DE102010055167A1

DE102010055167A1 - Vorrichtung zum kontinuierlichen Filtern von Materialgemischen

Info

Publication number: DE102010055167A1
Application number: DE102010055167A
Authority: DE
Inventors: Roderich Ettlinger
Original assignee: Ettlinger Kunststoffmaschinen GmbH
Current assignee: Ettlinger Kunststoffmaschinen GmbH
Priority date: 2010-12-18
Filing date: 2010-12-18
Publication date: 2012-06-21
Also published as: US9815006B2; MX337089B; CN103260850B; JP2013545642A; CN103260850A; PL2651619T3; ES2533835T3; TWI468278B; RU2013132883A; BR112013014974A2; RU2579449C2; JP5666014B2; WO2012079993A3; TW201240788A; EP2651619B1; MX2013006785A; WO2012079993A2; EP2651619A2; US20130277289A1; BR112013014974B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Filtern von Materialgemischen, insbesondere zur Abtrennung von Verunreinigungen aus Kunststoffschmelzen, mit einem in einem Filterraum (2) eines Gehäuses (1) drehbar angeordneten Filter (3), mindestens einem Abstreifer (17) zum Abheben der vom Filter (3) zurückgehaltenen Verunreinigungen und einer Austragseinrichtung (18) zum Abtransport der durch den Abstreifer (17) vom Filter (2) abgehobenen Verunreinigungen aus dem Gehäuse (1). Erfindungsgemäß enthält die Austragseinrichtung (18) eine im Gehäuse (1) drehbar angeordnete Austragswelle (19), die mindestens eine durchgehende Öffnung (20) mit mindestens einem in dieser quer zur Drehachse (21) der Austragswelle (19) verschiebbar geführten Kolben (22) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Filtern von Materialgemischen, insbesondere zur Abtrennung von Verunreinigungen aus Kunststoffschmelzen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Gebrauchte Kunststoffe oder Kunststoffabfälle weisen üblicherweise hohe Anteile an Fremdstoffen, wie z. B. Metallteile, Papierreste, Glas, Sekundärkunststoffe und dgl. auf. Diese Fremdstoffe oder Verunreinigungen müssen vor der Wiederverwertung der Kunststoffe in der Regel entfernt werden. Dies erfolgt vielfach dadurch, daß die gebrauchten Kunststoffe durch Erwärmung zunächst plastifiziert werden und die Kunststoffschmelze anschließend filtriert wird. Hierfür werden sogenannte Schmelzefilter eingesetzt, durch welche die metallischen oder nichtmetallischen Fremdstoffe oder höher schmelzende Kunststoffe abgetrennt werden. Um eine kontinuierliche und störungsfreie Filtrierung zu ermöglichen, müssen die Schmelzefilter jedoch ständig gereinigt werden.
Aus der DE 202 10 115 U1 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung mit einem in einem Filterraum eines Gehäuses drehbar angeordneten Filter, einem Abstreifer zum Abheben der vom Filter zurückgehaltenen Verunreinigungen und einer Austragseinrichtung zum Abtransport der durch den Abstreifer vom Filter abgehobenen Verunreinigungen aus dem Gehäuse bekannt. Die Austragseinrichtung besteht bei dieser bekannten Vorrichtung aus einer innerhalb des Gehäuses in unmittelbarer Nähe des Abstreifers angeordneten Förderschnecke, die parallel zur Drehachse des rohrförmigen Filters verläuft. Die Förderschnecke ist derart angeordnet, dass die durch den Abstreifer von der Außenseite des Filters abgehobenen Rückstände bzw. Verunreinigungen unmittelbar an die Förderschnecke übergeben und von dieser aus dem Gehäuse heraustransportiert werden. Ein Nachteil dieser Fördereinrichtung besteht darin, dass die Verunreinigungen über die gesamte Länge der Förderschnecke und damit über einen relativ langen Förderweg transportiert werden müssen. Außerdem ist bei einer derartigen Fördereinrichtung eine direkte Verbindung zwischen dem Filterraum im Gehäuse und der Förderschecke vorhanden, so dass es zum einem Überströmen der gefilterten Materials in die für den Abtransport der Verunreinigungen vorgesehene Förderschnecke kommen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfach aufgebaute Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen schnellen und sicheren Abtransport der vom Filter zurückgehaltenen Verunreinigungen oder Rückstände ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung enthält die die Austragseinrichtung eine im Gehäuse drehbar angeordnete Austragswelle, die mindestens eine durchgängige Öffnung mit mindestens einem in dieser quer zur Drehachse der Austragswelle verschiebbar geführten Kolben aufweist. Über den Kolben kann das durch dem Abstreifer vom Filter abgehobene Material ohne lange Transportwege relativ schnell nach außen abgeführt werden, wobei die Austragswelle mit dem darin angeordneten Kolben den unter Druck stehenden Filterraum nach außen abschließt. Da keine durchgehend offene Verbindung zwischen dem Filterraum und einer Austrittsöffnung für den Austrag der durch das Filter zurückgehaltenen Verunreinigungen vorhanden ist, kann ein Überströmen der zu filternden Materialgemisches in den für den Abtransport der Filterrückstände vorgesehen Bereich vermieden werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist einfach und kostengünstig aufgebaut und ist besonders für das Filtern von Materialgemischen mit geringerem Verschmutzungsgrad konzipiert.
Die Öffnung kann z. B. durchgehender Schlitz ausgebildet sein, in dem ein einzelner schieberförmiger Kolben angeordnet ist. In dem Schlitz können aber auch mehrere schieberförmige Kolben angeordnet sein. Dadurch kann ein bei Einzelschiebern aufgrund eines ungünstigen Breiten- und Längenverhältnis auftretendes Verkanten um die Längsachse verhindert werden. In der Austragswelle können auch mehrere voneinander getrennte und in Achsrichtung der Austragswelle voneinander beabstandete schlitzförmige oder kreisrunde Öffnungen mit jeweils einem darin angeordneten schieberförmigen Kolben bzw. runden Kolben vorgesehen sein, wobei die Öffnungen gleich ausgerichtet oder in Umfangsrichtung winkelversetzt sein können.
Die Austragswelle ist zweckmäßigerweise in einer zum Filterraum offenen Längsbohrung des Gehäuses derart angeordnet, dass ein Teil der Austragswelle durch eine zum Filterraum offene Ausnehmung des Gehäuses ragt. Auf der zur Ausnehmung gegenüberliegenden Seite des Gehäuses ist eine Austrittsöffnung für den Austrag der durch die Austragseinrichtung abtransportierten Verunreinigungen vorgesehen ist.
In einer bevorzugten Ausführung weist der Schieber in Verschieberichtung gesehen eine geringere Breite als der Durchmesser der Austragswelle auf. Dadurch kann der Schieber bei einer Drehung der Austragswelle innerhalb des Schlitzes radial verschoben werden und dadurch Aufnahmekammern für die Verunreinigungen bilden.
Die Drehzahl der Trägerwelle mit dem darauf angeordneten Filter und die Drehzahl der Austragswelle sind in zweckmäßiger Weise getrennt steuerbar, wodurch eine getrennte Regelung von Reinigungs- und Fremdstoffaustragsgeschwindigkeit ermöglicht wird. Durch eine derartige Regelung kann eine sehr hohe Fremdstoffkonzentration und somit eine hohe Ausbeute des Primärmaterials erzielt werden.
Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Filtervorrichtung mit einer Reinigungseinrichtung in einem Querschnitt;
2 einen vergrößerte Darstellung der Reinigungseinrichtung von 1 und
3 eine Schnittansicht der Filtervorrichtung entlang der Linie A-A von 1;
4 verschiedene Ausführungsbeispiele einer Austragswelle und
5 eine vergrößerte Darstellung von 2.
Die in den 1 bis 3 in unterschiedlichen Ansichten schematisch dargestellte Vorrichtung zum Filtern verunreinigter Kunststoffschmelzen enthält ein Gehäuse 1 mit einem Filterraum 2, in dem ein hohlzylindrisches Filter 3 um eine Drehachse 4 drehbar angeordnet ist. Das Gehäuse 1 enthält einen Materialeingang 5 mit einer Zuführöffnung 6, über die das zu filternde Material in den Filterraum 2 geleitet wird. Das z. B. aus einem Rohr mit einer Vielzahl von Radialbohrungen bestehende Filter 3 sitzt auf einer mittels eines Motors rotatorisch angetriebenen Trägerwelle 7, die gemäß 3 einen in einer Bohrung 8 des Gehäuses 1 drehbar gelagerten schlankeren Antriebszapfen 9, einen im Filterraum 2 des Gehäuses 1 angeordneten verbreiterten Aufnahmeteil 10 für das Filter 3 und einen in einer entsprechenden Bohrung 11 eines am Gehäuse 1 befestigten Lagerdeckels 12 drehbar gelagerten Lagerzapfen 13 enthält. Über den mit einem nicht dargestellten Drehantrieb gekoppelten Antriebszapfen 9 ist das auf dem Aufnahmeteil 10 sitzende Filter 3 innerhalb der Filterraums 2 des Gehäuses 1 drehbar.
Das rohrförmige Filter 3 kann z. B. aus einem mit den Durchgangsöffnungen versehenen Stahlblech gefertigt sein, das zu einem Rohr gebogen und anschließend verschweist wird. Es wird zweckmäßigerweise aus einem verschleißfesten und korrrosionbeständigen Stahl hergestellt und gehärtet. Die Durchgangsöffnungen weisen in vorteilhafter Weise einen sich in Strömungsrichtung erweiternden Querschnitt auf und können z. B. durch Laserbearbeitung erzeugte konische Bohrungen sein. Das Filter 3 kann auch mit Oberflächenbeschichtungen versehen werden, durch welche die Verschleißfestigkeit und sonstige Eigenschaften verbessert werden.
Wie aus 3 hervorgeht, enthält die Trägerwelle 6 eine Vielzahl von über den Umfang des verbreiterten Aufnahmeteils 10 verteilt angeordneten Sammelschlitzen 14, die einen Innenraum zum Sammeln des gefilterten Materials bilden. Die Sammelschlitze 14 führen zu einem zentralen Sammelkanal 15, über den das gefilterte Material durch eine Radialöffnung 16 und einen nicht dargestellten Ringkanal im Gehäuse 1 nach Außen abgeführt werden kann.
In dem Gehäuse 1 ist ein in Axialrichtung über die gesamte Länge des rohrförmigen Filters 2 verlaufender und an dessen Außenseite anliegender Abstreifer 17 in Form einer Klinge, eines Schabemessers oder dgl. derart angeordnet, dass die am Filter 2 zurückgehaltenen Rückstände oder Verunreinigungen vom Filter 2 abgehoben und durch eine im Folgenden noch näher erläuterte Austragseinrichtung 18 in radialer Richtung abgeführt werden können. Der Abstreifer 17 ist schräg zur Außenfläche des Filters 2 und zu dessen Drehrichtung hin geneigt angeordnet. Der Abstreifer 17 kann in einer vorgegebenen Winkelstellung fest im Gehäuse 1 montiert sein, wie dies in den 1, 2 und 2 gezeigt ist. Der als Schabemesser oder Klinge ausgeführte Abstreifer 17 kann aber auch in einer schrägen Ausnehmung im Gehäuse 1 verschiebbar geführt und mittels einer Feder oder eines anderen Andruckelements an die Außenseite des Filters 2 angedrückt werden.
Die Austragseinrichtung 18 umfasst eine im Gehäuse 1 im Bereich des Abstreifers 17 drehbar angeordnete und durch einen Motor angetriebene Austragswelle 19, die parallel zur Trägerwelle 7 verläuft und im Bereich des Filters 2 eine durchgängige Öffnung 20 mit einem in dieser quer zur Drehachse 21 der Austragswelle 19 verschiebbar geführten Kolben 22 enthält. Bei der in den 1 bis 3 gezeigten Ausführung ist die Öffnung 20 als durchgehender Schlitz mit einem einzelnen Schieber als Kolben 22 ausgeführt.
In 4 sind verschiedene Ausführungsbeispiele für die Ausgestaltung der Austragswelle 19 gezeigt. In der linken Darstellung ist die Austragswelle 19 mit einer durchgängigen schlitzförmigen Öffnung 20 und einem einzelnen Schieber als Kolben 22 gemäß 1 bis 3 gezeigt. Daneben ist eine Austragswelle 19 mit einer durchgängigen schlitzförmigen Öffnung 20 und mehreren getrennten schieberförmigen Kolben 22 gezeigt. In der mittleren Darstellung ist eine Austragswelle 19 mit mehreren getrennten rechteckigen Öffnungen 20 und mehreren in den jeweiligen Öffnungen 20 verschiebbar angeordneten schieberförmigen Kolben 22 gezeigt. Daneben ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Austragswelle 19 mit mehreren in Axialrichtung und in Umfangsrichtung winkelversetzten schlitzförmigen Öffnungen 20 gezeigt. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel sind vier in Axialrichtung versetzte Öffnungen 20 vorgehen, die gegeneinander um jeweils 45° versetzt sind. In der rechten Darstellung von 4 ist eine Ausführungsform mit mehren in Axialrichtung aufeinander folgenden kreisrunden Öffnungen 20 und entsprechenden runden Kolben 22 gezeigt.
Die Austragswelle 19 ist gemäß 2 in einer zum Filterraum 2 offenen Längsbohrung 23 des Gehäuses 1 derart angeordnet, dass ein Teil der Austragswelle 19 durch eine zum Filterraum 2 hin offene Ausnehmung 24 ragt. Auf der zur Ausnehmung 24 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 1 ist eine schlitzförmige Austrittsöffnung 25 für den Austrag der durch das Filter 2 zurückgehaltenen und von der und durch die Austragseinrichtung 18 abtransportierten Verunreinigungen vorgesehen. Wie besonders aus 5 hervorgeht, weist der Kolben 22 in Verschieberichtung gesehen eine geringere Breite als der Durchmesser der Austragswelle 19 auf. Der Kolben 22 kann somit innerhalb der durchgehenden Öffnung 20 radial verschoben werden. Die Austrittsöffnung 25 im Gehäuse 1 ist unter einem Winkel versetzt zu einer Mittelachse 26 der zum Filterraum 2 hin offenen Ausnehmung 24 so angeordnet, dass sich die durchgehende Öffnung 20 bei der Drehung der Austragswelle 19 zur Austrittsöffnung 25 hin erst dann öffnet, wenn die Öffnung 20 an der zum Filterraum 2 hin offenen Ausnehmung 24 bereits vollständig offen ist.
Die Trägerwelle 7 und die Austragswelle 19 können durch unterschiedliche Antriebe geregelt angetrieben werden. Durch eine entsprechende Elektronik können so z. B. die Drehzahlen der Trägerwelle 7 und der Austragswelle in Abhängigkeit vom Einsatzzweck oder den bestehenden Drücken geregelt werden.
Bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung wird das verunreinigte Materialgemisch (vorwiegend plastische Kunststoffmasse) über die Zuführöffnung 6 des Gehäuses 1 unter Druck in den Filterraum 2 gedrückt und gelangt in den zwischen der Außenseite des Filters 3 und dem Gehäuse 1 gebildeten Ringraum. Die im Materialgemisch befindlichen Verunreinigungen werden durch das Filter 3 zurückgehalten, während das gefilterte Material durch die entsprechenden Durchgangsöffnungen im Filter 3 über die Sammelschlitze 14 zu dem Sammelkanal 15 gelangt und über die Radialöffnung 16 nach Außen abgeführt werden kann. Die am Filter 3 zurückgehaltenen Rückstände werden durch den Abstreifer 23 bei der Drehung des Filters 3 abgehoben und zwischen dem Abstreifer 17, dem Gehäuse 2 und der Austragswelle 19 gesammelt. Da der Kolben 22 eine geringere Länge als der Durchmesser der Austragswelle 19 aufweist und innerhalb der Öffnung 20 der Austragswelle 19 verschiebbar ist, kann er eine Aufnahmekammer für die Verunreinigungen bilden. Wenn die Öffnung 20 bei einer Drehung der Austragswelle 19 auf der einen Seite gemäß 2 zu der zum Ringraum 2 offenen Ausnehmung 24 im Gehäuse 1 gelangt, wird der Kolben 22 durch den Innendruck im Filterraum 2 radial nach außen gedrückt und die vor dem Abstreifer 17 liegenden Verunreinigungen werden in die sich dadurch bildende Aufnahmekammer gepresst. Gleichzeitig werden die auf der gegenüberliegenden Seite der Öffnung 20 angesammelten Verunreinigungen durch die Bewegung des Kolbens 22 über die schlitzförmige Austrittsöffnung 25 des Gehäuse 1 ins Freie transportiert. Dadurch kann ein einfacher und dennoch effektiver Abtransport der vom Filter 2 zurückgehaltenen Verunreinigungen gewährleistet werden.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann eine Filterung z. B. auch mit einer von innen nach außen gerichteten Strömungsrichtung erfolgen. Außerdem kann das Filter auch scheibenförmig ausgebildet sein oder kann eine andere geeignete Form aufweisen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 20210115 U1 [0003]

Claims

Vorrichtung zum kontinuierlichen Filtern von Materialgemischen, insbesondere zur Abtrennung von Verunreinigungen aus Kunststoffschmelzen, mit einem in einem Filterraum (2) eines Gehäuses (1) drehbar angeordneten Filter (3), mindestens einem Abstreifer (17) zum Abheben der vom Filter (3) zurückgehaltenen Verunreinigungen und einer Austragseinrichtung (18) zum Abtransport der durch den Abstreifer (17) vom Filter (2) abgehobenen Verunreinigungen aus dem Gehäuse (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Austragseinrichtung (18) eine im Gehäuse (1) drehbar angeordnete Austragswelle (19) enthält, die mindestens eine durchgehende Öffnung (20) mit mindestens einem in dieser quer zur Drehachse (21) der Austragswelle (19) verschiebbar geführten Kolben (22) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (20) als durchgehender Schlitz ausgebildet ist, in dem ein einzelner schieberförmiger Kolben (22) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (20) als durchgehender Schlitz ausgebildet ist, in dem mehrere schieberförmige Kolben (22) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Austragswelle (19) mehrere voneinander getrennte schlitzförmige Öffnungen (22) mit jeweils einem darin angeordneten schieberförmigen Kolben (22) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Austragswelle (19) mehrere voneinander getrennte kreisrunde Öffnungen (22) mit jeweils einem darin angeordneten runden Kolben (22) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (22) gleich ausgerichtet oder in Umfangsrichtung winkelversetzt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Austragswelle (19) in einer zum Filterraum (2) offenen Längsbohrung (23) des Gehäuses (1) derart angeordnet ist, dass ein Teil der Austragswelle (19) durch eine zum Filterraum (2) offene Ausnehmung (24) des Gehäuses (1) ragt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf der zur Ausnehmung (24) gegenüberliegenden Seite des Gehäuses (1) eine Austrittsöffnung (25) für den Austrag der durch die Austragseinrichtung (18) abtransportierten Verunreinigungen vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (25) unter einem Winkel versetzt zu einer Mittelachse (26) der zum Filterraum (2) hin offenen Ausnehmung (24) so angeordnet ist, dass sich die durchgehende Öffnung (20) bei der Drehung der Austragswelle (19) zur Austrittsöffnung (25) hin erst dann öffnet, wenn die Öffnung (20) an der zum Filterraum (2) hin offenen Ausnehmung (24) bereits vollständig offen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (22) eine in Verschieberichtung gesehen geringere Breite als der Durchmesser der Austragswelle (19) aufweist.
Vorrichtung nach einem der der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerwelle (7) einen in einer Bohrung (8) des Gehäuses (1) drehbar gelagerten Antriebzapfen (9), einen im Filterraum (2) angeordneten Aufnahmeteil (10) für das Filter (3) und einen in einer Bohrung (11) eines Lagerdeckels (12) gelagerten Lagerzapfen (13) enthält.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerwelle (7) mehrere Sammelschlitze (14) für die Aufnahme des gefilterten Materials enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelschlitze (14) zu einem zentralen Sammelkanal (15) führen, über den das gefilterte Material durch eine Radialöffnung (16) abgeführt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (3) in Form eines auf die Trägerwelle (7) aufgesetzten Rohrs ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der Trägerwelle (7) mit dem darauf angeordneten Filter (3) und die Drehzahl der Austragswelle (19) getrennt steuerbar sind.