Filtertechnik Wissen - Alles über Druckluftfilter

Abhängig von ihrer Temperatur kann Luft eine bestimmte Menge an Wasserdampf aufnehmen, bis sie „gesättigt“ ist. Kühlt die feuchte Luft ab, bildet sich Kondenswasser. Dies gilt ebenso für Luft, die unter Druck steht. Hierbei gibt der sogenannte Drucktaupunkt an, bis zu welcher Temperatur die Druckluft heruntergekühlt werden kann, bevor das gespeicherte Wasser kondensiert und sich an den Leitungswänden, Filtern oder Druckluftverbrauchern absetzt.

• Ist der Taupunkt hoch, bedeutet das, dass die Druckluft viel Wasser enthält. Dadurch kondensiert der Wasserdampf schon bei hohen Temperaturen. Es handelt sich hierbei um eine hohe Druckluftklasse.

• Ist der Drucktaupunkt hingegen niedrig, so befindet sich wenig Wasserdampf in der Druckluft. Somit kommt es auch erst bei einer geringeren Temperatur zur unerwünschten Kondensation im Kreislaufsystem. In diesem Fall wird eine niedrigere (=bessere) Wasser-Klasse erzielt.
  Liegt der Drucktaupunkt beispielsweise unter 70 °C, bedeutet dies, dass erst bei dieser Temperatur eine Kondensation von Wasser stattfinden würde. In diesem Fall wird auch der Ölgehalt der Luft bereits stark reduziert sein, da das in der Druckluft enthaltene Wasser als Träger von Öl fungiert.

• Druckluft der Wasser-Klasse 0 erfüllt (unter Berücksichtigung der Vorgaben bezüglich weiterer Verschmutzungen) die Voraussetzung für eine Verwendung in der Lebensmittelverarbeitung oder Halbleiterherstellung.

Zu beachten ist, dass der Drucktaupunkt auch vom Druck im Leitungssystem abhängt. Denn je stärker die Luft verdichtet wird, desto weniger Wasserdampf kann sie speichern.

Um den Taupunkt in einem Druckluftleitungssystem zu verringern und somit eine niedrigere Wasser-Klasse zu erreichen, ist eine systematische Trocknung der Druckluft nötig. Hierfür eignen sich Wasserabscheider, die der eigentlichen Filtration vorgeschaltet werden.

Druckluftfilter mit Flanschanschluss bezeichnen wir als Flanschfilter. Das Pendant dazu sind Druckluftfilter mit Gewindeanschluss.

Sowohl die zugrundeliegende Filtertechnik als auch die möglichen Anwendungsbereiche sind bei Flanschfiltern und Gewindefiltern exakt gleich.

Der wesentliche Unterschied betrifft die Leistung und Durchflussmenge. Daher werden ab einer bestimmten Größe Flanschfilter statt Gewindefilter verwendet.

Je höher der Druck im Druckluftsystem ist, desto besser ist die Leistung des Filters. Daher arbeitet man bei der Bestimmung der korrekten Filterleistung mit Korrekturfaktoren für niedrigen oder höheren Druck. Hierzu ist die Durchflussmenge in m³/h mit dem entsprechenden Faktor zu multiplizieren.

Grundregeln

• Bei 7 bar beträgt der Faktor 1. Das bedeutet: Wenn vor dem Filter 7 bar Druckluft anliegen, dann erzielt der Filter genau die von uns in der Tabelle angegebene Durchflussmenge.
• Liegt der Druck unter 7 bar, ist die angegebene Durchflussmenge mit einem kleinren Faktor zu multiplizieren. Das Ergebnis ist die tatsächliche Durchflussmenge. Reicht diese Durchflussmenge für die Anwendung nicht aus, so ist der nächstgrößere Filter zu verwenden.
• Liegt der Druck über 7 bar, so ist die angegebene Durchflussmenge mit einem größeren Faktor zu multiplizieren. Bei höherem Druck kann die Leistung des Filters also etwas geringer ausgelegt werden, denn die geforderte Durchflussmenge wird dann trotzdem erzielt.

Beispielrechnung:

• Der Partikelfilter APF113SMA hat eine Leistung von 360 m³/h. Der Druckluftverbraucher hinter der Filtereinheit benötigt 400 m³/h.
  Somit wäre dieser Filter bei einem Druck von 7 bar zu klein dimensioniert und es muss der nächstgrößere Filter APF129SMA mit einer Durchflussmenge von 540 m3/h verwendet werden.
• Beträgt der Druck im System allerdings 8 bar, dann wird der Korrekturfaktor 1,12 zugrunde gelegt.  ->   360 m³/h x 1,12 = 403,2 m³/h.
  Somit ist der Filter APF113SMA bei einem Druck von 8 bar für die geforderte Leistung ausreichend.

Wenn wir die Formel umstellen, können wir mit dem bekannten Faktor und der benötigten Leistung direkt errechnen, welche Leistung der Filter mindestens benötigt, wenn der Druck höher oder niedriger ist als 7 bar. Um bei unserem Beispiel zu bleiben:

• Wir benötigen am Druckluftverbraucher eine Leistung von 400 m³/h und haben 8 bar Druck anliegen. Laut Umrechnungstabelle nehmen wir bei 8 bar den Faktor 1,12.   ->   400 m³/h/1,12 = 357,14 m³/h.
• Somit können wir unter diesen Voraussetzungen einen Filter mit einer Mindestleistung von von 357,14 m³/h wählen. Der nächste passende Filter ist laut Tabelle der APF113SMA mit 360 m³/h. Durch den höheren Druck wird – wie oben errechnet – eine Durchflussmenge von 403,2 m³/h erzielt.

Fazit

Wenn wir den Druckluftsystem bereitstehenden Druck bei der Filterauswahl berücksichtigen, können wir bereits bei der Auslegung und beim Einkauf bares Geld sparen. Dies gilt insbesondere für den Kauf von Filtern mit hoher Leistung. Stehen im System jedoch weniger als 7 bar bereit, dann müssen wir den Filter größer auslegen. Nur so können wir die erforderliche Leistung sicher erzielen.

In hochwertigen Druckluftsystemen unterstützt saubere Druckluft eine lange Lebensdauer. Wird die Druckluft nicht gefiltert, können selbst in neuen Druckluftanlagen schnell Verunreinigungen auftreten. Dies liegt zunächst an der Verdichtung der angesaugten Umgebungsluft, die den relativen Anteil an Schmutzpartikeln pro Kubikmeter Luft erhöht. Außerdem kann das Druckluftsystem selbst weitere Verschmutzungen verursachen. Dazu gehören beispielsweise feinste Öl- und Abriebpartikel vom Kompressor oder sogar Rost aus einer Rohrleitung.

Doch nicht nur die Druckluftendverbraucher benötigen saubere Druckluft. Auch viele Materialien oder gar Nahrungsmittel, die mit Druckluft abgeblasen werden, sollten auf keinen Fall durch unsichtbaren Schmutz verunreinigt werden.

Ein weiterer wichtiger Grund für eine systematische Filtration ist das in der Druckluft gebundene Wasser. Dieses sollte abgeschieden werden, um einen niedrigeren Drucktaupunkt zu erreichen und die verbauten Komponenten vor Kondenswasser zu schützen.

Und schließlich wird Druckluft während der Verarbeitung in großen Mengen in die Halle abgegeben und dort von Mitarbeitern eingeatmet. Bei korrekter Filterung ist diese Abluft natürlich unbedenklich – und vielleicht sogar sauberer als zuvor.

Mehr dazu lesen Sie hier: Druckluftfiltration

Erste Schritte

Um einen passenden Filter zu finden, betrachtet man zunächst die generellen Rahmenbedingungen der vorhandenen Druckluftanlage. Die wesentlichen Fragen lauten:

1. Existiert bereits eine Druckluftaufbereitung gemäß DIN ISO 8573-1?
2. Welche Leistung haben die Kompressoren und welche Druckluftmenge (l/min) wird benötigt bzw. steht schon zur Verfügung?
3. Wie hoch ist die Eintrittstemperatur der Druckluft und wo liegt der Drucktaupunkt?
4. Welchen Reinheitsgrad soll die gefilterte Luft erreichen? Brauchen Sie eine bestimmte Druckluftqualität – zum Beispiel für Lebensmittel oder empfindliche Materialien?

Zur Beantwortung der letzten Frage empfehlen wir einen Blick auf dieses Schaubild zu Filterstrecken: „Aufbereitung der Druckluft“. Dort können Sie am rechten Bildrand ablesen, welche Druckluftklasse zu Ihrem konkreten Anwendungsbereich passt. Zur Beantwortung weiterer Fragen stehen Ihnen unsere Techniker jederzeit unverbindlich zur Verfügung. Wir helfen auch gern dabei, die richtigen Ansprechpartner innerhalb Ihrer Firma zu finden.

Auswahl der Komponenten

Sie haben die Beschaffenheit Ihrer Druckluft geklärt und können alle Fragen beantworten? Dann lässt sich jetzt eine passgenaue Filterstrecke definieren, deren Endergebnis der gewünschte Reinheitsgrad der Druckluft ist. Je nach Gegebenheiten vor Ort wird die Filterstrecke individuell auf Ihre Bedürfnisse ausgelegt. Hierbei gibt es verschiedene Kombinationsmöglichkeiten von Spezialfiltern. Diese kommen nacheinander zum Einsatz und scheiden Wasser, Schmutzpartikel,  Feinstpartikel sowie Öldämpfe und sonstige Aerosole systematisch aus der Druckluft ab. Eventuell sind zusätzliche Komponenten sinnvoll, zum Beispiel ein ex-geschützter Membrantrockner.

Da die Produktauswahl komplexer ist, als sie auf den ersten Blick erscheinen mag, empfehlen wir die Rücksprache mit erfahrenen Fachleuten. Denn für einen effizienten Betrieb ist neben der Qualität auch die Menge an Druckluft enorm wichtig. Diese wird maßgeblich durch den Kompressor und die Dimensionierung des Rohrleitungssystems beeinflusst. Damit die bereitstehende Druckluft- bzw. Durchflussmenge auch bei einer Filtrierung erhalten bleibt, ist ebenfalls zu bestimmen, welche Größe und damit Durchflussmenge der geplante Filter haben soll.

Nicht zu vergessen – der Differenzdruck!

Die an den Wartungseinheiten angebrachten Manometer verraten uns, wie hoch der Druckverlust ausfällt. Es muss also kontrolliert werden, ob der erforderliche Arbeitsdruck auch wirklich am Druckluftendverbraucher bereitsteht.

Klingt kompliziert? Die erfahrenen Ansprechpartner bei der EPUTEC Drucklufttechnik GmbH helfen Ihnen gerne bei der Klärung dieser zahlreichen Voraussetzungen.

Viele Komponenten der Druckluftaufbereitung eignen sich vor allem dazu, die Druckluft zu trocknen. Daneben gibt es eine Reihe von Produkten, mit denen wir die in der Druckluft in hohem Maße vorhandenen Partikel abscheiden können. Hierbei unterscheidet man den physischen Vorgang der Filtrierung je nach Partikelart und Filtermedium:

• Mikrofilter (Nassfilter): Diese Filter entfernen Schmutzpartikel und Öle aus der Druckluft (aber keine Öl-Aerosole). Mikrofilter können wir einsetzen, bevor die Druckluft durch Adsorption getrocknet wird.
• Staubfilter (Trockenfilter) werden eigesetzt, wenn Druckluft bereits trocken und frei von Öltropfen ist. Staubfilter setzt man hauptsächlich hinter Adsorbern ein.
• Aktivkohlefilter entfernen Restöldämpfe, Geruchs- und Geschmackspartikel sowie Kohlenwasserstoffe. Bei der Verwendung von Aktivkohle-Elementen ist eine Vorfiltration/Trocknung zwingend notwendig!

Die oben genannten Arten von Druckluftfilter gibt es mit verschiedenen Gehäusen, Spezifikationen und Installationsmöglichkeiten. Dazu zählen beispielsweise:

• Flanschfilter
• Gewindefilter
• Kartuschenfilter
• Hochdruckfilter

Wasserabscheider filtern Kondensat und grobe Partikel aus der Druckluft, welche sich dort durch Komprimierung und Temperaturunterschiede in hohem Maße anreichern.

Ein Wasserabscheider ist immer die erste Station in der Druckluftaufbereitung. Ohne diese Maßnahme würden die feineren Partikelfilter schnell verstopfen und den Abscheidegrad negativ beeinflussen.

Ist die Druckluft durch entsprechende Aufbereitung bereits trocken und gekühlt, kann die Partikelfilterung auch ohne Wasserabscheider, z.B. mit einer Wartungseinheit von EPUTEC, durchgeführt werden. Hierzu sollte der Taupunkt allerdings bereits bis auf 3 °C abgesenkt sein.

Wasserabscheider funktionieren ohne Filterelemente und setzten stattdessen auf Rotation und Fliehkraft. Daher ist bei Wasserabscheidern nur eine Ableitung des Kondensats, nicht jedoch der Austausch von Filterelementen notwendig.

Da das in der Druckluft gebundene Wasser gleichzeitig ein Träger von Öl ist, entfernt man mit einem Wasserabscheider automatisch einen Teil des vorhandenen Öls. Feine Öldämpfe und Partikel verbleiben zunächst weiterhin in der Druckluft, können aber mit nachgeschalteten Filterelementen abgeschieden werden.

Einzelfilter

Einzelne Filter baut man als Teil eines größeren Druckluftsystems an unterschiedlichen Stellen zwischen Kompressor und Endverbraucher ein – abhängig vom dort existierenden Bedarf. So installiert man für Anwendungen, die keinen sehr hohen Reinheitsgrad der Druckluft benötigen, beispielsweise nur einzelne Filter, die Wasser, Restöl und Mikropartikel abscheiden. Feinstaub und Aerosole bleiben dabei in der Druckluft enthalten, was für manche Anwendungen aber kein Problem darstellt.

Wartungseinheiten

Vorkonfektionierte Filterkombinationen, wie zum Beispiel die rote PFU-Wartungseinheit für Lackierarbeiten, werden als komplette Einheit in das Rohrleitungssystem integriert. Gleiches gilt für unsere blaue EPUTEC-Wartungseinheit, die wir individuell nach den Bedürfnissen unserer Kunden auslegen. Solche 2- oder 3-stufigen Filterkombinationen installiert man üblicherweise direkt vor der Endanwendung. Die Druckluft sollte dort bereits gekühlt bzw. getrocknet sein.

Für Anwendungen, in denen die Druckluftqualität keine höheren Anforderungen erfüllen muss, bieten wir auch kostengünstigere Alternativen zur roten PFU- und blauen EPUTEC-Wartungseinheit an. Diese Filterkombinationen sind kleiner und bieten dadurch weniger Filterleistung – was sich entsprechend auf die Druckluftqualität auswirkt.

Für viele einfache Anwendungen sind die günstigen Wartungseinheiten trotzdem ausreichend. Nur komplett darauf verzichten sollte man nicht, um die Druckluftendverbraucher vor frühzeitigem Verschleiß zu bewahren.

Sie sind sich unsicher, welches Gerät für Ihren Betrieb das richtige ist? Unsere Experten empfehlen Ihnen gern ein passendes Modell.

Ein sogenannter Differenzdruckanzeiger informiert uns über den wirtschaftlichsten Zeitpunkt, zu dem ein Filterelement ausgetauscht werden sollte. Dazu misst das Gerät den anliegenden Druck, der vor und nach dem Filter herrscht. Über die Differenz der beiden Werte wird der Verschmutzungsgrad des Filterelements festgestellt.

Grundsätzlich gilt: Je mehr Schmutzpartikel ein Filterelement aufnehmen kann, desto niedriger fällt der Differenzdruck aus. So erzielen die hochwertigen Filter der KSI ECOCLEAN®-Serie einen um bis zu 55 % geringeren Differenzdruck.

Damit Druckluftfilter die erwünschte Leistung erbringen können, sollten sie nicht ohne vorherige Klärung der Druckluftqualität verwendet werden. Beispielsweise kann eine Feinstaubfilterung ohne vorgeschaltete Wasserabscheidung dazu führen, dass sich ein Filter zu schnell zusetzt. Wenn das passiert, sind die optimale Durchflussmenge und der optimale Druck nicht mehr gewährleistet.

Beispiele für Filterstrecken können Sie in dem folgenden Schema sehen: Aufbereitung der Druckluft

Sie haben dazu Fragen? Wir beraten Sie gern!

Ja, das können Sie! Es gibt gute Ersatzfilter, die mit einer Vielzahl verschiedener Marken kompatibel sind.

Sie haben ein Filtergehäuse von Atlas Copco,  Beko, KAESER oder SATA? Bei uns finden Sie alternative Filterelemente (AFE) in überzeugender Qualität, die Produkten der Originalhersteller in nichts nachstehen.

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Grundsätzlich ist das möglich, denn für die Installation und den Austausch von Filtern stellen wir umfangreiche Betriebsanleitungen bereit.

Trotzdem sollten Sie sich –  falls vorhanden – an die Abteilung zur Wartung und Instandhaltung in Ihrem Unternehmen wenden, wo üblicherweise das entsprechende Equipment und die richtigen Anschlussstücke zur Installation vorliegen. Dort erhalten Sie ggf. auch weitere wichtige Informationen in Bezug auf Kompressorleistung, Durchflussmenge, Drucktaupunkt und weitere wichtige Punkte zur Bestimmung der korrekten Druckluftfilter.

Viele mittelständische Betriebe beziehen Produkte zur Wartung und Instandhaltung mittlerweile über Einkaufssysteme. Die EPUTEC Drucklufttechnik ist an mehrere Systeme wie SAP Ariba oder unite/mercateo angebunden. So kann Ihre Einkaufsabteilung unkompliziert bestellen. Weisen Sie gerne Ihre Einkaufsabteilung darauf hin, dass die EPUTEC als Lieferant in Ihrem Einkaufssystem hinzugefügt werden kann.

Viele Maschinenbauer statten ihre Anlagen mit unseren hochwertigen Druckluftdüsen zum Abblasen, Reinigen und Kühlen aus. Mit den Anlagen werden teilweise hochempfindliche Komponenten gefertigt, oder es sind sogar besondere Richtlinien für den Nahrungsmittelbereich zu erfüllen. Es wird also Druckluft mit einem hohen Reinheitsgrad benötigt.

Da die vom Endkunden bereitgestellte Druckluft für die Anlagen vorher oft nicht bestimmt werden kann, empfehlen wir eine dezentrale, platzsparende Lösung zur Druckluftaufbereitung direkt in den Maschinen, die an den Kunden ausgeliefert werden. Damit ist der Reinheitsgrad der Druckluft, die der Kunden vor Ort einspeist, nur noch zweitrangig.

Sprechen Sie uns gerne an, um für Ihre individuellen Anlagen eine dezentrale Druckluftaufbereitung zu planen!

Gerne begutachten wir kostenlos die Gegebenheiten Ihres Druckluftsystems, bei Bedarf auch direkt vor Ort.

Als Ergebnis liefern wir Ihnen nicht nur die benötigten Spezifikationen für Ihre Druckluftaufbereitung, sondern helfen Ihnen zudem bei der Beurteilung, ob Energieeinsparungen durch Leckagebeseitigung oder Neuinvestitionen für Kompressoren sinnvoll sind.

Die Größe des Filters bestimmt sich nach dem vorhandenen Rohrleitungssystem und der verfügbaren maximalen Durchflussmenge pro Minute. Die wichtige Frage lautet hierbei: Welchen Durchmesser hat das Rohr?

Filter und Filterkombinationen können zu klein dimensioniert sein und damit zu wenig Druckluft für den Endverbraucher bereitstellen. Dies ist ggf. auch dann der Fall, wenn vor der Filterstrecke noch ausreichend Volumen vorhanden war.

Wenn Sie beim Gebrauch von Druckluft auf eine Filtrierung verzichten, müssen Sie damit rechnen, dass sogar Druckluftdüsen aus eher unempfindlichen Materialien wie Edelstahl eine geringere Lebensdauer aufweisen. Gleiches gilt für die elektrischen Komponenten der Abblasvorrichtungen (z.B. Ionisierungsleisten zur statischen Entladung), deren Funktionalität durch verunreinigte Druckluft beeinträchtigt wird.

Anhand der jeweiligen Farbe lassen sich die unterschiedlichen Abscheidemöglichkeiten diverser Druckluftverschmutzungen besser identifizieren. Mithilfe der Farbtabellen können Filterelemente und Gehäuse also besser zugeordnet werden.

Jede Farbe steht für die Filtration unterschiedlich großer Partikel aus der Druckluft. Die leistungsfähigsten Filter können Partikel filtern, die nur 0,01 Mikrometer groß sind. Damit können diese Produkte sogar in der Reinraumtechnik eingesetzt werden.

Druckluftfilter aus dem Hause KSI bieten bei einem ausgezeichneten Preis-/Leistungsverhältnis eine riesige Auswahl an Einsatz- und Kombinationsmöglichkeiten. Dabei ist die Qualität der Filterkomponenten erstklassig und auch der Differenzdruck minimal. Gleichzeitig ist in den üblichen Filtergrößen die Filteroberfläche besonders groß, sodass zuverlässig hohe Abscheidegrade erreicht werden.

EPUTEC-Filter werden von der KSI Filtertechnik GmbH speziell für die Anforderungen von EPUTEC-Kunden hergestellt. Weiterhin sind der Support und die Beratung, den die EPUTEC ihren Kunden für die Filterung von Druckluft anbietet, optimal mit der KSI Filtertechnik GmbH abgestimmt.

In der Summe erzielen wir mit diesem Angebot optimale, schnell verfügbare und günstige Lösungen für unsere Kunden.