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Die Erfindung betrifft einen Schmelzefilter, insbesondere zur Filterung von Kunststoffschmelzen, mit zumindest einer beweglichen, insbesondere drehbaren Siebscheibe mit einem oder mehreren Siebeinsätzen, wobei zumindest ein Siebeinsatz innerhalb des Schmelzefilters derart in einen Strom von Schmelze bewegbar ist, dass der Siebeinsatz gegenüber einer Vorflutöffnung eines Schmelzevorflutkanals liegt.
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Beim Wechsel von Siebeinsätzen befindet sich zunächst Luft in den Poren oder Kavitäten der Siebeinsätze. Nach Drehung dieser neuen Siebeinsätze in den Schmelzekanal würde ohne Gegenmaßnahmen die Luft mit in die gereinigte Schmelze gelangen und hier ggf. zu Ausschuss an den herzustellenden Kunststoffteilen führen.
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Bei bekannten Rückspülfiltern wird deshalb einfach der an sich neue und saubere Siebeinsatz rückgespült und damit die Luft verdrängt, bevor der Einsatz in den Schmelzekanal gedreht wird. Siebrad-Filter ohne Rückspülung weisen in der Regel eine passive Vorflutung durch entsprechende Nutverbindungen zwischen Schmelzekanal und dem eindrehenden Siebeinsatz auf. Bei unterschiedlichen zu reinigenden Schmelzen, die beispielsweise unterschiedliche Viskositäten aufweisen, müssten jedoch unterschiedlich große Nute vorgesehen werden.
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Aus der
DE 296 14 351 U1 ist ein Schmelzefilter mit einer rotierenden Siebscheibe bekannt, bei dem ein Teil der Schmelze über eine Nut als Schmelzevorflutkanal in eine neue Siebkavität geleitet wird. Derartige passive Vorflutung von neuen Siebkavitäten bei Schmelzefiltern bereitet jedoch allgemein Schwierigkeiten, da die einströmende Schmelze oftmals zu schnell die Kavität füllt und dadurch einen Druckabfall im Hauptschmelzestrom verursacht bzw. eine drastische Reduzierung der Durchflussmenge bewirkt. Dies kann wiederum Auswirkungen auf die Maßhaltigkeit des extrudierten Produktes haben, welches damit unbrauchbar werden kann.
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Deshalb wurde in der
DE 296 14 351 U1 vorgeschlagen, zur Vorflutung von Siebkavitäten bei Schmelzefiltern eine stufenlos einstellbare Drosselung des vom Hauptschmelzestrom abzuzweigenden Schmelzestroms in dem Schmelzevorflutkanal mittels eines bolzenförmigen Gegenstands zu erreichen, der senkrecht in den Schmelzevorflutkanal stufenlos verfahrbar eintaucht und diesen in seiner einen Endstellung als Verschlussbolzen komplett verschließt und in seiner anderen Endstellung komplett öffnet. Dadurch ist der Durchlass des Schmelzevorflutkanals durch den Verschlussbolzen einstellbar, wobei der Fülldruck dem Extrusionsdruck entspricht
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Die
DE 103 26 487 A1 betrifft eine Vorrichtung zur Bereitstellung einer Kunststoffschmelze mit einer Zuführung für Stoffkomponenten, wobei die Vorrichtung eine drehbare Siebscheibe als Reinigungseinheit für die durchlaufende Kunststoffschmelze und eine Sensoreinheit zur Erfassung von einem oder mehreren Prozessparametern aufweist, wobei aufgrund ermittelter Prozessparameter oder der filterspezifischen Prozessdaten die über die Zuführvorrichtung zugeführten Prozessmaterialien zumindest in Art und Dosierung oder die Verarbeitungsparameter der Prozessmaterialien regelbar sind.
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Aus der
DE 102 25 601 A1 ist eine Reinigungsvorrichtung für ein Schmelzefilter eines Rotary-Filtriersystems bekannt, der zur Filterung von Kunststoffschmelzen in Extrudern vorgesehen ist und eine drehbare Siebscheibe mit mehreren Siebeinsätzen umfasst, wobei ein Siebeinsatz derart in einen Strom von Reinigungsmitteln innerhalb der Vorrichtung bewegbar ist, dass der Siebeinsatz derart ober oder unterhalb einer Beaufschlagungsöffnung eines Reinigungskanals liegt, dass der Siebeinsatz in der Siebscheibe mit Abstand zu der der Beaufschlagungsöffnung zugewandten Oberfläche der Siebscheibe angeordnet ist.
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Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, ein Schmelzefilter der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass die Vorflutung unabhängig vom Extrusionsdruck ist und somit Druckschwankungen beim Siebwechsel auch bei hochviskosen Materialien minimiert werden.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß für ein Schmelzefilter der eingangs genannten Art durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Schmelzefilter mit einer Vorrichtung zur aktiven mechanischen Vorflutung versehen ist, welche die Schmelze im Schmelzevorflutkanal mit einem Druck zu beaufschlagen vermag.
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Dadurch ist die Vorflutung unabhängig vom Extrusionsdruck und somit können sich Druckschwankungen beim Siebwechsel auch bei hochviskosen Materialien nicht auswirken.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Vorrichtung einen extern betriebenen Stößel oder Kolben aufweist, der auf die Schmelze im Schmelzevorflutkanal einwirkt.
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Erfindungsgemäß kann die Vorrichtung extern am Schmelzefilter angeordnet sein.
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In vorteilhafter Weise kann die dem Schmelzevorflutkanal zugeführte Schmelze dem Schmelzekanal entnommen werden, wobei der Schmelzevorflutkanal die Schmelze von der verschmutzten Seite oder der gefilterten Seite des Schmelzekanals ableiten kann. Dabei wird vorgeschlagen, wenn die Schmelze von der verschmutzten Seite des Schmelzekanals abgeleitet wird, dass die Vorflutöffnung des Schmelzevorflutkanals auf der Seite des Siebeinsatzes angeordnet wird, die später im Schmelzekanal auch der Anströmseite des Siebeinsatzes entspricht, während dann, wenn die Schmelze von der gefilterten Seite des Schmelzekanals abgeleitet wird die Vorflutöffnung des Schmelzevorflutkanals auch auf der Seite des Siebeinsatzes angeordnet sein kann, die später im Schmelzekanal der Abströmseite des Siebeinsatzes entspricht.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Vorflutöffnung des Schmelzevorflutkanals als Schlitz ausgebildet ist, der durch den Kolben der Vorrichtung beschickt wird.
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Erfindungsgemäß kann die Vorrichtung eine Schmelzemenge abgeben, die geringfügig größer als die Füllmenge der Kavität und des Siebeinsatzes ist, und kann die Vorrichtung mit einstellbarem und/oder geregeltem Druck arbeiten.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass der Schmelzevorflutkanal auf der, der Vorflutöffnung gegenüber liegenden Seite des Siebeinsatzes als Ablasskanal ausgebildet ist, und dass der Ablasskanal einen kleineren Durchmesser als der Schmelzevorflutkanal und/oder eine Ablassdüse und/oder ein Ablassventil aufweist.
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Der Ablasskanal dient dazu, die beim Vorfluten verdrängte Luft abzulassen. Damit aber nach einem Vorflutvorgang keine Luft mehr über den Ablasskanal an den Siebeinsatz gelangen kann, wo die Luft ggf. mit der Schmelze, negativ für diese, reagieren könnte, weist der Ablasskanal einerseits möglichst nach unten, und besitzt einen möglichst kleinen Durchmesser oder weist sogar eine Düse auf, damit die Schmelze im Ablasskanal zwar nach unten abfließen kann, die durchschnittliche Zeit zwischen zwei Vorflutungen jedoch kleiner ist als die Zeit, die benötigt wird, den Ablasskanal Scherkraft bedingt leerlaufen zu lassen Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
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1 die Draufsicht auf einen schematisch dargestellten erfindungsgemäßen Schmelzefilter mit einer Siebscheibe sowie einem, einem Siebeinsatz zugeordneten Vorflutraum, und
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2 die schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Schmelzefilters gemäß 1 im Querschnitt.
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In der 1 ist ein Schmelzefilter 1 mit einer gemäß Ausführungsbeispiel kreisrunden Siebscheibe 2 dargestellt, in der ringförmig mehrere auswechselbare Siebeinsätze 3, 3' und 3'' eingesetzt sind, die durch Trennstege 4 der Siebscheibe 2 abgeteilt sind. Üblicherweise sind etwa zehn bis vierzehn Siebeinsätze 3 bis 3n in der Siebscheibe 2 vorgesehen. Die Siebscheibe 2 wirkt mit ihren auswechselbare Siebeinsätzen 3 als Schmelzefilter und kann durch kontinuierliche oder getaktete Drehung um ihre Achse 5 jeweils teilweise in eine Filter- und eine Vorflutstellung gebracht werden.
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Der Schmelzefilter 1 besteht aus zwei Plattenkörpern 1' und 1'', wie dies aus 2 näher ersichtlich ist. Die in Filterstellung befindlichen Siebensätze 3' stehen mit ihrer Anströmseite gegenüber einer Schmelzezuführöffnung 6 des hinteren Plattenkörpers 1', die diese Siebeinsätze 3' mit zu filternder Schmelze beaufschlagt und sich über mehrere Siebeinsätze 3' erstrecken kann. Die Schmelzezuführöffnung 6 wird dabei von einem, Schmelzekanal 7 gespeist.
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Die Siebscheibe 2 kann durch kontinuierliche oder getaktete Drehung mittels einer nicht dargestellten mechanischen, elektrischen oder hydraulischen Antriebsvorrichtung um ihre Achse 5 derart bewegt werden, dass sich immer neue Siebensätze 3' vor der Schmelzezuführöffnung 6 befinden und den Schmelzestrom filtern. Die Siebeinsätze 3', die in Filterstellung sich bereichsweise zugesetzt haben, können durch einen Druckanstieg vor den Siebeinsätzen 3' des Schmelzefilters 1 erkannt werden. Bei der Drehung bleibt die zur Verfügung stehende freie Siebfläche im Wesentlichen konstant.
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Zur erfindungsgemäßen aktiven Vorflutung ist eine Vorflutanordnung 8 vorgesehen, die aus einem Vorflutkolben oder Stößel bestehen kann, der beispielsweise an dem Schmelzefilter 1 angeflanscht ist und über einen Schmelzevorflutkanal 9 einen externen Druck auf die von dem Hauptschmelzestrom abgezweigte Schmelze ausübt, so dass eine Schmelzevorflutströmung 10 entsteht, und die Schmelze aus einer Bohrung oder Vorflutöffnung 11 austreten und die Kavitäten eines neuen Siebeinsatzes 3'' füllen kann, damit die Luft entweicht. Anschließend kann die Siebscheibe 2 weitergedreht werden, so dass sich der neue Siebeinsatz 3'' an der Stelle der Siebeinsätze 3' vor der Schmelzezuführöffnung 6 und sich somit im Hauptschmelzestrom befindet.
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Die für den Schmelzevorflutkanal abzuzweigende Schmelze für die Vorflutung kann von der sauberen Seite, hinter dem Schmelzefilter 1, oder der ungefilterten Seite abgeleitet werden.
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Die 2 zeigt den Schmelzefilter 1 bestehend aus zwei parallelen Plattenkörpern 1' und 1'' bzw. Filterblöcken im Querschnitt, von denen die kreisrunde Siebscheibe 2 mit ihren ringförmig angeordneten Siebeinsätzen 3 bis 3'' komplett umschlossen ist.
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In Vorflutstellung ist die Siebscheibe 2 zwischen den parallelen Plattenkörpern 1' und 1'' im Bereich des im Plattenkörper 1'' vorgesehenen Schmelzevorflutkanals 9 gehalten, wobei in Flussrichtung der Schmelzevorflutströmung 10 die Vorflutöffnung 11 für die Beaufschlagung der Siebeinsätze 3'' der Siebscheibe 2 vorgesehen ist. Die Schmelzevorflutströmung 10 wird dabei von der Vorflutanordnung 8 aktiv bewirkt und aufrechterhalten, so dass eine schnelle und sichere Vorflutung der Siebkavitäten ohne Beeinflussung vom Extrusionsdruck gegeben ist, und Druckschwankungen im Schmelzekanal 7 unterbunden werden.
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Durch die Rotation der Siebscheibe 2 um die zentrale Achse 5 können die Siebeinsätze 3, 3' und 3'' nacheinander in den von der Vorflutöffnung 11 überstrichenen Bereich gedreht werden.
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Die Siebeinsätze 3 bis 3'' sind senkrecht zur Erstreckungsebene 12 der Siebscheibe 2 versetzt angeordnet, so dass sich zwischen der Vorflutöffnung 11 und der dieser Vorflutöffnung 11 zugewandten Oberfläche 13 ein Vorflutraum 14 bildet, der seitlich nach außen von den Trennstegen 4 begrenzt ist. Der Vorflutraum 14 liegt innerhalb der Siebscheibe 2. Auch mit dem Vorflutraum 14 kann die Laminarität der Schmelzevorflutströmung 10 beibehalten werden, was für eine kontinuierliche Vorflutung besonders günstig ist.
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Auf der, der Vorflutöffnung 11 gegenüberliegenden Seite des Siebeinsatzes 3'' ist in dem Plattenkörper 1' ein Ablassraum 15 ausgebildet, der in den Ablasskanal 9' mündet. Der Ablasskanal 9' führt dabei nach unten, und dient dazu, die beim Vorfluten aus der Kavität und dem gewechselten Siebeinsatz 3'' verdrängte Luft abzulassen.
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Damit aber nach einem Vorflutvorgang keine Luft mehr über den Ablasskanal 9' an den Siebeinsatz 3'' gelangen kann, wo diese Luft ggf. bei den Betriebstemperaturen mit der Schmelze chemisch reagieren könnte, und die Schmelze im Siebeinsatz 3'' in ihren Eigenschaften negativ verändert werden könnte wird über die Vorflutanordnung 8 mehr Schmelze für die Schmelzevorflutströmung bereitgestellt, als die Kavität und der Siebeinsatz 3'' fassen können, so dass auch Schmelze über den Ablassraum 15 in den Ablasskanal 9' gelangt. Der Ablasskanal 9' besitzt einen möglichst kleinen Durchmesser oder weist sogar eine Düse auf, damit die Schmelze im Ablasskanal 9' zwar nach unten abfließen kann, die durchschnittliche Zeit zwischen zwei Vorflutungen jedoch kleiner ist als die Zeit, die benötigt wird, den Ablasskanal 9' Scherkraft bedingt leerlaufen zu lassen.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Schmelzefilters 1 ergibt sich eine aktive mechanische Vorflutung durch Verwendung eines extern betriebenen Stößels oder Vorflutkolbens als Vorflutanordnung. Die Schmelze zur Vorflutung wird dem Hauptschmelzestrom im Schmelzekanal 7 entnommen. Dazu kann der Schmelzevorflutkanal 9 dem Eintrags- oder Austragsbereich des Schmelzekanals 7 angeordnet sein.
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Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Vorflutung, bei der der Fülldruck exogen erzeugt werden kann und somit unabhängig vom Extrusionsdruck ist. Hier erfolgt die Vorflutung dann ”aktiv”, d. h. durch einen separate Vorrichtung, beispielsweise den Vorflutkolben der Vorflutanordnung 8. Ein solches System wird bei üblichen Rotary Filtern nicht verwendet. Es ermöglicht eine effiziente Vorflutung und damit Minimierung von Druckschwankungen beim Siebwechsel auch bei hochviskosen Materialien.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schmelzefilter
- 1', 1''
- Plattenkörper
- 2
- Siebscheibe
- 3, 3', 3''
- Siebeinsätze
- 4
- Trennstege
- 5
- Achse
- 6
- Schmelzezuführöffnung
- 7
- Schmelzekanal
- 8
- Vorflutanordnung
- 9
- Schmelzevorflutkanal
- 9'
- Ablasskanal
- 10
- Schmelzevorflutströmung
- 11
- Vorflutöffnung
- 12
- Erstreckungsebene
- 13
- Oberfläche
- 14
- Vorflutraum
- 15
- Ablassraum
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 29614351 U1 [0004, 0005]
- DE 10326487 A1 [0006]
- DE 10225601 A1 [0007]
