DE102011001021B4

DE102011001021B4 - Filtereinheit für ein Siebträgerelement für eine Filtriereinrichtung

Info

Publication number: DE102011001021B4
Application number: DE102011001021.1A
Authority: DE
Inventors: Stefan Wöstmann
Original assignee: Nordson Holdings SARL and Co KG
Current assignee: Nordson Holdings SARL and Co KG
Priority date: 2011-03-02
Filing date: 2011-03-02
Publication date: 2016-03-10
Anticipated expiration: 2031-03-03
Also published as: DE102011001021A1

Abstract

Filtereinheit (100) für ein Siebträgerelement für eine Filtriereinrichtung, wenigstens umfassend: – ein Stützrohr (30), das mehrere Ausnehmungen (31) im Rohrmantel aufweist, – mehrere gestapelte Scheibenfilterelemente (10), die jeweils wenigstens aufweisen: – einen Innenring als Nabe (11), mit welcher das Scheibenfilterelement auf dem Stützrohr (30) gelagert ist, – wenigstens ein sich an die Nabe (11) anschließendes Filtermedium (13, 14), wobei sich wenigstens ein Fließkanal (12) von einem durch das Filtermedium (13, 14) zumindest teilweise überdeckten Hohlraum durch die Nabe (11) hindurch bis zu jeweils wenigstens einer Ausnehmung (31) im Stützrohr (30) erstreckt; – und eine am Stützrohr (30) angebrachte und den Stapel von Scheibenfilterelementen (10) überdeckende Kopfplatte (35), dadurch gekennzeichnet, – dass die Scheibenfilterelemente (10) jeweils wenigstens zwei Filtermedien (13, 14) aufweisen, die beabstandet zueinander angeordnet sind und die sich jeweils von der Nabe (11) bis zu einem Außenring (18) erstrecken, wobei die Scheibenfilterelemente (10) sowohl an ihrer Nabe (11) wie auch an ihrem Außenring (18) wenigstens eine Anlagefläche aufweisen, – dass an wenigstens einer Seite der Scheibenfilterelemente (10) eine Vielzahl von Stützstegen (17) angeordnet sind, die sich von der Nabe (11) bis zum Außenring (18) erstrecken und die auf dem Außenring (18) aufliegen, wobei die gemeinsame Höhe H des Außenrings (18) mitsamt der aufliegenden Stützstege (17) der axialen Höhe der Nabe (11) entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Filtereinheit für ein Siebträgerelement für eine Filtriereinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Die Filtereinheiten werden insbesondere bei der Filtration von Kunststoffschmelze in eine Siebkavität eines so genannten Siebbolzenwechslers eingesetzt.
Zur Filtration von Kunststoffschmelze werden üblicherweise flächige Siebelemente verwendet, wie sie beispielsweise in der DE 10 2007 006 811 A1 beschrieben sind. Die wirksame Filterfläche ist dabei im Wesentlichen auf den Öffnungsquerschnitt der Siebkavität begrenzt und steht in direktem Zusammenhang mit der Baugröße des Siebbolzenwechslers.
Um diesem Nachteil zu begegnen, werden mit Erfolg die gattungsgemäßen Scheibenfilterelemente eingesetzt. Durch die Scheibenform und die Vielzahl der übereinander gestapelten einzelnen Scheibenfilterelemente kann die wirksame Filterfläche der Filtereinheit deutlich vergrößert werden.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass die frei im Schmelzestrom stehenden Außenkanten der Scheibenfilterelemente durch den im Fluid anstehenden Druck weggebogen werden. Dadurch weiten sich einerseits einige Zwischenräume zwischen benachbarten Scheibenfilterelementen auf, während andererseits der Zugang in andere Zwischenräume durch verformte Scheibefilterelemente ganz oder teilweise versperrt ist. Hinzu kommt, dass die Verformung so groß sein kann, dass das Filtergewebe, welches das durchströmbare Volumen eines Scheibenfilterelements definiert, aufreißt oder von seinen seitlichen Einfassungen abreißt, so dass eine zuverlässige Abscheidung von Fremdpartikeln aus dem Fluid nicht mehr gewährleistet ist.
Eine Filtereinheit der eingangs genannten Art ist aus der EP 0 728 511 A1 bekannt, wobei bei dieser Filtereinheit das Problem besteht, dass die im Schmelzestrom liegenden Außenkanten der Scheibenfilterelemente durch den anstehenden Druck weggebogen werden können.
Eine weitere gattungsgemäße Filtereinheit ist aus der EP 0 163 742 A1 bekannt. Auch bei dieser Filtereinheit gibt es keine druckbelastbare Anordnung von Scheibenfilterelementen in einem Stapel, da das Filtergewebe bei einer Ausführungsform über den Außenring gezogen ist und bei einer weiteren über den Innenring.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Filterelement der eingangs genannten Art so weiter zu entwickeln, dass eine größere Druckbeständigkeit erzielt wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Filtereinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Dadurch, dass neben der Nabe als Innenring auch noch ein Außenring verwendet wird und dass die sich von innen nach außen erstreckenden Stützstege zusätzliche Anlageflächen bilden, stützen sich die übereinander gestapelten Scheibenfilterelemente untereinander und gegenüber benachbarten Bauteilen im Siebträger ab. Die Höhe der Nabe im Zentrum entspricht der gemeinsamen Höhe von Außenring und Stützstegen.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Nabe, die Stützstege und der Außenring einteilig ausgebildet. In das solchermaßen ausgebildete Gerippe wird ein erstes Filtermedium eingelegt, das sich von unten an die Stützstege anlegt. Zur Abstützung des meist feinmaschigen Filtermediums ist insbesondere ein Lochblech vorgesehen. Darunter liegt eine Drahtgewebe aus einem dicken Draht oder ein sonstiges stützendes Gebilde, das den inneren Hohlraum aufspannt und einem Kollabieren des Hohlraums auch bei hohen Drücken und bei einem hohen Fließwiderstand eines verschmutzten Filtermediums entgegen wirkt. Darunter ist wiederum eine Stützplatte, insbesondere ein Lochblech, vorgesehen und ganz unten, zur anderen Stirnfläche hin, ist ein weiteres Filtermedium vorgesehen.
Der so gebildete Hohlraum des Scheibenfilterelements steht über radiale Bohrungen in seiner Nabe mit Bohrungen eines zentralen Stützrohrs, auf das die Nabe aufgezogen ist, in Verbindung.
Aneinander liegende Scheibenfilterelemente stützen sich innenseitig mit den Stirnflächen Ihrer Naben aneinander ab. An den Außenrändern bilden die nach außen weisenden Stirnflächen der Stützstege des einen Scheibenfilterelements und die ringförmige Stirnfläche des Außenrings des benachbarten Scheibenfilterelements die Anlageflächen.
Dadurch dass die Anlageflächen nicht nur durch die Außenringe gebildet sind, sondern auch durch die sich im Wesentlichen radial erstreckenden Stützstege, sind zugleich zwischen benachbarten Scheibenfilterelementen Fließzonen ausgebildet, und am Außenrand des Paketes aus gestapelten Scheibenfilterelementen bestehen weite Öffnungen, durch welche das Fluid in den Zwischenraum zwischen benachbarten Scheibenfilterelementen einströmen kann.
Denkbar sind auch Ausführungsformen, bei denen zu beiden Seiten hin Stützstege vorgesehen sind. Stützstege benachbarter Scheibenfilterelemente stützen sich dann entweder direkt aneinander ab, wodurch sich die doppelte Höhe des durchströmbaren Zwischenraums gegenüber der erstgenannten Ausführungsform ergibt, oder sie kämmen ineinander und sind an einem gemeinsamen Außenring abgestützt bzw. mit diesem verbunden, wodurch die einfache Spalthöhe erhalten bleibt.
Durch die erfindungsgemäße Abstützung über die Stützstege bzw. deren Anbringung direkt an den Außenringen bildet sich eine verformungssteife, aber für das Fluid durchlässige Außenhülle des Filterelements.
Vorzugsweise stützt sich das zuoberst liegende Element an einer Kopfplatte ab, und das zuunterst liegende Element stützt sich unmittelbar oder mittelbar über weiter dazwischen eingefügte Abstandshalterelemente am Grund der für den Einsatz der Filtereinheit vorgesehenen Bohrung ab.
Die Filtermedien sind zwischen Nabe und Außenring eingesetzt, sind also vorzugsweise ringscheibenförmig, aber nicht notwendigerweise kreisringförmig. Ihre Innenrandkontur und/oder ihre Außenrandkontur kann auch polygonförmig sein. Auch gewellte oder gezackte Ränder sind möglich.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht ein zusätzliches Grobfilterelement vor, das den Stapel von Scheibenfilterelementen umschließt und das sich zwischen einem Boden einer Bohrung in einem Siebträgerelement, in welche die Filtereinheit eingesetzt ist, und dessen Kopfplatte erstreckt.
An dem Grobfilterelement werden beispielsweise Partikel wie Aluminium- oder Papierreste zurückgehalten, die gerade beim Kunststoffrecycling anfallen und die teilweise so groß sind, dass sie durch eine Rückspülung aus dem inneren Hohlraum der Abstandshalterelements nicht mehr entfernbar wären. Damit wird eine Kaskadenfiltration erreicht, bei der grobe Partikel gar nicht mehr in das Innere der eigentlichen Filtereinheit gelangen. Deren Aufgabe ist somit auf die Abscheidung feiner Artikel oder Agglomerate beschränkt, was zu einer deutlich erhöhten Standzeit führt.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
1 eine Filtereinheit in seitlicher Ansicht;
2 ein Scheibenfilterelement der Filtereinheit in perspektivischer Ansicht und
3 das Scheibenfilterelement in Schnittansicht.
Im Wesentlichen besteht die in 1 gezeigte Filtereinheit 100 aus einem innen liegenden Stützrohr 30 und einem davon getragenen Stapel von Filterelementen 10, sowie einer abschließenden Kopfplatte 35.
Das zentrale Stützrohr 30 greift in eine Bohrung 200 in einem Siebträgerelement ein. Ein Kegelabsatz 39 des Stützrohrs 30 greift dabei in einen kegeligen Abschnitt der Bohrung 200 in dem Siebträgerelement ein, wodurch sich bei der im Produktionsbetrieb herrschenden Fließrichtung eine verbesserte Abdichtung ergibt, da die gesamte Filtereinheit fest in den Kegelsitz gepresst wird. Eine V-förmige Nut 34 am Umfang ermöglicht es durch einen von der Seite eingreifenden Kegelstift, die Filtereinheit 100 bereits vor Aufnahme des Produktionsbetriebs fest in den Kegelsitz zu ziehen und dadurch eine Abdichtung zu erreichen.
Die Filtereinheit 100 besteht, wie oben bereits ausgeführt, aus einer Folge von gestapelten Scheibenfilterelementen 10, zwischen den Zwischenräume 31 ausgebildet sind.
Im Produktionsbetrieb gelangt das zu filtrierende Fluid von außen her in die Zwischenräume 31, die sich zwischen benachbarten Scheibenfilterelementen 10 dadurch ausbilden, dass bei jedem Scheibenfilterelement 10 zumindest an einer der Stirnseiten Stützstege 17 vorgesehen sind, durch welche die eigentlichen Filtermedien der Scheibenfilterelemente 10 auf Abstand zueinander gehalten werden. Im Stapel ist jeweils zwischen den Stützstegen 17 ein Außenring 18 eines Scheibenfilterelements 10 erkennbar. Durch diese alternierende Folge von Stützstegen 17 und Außenringen 18 sind alle Scheibenfilterelemente 10 gegeneinander abgestützt und bilden eine Einheit.
An der Unterseite des oben aufgesetzten Kopfelements 35 mit seinem Überstand kann sich der Stapel ebenso abstützen, wie auch am Boden der Bohrung 200 im Siebträgerelement.
Je nachdem, ob die an den Scheibenfilterelementen 10 jeweils fest vorhandenen Stützstege 17 im Stapel Richtung Kopfplatte 35 weisen oder zum Boden, wird auf der jeweiligen abgewandten Seite ein zusätzliches Stützelement 17’ mit radialen Speichen untergelegt.
Sobald die Filtereinheit 100 fest in die Bohrung 200 eingesetzt und darin verspannt ist, ist auch der Stapel der Scheibenfilterelemente 10 völlig spielfrei zwischen dem Boden der Bohrung 200 und der Unterseite der Kopfplatte 35 eingespannt.
2 zeigt ein einzelnes Scheibenfilterelement 10 in perspektivischer Ansicht auf seine Oberseite, an welcher die Stützstege 17 vorgesehen sind. In der dargestellten Ausführungsform schließen sich die Stützstege 17 nahtlos an die Nabe 11 an, welche in ihrer inneren Bohrung eine Vielzahl von radialen Bohrungen 12 aufweist.
Unterhalb der Stützstege 17 ist das eigentliche Filtermedium 13 erkennbar, wobei es sich insbesondere um ein Metallgewebe handelt.
Die Stützstege 17 erstrecken sich von innen nach außen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel verlaufen sie in Form radialer Strahlen, jedoch sind auch abweichende Verläufe möglich. Am Außenrand des Scheibenfilterelements 10 münden die Stützstege 17 auf einem Außenring 18.
Wie die Schnittdarstellung nach 3 zeigt, besitzt jedes der Scheibenfilterelemente 10 zumindest:

– eine Nabe 11 mit wenigstens einer radialen Bohrung 12;
– einen Außenring 18;
– ringscheibenförmige Filtermedien 13, 14, einen inneren Hohlraum, der mit einem grobmaschigen Stützgewebe 19 ausgefüllt ist und
– ringscheibenförmige Lochbleche 15, 16 als Stützelemente für die Filtermedien 13, 14.

Die ringscheibenförmigen Filtermedien 13, 14 und die zugehörigen Lochbleche 15, 16 sind zusammen in eine leichte Eintiefung in der Nabe 11 und in dem Außenring 18 eingelegt, so dass sich beidseits des Scheibenfilterelements 10 durchgehend bündige Auflageflächen ergeben.

Claims

Filtereinheit (100) für ein Siebträgerelement für eine Filtriereinrichtung, wenigstens umfassend: – ein Stützrohr (30), das mehrere Ausnehmungen (31) im Rohrmantel aufweist, – mehrere gestapelte Scheibenfilterelemente (10), die jeweils wenigstens aufweisen: – einen Innenring als Nabe (11), mit welcher das Scheibenfilterelement auf dem Stützrohr (30) gelagert ist, – wenigstens ein sich an die Nabe (11) anschließendes Filtermedium (13, 14), wobei sich wenigstens ein Fließkanal (12) von einem durch das Filtermedium (13, 14) zumindest teilweise überdeckten Hohlraum durch die Nabe (11) hindurch bis zu jeweils wenigstens einer Ausnehmung (31) im Stützrohr (30) erstreckt; – und eine am Stützrohr (30) angebrachte und den Stapel von Scheibenfilterelementen (10) überdeckende Kopfplatte (35), dadurch gekennzeichnet, – dass die Scheibenfilterelemente (10) jeweils wenigstens zwei Filtermedien (13, 14) aufweisen, die beabstandet zueinander angeordnet sind und die sich jeweils von der Nabe (11) bis zu einem Außenring (18) erstrecken, wobei die Scheibenfilterelemente (10) sowohl an ihrer Nabe (11) wie auch an ihrem Außenring (18) wenigstens eine Anlagefläche aufweisen, – dass an wenigstens einer Seite der Scheibenfilterelemente (10) eine Vielzahl von Stützstegen (17) angeordnet sind, die sich von der Nabe (11) bis zum Außenring (18) erstrecken und die auf dem Außenring (18) aufliegen, wobei die gemeinsame Höhe H des Außenrings (18) mitsamt der aufliegenden Stützstege (17) der axialen Höhe der Nabe (11) entspricht.
Filtereinheit (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstege (17) in einem mittleren Bereich ihrer Länge über Ringe und/oder Bogensegmente miteinander verbunden sind.
Filtereinheit (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtermedien (13, 14) ringscheibenförmig sind.
Filtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Grobfilterelement vorgesehen ist, das den Stapel von Scheibenfilterelementen (10) umschließt und das sich zwischen der Kopfplatte (35) und einem Bodenelement der Filtereinheit oder dem Boden einer Bohrung (200), in welche die Filtereinheit (100) eingesetzt ist, erstreckt.