DE102012104939A1

DE102012104939A1 - Filtriervorrichtung für Fluide

Info

Publication number: DE102012104939A1
Application number: DE102012104939A
Authority: DE
Inventors: Robert Middler
Original assignee: Kreyenborg Verwaltung und Beteiligungen GmbH and Co KG
Current assignee: Nordson Holdings SARL and Co KG
Priority date: 2012-06-06
Filing date: 2012-06-06
Publication date: 2013-12-12
Also published as: WO2013182192A1

Abstract

Bei einer Filtriervorrichtung (100) für Fluide des Siebbolzenwechsler-Typs, ist vorgesehen, dass in einer Entlüftungsstellung wenigstens eines ersten Siebbolzens (20) die jeweiligen Schmutzseiten von übereinander angeordneten Siebkavitäten (21, 31) der benachbarten Siebbolzen (20, 30) durch wenigstens einen Verbindungskanal (41, 42; 41‘, 42‘) miteinander verbunden sind, und dass der Verbindungskanal (41) bei dem anderen Siebbolzen (30) über dessen Siebkavität (31) mit einem Eintrittskanal oder Eintrittsteilkanal (13.3) in leitender Verbindung steht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Filtriervorrichtung für Fluide, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Eine solche Filtriervorrichtung des Typs Siebbolzenwechsler ist aus der PCT/WO2004/026432 A1 bekannt. Damit ist es möglich, einen kontinuierlichen Produktionsbetrieb aufrecht zu halten, auch wenn eine der insgesamt vier Siebkavitäten gereinigt werden muss. Durch die Aufteilung des Fluidstroms auf zwei Siebbolzen mit je zwei Siebkavitäten können ständig 50% der gesamten Filterfläche im Produktion Betrieb bleiben, während die anderen Siebstellen zurückgespült oder ganz ausgetauscht werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der bekannten Filtriervorrichtung ist es sogar möglich, 75% der Gesamtfilterfläche im Produktionsbetrieb zu halten, während bei nur einer der vier Siebkavitäten eine Rückspülung oder ein Austausch der Filtermedien erfolgt.
Die vorteilhafte Wirkung der bekannten Filtriervorrichtung, nämlich drei Viertel der Filterfläche ständig im Produktionsbetrieb halten zu können, beruht auf besonderen geometrischen Verhältnissen der Eintritts- und Austrittsteilkanäle wie auch der Siebbolzen, die es im Zusammenspiel ermöglichen, an demselben Siebbolzen die eine Siebkavität zu spülen, während die andere noch im Produktionsbetrieb durchströmt wird.
Bei der aus dem Stand der Technik bekannten Filtriervorrichtung erfolgt die Befüllung, z.B. nach einem Reinigungsvorgang, stets von der Austrittsseite her, wo aber aufgrund des Druckabfalls an der Filtriervorrichtung selbst oder eines zu niedrigen Systemdrucks in den nachfolgenden Verarbeitungsmaschinen der Fluidstrom und/oder -druck mitunter zu gering ist, um eine schnelle, gleichmäßige und blasenfreie Befüllung und Entlüftung zu erreichen und die betroffene Siebkavität schnellstmöglich wieder in die Produktionsstellung zu nehmen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Filtriervorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass eine schnellere Entlüftung und Befüllung einer Siebkavität beim Anfahrprozess oder nach einem Wartungsvorgang möglich ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Filtriervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Filtriervorrichtung liegt darin, dass zwischen den jeweiligen Reinseiten der benachbarten Siebkavitäten eine interne Fließverbindung ausgebildet werden kann, die es ermöglicht, eine gereinigte und entleerte Siebkavität von der Schmutzseite her wieder mit Fluid, insbesondere Kunststoffschmelze, mit vollem Produktionsdruck zu befüllen und dabei zu entlüften. Dazu wird das Fluid über eine andere Siebkavität am anderen Siebbolzen mittels des Verbindungskanals heran geführt. Diese andere Siebkavität kann gleichwohl in einer Produktionsstellung verbleiben und kann Fluid filtrieren, denn zur Entlüftung und Befüllung der ersten Siebkavität wird nur wenig Fluid abgezweigt. Kleine Öffnungsquerschnitte im Verbindungskanal und/oder in zumindest einem Mündungsbereich des Verbindungskanals in einer Siebkavität sorgen dafür, dass nur ein kleiner Volumenstrom fließt und somit eine gleichmäßige Befüllung und Entlüftung erreicht wird.
Bei der Bezeichnung der Siebbolzen und Siebkavitäten in den Patentansprüchen sowie in der nachfolgenden Beschreibung wird durch die Worte „erste“ und „zweite“ keine besondere Reihenfolge bezeichnet und auch keine besondere Lage am Gehäuse, sondern es wird dadurch nur klargestellt, dass erfindungsgemäß die Wirkung durch das Zusammenspiel von besonderen Merkmalen an dem einem Siebbolzen zugleich mit Merkmalen an dem anderen Siebbolzen erreicht wird.
Im Zusammenhang mit der Bezeichnung der Stellungen ist „Entlüftung“ gleichbedeutend mit „Befüllung“ zu sehen. Es handelt sich dabei um eine Stellung des Siebbolzens, in der zumindest eine seiner Siebkavität mit Fluid gefüllt werden soll, wobei eben auch die eingeschlossene Luft verdrängt werden muss und nach außen entweichen kann.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Siebkavitäten jeweils neben dem an sich bekannten Entlüftungskanal, welcher sich in der Entlüftungsstellung eines Siebbolzens von der jeweiligen Oberseite der Siebkavität bis zur Gehäuseaußenseite hin erstreckt, einen Vorflutkanal besitzen, der ebenfalls vom Rand der Siebkavität in Richtung der Gehäuseaußenseite auf den Verbindungskanal zu verläuft, der sich aber axial weniger weit erstreckt als der Entlüftungskanal und der in der Entlüftungsstellung nicht aus dem Gehäuse herausführt. Dadurch ist der Vorflutkanal bei der zu Siebkavität, die sich in einer Entlüftung- bzw. Befüllungsstellung befindet, ohne Funktion.
Bei der Siebkavität am anderen, benachbarten Siebbolzen, der sich für den Befüllungs- und Entlüftungsvorgang in einer besonderen axialen Position befindet, stellt der Vorflutkanal hingegen eine Verbindung zwischen der dortigen Siebkavität und dem gemeinsamen Verbindungskanal her. Weiterhin steht in dieser Stellung die dortige Siebkavität in einer Verbindung mit wenigstens einem der Eintrittskanäle im Gehäuse.
Der Fließweg bei der Befüllung und Entlüftung ergibt sich somit am Beispiel der bevorzugten Ausführungsform, welche einen Vorflutkanal enthält, wie folgt, und zwar bei diesem Beispiel unter der Annahme, dass sich die zu befüllende Siebkavität in einer Filtriervorrichtung mit zwei Siebbolzen am oberen Siebbolzen befindet:

• Das Fluid fließt über einen der Eintrittsteilkanäle des Gehäuses in eine Siebkavität des unteren Siebbolzens, der sich in einer Produktionsstellung befindet, das heißt, zumindest eine seiner Siebkavitäten wird vor der Eintritts- zur Austrittsseite durchströmt.
• Von der Siebkavität am unteren Siebbolzen fließt das Fluid über den Vorflutkanal und den gemeinsamen Verbindungskanal in die Siebkavität des benachbarten, oberen Siebbolzens. Diese Siebkavität am oberen Siebbolzen füllt sich aufgrund des an der Eintrittsseite herrschenden hohen Drucks schnell und gleichmäßig. Die verdrängte Luft entweicht nach oben durch die Entlüftungsnut zur Gehäuseaußenseite.
• Nach vollständiger Entlüftung fahren beide Siebbolzen in die Produktionsstellung zurück. Damit werden jegliche Verbindungen der Entlüftungsnuten zur Gehäuseaußenseite wie auch der Vorflutnuten zu dem gemeinsamen Verbindungskanal unterbrochen.

Insbesondere kann der Verbindungskanal durch zwei Teilstücke gebildet werden, die V-förmig zueinander angestellt sind und die sich an einem Punkt an der Außenseite des Gehäuses schneiden, wobei der Verbindungskanal am Schnittpunkt durch ein Absperrelement wieder verschlossen ist. Die Teilstücke können also einfach durch zwei schräge, von der Außenseite des Gehäuses her eingebrachte Bohrungen gebildet werden.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, den Verbindungskanal zugleich als Rückspülkanal zu nutzen oder einen Rückspülkanal daran anschließen zu lassen, wozu im Verlauf des Verbindungskanals lediglich eine Auslassöffnung vorgesehen sein muss, die mit einem Ventil zu verschließen und zu öffnen ist. In der Rückspülstellung desjenigen Siebbolzens, der die zu reinigende Siebkavität enthält, besteht eine Verbindung der Schmutzseite der Siebkavität zum Verbindungskanal. Das Fluid wird von der Reinseite durch das Filterelement in der Siebkavität geleitet und von dort in den als Rückspülkanal zu nutzenden Verbindungskanal. Beim Öffnen des Ventils an der Auslassöffnung kann das Fluid mit den abgelösten Verunreinigungen aus dem Gehäuse ausgespült werden. Die Siebkavität am benachbarten Bolzen besitzt währenddessen keine Verbindung zum Verbindungs- und Rückspülkanal.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
1 eine Filtriervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform in Entlüftungsstellung in einer seitlichen Ansicht auf die Eintrittsseite;
2 die Filtriervorrichtung nach 1 in Rückspülstellung;
3 eine Vergrößerung der Ansicht nach 1;
4 eine Filtriervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform in Entlüftungsstellung in einer seitlichen Ansicht auf die Eintrittsseite;
5 die Filtriervorrichtung nach der zweiten Ausführungsform in Rückspülposition, in geschnittener Ansicht von oben;
6 die Filtriervorrichtung gemäß 4 in seitlich geschnittener Ansicht; und
7 die Filtriervorrichtung gemäß 5 in seitlich geschnittener Ansicht.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Filtriervorrichtung 100 mit einem Gehäuse 10 mit zwei Gehäusebohrungen 11, 12, in denen Siebbolzen 20, 30 axial verschiebbar gelagert sind. Jeder Siebbolzen 20, 30 besitzt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Siebkavitäten 21, 22, 31, 32. Diese werden von Eintrittsteilkanälen 13.1, 13.3 gespeist, welche von einer gemeinsamen Eintrittsöffnung 13 im Gehäuse 10 abzweigen. An der nicht sichtbaren Rückseite führen Austrittsteilkanäle von jeder Siebkavität zu einer gemeinsamen Auslassöffnung.
Im Gehäuse 10 ist für jedes Paar der übereinanderliegenden Siebkavitäten 21, 31 bzw. 22, 32 ein gemeinsamer Verbindungskanal 41, 42 vorgesehen, welcher innerhalb des Gehäuses 10 verläuft und welcher auch als Rückspülkanal dienen kann. Er steht während der in 1 gezeigten Entlüftungsstellung jeweils mit den beiden über einander liegenden Siebkavitäten 21, 31 bzw. 22, 32 in einer Fluid leitenden Verbindung.
Jede der Siebkavitäten 21, 22, 31, 32 besitzt jeweils im oberen Bereich wenigstens eine Entlüftungsnut 21.2, 22.2, 31.2, 32.2. Weiterhin besitzt jede der Siebkavitäten 21, 22, 31, 32 jeweils wenigstens ein Vorflutkanal 21.1, 31.1, die beide nah an der Gehäusemittelachse angeordnet sind, so dass eine Verbindung mit den jeweiligen Mündungen der Verbindungskanäle 41 und 42 hergestellt werden kann.
In der in 1 dargestellten Stellung der Siebbolzen 20, 30 wird die Befüllung und Entlüftung der zuvor gereinigten, linken oberen Siebkavität 21 erreicht. Gegenüber der Stellung in der nachfolgenden 2 ist der obere Siebbolzen 20 weiter nach links außen verschoben worden, so dass die Entlüftungsnut 21.2 außerhalb des Gehäuses 10 endet. Zu beachten ist, dass die Vorflutkanal 21.1, welche für die Entlüftung ihrer eigenen Siebkavität 21 hierbei nicht benötigt wird, kurz vor der Gehäusekante endet.
Am unteren Siebbolzen 30 befindet sich die rechte Siebkavität 32 im Produktionsbetrieb. Sie wird nach wie vor von einem der Eintrittsteilkanäle gespeist. Die linke Siebkavität 31 befindet sich noch gerade in Überdeckung mit dem Eintrittsteilkanal 13.3, so dass das Fluid wie beispielsweise Kunststoffschmelze in die Siebkavität 31 einfließen kann. Der Vorflutkanal 31.1 der Siebkavität 31 steht in Verbindung mit dem Verbindungskanal 41 der beiden benachbarten Siebkavitäten 21, 31. Der Verbindungskanal 41 dient in dieser Stellung allein der internen Überleitung des Fluids von der unteren Siebkavität 31 in die obere Siebkavität 21.
In 3 ist der Fließweg in der Entlüftungsstellung als strichpunktierte Linie dargestellt. Das Fluid gelangt vorn der Eintrittsöffnung 13 in einen der Eintrittsteilkanäle 13.3 und darüber in die untere Siebkavität 31. Über den Vorflutkanal 31.1 wird eine Verbindung zwischen der Siebkavität 31 und dem Verbindungskanal 41 hergestellt. Über den Verbindungskanal 41 als Brücke wird die obere linke Siebkavität 21 erreicht und mit Fluid gefüllt. Die verdrängte Luft entweicht nach oben hin über die Entlüftungsnut 21.2 zur Außenseite des Gehäuses 10.
Der Vorflutkanal ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als eine keilförmige Vorflutnut 31.1 ausgebildet, die aufgrund ihres sich über die Länge verändernden Querschnitts auch als Drossel dienen kann, um eine sehr langsame Befüllung zu erreichen, die auch bei hochviskosen Flüssigkeiten eine gleichmäßige, blasenfreie Befüllung ermöglicht. Die Vorflutnut 31.1 weist mit dem verjüngten Ende in Richtung der Mündungsöffnung des Verbindungskanals 41. Bevorzugt variiert auch die Tiefe der Vorflutnut und nimmt von der keilförmigen Spitze aus in Richtung der Siebkavität 31 zu.
Sobald eine Überdeckung zwischen der Vorflutnut 31.1 und dem Verbindungskanal 41 besteht, kann Schmelze langsam in den Verbindungskanal 41 einströmen. Der Öffnungsquerschnitt kann an dieser Stelle aufgrund der Keilform variiert werden, indem die axiale Position des Siebbolzens 30 verändert wird. Je weiter die Vorflutnut 31.1 auf den Verbindungskanal zugeschoben wird, desto breiter ist ihr Querschnitt an der Mündungsöffnung des Verbindungskanals und desto größer ist bei gegebenem Druck der abgezweigte Volumenstrom.
In 2 befindet sich die erfindungsgemäße Filtriervorrichtung 100 mit dem oberen Siebbolzen 20 in einer Rückspülstellung zum Spülen der linken oberen Siebkavität 21. Der untere Siebbolzen 30 mit seinen Siebkavitäten 31, 32 befindet sich in einer Produktionsstellung. Die rechte Siebkavität 22 des oberen Siebbolzens 20 wird von der Eintrittsöffnung 13 her durchströmt. An der Austrittsseite gelangt das Fluid über einen der Gehäuseaustrittsteilkanäle 14.1, 14.4 von hinten in die linke Siebkavität 21, von dort in den als Rückspülkanal genutzten Verbindungskanal 41 und durch die Auslassöffnung 43 nach außen.
4 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Filtriervorrichtung 100’, die weitgehend mit der in 1 gezeigten Filtriervorrichtung 100 übereinstimmt und bei der die Siebbolzen 20, 30 in der Entlüftungsstellung positioniert sind, um die linke obere Siebkavität 21 zu befüllen und zu entlüften. Der Fließweg ist in dieser Phase genauso, wie oben unter Bezug auf die 1 und 2 beschrieben. Unterschiedlich ist nur, dass Verbindungskanäle 41’, 42’ vorgesehen sind, die jeweils in der Mitte eine Auslassöffnung 43’ aufweisen, welche mittels eines Ventils 50’ verschließbar sind. Damit kann bei der Filtriervorrichtung 100’ der Verbindungskanal 41’, 42’ zugleich als Rückspülkanal genutzt werden.
6 zeigt die Filtriervorrichtung 100’ in einem Querschnitt während der Entlüftung. Über den unteren Siebbolzen 30 gelangt das Fluid von der Schmutzseite – in 6 rechts – der unteren Siebkavität 31 in einen unteren Abschnitt 41.2’ des Verbindungskanals 41’. Die Auslassöffnung 43’ ist über das Ventil 50’ verschlossen; ein Ventilstößel 51’ ist abgesenkt. Von dort führt der zweite Teilkanal 41.1’ des Verbindungskanals 41’ zur Siebkavität 21 im oberen Siebbolzen 20. Dort füllt sich die Siebkavität 21 zunehmend. Die verdrängte Luft entweicht durch die Entlüftungsnut 21.2 am oberen Rand der Siebkavität 21. Auch auf der Reinseite sind, wie an sich bekannt, weitere Entlüftungsnuten vorgesehen.
Den Fließweg bei der Rückspülung zeigt 5. Das Fluid gelangt über eine Einlauföffnung in einen Eintrittsteilkanal 13.1 und fließt daraus durch eine Siebkavität 22 hindurch in einen Austrittsteilkanal 14.1. Dieser steht zugleich mit der anderen Siebkavität 21 desselben Siebbolzens 20 in Verbindung, so dass das Fluid von der Reinseite her durch die Siebkavität 21 strömen kann. Es tritt dort durch das Filtermedium, löst anhaftenden Schmutz ab und fließt in den Verbindungskanal 41‘ bis zur Auslassöffnung 43‘, die sich in eine Ventilbohrung des Ventils 50‘ erstreckt.
7 zeigt in gleicher Ansicht wie 6 den Rückspülvorgang, bei dem sich die Siebbolzen 20, 30 in der in 5 gezeigten Stellung befinden. Von der Austrittsseite der Filtriervorrichtung 100’ gelangt also das Fluid über den Gehäuseaustrittsteilkanal 14.1 von hinten in die obere Siebkavität 21, von dort in den oberen Teilkanal 41.1’ des als Rückspülkanal genutzten Verbindungskanals 41’ bis in die Auslassöffnung 43’. An diese schließt sich das Ventil 50’ mit seiner Ventilbohrung 52’ an. Der Ventilstößel 51’ ist angehoben, so dass der Fließweg zur Gehäuseaußenseite frei ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2004/026432 A1 [0002]

Claims

Filtriervorrichtung (100) für Fluide, mit wenigstens einem Gehäuse (10) mit wenigstens zwei Gehäusebohrungen (11, 12), in denen axial verschiebbare Siebbolzen (20, 30) angeordnet sind, die jeweils wenigstens zwei mit axialem Abstand zueinander angeordnete Siebkavitäten (21, 22, 31, 32) aufweisen, in denen jeweils wenigstens ein Filtermedium anzuordnen ist, und mit wenigstens einem Eintrittsteilkanal (13.1, ..., 13.4) und wenigstens einem Austrittsteilkanal (14.1, 14.2) je Siebkavität (21, 22, 31, 32); wobei sich von der Schmutzseite jeder Siebkavität (21, 22, 31, 32) aus jeweils wenigstens ein Entlüftungskanal (21.2, 22.2, 31.2) zur Außenseite des Gehäuses (10) hin erstreckt; dadurch gekennzeichnet, dass in einer Entlüftungsstellung wenigstens eines ersten Siebbolzens (20): – die jeweiligen Schmutzseiten der übereinander angeordneten Siebkavitäten (21, 31) der benachbarten Siebbolzen (20, 30) durch wenigstens einen Verbindungskanal (41, 42; 41‘, 42‘) miteinander verbunden sind, und – dass der Verbindungskanal (41) bei dem zweiten Siebbolzen (30) über dessen Siebkavität (31) mit einem Eintrittskanal oder Eintrittsteilkanal (13.3) in leitender Verbindung steht.
Filtriervorrichtung (100; 100’) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich von der Schmutzseite einer Siebkavität (21, 22, 31, 32) aus jeweils wenigstens ein Vorflutkanal (21.1, 31.1) in Richtung des den Verbindungskanals (41, 42; 41’, 42’) erstreckt, wobei dessen axiale Erstreckung nicht weiter reicht als die des Entlüftungskanals (21.2, 22.2, 31.2), und dass in der Entlüftungsstellung des ersten Siebbolzens (20) der Verbindungskanal (41, 42; 41’, 42’) über wenigstens einen Vorflutkanal (21.1, 31.1) mit einer Siebkavität (31) an dem benachbarten Siebbolzen (30) verbunden ist.
Filtriervorrichtung (100; 100’) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorflutkanal (21.1, 31.1) einen über seine Länge unterschiedlichen Querschnitt besitzt.
Filtriervorrichtung (100; 100’) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorflutkanal (21.1, 31.1) sich verjüngend ausgebildet ist, wobei das verjüngte Ende zum Verbindungskanal (41, 42; 41’, 42’) weisend ausgerichtet ist.
Filtriervorrichtung (100; 100’) nach einem der Ansprüche 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (41, 42; 41’, 42’) eine verschließbare Auslassöffnung (43; 43’) an der Gehäuseaußenseite aufweist.
Filtriervorrichtung (100; 100’) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (41, 42; 41’, 42’) aus zwei V-förmig zueinander angestellten Verbindungsteilkanälen (41.1’, 41.2’) gebildet ist, die zu einer gemeinsamen Auslassöffnung (43; 43’) an der Außenseite des Gehäuses (10) führen.
Filtriervorrichtung (100; 100’) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Verbindungskanal (41, 42; 41’, 42’) ein Rückspülkanal mit einer Auslassöffnung (43, 44; 43‘, 44‘) gebildet ist oder sich an den Verbindungskanal (41, 42; 41’, 42’) ein zu einer Auslassöffnung (43, 44; 43‘, 44‘) führender Rückspülkanal von dem gebildet ist.
Filtriervorrichtung (100‘) nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnung (43’; 44‘) mit einem Ventil (50‘) verschließbar ist.