Gasfilter: Arten, Aufbau, Zweck und Besonderheiten bei der Auswahl eines Gasfilters

Ein notwendiges technisches Gerät in der Gasverteilungsanlage ist der Gasfilter – eine Vorrichtung, die die grundlegende Reinigung des Arbeitsmediums von Verunreinigungen übernimmt. Aber wie ist er aufgebaut und kann man auf ihn verzichten? Genau darüber sprechen wir in unserem Beitrag – wir betrachten die konstruktiven Besonderheiten von Filtern und ihre Varianten.

Außerdem geben wir Empfehlungen zur richtigen Auswahl der passenden Option basierend auf den Einsatzbedingungen. Ergänzend zum dargelegten Material haben wir anschauliche Fotos, Schemata und thematische Videos zusammengestellt.

Aufbau und Funktionsweise des Filters

Dank solcher Elemente wie den in der Leitung installierten Filtern wird der langfristige Betrieb von Mess- und Kontrollgeräten, Absperrarmaturen und anderen wichtigen Komponenten gewährleistet. Daher ist die Ausstattung von Gassystemen mit Filterelementen nicht nur wünschenswert, sondern eine zwingende Voraussetzung, wenn man die technologischen Besonderheiten der Nutzung von Haushaltsgas berücksichtigt.

Trotz der scheinbar einfachen Bauweise sind Gasfilter in technischer und betrieblicher Hinsicht recht vielfältig. So werden in der Praxis Geräte eingesetzt, die nach konstruktiver Ausführung bedingt in Winkel- und Durchgangsfilter unterteilt werden.

Das Foto zeigt ein Filterelement vom Winkeltyp, das für den Transport des Gasstroms bestimmt ist. Dies ist eine der existierenden Varianten im Sortiment derartiger Geräte.

Darüber hinaus zeigen sich Unterschiede in den Konstruktionen von Gasfiltern auch in der Strömungsrichtung des Gasstroms durch das Gerät. Entsprechend gibt es zwei Ausführungsarten: geradlinig und abgewinkelt.

Traditionell wird das Gehäuse von Gasfiltern aus Metallen – Gusseisen, Stahl, Aluminium – gefertigt, und auch hier ist die Vielfalt der Gehäusekonstruktionen zu betrachten.

Schließlich werden Gasfilter auch nach dem Kriterium des Filtermaterials unterschieden:

• Netzfilter;
• Kassettenfilter.

Für die erste Variante ist ein Metallgewebe charakteristisch, das aus dünnem Draht geflochten ist.

Im zweiten Fall geht es meist um spezielle Füllkassetten, bei denen eine dünne Nylonfaser oder Rosshaar verwendet wird. Diese Materialien werden zusätzlich mit einem speziellen (Viscin-)Öl getränkt.

Viscinöl ist ein Produkt, das traditionell zur Behandlung von Kassettenfilterelementen eingesetzt wird, um die Wirksamkeit zu gewährleisten. Es wird nicht nur in Erdgasfiltrationsanlagen verwendet, sondern auch in anderen Systemen.

Das in der Konstruktion von Gasfiltern verwendete Filtermaterial muss über entsprechende chemisch-physikalische Eigenschaften verfügen und eine physikalische Beständigkeit gegenüber dem Arbeitsmedium gewährleisten. Diese Feinheiten werden im Zuge der Entwicklung und Konstruktion berücksichtigt.

Wie ist ein Gasfilter von innen aufgebaut?

Unabhängig von der Vielfalt der Ausführungen von Gasfiltern haben fast alle ein ähnliches inneres technologisches System, mit Ausnahme einiger weniger Einzelteile.

Im folgenden Bild sind die Schemata typischer Gasfilter dargestellt, die beim Betrieb von Gasnetzen recht weit verbreitet sind.

Innenaufbau eines Gasfilters am Beispiel zweier weit verbreiteter Geräte – des Siebfilters und des Kassettenfilters: 1 – Deckel; 2 – Gehäuseteil; 3 – Drahtgewebe; 4, 5 – mit Rosshaar oder Seidenfaden gefüllte Kassette; 6 – Stutzen (Auslass)

Es sind einige Feinheiten der inneren konstruktiven Ausführung zu beachten. Beispielsweise weisen metallische Siebfilter aufgrund der Ansammlung von Verschmutzungen eine verstärkte Feinfilterwirkung auf. Gleichzeitig nimmt jedoch die Durchflusskapazität des Filterelements ab. Besonders ausgeprägt ist dieser Effekt bei mehrschichtigen Konstruktionen.

Bei Kassettensystemen, bei denen Rosshaar als Filtermaterial verwendet wird, nimmt der Feinheitsgrad der Reinigung dagegen ab. Dies liegt daran, dass der durchströmende Gasstrom während des Betriebs des Geräts nach und nach einen Teil des Filtermaterials in Form feiner Partikel mitreißt.

Daher versucht man, die optimale Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsmediums beim Betrieb von Kassettenfiltern zu wählen, um die Anzahl der mitgerissenen Partikel zu verringern und eine effektive Filtration aufrechtzuerhalten.

Druckunterschiede und Funktionsprinzip

Im Allgemeinen sollten die zulässigen Grenzwerte für Druckdifferenzen bei der Verwendung von Gasfiltern 5 000 Pa (für Siebelemente) und 10 000 Pa (für Kassettentyp-Elemente) betragen.

Entsprechend sollten diese Parameter zu Beginn des Betriebs eines jeden Gasfiltertyps den folgenden Werten entsprechen:

• 2 000 – 2 500 Pa (für Siebelemente);
• 4 000 – 5 000 Pa (für Kassettentyp-Elemente).

Die Funktionsweise des Siebfiltermechanismus ist einfach zu beschreiben: Das Haushaltsgas, das durch das Rohrleitungssystem strömt, trifft auf einen Filter und gelangt durch den Einlassstutzen in das Innere des Geräts.

Beim Durchdringen des Metallgitters wird das Haushaltsgas von Fremdkörpern gereinigt und gelangt dann zum Auslassstutzen.

Linearer Kassettenfilter und Ersatzkassette für den Fall, dass das Filtermaterial der mit dem Filter in Betrieb befindlichen Kassette vollständig ausfällt

Der vom Gitter zurückgehaltene Schmutz fällt in den unteren Bereich des Siebfiltergehäuses (bei manchen Konstruktionen) oder wird manuell entfernt. Bei der Wartung wird der im Bodenbereich angesammelte Schmutz durch eine Öffnung entnommen, die während des Filterbetriebs mit einem Stopfen verschlossen bleibt.

Etwas 'raffinierter' arbeitet das Kassettenfilterelement unter Berücksichtigung der Besonderheiten des verwendeten Materials. Im Inneren des Filters ist entlang der Strömungsrichtung des Arbeitsmediums eine mit Haar gefüllte Kassette angebracht. Zusätzlich ist davor ein Prallblech – eine Metallplatte – installiert, das die Kassette vor Beschädigung durch große Fremdkörper mit harter Struktur schützt.

Der Aufbau einer solchen Kassette ist einfach: Es handelt sich in der Regel um einen rechteckigen (rohrförmigen) Rahmen, dessen Außenteile mit Drahtgitter bedeckt sind. Der innere Bereich des Rahmens ist mit fadenförmigem Nylon- oder Naturmaterial (Pferdehaar) gefüllt. Beim Befüllen wird das gleichmäßige Material dicht eingestopft und zusätzliches Schmiermittel hinzugefügt.

Das durch eine solche Kassette strömende Gas wird von Fremdkörpern gereinigt und gelangt auf ein perforiertes Metallgitter. Dies ist eine weitere Komponente des Kassettenfilters, die das Mitreißen von Filterpartikeln in das System verhindert.

Bei Verschmutzung wird die Kassette im Rahmen der Wartung entnommen und mit speziellen Lösungsmitteln gereinigt/gewaschen.

Überwachung des optimalen Druckunterschieds

Nahezu alle Bauarten von Gasfiltern ermöglichen die Überwachung des Arbeitsdifferenzdrucks. Einige Konstruktionen (meist älterer Bauart) sind zu diesem Zweck mit Anschlussstutzen ausgestattet, an die ein Indikator angeschlossen werden kann.

Eine Bauart eines Gasfilters, bei der ein Differenzdruckanzeiger verwendet wird. Für dessen Anschluss sind im Gerätegehäuse Anschlussstutzen vorgesehen.

Andere, modernere Produkte sind direkt mit einem Anzeigeelement ausgestattet. Ein solches Element ist in das Gehäuse des Geräts integriert und stellt eine Informationsskala dar, die in der Regel in Farbzonen (grün und rot) unterteilt ist. Es gibt Anzeiger mit einem und zwei Zeigern.

Variante #1 – Indikator mit einem Zeiger

Unter normalen Betriebsbedingungen des Gasfilters befindet sich der Zeiger des Anzeigers im grünen Bereich, was den optimalen Differenzdruckpegel anzeigt.

Wenn sich der Zeiger des Anzeigers in den rot markierten Bereich der Skala bewegt, signalisiert dies, dass der Filter verstopft ist.

Bei solchen Differenzdruckanzeigern gilt die Hauptaufmerksamkeit des Bedienpersonals dem roten Skalenabschnitt und dem entsprechenden Zeiger. Wenn sich der rote Zeiger im Bereich des roten Abschnitts befindet, muss der Filter einer vorbeugenden Wartung unterzogen werden, gefolgt von einer Reinigung oder einem Austausch des Filtermaterials.

Variante #2 – Indikator mit zwei Zeigern

Bei dieser Ausführung ist die Kontrollskala in zwei Segmente unterteilt, die schwarz und rot eingefärbt sind. Die Anzeigeelemente (Zeiger) entsprechen ebenfalls den Farben der Segmente.

Der schwarz gefärbte Bereich dient zur Überwachung des Differenzdrucks zum aktuellen Zeitpunkt. Der rot gefärbte Bereich wird zur Überwachung des Differenzdrucks bei maximalem Verbrauch verwendet.

Eingebauter Anzeiger, der den Differenzdruckpegel mit zwei Zeigern auf zwei Segmenten erfasst: 1 – aktueller Differenzdruckpegel; 2 – erreichter Differenzdruckpegel bei maximalem Verbrauch; 3 – manuelle Rückstellposition des roten Zeigers (bei Wartung)

Die Besonderheit solcher Anzeiger besteht darin, dass der Zeiger des schwarzen Skalenabschnitts in der Lage ist, zum Skalenanfang zurückzukehren, während der Zeiger des roten Abschnitts diese Fähigkeit nicht besitzt.

Wenn durch den roten Zeiger ein zu hoher Differenzdruck festgestellt wird, bleibt die (rote) Nadel unweigerlich auf dem erreichten Wert stehen. Eine Rückkehr zur Nullmarke ist nur manuell während der Wartung möglich.

Besonderheiten bei der Auswahl eines Gasfilters

Bei der Auswahl eines geeigneten Gasfilters sind folgende Besonderheiten zu berücksichtigen:

• Rohrdurchmesser, wo die Installation vorgesehen ist;
• Gasdurchsatz (Berechnungsparameter);
• Druck – der Wert des absoluten Drucks am Eingang des Filtergeräts muss bekannt sein;
• Dichte – es ist wünschenswert, Daten zur Dichte des Gasmediums zu haben.

Filtergeräte verschiedener Hersteller unterscheiden sich in Aussehen und Eigenschaften. Dennoch ist jedes Produkt entsprechend gekennzeichnet. Die Kennzeichnung ermöglicht die Auswahl eines Filters unter Berücksichtigung der Hauptkriterien.

Kennzeichnung auf dem Gasfilter der Serie «FN»: 1 – Serienmarker; 2 – Montagemaße (in Zoll); 3 – Betriebsdruck (Nennwert), bar; 4 – Ausführungsklasse des Geräts; 5 – Vorhandensein (Fehlen) eines eingebauten Anzeigers; 6 – Gehäusematerial des Geräts

Um einen ausreichenden Reinigungsgrad durch das Filterelement zu gewährleisten, wird bei der Auswahl in der Regel die Begrenzung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums, das durch das Filtergerät strömt, berücksichtigt.

Der Geschwindigkeitsparameter wird in der Regel durch den Parameter des maximal zulässigen Differenzdrucks bestimmt. Wenn der Filter sauber ist, ist ein Differenzdruck von höchstens 50 % des maximal zulässigen Werts zulässig.

Normalerweise ist es praktisch, spezielle Tabellen zu verwenden, um einen Filter für eine Gasleitung genau auszuwählen. Wenn jedoch kein Zugang zu den Tabellen besteht oder eine individuelle Auswahl erforderlich ist, ist es sinnvoll, die unten im Bild dargestellte Berechnungsformel zu verwenden.

Berechnungsformel zur Auswahl des Gasfilters: Qm – Durchflusskapazität des Geräts, m³/h; P – Eingangsdruckwert, kPa; Pm – Druckwert am Filter, kPa; p – Dichtewert des Gasmediums

Traditionell wird die Auswahl des Gasfilters mit dem Durchmesser der linearen Rohrleitung, an der die Montage des Geräts vorgesehen ist, abgestimmt. Dabei wird die Durchflusskapazität des Geräts mit den Durchsatzparametern an der Gasverteilerstation verknüpft – man orientiert sich an einem ähnlichen oder höheren Wert.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Video über Gasfilter, ihre Merkmale und die Notwendigkeit ihrer Verwendung:

Der Betrieb von Gasleitungen ohne den Einsatz von Filtern wäre ineffizient und unpraktisch. Unter solchen Arbeitsbedingungen besteht das Risiko eines schnellen Ausfalls der technischen Anlagen, was sich auf die wirtschaftliche Seite des Systembetriebs auswirkt. Natürlich wirkt sich das Fehlen von Filtern auf den Sicherheitsgrad des Betriebs der Geräte aus.

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