Flüssigkeitsfiltration verstehen: Warum 5 nm nicht gleich 5 µm ist

In Datenblättern zur Flüssigkeitsfiltration lesen Sie Aussagen wie «Filterfeinheit 5 µm» oder «Rückhaltegrat 10 µm». Klingt eindeutig. Ist es in der Praxis aber nicht. Der Rückhaltegrat beschreibt, welche Partikelgrösse ein Filter mit welcher Sicherheit zurückhält. Doch der Wert allein sagt wenig über die tatsächliche Filterleistung aus. Entscheidend sind weitere Faktoren: nominell oder absolut, Oberflächen- oder Tiefenfiltration, Abscheidegrad, Partikelform und Filterbelastung.

•    Der Rückhaltegrat allein sagt wenig über die Filterleistung aus
•    Nominell bedeutet: Ein Teil der Partikel passiert den Filter
•    Absolut bedeutet: Fast alle Partikel werden zurückgehalten
•    Partikelform und Filterbelastung beeinflussen die Abscheidung massiv

Der Rückhaltegrat beschreibt, welche Partikelgrösse ein Filter mit welcher Sicherheit zurückhält. Die Angabe erfolgt in Mikrometern. Ein Filter mit 10 µm Rückhaltegrat soll Partikel ab 10 µm abscheiden.

Doch entscheidend ist nicht nur die Zahl in Mikrometern, sondern:

•    Oberflächen- oder Tiefenfiltration
•    Abscheidegrad
•    Absolut oder nominell
•    Partikelform
•    Filterbelastung

Ohne diese Angaben bleibt der Rückhaltegrat nur eine Marketingzahl.

Oberflächenfiltration: Die Flüssigkeit fliesst nur über die äussere Schicht des Filters. Die Partikel bleiben an der Oberfläche hängen. Beispiel: Sieb oder Papierfilter wie bei Kaffeemaschinen. Schnell verstopfend, weil alle Partikel oben liegen.

Tiefenfiltration: Die Flüssigkeit fliesst durch das ganze Filtermaterial. Partikel werden auf verschiedenen Ebenen zurückgehalten. Beispiel: Schwammartige Filter oder Kerzenfilter. Die Partikel verteilen sich im Material, halten länger und können grössere Mengen Schmutz aufnehmen.

Der Abscheidegrad gibt an, wie viele Partikel einer bestimmten Grösse der Filter wirklich zurückhält.

Beispiel: Ein Filter mit 90 Prozent Abscheidegrad bei 10 µm hält 90 von 100 Partikeln dieser Grösse zurück. Wenn der Abscheidegrad nur 50 Prozent beträgt, kommen die Hälfte der Partikel durch.

Der Abscheidegrad entscheidet über die tatsächliche Filterleistung. Ein Filter mit 20 µm und 95 Prozent Abscheidegrad kann sauberer filtern als ein Filter mit 10 µm und 60 Prozent Abscheidegrad.

Partikel können kantig, faserig oder schlammig sein. Jede Form verhält sich anders im Filter.

Kantig: Metallspäne aus der Zerspanung. Die bleiben eher am Filter hängen.

Faserig: Textil- oder Papierreste. Diese können den Filter verstopfen oder verklumpen.

Schlammig: Feiner Staub oder Öl-Schlamm. Kann sich im Filtermaterial festsetzen und den Durchfluss verringern.

Die Filterbelastung zeigt, wie stark der Filter beansprucht wird. Also wie viele Partikel pro Zeit anfallen oder wie viel Druck auf dem Filter liegt.

Beispiel: Wenn in einem Kühlschmierstoff-Kreislauf viele Späne anfallen, wird der Filter stark belastet und muss häufiger gereinigt oder gewechselt werden.

Viele Filter werden mit einem nominellen Rückhaltegrat angegeben. Das bedeutet: Ein Teil der Partikel dieser Grösse wird zurückgehalten, aber nicht alle.

Ein absoluter Rückhaltegrat hingegen bedeutet: Nahezu alle Partikel dieser Grösse werden abgeschieden. Typisch sind Werte über 98 bis 99 Prozent.

Beispiel:

•    «10 µm nominell» = Ein grosser Teil der 10-µm-Partikel geht trotzdem durch
•    «10 µm absolut» = Fast alle 10-µm-Partikel bleiben im Filter

In der Flüssigkeitsfiltration für KSS ist diese Unterscheidung entscheidend. Bei hohen Qualitätsanforderungen reicht nominell nicht aus.

Selbst wenn der Rückhaltegrat auf dem Papier passt, kann die reale Filterleistung deutlich schlechter sein:

Hohe Schmutzfracht: Filter sättigt schneller, Partikel brechen durch.

Schlammige Partikel: Verschmieren die Poren und verstopfen den Filter.

Druckstösse oder Volumenschwankungen: Partikel werden durchgedrückt.

Falsche Auslegung: Filterfläche zu klein für die Durchflussmenge.

Unpassendes Filtermedium: Porenstruktur passt nicht zur Partikelform.

Deshalb ist die Frage nicht nur: «Wie fein filtert der Filter?» sondern auch: «Wie stabil bleibt diese Filterleistung im realen Betrieb?»

Bandfilter (Papier): Rückhaltegrat abhängig vom Papier, meist nominell

Vliesfilter: Gute Feinabscheidung, je nach Medium nominell bis teilabsolut

Kerzenfilter: Feiner Rückhaltegrat möglich, oft nominell oder absolut spezifiziert

Zentrifuge: Kein klassischer Rückhaltegrat. Abscheidung abhängig von g-Kraft, Partikeldichte und Partikelgrösse. Zentrifugen nutzen Separation statt mechanische Filtration.

Magnetabscheider: Kein µm-Rückhaltegrat. Trennt nach magnetischer Eigenschaft, nicht nach Grösse.

Der Rückhaltegrat ist ein technischer Kennwert, der nur dann sinnvoll ist, wenn Sie wissen:

•    Ob er nominell oder absolut ist
•    Unter welchen Betriebsbedingungen er gilt
•    Ob das Filtermedium zur Partikelstruktur passt

Ein «5-µm-Filter» auf dem Papier kann in der Praxis schlechter filtern als ein sauber ausgelegter «20-µm-Filter» im richtigen System. Die beste Lösung ergibt sich aus der Kombination von Rückhaltegrat, Abscheidegrad, Filterverfahren und Prozessanforderung.

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