Tiefenfilter

Funktionsprinzip des Tiefenfilters

Übersicht:
Filternde Abscheider wie Tiefenfilter ermöglichen ein Abscheiden auch sehr feiner Partikel (bis zu < 0,1 µm).

Tiefenfilter werden überwiegend bei Konzentrationen < 2mg/m³ eingesetzt. Sie sind üblicherweise Wirrfasergelege mit hoher Porosität. Die feinen Netzwerke aus dünnen Fasern vermögen einen Luftstrom nachhaltig von festen Verunreinigungen zu säubern. Beim Durchströmen der Faserschicht müssen Partikel einerseits auf eine Faser auftreffen und zudem noch haften bleiben.

Die maßgebenden Transportmechanismen sind:

• Trägheit (wirksam für Partikel > 1 µm)
• Sperr-Effekt (besonders wirksam für  Partikel von 0,3 - 1 µm) und
• Diffusion (Brownsche Molekularbewegung, wirksam für Partikel < 0,3 µm).

Die Haftung der Partikel auf den Fasern basiert auf van-der-Waals- und kapillaren Kräften. Hierzu siehe nachfolgende Abbildungen.

Tiefenfilter sind üblicherweise Wirrfasergelege mit hoher Porosität. Die feinen Netzwerke aus dünnen Fasern vermögen einen Luftstrom nachhaltig von festen Verunreinigungen zu säubern. Die Wirkungsweise solcher "Faserfilter" basieren auf drei Vorgängen, die in der Bildreihe grafisch veranschaulicht sind:

Trägheitseffekt:

Partikel, die kleiner sind als die Poren der Faserschicht, dringen in das Filtermedium ein. Befinden sie sich auf einer Stromlinie nahe der Faser und können aufgrund ihrer Masse der Stromlinie nicht unmittelbar folgen, verfangen sie sich durch den Trägheitseffekt im Gewirr der Filterfäden.

Sperreffekt:

Kleinere Teilchen werden der Strömungslinie folgen. Ist der Abstand der Stromlinie zur Faser kleiner dT/2 des Partikels, so dass dieser die Faser noch berührt, wird der Partikel durch den Siebeffekt abgeschieden.

Diffusionseffekt:

Die winzigsten Staubkörnchen folgen dem Luftstrom fast trägheitslos. Trotzdem bewegen sie sich regellos, je kleiner sie sind, desto stärker, um ihre durch den Luftstrom bestimmte Bahn. Diese mit der Temperatur veränderliche "thermische Schwankungsbewegung" erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass auch sie mit einer Faser kollidieren und "eingefangen" werden

Begriffsdefinitionen

Staubspeicherfähigkeit:

Ist ein Maß für die Aufnahmefähigkeit des Filters für Staub in g/m². Es gibt an, wie viel Gramm Staub pro Flächeninhalt Bruttoanströmfläche eingespeichertwerden können, um die Druckdifferenz bei konstanter Anströmgeschwindigkeit vom Anfangswert auf einen vorgegebenen Endwert zu bringen.

Standzeit:

Ist die Zeit, die ein Filter ohne Erneuerung oder Reinigung seines filternden Materials in der Anlage verbleiben kann. Neben Staubangebot und Staubspeicherfähigkeit hängt ihr Wert von anlagencharakteristischen Parametern wie Steilheit der Ventilatorkennlinie, Druckdifferenz der Anlage bzw. am Luftfilter sowie von der tolerierbaren Abweichung des Luftstromes von seinem Nennwert ab.