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Diese Erfindung betrifft eine Siebwechselvorrichtung oder eine Filtervorrichtung für hochviskose Fluide, die einen Produktionsmodus und einen Rückspülmodus mit den in dem Oberbegriff von Anspruch 1 beschriebenen Eigenschaften aufweist. Derartige Filtervorrichtungen werden insbesondere dazu benutzt, geschmolzene thermoplastische Fluide von Verunreinigungen und Agglomerationen zu reinigen, welche die anschließenden Produktionsstufen bei der Kunststoffverarbeitung stören können.
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Filtervorrichtungen – Kolben-Siebwechselvorrichtungen genannt – sind für das Filtern von hochviskosen Medien, wie etwa Kunststoffschmelzen, bekannt. Die Filtervorrichtung weist ein Gehäuse und Zufuhrkanäle auf. Zwei Kolben sind beweglich in dem Gehäuse angeordnet. Jeder dieser Kolben weist mindestens einen Hohlraum auf. Mindestens ein Filterelement oder Sieb ist in jedem Hohlraum platziert. In der Produktions-Betriebsart verzweigen sich die Zufuhrkanäle im Gehäuse in Richtung der Hohlräume auf eine Weise, dass die Schmelze durch die entsprechenden Filterelemente geführt wird. Gesehen in Flussrichtung sind hinter dem Filterelement Teilkanäle vorgesehen, durch die die Kunststoffschmelze abfließt. Die Teilkanäle sind an einem Punkt im Gehäuse verbunden.
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Die Filtervorrichtung mit zwei Kolben, welche die Filterelemente oder Siebe tragen und die in einer Richtung beweglich sind, die im Wesentlichen senkrecht zur Durchflussrichtung des Fluids ist, weist mehrere Vorteile auf. Einer davon ist, dass der Kolben nicht nur ein Filterträger ist, sondern mit seiner Bewegung Durchflusspfade öffnet, so dass keine zusätzlichen Ventile benötigt werden. Durch eine geeignete Gestaltung von Flusskanälen kann der Kolben aus einer Produktions-Betriebsart in eine Rückspül-Betriebsart bewegt werden. In der Rückspül-Betriebsart wird das Fluid aus der Auslassseite in einer dem Sieb entgegengesetzten Richtung ausgelassen, um Verunreinigungen zu lösen, die im Sieb hängen geblieben sind, und um sie aus dem Gehäuse auszuspülen. Außerdem kann der Kolben teilweise aus dem Gehäuse bewegt werden, um Zugang zu einem Filterelement zu gewähren, wenn dessen Reinigung oder Austausch erforderlich geworden ist. Das Sieb am anderen Kolben wird durch den Rückspülvorgang nicht nachteilig beeinflusst. Somit bleibt die Filtervorrichtung mit mindestens 50% der Siebe betriebsbereit.
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DE 10 2005 043 096 A1 offenbart eine Filtervorrichtung mit zwei Kolben. Jeder Kolben weist zwei Filter-Hohlräume auf. Während das Sieb in einem Hohlraum durch Rückspülen gesäubert oder ausgewechselt wird, bleiben nicht nur die anderen Siebe auf den anderen Kolben sondern auch das zweite Sieb auf demselben Kolben betriebsbereit, wodurch 75% der Gesamt-Siebfläche in der Filtervorrichtung beim Reinigen oder Auswechseln eines Siebes weiter benutzt wird.
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EP 554 237 A1 offenbart eine Filtervorrichtung mit zwei Kolben, wobei jeder Kolben mindestens einen Hohlraum aufweist. Jeder Hohlraum weist ein Filterelement oder Sieb auf, das mittels einer externen Einheit, die ein gemeinsames Reservoir und einen darin angeordneten hydraulisch angetriebenen einzelnen Verdrängerkolben aufweist, rückgespült werden kann. Durch Zurückziehen des Verdrängerkolbens wird Fluid in dem Reservoir gesammelt. Durch Drücken des Kolbens nach vorne wird der Druck in allen stromabwärts liegenden Flusskanälen erhöht, um die Reinigungswirkung während des Rückspülens zu verbessern. Der Nachteil dieser Vorrichtung ist, dass der erhöhte Druck des Fluids nicht nur die Siebe in den Hohlräumen der Kolben beeinflusst, sondern auch andere Vorrichtungen in der anderen Richtung des Flusskanals beeinflusst, wie etwa ein Extrudierwerkzeug, das durch den erhöhten Druck des Fluids nachteilig beeinflusst werden könnte.
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In
EP 1778 379 B1 wird eine verbesserte Filtervorrichtung offenbart, die einen zusätzlichen Verdrängerkolben für jeden Sieb-Hohlraum aufweist, der zum Rückspülen benutzt wird. Der Verdrängerkolben ist in einen Teilauslasskanal eingesetzt, der zu einem Hohlraum führt. Der Verdrängerkolben drückt Reinigungsfluid in entgegengesetzter Flussrichtung von der Rückseite durch das Sieb. Der effektive Druck resultiert aus der Kraft des Verdrängerkolbens und ist somit unabhängig vom Druck des Fluids im System.
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DE 10 2011 001 262 A1 zeigt eine weitere Verbesserung einer solchen Filtervorrichtung. Der Verdrängerkolben weist einen internen Kanal auf, der im Produktionsmodus Teil des Teilauslasskanals ist, der sich von einer Einlassöffnung in der Vorderseite des Verdrängerkolbens zu einer Auslassöffnung in der Seitenwand erstreckt. Sobald der Verdrängerkolben zurückgezogen wird, wird der Flusspfad unterbrochen, und gleichzeitig wird ein vor dem Kolben befindliches Reservoir mit einem größeren Durchmesser mit Fluid gefüllt, das durch das Sieb kommt. Zum Rückspülen wird der Verdrängerkolben nach vorwärts bewegt, um den im Reservoir aufgestauten Teil des Fluids in einer entgegengesetzten Flussrichtung durch das Sieb heraus zu drücken.
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Die bekannten Filtervorrichtungen mit einem getrennten Verdrängerkolben pro Hohlraum erzielen sehr gute Reinigungsergebnisse ohne nachteiligen Einfluss auf den Filtervorgang, der durch die verbleibenden Hohlräume weitergeht. Die Verwendung vieler Verdrängerkolben-Einheiten führt jedoch zu einer hohen Komplexität sowohl der mechanischen als auch der elektrischen Ausführung.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Filtervorrichtung der oben erwähnten Art zu verbessern.
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Dieses Problem wird durch eine Filtervorrichtung gelöst, die einen Verdrängerkolben aufweist, um den Flüssigkeitsdruck im Rückspülmodus auf eine Weise zu erhöhen, dass eine Druckerhöhung für jedes zu reinigende Sieb oder Filterelement erzielt wird.
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Die Filtervorrichtung der Erfindung erfordert nur einen Verdrängerkolben als Druckerzeuger anstelle von zwei in einer Filtervorrichtung mit zwei Hohlräumen oder vier in einer Filtervorrichtung mit vier Hohlräumen. Im Vergleich zum Stand der Technik ist die Filtervorrichtung der vorliegenden Erfindung viel kompakter und weniger komplex. Bezüglich der Ausführungsform mit vier Hohlräumen werden nicht nur drei hydraulische Kolben, sondern auch die Verdrahtung, elektrische Steuereinheiten, zum Antrieb der hydraulischen Kolben benötigte Rohre und Druckpumpen eingespart. Dies führt zu einer Verringerung des Gewichts der Filtervorrichtung um ungefähr 20% im Vergleich zu einer Vorrichtung, die gemäß
DE 10 2011 001 262 A1 aufgebaut ist.
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Nach dem Stand der Technik mussten hydraulische Kolben auf der Außenseite des Gehäuses angeordnet werden, was zu einem großen Platzbedarf zur Positionierung der Filtervorrichtung in einer Kunststoff-Produktionslinie geführt hat. In der vorliegenden Erfindung ist der Hydraulikkolben entweder in ein Zusatzgehäuse integriert oder erfordert zur Integration nur eine minimale Vergrößerung des Grundgehäuses, so dass es keine hervorstehenden Einheiten gibt.
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Trotz der für die Filtervorrichtung der vorliegenden Erfindung zu erzielenden Einsparungen an Gewicht und Platz sowie der reduzierten Herstellungskosten wird die Leistungsfähigkeit der Filtervorrichtung nicht beeinträchtigt.
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Nachstehend wird die Erfindung detaillierter mit Blick auf eine vorteilhafte Ausführungsform erklärt. Die begleitende Zeichnung zeigt die Filtervorrichtung in Form einer Schnittansicht ohne Zerlegung aber mit verborgenen Linien nur um die komplexe Anordnung der inneren Flusskanäle, die innerhalb des Gehäuses angeordnet sind und sich teilweise durch verschiedene Ebenen erstrecken, deutlich zu zeigen. Die Figuren der Zeichnung zeigen:
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1 eine Filtervorrichtung im Produktionsmodus in einer horizontalen Ansicht;
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2 die Filtervorrichtung, gesehen von der linken Seite;
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3 nur ein Gehäuse in einer vertikalen Schnittansicht;
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4 die Filtervorrichtung im Produktionsmodus in einer vertikalen Schnittansicht;
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5 die Filtervorrichtung im Rückspülmodus, in einer horizontalen Schnittansicht durch die Ebene des oberen Kolbens;
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6 die Filtervorrichtung im Rückspülmodus in einer vertikalen Schnittansicht;
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7 die Filtervorrichtung im Siebwechselmodus in einer horizontalen Schnittansicht;
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8 die Filtervorrichtung im Siebwechselmodus in einer vertikalen Schnittansicht; und
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9A–9C die Filtervorrichtung in verschiedenen Zwischenpositionen des oberen Kolbens; jede in einer vertikalen Schnittansicht;
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10 ein vergrößertes Detail aus 6; und
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11A, 11B das Zusatzgehäuse mit dem Verdrängerkolben in verschiedenen Positionen, jede gesehen in einer Schnittansicht von der linken Seite;
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1 zeigt eine Filtervorrichtung 100, umfassend ein Gehäuse 10 und zwei Kolben, von denen ein erster Kolben 22 in der Schnittansicht durch das Gehäuse zu sehen ist. In der Ansicht nach 1 ist der zweite Kolben 21 unter dem Kolben 22 verborgen. In 1 sowie in den folgenden Schnittansichten ist der Kolben selbst nicht im Schnitt gezeigt.
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Die Flussrichtung durch die Filtervorrichtung 100 ist durch die Pfeile gezeigt. Das Fluid tritt an einer Einlassöffnung 11 in das Gehäuse ein, die mit verschiedenen Teileinlasskanälen 4 verbunden ist. Der Kolben 22 weist in der bevorzugten Ausführungsform zwei Hohlräume 23.3 und 23.4 auf. Der Kolben 22 kann jedoch einen oder mehr als zwei Hohlräume aufweisen.
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Ein Paar von Einlasskanälen 4 führt zu jedem Hohlraum 23.3, 23.4 im Kolben 22. Auf der Einlassseite, an der das Fluid in die Filtervorrichtung eintritt, sind zusätzliche Rückspülkanäle 8.1, 8.2 installiert. Die Rückspülkanäle sind von der Einlassöffnung 11 und von den Einlasskanälen 4 getrennt und stehen im Produktionsmodus, der in 1 gezeigt ist, nicht in Kontakt mit den Hohlräumen 23.3, 23.4.
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In jedem der Hohlräume 23.3, 23.4 ist mindestens ein Sieb oder Filterelement platziert, um in dem Fluid, das von der Einlassseite des Siebes kommt, die auch als die schmutzige Seite bezeichnet wird, enthaltene Verunreinigungen zurückzuhalten. Die Siebe sind in der entgegengesetzten Flussrichtung durch Sieb-Halteelemente befestigt und gegen Druck gesichert. Es befinden sich auch Nuten auf dem Kolben 22, die zur Belüftung und zum Wiederauffüllen der Hohlräume nach dem Austausch der Siebe erforderlich sind. Alle diese Elemente sind in 1 nicht gezeigt, da sie nach dem Stand der Technik gut bekannt sind.
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Auf der Auslassseite, auch als saubere Seite bekannt, weist der Kolben 22 insgesamt vier Auslassöffnungen 25.3, 26.3, 25.4, 26.4 auf. Zwei der Auslassöffnungen befinden sich hinter jedem Sieb-Hohlraum 23.3, 23.4. Im Produktionsmodus passen die Auslassöffnungen 25.3, 25.4, 26.3, 26.4 zu Teilauslasskanal-Öffnungen 5.3, 5.4, 6.3, 6.4 im Gehäuse 10.
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Soweit oben beschrieben entspricht die Filtervorrichtung 100 immer noch der grundsätzlichen Ausführung solcher Filtervorrichtungen, die nach dem Stand der Technik bekannt sind.
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Die Verbesserung der Erfindung ist die Zusatzgehäuse-Einheit 13, in der ein einzelner Druckerzeuger in Form eines Verdrängerkolbens 16 enthalten ist, und die Unterscheidung zwischen zwei Gruppen von Auslasskanälen. Die Zusatzgehäuse-Einheit 13 kann als ein integraler Bestandteil des Gehäuses 10 hergestellt sein oder als getrennte Einheit, die abnehmbar am Gehäuse 10 befestigt ist.
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Eine Gruppe von Auslasskanälen wird als direkte Auslasskanäle 3.3, 3.4 bezeichnet. Im Produktionsmodus befinden sich ihre Öffnungen 5.3, 5.4 in Verbindung mit den direkten Auslassöffnungen 25.3, 25.4 auf der Rückseite des Kolbens 22. Die direkten Auslasskanäle 3.3, 3.4 sind ohne Unterbrechung direkt mit einer Auslassöffnung 12 am Zusatzgehäuse 13 gekoppelt.
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Im Produktionsmodus wird die zweite Gruppe von Auslasskanälen als indirekte Auslasskanäle 7.3, 7.4 bezeichnet. Die Öffnungen 6.3, 6.4 der direkten Auslasskanäle 7.3, 7.4 sind in Fluss- oder Fluid-Verbindung mit den indirekten Auslassöffnungen 26.1, 26.2 auf der Rückseite des Kolbens 22.
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Das Kanalsystem der Erfindung ist in 2 gezeigt. Auf der rechten Seite befindet sich die Einlassöffnung 11. Die Teileinlasskanäle 4 verbinden die Einlassöffnung 11 mit den Hohlräumen 23.1, 23.3 in den Kolben 21, 22. Von beiden Kolben 21, 22 erstrecken sich die indirekten Auslasskanäle 7.1, 7.3 in Richtung eines gemeinsamen Reservoirs 7. Das Reservoir 7 ist auf der Unterseite durch einen Deckel am Boden des Zusatzgehäuses 13 und auf der Oberseite durch den Verdrängerkolben 16 abgeschlossen, der im gemeinsamen Reservoir 7 angeordnet ist.
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Merkmale der Filtervorrichtung 100 umfassen die Unterscheidung zwischen verschiedenen Gruppen von Auslasskanälen und Form, Neigung und Position der Öffnungen der Auslasskanäle im Gehäuse und der entsprechenden Öffnungen auf den Kolben.
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Mit Bezug auf 3 werden Form, Neigung und Position der Öffnungen detaillierter erklärt.
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3 zeigt das Gehäuse 10 ohne Kolben in einer vertikalen Schnittansicht. Die Schnittebene verläuft durch die Mittelachsen der Bohrungen 14.1, 14.2 für die Kolben 21, 22. Die Ansicht ist auf die Einlassöffnung 11 gerichtet, von der sich verschiedene Teileinlasskanäle 4 erstrecken und sich in die Bohrungen 14.1, 14.2 öffnen.
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Für jeden Hohlraum in den Kolben sind zwei Einlasskanäle 4 vorgesehen, weil eine bestimmte axiale Ausdehnung einer Einlasszone erforderlich ist, um das Fluid in einer Anzahl axialer Positionen des Kolbens zum Sieb zu bringen und einen gleichmäßigen Fluss über die gesamte Fläche des Siebes zu erzielen. Anstelle von zwei getrennten Öffnungen kann ein Langloch vorgesehen werden, um denselben hydraulischen Effekt zu erzielen, aber zwei getrennte Teileinlasskanäle 4, die zu getrennten Öffnungen führen, sind einfacher herzustellen, indem die Kanäle einfach von der Einlassöffnung 11 gebohrt werden.
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Auf der Rückseite kann man die indirekten Auslasskanäle 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 sehen, die zum gemeinsamen Reservoir 7 führen. Diese Kanäle 7.1...7.4 öffnen sich in die Bohrungen 14.1, 14.2 an den Auslassöffnungen 6.1...6.4, von denen eine zu jedem Hohlraum gehört.
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Wie man in 3 sehen kann, erstrecken sich die verlängerten Öffnungen 6.1...6.4 weder in Längsrichtung der Bohrungen 14.1, 14.2, noch senkrecht dazu, sondern sie sind in einer schrägen Position bezüglich der Mittelachsen der jeweiligen Bohrungen 14.1, 14.2 angeordnet. Die Öffnungen 6.1, 6.3 auf der linken Seite sind spiegelbildlich zu den Öffnungen auf der rechten Seite 6.2, 6.4 angeordnet, so dass sie eine V-förmige Anordnung bilden. Der Grund für diese Anordnung wird detaillierter mit Bezug auf 6 beschrieben, aber zuerst muss darauf hingewiesen werden, dass die Öffnungen 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, von denen sich die direkten Auslasskanäle erstrecken, leicht schräg angeordnet sind.
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Mit Bezug auf 4 ist die Filtervorrichtung 100 in derselben Schnittansicht in einer vertikalen Schnittebene wie in 3 gezeigt, aber hier mit beiden Kolben 21, 22 eingesetzt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind Zerlegungen weggelassen.
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Die axiale Position der Kolben 21, 22 ist so, dass alle Öffnungen 6.1...6.4, 5.1...5.4 der Auslasskanäle mit den entsprechenden Öffnungen 25.1...25.4 und 26.1...26.4 auf den Kolben 21, 22 übereinstimmen. Im Produktionsmodus, wie in 4 gezeigt, ist jeder Hohlraum mit zwei Öffnungen von Teileinlasskanälen 4 und mit einer Öffnung eines direkten Auslasskanals sowie einem indirekten Auslasskanal verbunden. Form, Position und Neigung der Öffnungen 25.1...25.4 und 26.1...26.4 auf dem Kolben sind dieselben wie die der Öffnungen der Kanäle 6.1...6.4, 7.1, 7.2 im Gehäuse 10.
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Im Produktionsmodus tritt Fluid an der Einlassöffnung 11 in das Gehäuse ein und wird in die acht Einlassteilkanäle 4 aufgeteilt, zwei für jeden Hohlraum. Fluid fließt in den Hohlraum und durch das darin positionierte Sieb, das nicht gezeigt ist. Nachdem es das Sieb im Hohlraum durchlaufen hat, läuft ein Teil des Fluids sowohl zu den direkten Auslasskanälen 25.1...25.4 als auch zu den indirekten Auslasskanälen 26.1...26.4. Der Teil des Fluids, der durch den direkten Auslasskanal 25.1...25.4 läuft, wird direkt zur Auslassöffnung 12 geleitet. Der Teil des Fluids, der den Hohlraum durch die indirekten Auslassöffnungen 26.1...26.4 verlässt, läuft durch die indirekten Auslasskanäle 7.1...7.4 in das gemeinsame Reservoir 7 im unteren Teil des Zusatzgehäuses 13.
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Der Verdrängerkolben 16 ist in vergrößerter Form in den 11A und 11B gezeigt. In der Grundposition gemäß 11A öffnet sich der innere Kanal 17 in das Reservoir 7 und passt zu einem Auslasskanal 7.5, der direkt zur Auslassöffnung 12 führt. Im Produktionsmodus fließt Fluid aus dem Reservoir 7 durch den Verdrängerkolben 16 zur Auslassöffnung 12.
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Im Rückspülmodus bewegt sich der Verdrängerkolben 16 im Reservoir 7 vorwärts, wie in 11B gezeigt, wodurch zwei Funktionen erzielt werden. Erstens erhöht der Verdrängerkolben 16 den Druck des Fluids im Reservoir 7 und den verbundenen direkten Auslasskanälen 7.1...7.3 und pumpt Fluid zu dem Sieb, das gereinigt werden muss. Zweitens dient der Verdrängerkolben 16 als ein Ventil und unterbricht die Verbindung zwischen dem Reservoir 7 und der Auslassöffnung 12.
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Der Rückspülmodus der Filtervorrichtung ist in 5 und 6 gezeigt, wobei das Sieb im oberen linken Hohlraum zu reinigen ist.
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5 zeigt die Filtervorrichtung erneut in einer horizontalen Schnittansicht. Im Vergleich zur Produktionsposition in 1 bis 4 wurde der Kolben 22 auf die linke Seite bewegt. Durch diese Bewegung wird die Verbindung des Hohlraums 23.3 mit dem Einlasskanal 4 unterbrochen, sowie der Fluss durch die Öffnung 26.3 des linken Hohlraums 23.3. Es besteht jedoch eine Verbindung von der Rückseite zwischen der indirekten Auslassöffnung 6.3 und der Öffnung 25.3 auf dem Kolben 21. Außerdem besteht auf der sauberen Seite des Hohlraums 23.3 eine Verbindung zum Rückspülkanal 8.3. Um das Sieb zu reinigen, das im Hohlraum 23.3 positioniert ist, wird Fluid vom Reservoir 7 vom Verdrängerkolben 16 durch den indirekten Auslasskanal 7.3 in eine Rückwärts-Flussrichtung durch die Auslassöffnung 6.3 in die Auslassöffnung 25.3 und schließlich durch den Rückspülkanal 8.3 zur Außenseite des Gehäuses 10 gepumpt. Der Flussweg des zum Reinigen des Filterelementes oder Siebes im Hohlraum 23.3 benutzten Fluids wird in 5 durch die gepunktete Linie gezeigt.
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Gleichzeitig bleibt das Filterelement oder Sieb im Hohlraum 23.4 im Produktionsmodus. Fluid fließt durch die Filtervorrichtung 100 in normaler Flussrichtung, wie durch die großen Pfeile in 5 gezeigt. Das Fluid tritt in den Hohlraum 23.4 durch zwei der Teileinlasskanäle 4 ein und fließt durch das Sieb und durch die Auslassöffnungen 25.4 und 26.4. Das Fluid tritt dann in zwei verschiedene direkte Auslassöffnungen 5.3, 5.4 ein. Es besteht jedoch keine Verbindung zur direkten Auslassöffnung 6.4.
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In der Filtervorrichtung 100 wird nur ein Verdrängerkolben 16 als Druckerzeuger zum Rückspülen jedes der vier Siebe benötigt, der innerhalb des Reservoirs 7 erzeugte Druck dehnt sich auf alle Zweige der indirekten Auslasskanäle 7.1...7.4 aus. Somit wirkt der im gemeinsamen Reservoir 7 erzeugte Druck auch auf die rechte Seite, aber die Öffnung 6.4 ist durch den Kolben 22 geschlossen und der Fluss kann nur durch den linken Hohlraum 23.3 verlaufen, der in den Rückspülmodus positioniert ist.
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Wie man in der Seitenansicht in 2 erneut sehen kann, besteht eine Verbindung des indirekten Auslasskanal-Systems zu beiden Ebenen, in denen jeder der Kolben 21, 22 positioniert ist. Wenn ein Sieb im oberen Kolben 22 rückgespült werden muss, muss der Fluss durch die indirekten Auslasskanäle, der durch den anderen Kolben 21 verläuft, unterbrochen werden, da zu dieser Zeit der Fluss durch den indirekten Auslasskanal 7.1, 7.3 in umgekehrter Flussrichtung verläuft.
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Um den Produktionsfluss, der in die andere Richtung verläuft, nicht nachteilig zu beeinflussen, wird der untere Kolben 21 gemäß 5 leicht auf die rechte Seite bewegt, wodurch die indirekten Auslassöffnungen 26.1, 26.2 auf dem Kolben 21 weg von den indirekten Auslassöffnungen 6.1, 6.2 im Gehäuse 10 verlagert werden. Ungeachtet dessen, was in dem System der indirekten Auslasskanäle 7.1...7.4 in dieser Stufe passiert, wird es keine nachteilige Wirkung auf die Produktion geben, weder im zweiten Hohlraum 23.4 im oberen Kolben 22, noch in einem der Hohlräume 23.1, 23.2 im unteren Kolben 21.
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In 6 kann man sehen, dass die Öffnungen 5.1, 5.2, die zu direkten Auslasskanälen 7.1...7.4 und zu den Öffnungen 25.1, 25.2 auf dem Kolben 22 gehören, sich teilweise überlappen. Auch wird eine Verbindung zwischen jedem Hohlraum 23.1, 23.2 und mindestens einem der Teileinlasskanäle 4 ausgebildet, so dass der Fluss in der Produktionsmodus-Richtung in drei der vier Hohlräume andauern kann, während eines der Filterelemente oder Siebe in den Hohlräumen gereinigt wird.
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Die Unterbrechung des Flusses durch die indirekten Auslasskanal-Öffnungen 6.1, 6.2 und die entsprechenden Öffnungen 26.1, 26.2 auf dem Kolben wird erzielt, indem diese Öffnungen parallel zueinander in ihren Längsausdehnungen angeordnet werden und indem beide in einer schrägen Richtung bezüglich der Mittelachse des Kolbens positioniert werden. Somit repräsentiert die Position gemäß 6 einen Blockierungsmodus, der alle Verbindungen zum gemeinsamen Reservoir unterbricht, die für den Reinigungsprozess auf dem jeweiligen anderen Kolben nicht benötigt werden.
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Das vergrößerte Detail von 6 in 10 zeigt, dass nicht nur die Öffnung 26.1 auf dem Kolben 21 und die entsprechende indirekte Auslasskanal-Öffnung 6.1 schräg bezüglich der Mittelachse 21.1 angeordnet sind, sondern dass auch die Öffnung 25.1 und die entsprechende Öffnung des direkten Auslasskanals 5.1 schräg bezüglich der Mittelachse 21.1 angeordnet sind.
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Indem die anderen Öffnungen 5.1, 25.1 schräg in einem kleinen Winkel von weniger als 30° bezüglich der Mittelachse 21.1 angeordnet werden statt sie sich parallel entlang der Mittelachse 21.1 ausdehnen zu lassen, wird die Öffnung 5.1 von der Öffnung 26.1 im Blockierungsmodus weggedreht. So kann sich die Öffnung 5.1 länger ausdehnen als in einer Anordnung parallel zur Achse 21.1, die in 10 durch die gepunktete Linie simuliert wird.
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Durch diese Anordnung der Öffnungen 5.1, 6.1 im Gehäuse und der Öffnung 26.1 auf dem Kolben verursacht eine Bewegung des Kolbens 21 um eine Strecke Δx einen ausreichenden Versatz Δd der Ränder der Öffnung 26.1 zu beiden benachbarten Öffnungen 6.1, 5.1, was für eine zuverlässige Unterbrechung des Flusses des Fluids erforderlich ist.
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Hinsichtlich des Rückspülmodus kann nur die Trennung der Hohlräume 23.1, 23.2 von den indirekten Flusskanälen 7.1...7.4 auch mit runden Öffnungen oder mit Langlöchern erzielt werden, die senkrecht zur Mittelachse angeordnet sind. Der Grund, diese Öffnungen in einer schrägen Richtung anzuordnen, wird nachstehend in der Erklärung der Filtervorrichtung im Siebwechselmodus angegeben.
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Die Filtervorrichtung 100 kann auch in einem Siebwechselmodus verwendet werden, wenn ein Sieb durch Rückspülen nicht weiter gereinigt werden kann, so dass es ausgetauscht werden muss. Die 7 und 8 zeigen die Filtervorrichtung 100 in einem Siebwechselmodus, der aus dem Produktionsmodus gemäß der 1 bis 4 eingenommen wird, indem nur der obere Kolben 22 bewegt wird, auf dem ein Sieb ausgewechselt werden muss. Der andere Kolben 21 bleibt in seiner ursprünglichen Position, wie in den 1 bis 4 gezeigt, ohne eine Relativbewegung passender Öffnungen 25.3, 25.4 und 26.3, 26.4 auf dem Kolben 21 und der zugehörigen Öffnungen 5.3, 5.4, 6.3, 6.4 im Gehäuse 10.
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Im Siebwechselmodus wird im indirekten Auslasskanal-System kein Druck erzeugt. Folglich ist es nicht erforderlich, den anderen Kolben 21 in die Blockierungsposition zu bewegen, wie in 6 gezeigt, in dem beide Hohlräume 23.1, 23.2 von den indirekten Auslasskanälen 7.1, 7.2 im Gehäuse 10 getrennt sind. Verglichen mit der Position im Produktionsmodus, wie in den 1 bis 4 gezeigt, wurde der Kolben 22 in 7 nach links bewegt, so dass der Hohlraum 23.3, in dem sich das auszuwechselnde Sieb befindet, aus dem Gehäuse 10 bewegt wird und für einen Bediener frei zugänglich ist. Im anderen Hohlraum 23.4 im selben Kolben 22 befindet sich eine Verbindung sowohl zum Einlasskanal 4 als auch zu einer Auslasskanal-Öffnung 6.3, die Teil des indirekten Auslasskanal-Systems ist. Folglich kann die Produktion durch den Hohlraum 23.4 fortgesetzt werden, während Wartungsarbeiten am Sieb in Hohlraum 23.3 durchgeführt werden.
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8 zeigt erneut beide Kolben 21, 22 in einer vertikalen Schnittansicht. Am Kolben 21 bedecken alle Auslasskanal-Öffnungen 25.1, 25.2, 26.1, 26.2 komplett ihre zugehörigen Öffnungen der direkten und indirekten Auslasskanäle im Gehäuse. Auch öffnen sich zwei Teileinlasskanäle 4 in jeden Hohlraum 23.1, 23.2. Der rechte Hohlraum 23.4 auf dem oberen Kolben 22 ist noch mit dem Teileinlasskanal 4 am weitesten links verbunden.
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Diesbezüglich am wichtigsten zu erwähnen sind die Position und die Ausdehnung der indirekten Auslassöffnung 26.4 im rechten Hohlraum 23.4 des oberen Kolbens im Vergleich zu Form, Neigung und Position der indirekten Auslassöffnung 5.3 im Gehäuse 10. Die Öffnung 26.4 und die Öffnung 5.3 erstrecken sich jede längs, wobei die Achse bezüglich der Mittelachse schräg angeordnet ist. Die jeweiligen Neigungswinkel der Öffnung 26.4 und der Öffnung 5.3 sind spiegelbildlich angeordnet, was zu einer V-förmigen oder X-förmigen Anordnung führt, wenn sie überlappen. Statt parallel angeordnet zu sein und einen Abstand wie im Blockierungsmodus des Kolbens 21 in 6 aufzuweisen werden die überlappenden Bereiche durch diese Anordnung über eine recht große axiale Entfernung erzielt, so dass der Produktionsmodus für den rechten Hohlraum 23.4 bei Siebwechselarbeiten, die am anderen Hohlraum ausgeführt werden müssen, aufrecht erhalten wird. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Fluss durch den verbleibenden Hohlraum nie unterbrochen, während der Kolben bewegt wird, um in einem Hohlraum Austauscharbeiten eines Siebes durchzuführen. Folglich bleiben 75% der Filterfläche beim Austausch des Siebes in einem Hohlraum immer in Betrieb. Somit werden wie im Rückspülmodus im Siebwechselmodus drei von vier Sieben weiter benutzt.
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Die schräge Anordnung von verlängerten Öffnungen an beiden Kolben 21, 22 und im Gehäuse 10 ist ein Merkmal der Filtervorrichtung 100 in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die zwei Kolben 21, 22 umfasst, die jeweils zwei Siebe tragen, weil es diese Anordnung ermöglicht, einen Fluss durch einen Hohlraum im Kolben während der gesamten Bewegung aus der Produktionsmodus-Position in die Siebwechsel-Position aufrecht zu erhalten. Dies wird in den 9A bis 9C weiter verdeutlicht, von denen jede eine Zwischenposition zeigt, in der der obere Kolben 22 bereits eine bestimmte Strecke nach links bewegt wurde.
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Die Öffnungen 6.1...6.4 der indirekten Auslasskanäle 7.1...7.4 und die zugehörigen Öffnungen 26.1...26.4 auf den Kolben 21, 22 sind schräg in einem Winkel von mehr als 45° bezüglich der Mittelachse 21.1, 22.2 der Kolben 21, 22 angeordnet. Die Öffnungen 5.1...5.4 der direkten Auslasskanäle 5.1...5.4 und die zugehörigen Öffnungen 25.1...25.4 der Hohlräume 23.1, 23.2, 23.3, 23.4 auf den Kolben 21, 22 sind schräg in einem Winkel von weniger als 45° in derselben Orientierung wie die Öffnungen 6.1...6.4 der indirekten Auslasskanäle 7.1...7.4 und die zugehörigen Öffnungen 26.1...26.4 angeordnet.
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In 9A wurde der rechte Hohlraum 23.3 in Bezug auf den Produktionsmodus bereits von allen Öffnungen im Gehäuse 10 getrennt. Der rechte Hohlraum 23.4 ist noch mit einem Einlasskanal 4 und über die Öffnung 25.4 mit einer direkten Auslasskanal-Öffnung 5.3 verbunden.
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In 9B wurde der Kolben 21 weiter bewegt, wurde aber nicht vollständig aus dem Gehäuse 10 bewegt. Auf der Einlassseite ist der rechte Hohlraum 23.4 mit zwei Einlasskanälen 4 verbunden, und auf der Auslassseite befinden sich überlappende Bereiche sowohl von Öffnung 26.4 als auch Gehäuseöffnung 5.3 und von Öffnung 25.4 und Öffnung 6.3. Es gibt auch einen überlappenden Bereich an Öffnung 25.4 und Öffnung 5.3.
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Durch Weiterbewegen des Kolbens 22 nach links wird eine weitere Zwischenposition eingenommen, die in 9C gezeigt ist. In dieser Position hat die Öffnung 25.4 keine Verbindung mehr mit Öffnung 6.3, aber es gibt noch überlappende Bereiche an beiden Auslassöffnungen 25.4, 26.4 mit Gehäuseöffnungen 5.3, 6.3. Es gibt keine Position auf dem Weg zur Siebwechselposition, in der der Fluss durch den rechten Hohlraum 23.4 völlig unterbrochen ist. Druckschwankungen in der Filtervorrichtung 100 werden dadurch vermieden.
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Es versteht sich natürlich, dass durch die symmetrische Anordnung aller Öffnungen in allen Hohlräumen 23.1...23.4 an beiden Kolben 21, 22 sowie der Öffnungen im Gehäuse die oben beschriebenen Rückspül- und Siebwechselarbeiten auch am entsprechenden rechten Hohlraum 23.4 durch eine Bewegung des Kolbens 22 nach rechts, sowie an beiden Hohlräumen 23.1, 23.2 am unteren Kolben 21 ausgeführt werden können. Die Anordnung aller Öffnungen und Öffnungen auf der linken Seite wird als Spiegelbild auf der rechten Seite wiederholt, und die Anordnung aller Öffnungen und Öffnungen auf dem unteren Kolben wird als Spiegelbild auf dem oberen Kolben wiederholt. Nur die zur Belüftung und zum Füllen der Hohlräume benötigten Ränder müssen auf der Oberseite jedes Kolbens angeordnet sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005043096 A1 [0004]
- EP 554237 A1 [0005]
- EP 1778379 B1 [0006]
- DE 102011001262 A1 [0007, 0011]