Filter-ElementsHigh porosity sintered parts SIKA-R...AX

Filter-ElementeHochporöse Sinterteile SIKA-R...AX

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SIKA-R...AX, is a brand name for GKN Sinter Metals’

high porosity, stainless filter elements manufactured by

our co-axial pressing process.

Production and materialsGKN sintered filter elements can be made from any metallur-gical material produced as a powder. Shape, size and distribu-tion of the powder particles are important parameters that affectthe final properties of high porosity sintered parts. Porous sin-tered metals are produced to provide specific characteristics.Porosity, being the number, size and shape of the pores, isusually the determining factor in producing a porous sinteredmetal part. Besides permeability, grade efficiency, mechanicalstrength, and corrosion resistance of the porous sintered metalpart are also of prime importance for the field application.

SIKA-R...AX elements are manufactured in a wide variety ofmaterials depending on the requirement. The most popularmaterials are stainless steel alloys as well as Titanium, Monel,Inconel, Hastelloy and other special materials.

Pressing process

SIKA-R...AX filter elementsare manufactured by co-axialpressing. The metal powderis filled into the appropriatedies and compacted in an axi-al direction by means of anupper and a lower ram. Thepore size of the finished prod-uct can be controlled by thechoice of powder size andthe pressing force used toform the part. A wide range of finished shapes can be ob-tained by means of this pressing process.

Sintering

The compacted part is re-moved and then sintered in aspecially designed furnaces.Sintering is the fundamentalprocessing step for all Pow-dered Metal (P/M) products.It is the process of bondingthe powder particles by fus-ing together at temperatureswell below their melting point.After sintering, regardless ofmicron size, the separate grain structure of the original pow-dered metal becomes fully inter-linked to form a rigid part. Sin-tering gives the high porosity material the shape, stability andproperty of a strong metal component.SIKA-R...AX materials are used as self-supporting structuralelements. The pores after the sintering process are mechani-cally fixed with respect to both size and position.

SIKA-R...AX, ein Markenname von GKN Sinter Metals,

ist die Bezeichnung für hochporöse, rostfreie co-axial

gefertigte Filterelemente.

Herstellung und WerkstoffeNahezu alle schmelzmetallurgischen Metalle lassen sich auchals Pulver herstellen. Form, Größe und Größenverteilung derMetallpartikel sind entscheidende Einflussparameter für dieEigenschaften eines hochporösen Sinterbauteiles. Poröse Sin-termetalle sind Funktionswerkstoffe, wobei die Funktion über-wiegend durch die offene Porosität erzielt wird. Dabei kommtes auf die Anzahl, Größe und Form der Einzelporen an. NebenEigenschaften wie Durchströmbarkeit, Abscheideverhalten undFestigkeit ist die Frage nach der Korrosionsbeständigkeit derFilterelemente für die Anwendung entscheidend.

SIKA-R...AX-Elemente werden daher aus einer breiten Palettevon Werkstoffen auf die jeweilige Anforderung spezifiziert.Bedeutung haben vor allem die Chrom-Nickel-Legierungen aberauch Titan, Monel, Inconel, Hastelloy und Sonderwerkstoffe.

Pressverfahren

SIKA-R...AX Filterelementewerden mittels axialer Press-technik hergestellt. Dabeiwird das Metallpulver in ent-sprechende Werkzeuge (Ma-trizen) gefüllt und mittels Ober-und Unterstempel in axialerRichtung verdichtet. Durch dieWahl der Pulverfraktion undPresskraft kann die Poren-größe und Porosität der Bau-

teile gezielt eingestellt werden. Mit Hilfe dieses Pressverfah-rens ist die Herstellung unterschiedlicher Geometrien möglich.

Sintern

Nach der Entformung desPresskörpers erfolgt die Sin-terung in dazu speziell geeig-neten Öfen. Die Sinterung,der für alle pulvermetallurgi-schen Erzeugnisse fundamen-tale Prozess, bedeutet das„Zusammenwachsen“ der Pul-verteilchen durch Diffusions-prozesse bei Temperaturen un-terhalb ihres Schmelzpunktes.

Mikroskopisch ist nach dem Sintern keine physikalische Tren-nung der einzelnen Metallteilchen mehr vorhanden. Die Korn-grenzen verlaufen über die ursprünglichen Teilchengrenzenhinaus. SIKA-R...AX-Elemente werden damit zu formstabilen, metal-lisch festen Körpern und können als selbsttragende Konstruk-tionselemente eingebaut werden. Die Poren werden durch dieSinterung mechanisch unveränderbar in Größe und Lage.

FüllenFilling

PressenPressing

FreilegenEjecting

Gleitmittel ausbrennen /Antiseize agent thorough baking

SinternSintering

AbkühlenCooling

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• Shape/-stability i.e. self-supporting structural elements suitable for highdifferential pressures.

• Particularly good proper-ties when under compres-sion, vibration and changingconditions or with high sudden pressures spikes.

• High heat resistance and thermal stability up to 1742°F.

• Defined permeability and filtration properties becausethe pore size and distributionare exact and uniform.

• Backflushing and easy cleaning with superheatedsteam, chemical solvents, thermal processes or ultrasonicaly.

• The variety of materials used are both weldable and machinable.

Applications

SIKA-R...AX is used in:• Autogenous welding

(as flame arresters) /Explosion protection

• Polymer filtration• Gas- and Liquid filtration• Silencing• Sparging• Fluidization• Sensor and valve protectionas well as in other industrieslike chemical and food proc-essing and the pharmaceuti-cal field.

Verteilen

Dispersion

Filtrieren und Trennen

Filtration and Separation

Drosseln und Dämmen

Throttling and Dampening

Beruhigen

Equalizing

Chemical Resistance and Thermal Stability

In order to evaluate the corrosion resistance of high porositysintered materials, a very large specific surface must be con-sidered when compared to a solid material of the same che-mical composition.

High porosity sintered components made from:

Chemische und thermische Beständigkeit

Zur Beurteilung der Korrosionsbeständigkeit von hochporösenSintermetallen muss beim Vergleich mit Vollmaterial gleicherchemischer Zusammensetzung die sehr große spezifischeOberfläche berücksichtigt werden.

Hochporöse Sinterkörper aus:

• Edelstahl 1.4404 (AISI 316 L/B), 1.4306 (AISI 304 L),1.4539

• Titan

• Monel • Inconel 600 / 625• Hastelloy B, C 276 und X• Sonderwerkstoffe

• Stainless steels 1.4404 (AISI 316 L/B), 1.4306 (AISI 304 L), 1.4539

• Titanium

• Monel• Inconel 600 / 625• Hastelloy B, C 276 and X• Special materials

are employed when the corrosion resistance of stainless steelalloys is not adequate.

werden dann eingesetzt, wenn CrNi-Legierungen nicht mehrausreichen.

Sichern

Protecting

Properties

The characteristics of SIKA-R...AX products result in the follow-ing important properties:

Eigenschaften

Resultierend hieraus ergeben sich für die SIKA-R...AX-Produktedie wichtigen Eigenschaften: • Formstabilität, d.h. selbst-

stützende Strukturen auch bei hohen Druckdifferenzen.

• Gute Festigkeitseigen-schaften unter Dauerbe-lastung, Schlag- und oszil-lierender Beanspruchung, oder bei plötzlichem (explo-sionsartigem) Druckanstieg.

• Hohe Warmfestigkeit und thermische Schockbestän-digkeit bis 950°C.

• Definiertes Durchströmbar-keits- und Abscheideverhal-ten durch exakt definierte Porengrößenverteilung.

• Gute Rückspülbarkeit und Möglichkeit der Reinigung mit übersättigtem Heiß-dampf, chemischen Lö-sungsmitteln, thermischenVerfahren und durch Ultra-schall.

• Die verwendete Werkstoff-palette ist schweissbar und mechanisch zu bear-beiten.

Anwendungen

SIKA-R...AX findet Anwen-dung in der:• Autogensschweißtechnik

(Flammensperren-Einsätze)/Explosionsschutz

• Polymer-Filtration• Gas- und Flüssigfiltration• Schalldämpfung• Begasung• Fluidisation• Sensor- und Ventilschutzsowie in anderen Bereichender Chemie- und Nahrungs-mittelindustrie und Medizin-technik.

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Properties of SIKA-R...AX /Eigenschaften von SIKA-R...AX

Permeability coefficient: Specific permeability coefficient, α+β according to DIN ISO 4022.

Pore size distribution: Established with Coulter Porometer according to ASTM E 1294.Wetting agent: Isopropanol.dmin = Smallest pore diameterMFP = Effective pore diameter

(intersected point of wet curve and 1/2 dry curve).dmax = Largest pore diameter

Average CCE pore diameter: Equivalent diameter, dLε according to ASTM F 902.

Grade efficiency: Retension capacity of 98% with test dust particles suspended in water according to ASTM F 795 (single-pass test).

Bubble-Point: According to DIN ISO 4003.Wetting agent: Isopropanol.

Shear strenght: Strenght of filter material according to DIN 30911 part 6.

Data shown are mean values.

Comment

Porosity:

ε =ρ solid - ρ porous

·100%ρ solid

Filter grade

Filterbezeichnung

SIKA-R 0.5 AXSIKA-R 1 AXSIKA-R 3 AXSIKA-R 5 AXSIKA-R 10 AXSIKA-R 15 AXSIKA-R 20 AXSIKA-R 30 AXSIKA-R 40 AXSIKA-R 50 AXSIKA-R 80 AXSIKA-R 100 AXSIKA-R 150 AXSIKA-R 200 AX

Applied standards /Angewandte Normen:

Porosity

Porosität

ε[%]

2121313143404343464750524751

DIN ISO 30911-3

Permeability coefficients

Durchströmbarkeitskoeffizienten

α β[10-12 m2] [10-7 m]

0.1 0.030.2 0.050.6 0.41.1 1.23.8 134.2 177.2 22

14 2925 3636 4443 4758 5762 6378 87

DIN ISO 4022All values measured at discs, thickness 3 mm/Alle Werte gemessen an Ronden, Stärke 3mm

5

Pore size distribution

Porengrößenverteilung

dmin MFP dmax

[µm] [µm] [µm]

1.5 3.2 51.4 3.5 84 6 117 10 14

12 17 2513 19 3012 20 3718 28 5621 32 7024 42 9422 42 10924 47 11726 62 13028 65 135

ASTM E 1294

Average CCE

pore diameter

Laminardurch-

messer

dLε[µm]

468

1117182332424953606570

ASTM F 902

Grade

efficiency

Trenngrad

x(T = 100% absolute)

[µm]

3.53.97.49.2

111720354454616790

107ASTM F 795

Bubble-Point

pressure

Bubble-Point

Druck

∆ρ[mbar]

83805336241615119.56.05.04.53.53.0

DIN ISO 4003

Shear strength

Scherfestigkeit

τ[N/mm2]

3503553112781602001381441351219885

11095

DIN ISO 30911-6

Durchströmbarkeits-Koeffizient: Spezifischer Durchströmbarkeits-Koeffizient, α+β analog zu DIN ISO 4022.

Porengrößenverteilung: Ermittelt mit Coulter Porometer nach ASTM E 1294. Benetzungsmittel: Isopropanol. dmin = Kleinster Porendurchmesser MFP = Strömungswirksamer Durchmesser

(Schnittpunkt zwischen Nasskurve und 1/2 Trockenkurve). dmax = Größter Porendurchmesser

Laminardurchmesser: Äquivalentdurchmesser, dLε analog zu ASTM F 902.

Trenngrad: 98%iges Rückhaltevermögen von in Wasser suspendierten Teststaubpartikeln analog ASTM F 795 (Single-Pass-Test).

Bubble-Point: Analog zu DIN ISO 4003. Benetzungsmittel: Isopropanol.

Scherfestigkeit: Festigkeit von Filterwerkstoffen analog DIN 30911 Teil 6.

Bei den angegebenen Daten handelt es sich um Mittelwerte.

Erläuterungen

Porosität:

ε =ρ Feststoff - ρ Poröser Körper

·100%ρ Feststoff

6

Mean value characteristic lines

of the Permeability of Air in

Stainless Steel filters

Characteristic lines established inaccordance with DIN ISO 4022

Conditions

Geometry: Discs, S = 0.2 inchFilter surface: A = 7.5 sqiAir temperature: T = 68 °FAtmospheric pressure: p = 14.69 psi

Mittelwertkennlinien der

Luftdurchströmbarkeit von

CrNi-Filtern

Kennlinienaufnahme ermittelt analog zu DIN ISO 4022

Bedingungen

Geometrie: Ronden, S = 3 mmFilterfläche: A = 48,4 cm2

Lufttemperatur: T = 20 °CAtmosphären-druck: p = 1013 mbar

0 30

0

300

600

900

1200

5 10 15 25

1500

0 0.50.1 0.2 0.3 0.4

0

15

30

45

75

90

Volu

men

stro

m/F

low

rat

e [m

3 /h

. m

2 ]

Flo

w r

ate

[ft3 /m

in .

ft2 ]

Druckverlust/Pressure drop [mbar]

Pressure drop [psi]

20

60

SIK

A-R

50A

X

SIK

A-R30

AX

SIKA

-R40

AX

SIKA-R 15 AX

SIKA-R20 AX

0 600

0

300

600

900

1200

100 200 300 500

1500

0 9.01.5 3.0 4.5 6.0 7.5

0

15

30

45

75

90

Volu

men

stro

m/F

low

rat

e [m

3 /h

. m

2 ]

Flo

w r

ate

[ft3 /m

in .

ft2 ]

Druckverlust/Pressure drop [mbar]

Pressure drop [psi]

400

60

SIK

A-R

10A

X

SIKA

-R5

AX

SIKA-R3 AX

SIKA-R 1 AX

SIKA-R 0,5 AX

0 5

0

300

600

900

1200

1 2 3

1500

0 0.0750.015 0.030 0.045 0.060

0

15

30

45

75

90

Volu

men

stro

m/F

low

rat

e [m

3 /h

. m

2 ]

Flo

w r

ate

[ft3 /m

in .

ft2 ]

Druckverlust/Pressure drop [mbar]

Pressure drop [psi]

4

60SIKA-R 100 AX

SIKA-R150 AX

SIKA-R200 AX

SIKA-R 80 AX

7

Mean value characteristic lines

of the Permeability of Water in

Stainless Steel filters

Characteristic lines established inaccordance with DIN ISO 4022

Conditions

Geometry: Discs, S = 0.12 inchFilter surface: A = 8.6 sqiWater temperature: T = 68 °F

Mittelwertkennlinien der

Wasserdurchströmbarkeit von

CrNi-Filltern

Kennlinienaufnahme ermittelt analog zu DIN ISO 4022

Bedingungen

Geometrie: Ronden, S = 3 mmFilterfläche: A = 55,4 cm2

Wasser-temperatur: T = 20 °C

0

0

5

10

15

20

10 20 30

30

0 0.50.1 0.2 0.3 0.4

0

0.3

0.6

0.9

1.5

1.8

Volu

men

stro

m/F

low

rat

e [m

3 /h

. m

2 ]

Flo

w r

ate

[ft3 /m

in .

ft2 ]

Druckverlust/Pressure drop [mbar]

Pressure drop [psi]

1.2

25

5 15 25

SIK

A-R

50A

X

SIKA-R

30AX

SIKA

-R40

AX

SIKA-R 15 AX

SIKA-R 20 AX

0 500

0

5

10

15

20

100 200 300

30

0 7.51.5 3.0 4.5 6.0

0

0.3

0.6

0.9

1.5

1.8

Volu

men

stro

m/F

low

rat

e [m

3 /h

. m

2 ]

Flo

w r

ate

[ft3 /m

in .

ft2 ]

Druckverlust/Pressure drop [mbar]

Pressure drop [psi]

400

1.2

25

SIK

A-R

10A

X

SIKA-R3 AX

SIKA-R

5AX

SIKA-R 0,5 AX

SIKA-R 1 AX

0 5

0

5

10

15

20

1 2 3

30

0 0.0750.015 0.030 0.045 0.060

0

0.3

0.6

0.9

1.5

1.8

Volu

men

stro

m/F

low

rat

e [m

3 /h

. m

2 ]

Flo

w r

ate

[ft3 /m

in .

ft2 ]

Druckverlust/Pressure drop [mbar]

Pressure drop [psi]

4

1.2

25SIKA-R

100 AX

SIKA-R150 AX

SIKA-R200 AX

SIKA-R 80 AX

Zur Abschätzung desDruckverlustes bei ge-gebenem Volumen-strom und Mediumist die vereinfachteForm hinreichend ge-nau. Die oben be-reits angesprocheneasymptotische Nähe-rung an einen Höchst-wert weist schondarauf hin, dass der

Zusammenhang zwischen dem Druckverlust und den ihnbeeinflussenden Größen nicht linear sein kann. Vielmehr lässtsich der zu messende Druckverlust in einen laminaren und tur-bulenten Druckverlustanteil aufteilen. Dies ist aber erst bei ho-hem Durchfluss von Bedeutung. Bei Gasen ist die Abhängig-keit der Dichte von der Druckdifferenz zu berücksichtigen.

The accuracy of theequation in the sim-plified form is ade-quate for estimatingthe pressure drop ata given flow rate andmedium. The afore-mentioned asymp-totic approximationto a maximum valueindicates already thatthe relation betweenthe pressure drop and the variable affecting it cannot be linear.It can rather be broken down into a linear and a turbulentportion. However, this is only significant at high flow. In the case ofgases, the dependency of the density on the pressure dropmust be taken into account.

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Durchströmbarkeit

Entsprechend der Funktion eines Filters befasst sich die Qua-litätsbeurteilung neben Maß- und Festigkeitsprüfung vor allemmit den Filterkenndaten, der Filterfeinheit, der Porengröße undder Durchströmbarkeit bzw. dem Druckverlust bei einemgegebenen Mengenstrom.Der Volumenstrom eines Mediums hängt von der zur Verfü-gung stehenden Druckdifferenz ab und steigt bis zu einemHöchstwert an, der asymptotisch erreicht wird. Die Messungder Durchströmbarkeit, meist mit Luft vorgenommen, ist ap-parativ einfach durchzuführen. Messgrößen sind der Vordruck pbzw. die Druckdifferenz ∆p = p1- p2 und der Volumenstrom Vder Luft bei konstantem Druck und Temperatur.Die Zähigkeit des strömenden Mediums ist für die Größe desVolumenstroms als Funktion der Druckdifferenz ein wichtigerParameter. Die Gleichung von Darcy stellt den Zusammen-hang zwischen den einzelnen Größen vereinfacht dar:

In laminar flow, the particles follow in parallel paths. The re-sistance generated by viscosity losses results in a pressuredrop which increases linearly proportionally to the flow rate in

Bei der laminaren Strömung bewegen sich die Teilchen in pa-rallelen Bahnen. Der durch Viskositätsverluste entstehendeWiderstand führt zu einem Druckverlust, der bei laminarer

VA∆p = η

αρβ

V s A

∆p = V s η A α

∆p

V.

Spezifische DurchströmbarkeitSpecific permeability

LaminareStrömung

Laminar flow

Trägheitsströmung

Inertia flowVolu

men

stro

m/F

low

rat

e

Differenzdruck/Pressure drop

.

Permeability

In accordance with the function of a filter, besides the dimen-sional check and strength test, the quality evaluation dealschiefly with the filter characteristics, the filter grade, the poresize and the permeability or pressure drop at a given flow rate.The flow rate of a filter is dependent on the applied differen-tial pressure and increases up to a maximum value which isreached asymptotically.Measurement of the permeability, usually using air, can beperformed quite simply. The measured variables are theapplied pressure p, the pressure drop ∆p = p1-p2 and the flowrate V of the air at constant pressure and temperature.The viscosity of the flowing medium is an important para-meter for the flow rate, as a function of the pressure drop.Darcy’s equation shows the relation between the variable in asimplified form:

.

α = Viscosity coefficient [m2]β = Inertia coefficient [m]s = Filter thickness [m]V = Flow rate [m3/s]ρ = Fluid density [kg/m3]∆p = Pressure drop at the filter [Pa]A = Filter surface [m2]η = Dynamic viscosity [Pa·s]

.

α = Viskositäts-Koeffizient [m2]β = Trägheits-Koeffizient [m]s = Filterdicke [m]V = Volumenstrom [m3/s]ρ = Fluid-Dichte [kg/m3]∆p = Differenzdruck am Filter [Pa]A = Filterfläche [m2]η = Dynamische Viskosität [Pa·s]

.

Der Durchmesser dx bezeichnet eine kreisrunde Pore, derenUmfang gleich dem der realen irregulär geformten Pore ist.Sintermetallfilter weisen nicht nur eine Porengröße sondernein Porengrößenspektrum auf. Dieses wird heute durch ein

automatisiertes Messgerät ermittelt,das auf dem „Bubble-Point“-Prinzip(ASTM E 1294) basiert. Bei der Beur-teilung der Ergebnisse ist allerdingszu berücksichtigen, dass das Prinzipauf parallelen kreiszylindrischen Kapil-laren basiert. Die „reale“ Porengrößeund damit auch die Porengrößenver-teilung ist um den Faktor 2 -5 kleiner,da Sintermetalle aus einem Poren-labyrinth mit irregulär geformtenPoren bestehen.

The diameter dx relates to a circular pore the circumference ofwhich equals that of the real irregularly shaped pore.Sintered metal filters feature not only one pore size, but apore size spectrum. Today, the latter is determined using anautomated measuring instrumentbased on the ”Bubble-Point“ principle(ASTM E1294). However, when evalu-ating the results, it has to be kept inmind that the principle is based onparallel cylindrical capillaries. The ”real“pore size and hence also the pore sizedistribution is smaller by a factor of2-5 because sintered metals consistof a pore labyrinth with irregularlyshaped pores.

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a laminar flow. The characteristic value in which all parametersinfluencing the laminar flow are combined is designated as afriction-dependent permeability coefficient α. In the case of aturbulent flow, other velocity components pointing in all direc-tions overlay the main flow. Further resistance is generated by the inertia of the particleswhich counteract the flow direction. As a result of this dynamicportion, the inertia-dependent permeability coefficient β, thepressuredrop increases exponentially with the flow rate.

Bubble-Point Test and pore size distribution

The ”Bubble-Point Test“, also referred as ”gas bubble test“, pro-vides a simple method of determining the size of the appar-ently ”largest“ pore. The porous element to be tested isimmersed in a liquid with a known low surface tension (usuallyisopropanol). Following this, pressurized air is applied to oneside of the sample and the air pres-sure increased until the first bubbleappears. This pressure is called the”Bubble-Point“ pressure.

Making due allowance for the surfacetension and the pressure required toopen the first pore and assuming acircular pore shape, the ”apparently“largest pore can be calculated accord-ing to the following equation:

Strömung linear proportional zum Volumenstrom wächst. DerKennwert, in dem alle die lineare Strömung beeinflussendenParameter zusammengefasst werden, wird als reibungsbe-dingter Durchströmbarkeitskoeffizient α bezeichnet.Bei turbulenter Strömung überlagern weitere Geschwindig-keitskomponenten, die in alle Richtungen weisen, die Haupt-strömung. Bedingt durch die Trägheit der Teilchen, die der Rich-tungsänderung entgegenwirken, entsteht ein zusätzlicher Wider-stand. Durch diesen dynamischen Anteil, dem trägheitsbe-dingten Durchströmbarkeitskoeffizienten β, wächst der Druck-verlust überproportional zum Volumenstrom an.

Bubble-Point-Test und Porengrößenverteilung

Der „Bubble-Point-“, oder auch „Gasblasentest“, erlaubt es aufeinfache Weise den Durchmesser der scheinbar „größten“ Porezu bestimmen. Der zu charakterisierende poröse Körper wirdhierzu in eine Flüssigkeit getaucht, deren Oberflächenspan-nung niedrig und bekannt ist (üblicherweise Isopropanol).

Danach wird die zu prüfende Probeeinseitig mit Luft beaufschlagt undder Druck gesteigert bis die ersteBlase erscheint. Dieser Druck wird als„Bubble-Point“-Druck bezeichnet.

Unter Berücksichtigung der Oberflä-chenspannung und des zum Öffnender ersten Pore notwendigen Druckeskann die „scheinbar“ größte Pore un-ter der Annahme kreisförmiger Porennach folgender Gleichung berechnetwerden:

dx = „scheinbarer“ Porendurchmesser [m]δ = Oberflächenspannung [N/m]cos ϕ = Benetzungswinkel [–]∆px = Druckdifferenz am Filter [Pa]

dx = ”apparent” pore diameter [m]δ = Surface tension [N/m]cos ϕ = Wetting angle [–]∆px = Pressure drop at filter [Pa]

4 δ cos ϕ ∆pdx =

LuftAir

h

FilterprobeFilter sample

PrüfflüssigkeitTest liquid

Pore

nanz

ahl/

Num

ber

of p

ores

%

Porendurchmesser/Pore diameter [µm]

10

Average CCE pore diameter

The average ”CCE” pore diameter is an equivalent diameterthat provides a definite description of any filter material (referto ASTM F902).This dimension designates the diameter of a cylindrical capil-lary that would produce the same pressure drop as the filtermaterial. In this case the length of the capillary corresponds tothe thickness of the filter material.

Laminardurchmesser

Bei dem Laminardurchmesser handelt es sichumeinen Äqui-valentdurchmesser, mit dem ein Filtermittel physikalisch ein-deutig beschrieben werden kann (vgl. auch ASTM F 902). Erbezeichnet den Durchmesser einer kreiszylindrischen Kapillare,die bei Durchströmung den gleichen Druckabfall erzeugt, wiedas Filtermittel. Dabei entspricht die Länge der Kapillare derDicke des Filtermittels.

dLε = Laminardurchmesser bei bekannter Porosität [m]η = Dynamische Viskosität des Fluids [Pa·s]s = Filterhöhe bzw. Länge der Kapillare [m]V = Volumenstrom [m3/s]∆p = Differenzdruck am Filter [Pa]A = Filterfläche [m2]ε = Porosität [%]

real ideal

V.

V.

p1

p2A

∆p s

dLε

.

Shear strength

Determination of the shear strength is a suitable method ofobtaining information on the strength of the material. Shearstrength determination was adoptedbecause tensile strength is more dif-ficult to measure and the tensile testresults obtained are usually insuffi-cient for strength evaluation underthese load conditions. The shear testis carried out with a hole punch whichis shown in the schematic.

Fπ d s

FAτ = =

Scherfestigkeit

Für Filterscheiben ist die Bestimmung der Scherfestigkeit einebrauchbare Methode, um ausreichende Information über das

Festigkeitsverhalten des Materials zuerhalten. Die Bestimmung der Scher-festigkeit wurde gewählt, weil übli-cherweise die Ergebnisse des Zug-versuches für diese Belastungsver-hältnisse nicht aussagekräftig, sowieschwieriger zu bestimmen sind. DerScherversuch wird mit einem Loch-Schergerät ausgeführt, wie schema-tisch dargestellt.

τ = Scherfestigkeit [N/mm2]F = Kraft [N]A = Fläche [m2]d = Durchmesser [N/mm2]

dLε = Average CCE pore diameter [m]η = Dynamic viscosity of fluid [Pa·s]s = Filter height or length of capillary [m]V = Flow rate [m3/s]∆p = Pressuredropat the filter [Pa]A = Filter surface [m2]ε = Porosity [%]

.

τ = Shear strength [N/mm2]F = Force [N]A = surface [m2]d = Diameter [N/mm2]

F

ProbeSample

MatrizeDie

StempelPunch

s

d

Schematischer Aufbau zur Bestimmung der Scherfestigkeit

Schematic principle for determining the shear strength

32 s V η A ∆p εdLε =

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Grade efficiency

The process of separating particles dispersed in a liquid or ingases or on the surface of and in the pores of a filter mediumdepends on a great number of influencing factors and is diffi-cult to identify in terms of physics. It is affected by the prop-erties of the particles and the fluid as well as particle size,particle size distribution, particle concentration, agglomerationbehaviour, temperature and composition, it is chiefly the filtermedium which determines separation to a large extent. In gasor fluid filtration, different physical mechanisms contribute to-wards the separation process in addition to the particle size.When cleaning a fluid, three different factors can be significantfor the efficiency of a filter:

• the sieve effect• the impact effect• the adsorption.

Particles larger than the pore cross section are retained as aresult of the sieve effect, which is comparable with the effectof an area filter, e.g. a wire-cloth screen. Medium size particleswhich are capable of penetrating into the pore system impingeupon the pore walls and deflect within the ramified pores,thus loosing kinetic energy and remaining in the pore labyrinth.Particles which are considerably smaller than the nominal pore size canbe caught bythe filter in themicrorough po-re wall by ad-sorption.

For practicaldeterminationof the separat-ing behaviour,a test sus-pension withknown particlesize distribu-tion is appliedto the filter.The separationgrade or micronrating can thenbe determinedfrom the par-ticle size distribution in the filtrate as compared to the initialparticle size distribution. For practical purposes, the particlesize at which 98% of the particles are separated is usuallygiven as the micron rating. However, this figure is only valid as long as the filter is in newcondition. During service, the filtration performance will improvethanks to cake formation or the influence of individual particles(deposition in the pores) as described above.

Trenngrad

Der Abscheidevorgang von in einer Flüssigkeit oder in Gasendispergierten Partikeln an der Oberfläche und in den Poreneines Filtermediums ist von zahlreichen Einflussfaktoren ab-hängig und physikalisch schwer zu erfassen. Neben Eigen-schaften der Partikel und des Fluids sowie Partikelgröße, -ver-teilung, -konzentration, Agglomerationsverhalten, Temperaturund Zusammensetzung, ist es vor allem das Filtermedium,das die Abscheidung wesentlich bestimmt. Bei der Gas- oderFlüssigkeitsfiltration tragen je nach Partikelgröße unterschied-liche physikalische Mechanismen zum Abscheidevorgang bei.Bei der Reinigung einer Flüssigkeit können für die Wirksamkeiteines Filters drei unterschiedliche Mechanismen bedeutungs-voll sein:

• die Siebwirkung• die Prallwirkung• die Adsorption.

Durch die Siebwirkung werden Teilchen, die größer als derjeweilige Porenquerschnitt sind, zurückgehalten, vergleichbarmit der Wirkung eines Flächenfilters, z.B. eines Drahtge-webes. Teilchen mittlerer Größe, die in das Porensystem ein-zudringen vermögen, prallen bei der Umlenkung der Strö-mung in den verzweigten Poren gegen die Porenwand, ver-lieren an kinetischer Energie und bleiben im Porenlabyrinth

zurück. DurchAdsorption kön-nen Teilchen,die wesentlichkleiner als dienominelle Po-rengröße sind,in der Mikrorau-igkeit der Po-renwand vomFilter aufgefan-gen werden.

Für die prak-tische Ermitt-lung des Ab-scheideverhal-tens wird derFilter mit einerTestsuspensionbekannter Par-tikelgrößenver-

teilung beaufschlagt. Aus der Größenverteilung der Partikel imFiltrat und der aufgegeben Verteilung läßt sich der Fraktions-abscheidegrad ermitteln. Für die praktische Anwendung wirdmeist die Partikelgröße angegeben, bei der 98% der Partikelabgeschieden werden. Diese Zahl gilt jedoch nur, solange der Filter sich im Neu-zustand befindet. Im Laufe der Anwendung wird sich durchKuchenbildung bzw. Einfluss von Einzelpartikeln (Einlagerungin Poren) die Abscheideleistung zu kleineren Partikelgrößenverschieben.

12

1 0.1 1.02 ·10-2 2.833 · 10-6

10 1 0.102 2.833 ·10-5

98.1 9.810 1 2.778 ·10-4

353.0 · 103 35.3 · 103 3.6 1

Unless stated otherwise,the values for the viscosityand density are at 20 °C and760 torr.Wenn nicht anders vermerkt,gelten die Zähigkeits- undDichtewerte für 20 °C und760 Torr.

Dynamic viscosity η/Dynamische Zähigkeit η

Acetylene /Azetylen 1.02 ·10-4 1.17

Ammonia /Ammoniak 0.98 ·10-4 0.77

Argon /Argon 2.21 ·10-4 1.78

Chlorine/Chlor 1.33 ·10-4 3.16

Helium/Helium 1.94 ·10-4 0.18

Carbon dioxide /Kohlendioxid 1.46 ·10-4 1.98

Carbon monoxide /Kohlenmonoxid 1.75 ·10-4 1.25

Air / Luft 1.82 ·10-4 1.29

Methane /Methan 1.09 ·10-4 0.72

Oxygen /Sauerstoff 2.03 ·10-4 1.43

Sulfur dioxide /Schwefeldioxid 1.26 ·10-4 2.93

Nitrogen /Stickstoff 1.75 ·10-4 1.25

Water vapor /Wasserdampf (100°C) 1.24 ·10-4 0.58

Hydrogen /Wasserstoff 0.87 ·10-4 0.09

Designation Viscosity Density

Bezeichnung Zähigkeit Dichte

[Poise] [kg/Nm3]

Designation Viscosity Density

Bezeichnung Zähigkeit Dichte

[Poise] [kg/Nm3]

Viscosity and density of several media/Zähigkeitswerte und Dichte einiger Medien

1dyn ·s

= 1 Pcm2

1N·s

= 103 cPm2

1kp ·s

m2

1kp ·h

m2

dyn ·s = 1 P

cm2

N·s = 103 cP

m2

kp ·s

m2

kp ·h

m2

Conversion of units

Umrechnungen

von Einheiten

1 0.968 736 ~ 104 0.981 9.81 ·10-2 9.81 ·104 14.2

1.033 1 760 1.033 ·104 1.013 10.13 ·10-2 1.013 ·105 14.7

1.36 ·10-3 1.321 ·10-3 1 13.6 1.333 ·10-3 1.33 ·10-4 133.3 1.93 ·10-2

10-4 9.68 ·10-5 7.36 ·10-2 1 9.81 ·10-5 9.81 ·10-6 9.81 1.42 ·10-3

1.02 0.987 750 1.02 ·104 1 0.1 105 14.5

10.2 9.87 7500 1.02 ·105 10 1 106 145

1.02 ·10-5 9.87 ·10-6 7.5 ·10-3 0.102 10-5 10-6 1 1.45 ·10-4

7.03 ·10-2 6.80 ·10-2 52 703 6.89 ·10-2 6.89 ·10-3 6894 1

Pressure units /Druckeinheiten

at atm Torr mm WS bar N/mm2 Pa psi

at (1 at = 1 kp/cm2)

atm

Torr (1 Torr = 1 mm Hg)

mm WS (1 mm WS~1 kp/m2)

bar (1 bar = 0,1 MPa)

N/mm2

Pa (1 Pa = 1 N/m2)

psi

Ethyl ether /Äthyläther 2.55 ·10-3 0.72

Ethyl alcohol /Äthylalkohol 12.00 ·10-3 0.79

Gasoline /Benzin 6.50 ·10-3 0.68 -0.72

Benzene /Benzol 6.32 ·10-3 0.88

Glycerin /Glyzerin 15.00 1.26

Petroleum/Petroleum 18.80 ·10-3 0.54

Castor oil /Rizinusöl 9.69 0.96

Carbon tetrachloride/Tetrachlorkohlenstoff 9.86 ·10-3 1.56

Toluene /Toluol 5.80 ·10-3 0.87

Water /Wasser 10.05 ·10-3 1.00

13

Filter elementsHigh porosity sintered parts SIKA-R…AX

Our various sintered metal filter elements are listed in the follow-ing pages, including:• SIKA-Discs• SIKA-Cylinders /Open ended• SIKA-Cylinders with one closed end• SIKA-Plates• Silencer made of stainless steel sintered together with

a solid stainless steel threadWe also manufacture to customer-specified dimensions.

Maximum manufacturable sizes are shown.All specifications are subject to change.

FilterelementeHochporöse Sinterteile SIKA-R…AX

Auf den folgenden Seiten sind unsere verschiedenen Filter-elemente aus Sintermetall aufgelistet. Wir bieten Ihnen:• SIKA-Scheiben• SIKA-Hohlzylinder• SIKA-Hohlzylinder mit Boden • SIKA-Platten • Schalldämpfer aus rostfreiem Stahl mit angesintertem

GewindeWir fertigen auch kundenspezifische Größen.

Aufgeführt sind die maximal herstellbaren Maße.Änderungen vorbehalten.

SEM picture SIKA-R...AXREM-Bild SIKA-R...AX

14

h

Ød

SIKA-Discs

SIKA-Scheiben

Ø d hmax Tool No.

inch inch Werkzeug-Nr.

Ø d hmax Tool No.

inch inch Werkzeug-Nr.

0.05 0.240.06 0.200.06 0.350.07 0.280.08 0.280.09 0.470.10 0.350.10 0.430.10 0.470.11 0.470.11 0.470.11 0.200.12 0.470.13 0.590.13 0.590.14 0.670.14 0.350.15 0.590.16 0.390.16 0.750.19 0.790.20 0.790.21 0.750.22 0.47

8102119509299408298610094341990930790911338992050480050928162416900221870325301095021081102640199911202894811011329034212946

0.24 0.790.25 0.590.25 0.670.26 0.470.26 0.350.27 0.790.28 0.790.29 0.350.31 0.790.33 0.670.35 0.590.35 0.790.37 0.590.39 0.790.41 0.670.43 0.470.45 0.940.49 1.020.53 0.670.54 0.470.55 1.020.58 0.790.59 0.470.59 0.31

920622262585041730418805098504268811248805101110880829860916402137822760990511326888041328158808098004248203129308261004002870

15

Ø d hmax Tool No.

inch inch Werkzeug-Nr.

Ø d hmax Tool No.

inch inch Werkzeug-Nr.

0.59 2.090.63 0.790.68 0.390.69 0.470.71 1.970.75 1.380.79 0.790.86 0.790.87 0.940.89 2.050.91 0.980.93 0.590.94 1.380.98 0.911.00 0.591.04 0.591.06 0.591.09 0.791.10 0.591.12 0.591.18 0.591.20 1.771.23 0.551.26 1.57

3900780523340199071437833925418289060126369002272193597397090928918007028305128401278508198511218202184284810401830707790212

1.28 0.551.37 0.471.38 0.791.42 0.551.50 2.561.52 0.831.58 1.021.59 0.551.65 1.571.69 2.831.77 2.831.97 1.181.99 1.182.20 2.363.11 0.673.35 2.953.66 0.675.00 4.006.22 4.007.87 4.00

11.81 4.0012.44 4.00

214199071542078811078304203259430383070520237902117902134167801202265332773269871119339785080737243522980505

0.04 0.12 0.390.04 0.17 0.310.04 0.31 0.470.04 0.31 0.940.05 0.19 1.180.05 0.31 0.940.07 0.21 1.380.08 0.16 0.390.09 0.25 0.470.12 0.24 1.180.12 0.28 0.940.16 0.28 0.670.16 0.31 0.940.19 0.32 0.790.23 0.37 1.020.24 0.31 1.380.24 0.39 0.790.25 0.37 1.180.26 0.43 2.170.28 0.39 0.790.28 0.40 0.790.28 0.41 0.590.31 0.47 1.650.33 0.83 0.550.35 0.57 1.970.35 0.59 1.970.37 0.53 0.67

Ø d1 Ø d hmax Tool No.

inch inch inch Werkzeug-Nr.

217240309011309112038201229112039704088708603358260526584173395320110942552286520990826860410881004970929338813618301219412022580880809

Ø d1 Ø d hmax Tool No.

inch inch inch Werkzeug-Nr.

8803258242215218286090722749907212604123434504138312037708301042463255082111682111511138808027808187809198824117809203550105990428

0.39 0.59 2.050.39 0.63 1.380.39 0.83 2.170.41 0.65 1.380.41 0.61 2.050.41 0.69 2.170.43 0.55 1.180.43 0.67 2.170.47 0.68 2.050.47 0.69 1.200.47 1.42 0.550.49 0.73 2.170.50 0.75 1.970.51 0.69 2.560.51 0.71 1.970.51 0.79 1.380.59 0.71 1.200.59 0.79 1.200.59 0.91 1.970.63 0.79 2.560.63 0.87 2.170.67 0.98 2.760.71 0.92 0.980.71 0.98 2.000.71 0.98 2.560.71 1.10 1.650.71 0.88 1.85

16

SIKA-Cylinders/Open ended

SIKA-Hohlzylinder

Ød 1

Ød

h

16

Ø d1 Ø d hmax Tool No.

inch inch inch Werkzeug-Nr.

2012127809218010238402298327809228002114093901780925222026218004143980850528200683110711767809261386255625407809271277810310820710870909

0.75 0.94 1.970.75 0.98 1.400.77 1.06 2.760.79 1.02 2.170.79 1.06 2.360.79 1.10 2.050.79 1.14 2.760.83 0.98 2.760.87 1.12 2.170.98 1.26 2.560.98 1.30 2.361.00 1.54 3.151.02 1.18 2.761.06 1.50 2.561.12 1.44 3.151.18 1.40 0.551.18 1.41 2.561.18 1.57 1.181.18 1.89 2.831.19 1.50 2.441.26 1.66 2.561.26 1.77 3.151.26 1.89 2.701.26 1.97 2.701.38 1.77 3.541.42 1.57 2.951.46 1.73 1.02

Ø d1 Ø d hmax Tool No.

inch inch inch Werkzeug-Nr.

1.50 1.72 1.971.54 1.77 2.761.56 1.82 1.181.57 1.97 2.951.66 1.87 0.791.73 1.97 2.761.77 2.24 2.951.92 2.17 1.182.05 2.76 2.992.17 2.72 1.022.37 2.77 2.562.52 2.95 1.652.52 3.74 2.992.64 3.74 1.972.99 4.02 1.973.15 4.25 1.973.37 4.37 1.973.50 4.47 1.973.60 5.12 1.973.84 4.84 1.973.92 4.92 1.974.02 5.08 1.974.25 5.51 1.974.33 5.43 1.974.65 5.38 1.975.37 6.69 1.57

9501318809281249221195780121878091095878100287081316963492851128860129851206870211870415860226851209870416860127860429860910860820870417871117

17

Ø d1 Ø d hmax Tool No.

inch inch inch Werkzeug-Nr.

SIKA-Cylinders with one closed end

SIKA-Hohlzylinder mit Boden

h

Ød 1

Ød

18

0.07 0.15 1.180.08 0.22 0.550.08 0.23 0.940.08 0.23 1.850.10 0.18 0.670.16 0.20 0.670.16 0.39 2.830.20 0.28 1.060.23 0.30 0.980.24 0.39 0.980.26 0.49 1.770.30 0.50 1.970.31 0.55 2.170.35 0.59 2.200.37 0.50 1.570.38 0.50 1.180.39 0.56 0.670.39 0.55 2.170.41 0.69 1.97

970217880511320232023383880113346691042994031431198101158707244324261886100686101689011911522274

Ø d1 Ø d hmax Tool No.

inch inch inch Werkzeug-Nr.

0.47 0.55 0.790.55 0.67 1.570.55 0.71 1.420.55 0.79 2.170.59 0.85 1.970.59 0.75 1.970.62 0.98 2.760.67 0.83 1.970.71 0.94 1.380.75 0.87 2.170.76 0.83 1.970.79 0.96 1.341.10 1.42 1.971.38 1.73 3.151.97 2.36 2.992.05 2.44 2.762.64 2.95 2.953.19 3.58 2.76

8901198403022949890313970121880914961218840416870502820325840416930316431022662221950222201204950221

h

b

l

l1

l2

Ød

2

Ød

1

A

19

SIKA-Plates

SIKA-Platten

Silencer made of stainless steel sintered together with a solid stainless steel thread

Schalldämpfer aus rostfreiem Stahl mit angesintertem Gewinde

b l hmax Tool No.

inch inch inch Werkzeug-Nr.

0.12 0.34 0.470.12 0.39 0.470.31 1.57 0.510.39 1.81 0.510.59 1.77 1.38

951116951117901122901123841108

b l hmax Tool No.

inch inch inch Werkzeug-Nr.

0.79 1.57 1.571.18 1.34 1.341.40 7.09 0.871.97 3.94 0.987.87 11.81 0.79

79112999021097120435233549

A Ø d1 Ø d2 l1 l2 Tool No.

inch inch inch inch Werkzeug-Nr.

G 1/8" 0.16 0.39 1.42 0.34 3466G 1/4" 0.35 0.59 1.38 0.34 2176G 3/8" 0.41 0.69 1.77 0.43 2274G 1/2" 0.59 0.87 1.77 0.43 780817G 3/4" 0.79 1.06 1.97 0.51 2265G 1" 1.10 1.42 1.97 0.51 4310

Other available sizes areshown in our brochure: Silencer.Weitere lieferbare Größenfinden Sie im Prospekt: Schalldämpfer.

Produktion

Poröse Produkte aus • rostfreien Stählen • Nickelbasislegierungen • Titan • Bronze • Sonderwerkstoffen

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GKN Sinter Metals Filters GmbH

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Production

Porous products of • stainless steel• nickel based alloys• titanium• bronze • special materials