 7) als Tressengewebe ausgestaltet ist, insbesondere als Köpertressengewebe.filter medium claim 1 , characterized in that the fabric structure (5, 7) is designed as a dutch weave, in particular as a twill dutch weave. Filtermedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewebestruktur (5, 7) Kettfäden und Schussfäden umfasst, wobei die Kettfäden (3a) einen zum Durchmesser der Schussfäden größeren Durchmesser aufweisen.Filter medium according to one of the preceding claims, characterized in that the fabric structure (5, 7) comprises warp threads and weft threads, the warp threads (3a) having a larger diameter than the diameter of the weft threads. Filtermedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewebestruktur (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 (5, 7) is formed from metallic fibers, in particular from high-grade steel. Filtermedium nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewebestruktur aus nicht metallischen Fasern gebildet ist, z.B. Glasfasern, Mineralfasern, Kunststofffasern.Filter medium according to one of Claims 1 - 3 , characterized in that the fabric structure is formed from non-metallic fibers, eg glass fibers, mineral fibers, plastic fibers. Filtermedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sinterverbindung zwischen der Gewebestruktur (5, 7) und dem Faservlies (6) ausgebildet ist.Filter medium according to one of the preceding claims, characterized in that a sintered connection is formed between the fabric structure (5, 7) and the fiber fleece (6). Filtermedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Faservlies (6) metallische Fasern umfasst.Filter medium according to one of the preceding claims, characterized in that the fiber fleece (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 any one of the preceding claims.
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