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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Filtrieren eines Fluids, insbesondere zum Filtrieren einer thermoplastischen polymeren Schmelze, mit einem Gehäuse mit mindestens einem Fluidzufuhrkanal und mit mindestens einem Fluidabfuhrkanal und mit mindestens zwei, parallel zueinander und mit Abstand voneinander angeordneten Bohrungen, welche jeweils mit dem Fluidzufuhrkanal und dem Fluidabfuhrkanal in Fluidverbindung stehen, wobei in jeder der Bohrungen jeweils ein Bolzen dort verlagerbar, d. h. axial verschiebbar und/oder radial drehbar, und dabei fluiddicht gelagert ist, und jeder der Bolzen jeweils mit einem Filternest mit einer Zustromseite und einer Abstromseite versehen ist, wobei die Bolzen jeweils zumindest zwischen einer ersten Stellung, einer Filtrierstellung, in welcher das jeweilige Filternest mit der Zustromseite mit dem Fluidzufuhrkanal und mit der Abstromseite mit dem Fluidabfuhrkanal in Fluidverbindung steht, und einer zweiten Stellung, einer Rückspülstellung, in welcher das jeweilige Filternest mit der Zustromseite mit zumindest einem Rückspülkanal im Gehäuse in Fluidverbindung steht, verlagerbar sind, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Solche Vorrichtungen zum Filtrieren eines Fluids werden in der Fachsprache allgemein üblicherweise als Siebwechsler bezeichnet. Mit solchen Vorrichtungen werden zum Beispiel Fremdpartikel aus dem zu filtrierenden Fluid, beispielsweise aus aufgeschmolzenem Kunststoff in Form seiner polymeren Schmelze ausgefiltert. Entsprechende Verschmutzungen können beispielsweise bei aufgeschmolzenem Recyclingmaterial verstärkt auftreten. Im Rahmen der Filtrierung setzt sich selbstverständlich der entsprechende Filter bzw. das entsprechende Siebnest mit Rückständen früher oder später zu, so dass eine Reinigung erfolgen muss. Idealerweise können dazu zwei Filtersysteme parallel zueinander angeordnet sein, so dass es möglich ist, ein Filtersystem im Betrieb weiterlaufen zu lassen, während das andere einer Reinigung unterzogen wird. Eine Reinigung kann dabei beispielsweise durch sogenanntes Rückspülen mit bereits gefiltertem Fluid entgegen der üblichen Produktionsströmungsrichtung des Fluids erfolgen. Dazu sind Vorrichtungen bekannt, welche in der Fachsprache als sogenannte Rückspülsiebwechsler bezeichnet werden.
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Insbesondere bei Einsetzen solcher Filtervorrichtungen in Anwendungen, welche hinsichtlich des Masseflusses des Fluids sehr kritisch sind, beispielsweise bei der Herstellung von Kunststofffolien mit geringer Dicke, ist es also wünschenswert, eine kontinuierliche Strömung von gefiltertem Fluid ohne besondere Schwankungen pro Zeiteinheit sicherstellen zu können, auch wenn ein Filter gereinigt oder gewechselt werden muss.
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Das deutsche Gebrauchsmuster
DE 20 2010 017 247 U1 der Anmelderin sieht eine entsprechende Vorrichtung zum Filtrieren eines Fluids vor, bei welcher in raffinierter Weise verschiedene Bolzen in einem mehrteiligen Gehäuse angeordnet sind. Dabei sind zum einen Bolzen vorgesehen, welche zur Aufnahme der Siebe dienen, und andere Bolzen, welche durch Verlagerung separate Hohlräume schaffen, welche mit bereits gefiltertem Fluid befüllbar sind, wobei dieses Fluid dann in entsprechender Rückspülstellung der entsprechenden Verdrängerbolzen und der entsprechenden Siebträgerbolzen zum Reinigen in Rückspülung der Siebflächen dient. Die dortige Aufteilung auf funktionell getrennte mehrere Bolzenanordnungen dient der Aufrechterhaltung eines konstanten Schmelzeflusses auch im Fall eines Filterwechsels bzw. beim Rückspülen zur Reinigung eines einzelnen Filters dort.
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Das deutsche Patent
DE 196 12 790 C2 der Anmelderin beschreibt eine Vorrichtung zum Filtrieren eines Fluids, bei welcher zwei Filter in einem gemeinsamen Bolzen angeordnet sind, so dass je nach Stellung des Bolzens unterschiedliche Kavitäten in dem Bolzen in verschiedenen Teilströmen durchströmt werden können.
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Die europäische Patentschrift
EP 1 778 379 B1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Filtrieren eines Fluids, insbesondere für kunststoffverarbeitende Anlagen, welche(s) ebenfalls einen konstanten Volumenstrom auch im Falle eines Rückspülens aufrechterhalten soll. Dabei kommt nach einem dortigen Filternest in einem Schmelzekanal ein zusätzlicher Verdrängerbolzen zum Einsatz, welcher in geeigneter Position des Filternests gereinigte Schmelze in entgegen der Produktionsrichtung zeigender Richtung im Rückspülverfahren durch den entsprechend positionierten Filter dort drücken kann. Auch dort kann durch die mehrteilige Ausführung und die Aufteilung der Funktion auf verschiedene Bolzen, welche den eigentlichen Filter tragen und den Verdrängerbolzen, eine im Wesentlichen kontinuierliche Schmelzeströmung auch im Fall einer Reinigung aufrechterhalten werden.
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Die europäische Patentschrift
EP 0 577 680 B1 beschreibt eine Filtriervorrichtung für zu reinigende Fluide, bei welcher innerhalb eines Kolbens, welcher den dortigen Filter trägt, ein weiterer Kolben angeordnet ist, welcher im Falle eines geforderten Rückspülens dort auch bereits gefiltertes Material in Gegenströmung durch den dortigen Filter drücken kann. Auch hier sind die Funktionen von filtertragendem Kolben und zusätzlichem Verdrängerkolben entsprechend konstruktiv getrennt aufgeteilt und ausgeführt.
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Die Schrift
WO 98/47 688 A1 beschreibt einen Filter für viskose Massen, bei welchem ebenfalls bereits filtriertes Fluid dort durch einen zusätzlichen Verdrängerkolben in einem Schmelzekanal wieder in entsprechender Stellung durch den Filter in Rückspülstellung gedrückt werden kann, um den Filter dort entsprechend zu reinigen. Auch dabei ist eine funktionale Trennung von Siebträger und Verdrängerkolben konstruktiv vorgesehen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Filtrieren eines Fluids, insbesondere zum Filtrieren eines thermoplastischen polymeren Schmelzematerials, vorzusehen, bei welcher auf konstruktiv einfache Weise eine Filterreinigung im Rückspülbetrieb möglich ist. Insbesondere kann erfindungsgemäß dabei auch ein Rückspülen des Fluids erfolgen, welches ohne Störungen und Masseverluste im Hauptstrom während des Rückspülens arbeiten soll. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung soll außerdem sichergestellt werden, dass sich im Bereich der Vorrichtung möglichst dort kein Material so ansammeln kann, dass es sich verfestigt und dabei zu Störungen beim Rückspülen kommen kann.
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Diese erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung zum Filtrieren eines Fluids mit den Merkmalen gemäß dem Anspruch 1. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Filtrieren eines Fluids, insbesondere zum Filtrieren einer thermoplastischen polymeren Schmelze, weist ein Gehäuse auf mit mindestens einem Fluidzufuhrkanal und mit mindestens einem Fluidabfuhrkanal und mit mindestens zwei, parallel zueinander und mit Abstand voneinander angeordneten Bohrungen, welche jeweils mit dem Fluidzufuhrkanal und dem Fluidabfuhrkanal in Fluidverbindung stehen, wobei in jeder der Bohrungen jeweils ein Bolzen dort axial verschiebbar, radial drehbar und dabei fluiddicht gelagert ist, und jeder der Bolzen jeweils mit einem Filternest mit einer Zustromseite und einer Abstromseite versehen ist, wobei die Bolzen jeweils zumindest zwischen einer ersten Stellung, einer Filtrierstellung, in welcher das jeweilige Filternest mit der Zustromseite mit dem Fluidzufuhrkanal und mit der Abstromseite mit dem Fluidabfuhrkanal in Fluidverbindung steht, und einer zweiten Stellung, einer Rückspülstellung, in welcher das jeweilige Filternest mit der Zustromseite mit zumindest einem Rückspülkanal im Gehäuse in Fluidverbindung steht, verlagerbar sind. Dabei ist erfindungsgemäß jeder der Bolzen in eine dritte Stellung, eine Befüllstellung, verlagerbar, in welcher über einen jeweiligen Reinfluidkanal im jeweiligen Bolzen Fluid von der Abstromseite des jeweiligen Filternests zu einem durch die Verlagerung des jeweiligen Bolzens in der jeweiligen Bohrung entstehenden Vorratshohlraum strömt, welches dann bei Verlagerung des jeweiligen Bolzens in die zweite Stellung wieder durch das jeweilige Siebnest zum zumindest einen Rückspülkanal strömt und so aus dem Gehäuse austritt. Während der gesamten entsprechenden erfindungsgemäßen Verlagerungsbewegung des Bolzens beim „Aufziehen” (dritte Stellung) und beim „Durchdrücken” (zweite Stellung) erfolgt also die Schaffung bzw. Vergrößerung und Füllung mit Fluid des Vorratshohlraums (insgesamt bezeichnet als dritte Stellung) bzw. die Verkleinerung bzw. letztlich das Verschwinden und das Zurückdrücken des Fluids des Vorratshohlraums (insgesamt bezeichnet als zweite Stellung) während der Bolzen entsprechend hin und her axial verlagert wird, ähnlich wie bei einer Spritze.
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Somit kann also mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Funktion der Schaffung eines Hohlraums zur Aufnahme von bereits gereinigtem Fluid aus der Produktion in einem Bauteil kombiniert werden mit der entsprechend möglichen Rückspülung durch die Verlagerung des Bolzens, durch welche das vorher gesammelte Fluid durch den entsprechenden Filter im gleichen Bolzen rückgespült werden kann. Durch entsprechendes Vorsehen von zwei entsprechend parallel vorgesehenen Bolzenanordnungen ist außerdem die kontinuierliche Masseführung von gereinigtem Fluid während des Produktionsprozesses einer Gesamtanlage gewährleistet. Entgegen dem Stand der Technik ist es somit erfindungsgemäß nicht erforderlich, einen separaten Verdrängerkolben vorsehen zu müssen, welcher separate Verlagerungsmechanismen zusätzlich erfordern würde. Vielmehr kann einfach der Bolzen, welcher auch die Siebfläche aufnimmt, gleichzeitig die Bereitstellung des entsprechenden Volumen zur Aufnahme von gereinigtem Fluid und das Verdrängen dieses Fluids in Rückspülstellung beim Rückspülen durch die Siebfläche entsprechend in einer einheitlichen Anordnung mit nur jeweils einem Bolzen und nur jeweils einem entsprechend zugeordneten Aktuator ermöglichen. Dies ergibt eine besonders konstruktiv einfache Gestaltung, welche auch noch kompakt und platzsparend in größere Gesamtproduktionsanlagen integrierbar ist.
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Im Sinne der beschriebenen und beanspruchten erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Begriffe der „Stellungen” dabei also im Sinne von hinsichtlich der Bolzenposition variablen Stellungen zu verstehen, welche durchaus in sich eine Verlagerung des jeweiligen Bolzens mit umfassen und nicht auf statische „Endpunkte” von entsprechenden Bewegungen beschränkt zu verstehen sind. Dies gilt insbesondere für die zweite und die dritte Stellung, welche ja in sich eine entsprechende erfindungsgemäße Bolzenverlagerung zur Schaffung und Befüllung bzw. zur Verkleinerung und dem Ausdrücken des Fluids in/aus dem Vorratshohlraum im Befüll- bzw. Rückspülvorgang umfasst.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann in der ersten Stellung des jeweiligen Bolzens die Abstromseite des jeweiligen Filternests über den jeweiligen Reinfluidkanal, eine jeweilige, stirnseitig am jeweiligen Bolzen angeordnete und sich nur teilweise über den Umfang der einen Stirnfläche des jeweiligen Bolzens erstreckende Radialnut und eine jeweilige sich axial erstreckende Längsnut des jeweiligen Bolzens mit dem zumindest einen Fluidabfuhrkanal verbunden sein.
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Durch das erfindungsgemäß bevorzugte Vorsehen der radialen bzw. der entsprechenden Längsnut ist in jedem Fall eine dauerhafte Durchströmung mit Fluid auch in der ersten Stellung des Bolzens erfindungsgemäß besonders zuverlässig möglich. Somit kommt es dadurch nicht zum Zusetzen mit sich eventuell in Toträumen ansonsten festsetzender und sich verfestigender Schmelze.
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Erfindungsgemäß bevorzugt erstreckt sich die jeweilige Längsnut nur über eine axiale Teillänge des jeweiligen Bolzens.
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Bevorzugt ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die jeweilige Radialnut an der einen Stirnfläche des jeweiligen Bolzens dort durch eine jeweilige Abdeckplatte abgedeckt ist, wobei die jeweilige Abdeckplatte eine sich dort hindurch erstreckende jeweilige Durchgangsöffnung aufweist, so dass eine Fluidverbindung zwischen der jeweiligen Radialnut und dem jeweiligen Vorratshohlraum bei der Verlagerungsbewegung des Bolzens, insbesondere beim axialen Verschieben des Bolzens vorwärts oder rückwärts, besteht.
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Auch mit der erfindungsgemäß bevorzugt vorgesehenen Abdeckplatte wird erreicht, dass sich dort das Fluid beim Befüllen nicht festsetzt und ohne Neigung zum Verfestigen in Rückspülstellung auch wieder weiter rückgespült werden kann.
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Weiter bevorzugt ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei durch eine axiale Verlagerung des jeweiligen Bolzens aus der ersten Stellung in die dritte Stellung sich an der jeweiligen Stirnfläche davon der jeweilige Vorratshohlraum für filtriertes Fluid ausbildet und wobei über die gesamte Strecke der axialen Verlagerung die jeweilige Abstromseite des jeweiligen Filternests über den jeweiligen Reinfluidkanal, die jeweilige Radialnut und die jeweilige Längsnut mit dem zumindest einen Fluidabfuhrkanal verbunden ist.
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Mit dieser erfindungsgemäß bevorzugten Gestaltung ist besonders zuverlässig die andauernde entsprechende Durchströmung mit Fluid gewährleistet, so dass ein Verfestigen von Fluid in ansonsten eventuell auftretenden Hohlräumen bzw. Toträumen nicht zu befürchten ist.
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Ferner bevorzugt ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei der jeweilige Bolzen aus der ersten Stellung durch radiale Drehung in eine erste Zwischenstellung überführbar ist und wobei dabei abhängig von der Größe des Drehungswinkels der Fluidabfuhrkanal durch die Wandung des jeweiligen Bolzens teilweise oder vollständig verschlossen ist, so dass bei vollständigem Verschluss die jeweilige sich axial erstreckende Längsnut des jeweiligen Bolzens nicht mehr mit dem zumindest einen Fluidabfuhrkanal verbunden ist.
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Ferner bevorzugt ist auch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei in einer zweiten Zwischenstellung des jeweiligen Bolzens dabei abhängig von der Größe des Drehungswinkels der Fluidzufuhrkanal durch die Wandung des jeweiligen Bolzens teilweise oder vollständig verschlossen ist, so dass bei vollständigem Verschluss die Zustromseite des jeweiligen Filternest des jeweiligen Bolzens nicht mehr mit dem zumindest einen Fluidzufuhrkanal verbunden ist.
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Durch die entsprechende Nutzung der Mantelfläche des Bolzens zum Abdichten entsprechender Öffnungen im Gehäuse ist auf konstruktiv besonders einfache Art und Weise die Schmelzeführung in der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung ermöglicht. Insbesondere kann dadurch der entsprechende Bolzen sehr kompakt in seinen Abmessungen gehalten werden, ohne dass zusätzlich aufwendige Ventile oder Dichtungsanordnungen nötig sind.
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Zweckmäßig kann der jeweilige Bolzen erfindungsgemäß bevorzugt so verlagerbar sein, dass er sich gleichzeitig sowohl in der zweiten Stellung als auch in der ersten Zwischenstellung befindet.
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Ferner kann zweckmäßig der jeweilige Bolzen erfindungsgemäß bevorzugt so verlagerbar sein, dass er sich gleichzeitig sowohl in der dritten Stellung als auch in der zweiten Zwischenstellung befindet.
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Ebenfalls kann zweckmäßig der jeweilige Bolzen erfindungsgemäß so verlagerbar sein, dass er sich gleichzeitig sowohl in der ersten und zweiten Zwischenstellung und/oder in der zweiten und dritten Stellung befindet.
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Die Abdichtung durch den Bolzen selber kann somit besonders effektiv und konstruktiv einfach durch Anlage der Bolzenmantelfläche zur Abdichtung der entsprechenden Öffnungen des Gehäuses vorgesehen sein.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist jedem Filternest zumindest ein Rückspülkanal zugeordnet.
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Durch das Vorsehen mehrerer Bohrungen und Rückspülkanäle kann der kontinuierliche Massefluss auch während des Rückspülens eines der Siebe in einem der Bolzen besonders einfach realisiert werden.
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Erfindungsgemäß bevorzugt kann der jeweilige Bolzen einen jeweiligen Ablasskanal aufweisen, welcher in einer vierten Stellung, einer Anfahrstellung, des jeweiligen Bolzens mit dem Fluidzufuhrkanal in Fluidverbindung bringbar ist und eine Öffnung zur Umgebung der Vorrichtung aufweist, so dass dadurch Fluid aus der Vorrichtung abführbar ist.
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Das Gehäuse der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann bevorzugt einteilig oder mehrteilig sein, beispielsweise zweiteilig sein, wobei jeder Gehäuseteil jeweils eine der Bohrungen, jeweils einen Fluidzufuhrkanal und einen Fluidabfuhrkanal und jeweils einen der Bolzen mit jeweils einem Filternest, jeweils einen Rückspülkanal und jeweils einen Ablasskanal aufweist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der jeweilige Bolzen in eine fünfte Stellung, eine Siebwechselstellung, verlagerbar sein, in welcher das jeweils eine Filternest außerhalb des Gehäuse sich befindet, so dass das jeweilige Filternest in dieser Stellung auswechselbar ist, wobei die fünfte Stellung in Richtung entgegengesetzt der Stirnfläche des jeweiligen Bolzens sich befindet.
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Somit kann in der fünften Stellung einfach im Falle eines erforderlichen Siebwechsels dieser erfolgen, ohne dass die gesamte Vorrichtung komplett zerlegt werden müsste. Insbesondere ist es nicht erforderlich, dass beim Siebwechsel der abdichtende stirnseitige Bereich des entsprechenden Bolzens komplett aus der Bohrung des Gehäuses entfernt werden muss. Allerdings kann unter bestimmten räumlichen Gegebenheiten auch ein stirnseitiger Siebwechsel sinnvoll sein, wenn der Bauraum an der stirnseitig abgewandten Seite der Filtervorrichtung zum Filterwechsel dort nicht ausreichen sollte. Dann kann die fünfte Stellung auch mit einem an der Stirnseite nach erfolgtem Abnehmen einer Abdeckplatte dort herausfahrbaren Bolzen realisiert sein.
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Dabei kann besonders bevorzugt der jeweilige Bolzen so lang und so verlagerbar sein, dass in der fünften Stellung der mindestens eine Fluidzufuhrkanal und der mindestens eine Fluidabfuhrkanal durch die Wandung des jeweiligen Bolzens vollständig verschlossen ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung können jeweils Absperrventile vor dem mindestens einem Fluidzufuhrkanal und nach dem mindestens einem Fluidabfuhrkanal vorgesehen sein, mittels welchen in der fünften Stellung des jeweiligen Bolzens die jeweiligen Kanäle abschließbar sind.
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Zweckmäßig möglichst einfach kann erfindungsgemäß bevorzugt die Gestaltung der jeweiligen Bolzen derart sein, dass die Anfahrstellung des jeweiligen Bolzens, also die oben beschriebene vierte Stellung, der oben beschriebenen fünften Stellung, der Siebwechselstellung, entspricht.
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Will man den Bolzen möglichst kompakt bauen, so dass keine abdichtenden Bolzenflächen im Falle eines Siebwechsels die entsprechenden Öffnungen im Gehäuse abdecken können, so kann mit der Ausführungsform unter Verwendung der genannten Absperrventile dennoch eine konstruktiv relativ einfache Absperrung der Schmelzeströmung erfolgen. In der axialen Ausdehnung kann der Bolzen somit kürzer ausgelegt werden, was unter bestimmten räumlichen Gegebenheiten einer Gesamtanlage von Vorteil sein kann.
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Die Vorrichtung weist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zwei Bolzen auf, die unabhängig voneinander zwischen der ersten Stellung, der zweiten Stellung, der dritten Stellung, der vierten Stellung, der fünften Stellung und der ersten und zweiten Zwischenstellung bewegbar durch entsprechende Bohrungen im Gehäuse gelagert sind, wobei in der ersten Stellung der jeweilige Bolzen das zu filtrierende Fluid filtriert und in der zweiten Stellung des Bolzens das Filternest dieses Bolzens nicht mit zu filtrierendem Fluid angeströmt und entgegengesetzt zur Filtrierrichtung von filtriertem Fluid, das aus dem diesem Bolzen zugeordneten Vorratshohlraum zugeführt wird, durchströmt wird, dass während des Filtrierens durch den jeweiligen anderen Bolzen der dem jeweiligen einen Bolzen zugeordnete Vorratshohlraum durch axiale Verlagerung des jeweiligen einen Bolzens aus der ersten Stellung in die dritte Stellung oder in die dritte und gleichzeitig Zwischenstellung mit filtriertem Fluid gefüllt wird und dass zumindest ein Teil des so gespeicherten Fluids dann durch die Verlagerung des jeweiligen einen Bolzens dem jeweiligen Filternest des jeweiligen einen Bolzens zugeführt wird, wenn der jeweilige eine Bolzen aus der dritten Stellung oder der dritten Stellung und gleichzeitig zweiten Zwischenstellung in die zweite Stellung oder die zweite Stellung und gleichzeitig erste Zwischenstellung überführt wird. Im Wechsel kann der Betrieb der gesamten Anlage also durch entsprechend intermittierende Bewegungen der jeweiligen Bolzen erfindungsgemäß kontinuierlich erfolgen.
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In der beschriebenen Weise ist somit auf konstruktiv einfache Weise ein kontinuierlicher Produktionsbetrieb ohne größere Masseschwankungen im Produktionsstrom der gefilterten Schmelze möglich, wobei gleichzeitig die entsprechende Rückspülreinigung einzelner Filterelemente erfolgen kann.
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Die Erfindung wird im Folgenden rein beispielhaft und nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkend näher erläutert werden. In den Figuren zeigt:
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1 eine perspektivische Draufsicht auf eine Vorrichtung zum Filtrieren gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
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2 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht eines Details einer Vorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gemäß der 1;
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3 eine perspektivische Draufsicht auf eine Vorrichtung zum Filtrieren gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
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4 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht eines Details einer Vorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gemäß der 3;
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5 eine schematische, geschnittene Ansicht eines Details einer Vorrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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6 eine Querschnittsansicht gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gemäß 5;
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7a, 7a' bis 7g, 7g' zeigen jeweils schematisch teilweise geschnittene Ansichten der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Ansicht von der Austrittsseite einer Schmelze bzw. in Ansicht von der Eintrittsseite einer Schmelze aus gesehen in verschiedenen Betriebszuständen; und
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8a, 8a' zeigen eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer schematischen, teilweise geschnittenen Ansicht von der Austrittsseite bzw. von der Eintrittsseite gesehen.
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In den Figuren sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei in einigen Figuren die Bezugszeichen aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen sind. Die einzelnen beschriebenen Elemente gemäß den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind untereinander für den Fachmann geläufig beliebig kombinierbar, wobei die gezeigten Ausführungsformen nicht beschränkend auf die jeweiligen Kombinationen bezogen sein sollen.
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1 zeigt in einer perspektivischen Draufsicht eine Vorrichtung zum Filtrieren eines Fluids gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die gezeigte Vorrichtung dient insbesondere zum Filtrieren einer thermoplastischen polymeren Schmelze und weist ein Gehäuse 1 auf mit Bolzen 6, 7, welche dort in Bohrungen 4, 5 (obere Bohrung 4 in 1 nicht zu sehen) in dem Gehäuse 1 verlaufend bewegbar, d. h. axial verschiebbar bzw. radial drehbar fluiddicht gelagert sind. Jeder der Bolzen 6, 7 weist jeweils mindestens ein Filternest 8, 9 (oberes Filternest 8 in 1 nicht zu sehen) auf, mit einer Zustromseite und einer Abstromseite. In 1 ist der untere Bolzen 7 in einer fünften Stellung, einer Siebwechselstellung, gezeigt. Dabei wird gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung der jeweilige Bolzen über die an der gegenüberliegenden Seite angeordneten Aktuatoren 26, 27 an der Stirnseite des Gehäuses 1 nach Abnahme einer Abdeckplatte, welcher für den oberen Bolzen noch gezeigt und am Gehäuse angebracht ist (angebrachte Abdeckplatte 28), aus dem Gehäuse herausgefahren, so dass ein Siebwechsel dort stirnseitig erfolgen kann.
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Die 2 zeigt in einer schematischen Schnittansicht eines Details der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 1 einen unteren Bolzen 7 in Filterwechselstellung in Richtung von der der Aktuatorseite weg an der Stirnseite aus dem Gehäuse herausgefahren in der fünften Stellung, der Siebwechselstellung. Gemäß der Darstellung der 2 ist der dort gezeigte obere Bolzen 6 in einer zweiten Stellung, nämlich in einer Rückspülstellung. 2 zeigt auch einen Ablasskanal 29 zumindest des unteren Bolzens 7, über welchen in der gezeigten Stellung dieser mit dem Fluidzufuhrkanal 2 in Fluidverbindung bringbar ist und eine Öffnung zur Umgebung der Vorrichtung aufweist, so dass dadurch beispielsweise nicht spezifikationsgerechtes Fluid z. B. beim Anfahren aus der Vorrichtung abführbar ist. Der entsprechende Ablasskanal des oberen Bolzens 6 ist durch die verdrehte Position des Bolzens 6 in 2 nicht zu sehen.
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3 zeigt in einer perspektivischen Draufsicht eine Vorrichtung zum Filtrieren eines Fluids gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Dabei ist gemäß der in 3 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Gegensatz zu der in 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung der jeweilige Bolzen 6, 7 in Richtung zu dem jeweiligen Aktuator 26, 27 in Siebwechselstellung aus dem Gehäuse 1 heraus fahrbar. Gemäß der Darstellung der 3 ist also die dort gezeigte erfindungsgemäße Vorrichtung so ausgebildet, dass dort die Filterwechselstellung entsprechend der Position 5 nicht stirnseitig erfolgt, sondern durch Herausziehen des entsprechenden Bolzens 7 in Richtung des Aktuators 27.
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Die in den 1 und 3 gezeigten Aktuatoren 26, 27 zur Verlagerung der jeweiligen Bolzen 6, 7 sind bevorzugt Hydraulikzylinder, welche über entsprechende Gestänge mit dem jeweiligen Bolzen gemäß der Erfindung verbunden sind und die beschriebenen Bolzenverlagerungen in axialer und radialer Richtung mit entsprechenden Verschiebe- und Drehbewegungen ermöglichen. Dies wird nicht näher erläutert, da die grundsätzliche Verwendung von solchen Hydraulikzylindern dem Fachmann geläufig ist.
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Die 4 zeigt in einer schematischen Schnittansicht eines Details der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 3 einen unteren Bolzen 7 in Filterwechselstellung in Richtung der Aktuatorseite aus dem Gehäuse herausgefahren. Der Bolzen 6 wie auch der Bolzen 7 weisen eine Länge in axialer Richtung auf, welche es ermöglicht, dass durch die Bolzenwandung die jeweilige Bohrung des Fluidzufuhrkanals 2 (wie auch des Fluidabfuhrkanals 3 (in den 1 bis 5 allerdings nicht zu sehen)) abgedichtet ist, wenn sich der entsprechende Bolzen in der fünften Stellung, der Siebwechselstellung, befindet. Gemäß der Darstellung der 4 ist der dort gezeigte obere Bolzen 6 in einer ersten Stellung, nämlich in einer Betriebsstellung.
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Die Darstellung der 5 unterscheidet sich von der Darstellung der 4 lediglich dadurch, dass die dortigen Bolzen 6 und 7 jeweils kürzer ausgeführt sind, so dass durch die Bolzenwandung keine fluiddichte Abdichtung des Fluidzufuhrkanals 2 bzw. des Fluidabfuhrkanals 3 möglich ist. Gemäß der in 5 gezeigten Ausführungsform ist daher der Einsatz zusätzlicher Abdichtelemente nötig.
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Solche Abdichtelemente sind in einer Schnittansicht schematisch gemäß 6 dargestellt. Die 6 zeigt eine Querschnittsansicht eines Gehäuses 1 mit den darin sich befindenden Bohrungen 4, 5, in welchen die Bolzen 6, 7 axial verschiebbar, radial drehbar und dabei fluiddicht gelagert sind. Die Bolzen sind in der 5 allerdings nicht dargestellt. Damit im Fall des Filterwechsels, d. h. im Fall, dass einer oder beide Bolzen sich in der fünften Stellung befinden, der Fluidstrom unterbrochen werden kann, sind jeweils als Drehschieberventile ausgebildete Absperrventile 24, 25 vor dem Fluidzufuhrkanal 2 bzw. dem Fluidabfuhrkanal 3 vorgesehen. Mittels dieser Absperrventile 24, 25 kann in der fünften Stellung des jeweiligen Bolzens der jeweilige Kanal 2, 3 abschließbar sein.
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In den 7a, 7a' bis 7g, 7g' ist jeweils von einer Fluidaustrittsseite (7a bis 7g) her bzw. von einer Fluideintrittsseite (7a' bis 7g') her schematisch die Stellung eines der Bolzen 6, 7 in dem Gehäuse 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gezeigt.
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In den 7a, 7a' bis 7g, 7g' ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Filtern eines Fluids gezeigt, welche insbesondere zum Filtrieren einer thermoplastischen polymeren Schmelze Verwendung finden kann. In dem Gehäuse mit jeweils im Abstand voneinander angeordneten Bohrungen 4, 5 ist ein jeweiliger Fluidzufuhrkanal 2 und ein jeweiliger Fluidabfuhrkanal 3 den jeweiligen parallel zueinander angeordneten Bohrungen zugeordnet und in Fluidverbindung mit diesen Bohrungen stehend. Das Gehäuse 1 ist gemäß der gezeigten Ausführungsform einteilig ausgeführt. Es ist jedoch prinzipiell auch möglich, dass jeder der Gehäuseteile mit einer jeweiligen Bohrung einzeln ausgeführt und entsprechend in einem mehrteiligen Gehäuse realisiert ist. In jeder der Bohrungen 4, 5 ist jeweils ein Bolzen 6, 7 dort axial verschiebbar, radial drehbar und dabei fluiddicht gelagert. Die Bolzenbewegung kann dabei über die Aktuatoren 26, 27 (siehe z. B. 1 oder 3) erfolgen. Jeder der Bolzen 6, 7 weist jeweils ein Filternest 8, 9 auf mit einer Zustromseite, von welcher aus zu filterndes Fluid zuströmt, und mit einer Abstromseite, von welcher nach dem Filternest das gefilterte Fluid abfließt. Gemäß der Darstellung der 7a, 7a' befindet sich der untere Bolzen 7 in einer ersten Stellung, einer Filtrierstellung, in welcher das Filternest 9 mit der Zustromseite mit dem Fluidkanal 2 und mit der Abstromseite mit dem Fluidkanal 3 in Fluidverbindung steht. Der obere Bolzen 6 befindet sich gemäß der Darstellung der 7a, 7a' in einer Endstellung einer zweiten Stellung, einer Rückspülstellung, in welcher das Filternest 8 des oberen Bolzens 6 mit der Zustromseite davon mit einem zugeordneten Rückspülkanal 10 in Fluidverbindung steht. Gemäß der Darstellung ist dabei der Rückspülvorgang schon abgeschlossen.
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Die 7b, 7b' zeigt beide Bolzen 6, 7 jeweils in der ersten Stellung, der Filtrierstellung, wobei die Abstromseite der jeweiligen Filternester 8, 9 der jeweiligen Bolzen über jeweilige Reinfluidkanäle 12, 13, eine jeweilige stirnseitig am jeweiligen Bolzen 6, 7 angeordnete und sich nur teilweise über den Umfang der einen Stirnseite des jeweiligen Bolzens erstreckende Radialnut 16, 17 und eine jeweilige sich axial erstreckende Längsnut 18, 19 des jeweiligen Bolzens 6, 7 mit dem jeweiligen Fluidabfuhrkanal 3 verbunden ist. Gemäß der in den Figuren der Sequenz der 7 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die jeweilige Radialnut 16, 17 an der jeweiligen Stirnfläche des jeweiligen Bolzens 6, 7 dort durch eine jeweilige Abdeckplatte 20, 21 abgedeckt, wobei die jeweilige Abdeckplatte 20, 21 eine sich dort hindurch erstreckende jeweilige Durchgangsöffnung 22, 23 aufweist. Über diese Durchgangsöffnung kann in einer später gezeigten dritten Stellung des jeweiligen Bolzens 6, 7 eine Fluidverbindung zwischen den jeweiligen Radialnuten und einem jeweiligen Vorratshohlraum 14 gebildet durch die Bolzenbewegungen in der dritten Stellung bestehen.
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In der Darstellung der Sequenz der 7 ist gemäß 7c, 7c' der obere Bolzen 6 durch radiale Drehung aus der ersten Stellung in eine erste Zwischenstellung überführt, so dass dabei abhängig von der Größe des Drehwinkels der zugeordnete Fluidabfuhrkanal 3 durch die Wandung des Bolzens 6 teilweise, oder wie im gezeigten Fall der 7c, 7c' vollständig, verschlossen ist. Somit befindet sich bei diesem vollständigen Verschluss die sich axial erstreckende Längsnut 18 des Bolzens 6 nicht mehr in Fluidverbindung mit dem Fluidaufuhrkanal 3 dieses Bolzens.
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Gemäß der Darstellung der 7d, 7d' ist der Bolzen 6 in einer axialen Verlagerungsbewegung in einer dritten Stellung, einer Befüllstellung, in welcher über den Reinfluidkanal 12 des Bolzens 6 das Fluid von der Abstromseite des Filternests 8 zu einem durch die Verlagerung des Bolzens 6 in der Bohrung 3 entstehenden Vorratshohlraum 14 strömt (der entsprechende Vorratshohlraum des unteren Bolzens 6 ist in den Figuren nicht gezeigt). Die Bewegung des Bolzens 6 ist durch den Pfeil in der Figur dargestellt.
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Generell sind die Bewegungszustände der Bolzen 6, 7 in den Figuren durch entsprechende Pfeile visualisiert.
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Gemäß der in der 7e, 7e' gezeigten Stellung des oberen Bolzens 6 ist der Befüllvorgang, der gemäß der Bewegung in der dritten Stellung dieses Bolzens 6 stattgefunden hat, beendet, und der so entstandene Vorratshohlraum 14 ist mit Fluid von der Abstromseite des Filternests 8 gefüllt. Gemäß der Darstellung der 7e, 7e' ist der Bolzen 6 dabei in eine zweite Zwischenstellung verdreht, in welcher der Bolzen 6 dabei abhängig von der Größe des Drehwinkels mit seiner Wandung den Fluidzufuhrkanal 2 teilweise oder vollständig (gemäß der Darstellung der 7e, 7e' vollständig) verschließt, so dass die Zustromseite des Filternests 8 des Bolzens 6 nicht mehr mit dem zugeordneten Fluidzufuhrkanal 2 verbunden ist. Nun kann entsprechend das Rückspülen des Filternests 8 des Bolzens 6 erfolgen. Sieht man dazu auf die Darstellung gemäß 7f, 7f', so ist dort zu sehen, dass durch erneute Rückverlagerung des Bolzens 6 in der Bohrung 4 das Fluid aus dem Vorratshohlraum 14 wieder zur Abstromseite des Filternests 8 und durch das Filternest 8 zu dessen Zustromseite gedrückt wird und dabei zu dem diesem Bolzen 6 zugeordneten Rückspülkanal 10 strömt und so aus dem Gehäuse 1 austreten kann. Der Bolzen 6 befindet sich dabei in einer zweiten Stellung, einer Rückspülstellung, in welcher das Filternest 8 mit der Zustromseite mit zumindest dem Rückspülkanal 10 in Fluidverbindung steht und wobei der Bolzen 6 weiter entsprechend axial verlagert wird.
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Die 7g, 7g' zeigt nun das Ende der Bewegung des Bolzens 6 in der zweiten Stellung, wobei gemäß der Darstellung der 7g, 7g' angedeutet ist, dass die Fluidverbindung zwischen der Zustromseite des Filternests 8 und dem zugeordneten Rückspülkanal 10 in Fluidverbindung steht, wenn sich der entsprechende Bolzen schon in Richtung der ersten Stellung zurückbewegt.
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Die Darstellung der 8a, 8a' zeigt ähnlich wie die Sequenz gemäß 7a, 7a' bis 7g, 7g' schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei sich die Ausführungsform gemäß 8a, 8a' von der Ausführungsform gemäß der sequentiellen Darstellung der 7 dahingehend unterscheidet, dass in 8a, 8a' jeweils keine Abdeckplatten 20, 21 vorgesehen sind, welche die jeweilige Radialnut 16, 17 an der Stirnfläche des jeweiligen Bolzens 6, 7 abdecken.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, unter Einsatz des jeweiligen Bolzens, welcher das jeweilige Filternest trägt, selbst, d. h. lediglich mit entsprechender Bewegung dieses Bolzens, Rückspülfluid zu gewinnen, welches dann durch die Bolzenbewegung selbst wieder durch das jeweilige Filternest des entsprechenden Bolzens rückgespült werden kann. Aufwendige Lösungen, welche gemäß dem Stand der Technik hier mit mehreren Zusatzbolzen und zusätzlichen Fluidverbindungen arbeiten, sind daher erfindungsgemäß nicht erforderlich. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann somit konstruktiv einfach und raumsparend eine zuverlässige Rückspülung und somit Reinigung der entsprechenden Filtervorrichtung ermöglichen. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann also auf einfache Weise konstruktiv ohne hohen baulichen Aufwand eine im Betrieb zuverlässige und dabei dennoch einfach zu betreibende und schnell durch Rückspülen zu reinigende Filtervorrichtung erfindungsgemäß verwirklicht sein.
