-
FILTER FOR POLYMERSCHMELZEN UND POLYMERLÖSUNGEN
-
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Erzeugnissen aus
polymeren Stoffen, insbesondere auf die Filter für Polymerschmelzen und Polymerlösungen.
-
Die Erfindung kann mit bestem Erfolg zum Reinigen von auf Schneckenpressen
hergestellten Polymerschmelzen angewendet werden.
-
Für die Herstellung verschiedenartiger Erzeugnisse aus polymeren
Stoffen mit hilfe von Extrudern, wie Kinofotomaterialträger, Elektroisolier- und
Kondensatoronfolien, durchsichtige Schichtmaterialien, Fäden usw., ist reines Harz,erforderlich.
Während der Herstelluns und darauffolgenden Granulation eines Polymers sowie beim
Verpacken und beim Transpor des Polymers zum verarbeitungsort gelingt es nicht,
dessen Verunreinigung mit festen LinschXüssen zu vermeiden, es muß
also
gefiltert werden. Zur Erhöhung der Sigenschaften der Polymere sowie zur Erhöhung
der Eigenschaften der Erzeugnisse werden manchen Polymeren speziell Füllstoffe beigemischt.
Die meisten Hilfstoffe sind feinzerkleinerte Feststoffe, wie z.
-
* B. TiQandioxyd, das de Iavzsan zugesetzt wird. Trotz einer Siebung
des Füllstoffpulvers gelangen in das Polymer Teilchen die das zulässige Maß übertreffen.
-
Filme und Fäden, die aus polymeren Stoffen bestehen und während ihrer
Herstellung gefiltert werden müssen, haben eine Dicke im unteren Bereich von 1...50
4m. Dementsprechend sollen auch die gefilterten Teilchen die Dicke der Erzeugnisse
nicht übertreffen, und in den meisten Fällen soll ihre Dicke unter der Dicke der
erzeugnisse liegen.
-
Größere Einschlüsse in filmen und Fäden verursachen Unterbrechungen
im kontinuierlichen Herstellungsprozeß der rzeugnisse, erhöhen die Ausschußquote
und die Selbstkosten der Erzeugnisse. Außerdem besitzen Filme und Fäden, die größere
Einschlüsse aufweisen, geringere technische Kennwerte in bezug auf elektrische Festigkeit,
Durchsichtigkeit usw.
-
Die Filterung von Polymerschmelzen und Polymerlösungen unterscheidet
sich wesentlich von der Filterung anderer verunreinigter Flüssigkeiten. Kennzeichnende
Merkmale bei der arbeit mit den Schmelzen sind: hohe Viskosität (500-5000 Poise),
relativ hohe Temperatur bei der Filterung (bis 40000; geringe Konzentration fester
Einschlüsse, niedrige thermi-* Handelsname in der UdSSR fiir eine Polyesterfaser
sche
Beständigkeit der meisten Polymere im flüssigen Zustand.
-
Die Leistung der AggLegute mit Extrudern und Filtern erreicht 500
bis 1000 k/h. Die erforderliche Feinheit der $Reinigung beträt dabei, wie schon
erwähnt, bis 1...30 Sm.
-
Die Gesaiatheit der bigenschaften des verarbeitbaren Materials sowie
der Forderungen an die Reinheit der Fertigerzeugnisse erfordern es, hohe Drücke
bei Filterung (bis 200-300 kp/cm2) anzuwenden. Man muß auch beachten, daß die Zeitdauer
eines kontinuierlichen Betriebs 15 bis 30 Tage beträgt, und zwar im Hinblick auf
die Stabilisierung des Wärmezustands in Aggregaten, verkürzung der Stillstandszeiten
der Ausrüstunr und Verminderung von Polymerverlusten beim Übergang des Aggre gates
zum stationären Betrieb. Sogar bei der Verarbeitung# temperatur führt ein längeres
Verbleiben der Schmelze (5 bis 10 Std.) zu deren Destruktion und %rschlechterung
der Eigenschaften der herzustellenden Erzeugnisse.
-
Die Filter für Polymerschmelzen dürfen also keine Stauzonen aufweisen,
dio Konstruktion der Filter soll stets einen gerichteten Strom der Schmelze gewährleisten.
-
Die weit bekannten Filter und Filteranlagen zur Trennung von Suspensionen
und zur Reinigung von Ölen sind für die Filterung von Polymerschmelzen wegen ihrer
Druck-, Temperatur-und Stauzonenkennwerten nicht geeignet. Es werden für die Polymerschmelzen
spezielle Filter geschaffen. Besonders aussichtsreich sind kontinuierlich arbeitende
Filter.
-
Die Filter für Polymerschmelzen teilt man in drei grundsätzlich verschiedene
Gruppen ein; - Filter mit autauschbaren Filterelementen; - Filter mit periodischer
Wäsche der Filterelemente; - Filter mit kontinuierlicher Wäsche der Filterelemente.
-
Es ist allgemein bekannt, daß die Filter der ersten Grup pe mit austauschbaren
Filterelementen aus einem Gehäuse mit Erhitzern und mit Ein- und Austrittsöffnungen,
einer Schieber trennwand in Form eines Zylinders oder einer Platte mit zwei darin
angeordneten austauschbaren scheibenförmigen Filterele.
-
menten sowie einem Druckluft- oder Hydraulikantriebssystem zu.
-
Verstellung der Trennwand bestehen, Die Schiebertrennwand ist senkrecht
zu der Richtung der Schmelzeströmung gelagert. Nucb Verschmutzung eines der Filterelemente
wird die Trennwand verstellt und ein anderes Filterelement wird in Betrieb genommen
bas gebrauchte Filterelement wird herausgenommen und an seine Stelle ein neues eingesetzt.
-
Bei diesen Filtern fiihrt die geringe Filterfläche zu größeren Schwankungen
der Druckänderung der Schmelze vor dem Filter: von einem Minimalwert beim Einsetzen
eines neuen Filterelementes bis zur Maximalwert, wenn das Filterelement vollkommen
verschmutzt ist, was eine erhöhte Dickenunterschiedlichkeit der bergestellten Erzeugnisse
zur Folge hat.
-
Bei diesen Konstruktionen befindetsich die Filterfläche innerhalb
der aße des Durchmessers der Extruderschnecke, deshalb müssen die Filterelemente
öfters ausgewechselt werden.
-
Außerdem sind die bekann@en Filter schwer zu bedienen, da die Filterelemente
bei der Schmelztemperatur des Polymers (über 2000£;) ausgewechsclt werden; bei diesen
Filtern ist es auch schwer, Leckverluste der Schmelze auf den Verstellab schnitten
der Schiebertrennwand zu vermeiden, die eine Quelle für das Eindringen de: Polymers
in die Erhitzer bilden, was zum Ausfall der Erhitzer und zum Verschmutzen der Produktion
führt.
-
Die Filter der dritten Gruppe mit kontinuierlicher Wäsche der Filterelemlnte
beruhen auf einer Drehung der Filter.
-
fläche bezüglich der Einlaßkammer und der Wäscheinrichtung, Das bekannte
filter hat ein Gehäuse mit Ein- und Austrittsöffnungen, in dem zwei Filterscheiben
drehbar angeordnet sind, deren Achso zur Richtun; der Strömung senkrecht verläuft.
Die Drehung der Scheiben erfolgt durch einen Elektromotor. Jede Filterscheibe liegt
an einer feststehenden perforierten Platte an, die am Gehäuse befestigt ist. Das
Ge.
-
häuse ist mit einem Ventil versehen, das mit Abflußleitung für Waschflüssigkeit
verbunden ist. Von der Eintrittsöffnung wird die Schmelze auf einen Teil der Fläche
der rotivrenden Filterscheiben sufgogeben. Der größte Teil des Filtrats fließt durch
die Austrittsöffnung@des Filters fort, während ein Teil der Schmelze durch die verschmutzte
Fläche der rotierenden Filterscheiben durch geht. Die Regelung der zur wäsche fließenden
Schmelze erfolgt mittels eines Ventils.
-
Die Verwendung des bekannten Filters für hochproduktive
Feinreiniung
der Polymerschmelze, z.B. Lawsan, ist unmöglich, weil die Filterfläche der Filterscheiben
groß sein muß.
-
Es ist bekannt, daß bei einer Verminderun der Porengröße unter Beibehaltung
einer hohen Leistung der Druck der Schmelze vor dem Filter ansteigt, und daß zur
Druckabsenkung die Filterfläche vergrößert werden muß. Jedoch ist die Schaffung
einer großen rotierenden ilterfläche mit erheblichen technischen Schwierigkeiten
verbunden, und zwar wegen der Gewährleistung der Abdichtung zwischen der rotierenden
Filterfläche und der feststehenden Platte. Die Filterfläche wird dabei schnell abgenutzt,
was sich auf die Qualität des Filtrats negativ auswirkt.
-
Die Verwendung eines Ventils zur periodischen Wäsche des Filters
führt zur Bildung von S>auzonen im Filter, infolgedessen kommt es zur einer Thermodestruktion
der Polymerschmelze, wodurch die Qualftat der herzustellenden Erzeugnisse vermindert
wird.
-
Außerdem führt die Verwendung eines Ventils zu einer zyklischen Drucksteigerun
und als Folge davon zur Erhöhung der Dickendifferenz der herzustellenden Erzeugnisse.
-
am erfolgreichsten kann die Filterung hochviskoser Polymerschmelzen
und Polymerlösungen bei hoher Leistung und hoher FeirAeit der Reinigung mit den
Filtern des zweiten Typs, und zwar mit den Filtern mit periodischer Wäsche der Filterelemente,
durchgeführt werden.
-
Eine der Hauptaufgaben bei der Filterung mit hoher Leistung
und
einer Dauer von 15 bis 30 Tage ist die Schaffung eines patronenartigen Filterelementes
mit großer Filterfläche Eine große Filterfläche der Patrone wird erreicht durch
Schaffun von Gaufrierun'en in Richtung der Patronenachse oder senkrecht zur Patronenachse.
Obwohl beide Ausbildungen akzeptabel sind und in einer Reihe von Filterkonstruktionen
mit ErfolG angewendet werden, erwies sich am aussichtsreichsten und vollkommensten
die Patrone mit einer gaufrierten Oberfläche, die senkrecht zu der Patronenachse
liest. Eine derartige Patrone wird in der Regel aus linsenförmigen Filterelementen,
die von der Firma "Fairey Filtration Limited", England hergestellt werden, zusammengebaut.
-
Das linsenförmige Filterelement hat beidseitig eine Filterfläche.
-
Im Hohlraum des Filterelementes ist eine Netzplatte mit einer zentralen
Durchgangsöffnung angeordnet, die mit der burehgangsöffnung des Filterelementes
gleichachsig ist. In dieser Öffnung ist eine Hülse mit radialen Durchgangsöffnungen
angeordnet, die den Hohlraum des Filterelementes mit dem Hohlraum der Hülse verbinden,
welche mit der Austrittsöffnuns des Filters verbunden ist.
-
Die durch Sclleiben aus metallkeramischom ;ierkstoff gebildete Filterfläche
ist an der Peripherie geschweißt. Eine Vielzahl solcher linsenförmiger elemente
sitzen auf einem Hohldorn und bilden eine Patrone mit entwickelter Filterfläscher
Sie
sind in der axialen Dichtung unbeweglich, da sie mit einander durch Spannflansche
verbunden sind.
-
Zur Vermeidung der Leckage der verschmutzten Lösung zwischen den
lilterelementen ist eine Dichtung vorgesehen, die auf der Hülse des Filterelementes
angeordnet ist.
-
Solche Patronen, die eine entwickelte Fläche aufweisen, werden mit
Erfolg in Filtern für Polymerschmelzen bei einem Batrieb, der durch eine hohe Leistung
und eine lange Zeitdauer gekennzeichnet ist, eingesetzt.
-
Bei Störungen in den technologischen Fertigungatraßen für Filme und
Fäden wird eine Wäsche der Filterelemente erforderlich.
-
Die Wäsche der Filterelemente ist auch erforderlich, nachdem ein
Filter ausgetauscht und neu in Betrieb genommen wird.
-
Sinne Verschmutzung der Filterflächen entsteht infolge von Überhitzung
und Destruktion des Polymers, die durch ein längeres Verbleiben der Schmelze im
Filter bei einer hohen Temperatur zu erklären sind.
-
Jedoch ist die Verwendun' solcher Filter in den Sxtrudern für Fertigungsstraßen
von Filmen und Fäden erschwert, weil es nicht möglich ist, eine Wäsche mit Schmelzerückstrom
direkt im Filter zu gewährleisten. Dies ist darauf zuriickzufiitiren, daß es bei
Schmelzezufuhr in den Innenraum der Filterelemente zu einem Bruch im N>hUbereich
kommt.
-
Die Schaffung der Filter mit großer Filterfläche und d Möglichkeit
zur Wäsche direkt im Filter wird besonders aktuell bei einer feinen und superfeinen
Filterung, wenn sich die Zahl der-aufgefangenen Teilchen vergrößert und das Verstopfen
der Poren bedeutend beschleunigt wird, wobei sich di Zeitdauer der Filterung vermindert.
Ziemlich nah an die Lökommt sung der Aufgabe der Wäsche der Filterelemente v die
Konstruktion des Filters gemäß der US-Patentschrift Nr. 3 702 659 Kl. 210-343 vom
14.11.72. Gemäß dieser Patentschrift besteht das Filter aus einem Gehäuse mit Ein-
und Austrittsöffnungen, in dessen Innerem ein Hohldorn untergebracht ist.
-
Der Dorn ist mit radialen Durchgangsöffnungen versehen. Die darauf
angeordneten Filterelemente sind in der axialen Richtung unbeweglich.
-
Das Filterelement hat zwei Filtertrennwände.Zwischen de Filtertrennwänden
ist an deren Peripherie ein Metallring anßt gebracht, der an den genannten Trennwänden
derart angeschwei ist, daß ein Hohlraum entsteht, in dem die Diatanzplatten an geordnet
sind. Die letzteren sind mit einer Perforation versehen und haben eine zentrale
Durchgangsöffnung, die mit der Durchgangsöffnuns der Filtertrennwände, die das Filterelement
bilden, gleichachsig ist.
-
Die Distanzplatten liegen an den Piltertrennwänden ans Durch die
zentrale Öffnung der Trennwände und der Platten ist die Hülse mit radialen Durchgangsöffnungen
hindurchge
führt, die den Hohlraum des Filterelementes mit dem
Hohlraum der Hülse verbinden, welche mit der Austrittsöffnung des Filters verbunden
ist.
-
Die Filtertrennwände sind an Hülsen angeschweißt,und die Hülsen selbst
sind am Dorn so angeschweißt, daß ihre radialenOffnungen mit den Öffnungen am Dorn
zusammenfallen.
-
Eine Vielzahl solcher am Hohldorn befestigter Elemente bildet eine
Patrone mit entwickelter Filterfläche.
-
Zwischen den Filterelementen sind zusätzliche perforierte Platten
anueordnet, die an den Filterelementen anliegen.
-
Die Patronen mit solchen Filterelementen können für den Filtrationsprozeß
von Polymerschmelzen und Polymerlösungen bei hoher Leistung und Zeitdauer angewendet
werden.
-
Das verschmutzte Polymer gelangt unter Druck durch die Lintrittsöffnung
in dss Gehäuse. Nach der Füllung des Filterhohlraumes mit diesem Polymer wird die
Polymerschmelze oder Polymerlösung durch die Filtertrennwände der Filterelemente,
die am Hohldorn befestigt sind, hindurchgedrückt. Aus dem inneren Hohlraum der Filterelemente
gelangt das Filtrat an den Disanzplatten entlang durch die radialen Öffnungen der
Hülsen und den Hohldorn zu der Austrittsöffnung des Filters.
-
Bei der bekannter Filterkonstruktion wird kein sicheres Anliegen
der Ditanzpl'tten an den Filtertrennwänden Egewiihrleistet. Dies ist dadurch zu
erklären, daß die IIerstellung der Filterpiatten und der Distanztrennwände immer
mit Dickenabweichungen behaftet ist. Die Dickenabmessung ändert sich
nicht
nur von Platte zu Platte, sondern auch für jede Platte oder Filtertrennwand ist
eine Abweichung auf verschiedenen Flächenabschnitten charakteristisch.
-
Die Dickenabweichungen bei Montage einer Patrone führen ein undichtes
Anliegen der Filterelemente an den Distanzplatten herbei, wodurch die Möglichkeit
zur Verstellung der Filterelemente in axialer Richtung entsteht, was die ilerbindur
der Filterelemente an deren Peripherie schwächt. Dies führt bei der Wäsche der Filterelemente
in der Patrone zu deren Ausfall infolge von Brüchen im Nahtbereich.
-
Das ilerschweißn des Ringes an der Peripherie der Filtertrennwände
führt außerdem zur Abschwächung des Nahtbereiches infolge der Entstehung von Eigenspannungen,
was wiederum eine Verminderung der Festigkeitseigenschaften der Filterelemente zur
Folge hat. Dadurch ist es unmöglich, ein hohes Druckgefälle auf den Filtertrennwänden
zu verwenden; in der Folge ist auch die Regeneration gering, und die Lebensdauer
des Filters wird vermindert.
-
Während des Filtervorganges werden die Filtertrennwände mit der Zeit
so verunrsoinigt, daß deren weiterer Einsatz nicht mehr rationell ist. Dadurch,
daß die Konstruktion der Filterpatrone steif ist, muß die ganze Patrone ausgewechselt
werden obwohl nur die Filtertrennwände einem Verschleiß" unterliegen, was das Filter
unwirtschaftlich macht.
-
Die Versuche> ein wirtschaftliches Filter zu schaffen,
führten
zur Schaffung, eines Filters mit zerlegbarer Konstruktion der Patrone, US-Patent
Nr. 3.343.681. Das Filter besteht aus einem Gehause mit iSin- und Austrittsöffnungen,
in dessen Innerem eine Filterbaugruppe angeordnet ist. Die Filterbaugruppe enthält
zwei F];nsche, zwischen den Flanschen angeordnete Filterelemente, deren jede
aus zwei Filtertrennwänden mit einer zentralen Durchgangsöffnung besteht. Zwischen
den Trennwänden ist eine Distanzplatte mit einer durchgehenden Öffnung angeordnet,
dio mit den durchgehenden Öffnungen der Filtertrennwände gleichachsig ist, welche
Distanzplatte gleichzeitig zur Abdichtung der FiltertrennvJande an der Peripherie
dient. Das Filterelement schließt auch eine mib durchgehenden radialen öffnungen
versehene Hülse ein, die an der umrißlinie der zentralen Öffnung der Filtertrennwand
angeordnet ist. an der Fläche der Distanzplatte, die an der Filtertremiviand anliegt,
ist eine Vielzahl von Kanälen ausgebildet, die mit der durchgehenden Zentralöffnung
der 1'iltortrennwand verbunden sind. Zwischen den Filterelementen an deren Peripherie
sind Distanzhülsen mit radialen Durchgangsöffnungen und an der Umrißlinie der Durchgangsöffnung
der Filtertrennwände ein Dichtungsring angeordnet. Die Filterelemente sind in axialer
Richtung mit Hilfe von Flanschen unbeweglich und in radinler Richtung durch den
Rand der Distanzhülsen begrenzt.
-
Filterelemente, Distanzhülsen und Dichtungsringe sind in axialer
Richtung zwischen Flanschen zusammengepreßt, die mittels Stiftschraube und Mutter
festgezogen sind, Das eine
Ende der Stiftschraube ist in einen
zusätzlichen Flansch ein geschlaubt, der an dein Flansch der Patrone anliegt. ber
zusätzliche Flansch elithalt Durchgangsöffnungen, die mit radialen Öffnungen dtr
Hülsen der Filterelemente und der Austrittsöffnung des Filters in Verbindun6' stehen.
-
Eine solche Filterbaugruppe kann für die Filterung von Polymerschmelzen
und Polymerlösungen bei hoher Leistung und Dauerbetrieb eingesetzt werden. Die verschmutzte
Flüssigkeit gelangt unter Druck in das Filtergehäuse durch die Eintrittspffnung.
Nach Füllung des Gehäusehohlraumes gelangt die verschmutzte Flüssigkeit durch radiale
Öffnungen der Distanzhülsen auf die Oberfläche der Filterelemente0 Nach seiner Trennung
durch die Filtertrennwände fließt das Filtrat durch die Kanäle der Distanzplatten
und der radialen Öffnungen des Filterelementes und gelangt durch die Öffnungen im
zusätzlichen Flansch der Patrone zu der Austrittsöffnung des Filters Bei Verwendung
einer solchen Konstruktion des Filters zur Filtration von Polymerschmelzen und Polymerlösungen
hat das Filter eine geringe Lebensdauer, da es nicht möglich ist, die Filterbaugruppe
direkt im Filter zu waschen, weil er bei der Zuführung einer zähen Flüssigkeit in
den Innenraum der Filterelemente zu einem Bruch der Filtertrennwände infolge ge
deren Deformation kommt.
-
Die bekannte Konstruktion des Filters gewährleistet keine sichere
Filtration von Polymerschmelzen und Polymer
lösungen bei deren
feiner und superfeiner Reinigung wegen eines nicht dichten Anliegens, und zwar Wegen
der Bildung eines unkontrollierbaren Spaltes zwischen jeder Distanzplatte und der
Filtertrennwand, der auf deren Dickenunterschiedlichkeit bei Montage der Filterbaugruppe
zurfickzuführen ist. Lctz ten Endes führt dieser Umstand zur Verunreinigung des
Filtrat Außerdem entstehen bei der genannten Konstruktion Bine Vielzahl von Stauzonen,
z.B. zwischen den sendern der Distanzhülsen usw.
-
Der Erfindung liegt die aufgabe zugrunde, ein Filter ftir Polymerschmelze
und Polymrlösungen zu schaffen, deoun Konstruktion es gestattet, Filtertrennwände
zu waschen, was die Lebensdauer des Filters bei dessen Einsatz für feine und superfeine
Reinigung erhöht, die von einem hohen Druck und einer erhöhten Temperatur begleitet
wird.
-
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Filter für Polymerschmelzen
und Polymerlösungen, das ein Gehäuse mit Ein- und hustrittsöffnungen enthält, in
dessen Innerem ein Hohldorn mit darauf angeordneten Filterelementen und in axialer
Richtung unbeelichen Spannflanschen untergebracht ist, wobei jedes der Elemente
aus einer zwischen den Filtertrennwänden angeordneten Distanzplatte, aus einem zwischen
den Filtertrennwänden an der Peripherie des Dornes angebrachten Hülse mit radialen
Durchgangsöffnunben, die den Hohlraum des Filterelemente mit dem Hohlraum des Dornes
verbinden, und aus einer Dichtung, die zwischen den Filtertrennwänden an der
Peripherie
der Vistanzplatte angebracht ist, besteht, und zusätzliche Dichtungen zwischen den
Filterelementen an der Peripherie des Dornes und eine Ditanzeinrichtung zwischen
den Filterelementen angeordnet sind, erfindungsgemäß mit einem Mittel zu seiner
. Wäsche versehen ist, und die Distanzeinrich tung als zusätzliche Distanzplatten
ausgebildet ist, deren jede der Fläche der Filtertrennwand entspricht.
-
Die Erhöhung der Lebensdauer des Filters ist verbunden der mit Durdhführung
der Wäsche der Filterelemente direkt im Filter, bei der die Filterelemente dicht
an den Distanzplatten über deren gesamte Filterfläche anliegen.
-
Ein dichtes Anliegen wird dadurch gewährleistet> daß die zwischen
den Filterelementen angeordneten Distanzplatten mit der Dichtung, die an der Peripherie
des Domes, d.h. über die durchgehende Öffnung der Filterelemente, angeordnet ist,
nicht starr verbunden sind.
-
Die auf diese Weise angeordneten Distanzplatten machen die Konstruktion
der Filterpatrone weniger empfindlich gegenüber der Dickendifferenz der Platten,
Trennwände und Abdichzungen; dadurch erhöht sich die Festigkeit der Filterelemente
bei der Wäsche, wird ein höires Druckgefälle zulässig, wird eine vollkommenere Regeneration
der Filtertrennwände und folglich eine höhere Lebensdauer des Filters erzielt.
-
Eine solche Konstruktion des Filters vermindert die Selbstkosten
für die Produktion beträchtlich.
-
Es wird empfohlen, daß das Mittel zur Wäsche des Filters aus mindestens
ei Randdistanzplatten, deren jede zvlischen Spannflansch und Filterelement angeordnet
ist, und einer Vorrichtung zur Hermetisierung der Dichtungen, die zwischen den Filtertrennwänden
an der Peripherie der Distanzplatten angebracht sind, die axial veischiebbar auf
mindestens einem der Spannflansche angeordnet ist, besteht.
-
Das auf diese Diese ausdeführte Filter hat eine hohe Lebensdauer
bei feiner und superfeiner Reinigung von Polymerschmelzen und Polymerlösungen.
-
Die Anordnung dür Randdistanzplatten zwischen Spa.ant flanschen und
Filterelementen sowie die Anwendung einer axial verschiebbaren forrichtungen zur
Hermetisierung der Dichtungen die zwischen den Filtertrennwänden an der Peripherie
der Distanzplatten angeordnet sind, ermöglicht es, die Filtertrennwände beim Rückstrom
der Polymerschmelze und Polymerlöe sung direkt im Filter unter hohem Druck vollständiger
zu regenerieren. Dies gestattet es letztlich, mehr Filtrat durch die Filterfläche
zu erhalten.
-
Die Vorrichtung zur Hermetisieruno der Dichtungen kann in Form einer
an einem Ende der Flansche des Dornes angeordneten Gewindehülse ausgebildet sein.
-
Das bietet die Möglichkeit, die Patrone aus Filterelementen an der
Peripherie der Filtereleblente sicher zusammenzudrücken. Durch diese Vorrichtung
erden die Herstellunsfehler der Filtertrennwände, Dichtungsringe und Distanzplatten
nach
deren Dickendifferenz von einem Erzeugnis zum anderen sowie für jede Erzeugnis uusgeglichen,
die im Herstellungsprozeß unvermeidlich sind. Diese Vorrichtung ermöglicht nicht
nur eine vollständigere Regenerierung der Filtorelemerte, was letzlich zu einer
Erhöhung der BEtriebsdauer des Filters führt, sonden sie gestattet es auch, ein
qualitativ hochwertigeres Filt;'tt dank der Beseitigung von möglichen Spielen und
Spalten zu erhalten.
-
Eine vollständigere Realisiorung der Erfindung ist mölich, wenn man
eine Zusatzhülse verwendet, die man auf den Spannflanschen an der Peripherie der
Filterelemente, der zusätzlichen Distanzplatten und der zwei Randdistanzplatten
anordnet, um eine radiale Verlagerung der Filterelemente, der zusätzlichen und der
zwei Randdistanzplatten zu vermeiden.
-
Die Verhinderung der radialen Verlagerung der Filterelemente und
Distanzplatten ist für sichere Bedingungen der Filtration und Wäsche besonders erforderlich.
-
Eine Verlagerung der Filtertrennwände und besonders der Dichtungen
des Filterelementes sowie der Distanzplatten kann die Konstrukl,ion infolge der
Bildung von Spalten in den anliegenden Flächen störanfällig machen.
-
Die Verlagerung zeigt sich besonders bei Wäsche der Filterlemente,
wenn der Druck der Schmelze oder der Lösung von innen des Filtcrelementes wirkt
und die Peripherie der Filterelemente beginnt, auf Zug beansprucht zu werden. Dabei
ist es bekannt, daß ( o Festigkeitseigenschaften des Filterelemote
niedriger
sind ald bei der Druckbeanspruchung, die bei der Filterung stattfindet.
-
Die auf den Flanschen an der peripherie der Filterelemente und der
Distansplatten angeordnete Zusatzhülse verhindert die radiale Verlagerung der genannten
elemente und macht die Konstruktion bei Filterung und Wäsche betriebssicher.
-
Es ist wünschenswert, die Zusatzhülse als perforierte Hülse auszubilden
und deren Innenfläche mit mehrgängigen Wendelnuten zu versehen. Keine solche Konstruktion
der Hülse gestattet es, neben Erhöhung von Festigkeitseigenschaften der Patronenkonstruktion
bei der Wäsche den Widerstand für die strömende Schmelze bei Filtrierung und Wäsche
zu vermindern und diese Arbeitsgänge bei minimaler Abmessung der Stauzonen an den
Beriihrungsstellen der Filterelemente, der Distanzplatten und der Innenfläche der
Zusatzhülse durchzuführen.
-
Diese Lösung gestattet es, ein infolge von Polymerdestruktion weniger
verunreinigtes Filtrat zu erhalten und die Verschmutzung der Filtertrennwände zu
vermindern.
-
Nachstehend soll die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels
und den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert erden, Es zeigt Fig. 1 schematisch
ein Filter für Polymerschmelzen und Polymerlösungen gemäß der Erfindung, teilweise
im Längsschnitt Fig. 2 den Längsachnitt bis zur Achse des Filters im vergrößerten
Maßstab; Fig. 3 die Zusatzhülso gemäß der erfindung
Fig. 4 die
Distanzhülse; Fig. 5 den Schnitt nach der Linie V-V.
-
Das Filter enthält ein Gehäuse 1 (Fig. 1) mit Ein- und Austrittsöffnungen
2 l)zw. 3 und mit Hohlräumen 4 un(l 5, in denen die Filterpatronen 6 bzw. 7 untergebracht
sind. Jede Patrone 6 bzw. 7 besteht aus einem Hohldorn 8 und darauf angeordneten
Filterelementen 9. Auf dem Hohldorn 8 sind ein feststehender Flansch 10 (Fig. 2)
und ein beweglicher Flansch 11 angebracht, zwischen denen die genannten Filterelemente
9 angeordnet sind. Jedes Filterelement 9 weist zwei Filtertrennwände 12, eine Distanzplatte
13, eine Dichtung 14, die an der Peripherie der Distanzplatte 13 angebracht ist,
und eine Hülse 15 mit radialen Durchgangsöffnungen 16 auf, die den Hohlraum des
Filterelementes 9 mit dem Hohlraum des Dornes 8 verbinden.
-
Die Hülse 15 ist an der Peripherie des Dornes 8 anQeordnet. Die Distanzplntte
13 ist als Sieb ausgebildet.Zwichen den Filterelementen 9 sind an der Peripherie
des Hohldornes 8 zusätzliche Dichtungen 17 angebracht. Zwischen den Filterelementen
9 sind außerdem eine Hülse 18 mit radialen Durchgangsöffnungen 19, die den Hohlraum
des Filterelementes 9 mil; der Eintrittsöffnung 2 verbinden, und eine zusätzliche
Distanz platte 20, die der Fläche der Filtertrennwand 12 entspricht, angeordnet,
Zwischen dem Flansch 10 und dem Randfilterelement 9 sind eine zusätzliche Dichtung
21 und eine Randdistanzplatte 18a 20a, an deren Peripherie die Distanzhülse angebracht
ist, angeordnet. Auf dem beweglichen Flansch 11 ist eine Vorrichtung
zur
Hermetisierung der Dichtungen 14 in Form einer Gewintlehülse 22 angebracht. Diese
drückt außerdem die Distanzhülsen 18, 18a gegen die Filtertrennwände 12 und die
Flansche 10 und 11 an, In diesem Filter ist eine Zusatzhiilse 23 vorgesehen, die
auf den Flanschen 10, 11 an der Peripherie der Filterelemente 9, der zusätzlichen
Distanzplatten 20 und der zwei Randplstten 20a sowie der Distanzhülsen 18a anbeordnet
iit.
-
Die Hülse 23 verhindert die radiale Verlagerung der Filterelemente,
der zusatzlichen und die zwei Randdistanzplatten sowie die Distanzhülsen. Außerdem
ist die Hülse 23 mit Perforation versehen, d.h. sie hat radiale Durchgangsöffnungen
2',.
-
Die Flansche 10 und 11 qind durch eine am Dorn 8 angebrachte Mutter
25 zusammengezegen. An der Oberfläche des Domes 8 sind Nuten 26 ausgebildet, die
mit den radialen Öffnungen 16 der Hülsen 15 und dem Hohlraum 27 des Domes 8 durch
eine Durchgangsöffnung 28 verbunden sind. An der Innenfläche der Hülse 23 (Fig,
3) sind mehrgängige Wendelnuten 29 zum seitigen von Stauzonen und zur Senkung des
hydraulischen Widerstands ausgebildet. Die Nuten 29 sind mit den radialen Durchgangsöffnungen
24 verbunden.
-
Im Gehäuse 1 des Filters sind ein Hahn 30 (Lig. 1), der die Eintrittsöffnung
2 mit den Hohlräumen 4 und 5 gleichzeitig und getreimt verbindet, und ein Hahn 31,
der den Hohlraum 27 (Fig. 2) des Dornes 8 mit der Austrittsöffnung 3 (Fig. 1) des
Filters verbindet, untergebracht.
-
Zur vereinfachten Ausführung der Filterpatrone sind die
Distanzhülsen
15 und 18, 18a (Fig. 2) mit radialen Nuten 32 (Fig. 4, 5) ausgeführt, die die Peripherie
der Hülse mit deren Innenteil verbinden.
-
Gemäß der Erfinzlung wird ein Teil des im Filter erzeugten Filtrats
für die Wäsche der verschmutzten Filterelemente der Patrone verwendet.
-
Das Filter für Polymerschmelze und Polymerlösungen arbeitet im Filtrationsbetriebszustand
mit einer Patrone 6 bei gleichzeitiger Wäsche der Filterelemente einer anderen Patrone
7 wie folgt: Die verschmutzte Polymerschmelze oder Polymerlösung wird unter Druck
in die L"intrittsöffnung 2 des Filters gefördert.
-
Mittels des Hahns 30 wird die Schmelze in den Hohlraum 4 zu der Filterpatrone
6 geleitet. Danach gelangt der Strom durch die Öffnungen 24 (Fig. 2) der Zusatzhülse
23 und die radialen Öffnungen 19 der Distanzhülsen 18 über die Fläche der Distanzplatten
20 auf die Oberfläche der Filtertrennwände 12.
-
Nach seiner Trennung auf den Filtertrennwänden 12 strömt das Filtrat
über die Fläche der Distanzplatten 13 der Filterelemente 9 und durch die Üffnungen
16 der Hülsen 15 in die Nut 26, dann durch die Öffnung 28 und den Hohlraum 27 zu
der Austrittsöffnung 3 (t?i. 1) des Filters.
-
Für die Spülung der Filtereb mente wird ein Teil der Strömung des
Filters mit Hilfe des Hahns 31 (Fig. 1) bei gleichzeitiger Zuführung zu der Austrittsöffnung
3 in den inneren Hohlraum 27 des Dornes 8 der anderen Filterpatrone 7 geleitet.
Darauf werden mit diesem reinen Strom in der dem
oben beschriebenen
Filtrationsvorgang umgekehrten Reihenfolge die Filterelemente der Patrone 7 gespült.
-
Durch wechselweises Umschalten des Strom des Filters mit Hilfe des
Hahns 31 und des Hahns 30 können beide ratronon 6 und 7 unter kontinierlicher Zuführung
des Filtrats zur Austrittsöffnung 3 des Filters gespült werden.
-
Die auf der Innenfläche der Zusatzhülse 23 ausgeführten Wendelnuten
29 (Fig. 3) beseitigen die Bedingungen zur Bildung von Stauzonen auf dem Wege des
fließenden Stroms zwische den Öffnungen 24 und den Filtertrennwänden 12 sowohl beim
Filterbetrieb als auch bei Regenerqtion bei der umgekehrten Stromrichtung des Filters.
-
während der Montage der Filterelemente 9 am Dorn 8 (Fig. 2) gelingt
es mit Hilfe der Gewindehülse 22 ein undichtes Anliegen der Dichtungen 14 an den
Filtertrennwänden 12 an deren Peripherie zu beseitigen, welches bei der Herstellung
der Einzelteile unvermeidlich entsteht. Dank der Hülse 22 entsteht außerdem kein
Spalt zwischen den Filtertrennwänden 12 und der Dichtung 14, die an deren Peripherie
angeordnet ist, bei Zuführung von Schmelze oder Lösung unter Druck in den Innenraum
der Filterelemente 9 bei deren Wäsche. Die Zusatzbülse 23, die die Filterelemente
9, Distanzhülse 18 und Distanzplatten 20, 20a fixiert und dadurch gute ßedingungen
die für Montage und somit auch eine hohe qualität des Filters sichert, hält noch
die Dichtungen 14 bei der Wäsche der Filterelemente
9 gegen die
Verlagorung in radialer Dichtung fest, wodurch die Bedingungen für die Wäsche dor
Filtertrennwände unter hohom Druck geschaffen werden. Dadurch wird eine vollstandigere
Xesenerabion und somit auch eine höhere Lebensdauer des Filters gowährlintet.
-
Eine solche Konstruktion des Filters ermöglicht gemäß der Erfindung
einen kontinuierlichen Filtervorgang mit hoher Leistung und hohem Druckgefälle (etwa
400 kp/cm2). Dabei wird eine feine und superfeine Reinigung von hochviskosen (500-50000
Poise) Polymerschmelzen und Polymerlösungen gewährlei stet.
-
Die in der Konstruktion des Filters vorgesehene Wäsche der Filterelemente,
und zwar direkt im Filter bei dessen kontinuierlichem Betrieb, gewährleistet neben
einer relativ einfachen Unterbringunb einer großen Filterfläche (10-20 m2) in einer
Patrone auch eine Dauerfilterung bei einem hohen Verschmutzungsgrad hochviskoser
Flüssigkeiten sie Konstruktion der Vorrichtung zur Hermetisierung der Dichtungen
schafft die Bedingungen für einen sicheren Betrieb des Filters sowohl bei der Reinigung
der Flüssigkeit wie auch bei der Regeneration der Filtertrennwände bei einem hohen
bruckgefälle an den Filtertrennwänden.
-
Eine kompakte Unterbringung der Filterelemente und der Distanzplatten,
die in der Patrone sowohl in axialer als auch in radialer Richtungen sicher befestigt
sind, gestattet es, ein kompaktes Filter mit Unterbringung einer großen Filterfläche
in
einem kleinen Kammerraum zu schaffen. Neben den in der Konstruktion vorgesehenen
hohen Festigkeitswerten wird die Strömungsgünstigkeit der Patrone insgesamt und
der Filterelemente gewähr].eistet, wodurch es möglich ist, den Filtervorgang
der Polymerschmelzen ohne Verminderung ihrer Migenschaften infolge der Destruktion
durchzuführen.
-
L e e r s e i t e