Wenn eine Wasser- oder Prozessleitung mit Dutzenden oder Hunderten Kubikmetern pro Stunde läuft, wird ein Filtergestell voller kleiner Kerzen schnell unpraktisch. High-Flow-Filterkerzen lösen dieses Problem mit plissierten Elementen großen Durchmessers, die jeweils bis zu 100 m³/h verarbeiten. Dieser Leitfaden zeigt, worin sie sich von Standardkerzen mit 2,5″ unterscheiden, wie Sie Filtermedium und Feinheit richtig wählen und wie Sie eine Anlage auslegen, die zwischen den Kerzenwechseln zuverlässig arbeitet.
Was sind High-Flow-Filterkerzen?
High-Flow-Filterkerzen sind große plissierte Elemente mit einem Kerndurchmesser von 6″ (152 mm), erhältlich in den Längen 20″, 40″ und 60″ (508, 1.016 und 1.524 mm). Durch das plissierte Medium haben sie etwa die zehnfache Filterfläche einer gewickelten Kerze. Ein einziges 60″-Element kann deshalb bis zu 100 m³/h führen und bis zu 40 Standardkerzen mit 10″ ersetzen.
Standardkerzen haben dagegen einen Außendurchmesser von 2,5″ (63 mm) und werden in den Längen 10″, 20″, 30″ und 40″ geliefert. Sie sind einzeln leicht zu handhaben und passen in nahezu jedes Standardgehäuse, doch jedes Element übernimmt nur einen kleinen Teil des Durchflusses. Bei großen Mengen braucht man große Mehrkerzengehäuse und lange Wechselzeiten.
Die wichtigsten Vorteile von Filterkerzen in Hochleistungsausführung bei großen Volumenströmen:
- Weniger Elemente – eine Handvoll großer Kerzen statt Dutzender kleiner.
- Kleinere Gehäuse – weniger und kompaktere Filterbehälter, weniger Stellfläche.
- Längere Standzeit – die große plissierte Fläche verteilt die Schmutzfracht und hält den Differenzdruck niedrig.
- Zuverlässiger Rückhalt – absolut bewertete Medien schützen nachgeschaltete Membranen und Anlagenteile.
- Schnellere Wartung – der Wechsel weniger Elemente dauert nur einen Bruchteil der Zeit.
Plissierte Kerzen und Tiefenfilter, absolute und nominale Feinheit
Plissierte High-Flow-Kerzen
Plissierte Kerzen filtern überwiegend an der Oberfläche eines dünnen, gefalteten Filtermediums. Weil die gefaltete Fläche sehr groß ist, verbinden sie eine absolute Filterfeinheit mit hohem Durchfluss je Element und geringem Anfangsdifferenzdruck. Damit sind sie die erste Wahl für große, kontinuierliche Volumenströme mit moderater Feststofffracht, zum Beispiel als Vorfiltration vor der Umkehrosmose.
Tiefenfilterkerzen
Tiefenfilterkerzen, etwa schmelzgeblasene oder gesponnene Polypropylenkerzen, halten Partikel in einer dicken Faserschicht zurück. Sie bieten eine hohe Schmutzaufnahmekapazität und kommen gut mit hohen oder schwankenden Feststoffgehalten zurecht. High-Flow-Tiefenfilterkerzen sind meist nominal bewertet und erlauben einen geringeren Durchfluss je Element als plissierte Ausführungen.
Absolute und nominale Filterfeinheit
Eine nominale Angabe bedeutet, dass das Element einen bestimmten Prozentsatz der Partikel in der angegebenen Größe zurückhält; einzelne größere Partikel können trotzdem passieren. Eine absolute Angabe beschreibt einen deutlich höheren, gleichbleibenden Abscheidegrad bei der angegebenen Größe. Wenn ein nachgeschalteter Prozess auf die Partikelentfernung angewiesen ist, etwa Membranen, Düsen oder das Endprodukt, ist eine absolute Feinheit – etwa eine Filterkerze mit 5 µm absolut – die sicherere Auslegungsbasis. Vergleichen Sie daher immer auf derselben Basis: 5 µm nominal und 5 µm absolut sind nicht gleichwertig.
Auswahl des Filtermediums
High-Flow-Kerzen sind mit Feinheiten von 0,1 bis 70 µm absolut in vier Medien erhältlich:
- Polypropylen (PP) – allgemeine Wasserfiltration und RO-Vorfiltration, breite chemische Beständigkeit.
- Glasfaser (GF) – Hochtemperatureinsatz bis 80 °C.
- Polyethersulfon (PES) – Feinfiltration in Lebensmittel-, Getränke- und Prozesswasseranwendungen.
- PTFE – aggressive Chemikalien und anspruchsvolle Prozessflüssigkeiten.
Die Endkappen gibt es in Polypropylen, Edelstahl 316 oder PTFE-beschichtet. Für Trinkwasser- und Lebensmittelanwendungen sind Kerzen mit Werkstoffen nach FDA 21 CFR und NSF 61 verfügbar.
So legen Sie einen High-Flow-Kerzenfilter aus
Die Auslegung beginnt bei den Prozessdaten, nicht beim Kerzenkatalog. Gehen Sie in diesen Schritten vor:
- Auslegungsdurchfluss – maßgeblich ist der maximale Durchfluss einschließlich Spitzen, nicht der Mittelwert.
- Flüssigkeit und Temperatur – Viskosität und Temperatur beeinflussen den Differenzdruck und bestimmen das geeignete Medium.
- Erforderliche Filterfeinheit – sie ergibt sich aus der zu schützenden Anlage oder der geforderten Produktqualität.
- Feststofffracht – Menge und Art der Partikel bestimmen die Standzeit und ob ein Grobfilter vorgeschaltet werden muss.
- Durchfluss je Element – er hängt von der Feinheit, der Flüssigkeit und dem zulässigen Anfangsdifferenzdruck ab. Feinere Kerzen und viskosere Flüssigkeiten bedeuten weniger Durchfluss je Element.
- Anzahl der Elemente und Gehäuse – Auslegungsdurchfluss durch den zulässigen Durchfluss je Element teilen und eine Sicherheitsreserve einplanen.
Auslegungsbeispiel
Mit bis zu 100 m³/h je 60″-Element benötigt eine RO-Vorfiltration für 300 m³/h typischerweise 3 bis 4 Elemente einschließlich Sicherheitsreserve. Dieselbe Aufgabe würde mit Standardkerzen von 10″ mehr als hundert Elemente in mehreren großen Gehäusen erfordern. Bei kleinen Durchflüssen kehrt sich das Bild um: Hier sind Standardkerzen oder Beutelfilter oft die wirtschaftlichere Lösung.
Differenzdruck und Kerzenwechsel
Ein großzügig ausgelegter Filter startet mit niedrigem Anfangsdifferenzdruck und erreicht seinen Wechselpunkt später. Installieren Sie an jedem Gehäuse eine Differenzdruckanzeige und tauschen Sie die Elemente, wenn der empfohlene Wechselwert erreicht ist. Dieser liegt deutlich unter dem Maximum von 4,1 bar bei 20 °C. Die Standzeit hängt von der Feststofffracht ab, deshalb ist die Beobachtung des Differenzdrucks verlässlicher als feste Zeitintervalle.
Gehäuse für High-Flow- und Standardkerzen
Kerze und Gehäuse müssen gemeinsam ausgewählt werden. Filterkerzengehäuse gibt es in Edelstahl 304/316L, C-Stahl und PVC, von einem einzelnen Element bis zu 72 Kerzen, für Standardkerzen von 10″ bis 40″ sowie für 60″-High-Flow-Elemente. Edelstahlgehäuse sind für bis zu 10 bar und 120 °C ausgelegt, PVC-Gehäuse für bis zu 6 bar und 5–50 °C. Die Anschlüsse reichen von ½“ bis 12″ als NPT-Gewinde oder ANSI-Flansch.
Ab etwa 50 m³/h kommen High-Flow-Kerzen mit deutlich weniger Elementen aus und können die Zahl der Gehäuse um bis zu 90 % reduzieren. Unsere High-Flow-Kerzen passen außerdem in bestehende High-Flow-Gehäuse von Parker, Pall und Pentair, sodass eine Umrüstung nicht zwingend einen neuen Behälter erfordert.
Wann Beutelfilter oder gesponnene Kerzen besser sind
High-Flow-Kerzen sind nicht für jede Filtrationsaufgabe die richtige Antwort. Bei kleinen und mittleren Durchflüssen sind PP-Spinnvlieskerzen im Standardformat 2,5″ oft die einfachere Wahl. Sie sind in 1 bis 100 µm absolut und in Längen von 10″ bis 40″ erhältlich, haben durch ihre gestufte Dichte eine hohe Schmutzaufnahme und passen als Ersatz in alle gängigen Gehäusemarken. Beachten Sie die Temperaturgrenze von 50 °C für Standard-PP und den maximalen Differenzdruck von 3,5 bar bei 20 °C.
Bei hoher Fracht an groben Feststoffen sind Beutelfiltergehäuse meist die bessere erste Stufe. Filterbeutel decken 1 bis 800 µm ab, Mehrbeutelgehäuse mit bis zu 12 Beuteln verarbeiten bis zu 800 m³/h, und die seitliche Beladung ermöglicht einen werkzeuglosen Beutelwechsel. Ein vorgeschalteter Beutelfilter entfernt den Grobanteil und verlängert die Standzeit der feineren High-Flow-Kerzen dahinter.
High-Flow-Kerzen als RO-Vorfiltration
Umkehrosmosemembranen müssen vor Partikeln geschützt werden. Die Kerzenfiltration ist fester Bestandteil der Vorbehandlung von industriellen Umkehrosmoseanlagen, je nach Bedarf zusammen mit Mehrschichtfiltration, Enthärtung und Antiscalant-Dosierung. Vor der RO werden üblicherweise Kerzen mit 5 µm absolut eingesetzt, bei feinen Partikeln im Speisewasser auch 1 µm; die endgültige Wahl hängt von der Wasseranalyse und den Vorgaben des Membranherstellers ab.
In großen Brackwasser- und Meerwasser-Umkehrosmoseanlagen ersetzen High-Flow-Kerzen in der Vorfiltration Dutzende Standardkerzen und verkürzen den Zeitaufwand für die routinemäßige Wartung.
Typische Fehler bei der Auswahl von Kerzenfiltern
- Auslegung auf den mittleren Durchfluss – Spitzen und künftige Kapazität werden ignoriert, der Filter läuft vom ersten Tag an mit hohem Differenzdruck.
- Feiner als nötig – eine unnötig feine Kerze verkürzt die Standzeit, ohne den Prozess zu verbessern.
- Verwechslung von nominal und absolut – wer Kerzen auf unterschiedlicher Basis vergleicht, schützt nachgeschaltete Anlagen unzureichend.
- Keine Grobvorfiltration – bei hoher Feststofffracht verblocken feine Kerzen schnell, wenn keine Beutel- oder Tiefenfilterstufe vorgeschaltet ist.
- Temperatur und Chemie nicht beachtet – Medium, Endkappen und Dichtungen müssen zur Flüssigkeit und Betriebstemperatur passen.
- Betrieb bis zum Maximaldruck – wer wartet, bis das Element vollständig verblockt ist, riskiert Schäden und Bypass; wechseln Sie beim empfohlenen Wert.
Vergleich: High-Flow-Kerzen, Standardkerzen und Beutelfilter
| Kriterium | Plissierte High-Flow-Kerzen | Standard-PP-Spinnvlieskerzen | Beutelfilter |
|---|---|---|---|
| Format | Kern 6″ (152 mm), 20″, 40″, 60″ | Außendurchmesser 2,5″ (63 mm), 10″–40″ | Beutel Gr. 1 (7″×16″) und Gr. 2 (7″×32″) |
| Durchflussleistung | Bis zu 100 m³/h je 60″-Element | Geringer Durchfluss je Element; viele Elemente bei großen Mengen | 5–800 m³/h je Gehäuse (bis zu 12 Beutel) |
| Filterfeinheit | 0,1–70 µm absolut | 1–100 µm absolut | 1–800 µm |
| Medien | PP, Glasfaser, PES, PTFE | Schmelzgeblasenes Polypropylen | PP, Polyester, Nylon, PTFE |
| Max. Temperatur | Bis 80 °C (medienabhängig) | 50 °C (Standard-PP) | Gehäuse bis 120 °C (EPDM-Dichtung) |
| Max. Differenzdruck | 4,1 bar bei 20 °C | 3,5 bar bei 20 °C | Wechsel beim festgelegten Grenzwert |
| Am besten geeignet für | Große kontinuierliche Ströme, RO-Vorfiltration | Kleine bis mittlere Ströme, Endfiltration | Hohe Feststofffracht, Grobvorfiltration |
Häufige Fragen
Welche Filterfeinheit wird vor der Umkehrosmose eingesetzt?
Für die RO-Vorfiltration werden üblicherweise Kerzen mit 5 µm absolut verwendet, bei feinen Partikeln im Speisewasser auch 1 µm. Die richtige Feinheit hängt von Ihrer Wasseranalyse und den Anforderungen des Membranherstellers ab.
Wie viele High-Flow-Kerzen benötige ich?
Teilen Sie Ihren maximalen Auslegungsdurchfluss durch den zulässigen Durchfluss je Element, der von Feinheit, Flüssigkeit und zulässigem Differenzdruck abhängt, und planen Sie eine Sicherheitsreserve ein. Als Richtwert benötigt eine RO-Vorfiltration für 300 m³/h typischerweise 3 bis 4 Elemente mit 60″ Länge.
Wann müssen High-Flow-Kerzen gewechselt werden?
Wechseln Sie die Kerzen, wenn der Differenzdruck den empfohlenen Wechselwert erreicht; dieser liegt deutlich unter dem Maximum von 4,1 bar bei 20 °C. Die Standzeit hängt von der Feststofffracht ab, daher ist die Überwachung des Differenzdrucks der zuverlässigste Indikator.
Passen High-Flow-Kerzen in mein vorhandenes Gehäuse?
Unsere High-Flow-Kerzen passen in High-Flow-Gehäuse von Parker, Pall und Pentair. Nennen Sie uns Hersteller und Typ Ihres Gehäuses, und wir bestätigen Ihnen das passende Element.
Sie planen eine neue Filtrationsstufe oder möchten eine bestehende ersetzen? Senden Sie uns Ihre Durchfluss-, Medien- und Filtrationsdaten, und wir erstellen Ihnen innerhalb von 48 Stunden ein Angebot.