Adaptronik in der Oberflächenfiltration: Untersuchung des Filtrations- und Regenerierungsverhaltens reversibel dehnbarer Filtermedien

Oberflächenfilter werden in zahlreichen industriellen Prozessen, beispielsweise in der Rauchgasreinigung oder Produktgewinnung, zur Abscheidung von Partikeln aus Gasströmen eingesetzt. Während des Filtrationsprozesses lagern sich Partikeln auf der Oberfläche des Filtermediums ab und bilden einen Filterkuchen. Mit zunehmender Schichtdicke des Filterkuchens nimmt der Abscheidegrad, aber auch der Druckverlust und damit der Energieverbrauch des Filters zu. Um einen wirtschaftlichen Betrieb zu gewährleisten, muss der Filter daher regelmäßig regeneriert werden. Hierzu wird der Filterkuchen üblicherweise mittels Druckluftimpulsen vom Filtermedium abgelöst. Infolge der Abreinigung kommt es jedoch zu einem kurzzeitigen Abfall der Abscheideeffizienz und damit zu erhöhten Partikelemissionen auf der Reingasseite.

Eine Möglichkeit, den Druckverlust zu reduzieren und gleichzeitig die Abscheideeffizienz möglichst wenig zu beeinflussen, könnte die Einführung einer Adaptronik in die Gas-Partikel-Filtertechnik sein. Die Adaptronik befasst sich mit Materialien und Systemen, die ihre Eigenschaften gezielt an veränderte Betriebsbedingungen anpassen können. Hierzu sollen reversibel dehnbare Filtermedien eingesetzt werden, deren Struktur während des Filtrationsprozesses gezielt verändert werden kann. Durch eine uniaxiale Dehnung des Filtermediums werden mechanische Spannungen in den Filterkuchen eingebracht, die zu dessen Aufbruch und Ablösung führen. Vorangegangene Untersuchungen an dehnbaren Einzelfasern und Faserarrays konnten bereits zeigen, dass eine Dehnung zur Ablösung abgeschiedener Partikelstrukturen führt. Aufbauend darauf wird das Filtrations- und Regenerierungsverhalten eines vollständigen Filtermediums experimentell untersucht.