HF-Filter: Feinere Partikel ohne Filterhilfe abfiltrieren

Bis zur Einführung des HF-Filters war die Filtration von kleinen Partikeln aus Kühlmitteln nur möglich, indem eine dünne Schicht eines Filterhilfsmittels (wie Öl, das mit Cellulosepulver oder Kieselgur gemischt wurde) auf die Oberfläche von Filterrohren aufgetragen wurde, um eine Beschichtung aufzubauen das fängt die Metallpartikel auf (die sogenannte Vorbeschichtung).

Der HF-Filter hat Filterkerzen, die so fein sind, dass sie die kleineren Partikel direkt vom Kühlmittel zurückhalten und eine sehr stabile Filtration bieten. Das Fehlen des Filtermediums bedeutet auch, dass keine zusätzliche Filterhilfe gekauft werden muss, was erhebliche Kosten spart. Da sich keine Rückstände des Filterhilfsmittels ansammeln, ist die Entsorgung zudem umständlicher und zum Teil nicht mehr erforderlich. Schließlich handelt es sich bei dem Abfall um reines Metall, das verkauft werden kann.

Anwendungsbereiche
Die Firma Stevens-Hydrobelt hat ein Filtrationskonzept entwickelt, das eine Feinfiltration ohne Filterhilfsmittel ermöglicht. Der HF-Filter hat Filterkerzen, die so fein sind, dass sie Partikel von nur 5 Mikrometer direkt aus großen Kühlmittelmengen filtern. Der HF-Filter findet Anwendung beim Filtern von Spänen, die durch Schleifen und Honen entstehen. Der Filter wird auch in Walzwerken und als Nierenfilter zur Kühlmittelkonditionierung eingesetzt.

Elemente des HF-Filters
Ein komplettes System zur Feinfiltration ohne Filterhilfe besteht aus dem eigentlichen HF-Filter, einem sauberen Tank, einem Schmutztank und einem Sekundärfilter (in der Regel einem Vakuumfilter oder einem Druckfilter). Der Reinigungs- und Schmutzbehälter ist kompakt gebaut und das gesamte HF-System kann auf engstem Raum installiert werden.

  • Der HF filtert Partikel von nur 5 Mikrometer direkt aus dem Kühlmittel
  • Keine Notwendigkeit, Filterhilfe zu kaufen
  • stabile und verbesserte Filtration
  • kurze Regeneration Cyclelow Öl und Energieverbrauch
  • Minimale Ausfallzeiten für die Wartung
  • Geringere Stellfläche, einfache Nachrüstung vorhandener Vorbeschichtungssysteme
  • Reduzierte Entsorgungskosten, keine Rückstände des Filterhilfsmittels im Abfall

Arbeitsweise

Filtern

Die Filterrohre sind im unteren Fach eines Zweikammer-Druckbehälters montiert. Das verschmutzte Kühlmittel fließt durch die Rohre. Die Partikel im Kühlmittel werden auf und in der Oberfläche der Filterkerzen aufgefangen, während die gereinigte Flüssigkeit vom unteren zum oberen Fach und anschließend in einen Vorratsbehälter für saubere Flüssigkeiten fließt.

Wenn sich mehr Schmutz auf den Rohren ansammelt, bildet sich ein Filterkuchen. Diese Schicht dient als zusätzliche Filterhilfe.

Regeneration
Ab einem bestimmten Punkt ist der Filterkuchen jedoch gesättigt, was eine weitere Filterung unmöglich macht. Um einen kontinuierlichen Fluss sauberer Flüssigkeit zu gewährleisten, muss dieser Moment durch Reinigen der Rohre vorweggenommen werden. Der Reinigungsvorgang startet automatisch, da durch das Eindicken der Schicht ein Druckunterschied zwischen oberem und unterem Fach des Filterbehälters entsteht. Neben dieser Druckdifferenz kann die Reinigung nach einer festgelegten Betriebsdauer automatisch eingeleitet werden.

Während der Reinigung der Röhrchen muss der Filtervorgang für kurze Zeit unterbrochen werden. Das Einlassventil des HF-Gefäßes schließt, ebenso wie das Auslassventil zum sauberen Tank. Gleichzeitig öffnet das Ventil zum Sekundärfilter. Druckluft wird durch die Filterrohre geschickt.

Die restlichen Schmutzpartikel werden aus den Rohren entfernt und zu einem Sekundärfilter (im Allgemeinen einem Vakuumfilter oder einem Druckfilter) geschickt. Wenn die Filterrohre sauber sind, beginnt der Filtrationsprozess erneut. Damit der Austrag des verschmutzten Kühlmittels aus den Werkzeugmaschinen und die Zufuhr von sauberem Kühlmittel zu denselben Maschinen während des Reinigungsvorgangs nicht unterbrochen wird, wird neben einem sauberen Tank ein Schmutzbehälter als Puffer verwendet.

Die Filtertubes der HF

HF-filter: Filtrating finer particles without filter aid

Until the introduction of the HF-filter, filtration of small particles from coolants has only been possible by depositing a thin layer of a filter aid (like oil mixed with cellulose powder or diatomaceous earth) on the surface of filter tubes to build up a coating that catches the metal particles (the so-called pre-coating).

The HF-filter has filter candles which are so fine that they retain the smaller particles directly from the coolant, offering a very stable filtration. The absence of the filter media also means there’s no need to buy the extra filter aid, which saves considerable money. In addition, as no residues of the filtering aid accumulate, disposal is more
convenient and in some cases no longer needed. After all, the waste is pure metal, which can be sold.

Areas of application

Firma Stevens-Hydrobelt developed a filtration concept that makes fine filtration possible without the need of any filter aid. The HF-filter has filter candles that are so significantly fine that they directly filter particles
as small as 5 micrometer from large volumes of coolant. The HF-filter finds application in filtering swarf coming from operations like grinding and honing. The filter is also used in rolling mills and as a kidney filter for coolant conditioning.

Elements of the HF-filter
A complete system to achieve fine filtration without using a filter aid consists of the actual HF-filter, a clean tank, a dirt tank and a secondary filter (generally a vacuum filter or a pressure filter). The clean and dirt tank are compactly-designed and the complete HF-system can be installed in a rather limited space.

  • the HF filters particles as small as 5 micrometer directly from the coolant
  • no need to buy filter aid
  • stable and improved filtration
  • short regeneration cycle
  • low oil and energy usage
  • minimal downtime for maintenance
  • smaller footprint
  • easy retrofit of existing pre-coat systems
  • reduced cost of disposal, no residues of the filtering aid in the waste

 

Mode of operation

Filtering

The filter tubes are mounted inside the lower compartment of a two-chambered pressure vessel. The dirty coolant flows through the tubes. The particles in the coolant are captured on and in the surface of the filter candles while the cleaned fluid flows from the lower to the upper compartment and then into a clean liquid storage tank.

As more dirt gets captured on the tubes, a filter cake is build. This layer serves as an extra filter aid.

 

Regeneration
At a certain point though, the filter cake is saturated, which makes further filtering impossible. To guarantee a continuous flow of clean liquid, this moment has to be anticipated by cleaning the tubes. The cleaning process will start automatically since the thickening of the layer causes a pressure differential between the upper and lower compartment of the filter vessel. Besides this pressure differential, the cleaning can be automatically initiated after a pre-determined period of operating.

When the tubes are being cleaned, the filtering process has to stop for a short time. The inlet valve of the HF-the vessel closes, as well as the outlet valve to the clean tank. At the same time, the valve to the secondary filter opens. Compressed air is send through the filter tubes.

The residual dirt particles are cleared from the tubes and send to a secondary filter (generally a vacuum filter or a pressure filter). When the filter tubes are clean, the filtration process starts again. To make sure that the discharge of the dirty coolant from the machine tools and the supply of clean coolant to the very same machines is not interrupted during the cleaning process, a dirt tank besides a clean tank is used as a buffer.

The filtertubes of the HF