DE102010032788A1

DE102010032788A1 - Filterscheibe und Filtervorrichtung mit mehreren Filterscheiben

Info

Publication number: DE102010032788A1
Application number: DE201010032788
Authority: DE
Inventors: Knut Hobrecht
Original assignee: BB Engineering GmbH
Current assignee: BB Engineering GmbH
Priority date: 2010-07-29
Filing date: 2010-07-29
Publication date: 2012-02-02

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Filterscheibe zum Filtern von einem Fluid insbesondere Kunststoffschmelzen sowie eine Filtervorrichtung mit einer Mehrzahl derartiger Filterscheiben. Die Filterscheibe ist hierzu aus zwei kreisförmigen Filterelementen gebildet, die jeweils durch einen Innendurchmesser und einen Außendurchmesser begrenzt sind. Dabei bilden die Filterelemente jeweils eine Einlassfläche und eine Auslassfläche, wobei die Filterelemente fest miteinander verbunden sind. Um die Filterelemente möglichst durch eine einfache Spülung reinigen zu können, sind die Filterelemente erfindungsgemäß mit ihren Einlassflächen zueinander gewandt und bilden zwischen sich einen offenen Einströmraum, wobei die Filterelemente an ihren Innendurchmessern eine druckdichte Verbindungsstelle aufweisen. Somit sind die Filterelemente an ihren Einlassflächen und Auslassflächen frei zugänglich. Durch die druckdichte Verbindungsstelle an ihren Innendurchmessern lassen sich diese vorteilhaft innerhalb der Filtervorrichtung zu mehreren in einem Scheibenstapel kombinieren, wobei die äußeren Enden der Filterscheiben innerhalb des Scheibenstapels über eine axial gerichtete Druckkraft gegeneinander gehalten sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Filterscheibe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Filtervorrichtung mit mehreren Filterscheiben gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
Eine gattungsgemäße Filterscheibe sowie eine gattungsgemäße Filtervorrichtung mit mehreren Filterscheiben ist aus der EP 0 973 596 B1 bekannt.
Zur Filtrierung von zähflüssigen Fluiden, insbesondere von Kunststoffschmelzen werden üblicherweise Filterscheiben verwendet, die aus kreisförmigen Filterelementen gebildet sind. Die Filterelemente weisen jeweils eine Einlassfläche und eine Auslassfläche auf, um beim Durchdringen des Fluids eine Filtrierung je nach Aufbau des Filterelementes ausführen zu können.
Wie aus der EP 0 973 596 B1 hervorgeht, sind die kreisförmigen Filterelemente derart miteinander verbunden, dass sich zwischen den Auslassflächender Filterelemente ein durchstömbarer Hohlraum bildet. Die Filterelemente sind hierzu an ihrem Außendurchmesser und Innendurchmesser jeweils miteinander fest verbunden. Derartige Filterscheiben werden in der bekannten Filtervorrichtung zu einem Scheibenstapel derart zusammengeführt, dass die in einem Gehäuse eingeleitete Polymerschmelze über die Einlassflächen der Filterelemente geleitet wird und nach Auslass über die Auslassflächen von den durchströmbaren Hohlräumen zu einem zentralen Schmelzeauslass geführt werden.
Die in einer Filtervorrichtung der gattungsgemäßen Art eingesetzten Filterscheiben werden zur Einhaltung einer vorgegebenen Filtrationsqualität nach bestimmten Betriebszeiten gereinigt. Hierbei werden die in dem Filterelement zurückgehaltenen Partikel durch ein Reinigungsmittel oder Lösungsmittel aus der Filterscheibe gespült. In Praxis werden in zunehmenden Maße höhere Filtrationsqualitäten durch feinere Filtermaterialien in den Filterscheiben gefordert. Derartige feine Filtermaterialien benötigen jedoch eine qualitativ hochwertige Reinigung, um die gewünschte Filtrationsqualität zu gewährleisten.
Die bekannte Filterscheibe besitzt jedoch den Nachteil, dass die Reinigung der Filterscheiben nur durch Spülung erfolgen kann, wobei der Spülstrom immer den Hohlraum zwischen den Filterelementen durchströmen muss. Hierbei ist es unvermeidlich, dass insbesondere die Randbereiche der Filterelemente unzureichend spülbar sind.
Bei Einsatz von Filtermaterialien mit kleiner Filterfeinheit ist zudem ein höherer Druckverlust und kürzere Betriebszeiten der Filterscheiben zu erwarten, was eine Vergrößerung der Filterfläche zu Folge hätte. Damit würde jedoch das Verweilzeitspektrum der Polymerschmelze beim Durchdringen der Filterelemente ungünstig beeinflussen. So sind die Wege der Schmelze beim Durchtritt durch die Filterelemente im Bereich des Innendurchmessers wesentlich kleiner als im Bereich des Außendurchmessers.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein Filterscheibe sowie eine Filtervorrichtung mit mehreren Filterscheiben der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, dass Filtrationen mit relativ feiner Filterfeinheit und angemessenen Betriebszeiten möglich sind.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Filterscheibe sowie eine Filtervorrichtung mit mehreren Filterscheiben bereitzustellen, bei welchem eine schnelle und gründliche Reinigung der Filterelemente über die gesamte Filterfläche möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Filterscheibe mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und durch eine Filtervorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 8 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.
Die Erfindung war auch nicht durch die aus der EP 0 205 407 A2 bekannte Filterscheibe und Filtervorrichtung nahegelegt. Bei der bekannten Filtervorrichtung werden ringförmige Filterscheiben zu einem Scheibenstapel gebildet, wobei jede Filterscheibe zwischen einem Innenring und einem Außenring jeweils ein kreisförmiges Filterelement trägt. Bei derartigen Scheibenstapeln müssen die Filterscheibe sowohl am Innendurchmesser als auch am Außendurchmesser druckdicht zusammengehalten werden, um keine ungefilterten Leckagen zu erhalten. Hierbei treten jedoch grundsätzlich Toleranzprobleme auf, da beim Zusammenfügen der Filterscheiben sowohl im Bereich des Außendurchmessers und im Bereich des Innendurchmessers identische Toleranzen in axialer Richtung vorherrschen müssten, um eine druckdichte Verbindung zu realisieren. Daher haben sich die aus der EP 0 205 407 A2 bekannte Filterscheibe und Filtervorrichtung in der Praxis nicht durchgesetzt.
Die Erfindung geht somit von dem Stand der Technik aus, bei welchem die Filterelemente der Filterscheiben fest miteinander verbunden sind und eine Einheit bilden. So lässt sich zwischen zwei benachbarten Filterscheiben nur eine Dichtungsstelle realisieren. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird insbesondere dadurch gelöst, dass die Filterelemente mit ihren Einlassflächen zueinander gewandt sind und zwischen sich einen offenen Einströmraum bilden und dass die Filterelemente an ihren Innendurchmessern eine druckdichte Verbindungsstelle aufweisen. Damit sind sowohl die Eintrittsflächen als auch die Austrittsflächen der Filterelemente von außen zugänglich und können in einfacher Art und Weise durch Spülmittel gereinigt werden. Durch die freigelegte Austrittsfläche der Filterelemente ist eine Rückspülung in einfacher Art und Weise auszuführen, um die ins Filtermaterial gelangten Schmelzefremdkörper auszuspülen. Somit können auch die Bestandteile aus dem Filtermaterial gespült werden, die z. B. durch thermische oder chemische Reinigungsschritte nicht zersetzt werden können.
Um eine gute Zugänglichkeit zu den Einlassflächen und den Auslassflächen der Filterelemente zu erhalten, ist die Weiterbildung der erfindungsgemäßen Filterscheibe bevorzugt verwendet, bei welchen die Filterelemente jeweils als ein Kegelstumpfmantel oder als eine Hyperpoloidschale mit außen liegender Einlassfläche ausgebildet sind. Somit lassen sich vorteilhaft die Filterscheiben durch spiegelsymmetrische Anordnung der Filterelemente zueinander ausführen, so dass sowohl die sich gegenüberliegenden Einlassflächen als auch die nach innen gewandten Auslassflächen der Filterelemente frei zugänglich sind. Insbesondere können die Auslassflächen der Filterelemente direkt durch eine Wasserstrahlrückspülung gereinigt werden.
Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Filterelemente in einer nahezu planparallelen Anordnung zu verbinden. Damit lassen sich insbesondere durchgängige Einströmräume realisieren.
Da derartige Filterscheiben möglicherweise in einer Vielzahl als Scheibenstapel gemeinsam zum Filtrieren eines Fluids verwendet werden, ist die Weiterbildung der erfindungsgemäßen Filterscheibe besonders vorteilhaft, bei welcher die Verbindungsstelle der Filterelemente an den Innendurchmessern einen Zentrierdurchmesser bildet. So lassen sich mehrere Filterscheiben ohne Versatz an einem Aufnahmedorn aufnehmen.
Hierbei hat sich insbesondere bewährt, die Verbindungsstelle der Filterelemente mit Hilfe eines Schweißringes zu bilden, der am Innendurchmesser der Filterelemente mit den Filterelementen verschweißt ist. Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Filterelemente ohne zusätzlichen Schweißring mit einer Schweißverbindung zu verbinden.
Je nach Ausbildung der Filtermaterialien lässt sich jedoch die Verbindungsstelle auch durch eine Materialumformung ausbilden, so dass die beiden Filterelemente ausschließlich durch Umformung eines rohrförmigen einteiligen Filterelementes entstehen.
Um eine möglichst hohe Formstabilität der Filterelemente zu erhalten, sind die Filterelemente vorzugsweise durch mehrere schichtförmig angeordnete Filterlagen gebildet. Hierbei wird insbesondere die Auslassfläche des Filterelementes durch eine Lochplatte gebildet.
Um innerhalb der Filterlagen eine mögliche flächige Verteilung des Fluids bzw. der Schmelze zur Filtrierung zu erhalten, weisen die Filterlagen zumindest ein Drainagegewebe und ein Filtermaterial auf, wobei das Filtermaterial die Einlassfläche des Filterelementes bildet. Das Filtermaterial kann sowohl als feines Drahtgewebe oder als ein Filtervlies ausgebildet sein, um die gewünschten Filterfeinheiten zu realisieren.
Das Drainagegewebe ist vorzugsweise als grobes Drahtgewebe ausgeführt, um eine Verteilung des Fluids zu ermöglichen.
Die erfindungsgemäße Filtervorrichtung weist zur Lösung der zugrundeliegenden Aufgabe mehrere erfindungsgemäße Filterscheiben auf, die zu einem Scheibenstapel angeordnet sind. Hierbei werden die Filterscheiben innerhalb des Scheibenstapels über eine axial gerichtete Druckkraft derart gegeneinander gehalten, dass sich die offenen Einströmräume an den Filterscheiben druckdicht aneinander anschließen und einen gemeinsamen Druckraum bilden, der mit einem Fluideinlass verbunden ist.
Damit eine ausreichende Dichtigkeit an den Aussendurchmessern der Filterscheiben durch eine Druckkraft erzeugt werden kann, sind gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung mehrere Stützringe dem Scheibenstapel zugeordnet, die jeweils den Filterscheiben zu Abstützung der Filterelemente am Aussendurchmesser zugeordnet sind und die mehrere radiale Einströmöffnungen im Bereich der Einströmräume der Filterscheiben bilden. Damit ergibt sich innerhalb des Scheibenstapels eine äußere Stützwand, die durch die Stützringe und die Enden der Filterelemente gebildet ist.
Die jeder Filterscheibe zugeordnete Stützringe sind vorzugsweise identisch ausgebildet und bilden zwischen den Filterelementen Einströmöffnungen, so dass ein Fluid von außen in die jeweiligen Einströmräume der Filterscheibe eindringen kann.
Je nach konstruktiver Ausbildung lassen sich die Stützringe einteilig oder mehrteilig ausbilden.
Hierbei können die Stützringe durch formstabile Metallringe oder durch wellenförmige Blechringe ausgebildet sein. Wesentlich hierbei ist, dass die sich gegenüberliegenden äußeren Enden der Filterscheiben druckdicht aufeinander gepresst werden können.
Um bei Feinstfiltern im Bereich der Auslassflächen die dadurch resultierten höheren Differenzdrücke sicher auffangen zu können, ist die Weiterbildung der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung bevorzugt verwendet, bei welcher der Scheibenstapel mehrere Abstandshalter aufweist, die jeweils benachbarten Filterscheiben zur Abstützung der Auslassflächen in den Filterelementen zugeordnet sind. Damit können auch sehr feine Filtermaterialien in den Filterscheiben verwendet werden. Durch die Abstandshalter wird die Formstabilität der Filterelemente gewährleistet.
Die Abstandshalter können sowohl einteilig als auch mehrteilig ausgebildet sein. So lassen sich einteilige Abstandshalter vorzugsweise durch grobmaschiges Drainagegewebe bilden. Um möglichst große Freiräume auf der Auslassseite der Filterelemente zu erhalten, ist die Weiterbildung der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung besonders vorteilhaft, bei welcher die Abstandshalter durch mehrere an den Auslassflächen der sich gegenüberliegenden Filterscheiben gleichmäßig verteilte Stege gebildet sind, die an einem Trägerring gehalten sind. Durch Anzahl und Verteilung der Stege, lässt sich eine sichere Abstützung der Filterscheiben gegeneinander erreichen.
Die Führung der Filterscheiben des Scheibenstapels erfolgen vorzugsweise durch einen hohlzylindrischen Aufnahmedorn, welcher eine Vielzahl von Radialbohrungen aufweist und welcher mit einem Ende mit dem Fluidauslass verbunden ist. Hierbei wird das durch die Filterscheiben gefilterte Fluid zentral gesammelt und abgeführt.
Die erfindungsgemäße Filterscheibe sowie die erfindungsgemäße Filtervorrichtung werden nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele unter Bezug der beigefügten Figuren nachfolgend näher erläutert.
Es stellen dar:
1 schematisch eine Querschnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Filterscheibe
2 schematisch eine Querschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Filterscheibe
3 schematisch einen Teilquerschnitt eines Filterelementes des Ausführungsbeispiels aus 1 oder 2
4 schematisch einige Ausführungsbeispiele einer innenliegenden Verbindungsstelle der erfindungsgemäßen Filterscheibe
5 schematisch eine Querschnittansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung
6 schematisch eine Draufsicht eines der Abstandshalter des Ausführungsbeispiels nach 5
7 schematisch eine Querschnittansicht eines zweiteiligen Stützringes
In der 1 ist schematisch eine Querschnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Filterscheibe dargestellt. Die Filterscheibe wird in diesem Ausführungsbeispiel durch ein oberes Filterelement 2.1 und ein unteres Filterelement 2.2 gebildet. Die Filterelemente 2.1 und 2.2 sind kreisförmig ausgeführt und durch jeweils einen Innendurchmesser d und einen Außendurchmesser D begrenzt. Jedes der Filterelemente 2.1 und 2.2 ist in Form eines Kegelstumpfmantels 8 ausgeführt, wobei die nach außen gewandte Mantelfläche eine Einlassfläche 3.1 bzw. 3.2 und die nach innen gewandte Mantelfläche eine Auslassfläche 4.1 bzw. 4.2 der Filterelemente 2.1 und 2.2 bilden. Die Filterelemente 2.1 und 2.2 sind spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet und an ihren Innendurchmessern d durch eine Verbindungsstelle 5 fest miteinander verbunden. Die Verbindungsstelle 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Schweißverbindung 10 ausgeführt, die einen Zentrierdurchmesser 7 der Filterscheibe bildet. In dieser Anordnung stehen sich die Einlassfläche 3.1 des oberen Filterelementes 2.1 und die Einlassfläche 3.2 des unteren Filterelementes 2.2 gegenüber und bilden einen offenen Einströmraum 6. Die Auslassfläche 4.1 des oberen Filterelementes und die Auslassfläche 4.2 des unteren Filterelementes sind nach außen gewandt und frei zugänglich. Damit sind die Filterelemente 2.1 und 2.2 der Filterscheibe in einfacher Art und Weise durch eine Wasserspülung zu reinigen. Jedes Filterelemente 2.1 und 2.2 ist vorzugsweise identisch aufgebaut und weist mehrere Materiallagen auf. Ein Ausführungsbeispiel der Materiallagen wird nachfolgend noch näher erläutert.
In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Filterscheibe in einer Querschnittansicht dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Filterscheibe sind das obere Filterelement 2.1 und das untere Filterelement 2.2 in der Verbindungsstelle 5 durch eine Materialumformung 11 miteinander verbunden. Dadurch läßt sich eine nahtlose Verbindung zwischen dem oberen Filterlelement 2.1 und dem unteren Filterelement 2.2 realisieren, so dass beide Filterelemente gemeinsam aus einem hohlzylindrischen Formmaterial geformt werden können. Hierbei weißt das obere Filterelement 2.1 und das untere Filterelement 2.2 jeweils ein Form einer Hyperboloidschale 9 auf. Die Funktion und der Aufbau der Filterelemente 2.1 und 2.2 ist identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach 1, so dass an dieser Stelle Bezug zu der vorgenannten Beschreibung genommen wird.
In 3 ist ein Teilquerschnitt eines Filterelementes 2.1 oder 2.2 des Ausführungsbeispiels nach 1 oder 2 schematisch gezeigt. Das Filterelement 2.1 oder 2.2 weist nach diesem Ausführungsbeispiel insgesamt drei Filterlagen 13 auf. Die Auslassfläche 4.1 wird durch eine Lochplatte 14 gebildet. Die Lochplatte 14 ist vorzugsweise aus einem Blech geformt und weist eine Vielzahl von Öffnungen auf. Die Lochplatte 14 sorgt für die erforderliche Formstabilität des Filterelementes 2.1 bzw. 2.2. Die gegenüberliegende Einlassfläche 3.1 ist durch ein Filtermaterial 16 gebildet, das beispielsweise ein feines Drahtgewebe oder ein Filtervlies sein könnte. Über das Filtermaterial 16 wird die Filterfeinheit des Filterelementes 2.1 bzw. 2.2 definiert. Zwischen der Lochplatte 14 und dem Filtermaterial 16 ist ein Drainagegewebe 15 angeordnet. Das Drainagegewebe 15 ist vorzugsweise durch ein grobes Drahtgewebe gebildet, das zu einer gleichmäßigen Verteilung der Schmelze innerhalb des Filterelementes 2.1 oder 2.2 führt. Die Durchflussrichtung des zu filtrierenden Fluids ist in diesem Ausführungsbeispiel durch Pfeile gekennzeichnet.
Der in 3 dargestellte Aufbau eines Filterelementes ist nur beispielhaft. Grundsätzlich können auch mehrere und unterschiedliche Lagen zu einem Filterelement kombiniert werden.
In 4 sind mehrere Ausführungsbeispiele möglicher Ausführungen der Verbindungsstellen zwischen dem oberen Filterelement und dem unteren Filterelement einer Filterscheibe in einem Teilquerschnitt gezeigt.
In 4.1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Verbindungsstelle 5 zwischen den Filterelementen 2.1 und 2.2 dargestellt, bei welcher ein Schweißring 12 verwendet wird. Der Schweißring 12 ist im Bereich des Innendurchmessers zwischen den Enden der Filterelemente 2.1 und 2.2 angeordnet, wobei die Innendurchmesser der Filterelemente 2.1 und 2.2 mit einer Oberseite, bzw. mit einer Unterseite des Schweißringes 12 durch eine Schweißverbindung 10 miteinander verbunden sind. Der Schweißring 12 ist ringförmig und bildet den inneren Zentnerdurchmesser 7.
In 4.2 ist eine weitere Möglichkeit zur Ausbildung der Verbindungsstelle 5 zwischen den Filterelementen 2.1 und 2.2 gezeigt, wobei ebenfalls eine Schweißverbindung 10 mit Hilfe eines Schweißringes 12 vorgesehen ist. Der Schweißring 12 ist in diesem Ausführungsbeispiel T-förmig ausgeführt und weist zwei umlaufende Anlageflächen zur Aufnahme der innenliegenden Enden der Filterelemente 2.1 und 2.2 auf. Der innenliegende hohlzylindrische Bereich des Schweißringes 12 bildet den Zentrierdurchmesser 7. Auch hierbei werden beide Filterelemente 2.1 und 2.2 durch eine obere und eine untere Schweißnaht mit dem Schweißring 12 verbunden.
In 4.3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer möglichen Ausbildung der Verbindungsstelle 5 zwischen dem oberen Filterelement 2.1 und dem unteren Filterelement 2.2 einer Filterscheibe gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die innenliegenden Enden der Filterelemente 2.1 und 2.2 durch eine Pressverbindung miteinander verbunden. Hierzu ist ein Ummantelungsring 17 an den Enden der Filterelemente 2.1 und 2.2 umbörtelt. Der Ummantelungsring 17 bildet den Zentrierdurchmesser 7.
Die Pressverbindung zwischen den Filterelementen 2.1 und 2.2 am Innendurchmesser läßt sich auch noch dadurch verbessern, in dem zwischen den Enden der Filterelemente 2.1 und 2.2 ein Distanzring 18 geführt ist. Dieses Ausführungsbeispiel ist in 4.4 dargestellt.
Grundsätzlich sei erwähnt, dass die in den 1 bis 4 dargestellten konstruktiven Ausführungen der Filterscheibe beispielhaft sind. Wesentlich hierbei ist, dass die Einlassflächen der Filterelemente innerhalb der Filterscheibe einen offenen frei zugänglichen Einströmraum bilden, wobei die Filterelemente an ihren Innendurchmessern fest miteinander verbunden sind. So besteht auch die Möglichkeit, die Filterelemente in einer planparallelen Anordnung zueinander als Filterscheibe auszuführen, so dass sich der Einströmraum bis fast zum Innendurchmesser der Filterelemente mit einer Spalthöhle erstreckt. Damit sind die erfindungsgemäßen Filterscheiben bevorzugt geeignet, um als Scheibenstapel zu mehreren in einer Filtervorrichtung eingesetzt zu werden. Eine Abdichtung zwischen den Filterscheiben ist nur an den Aussendurchmessern zu realisieren, so dass durch geeignete Mittel selbst bei größeren Aussendurchmessern ein spiegelfreies Zusammenfügen möglich ist.
In 5 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung schematisch in einer Querschnittansicht dargestellt, in welcher mehrere erfindungsgemäße Filterscheiben 1 zu einem Scheibenstapel 23 angeordnet sind.
Das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung weist ein Filtergehäuse 19 auf, das topfförmig ausgebildet ist. In dem zylindrischen Filtergehäuse 19 ist ein Aufnahmedorn 24 angeordnet, der rohrförmig ausgebildet ist und einen mittleren Fluidkanal 33 bildet. Der Aufnahmedorn 24 bildet an einem aus dem Filtergehäuse 19 herausragenden Ende einen Fluidauslass 22.
In der Mantelfläche des Filtergehäuses 19 ist ein Fluideinlass 20 angeordnet. Zwischen dem Fluideinlass 20 und dem Fluidauslass 22 sind mehrere Filterscheiben 1 zu einem Scheibenstapel 23 angeordnet. Hierzu sind die Filterscheiben 1 an dem Aufnahmedorn 24 aufgesteckt und über den jeweiligen Zentrierdurchmesser der Filterscheibe zentriert gehalten. Jede Filterscheibe 1 weist einen umlaufenden Stützring 25 auf, der sich zwischen den äußeren Enden der Filterelemente 2.1 und 2.2 der Filterscheibe 1 erstreckt. Der hohlzylindrische Stützring 25 enthält mehrere Einströmöffnungen 26, die eine Verbindung zwischen dem Gehäuseinnenraum 34 und dem Einströmraum 6 der Filterscheibe 1 bilden. Jede der in dem Scheibenstapel 23 angeordnete Filterscheibe 1 weist einen derartigen Stützring 25 auf, so dass jeder der gebildeten Einströmräume 6 mit dem Gehäuseraum 34 verbunden sind. Die Filterscheiben 1 und die Stützringe 25 sind zu einem Pressverband derart zusammengefügt, dass die sich zwischen zwei benachbarten Stützringen 25 eingeklemmten Enden der benachbarten Filterscheiben 1 druckdicht aufeinander liegen. Der so gebildete Scheibenstapel 23 wird über einen Deckel 21 in dem Filtergehäuse 19 gehalten. Der Aufnahmedorn 24 durchdringt den Deckel 21, wobei der Durchlass durch eine Dichtung 35 abgedichtet ist.
Der Aufnahmedorn 24 weist in dem Bereich zwischen zwei aufeinander liegenden Filterscheiben mehrere Radialbohrungen 36 auf, die einen zwischen den Filterelementen 1 gebildeten Ausströmraum 37 mit dem Fluidkanal 33 verbinden.
Um bei Feinstfiltrierungen möglichst hohe Druckdifferenzen zwischen dem Einströmraum 6 und dem Ausströmraum 37 der Filterscheiben 1 zu ertragen, sind zwischen benachbarten Filterscheiben 1 jeweils ein Abstandshalter 29 angeordnet. Die Abstandshalter 29 zwischen benachbarten Filterscheiben 1 sind identisch ausgebildet und weisen jeweils mehrere am Umfang des Aufnahmedorns 24 verteilt angeordnete Stege 30 auf, die an einem Trägerring 31 gehalten sind.
Eine Draufsicht eines derartigen Abstandshalters 29 ist in 6 schematisch dargestellt. An einem in diesem Ausführungsbeispiel geschlossenen Trägerring 31 sind in gleichmäßigen Abständen zueinander mehrere Stege 30 angeordnet.
Wie in 5 dargestellt ist, weisen die Stege 30 an ihrer Oberseite jeweils ein Decklagengewebe 38 auf, um den Schmelzeaustritt aus der Auslassfläche der jeweiligen Filterscheibe 1 zu ermöglichen. Das Decklagengewebe 38 hat stützende Funktionen zwischen den Stegen, ohne den Durchfluss zu behindern.
Die in dem Scheibenstapel 23 unterste und oberste Filterscheibe 1 werden gegenüber dem Filtergehäuse 19 bzw. dem Deckel 21 durch einen einteiligen Abstandshalter in Form eines Stützgewebes 32 abgestützt.
Derartige Stützgewebe 32 könnten auch anstelle der Abstandshalter 29 zwischen benachbarten Filterscheiben 1 angeordnet werden. Diese werden bevorzugt als eine Schichtung von Drahtgewebe eingebracht, um die drucktragenden Lager zu unterstützen und eine Drainage zum Austritt 33 zu realisieren. Die Lagen würden dann bevorzugt lose eingelegt, um die Rückspulen des Filtermaterials nicht zu behindern.
Grundsätzlich sei jedoch an dieser Stelle erwähnt, dass je nach Ausführung der Filterelemente 2.1 und 2.2 der Filterscheibe 1 sowie nach Wahl der Filterfeinheit der Scheibenstapel 23 auch ohne jegliche Abstandshalter 29 einsetzbar ist. Wesentlich für die Funktion des Scheibenstapels 23 sind die den Filterscheiben 1 zugeordneten äußeren Stützringe 25, die eine druckdichte Verbindung zwischen den Filterscheiben 1 ermöglichen.
Im Betrieb wird ein Fluid vorzugsweise eine Kunststoffschmelze über den Fluideinlass 20 in das Filtergehäuse 19 eingelassen. Das Fluid verteilt sich innerhalb des Filtergehäuses zunächst in dem Gehäuseraum 34 und wird über die Einströmöffnungen 26 der Stützringe 25 in die jeweiligen Einströmräume 6 der Filterscheiben 1 geleitet. Das Fluid durchdringt die Filterelemente 2.1 und 2.2 der Filterscheiben 1 und läßt sich dann über die jeweiligen Ausströmräume 37 und den Radialbohrungen 36 des Aufnahmedorns 24 in den Fluidkanal 33 einleiten. Von dem Fluidkanal 33 wird das Fluid zu dem Auslass 22 geführt.
Bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung sind die den Filterscheiben 1 zugeordneten Stützringe 25 einteilig mit einer Mehrzahl von Eintrittsöffnungen 26 ausgebildet. Grundsätzlich lassen sich zwischen den Enden der Filterelemente auch mehrteilige Stützringe anordnen. So ist beispielsweise in 7 ein Ausführungsbeispiel einer Filterscheibe 1 gezeigt, wie sie in der in 5 dargestellten Vorrichtung verwendet werden könnte. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwischen den Filterelementen 2.1 und 2.2 ein oberer Stützring 27 und ein unterer Stützring 28 angeordnet. Die Stützringe 27 und 28 sind identisch ausgebildet und spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet. Hierbei weist jeder der Stützringe 27 und 28 eine Zentrierschulter auf, an welchem die äußeren Enden der Filterelemente 2.1 und 2.2 der Filterscheibe 1 anliegen. Der obere Stützring 27 und der untere Stützring 28 weisen im Bereich ihrer Trennfuge mehrere Ausschnitte auf, die jeweils die Einströmöffnungen 26 bilden. Die in 7 dargestellten Stützringe 27 und 28 sind besonders vorteilhaft, um eine Außenzentrierung zu bilden. Somit lassen sich derartige Filterscheiben vorteilhaft zu einem Scheibenstapel kombinieren.
Das in 5 dargestellte Ausführungsbeispiel stellt nur einen möglichen Aufbau eines Scheibenstapels mehrerer Filterscheiben in einem Filtergehäuse dar. In Praxis werden derartige Scheibenstapel vorzugsweise ausserhalb eines Filtergehäuses verspannt. Hierzu wäre der Aufnahmedorn an einem Flansch gehalten, so dass nach einem Aufstecken aller Elemente ausschließlich eine Druckplatte aufgesteckt würde. Der Scheibenstapel könnte dann zwischen den Flansch und der Druckplatte unter eine Presse axial verspannt werden. Mittels einer Schraubverbindung wird die Verspannung des Scheibenstapels gehalten und anschließend in die Filtergehäuse montiert.
Bezugszeichenliste

1: Filterscheibe
2.1: oberes Filterelement
2.2: unteres filterelement
3.1, 3.2: Einlassfläche
4.1, 4.2: Auslassfläche
5: Verbindungsstelle
6: Einströmraum
7: Zentrierdurchmesser
8: Kegelstumpfmantel
9: Hyperboloidschale
10: Schweißverbindung
11: Materialumformung
12: Schweißring
13: Filterlagen
14: Lochplatte
15: Drainagegewebe
16: Filermaterial
17: Ummantelungsring
18: Distanzring
19: Filtergehäuse
20: Fluideinlass
21: Deckel
22: Fluidauslass
23: Scheibenstapel
24: Aufnahmedorn
25: Stützring
26: Einströmöffnung
27: oberer Stützring
28: unterer Stützring
29: Abstandshalter
30: Steg
31: Trägerring
32: Stützgewebe
33: Fluidkanal
34: Gehäuseraum
35: Dichtung
36: Radialbohrung
37: Ausströmraum
38: Decklagegewebe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0973596 B1 [0002, 0004]
EP 0205407 A2 [0012, 0012]

Claims

Filterscheibe zum Filtern von einem Fluid, insbesondere Kunststoffschmelzen mit zwei kreisförmigen Filterelementen (2.1, 2.2), die jeweils durch einen Innendurchmesser (d) und einen Außendurchmesser (D) begrenzt sind und die jeweils eine Einlassfläche (3.1, 3.2) und eine Auslassfläche (4.1, 4.2) aufweisen, wobei die Filterelemente (2.1, 2.2) fest miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterelemente (2.1, 2.2) mit ihren Einlassflächen (3.1, 3.2) zueinander gewandt sind und zwischen sich einen offenen Einströmraum (6) bilden und dass die Filterelemente (2.1, 2.2) an ihren Innendurchmessern (d) eine druckdichte Verbindungsstelle (5) aufweisen.
Filterscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterelemente (2.1, 2.2) jeweils als ein Kegelstumpfmantel (8) oder als eine Hyperboloidschale (9) mit außenliegender Einlassfläche (3.1, 3.2) ausgebildet sind.
Filterscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstelle (5) der Filterelemente (2.1, 2.2) an den Innendurchmessern (d) einen Zentrierdurchmesser (7) bildet.
Filterscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstelle (5) der Filterelemente (2.1, 2.2) als eine Schweißverbindung (10) mit oder ohne einen Schweißring (12) ausgebildet ist.
Filterscheibe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstelle (5) der Filterelemente (2.1, 2.2) durch eine Materialumformung (11) gebildet ist.
Filterscheibe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterelemente (2.1, 2.2) jeweils mehrere schichtförmig angeordnete Filterlagen (13) aufweisen, wobei die Auslassfläche (4.1, 4.2) des Filterelementes (2.1, 2.2) durch eine Lochplatte (14) gebildet ist.
Filterscheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterlagen (13) zumindest ein Drainagegewebe (15) und ein Filtermaterial (16) umfassen, wobei das Filtermaterial (16) die Einlassfläche (3.1, 3.2) des Filterelementes (2.1, 2.2) bildet.
Filtervorrichtung mit mehreren Filterscheiben (1), die in einem Filtergehäuse (19) zwischen einen Fluideinlass (20) und einem Fluidauslass (22) zu einem Scheibenstapel (23) angeordnet sind, wobei die Filterscheiben (1) innerhalb des Scheibenstapels (23) über eine axial gerichtete Druckkraft gegeneinander gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterscheiben (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet sind.
Filtervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheibenstapel (23) mehrere Stützringe (25) aufweist, die jeweils den Filterscheiben (1) zur Abstützung der Filterelemente (2.1, 2.2) am Außendurchmesser (D) zugeordnet sind und die mehrere radiale Einströmöffnungen (26) im Bereich der Einströmräume (6) der Filterscheiben (1) bilden.
Filtervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützringe (25) jeweils einteilig oder mehrteilig ausgebildet sind.
Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheibenstapel (23) mehrere Abstandshalter (29) aufweist, die jeweils benachbarten Filterscheiben (1) zur Abstützung der Auslassflächen (4.1, 4.2) ihrer Filterelemente (2.1, 2.2) zugeordnet sind.
Filtervorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (29) jeweils einteilig oder mehrteilig ausgebildet sind.
Filtervorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter (29) durch mehrere an den Auslassflächen (4.1, 4.2) der sich gegenüberliegenden Filterscheibe (1) gleichmäßig verteilte Stege (30) gebildet sind, die an einem Trägerring (31) gehalten sind.
Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterscheiben (1) des Scheibenstapels (23) durch einen hohlzylindrischen Aufnahmedorn (24) zentriert sind, welcher eine Vielzahl von Radialbohrungen (36) aufweist und welcher mit einem Ende mit dem Fluidauslass (22) verbunden ist.