Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein erstes Verfahren,
ein zweites Verfahren, eine Vorrichtung sowie eine Filtereinrichtung
zur Durchführung
des Verfahrens zur Verfügung
zu stellen, die ein besonders schonendes Filtrieren eines Fluids,
insbesondere ein besonders schonendes Filtrieren einer polymeren
Schmelze, ermöglichen.
Diese
Aufgabe wird durch ein erstes Verfahren mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein zweites Verfahren mit
den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 2, durch eine
Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs
8 sowie durch eine Filtereinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Patentanspruchs 25 gelöst.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Filtrieren eines Fluids, insbesondere zum Filtrieren einer polymeren
Schmelze, sieht vor, daß ein
unter Druck stehender Strom des Fluids kontinuierlich durch mindestens
ein Filter geführt
und hiernach das so filtrierte Fluid einem Werkzeug zugeführt wird,
wie dies auch beim eingangs aufgeführten Stand der Technik ebenfalls
der Fall ist. Abweichend zu diesem Stand der Technik wird jedoch
bei dem erfindungsgemäßen ersten
Verfahren der Strom des zu filtrierenden und/oder der Strom des
filtrierten Fluids gedrosselt, wobei mindestens ein Ist-Wert eines
Arbeitsparameters des Fluids gemessen wird. Desweiteren wird bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren
der Ist-Wert mit einem vorgebbaren, d.h. somit einstellbaren, Soll-Wert
verglichen, so daß in
Abhängigkeit
von wenigstens einer Ist-Soll-Wert-Abweichung we nigstens eine Stellgröße erzeugt
wird. Abhängig
von dieser Stellgröße wird
dann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
der Grad der Drosselung verändert.
Mit anderen Worten basiert somit das erfindungsgemäße erste
Verfahren darauf, daß einerseits
im Fluidstrom mindestens eine Drossel angeordnet ist, die wahlweise
stromauf des Filters, stromab des Filters oder stromauf und stromab
des Filters im Fluidstrom positioniert wird und andererseits der
Grad der Drosselung gesteuert wird, wobei für diese Steuerung der Ist-Wert
eines Arbeitsparameters des Fluids gemessen und dieser gemessene
Ist-wert des Fluids mit einem vorgebbaren Soll-Wert verglichen wird,
so daß dann
bei einer Ist-Soll-Wert-Abweichung die für die Steuerung erforderliche
Stellgröße erzeugt
wird, durch die der Öffnungsgrad
der Drossel verändert wird.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
weist eine Reihe von Vorteilen auf. So ist zunächst festzuhalten, daß durch
das erfindungsgemäße Verfahren
der Zeitpunkt des Filterwechsels nicht etwa, wie beim bekannten
Verfahren, empirisch festgelegt wird, sondern dieser Zeitpunkt exakt
aufgrund erfaßter
Meßwerte
bestimmt wird. Hierdurch wird es möglich, daß eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
durchgeführte
Filtrierung des Fluids besonders reproduzierbar gestaltet wird,
so daß dementsprechend
die erfindungsgemäße Vorrichtung
mit einem reduzierten Personalaufwand betrieben werden können, ohne
daß unerwünschte Stillstandszeiten
auftreten. Bedingt dadurch, daß bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
zusätzlich
zu dem mindestens einen Filter, das im Laufe der Benutzung zunehmend
mit Schmutz beladen wird, wodurch sich der Druck stromauf des Filters
in dem zu filtrierenden Fluid ändert,
noch eine ebenfalls einen Gegendruck erzeugende Drossel vorhanden
ist, deren Öffnungsgrad und
somit auch deren Gegendruck veränderbar
und insbesondere anpaßbar
ist, läßt sich
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
der in Folge der zunehmenden Filterverschmutzung bewirkte steigende Druck
stromauf des Filters durch eine Erhöhung des Öffnungsgrades der Drossel kompensieren,
so daß das
erfindungsgemäße Verfahren
eine druckkonstante Filtration des Fluids unter Beibehaltung eines gleichbleibenden
Mengenstromes an filtriertem Fluid pro Zeiteinheit zum Werkzeug
und/oder unter Beibehaltung einer konstanten Temperatur und/oder
einer konstanten Viskosität
ermöglichen.
Hierbei erlaubt insbesondere das erfindungsgemäße Verfahren, daß diese
Druckkonstanz stromauf der Filter herrscht, wodurch vorzugsweise
bei druckempfindlichen polymeren Schmelzen unerwünschte chemische und/oder physikalische
Eigenschaftsveränderungen der
polymeren Schmelze vermieden werden. Diese Druckkonstanz, die insbesondere
stromauf des Filters bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorhanden ist,
schont desweiteren die dort positionierte Einrichtung zur Erzeugung
des unter Druck stehenden Stromes des Fluids, wobei es sich hierbei
vorzugsweise um einen Extruder, eine entsprechende Pumpe oder um
einen unter Druck stehenden Fluidvorrat handelt. Desweiteren bewirkt
die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
vorgesehene Druckkonstanz, daß die
oftmals in dem zu filtrierenden Fluid enthaltenen Gase, die vor
dem Filtrationsprozeß zu
entfernen sind, an ein und derselben Stelle stromauf des Filters abgelassen
werden können,
was bei den bekannten Verfahren wegen der zuvor beschriebenen Druckzyklen
nicht der Fall ist. Hierdurch wird das zu filtrierende Fluid, bei
dem es sich vorzugsweise um eine polymere Schmelze handelt, optimal
entgast, was einen erheblichen positiven Einfluß auf die Qualität des durch
das Werkzeug erzeugten Werkstückes
hat, so daß durch
Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
nicht nur verbesserte Werkstücke
(Extrudate) hergestellt werden können
sondern auch die Quote an fehlerhaften Werkstücken verringert wird.
Klarstellend
ist anzumerken, daß der
in der vorliegenden Anmeldung verwendete Begriff Fluid insbesondere
eine polymere Schmelze abdeckt, wobei bevorzugte Beispiele für eine derartige
polymere Schmelze die Kunststoffe Polypropylen, Poly ethylen, Hochdruckpolypropylen,
Niederdruckpolyethylen, lineares Niederdruckpolyethylen, Polystyrol,
Polyamid, Alkyl-Butadien-Styrol
(ABS), Polyester, Polyoxymethylen (POM), Polyacrylate, insbesondere
Polymethylmethacrylate (PMMA) und Polyvinylchlorid umfaßt. Desweiteren
ist klarstellend anzumerken, daß alle
im Singular verwendeten Begriffe, so zum Beispiel das "Filter", in der vorliegenden
Anmeldung nicht nur den einen Begriff, so zum Beispiel ein einziges
Filter, umfaßt,
sondern daß hierunter
auch eine beliebige Anzahl dieser Begriffe, so zum Beispiel eine
beliebige Anzahl von Filtern, fällt.
Weiterhin ist festzuhalten, daß alle
Begriffe, die mit "und/oder" verknüpft sind
sowohl additiv als auch alternativ aufzufassen sind, wobei diese
Aussage auch dann gilt, wenn bei einer Aufzählung von mehr als zwei Begriffen
nur die beiden letzten Begriffe mit "und/oder" verbunden sind, so daß bei dieser
Art der Aufzählung alle
Begriffe oder nur ein Teil der Begriffe additiv oder alternativ
miteinander verknüpft
sind. Die Begriffe stromauf und stromab beziehen sich stets auf
die Strömungsrichtung
des zu filtrierenden Fluids.
Ein
grundsätzlich
zweites erfindungsgemäßes Verfahren
zum Filtrieren eines Fluids, insbesondere zum Filtrieren einer polymeren
Schmelze, sieht vor, daß ein
unter Druck stehender Strom des Fluids kontinuierlich durch mindestens
ein Filter geführt
und hiernach das so filtrierte Fluid einem Werkzeug zugeführt wird.
Ebenso wie bei dem zuvor beschriebenen ersten erfindungsgemäßen Verfahren
wird bei dem zweiten erfindungsgemäßen Verfahren der Strom des
zu filtrierenden und/oder des filtrierten Fluids gedrosselt, wobei
jedoch bei dem zweiten erfindungsgemäßen Verfahren der Ist-Wert
des Grades der Drosselung auf einen vorgegebenen Wert eingestellt wird.
Desweiteren wird bei diesem zweiten erfindungsgemäßen Verfahren
ein Ist-Wert eines
Arbeitsparameters des Fluids gemessen und der Ist-Wert des Grades der
Drosselung so lange verändert,
bis der zuvor genannte Ist-Wert des Arbeitsparameters des Fluids
einen eingebbaren und konstanten Soll-Wert einnimmt. Dieses zweite
erfindungsgemäße Verfahren
erfüllt
ebenso wie das erste erfindungsgemäße Verfahren die vorstehend
aufgeführte Aufgabe
und besitzt all die Vorteile, wie sie bereits vorstehend für das erste
erfindungsgemäße Verfahren
beschrieben sind. Dieses zweite erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet
sich von dem ersten erfindungsgemäßen Verfahren, daß hierbei
der Grad der Drossel vorgegeben wird, daß ein Ist-Wert eines Parameters
des Fluids gemessen wird und daß der Ist-Wert
des Grades der Drosselung so lange verändert wird, bis der Ist-Wert
des Arbeitsparameters des Fluids einen eingebbaren und konstanten
Soll-Wert einnimmt,
so daß auch
diese zweite Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
eine reproduzierbare und druckkonstante Filtration des Fluids ermöglicht.
Mit
anderen Worten stellt man bei dem zuvor beschriebenen zweiten erfindungsgemäßen Verfahren
den Grad der Drosselung ein und verändert diesen so lange, bis
der Ist-Wert des Arbeitsparameters einen konstanten, eingebbaren
Soll-Wert einnimmt, wobei diese Abstimmung im Laufe des Filtrationsprozesses
und mit zunehmender Verschmutzung des Filters ständig wiederholt und entsprechend
angepaßt
wird.
Bezüglich des
Ist-Wertes des Arbeitsparameters des Fluids, der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
zu messen ist, ist allgemein festzuhalten, daß hierfür jede Meßmethode und damit jeder Meßwert geeignet
ist, der sich bei einer Änderung
des Verschmutzungsgrades des Filters ebenfalls ändert. Insbesondere wird bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
als Ist-wert des Arbeitsparameters des Fluids der Druck, die Durchflußmenge,
die Durchflußgeschwindigkeit,
die Temperatur und/oder die Viskosität des zu filtrierenden Fluids
und/oder des filtrierten Fluids gemessen.
Wie
bereits eingangs beim erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführt ist,
wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
der Strom des Fluids abhängig
vom Verschmutzungsgrad des Filters und/oder der Anzahl der für die Filtration
zur Verfügung
stehenden Filter gedrosselt, wobei der Grad, d.h. die Größe, dieser
Drossel – allgemein
gesprochen – davon
abhängt,
wie sich der gemessene Ist-Wert eines Arbeitsparameters des Fluids
mit Hinblick auf einen einstellbaren Soll-Wert des Fluids ändert.
Soll
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
ein stark verschmutztes Fluid, so beispielsweise eine polymere Schmelze
eines Recycling-Materials, filtriert werden, so bietet es sich an,
daß hierbei
eine Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
angewendet wird, bei der der Strom des filtrierten Fluids gedrosselt
wird. Diese Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens
hat den Vorteil, daß die
Drossel, die hierbei dann stromab des Filters angeordnet ist, nicht
so leicht verschmutzt werden kann, da das diesbezügliche Drosselelement
nur mit filtriertem Fluid in Kontakt kommt.
Ist
hingegen das zu filtrierende Fluid nur gering verschmutzt, sieht
eine andere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, daß die Drossel
stromauf des Filters angeordnet wird, so daß dementsprechend der Strom
des zu filtrierenden Fluids gedrosselt wird.
Eine
besonders geeignete und störungsfrei durchzuführende Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
sieht vor, daß bei
dieser Ausführungsform
der Druck des zu filtrierenden Fluids als Ist-Wert des Arbeitsparameters
des Fluids gemessen wird, so daß bei Überschreiten
eines vorgegebenen Druckwertes, der im vorstehenden Sinne als Soll-Wert
bezeichnet ist, der Grad der Drosselung verringert wird und daß bei Unterschreiten
eines vorgegebenen Druckwertes der Grad der Drosselung erhöht wird.
Mit anderen Worten wird somit bei dieser bevorzugten Ausführungsform
abhängig
von dem stromauf des Filters herrschenden Druck der Grad der Drosselung
derart verändert,
daß zu
Beginn der Filtration, bei dem ein mit Schmutz nicht beladenes oder
nur gering beladenes Filter vorliegt und dementsprechend der Druck
einen relativ niedrigen Wert einnimmt, eine hohe Drosselung erfolgt.
Mit zunehmender Verschmutzung des Filters, was zu einer Druckerhöhung stromauf
des Filters führt,
wird der Grad der Drosselung verringert, was nichts anderes bedeutet,
daß die
Drossel weiter öffnet
und sich der Druck absenkt und auf einen konstanten Druck gehalten
wird. Im Endzustand dieser Arbeitsweise, bei dem das Filter erheblich
verschmutzt ist und ein Austausch oder eine Reinigung des Filters
erforderlich wird, ist der Grad der Drosselung dann so weit verringert,
daß die
Drossel nahezu keinen oder keinen Einfluß auf den Fluidstrom mehr hat.
Wenn hiernach dann ein mit Schmutz unbeladenes Filters wieder zur Verfügung steht,
wird der Grad der Drosselung erhöht,
so daß zu
diesem Zeitpunkt stromauf des Filters wieder der, über den
gesamten Zyklus herrschende konstante Anfangsdruck ansteht. Durch
Abstimmung des sich ändernden
Verschmutzungsgrades des Filters und des Öffnungsgrades der Drossel wird
somit besonders einfach und vorteilhaft bei dieser Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
erreicht, daß stets
stromauf des Filters ein konstanter, nur innerhalb geringer Druckschwankungen
variierender Druckwert anliegt. Gleichzeitig wird dabei sichergestellt,
daß das
stromab des Filters angeordnete Werkzeug mit einem zeitlich gleichbleibenden
Volumen- oder Mengenstrom des filtrierten Fluids versorgt wird.
Bei
einer anderen Weiterbildung der zuvor beschriebenen speziellen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird nicht nur der Druck des Fluids stromauf des Filters sondern
auch desweiteren der Druck des Fluids stromab der Drosselung gemessen,
wobei bei Überschreiten
eines vorgegebenen Dif ferenzdruckes dann zusätzlich ein Signal für die Durchführung eines
Filterwechsels erzeugt wird. Hierbei kann dieser Filterwechsel,
der gleichbedeutend für
einen echten Austausch des Filters oder für eine Reinigung des Filters
steht, entweder manuell oder automatisch durchgeführt werden, wobei
im ersten Fall dann vorzugsweise ein optisches oder akustisches
Signal die Notwendigkeit eines derartigen Filterwechsels anzeigt.
Der besondere Vorteil dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist darin zu sehen, daß hierdurch nicht
nur die zuvor beschriebene druckkonstante Filtration ermöglicht wird
sondern gleichzeitig noch angezeigt wird, wann ein manueller oder
automatischer Filterwechsel erforderlich wird. Durch Anwendung dieser
speziellen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
lassen sich somit erhebliche Personalkapazitäten einsparen und den Zeitpunkt des
Filterwechsels exakt quantifizieren.
Die
vorliegende Erfindung betrifft desweiteren eine Vorrichtung zur
Durchführung
des zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
weist eine Einrichtung, insbesondere einen Extruder, zur Erzeugung
eines kontinuierlichen Stromes eines unter Druck stehenden Fluids,
insbesondere einer polymeren Schmelze, auf. Hieran schließt sich
in Strömungsrichtung
des zu filtrierenden Fluids gesehen eine Filtereinrichtung an, die
mindestens ein Filter zum Filtrieren des Fluids aufweist, so daß durch
diese Filtereinrichtung das Fluid filtriert wird. Auf diese Filtereinrichtung
folgt bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
mindestens ein Werkzeug. Desweiteren ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
dem Bereich stromauf und/oder stromab der Filtereinrichtung eine
Erfassungseinrichtung für
den Ist-Wert eines Arbeitsparameters des Fluids zugeordnet, wobei
stromauf und/oder stromab der Filtereinrichtung ferner im Strom
des Fluids eine Drossel vorgesehen ist. Die Erfassungseinrichtung
erzeugt bei einer Abweichung des Ist-Wertes des Arbeitsparameters
des Fluids von einem vorgebbaren, d.h. einstellbaren, Soll-Wert
des Arbeitsparameters des Fluids eine Stellgröße zur Veränderung des Öffnungsgrades
der Drossel, derart, daß mit
zunehmender Verschmutzung des mindestens einen Filters der Öffnungsgrad
der Drossel kontinuierlich vergrößert wird.
Mit anderen Worten unterscheidet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung
im Wesentlichen dahingehend von den bekannten Vorrichtungen, daß bei der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
eine Drossel im Strömungsweg
des Fluids angeordnet ist, deren Öffnungsgrad abhängig von einem
erfaßten
und mit einem vorgegebenen Wert des Fluids verglichenen Wert derart
variiert wird, daß mit
zunehmender Verschmutzung des Filters der Öffnungsgrad der Drossel vergrößert wird,
während
zu Beginn der Filtration, d.h. zu einem Zeitpunkt, an dem das Filter
noch nicht verschmutzt ist, der Öffnungsgrad
der Drossel gering ist, so daß dementsprechend diese
Drossel dem Fluidstrom einen entsprechenden Widerstand entgegensetzt.
Selbstverständlich
stellt die erfindungsgemäße Vorrichtung.
dabei sicher, daß über den
gesamten Zeitraum unabhängig
vom Verschmutzungsgrad des Filters und dem Öffnungsgrad der Drossel eine
pro Zeiteinheit konstante Fluidmenge dem stromab der Filtereinrichtung
vorgesehenen Werkzeug zugeführt
wird.
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
weist all die Vorteile auf, die vorstehend für das erfindungsgemäße Verfahren
aufgeführt
sind. So ist auch hier festzuhalten, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
der Zeitpunkt des Filterwechsels nicht etwa, wie bei den bekannten
Vorrichtungen, empirisch festgelegt wird, sondern daß dieser
Zeitpunkt exakt aufgrund erfaßter
Meßwerte
bestimmt wird. Hierdurch wird nicht nur die mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
durchzuführende
Filtrierung des Fluids besonders reproduzierbar gestaltet, sondern
die erfindungsgemäße Vorrichtung
kann auch mit einem reduzierten Personalaufwand betrieben werden,
ohne daß unerwünschte Still standszeiten
oder Unterbrechungen auftreten. Bedingt dadurch, daß bei der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
zusätzlich
zu dem Filter, das im Laufe der Benutzung zunehmend mit Schmutz
beladen wird, wodurch sich der Druck stromauf des Filters in dem
zu filtrierenden Fluid ändert,
noch eine ebenfalls, einen Gegendruck erzeugende Drossel vorhanden
ist, deren Öffnungsgrad und
somit auch deren Gegendruck veränderbar
und insbesondere anpaßbar
ist, läßt sich
bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
der steigende Druck stromauf des Filters durch Erhöhung des Öffnungsgrades
der Drossel kompensieren, so daß die
erfindungsgemäße Vorrichtung
eine druckkonstante Filtration des Fluids unter Beibehaltung eines
gleichbleibenden Volumenstromes an filtriertem Fluid pro Zeiteinheit
zum Werkzeug ermöglicht.
Hierbei erlaubt insbesondere die erfindungsgemäße Vorrichtung, daß diese
Druckkonstanz stromauf der Filter herrscht, wodurch vorzugsweise
bei druckempfindlichen polymeren Schmelzen unerwünschte chemische und/oder physikalische
Eigenschaftsveränderungen
der polymeren Schmelze vermieden werden. Diese Druckkonstanz, die
vorzugsweise stromauf des Filters bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorhanden
ist, schont desweiteren die dort positionierten Einrichtungen zur
Erzeugung des unter Druck stehenden Stromes des Fluids, wobei es
sich hierbei insbesondere um einen Extruder, eine entsprechende
Pumpe oder um einen unter Druck stehenden Fluidvorrat handelt. Desweiteren
bewirkt die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorhandene
Druckkonstanz, daß oftmals
in dem zu filtrierenden Fluid enthaltenen Gase, die vor dem Filtrationsprozeß zu entfernen
sind, an ein und derselben Stelle stromauf des Filters abgelassen
werden können,
was bei den bekannten Vorrichtungen wegen der zuvor beschriebenen
Druckzyklen nicht oder nur sehr aufwendig der Fall ist. Hierdurch
wird das zu filtrierende Fluid, bei dem es sich vorzugsweise um
eine polymere Schmelze handelt, optimal entgast, was einen erheblichen
positiven Einfluß auf
die Qualität
des durch das Werkzeug erzeugten Werkstückes hat, so daß durch die
erfindungsgemäße Vorrichtung
nicht nur verbesserte Werkstücke
hergestellt werden können
sondern auch die Quote an fehlerhaften Werkstücken verringert wird.
Wie
bereits vorstehend beim erfindungsgemäßen Verfahren dargelegt, ist
bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
die Erfassungseinrichtung derart ausgebildet, daß die Erfassungseinrichtung
als Ist-Wert des Arbeitsparameters des Fluids einen solchen Meßwert erfaßt, der
sich bei einer Änderung des
Verschmutzungsgrades des Filters ebenfalls ändert. Insbesondere wird die
bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
vorgesehene Erfassungseinrichtung derart ausgebildet, daß sie als
Ist-Wert des Arbeitsparameters des Fluids den Druck, die Durchflußmenge,
die Durchflußgeschwindigkeit,
die Temperatur und/oder die Viskosität des Fluids erfaßt.
Eine
bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sieht vor, daß die
Erfassungseinrichtung jeweils einen Druckmeßfühler zur Erfassung des Fluiddruckes
stromauf oder stromab oder stromauf und stromab der Filtereinrichtung
aufweist, wobei in den zuerst genannten beiden Fällen, bei denen der Fluiddruck
stromauf oder stromab der Filtereinrichtung erfaßt wird, ein Druck und im letzten Fall
(stromauf und stromab) ein Differenzdruck gemessen wird. Desweiteren
ist die Erfassungseinrichtung so ausgestaltet, daß der so
als Arbeitsparameter des Fluids erfaßte Druck-Ist-Wert oder der
Differenzdruck-Ist-Wert mit dem vorgebbaren, d.h. einstellbaren,
Druck-Soll-Wert bzw. Differenzdruck-Soll-Wert verglichen wird und
daß sobald
der Ist-Wert den Soll-Wert übersteigt,
eine Stellgröße erzeugt
wird, die eine Vergrößerung des Öffnungsgrades
der Drossel bewirkt. Diese Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
weist den entscheidenden Vorteil auf, daß hierdurch in besonders einfacher
und reproduzierbarer Weise insbesondere der Druck stromauf der Filtereinrichtung
konstant gehalten werden kann, wobei als zusätzlicher Vorteil dieser Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
festzuhalten ist, daß die
hier vorgesehenen Druckmeßfühler preiswert
sind und sich durch eine wartungsarme und störunanfällige Betriebsweise auszeichnen.
Eine
andere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist eine
solche Erfassungseinrichtung auf, die mit mindestens einen Temperaturmeßfühler zur
Erfassung der Fluidtemperatur stromauf und/oder stromab der Filtereinrichtung
oder zur Erfassung einer Differenztemperatur versehen ist. Der hierdurch
erfaßte
Temperatur-Ist-Wert des Fluids bzw. der Differenztemperatur-Ist-Wert
wird in der Erfassungseinrichtung mit dem vorgebbaren Temperatur-Soll-Wert
bzw. vorgebbaren Differenztemperatur-Soll-Wert verglichen, so daß sobald
der Ist-Wert den
Soll-Wert überschreitet,
eine Stellgröße von der
Erfassungseinrichtung erzeugt wird, die eine Vergrößerung des Öffnungsgrades
der Drossel bewirkt. Diese Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird bevorzugt dann angewandt, wenn mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
eine dünnflüssige polymere
Schmelze filtriert werden soll.
Eine
besonders vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sieht vor, daß hierbei
die Drossel stromauf der Filtereinrichtung angeordnet ist. Diese
Ausführungsform
wird immer dann bevorzugt angewendet, wenn das zu filtrierende Fluid
nur einen relativ geringen Verschmutzungsgrad aufweist, so daß hierbei
nicht die Gefahr besteht, daß die
Funktionsfähigkeit
der Drossel durch abgelagerte Schmutzpartikel beeinträchtigt wird.
Bei
einer Weiterbildung der zuvor beschriebenen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist der Drossel, die stromauf der Filtereinrichtung angeordnet ist,
ein Ventil zugeordnet oder dieses Ventil ist einstückig mit
der Drossel ausgebildet, wobei dieses Ventil in seiner geöffneten
Stellung einen Fluidstrom zur Atmosphäre hin ableitet. Diese Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird immer dann bevorzugt verwendet, wenn das jeweils zu filtrierende
Fluid, insbesondere die zu filtrierende polymere Schmelze, dazu
neigt, schon bei kurzen Stillstandszeiten partikelförmige Agglomerate
auszubilden. Diese partikelförmigen
Agglomerate können
dann mittels des Ventils zu Beginn der Filtration aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung
abgeführt
werden, so daß diese
Agglomerate nicht schon zu Beginn der Filtration das Filter verschmutzen.
Eine
andere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sieht vor, daß hierbei
die Drossel stromab der Filtereinrichtung angeordnet ist. Diese
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird immer dann angewandt, wenn das zu filtrierende Fluid stark
verschmutzt ist, wobei der Vorteil einer derartigen Anordnung der
Drossel darin zu sehen ist, daß die
stromab der Filtereinrichtung vorgesehene Drossel nicht in Kontakt
mit verschmutztem Fluid gelangt. Desweiteren zeichnet sich diese Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
durch eine hohe Betriebssicherheit aus, so daß sie vorzugsweise auch zur
Filtration von polymeren Recyclingmaterialschmelzen eingesetzt wird.
Eine
besonders feine Abstimmung des Grades der Drosselung des Fluidstromes
wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
dadurch erreicht, daß stromauf
und stromab der Filtereinrichtung jeweils eine Drossel vorgesehen
ist. Insbesondere dann, wenn die stromauf der Filtereinrichtung
angeordnete Drossel mit den zuvor beschriebenen Ventil versehen ist
oder dieser Drossel das zuvor beschriebene Ventil zugeordnet ist,
lassen sich mit einer derartigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung stark
verschmutzte polymere Schmelzen, weniger verschmutzte polymere Schmelzen
und auch solche Schmelzen filtrieren, die zur Ausbildung von festen Agglomeraten
neigen, so daß abhängig von
der jeweiligen Verschmutzung der zu filtrierenden polymeren Schmelze
bzw. deren Eigenschaften dann bei stark verschmutzten polymeren
Schmelze vorzugsweise nur die stromab der Filtereinrichtung angeordnete
Drossel, bei weniger stark verschmutzten Schmelze beide Drosseln
gemeinsam oder auch individuell eine Drossel eingesetzt wird, während bei solchen
Schmelzen, die zur Ausbildung von Agglomeraten neigen, zusätzlich noch
die stromauf der Filtereinrichtung angeordnete Drossel zur Abführung der
Agglomerate zu Beginn einer Filtration eingesetzt werden kann. Somit
ist diese Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
universell einsetzbar und an die jeweiligen Anforderungen sehr leicht anpaßbar.
Bezüglich der
in der erfindungsgemäßen Vorrichtung
im Fluidstrom vorgesehenen Drossel ist allgemein anzumerken, daß diese
Drossel so ausgebildet ist, daß deren Öffnungsgrad
innerhalb enger Grenzen zu verändern
ist und daß desweiteren
die Drossel so ausgestaltet ist, daß Toträume minimiert sind.
Eine
besonders störunanfällige Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
weist eine Drossel auf, die mit einem vom Fluid durchströmten Aufnahmeraum
versehen ist. Bei diesem Aufnahmeraum handelt es sich vorzugsweise
um einen vom Fluid durchströmten
Rohrabschnitt, wobei dieser Aufnahmeraum ein in das Fluid eindringendes Drosselelement
aufweist. Hierbei ist das Drosselelement zwischen einer ersten Stellung,
in der der Fluidstrom nahezu unterbrochen ist, so daß damit
ein geringer Öffnungsgrad
der Drossel vorliegt, und einer zweiten Stellung, in der der Fluidstrom
durch das Drosselelement nicht oder nahezu nicht behindert ist, so
daß damit
ein hoher Öffnungsgrad
der Drossel vorliegt, und umgekehrt hierzu, bewegbar. Im einfachsten
Fall ist bei dieser Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
das Drosselelement als Flachschieber ausgebildet und einem Rohrabschnitt, durch
die das Fluid strömt, zugeordnet,
so daß durch eine
Bewegung dieses Flachschiebers der Grad der Öffnung der Drossel einstellbar
ist.
Eine
weitere Weiterbildung der zuvor beschriebenen Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sieht eine Drossel vor, bei der das Drosselelement als zylindrischer
Drosselkolben und der Aufnahmeraum als zylindrischer Aufnahmeraum ausgebildet
sind, wobei der Strom des Fluids durch diesen zylindrischen Aufnahmeraum
geführt
wird. Der zylindrische Drosselkolben ist in dem zylindrischen Aufnahmeraum
axial zwischen der zuvor beschriebenen ersten Stellung und der zweiten
Stellung verschiebbar gelagert, so daß durch eine axiale Verlagerung
des zylindrischen Drosselelementes der Öffnungsgrad der Drossel beliebig
veränderbar
ist. Anstelle des zylindrischen Aufnahmeraumes kann auch ein Rohrabschnitt,
durch das das Fluid geführt wird,
als Aufnahmeraum dienen, wobei dieser Rohrabschnitt dann zur Führung und
Halterung des zylindrischen Drosselelementes einen entsprechend
geformten Gehäusebereich
aufweist. Bei einer axialen Verschiebung des zylindrischen Drosselelementes, dessen
Durchmesser größer ist
als der Querschnitt des Rohrabschnittes, dringt dann das Drosselelement
in den als Rohrabschnitt ausgebildeten Aufnahmeraum und bewirkt
dann, abhängig
von seiner Eindringtiefe, die erwünschte Drosselung des Fluidstromes.
Alternativ hierzu kann jedoch auch ein zylindrisches Drosselelement
verwendet werden, das mit einer, dem Querschnitt des Rohrabschnitt
entsprechender Durchtrittsöffnung,
vorzugsweise einer zylindrischen Durchgangsbohrung, versehen ist,
wobei diese Drossel so in einem Gehäuseabschnitt gelagert ist,
daß durch
eine axiale Verlagerung des zylindrischen Drosselelementes die darin
vorgesehene Durchtrittsöffnung
mehr oder weniger mit der Rohrinnenwandung fluchtet, wodurch der Öffnungsgrad
der Drossel besonders einfach und genau einstellbar ist.
Eine
andere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sieht vor, daß diese
eine speziell geformte Drossel aufweist, wobei sich diese Drossel
dadurch hervorhebt, daß sie
Strömungstotzonen
völlig
vermeidet. Um dies zu erreichen, weist die Drossel einen konisch
ausgebildeten Aufnahmeraum auf, wobei innerhalb dieses Aufnahmeraumes ein
hieran angepaßtes,
ebenfalls konische ausgestaltetes Drosselelement angeordnet ist.
Hierbei ist das konische Drosselelement zwischen der ersten Stellung
und der zweiten Stellung axial verschiebbar, wobei dem Aufnahmeraum
ein stromauf des Drosselelementes angeordneter Fluidzufuhrteilkanal
und ein stromab des Drosselelementes vorgesehener Fluidabfuhrteilkanal
zugeordnet sind. Über
den Fluidzufuhrteilkanal wird der Strom des Fluids im Aufnahmeraum
und über
den Fluidabfuhrteilkanal aus dem Aufnahmeraum entfernt. Aufgrund
der Konizität
des Aufnahmeraumes und des Drosselelementes erlaubt diese Ausgestaltung
der Drossel eine sehr feine Einstellung des Öffnungsgrades der Drossel,
wobei gleichzeitig die konischen Wandungen des Aufnahmeraumes und
der Drossel eine unerwünschte
Ablagerung von Fluidresten verhindert.
Insbesondere
dann, wenn bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
die eine spezielle Drossel aufweist, der Fluidabfuhrteilkanal einen
in Strömungsrichtung des
Fluids gesehenen ersten Abschnitt aufweist, der beidseitig des Gehäuses des
Aufnahmeraumes außerhalb
desselben verläuft
und der in den Fluidabfuhrteilkanal einmündet, werden durch eine derartig
ausgestaltete Drossel die zuvor angesprochenen Vorteile in besonders
hohem Maße
erreicht.
Insbesondere
ist der erste Abschnitt des Fluidabfuhrteilkanals in Strömungsrichtung
des Fluids gesehen als Ringkanal ausgebildet, wobei der Ringkanal
teilweise oder vollständig
das Gehäuse
des Aufnahmeraumes von außen
umfaßt,
wie dies nachfol gend noch anhand einer konkreten Ausführungsform
erläutert
ist.
Um
bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die
erwünschte
Drosselung des Fluidstromes, abhängig
von der jeweiligen Beladung des Filters herbeizuführen, bietet
es sich an, daß das
Drosselelement der zuvor beschriebenen Ausführungsform abhängig von
der von der Erfassungseinrichtung erzeugten Stellgröße bewegt
wird. Diese Bewegung, die vorzugsweise eine axiale Verschiebung
des Drosselelementes darstellt, kann entweder manuell oder vorzugsweise
automatisch herbeigeführt
werden, wobei hierfür
dem Drosselelement ein Antrieb für
die axiale Bewegung desselben zugeordnet ist. Dieser Antrieb wird
insbesondere als hydraulischer, pneumatischer oder elektrischer
Antrieb ausgestaltet.
Eine
Weiterbildung der zuvor beschriebenen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sieht vor, daß das
Drosselelement nur über
eine vorgegebene Größe bewegt
und vorzugsweise axial verschoben wird. Diese vorgegebene Größe liegt zwischen
der ersten und zweiten Stellung des Drosselelementes, so daß dementsprechend
der Öffnungsgrad
der Drossel vergrößert bzw.
verkleinert wird. Bei Überschreiten
dieser vorgegebenen Größe wird
ein optisches und/oder ein akustisches Signal erzeugt, so daß bei Auftreten
dieses Signales dem Bedienungspersonal angezeigt wird, daß ein Filterwechsel
erforderlich wird.
Eine
weitere Ausgestaltung der zuvor beschriebenen Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sieht vor, daß beim Überschreiten der
vorgegebenen Größe ein Rückspülen eines
verschmutzten Filters automatisch ausgelöst wird. Diese Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
erfordert jedoch mindestens zwei Filter, wobei diese beiden Filter
wahlweise eine erste Position, in der sie beide den Fluidstrom filtrieren,
und in eine zweite Position, in der ein Filter den Fluidstrom filtriert,
während
das jeweils andere Filter mit einem Teilstrom an filtriertem Fluid
entgegengesetzt zur Strömungsrichtung
beim Filtrieren rückgespült wird, bewegbar
sind. Während
dieses Rückspülprozesses löst dann
der Teilstrom an filtriertem Fluid die auf der Filterfläche angesammelten
Verschmutzungen und führt
sie entgegengesetzt zur Strömungsrichtung
des Fluids beim Filtrieren über
ein geeignetes Ventil stromauf der Filtereinrichtung zur Atmosphäre hin ab, so
daß nach
Beendigung dieses Rückspülprozesses ein
von Schmutzpartikeln befreites Filter für die erneute Filtration wieder
zur Verfügung
gestellt wird.
Grundsätzlich kann
die erfindungsgemäße Vorrichtung
alle an sich bekannten Filtereinrichtungen aufweisen, wobei hier
beispielsweise die im Stand der Technik beschriebenen Bandfilter
zu nennen sind. Besonders geeignet ist es jedoch, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung
eine Filtereinrichtung umfaßt,
die innerhalb eines in einem Gehäuse
gelagerten und axial hierzu verschiebbaren Bolzens mindestens zwei,
mit axialen Abstand voneinander angeordnete Filter aufweist. Wahlweise
können
dann die mindestens beiden Filter mit dem zu filtrierenden Fluid
durchströmt
werden oder mindestens ein Filter wird mit dem zu filtrierenden
Fluid durchströmt,
während
gleichzeitig sich das mindestens eine andere Filter in einer Position
außerhalb
der Filtereinrichtung befindet, so daß sich dieses eine, außerhalb
der Filtereinrichtung befindliche Filter manuell durch das jeweilige
Bedienungspersonal ausgewechselt und gereinigt oder ausgewechselt
und durch ein neues Filter ersetzt werden kann.
Eine
andere, ebenfalls vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
umfaßt eine
Filtereinrichtung, die zwei, innerhalb eines Gehäuses angeordnete und axial
hierzu verschiebbarer Bolzen aufweist, die jeweils mit mindestens
zwei, mit axialen Abstand voneinander angeordnete Filter versehen
sind. Hierbei werden diese Bolzen in entsprechenden Ge häusebohrungen
fluiddicht und axial verschiebbar gelagert, wobei wahlweise alle
Filter von dem zu filtrierenden Fluid durchströmt werden oder sich mindestens
ein Filter in einer Position außerhalb der
Filtereinrichtung befindet, während
die verbleibenden anderen Filter von dem zu filtrierenden Fluid durchströmt werden.
Hierdurch wird erreicht, daß ohne
Unterbrechung des Filtrierprozesses ein oder mehrere Filter, die
sich in einer Position außerhalb der
Filtereinrichtung befindet bzw. befinden, ausgetauscht oder gereinigt
werden kann bzw. können, ohne
daß es
dabei zu einer unerwünschten
Druckschwankung kommt.
Die
vorliegende Erfindung betrifft desweiteren eine Filtereinrichtung
zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die
erfindungsgemäße Filtereinrichtung weist
ein erstes Anschlußelement
zur Verbindung der Filtereinrichtung mit einer Einrichtung, insbesondere mit
einem Extruder, zur Erzeugung eines kontinuierlichen Stromes eines
unter Druck stehenden Fluids, insbesondere einer polymeren Schmelze,
auf. Desweiteren ist ein zweites Anschlußelement vorgesehen, das die
erfindungsgemäße Filtereinrichtung
mit einem Werkzeug verbindet, wobei die erfindungsgemäße Filtereinrichtung
mindestens ein vom Fluid durchströmtes Filter umfaßt. Desweiteren
ist bei der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung
zwischen dem ersten Anschlußelement
und dem Filter und/oder zwischen dem Filter und dem zweiten Anschlußelement
eine Erfassungseinrichtung für
den Ist-Wert eines Arbeitsparameters des Fluids angeordnet, wobei stromauf
und/oder stromab der Filtereinrichtung, d.h. somit zwischen dem
ersten Anschlußelement
und dem Filter und/oder zwischen dem Filter und dem zweiten Anschlußelement,
ferner im Strom des Fluids eine Drossel vorgesehen ist. Die Erfassungseinrichtung
erzeugt bei einer Abweichung des Ist-Wertes des Arbeitsparameters
des Fluids von einem vorgebbaren, d.h. einstellbaren, Soll-Wert
des Arbeitsparameters des Fluids eine Stellgröße zur Veränderung des Öffnungsgrades
der Drossel, derart, daß mit
zunehmender Verschmutzung des mindestens einen Filters der Öffnungsgrad
der Drossel kontinuierlich vergrößert wird.
Mit anderen Worten unterscheidet sich die erfindungsgemäße Filtereinrichtung im
Wesentlichen dahingehend von den bekannten Einrichtungen, daß bei der
erfindungsgemäßen Filtereinrichtung
eine Drossel im Strömungsweg
des Fluids stromauf und/oder stromab des Filters angeordnet ist,
deren Öffnungsgrad
abhängig
von einem erfaßten
und mit einem vorgegebenen Wert des Fluids verglichenen Wert derart
variiert wird, daß mit
zunehmender Verschmutzung des Filters der Öffnungsgrad der Drossel vergrößert wird,
während
zu Beginn der Filtration, d.h. zu einem Zeitpunkt, an dem das Filter noch
nicht verschmutzt ist, der Öffnungsgrad
der Drossel gering ist, so daß dementsprechend
diese Drossel dem Fluidstrom einen entsprechenden Widerstand (Gegendruck)
entgegensetzt. Selbstverständlich
stellt die erfindungsgemäße Filtereinrichtung
dabei sicher, daß über den
gesamten Zeitraum unabhängig
vom Verschmutzungsgrad des Filters und dem Öffnungsgrad der Drossel eine
pro Zeiteinheit konstante Fluidmenge dem stromab der Filtereinrichtung
vorgesehenen Werkzeug zugeführt
wird.
Die
erfindungsgemäße Filtereinrichtung weist
all die Vorteile auf, die vorstehend für das erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Vorrichtung
aufgeführt
sind. So ist auch hier festzuhalten, daß bei der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung
der Zeitpunkt des Filterwechsels nicht etwa, wie bei den bekannten
Einrichtungen, empirisch festgelegt wird, sondern daß dieser
Zeitpunkt exakt aufgrund erfaßter
Meßwerte
bestimmt wird. Hierdurch wird nicht nur die mittels der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung
durchzuführende
Filtrierung des Fluids besonders reproduzierbar gestaltet, sondern
die erfindungsgemäße Filtereinrichtung
kann auch mit einem reduzierten Personalaufwand betrieben werden, ohne
daß unerwünschte Stillstandszeiten
oder Unterbrechungen auftreten. Bedingt dadurch, daß bei der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung
zusätzlich
zu dem Filter, das im Laufe der Benutzung zunehmend mit Schmutz
beladen wird, wodurch sich der Druck stromauf des Filters in dem
zu filtrierenden Fluid ändert,
noch eine ebenfalls, einen Gegendruck erzeugende Drossel vorhanden
ist, deren Öffnungsgrad und
somit auch deren Gegendruck veränderbar
und insbesondere anpaßbar
ist, läßt sich
bei der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung
der steigende Druck stromauf des Filters durch Erhöhung des Öffnungsgrades
der Drossel kompensieren, so daß die erfindungsgemäße Filtereinrichtung
eine druckkonstante Filtration des Fluids unter Beibehaltung eines gleichbleibenden
Volumenstromes an filtriertem Fluid pro Zeiteinheit zum Werkzeug
ermöglicht.
Hierbei erlaubt insbesondere die erfindungsgemäße Filtereinrichtung, daß diese
Druckkonstanz stromauf der Filter herrscht, wodurch vorzugsweise
bei druckempfindlichen polymeren Schmelzen unerwünschte chemische und/oder physikalische
Eigenschaftsveränderungen
der polymeren Schmelze vermieden werden. Diese Druckkonstanz, die
vorzugsweise stromauf des Filters bei der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung
vorhanden ist, schont desweiteren die dort positionierten Einrichtungen
zur Erzeugung des unter Druck stehenden Stromes des Fluids, wobei
es sich hierbei insbesondere um einen Extruder, eine entsprechende
Pumpe oder um einen unter Druck stehenden Fluidvorrat handelt. Desweiteren
bewirkt die bei der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung vorhandene
Druckkonstanz, daß oftmals
in dem zu filtrierenden Fluid enthaltenen Gase, die vor dem Filtrationsprozeß zu entfernen
sind, an ein und derselben Stelle stromauf des Filters abgelassen
werden können,
was bei den bekannten Einrichtungen wegen der eingangs beschriebenen
Druckzyklen nicht oder nur sehr aufwendig der Fall ist. Hierdurch
wird das zu filtrierende Fluid, bei dem es sich vorzugsweise um eine
polymere Schmelze handelt, optimal entgast, was einen erheblichen
positiven Einfluß auf
die Qualität
des durch das Werkzeug erzeugten Werkstückes hat, so daß durch
die erfindungsgemäße Filtereinrichtung
nicht nur verbesserte Werkstücke
hergestellt werden können
sondern auch die Quote an fehlerhaften Werkstücken verringert wird. Aufgrund
der Kompaktheit der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung läßt sich
diese im Sinne eines Nachrüstsatzes
in jede herkömmliche
Fluidfiltrationsvorrichtung einbauen.
Wie
bereits eingangs beim erfindungsgemäßen Verfahren dargelegt, ist
bei der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung die Erfassungseinrichtung
derart ausgebildet, daß die
Erfassungseinrichtung als Ist-Wert des Arbeitsparameters des Fluids
einen solchen Meßwert
erfaßt,
der sich bei einer Änderung des
Verschmutzungsgrades des Filters ebenfalls ändert. Insbesondere wird die
bei der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung
vorgesehene Erfassungseinrichtung derart ausgebildet, daß sie als
Ist-Wert des Arbeitsparameters des Fluids den Druck, die Durchflußmenge,
die Durchflußgeschwindigkeit,
die Temperatur und/oder die Viskosität des Fluids erfaßt.
Eine
bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung
sieht vor, daß die der
Filtereinrichtung zugeordnete Erfassungseinrichtung jeweils einen
Druckmeßfühler zur
Erfassung des Fluiddruckes stromauf oder stromab oder stromauf und
stromab der Filtereinrichtung aufweist, wobei in den zuerst genannten
beiden Fällen,
bei denen der Fluiddruck stromauf oder stromab der Filtereinrichtung
erfaßt
wird, ein Druck und im letzten Fall (stromauf und stromab) ein Differenzdruck
gemessen wird. Desweiteren ist die Erfassungseinrichtung so ausgestaltet,
daß der
so als Arbeitsparameter des Fluids erfaßte Druck-Ist-Wert oder der
Differenzdruck-Ist-Wert mit dem vorgebbaren, d.h. einstellbaren,
Druck-Soll-Wert bzw. Differenzdruck-Soll-Wert verglichen wird und
daß sobald
der Ist-Wert den Soll-Wert übersteigt,
eine Stellgröße erzeugt
wird, die eine Vergrößerung des Öffnungsgrades
der Drossel bewirkt. Diese Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung
weist den entscheidenden Vorteil auf, daß hierdurch in beson ders einfacher
und reproduzierbarer Weise insbesondere der Druck stromauf der Filtereinrichtung
konstant gehalten werden kann, wobei als zusätzlicher Vorteil dieser Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung
festzuhalten ist, daß die
hier vorgesehenen Druckmeßfühler preiswert
sind und sich durch eine wartungsarme und störunanfällige Betriebsweise auszeichnen.
Eine
andere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung weist
eine solche Erfassungseinrichtung auf, die mit mindestens einen
Temperaturmeßfühler zur
Erfassung der Fluidtemperatur stromauf und/oder stromab der Filtereinrichtung
oder zur Erfassung einer Differenztemperatur versehen ist. Der hierdurch
erfaßte
Temperatur-Ist-Wert des Fluids bzw. der Differenztemperatur-Ist-Wert
wird in der Erfassungseinrichtung mit dem vorgebbaren Temperatur-Soll-Wert
bzw. vorgebbaren Differenztemperatur-Soll-Wert verglichen, so daß sobald
der Ist-Wert den Soll-Wert überschreitet,
eine Stellgröße von der
Erfassungseinrichtung erzeugt wird, die eine Vergrößerung des Öffnungsgrades
der Drossel bewirkt. Diese Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung
wird bevorzugt dann angewandt, wenn mit der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung
eine dünnflüssige polymere
Schmelze filtriert werden soll.
Eine
besonders vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung
sieht vor, daß hierbei
die Drossel stromauf der Filtereinrichtung zwischen dem ersten Abschlußelement
und dem Filter angeordnet ist. Diese Ausführungsform wird immer dann
bevorzugt angewendet, wenn das zu filtrierende Fluid nur einen relativ
geringen Verschmutzungsgrad aufweist, so daß hierbei nicht die Gefahr besteht,
daß die
Funktionsfähigkeit
der Drossel durch abgelagerte Schmutzpartikel beeinträchtigt wird.
Bei
einer Weiterbildung der zuvor beschriebenen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung
ist der Drossel, die stromauf der Filtereinrichtung angeordnet ist,
ein Ventil zugeordnet oder dieses Ventil ist einstückig mit
der Drossel ausgebildet, wobei dieses Ventil in seiner geöffneten Stellung
einen Fluidstrom zur Atmosphäre
hin ableitet. Diese Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung
wird immer dann bevorzugt verwendet, wenn das jeweils zu filtrierende
Fluid, insbesondere die zu filtrierende polymere Schmelze, dazu neigt,
schon bei kurzen Stillstandszeiten partikelförmige Agglomerate auszubilden.
Diese partikelförmigen
Agglomerate können
dann mittels des Ventils zu Beginn der Filtration des Fluids abgeführt werden,
so daß diese
Agglomerate nicht schon dann das Filter verschmutzen.
Eine
andere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung
sieht vor, daß hierbei
die Drossel stromab der Filtereinrichtung angeordnet ist. Diese
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung
wird immer dann angewandt, wenn das zu filtrierende Fluid stark
verschmutzt ist, wobei der zusätzliche
Vorteil einer derartigen Anordnung der Drossel darin zu sehen ist, daß die stromab
der Filtereinrichtung vorgesehene Drossel nicht in Kontakt mit verschmutztem
Fluid gelangt. Desweiteren zeichnet sich diese Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung
durch eine hohe Betriebssicherheit aus, so daß sie vorzugsweise auch zur
Filtration von polymeren Recyclingmaterialschmelzen eingesetzt wird.
Eine
besonders feine Abstimmung des Grades der Drosselung des Fluidstromes
wird bei der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung
dadurch erreicht, daß stromauf
und stromab der Filter jeweils eine Drossel vorgesehen ist. Insbesondere
dann, wenn die stromauf der Filter angeordnete Drossel mit den zuvor
beschriebenen Ventil versehen ist oder dieser Drossel das zuvor
beschriebene Ventil zugeordnet ist, lassen sich mit einer der artigen
Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Filtereinrichtung
stark verschmutzte polymere Schmelzen, weniger verschmutzte polymere
Schmelzen und auch solche Schmelzen filtrieren, die zur Ausbildung
von festen Agglomeraten neigen, so daß abhängig von der jeweiligen Verschmutzung
der zu filtrierenden polymeren Schmelze bzw. deren Eigenschaften
dann bei stark verschmutzten polymeren Schmelze vorzugsweise nur
die stromab der Filter angeordnete Drossel, bei weniger stark verschmutzten
Schmelze beide Drosseln gemeinsam oder auch individuell eine Drossel
eingesetzt wird, während
bei solchen Schmelzen, die zur Ausbildung von Agglomeraten neigen,
zusätzlich
noch die stromauf der Filter angeordnete Drossel zur Abführung der
Agglomerate zu Beginn einer Filtration eingesetzt werden kann. Somit
ist diese Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung
universell einsetzbar und an die jeweiligen Anforderungen sehr leicht
anpaßbar.
Klarstellend
ist anzumerken, daß die
Bezeichnung stromauf des Filters eine Position bestimmt, die zwischen
dem ersten Anschlußelement und
dem Filter liegt, und daß die
Bezeichnung stromab des Filters eine Position bestimmt, die zwischen dem
Filter und dem zweiten Anschlußelement
liegt.
Bezüglich der
in der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung
im Fluidstrom vorgesehenen Drossel ist allgemein anzumerken, daß diese
Drossel so ausgebildet ist, daß deren Öffnungsgrad
innerhalb enger Grenzen zu verändern
ist und daß desweiteren
die Drossel so ausgestaltet ist, daß Toträume minimiert sind.
Eine
besonders störunanfällige Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung weist
eine Drossel auf, die mit einem vom Fluid durchströmten Aufnahmeraum
versehen ist. Bei diesem Aufnahmeraum handelt es sich vorzugsweise um
einen vom Fluid durchströmten
Rohrabschnitt, wobei dieser Aufnahmeraum ein in das Fluid eindringendes
Drosselelement aufweist. Hier bei ist das Drosselelement zwischen
einer ersten Stellung, in der der Fluidstrom nahezu unterbrochen
ist, so daß damit
ein geringer Öffnungsgrad
der Drossel vorliegt, und einer zweiten Stellung, in der der Fluidstrom durch
das Drosselelement nicht oder nahezu nicht behindert ist, so daß damit
ein hoher Öffnungsgrad der
Drossel vorliegt, und umgekehrt hierzu, bewegbar. Im einfachsten
Fall ist bei dieser Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung
das Drosselelement als Flachschieber ausgebildet und einem Rohrabschnitt,
durch die das Fluid strömt,
zugeordnet, so daß durch
eine Bewegung dieses Flachschiebers der Grad der Öffnung der
Drossel einstellbar ist.
Eine
weitere Weiterbildung der zuvor beschriebenen Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung
sieht eine Drossel vor, bei der das Drosselelement als zylindrischer
Drosselkolben und der Aufnahmeraum als zylindrischer Aufnahmeraum
ausgebildet sind, wobei der Strom des Fluids durch diesen zylindrischen
Aufnahmeraum geführt wird.
Der zylindrische Drosselkolben ist in dem zylindrischen Aufnahmeraum
axial zwischen der zuvor beschriebenen ersten Stellung und der zweiten
Stellung verschiebbar gelagert, so daß durch eine axiale Verlagerung
des zylindrischen Drosselelementes der Öffnungsgrad der Drossel beliebig
veränderbar
ist. Anstelle des zylindrischen Aufnahmeraumes kann auch ein Rohrabschnitt,
durch das das Fluid geführt wird,
als Aufnahmeraum dienen, wobei dieser Rohrabschnitt dann zur Führung und
Halterung des zylindrischen Drosselelementes einen entsprechend
geformten Gehäusebereich
aufweist. Bei einer axialen Verschiebung des zylindrischen Drosselelementes, dessen
Durchmesser größer ist
als der Querschnitt des Rohrabschnittes, dringt dann das Drosselelement
in den als Rohrabschnitt ausgebildeten Aufnahmeraum und bewirkt
dann, abhängig
von seiner Eindringtiefe, die erwünschte Drosselung des Fluidstromes.
Alternativ hierzu kann jedoch auch ein zylindrisches Drosselelement
verwendet werden, das mit ei ner, dem Querschnitt des Rohrabschnitt
entsprechender Durchtrittsöffnung,
vorzugsweise einer zylindrischen Durchgangsbohrung, versehen ist,
wobei diese Drossel so in einem Gehäuseabschnitt gelagert ist,
daß durch
eine axiale Verlagerung des zylindrischen Drosselelementes die darin
vorgesehene Durchtrittsöffnung
mehr oder weniger mit der Rohrinnenwandung fluchtet, wodurch der Öffnungsgrad
der Drossel besonders einfach und genau einstellbar ist.
Eine
andere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung
sieht vor, daß diese eine
speziell geformte Drossel aufweist, wobei sich diese Drossel dadurch
hervorhebt, daß sie
Strömungstotzonen
völlig
vermeidet. Um dies zu erreichen, weist die Drossel einen konisch
ausgebildeten Aufnahmeraum auf, wobei innerhalb dieses Aufnahmeraumes
ein hieran angepaßtes,
ebenfalls konische ausgestaltetes Drosselelement angeordnet ist. Hierbei
ist das konische Drosselelement zwischen der ersten Stellung und
der zweiten Stellung axial verschiebbar, wobei dem Aufnahmeraum
ein stromauf des Drosselelementes angeordneter Fluidzufuhrteilkanal
und ein stromab des Drosselelementes vorgesehener Fluidabfuhrteilkanal
zugeordnet sind. Über
den Fluidzufuhrteilkanal wird der Strom des Fluids im Aufnahmeraum
und über
den Fluidabfuhrteilkanal aus dem Aufnahmeraum entfernt. Aufgrund
der Konizität
des Aufnahmeraumes und des Drosselelementes erlaubt diese Ausgestaltung
der Drossel eine sehr feine Einstellung des Öffnungsgrades der Drossel,
wobei gleichzeitig die konischen Wandungen des Aufnahmeraumes und
der Drossel eine unerwünschte
Ablagerung von Fluidresten verhindert.
Insbesondere
dann, wenn bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung,
die eine spezielle Drossel aufweist, der Fluidabfuhrteilkanal einen
in Strömungsrichtung
des Fluids gesehenen ersten Abschnitt aufweist, der beidseitig des
Gehäuses
des Aufnahmeraumes außer halb
desselben verläuft
und der in den Fluidabfuhrteilkanal einmündet, werden durch eine derartig
ausgestaltete Drossel die zuvor angesprochenen Vorteile in besonders
hohem Maße
erreicht.
Insbesondere
ist der erste Abschnitt des Fluidabfuhrteilkanals in Strömungsrichtung
des Fluids gesehen als Ringkanal ausgebildet, wobei der Ringkanal
teilweise oder vollständig
das Gehäuse
des Aufnahmeraumes von außen
umfaßt,
wie dies nachfolgend noch anhand einer konkreten Ausführungsform
erläutert
ist.
Zu
den zuvor beschriebenen Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Filtereinrichtungen ist
festzuhalten, daß der
Fluidzufuhrteilkanal vorzugsweise dann mit dem ersten Anschlußelement und
der Fluidabfuhrteilkanal mit dem zweiten Anschlußelement versehen sind.
Um
bei der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung
die erwünschte
Drosselung des Fluidstromes, abhängig
von der jeweiligen Beladung des Filters herbeizuführen, bietet
es sich an, daß das
Drosselelement der zuvor beschriebenen Ausführungsform abhängig von
der von der Erfassungseinrichtung erzeugten Stellgröße bewegt
wird. Diese Bewegung, die vorzugsweise eine axiale Verschiebung
des Drosselelementes darstellt, kann entweder manuell oder vorzugsweise
automatisch herbeigeführt
werden, wobei hierfür
dem Drosselelement ein Antrieb für
die axiale Bewegung desselben zugeordnet ist. Dieser Antrieb wird
insbesondere als hydraulischer, pneumatischer oder elektrischer
Antrieb ausgestaltet.
Eine
Weiterbildung der zuvor beschriebenen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung
sieht vor, daß das
Drosselelement nur über eine
vorgegebene Größe bewegt
und vorzugsweise axial verschoben wird. Diese vorgegebene Größe liegt zwischen
der ersten und zweiten Stellung des Drosselelementes, so daß dementsprechend
der Öffnungsgrad
der Drossel vergrößert bzw.
verkleinert wird. Bei Überschreiten
dieser vorgegebenen Größe wird
ein optisches und/oder ein akustisches Signal erzeugt, so daß bei Auftreten
dieses Signales dem Bedienungspersonal angezeigt wird, daß ein Filterwechsel
erforderlich wird.
Eine
weitere Ausgestaltung der zuvor beschriebenen Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung
sieht vor, daß beim Überschreiten
der vorgegebenen Größe ein Rückspülen eines verschmutzten
Filters automatisch ausgelöst
wird. Diese Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung
erfordert jedoch mindestens zwei Filter, wobei diese beiden Filter
wahlweise eine erste Position, in der sie beide den Fluidstrom filtrieren, und
in eine zweite Position, in der ein Filter den Fluidstrom filtriert,
während
das jeweils andere Filter mit einem Teilstrom an filtriertem Fluid
entgegengesetzt zur Strömungsrichtung
beim Filtrieren rückgespült wird,
bewegbar sind. Während
dieses Rückspülprozesses
löst dann
der Teilstrom an filtriertem Fluid die auf der Filterfläche angesammelten
Verschmutzungen und führt
sie entgegengesetzt zur Strömungsrichtung
des Fluids beim Filtrieren über
ein geeignetes Ventil stromauf der Filter zur Atmosphäre hin ab, so
daß nach
Beendigung dieses Rückspülprozesses ein
von Schmutzpartikeln befreites Filter für die erneute Filtration wieder
zur Verfügung
gestellt wird.
Grundsätzlich kann
die erfindungsgemäße Filtereinrichtung
so ausgebildet sein, wie dies bekannt ist, wobei hier beispielsweise
die im Stand der Technik beschriebenen Bandfilter zu nennen sind. Besonders
geeignet ist es jedoch, wenn die erfindungsgemäße Filtereinrichtung so ausgebildet
ist, daß sie
innerhalb eines in einem Gehäuse
gelagerten und axial hierzu verschiebbaren Bolzens mindestens zwei,
mit axialen Abstand voneinander angeordnete Filter aufweist. Wahlweise
können
dann die mindestens beiden Filter mit dem zu filtrierenden Fluid durchströmt werden
oder mindestens ein Filter wird mit dem zu filtrierenden Fluid durchströmt, während gleichzeitig
sich das mindestens eine andere Filter in einer Position außerhalb
des Gehäuses
befindet, so daß sich
dieses eine, außerhalb
des Gehäuses
befindliche Filter manuell durch das jeweilige Bedienungspersonal
ausgewechselt und gereinigt oder ausgewechselt und durch ein neues
Filter ersetzt werden kann.
Eine
andere, ebenfalls vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung umfaßt zwei,
innerhalb eines Gehäuses
angeordnete und axial hierzu verschiebbarer Bolzen, die jeweils mit
mindestens zwei, mit axialen Abstand voneinander angeordnete Filter
versehen sind. Hierbei werden diese Bolzen in entsprechenden Gehäusebohrungen fluiddicht
und axial verschiebbar gelagert, wobei wahlweise alle Filter von
dem zu filtrierenden Fluid durchströmt werden oder sich mindestens
ein Filter in einer Position außerhalb
des Gehäuses
befindet, während
die verbleibenden anderen Filter von dem zu filtrierenden Fluid
durchströmt
werden. Hierdurch wird erreicht, daß ohne Unterbrechung des Filtrierprozesses
ein oder mehrere Filter, die sich in einer Position außerhalb
des Gehäuses
befindet bzw. befinden, ausgetauscht oder gereinigt werden kann bzw.
können,
ohne daß es
dabei zu einer unerwünschten
Druckschwankung kommt.
Vorteilhafte
Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Verfahren sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung
sind in den Unteransprüchen
angegeben.