ÜBER DIE FILTRATION

Bei Verbrennungsmotoren ist der Einsatz von Flüssigkeitsreinigungssystemen (Luft, Öl, Kraftstoff) notwendig, um einen langfristigen und störungsfreien Betrieb zu gewährleisten. Ein Motor ohne Filtersystem hat eine deutlich reduzierte Lebensdauer. Schadstoffpartikel in Öl, Kraftstoff, Luft können Schäden an Ventilen, Zylinderoberflächen, Kolben, Kolbenringen und Lagern verursachen. Das Ergebnis ist ein vorzeitiger Verschleiß von Komponenten und im schlimmsten Fall ein Totalausfall des Motors. Das wichtigste Element des Filtersystems ist eine abnehmbare Filter- oder Filterpatrone. Die Aufgabe jedes Filters ist es, Schadstoffpartikel aus den Betriebsflüssigkeiten zu entfernen und gleichzeitig den geringsten Widerstand gegen diese zu erzielen.

Flüssigkeitskontaminanten

In der Luft, auch wenn es sauber scheint, gibt es eine Menge Verunreinigungen. Scheinbar saubere Luft enthält Staub, Quarzpartikel usw. Die Menge der von der Asphaltoberfläche gesammelten Verunreinigungen ist nicht konstant. Die höchste Konzentration tritt bis zu einer Höhe von ca. 0,5 m auf und nimmt mit der Höhe ab. Je nach Art, Zustand und Platz in 1m³ Luft gibt es 0,5-20 mg Staub. Man kann davon ausgehen, dass es sich um eine kleine Menge handelt, aber wenn wir davon ausgehen, dass ein Auto mit einem 1,6l Motor einen Luftbedarf von etwa 150 – 200 m³/h hat, dann saugt es mit einem leichten Verschmutzungsgrad von 5 mg/m³ in 10 Stunden Betrieb etwa 10 g Staub an. Quarzpartikel, die in den Motor gelangen, führen zu einer drastischen Abnahme ihrer Lebensdauer. Scharfe Kanten von Quarzpartikeln mit einer Größe von 50-250 µm zerstören Kolbenringe, wirken sich auch negativ auf die Zylinderwände, Ventilhalterungen und Ventile aus. Durch die Zerstörung von Kolbenringen und Zylinderwänden kann Staub unter den Kolben gelangen und das Öl verunreinigen, das dann als abrasive Paste wirkt. Nach dem anbringen des entsprechenden Luftfilters gelangen ca. 0.05 g Staub mit Partikeln in der Größe mehrerer Mikrometer, die meist durch die Abgasanlage entfernt werden in den Brennraum statt 10 g. Ebenso wichtig ist das schadstoffempfindliche Ölreinigungssystem. Neben der Schmierung erfüllt das Öl auch eine Kühl- und Dichtfunktion und hält die inneren Motorkomponenten sauber, um sie vor Korrosion zu schützen.

Die Verunreinigungen im Motorschmiersystem bestehen aus neuen oder alten Staubpartikeln, usw., Verschleißpartikel der Motorkomponenten, Ölkontamination und Öloxidationsprodukten. Austauschbare Filter und Ölfilterpatronen werden verwendet, um Verunreinigungen zu erfassen und das Öl sauber zu halten. Kraftstoffsysteme erfordern eine präzise Reinigung. Schlechte Qualität und Verunreinigungen bei Benzin und Diesel tragen zu Leistungs- und Motorschäden bei. Neben den Schadstoffen, die in das System gelangen, sowie dem Kraftstoff befinden sich Verunreinigungen im Kraftstofftank. Austauschbare Kraftstofffilter erfassen Schadstoffpartikel, die dazu führen können, dass die Kraftstoffdüse verstopft wird. Ein blockiertes Kraftstoffeinspritzsystem verursacht einen drastischen Druckanstieg und kann das gesamte System zerstören.

Filtermaterialien

Die Filterpartition besteht meist aus Cellulose-basiertem Material (Papier) mit verschiedenen Additiven, die die Eigenschaften und damit die Verwendung des Materials als Filterpartition beeinflussen.

Die richtige Auswahl der Filtermaterialkomponenten wirkt sich in der Regel auf die Filtrationsparameter aus. Je nachdem, was gefiltert wird, wie lange, unter welchen Bedingungen und mit welcher Genauigkeit das entsprechende Filtermaterial ausgewählt werden soll.

Indem wir eine Kombination verschiedener Zellulosefasern auswählen und sie mit geeigneten Substanzen, meist Harzen, sättigen, können wir die Filtereigenschaften eines bestimmten Mediums anpassen und das optimale Material mit Parametern auswählen, die den Anforderungen für einen bestimmten Filter entsprechen. Neben reinen Filterparametern wie Durchlässigkeit, Druckabfall, Porosität oder Filtrationseffizienz ist die Beständigkeit gegen äußere Faktoren (Feuchtigkeit, Temperatur, Chemikalien, Feuerbeständigkeit), die wir regulieren können, indem wir die Filterpapiere mit Chemikalien (z.B. Harze, Öl) filtern, die diese Eigenschaften beeinflussen.

Alle oben genannten Selektionselemente sind so konzipiert, dass das Filtermedium alle Parameter erfüllt, von denen wir angenommen haben, dass sie für den Filter am besten geeignet sind, und dass der Filter die höchsten Anforderungen erfüllt, die der moderne Markt stellt.  

Standardfiltermaterialien, die in Partitionsfiltern verwendet werden, unterliegen mehreren Regeln :  

Je größer die Fläche, Dicke und Durchlässigkeit, desto größer ist die Saugfähigkeit (Kapazität). 

Je dichter das Material, desto größer ist seine Wirksamkeit. 

Je niedriger der Widerstand, desto höher die Durchlässigkeit.

Geringe Dichte gibt hohe Kapazität und umgekehrt.

Je effektiver, desto kleiner die Kapazität.

Theoretisch ist das ideale Filtrationsmedium ein Sanitätsmedium, das zu 100% wirksam bei der Entfernung aller Arten von Verunreinigungen ist und gleichzeitig eine unendliche Saugfähigkeit und Haltbarkeit hat. 

Dies ist unmöglich zu erreichen, aber es wird versucht, Lösungen anzuwenden, die die oben genannten Bedingungen so weit wie möglich erfüllen können. Bei der Konstruktion von Filtern und Filterpatronen bemühen wir uns, die größtmögliche Effizienz und mögliche Filterkapazität zu gewährleisten und gleichzeitig einen hohen Durchsatz und geringen Durchflusswiderstand zu gewährleisten. 

Grundlegende Definitionen bei Reinigungssystemen  

Filter– ist eine Vorrichtung, die verwendet wird, um Feststoffe von Flüssigkeiten und Gasen durch eine oder mehrere poröse Trennwände zu trennen, Feststoffe zu halten und Flüssigkeiten und Gase zu übertragen. 

• Filtration – ein Verfahren zur Trennung von Feststoffen von Flüssigkeiten und Gasen durch mechanische Trennung eines der Stoffe. Eine Flüssigkeit oder ein Gas, die durch teilweise oder vollständige Filterung aus Partikeln freigesetzt werden, wird als Filtrat bezeichnet.

• Die Wirksamkeit (Effizienz ) der Reinigung ist die Fähigkeit, Partikel von Verunreinigungen bestimmter Größen zu erfassen. Dies ist das Verhältnis der Masse der Verunreinigungspartikel, die vom Filter erfasst werden, zur Masse aller Partikel, die dem Filter zugeführt werden. Die Wirksamkeit wird in % (max. 100%) ausgedrückt. 

• Saugfähigkeit – auch Kapazität genannt – ist dies die Fähigkeit, eine bestimmte Menge an Verunreinigungen zu absorbieren, ohne dass der Druck der Betriebsflüssigkeit über den maximal zulässigen Wert fällt. 

• Durchsatz – dies ist die Menge an Betriebsflüssigkeit, die durch eine bestimmte Filteroberfläche in einer Zeiteinheit fließt, d. h. die Fähigkeit, die Betriebsflüssigkeit zu passieren. 

• Strömungswiderstand – die Betriebsflüssigkeit, die durch den Filter fließt, stößt auf Widerstand, den das Filtermaterial setzt. Dieser Parameter wird als Druckdifferenz vor- und nach dem Filter bezeichnet.