DE19704621A1 - Vorrichtung zum Reinigen viskosen Materials - Google Patents

Vorrichtung zum Reinigen viskosen Materials

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen viskosen Materials, insbesondere einer Kunststoffschmelze von Festkörperverunreinigungen.
Aus EP 615 829 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, mittels der Festkörperverunreinigun­ gen, beispielsweise Metallpartikel oder dergleichen, aus einer viskosen Schmelze von thermoplastischem Kunststoffmaterial abgetrennt werden können. Die bekannte Vor­ richtung hat einen rohrzylindrischen Siebkörper mit einer Vielzahl enger Löcher in sei­ nem Mantel. Der Siebkörper sitzt in einem Stützrohr, das zum Abführen des gereinigten Materials in Umfangsrichtung verteilt eine Vielzahl axialer Kanäle enthält, die ihrerseits am Innenmantel des Stützrohrs in zu den Löchern des Siebkörpers offene Umfangsnuten übergehen. Die Umfangsnuten können entweder in den Siebkörper oder das Stützrohr eingeformt sein. Zum Reinigen wird die Kunststoffschmelze mittels eines Extruders in den Hohlraum des Filterkörpers gedrückt und von der Außenseite des Filterkörpers über die Kanäle des Stützrohrs gereinigt abgeführt. Eine in dem Filterkörper gleichachsig an­ geordnete, rotierende Schaberwelle schabt die abgefilterten Verunreinigungen von des­ sen Innenmantel ab. Um zu verhindern, daß sich die Filterlöcher des Filterkörpers zuset­ zen, darf der Lochdurchmesser nicht zu klein gewählt werden, was sich jedoch nachteilig auf die Reinheit des gereinigten Kunststoffmaterials auswirkt.
Die Hauptanmeldung DE 197 01 002.4 geht aus von einer Vorrichtung zum Reinigen viskosen Materials, insbesondere einer Kunststoffschmelze, von Festkörperverunreini­ gungen, welche umfaßt:
ein Gehäuse mit einem Zuführkanal für das zu reinigende Material und einem Abführka­ nal für das gereinigte Material,
ein den Strömungsweg des Materials in dem Gehäuse zwischen Zuführkanal und Ab­ führkanal abgedichtet durchdringendes, in seiner Längsrichtung verschiebbares Filterband zum Abtrennen der Festkörperverunreinigungen,
einen auf der dem Abführkanal zugewandten Seite des Filterbands im Strömungsweg angeordneten, das Filterband abstützenden Stützkörper als Abflußfläche mit einer Viel­ zahl Durchtrittskanäle für den Durchtritt des gereinigten Materials zum Abführkanal,
eine Transporteinrichtung zum kontinuierlichen oder schrittweisen Vorschub des Filter­ bands, wobei nach der Hauptpatentanmeldung DE P 197 01 002.4 der Stützkörper eine im wesentlichen der Form einer Zylinderfläche, insbesondere einer Kreiszylinderfläche folgende Stützfläche hat und das daran abgestützte Filterband umlenkt und der Zuführ­ kanal eine die Stützfläche umschließende, zylindersegmentförmige Zuführkammer um­ faßt und die Durchtrittskanäle mit einem mit dem Abführkanal verbundenen Sammelka­ nal verbunden sind.
Bei einer solchen Vorrichtung umschlingt das Filterband den zylindersegmentförmig, vorzugsweise aber ringzylindrischen Stützkörper auf eine Teilumfangsfläche, vorzugs­ weise in einem Umschlingungswinkel von mehr als 90°. Das zu reinigende Material wird von der konvexen Seite des Stützkörpers zugeführt.
Trotz kompakter Bauweise des Stützkörpers ist ein vergleichsweise großer Flächenbe­ reich des Filterbandes im Strömungsweg des Materials angeordnet, was der Filterleistung zugute kommt. Trotz des vergleichsweise großen Filterquerschnitts sind die Abmessun­ gen der Vorrichtung klein, was das Totvolumen von Schmelze innerhalb der Vorrichtung verringert und die wärmetechnische Steuerung des Reinigungsprozesses erleichtert.
In der Hauptpatentanmeldung sind mehrere Ausführungsformen einer derartigen Vor­ richtung nach dem genannten Arbeitsprinzip aufgezeigt. Aufgabe der vorliegenden Erfin­ dung ist eine weitere Ausführungsform, welche auch von selbständiger, erfinderischer Bedeutung ist, bei welcher bei nur unerheblicher Vergrößerung des Bauvolumens die Fläche für den Filtriervorgang vergrößert wird.
Ausgehend von der Hauptpatentanmeldung wird die Erfindungsaufgabe dadurch gelöst, daß zusätzlich zur Abflußfläche im Umlenkstützkörper die tangential zum Umlenkstütz­ körper führenden inneren Ebenen der Bandführungskammern im Anschlußbereich an den Umlenkstützkörper als Abflußstützfläche für das Siebband ausgebildet sind.
Das zu reinigende Material ist hochviskos und bedingt deshalb einen hohen Zuführdruck, dem das engmaschige, vorzugsweise als Metallgewebe ausgebildete Filterband für sich allein in größeren Flächenbereichen nicht standhalten kann. Das Flächenverhältnis von Stützflächenabschnitten, an welchen sich das Siebband abstützen kann einerseits und Öffnungsquerschnitt der in der Stützfläche mündenden Durchtrittslöcher andererseits ist der gegebenen Festigkeit des Siebbands entsprechend gewählt.
Herkömmliche Stützkörper sind mit einer Vielzahl in einem Raster angeordneter Boh­ rungen versehen, die den gesamten Stützkörper zueinander parallel durchdringen. Stütz­ körper dieses Typs werden jedoch erhöhten Anforderungen an die Filterleistung nicht gerecht, da zu enge Bohrungen zum Verstopfen neigen und zu breite Bohrungen das Filterband nicht hinreichend unterstützen können. Darüber hinaus läßt die mechanische Festigkeit herkömmlicher Stützkörper bei erhöhtem Schmelzedruck zu wünschen übrig.
Eine stabile und dennoch das Filterband hinreichend unterstützende Konstruktion wird erreicht, wenn der Stützkörper eine Vielzahl zueinander parallel in Umfangsrichtung der Stützfläche sich erstreckende, zur Stützfläche hin offene Umfangsnuten und eine Vielzahl quer zu den Umfangsnuten sich erstreckende, die Querschnittskontur jeweils mehrerer Umfangsnuten zur Bildung von Durchtrittslöchern schneidende Verbindungskanäle um­ faßt, die zusammen mit den geschnittenen Umfangsnuten die Durchtrittskanäle bilden. Ein solcher Stützkörper hat nicht nur die vorstehend erwähnten Eigenschaften, sondern läßt sich auch mit geringem Aufwand herstellen.
Die nach der Erfindung als Abflußstützfläche dienenden Ebenen sind konstruktiv wie die Umlenkstützfläche, jedoch als plane Fläche mit einer Vielzahl parallel zur Stützfläche hin offenen in Bandbewegungsrichtung verlaufenden Nuten ausgebildet, über welche das vom Siebband gereinigte Material über Verbindungskanäle zu einem zentralen Abfluß­ sammelkanal geleitet wird.
Bewegt die Transporteinrichtung, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, das Filterband längs der Umfangsnuten, so kann der Stützkörper als Zylindersegment ausgebildet sein, welches feststehend am Gehäuse gehalten ist, was zu einer vergleichsweise einfachen Gesamtkonstruktion der Reinigungsvorrichtung führt.
Trotz feststehendem Stützkörper und vergleichsweise großem Umschlingungswinkel läßt sich das Filterband im Betrieb problemlos transportieren, da die im Bereich der Um­ fangsnuten sich festsetzenden Festkörperverunreinigungen längs der Umfangsnuten zu­ sammen mit dem Filterband transportiert werden. Anders als bei herkömmlichen Stütz­ körpern mit in Löchern mündenden Durchtrittskanälen, müssen durch die Druckdifferenz am Siebband entstehend Verformungen oder am Filterband haftende Verunreinigungen nicht über Lochberandungen hinweggezogen werden.
Der Transport des Filterbandes erfolgt über ein nicht näher dargestelltes Antriebsrad oder kann bei einem endlichen Filterband über drehgesteuerte Vorratswickel erfolgen.
Bei der Reinigung von thermoplastischem Kunststoffmaterial wird das Material im Be­ reich der vom Siebrand überdeckten Abflußfläche auf Schmelztemperatur gehalten, wo­ bei das Gehäuse z. B. auf einer Temperatur von 180° bis 330° mittels einer Tempera­ turregelung temperiert wird. Im Bereich des Bandzulaufes und des Bandablaufes hinge­ gen wird das Gehäuse gekühlt, um zumindest die Austrittsstelle des Filterbands durch erstarrendes Material abzudichten. Um dieses Ziel auf geringem Bauraum des Gehäuses zu erreichen, ist die Bandzuführkammer oder/und die Bandabführkammer durch quer zur Ebene der darin geführten Bandabschnitte des Filterbandes durch eine thermische Isolie­ rung in eine dem Stützkörper nahe Temperierungszone und eine dem Stützkörper ferne Kühlzone unterteilt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß sich die Bandzuführkammer oder/und die Bandabführkammer zumindest in einem Teilbereich in Transportrichtung des Filterbands quer zur Ebene des Filterbands erweitert. Die zweckmäßigerweise in der Kühlzone gelegene Erweiterung der Bandabführkammer erleichtert das Abführen des mit Verunreinigungen beladenen Filterbands, während die nahe der Stütztrommel sich wieder verengende Erweiterung der Bandzuführkammer die Temperierung des zu reinigenden Materials erleichtert.
Der Umlenkstützkörper kann auch entsprechend der technischen Lehre der Hauptpa­ tentanmeldung als eine um ihre Zylinderachse von der Transporteinrichtung rotierend angetriebene Stütztrommel ausgebildet sein.
Vorsorglich ist darauf hingewiesen, daß die in dieser Zusatzpatentanmeldung aufgezeig­ ten Merkmale bei allen in der Hauptpatentanmeldung beschriebenen Ausführungsformen ebenfalls anwendbar sind.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt eine Schnittansicht einer Vorrichtung zum Reinigen einer Kunst­ stoffschmelze von Festkörperverunreinigungen.
Die zur Reinigung von viskosem Material, insbesondere einer Kunststoffschmelze von Festkörperverunreinigungen, speziell Metallabfällen und dergleichen bestimmte Vor­ richtung umfaßt ein Gehäuse 1b, das in einer angenähert kreiszylindrischen Kammer einen gleichfalls kreiszylindrischen Umlenkstützkörper 3b enthält. Ein aus einem sehr engmaschigen, ggf. mehrlagigen Metallgewebe bestehendes Filterband 5b umschlingt den Umfangsmantel des Stützkörpers 3b bevorzugt über einen Umschlingungswinkel von 180° längs eines nachfolgend noch näher erläuterten Transportwegs, in welchem das Filterband 5b von einem nicht näher dargestellten Vorratswickel oder als Endlos­ band kommend in Richtung eines Pfeils 7b in das Gehäuse 1b eingeführt und nach Umlaufen des Stützkörpers 3b in Richtung eines Pfeils 9b mit den Festkörperverunrei­ nigungen beladen aus dem Gehäuse 1b wieder abgeführt wird.
Das Filterband 5b läuft auf seinem Transportweg innerhalb des Gehäuses auf einer zur Drehachse der Bandumlenkung parallel verlaufenden, im wesentlichen ebenen Bandzu­ führkammer 39b und dann tangential auf den Umlenkkörper 3b.
Ablaufseitig schließt sich an den Umlenkkörper 3b tangential eine gleichfalls im wesent­ lichen ebene Bandabführkammer 43b an, in der das Filterband 5b aus dem Gehäuse 1b herausläuft.
Der Transport des Filterbandes 5b erfolgt über ein nicht näher dargestelltes Antriebsrad 75b oder kann bei einem endlichen Filterband über drehgesteuerte Vorratswickel erfol­ gen.
Das zu reinigende Material wird über einen Anschlußflansch 71b, eine Zuführöffnung 21b in eine, den Umschlingungsbereich des Filterbands 5b auf der zum Stützkörper 3b radial abgewandten Seite umschließende Zuführkammer 23b, welche sich auch teilweise über die Bandführungskammern 39b und 43b erstreckt, unter Druck eingeführt.
Während die Festkörperverunreinigungen von dem Filterband 5b zurückgehalten wer­ den, tritt das gereinigte Material über nachfolgend noch näher erläuterte Durchtrittska­ näle in die Abstützfläche des Siebbandes ein und wird über einen zentrischen Abführka­ nal 25b abgeführt. Zur Bildung der Durchtrittskanäle sind der Umfangsmantel der Stütztrommel 3b und die tangential an das Stütztrommelsegment 3b anschließenden inneren Ebenen 40 und 44 der Bandführungskammern in einem Teilbereich mit einer Vielzahl nebeneinander angeordneter, in achsnormalen Ebenen liegender Nuten 29b ver­ sehen, die von einer Vielzahl in Umfangsrichtung verteilter, achsparallel sich erstrecken­ der, beispielsweise zylindrischer Kanäle 31b zur Bildung von Durchtrittsöffnungen 33b angeschnitten werden. Die Kanäle 31b erweitern sich stetig, oder wie hier, stufenförmig zum Abführkanal 25b hin und sind durch im wesentlichen radial verlaufende Verbin­ dungskanäle 37b mit dem Abführkanal 25b verbunden.
Bei einer solchen Gestaltung des Strömungswegs des gereinigten Materials kann das Totvolumen an Material in dem Gehäuse 1b auf ein Minimum verringert werden. Dar­ über hinaus ist die für den Strömungsquerschnitt zur Verfügung stehende Fläche ver­ gleichsweise groß, ohne daß die Stabilität der Stützfläche darunter leidet.
Während des Reinigungsprozesses muß das Kunststoffmaterial auf Schmelztemperatur gehalten werden. Hierzu sind in dem Gehäuse 1b sowohl in der Umgebung des Stütz­ körpers 3b als auch in den daran anschließenden Bereichen der Bandzuführkammer 39b und der Bandabführkammer 43b Wärmemittelkanäle 53b für ein der Temperierung dienendes Fluid, bei welchem es sich um Luft oder auch um eine Flüssigkeit, wie z. B. Wasser, handeln kann, vorgesehen.
Um zu verhindern, daß die Kunststoffschmelze über die Bandzuführkammer 39b und die Bandabführkammer 43b austritt, schließt sich eingangsseitig der Bandzuführkammer 39b und ausgangsseitig der dazu parallel verlaufenden Bandabführkammer 43b in dem Gehäuse 1b eine Kühlzone 57b an, in der das Gehäuse 1b von den Kanälen 53b ge­ sonderte Kanäle 59b für ein Kühlfluid, vorzugsweise wegen der größeren Wärmekapa­ zität eine Kühlflüssigkeit enthält.
Der Kühlzone 57 ist eine gesonderte Temperaturregeleinrichtung zugeordnet, die für eine Erstarrung des aus den Kammern 39b und 43b herausdrängenden Kunststoffmate­ rials sorgt und damit diese Kammern nach außen hin abdichtet. Um die Kühlzone 57b auf einem niedrigen Temperaturniveau halten zu können, schließt dieser Bereich des Ge­ häuses 1b über eine thermische Isolierschicht 63b ab an die Stütztrommel 3b enthalten­ den Teil des Gehäuses 1b an. Die Bandzuführkammer 39b erweitert sich von der Kühl­ zone zum Umlenkbereich 41 hin geringfügig, um die Temperierung von eventuell in die Bandzuführkammer 39b eingedrungenem Kunststoffmaterial zu erleichtern. In entspre­ chender Weise erweitert sich die Bandabführkammer 42 im Bereich der Kühlzone 57b nach außen hin, um das Abziehen des mit Verunreinigungen beladenen Filterbands 5 zu erleichtern.
Im Betrieb wird das zu reinigende Kunststoffmaterial beispielsweise mittels eines Extru­ ders oder dergleichen über die Zuführöffnung 21b und die Zuführkammer 23b durch das Filterband 5b gedrückt. Die Festkörperverunreinigungen setzen sich auf dem Filter­ band 5b ab, während das gereinigte Kunststoffmaterial über die Kanäle 31b, 37b und 25b abgezogen wird. Der Transporteinrichtung für das Filterband 5b ist ein Drucksen­ sor zugeordnet, der den mit wachsender Verschmutzung ansteigenden Druck der Kunst­ stoffschmelze auf der Zuführseite des Filterbandes 5b überwacht und abhängig von dem Druck die mittlere Transportgeschwindigkeit des Filterbands 5 regelt. Das Filterband 5 kann hierbei intervallweise oder aber auch kontinuierlich transportiert werden.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Reinigen viskosen Materials, insbesondere einer Kunststoffschmelze von Festkörperverunreinigungen, umfassend:
  • - ein Gehäuse mit einem Zuführkanal für das zu reinigende Material und einem Ab­ führkanal für das gereinigte Material,
  • - eine den Strömungsweg des Materials in dem Gehäuse zwischen Zuführkanal und Abführkanal abgedichtet durchdringendes, in seiner Längsrichtung verschiebbares Filterband zum Abtrennen der Festkörperverunreinigungen,
  • - einen auf der dem Abführkanal zugewandten Seite des Filterbands im Strömungs­ weg angeordneten, das Filterband abstützenden Stützkörper mit einer Vielzahl Durchtrittskanäle für den Durchtritt des gereinigten Materials zum Abführkanal,
  • - eine Transporteinrichtung zum kontinuierlichen oder schrittweisen Vorschub des Filterbands
  • - und nach der Patentanmeldung DE 197 01 002.4 einen Stützkörper, der eine im wesentlichen der Form einer Zylinderfläche, insbesondere einer Kreiszylinderfläche folgende Stützfläche hat, die das daran abgestützte Filterband umlenkt
  • - und einen Zuführkanal, der eine die Stützfläche umschließende, zylindersegment­ förmige Zuführkammer umfaßt und die Durchtrittskanäle mit einem Sammelkanal des Abführkanals verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die tangential zum Umlenkstützkörper (3b) führenden in­ neren Ebenen (40 und 44) in einem Teilbereich als Abflußstützfläche für das Siebband (5b) ausgebildet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkstützkörper (3b) und die Abflußstützflächen (40 und 44) eine Vielzahl zueinander parallel in Umfangsrichtung der Stützfläche sich erstreckende, zur Stützfläche hin offene Um­ fangsnuten (29b) und eine Vielzahl quer zu den Umfangsnuten (29b) sich erstrecken­ de, die Querschnittskontur jeweils mehrerer Umfangsnuten (29b) zur Bildung von Durchtrittslöchern (33b) schneidende Verbindungskanäle (31b) umfaßt, die zusam­ men mit den geschnittenen Umfangsnuten (29b) die Durchtrittskanäle bilden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkstützkörper (3b) feststehend am Gehäuse (1b) gehalten ist und die Transporteinrichtung das Fil­ terband (5b) längs der Umfangsnuten (29b) bewegt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelkanal (25b) zentrisch zur Zylinderachse der Umlenkstütztrommel (3b) mündet.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fil­ terband (5b) den Umlenkstützkörper (3b) um 180° umschließt und mit zumindest angenähert parallel nebeneinander verlaufenden, ebenen Bandabschnitten innerhalb des Gehäuses (1b) in einer im wesentlichen flachen Bandzuführkammer (39b) auf den Umlenkstützkörper (3b) zugeführt ist sowie in einer im wesentlichen flachen Bandabführkammer (43b) von dem Umlenkstützkörper (3b) weggeführt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandzuführkammer (39b) oder/und die Bandabführkammer (43b) durch quer zur Ebene der darin ge­ führten Bandabschnitte des Filterbandes (5b) durch eine thermische Isolierung (63b) in eine dem Umlenkstützkörper (3b) nahe Temperierungszone und eine dem Umlenk­ stützkörper (3b) ferne Kühlzone (57b) unterteilt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Bandzuführ­ kammer (39b) oder/und die Bandabführkammer (43b) zumindest in einem Teilbe­ reich in Transportrichtung des Filterbands (5b) quer zur Ebene des Filterbands (5b) erweitert.
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