DD255479A1 - Scheibenfilterelemente fuer schmelzefilter - Google Patents

Abstract

Scheibenfilterelemente fuer Schmelzefilter zur Filtration verspinnbarer Polymerschmelzen mit der Zielstellung, hohe Standzeiten bei guenstigem Masse/Leistungsverhaeltnis zu erreichen. Damit war die Aufgabe verbunden, bei einfachem Aufbau, gleichmaessiger und hoher Siebfilterbelastung ein enges Verweilzeitspektrum zu erreichen. Die Aufgabe wurde geloest mit der Anordnung mehrerer aufeinandergelegter Saetze von Filter- und Funktionsplatten, die durch Spannmittel um ein zentrales Abflussrohr angeordnet sind, wobei zu einem Satz je eine Einlauf-, eine Siebfilter- und Auslaufplatte gehoert, wobei die kreisfoermigen Einlauf- und Auslaufplatten dadurch gekennzeichnet sind, dass sie auf beiden Kreisringflaechen koaxiale und radiale Kanaele aufweisen, deren Kanalflaeche im Verhaeltnis zur wirksamen Flaeche 65% bis 82% betraegt, die Anzahl der radialen Kanaele das Dreifache der koaxialen Kanaele darstellt und zwei benachbarte radiale Kanaele eine Breitendifferenz von 10% besitzen. Die Einlaufplatten-Kanaele sind nach dem aeusseren Umfang hin, die Auslaufplatten nach dem inneren hin in Richtung des zentralen Auslaufrohrs geoeffnet. Die Dichtheit wird durch die Boerdelkanten der Siebfilterplatten und die axialen Presskraefte gegebener Bodenstuecke und Spannmuttern hergestellt. Die erfindungsgemaesse Loesung ist bei der Filtration von Stoffen spezifischer Viskositaet von 820 bis 850 und Druecken bis 170 MPa anwendbar. Fig. 2

Description

Gelöst wurde die Aufgabe durch übereinanderliegende, in bekannter Weise verspannte Ein- und Auslauf platten mit jeweils zwischenliegenden, randgebördelten Siebfilterplatten, deren Ein- und Auslaufplatten sich auszeichnen durch ineinanderlaufende konzentrische und radiale offene Kanäle, wobei annähernd das Dreifache der radialen Kanäle der Anzahl der konzentrischen Kanäle entspricht. Die radialen Kanäle der Einlaufplatten sind nach außen geöffnet, während die der Auslaufplatten zum Zentralrohr hin offen sind. Zwischen Ein- und Auslauf platte ist jeweils eine Siebfilterplatte angeordnet, deren innerer und äußerer Bördelrand zugleich Dichtfläche ist. Jeder zweite radiale Kanal ist um das 1,15fache bis 1,3fache querschnittsvergrößert.

In Funktion strömt die Polymerschmelze mit 240°C bis 295T und einer spezifischen Viskosität zwischen 820 bis 860 durch die Einlauföffnungen der radialen Kanäle der Einlaufplatten in das netzartige System, wobei die Strömungsgeschwindigkeit in den querschnittsvergrößerten radialen Kanälen etwas höher liegt als in den übrigen. Bei der gleichzeitig ablaufenden Strömung in den radialen und konzentrischen Kanälen einerseits und dem Abströmen der Schmelze durch die Siebfilterplatte andererseits erfolgt auf Grund der unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeit in den benachbarten Kanälen noch eine Querströmung in den Teilstücken der konzentrischen Kanäle (zwischen den radialen Kanälen), so daß auch hier ein dauernder Zufluß frischer Schmelze gesichert ist. Hat die Schmelze die Siebfilterplatte durchströmt, fließt sie im Kanalsystem der Auslaufplatte mit ähnlich überlagerter Querströmung in Richtung des Auslaufkanals, der am zentralen Rohr als Sammelleitung endet. Das Kanalsystem jeder Auslaufplatte wird von den benachbarten System der Einlaufplatten gespeist. Bei der hohen Viskosität und dem Strömungswiderstand der engmaschigen Siebfilterplatte kommt ein Differenzdruck bis zu 10MPa zustande. Der Gefahr einer Durchbiegung von Teilen der Siebfilterplatte wird durch die hohe Zahl hochstehender Rücken zwischen den Kanälen auf beiden Seiten der Platten begegnet und das Durchbiegen der Auslaufplatten durch den beidseitig anliegenden gleichen Flächendruck abgefangen. Aus diesem Grunde kommen relativ dünne Auslaufplatten zum Einsatz, die wiederum eine höhere Anzahl Siebfilterelemente pro Filterkerze möglich macht.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dazu zeigt

Fig. 1: den montierten Kerzenfilter-Einsatz Fig.2: einen Querschnitt des Filteraufbaus Fig. 3: die Anordnung der Kanäle auf einer Einlaufplatte

Zur Filtration von Polyester-Schmelze mit einer spezifischen Viskosität von 840 ist ein Filtertopf mt mehreren eingesetzten Kerzenfiltern vorgesehen. Der einzelne Kerzenfilter besteht aus einem Kerzenfilterkopf 1 mit einer Bohrung als Schmelzeausgang 15 und eingeschweißtem Zentralrohr 2, das mehrere Ablauffenster 8 aufweist. Ein Verdrängerkörper 4 im Zentralrohr 2 wird zur Befestigung der Abdichtscheibe 4a genutzt. Zwischen dem Kerzenfilterkopf 1 und dem Bodenstück 3 sind die Siebpackungen eingelegt und mit der Andrückmutter 3a eingespannt. Die Siebpackungen bestehen jeweils aus einer Einlaufplatte 5, einer Siebfilterplatte 7 mit Bördelrändern 13; 14 (die zugleich Dichtflächen darstellen) und einer Auslaufplatte 6. Die Einlauf- und die Auslaufplatte 5; 6 sind gleichartig und beidseitig mit koaxialen und radialen Kanälen 9; 10 versehen mit der Besonderheit, daß jede Einlaufplatte 9 Einlaufe 11 zum Filtertopf raum hin, jede Auslaufplatte 10 Ausläufe 12 in Richtung Zentralrohr 2 mit seinen Ablauffenstern 8 aufweist. Zum Vergleichmäßigen der Siebflächenbelastung sind Zusatzkanäle 10a als radiale Kanäle halber Länge nach jedem dritten radialen Kanal 10 eingefräst. Jeder zweite durchgehende radiale Kanal 10 ist um 15% breiter gefräst (hierum 0,65 mm). Die Reihenfolge der Siebpackungen, Einlaufplatte 5—Siebfilterplatte 7 — Auslaufplatte 6, ist unkompliziert zu realisieren. Die Sichtkontrolle wird durch farbliche Kennzeichnung am Außenring der Platten unterstützt. Die Dichtheit wird durch das Bodenstück 3 und die Andrückmutter 3a gewährleistet.

In Funktion umgibt die auf 275°C gehaltene Polyesterschmelze im Filtertopf unter einem Druck von 155MPa die eingesetzte Filterkerze. Dabei strömt die Schmelze in die beiden Einlaufe 11 jeder Einlaufplatte 5, füllt radiale Kanäle 10 in koaxiale Kanäle 9 auf, dringt aus ihnen durch die Siebfilterplatte 7 in alle Kanäle der Auslaufplatte 5 und fließt durch die Ausläufe 12 durch die Ablauffenster 8 in das Zentralrohr 2, von dort in den Schmelzausgang 15. Die Verhinderung von Totstellen im Strömungsprofil, ganz besonders in den Abschnitten der koaxialen Kanäle 9 zwischen je zwei radialen Kanälen 10, wird bewirkt durch Geschwindigkeitsdifferenzen, folglich auch Druckdifferenz, zwischen zwei benachbarten durchgehenden radialen Kanälen 10 unterschiedlicher Breite. Eine weitere Totstellenverhinderung, mit ²h Anteil noch wirksamer als die erstere, ergibt sich aus der unregelmäßigen Verteilung der Schmelzemenge nahe der Zusatzkanäle 10a, die letztendlich insgesamt zu einem engen Verweilzeitspektrum beitragen.

Die oben beschriebene Strömung der Schmelze betraf den Durchlauf von einer Seite der Einlaufplatte 5, beispielsweise der Oberseite, durch die Siebfilterplatte hindurch zur Unterseite der Auslaufplatte 6. Hier sei darauf verwiesen, daß jede Ein- und Auslauf platte 5; 6 mit jeweils zwei Siebfilterplatten 7 in Kontakt istider beschriebene Strömungsvorgang spiegelbildlich abläuft. Der im Zentralrohr 2 angeordnete kegelige Verdrängerkörper 4 bedingt eine vorteilhafte Abführung des filtrierten Schmelzgutes im Sinne der Einengung des Verweilzeitspektrums.

Claims (1)

1. Scheibenfilterelemente für Schmelzefilter, insbesondere Filterkerzen, die aus in regelmäßiger Reihenfolge übereinandergelegten und mittels druckdicht verspannt, mit äußeren und inneren Dichtflächen versehenen scheibenförmigen Filter- und Funktio.nsplatten bestehen und zwischen zwei Funktionsplatten eine Filterplatte eingespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß übereinander in mehreren Folgen je eine Einlauf- (5), eine Siebfilter- (7) und eine Auslaufplatte (6) angeordnet ist, wobei die Einlaufplatte (5) beidseitig zum Umfang hin geöffnete koaxiale Kanäle (9), die durch radiale Kanäle (10) und einer Minderzahl Zusatzkanäle (10a) untereinander verbunden sind, aufweist, die Auslaufplatte (6) gleiche Kanäle besitzt, wobei die radialen Kanäle (10) nur zum Innendurchmesser hin geöffnet sind und die Anzahl der radialen Kanäle (9) das Dreifache der koaxialen Kanäle (10) beträgt, wobei jeweils zwei nebeneinanderliegende radiale Kanäle (10) eine Differenz von 15% bis 30% der Kanalbreite aufweisen, die Summe der kanalisierten Fläche einer Seite der Einlauf- (5) oder Auslauf platte (6) im Verhältnis zur wirksamen Gesamtfläche 65% bis 82% beträgt.

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist für den Einsatz in Fiitersystemen zur Filtration verspinnbarer Polymerschmelze bestimmt.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Im Rahmen der Herstellung von Fäden oder Folien aus Polyethylenterephthalat, Polyamiden oder anderen Polymeren wird der Schmelzestrom vor dem Passieren der Spinndüse durch zentrale Filter gedruckt. Hierzu werden meist Filterkerzen eingesetzt, indenen das Filtermittel (im allgemeinen Drahtsiebe mit hohen Lochzahlen pro cm²) lagenweise, durch perforierte Stützplatten getrennt, angeordnet und durch Zuganker aufeinandergepreßt werden. Zur Filtration durchläuft das Medium die Filterkerze vom ersten bis zum letzten Sieb. Es zeigte sich nachteilig, daß die ersten Siebe der Eingangsseite wesentlich zeitiger zusetzen und verstopfen als die Endsieblagen, so daß ein stetiger Differenzdruck-Anstieg, eine ungleiche Auslastung der Siebflächen und ein frühzeitiges Auswechseln des Gesamtfilters zu verzeichnen war. Eine Änderung der Siebfolge in der Form, daß in Filtrationsrichtung die Lochzahl pro cm² der Siebe zunahm, brachte nur eine geringfügige Verbesserung der Siebflächenauslastung.

Mit einem anderen Durchlaufprinzip wird ein Flüssigkeitsfilter nach der PS-DE 17 61 325 vorgeschlagen, der aus mehreren Sätzen lagenweise übereinander angeordneter Distanz-, Filter- und Sammelscheiben besteht. Diese Scheiben werden durch äußere Führungsringe an der Distanzscheibe und ein zentrales Rohr, das zugleich Sammelleitung des gereinigten Filtrats und Zuganker für die Verschraubung ist, gehalten. Dieses Filterpaket ist in einen Topf eingesetzt, in den das ungereinigte Medium gepumpt ist. Jeder Satz ist so ausgebildet, daß die zugehörige Distanzscheibe mehrere schmale Eingangskanäle am Umfang aufweist, durch die das Medium unter die Filtersiebflächen gelangt, durch diese hindurchtritt und auf der Gegenseite in mehreren fingerartigen Sammelkanälen der Sammelscheibe durch den in ihr eingebrachten Auslaufkanal durch Schlitze im zentralen Rohr abläuft. Trotz vorteilhafter gleichmäßiger Filterflächen-Auslastung ist diese vorgeschlagene Lösung für technologisch bedingte hohe Differenzdrücke oberhalb 5MPa und die Filtration von Medien, die ein hohes Gleichmaß der Verweilzeit im Filter erfordert, ungeeignet. Die Gründe dafür sind einerseits bei höherem Eingangsdruck in der Verformung der Siebflächen infolge ungleichmäßiger Unterstützung der Siebfläche zu suchen, andererseits in der unvermeidbaren Verweilzeitdifferenz, die sich aus der Gestaltung der Sammelscheiben ergibt. Im Strömungsbild von Medien mit sirupartiger Konsistenz ergaben sich im Test bis zu 4,5fache Verweilzeiten von Teilchen in den äußeren Stromfäden gegenüber den inneren. Für eine Polymerschmelze mit einer speziellen Viskosität von 820-860 und bei Temperaturen von 230⁰C bis 295⁰C sind thermooxidative Schädigungen unvermeidbar. .

Ziel der Erfindung

Die Erfindung zielt hin auf eine Kerzenfiltereinheit für Polymerschmelzen im bekannten Viskositäts- und Temperaturbereich, die sich durch hohe Standzeiten, einen einfachen Auswechselvorgang, günstiges Masse/Leistungsverhältnis und hohe Filtrierqualität auszeichnet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, für den gegebenen Temperatur- und Viskositätsbereich und einer Druckdifferenz von 10MPa (gemessen vor und nach der Siebfilterplatte) hochdrucktaugliche Kerzenfilterelemente mit einfachem Aufbau, gleichmäßiger Siebfilterauslastung und engem Verweilzeitspektrum des Filtrats bereitzustellen.