DE2729152A1

DE2729152A1 - Schiebefiltervorrichtung zur filterung eines unter druck stehenden fluidmaterials

Info

Publication number: DE2729152A1
Application number: DE19772729152
Authority: DE
Inventors: Leonard L Krasnow; James P Paquette
Original assignee: Berlyn Corp
Current assignee: Berlyn Corp
Priority date: 1976-06-28
Filing date: 1977-06-28
Publication date: 1978-01-05
Also published as: JPS5311367A; FR2356445A1; GB1566835A; FR2356445B3

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

27791S?

XI

'^w 8 MÖNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820 MDHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

The Berlyn Corporation
93 West Main Street
Millbury, Massachusetts 01527
V.St.A.

Schiebefiltervorrichtung zur Filterung eines unter Druck stehenden Fluidmaterials

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schiebefiltervorrichtung zur Filterung eines unter Druck stehenden Fluids.

Bei der Herstellung von Gegenständen aus gunmiartigen, fließelastischen und thermoplastischen Werkstoffen (z.B. Polymeren und bestimmten durch Wärmeeinwirkung aushärtbaren Harzen, vulkanisierbaren Stoffen und polymerisierbaren Monomeren), die alle zuweilen als Plastikmaterialien bezeichnet werden, ist es allgemein üblich, die Arbeitsmaterialien zu filtern. Dies kann beispielsweise durch Anwendung eines Regenierungsverfahrens erfolgen, um wiedergewonnene Stoffe für die Verwendung in einem Erzeugnis bereitzustellen. Dies kann aber auch beispielsweise in einer Extrudervorrichtung erfolgen, um beispielsweise sicherzustellen, daß keine Fremdstoffe in die Extruderform eingeführt werden.

Ein Extruderprozeβ 1st ein kontinuierlich laufender Prozeß, bei dem Qualität und Quantität des Preßerzeugnisses proportional zur Stabilität und Beständigkeit der Schmelze stehen. Sine Veränderung in den Betriebsbedingungen führt zu einer Veränderung der Qualität und/oder der Qualität des Enderzeugnisses. Dabei werden einige der Bedingungen, die verändert werden können, durch herkömmliche Filteroperationen beeinflußt. Die Praxis der Filterung des Arbeitsstoffes in einem Extruderprozeß erfordert die Anordnung eines Filtermittels in der Materialströmungsbahn, was zu einem Druckgefälle führt. Die Größe des Dpuckgefalles bzw. Druckabfalls steht dabei mit der Beschwerlichkeit la Zusammenhang, mit der das Arbeitsmaterial durch das Filtermittel hindurchtritt. Wenn das Filtermittel

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sauber ist, ist der Druckabfall über dem Filtermittel gering im Vergleich zu dem Druckabfall, der dann vorhanden ist, wenn das Filtermittel durch angesammelte Verunreinigungen verstopft ist. Bei einem sauberen Filter beträgt der Druckabfall in typischer Weise beispielsweise 104 Bar (entsprechend 1500 psi), während bei einem verstopften Filtermittel der Druckabfall in typischer Weise bei etwa 275 Bar (entsprechend 4000 psi) liegt.

Es ist erwünscht, aus auf die Qualität und Quantität des Arbeitsmaterials sich beziehenden Gründen einen konstanten und vorzugsweise geringen Druckabfall über dem Filtermittel zu erhalten. Wenn der Druckabfall über dem Filtermittel ansteigt, nimmt die Schubkraft auf das Arbeitsmaterial zu, wodurch Ihrerseits die Temperatur des Arbeitsmaterials ansteigt. Die Temperatur des Arbeitsmaterials stellt einen Grundbetriebsparameter dar, der eine bestimmte Qualität des Materials festlegt. Darüber hinaus führt ein Anstieg in dem Druckgefälle über dem Filtermittel zu einer Herabsetzung der Produktionsgeschwindigkeit der gesamten Produktionslinie, und außerdem ist eine zusätzliche Extruder-Pumpenleistung erforderlich, um den ansteigenden Gegendruck zu überwinden. Selbstverständlich führt dies auch zu einem Anstieg der Kosten.

Die Forderung nach Herabsetzung der die Betriebsbedingungen betreffenden Veränderungen, die durch das Sammeln von Verunreinigungen auf dem Filtermittel hervorgerufen werden, ist seit mehr als 75 Jahren erkannt worden. Ein stabiles Schiebe_qplattenfilter, welches den derzeit benutzten Filtern nicht unähnlich ist, ist im Jahre 1900 in dem US-Patent 642 814 gezeigt. Die dort gezeigte Filteranordnung weist zwei Filter auf einer Schie beplatte auf; wenn eines der Filter verstopft ist, wird

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die Schiebeplatte verschoben, um das erste Filter vollständig zurückzuziehen und durch das zweite Filter zu ersetzen. Dies ruft Jedoch eine plötzliche erhebliche Veränderung in dem Betriebsdruck hervor. Weitere Formen von stabilen Schiebe_plattenfiltern entsprechend der zuvor erwähnten Filteranordnung sind in den US-Patenten 1 195 576, 3 684 419, 3 797 655, 3 804 758 und 3 983 038 angegeben.

Es ist üblich, Schiebeplattenfilter in einem Prozeß zu benutzen, in welchem das Arbeitsmaterial unter hohem Druck steht,der.zuweilen bei ca. 689 Bar (entsprechend 10 000 psi) oder bei noch höheren Werten liegt. Demgemäß besteht dabei die Forderung, die Schiebefiltervorrichtung gegenüber dem Lecken des Arbeitsmaterials von dem Schmelzstrom längs der Oberflächen der Schiebeplatte abzudichten. Andererseits besteht eine Forderung dahingehend, das Filtermittel in dem Schmelzstrom mit einer solchen Geschwindigkeit zu bewegen, daß ein geringer,konstanter Druckabfall vorhanden ist. Wenn die verwendete Abdichtungseinrichtung eine hohe Reibung zwischen der Schiebeplatte und dem Filtergehäuse hervorruft (welches bis Jetzt beim Stand der Technik üblicherweise vorgesehen ist),dann ist die Möglichkeit, das Filtermittel quer zu dem Schmelzstrom zu bewegen, noch schwieriger. In der Tat ist das Haupthindernis, ein Filter zu schaffen, welches bei derart hohen Betriebsdrucken unter Erzielung von stetigen Siebänderungseigenschaften^Qie fehlende Bereitschaft der Industrie, eine verarbeitbare Abdichtungsanordnung zu entwickeln, die kontinuierlich unter hohem Betriebsdruck gehalten werden kann, während sie dem Filtermittel ermöglicht, ohne weiteres und ständig quer zu dem Schmelzstrom bewegt zu werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Weg

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zu zeigen, wie eine die zuletzt aufgeführten Eigenschaften besitzende relativ einfach aufzubauende Schiebefiltervorrichtung zu realisieren ist.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung.

Bei der vorliegenden Erfindung ist eine Filtermaschine, die eine stabile Schiebeplatte verwendet, für die Durchströmung von dem gefilterten Material durchlässig; sie stellt den einzigen und gänzlichen Träger für ein Filtermittel dar, welches quer zu dem Schmelzstrom getragen wird. Die betreffende Anordnung enthält einen einen Schmelstromdurchgang begrenzenden Körper sowie Einlaß- und Auslaßöffnungen, durch die die Schiebeplatte hindurchgeführt und bewegt werden kann, und zwar entweder kontinuierlich oder schrittweise in irgendeine gewünschte Größe besitzenden Schritten, um das betreffende Filtermittel vorzubewegen und unterschiedliche Teile des betreffenden Filtermittels in den Schmelzstromdurchgang einzuführen. Dabei ist zumindest die Auslaßöffnung mit einer langgestreckten Rohrleitung verbunden, welche mit einen Rohrleitungsquerschnitt begrenzenden glatten Wänden eng verbunden ist. Der betreffende Rohrquerschnitt ist dabei größer als der Querschnitt der dabei vorgesehenen Schiebeplatte. Auf diese Weise ist ein Spalt mit einer Größe geschaffen, durch die eine Bewegung der Schiebeplatte und eine Durchströmung des flüssigen Arbeitsmaterials ermöglicht sind. Ferner ist zumindest die Auslaßöffnung mit einer thermisch in Funktion zu setzenden Anordnung versehen, durch die eine Abdichtung des den betreffenden Spalt ausfüllenden Arbeitsmaterials erreicht wird.

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Die Erfindung ermöglicht die Bereitstellung eines Filters der beschriebenen Art, bei dem eine große Vielzahl von Arbeitsmaterialien, die in einem Fluidzustand zugeführt werden können, gefiltert werden kann, während das Filtermittel kontinuierlich oder schrittweise in Stufen irgendeiner erwünschten Größe verändert wird. Die Arbeitsmaterialien enthalten dabei beispielsweise - was nicht eine Beschränkung darstellen mag - Silicongummi, Naturgummi, synthetischen Gummi, thermoplastische Stoffe (Polyester, Epoxyde und dgl.)» öle, wässrige Flüssigkeiten und geschmolzene Metalle.

Die Abdichtungsanordnung an der Auslaßöffnung enthält eine Wärmeaustauschereinrichtung, deren Zweck darin besteht, die Temperatur des Arbeitsmaterials zu steuern, welches in den Spalt zwischen der Schiebeplatte mit den angebrachten Sieben bzw. Filtern und den gegenüberliegenden Seitenwänden der Auslaßöffnungsleitung strömt. Die Temperatur des diesen Spalt füllenden Arbeitsmaterials wird derart gesteuert bzw. reguliert, daß das stärker viskose, ausreichend ausgehärtete Arbeitsmaterialfeld eine Dichtung bildet, die den Austritt des Arbeitsmaterials in den äußeren Bereich verhindert. In Verbindung mit der Wärmeaustauschereinrichtung kann eine Abkühlungsoder Erwärmungsanordnung, wie temperaturregulierte Luft, verwendet werden.

Die Erfindung ist in Verbindung mit Materialien von Nutzen, die auf eine Abkühlung hin steif werden oder sich zumindest teilweise verfestigen, d.h. stärker viskos werden, wie dies für thermoplastische Polymere und dergleichen zutrifft. Die vorliegende Erfindung wird hier im Zusammenhang mit derartigen Materialien, die auf eine Abkühlung hin eine nennenswerte Zunahme der Viskosität

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zeigen, generell beschrieben werden. Die Erfindung ist jedoch auch in Verbindung mit Materialien anwendbar, die auf eine Erwärmung hin irreversible steif werden können, wie dies für natürliche und synthetische Gummis und für Silicongummi unter anderen Stoffen zutrifft. Einige derartige Stoffe können bei einer mittleren Temperatur, wie Zimmertemperatur, leicht fließen, und ihre Viskositäten nehmen erheblich zu, wenn sie abgekühlt werden, wodurch eine zufriedenstellende, allerdings reversible Abdichtung erzielt wird. Die betreffenden Stoffe werden auf ihre Erwärmung hin irreversible steif und bilden eine bleibende feste oder versteifte Abdichtung. In derartigen Fällen kann eine Abdichtung, beispielsweise an einer Austrittsöffnung, durch Erwärmung gesteuert werden, und eine weitere Abdichtung, beispielsweise an einer Einlaßöffnung, kann durch Abkühlung oder durch eine mechanische Abdichtung gesteuert werden. Für den Einlaßöffnungsdurchgang vorgesehene geeignete mechanische Abdichtungseinrichtungen, die derart einstellbar sind, daß der Reibungswiderstand minimiert wird, sind an anderer Stelle näher beschrieben (siehe US-Patentanmeldung, Serial No. 700 100).

Die Bildung von Arbeitsmaterialabdichtungen stellt einen billigen Abdichtungsmechanismus dar, bei dem die thermodynamisehen Eigenschaften des Arbeitsmaterials selbst ausgenutzt sind. Ein thermoplastisches Material erfährt eine erhebliche bzw. drastische Herabsetzung hinsichtlich der Schub- bzw. Scherkennwerte, wenn es in seinen Erweichungsbereich erwärmt wird. In diesem weicheren Zustand übt das thermoplastische Material einen geringen Widerstand auf eine positive Schubkraft aus und fließt dennoch nicht durch einen langen schmalen Spalt. Diese thermodynamischen Eigenschaften existieren über einen ziemlich breiten und erzielbaren Temperaturbereich. Wenn das Arbeits-

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material durch Abkühlung bzw. Erstarrung oder Erwärmung an einer glatten Oberfläche erstarrt, kann es im übrigen von der betreffenden Oberfläche relativ leicht weg gleiten. Es ist daher möglich, das Arbeitsmaterial unter Bildung einer effektiven Abdichtung in der Auslaßöffnung und einer mechanischen oder Arbeitsmaterialabdichtung in der Einlaßöffnung zu verwenden und dennoch der das Filtermittel tragenden Schiebeplatte zu ermöglichen, sich quer zur Strömungsbahn des Arbeitsmaterials in einer gleichmäßigen kontinuierlichen Weise zu bewegen.

Die Bereitstellung einer Schiebeplatten-Rohrleitung, die einen größeren Querschnitt besitzt als die Schiebeplatte, führt zu einem Spalt, in welchem die Abdichtungsanordnung ausschließlich auf die Einlaßöffnung und auf die Auslaßöffnungsdurchgänge beschränkt werden kann. Die betreffende Anordnung bringt dabei den Vorteil mit sich, daß die Schiebeplatte leichter bewegt wird, so daß ein sauberes Filter oder saubere Filter, eine Sandpackung oder ein anderes Mittel quer zu dem Schmelzstrom in die Strömungsbahn des Arbeitsmaterials kontinuierlich oder schrittweise in kleinen Schritten irgendeiner erwünschten Größe bewegt bzw. geleitet werden kann, was zur Aufrechterhaltung eines relativ geringen Druckabfalls über dem Filtermittel und zu einer Minimierung der Änderungen (ΔΡ) des betreffenden Druckabfalls führt. Durch einen geringen Druckabfall über dem Filtermittel ergibt sich eine Herabsetzung der Größe der erforderlichen Extruderleistung, um das Arbeitsmaterial durch das Filtermittel hindurchzudrücken. Dies kann zu erheblichen Einsparungen hinsichtlich der geforderten Anordnung/hinsichtlich der Energiekosten führen, und überdies kann sich die Qualität des erzielten Ergebnisses verbessern, wenn die Druckabfallschwankung auf einem

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kleinen Wert gehalten wird.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einer Perspektivansicht ein Schiebeplattenfilter mit einer temperatürgesteuerten Abdichtungsanordnung an einer Einlaßöffnungsleitung und an einer Auslaßöffnungsleitung für die Schiebeplatte. Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht längs der in Fig. 1 eingetragenen Linie 2-2,

Fig. 2A zeigt eine vergrößerte Schnittansicht längs der in Fig. 1 eingetragenen Linie 2A-2A. Fig. 3 zeigt in einer vergrößerten Perspektivansicht einen Ausschnitt zweier aufeinanderfolgender Schiebeplatten .

Fig. 4 zeigt eine Perspektivansicht eines Schiebeplattenfilters mit mechanischen Abdichtungsanordnungen an der Einlaßöffnungsrohrleitung für die Schiebeplatte und mit einer temperaturgesteuerten Abdichtungsanordnung an der Auslaßöffnungsrohrleitung für die Schiebeplatte. Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht längs der in Fig. 4 eingetragenen Linie 5-5.

Fig. 6 zeigt in einem Teilschnitt längs der in Fig. 4 eingetragenen Linie 6-6 eine innerhalb der Einlaßöffnungsrohrleitung angeordnete mechanische Filteranordnung.

Fig. 7 zeigt eine Stirnansicht der Einlaßöffnung längs der in Fig. 4 eingetragenen Linie 7-7. Fig. 8 zeigt eine Schnittansicht längs der in Fig. 6 eingetragenen Linie 8-8.

Fig. 9 zeigt in einer ähnlichen Ansicht wie Fig. 6 ein*» weitere mechanische Filterenordnung. Fig. 10 zeigt eine Schnittansicht längs der in Fig. 9 eingetragenen Linie 10-10.

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Fig. 11 zeigt eine Seitenschnittansicht einer Schiebeplatte, wie sie in Fig. 3 oder in Fig. 4 gezeigt ist, in einer solchen modifizierten Form, daß diese Platte ein Sandpackungsfiltemnittel trägt. Fig. 12 zeigt in einer Perspektivansicht eine weitere Ausführungsform der Schiebeplatte, die in Filtern gemäß der Erfindung verwendet werden kann.

Fig. 13 veranschaulicht in einem Diagramm Verhältnisse zwischen dem Stand der Technik und der vorliegenden Erfindung.

Fig. 14 zeigt schematisch den Aufbau einer Steuereinrichtung zur Fortbewegung eines Filters quer zu einem Schmelzstrom.

Im folgenden werden die Zeichnungen im einzelnen erläutert. Die in Fig. 1, 2 und 2A dargestellte Filtereinrichtung ist hauptsächlich für den Betrieb mit einem warmen, erweichten Material, wie für ein thermoplastisches Polymer oder dgl., ausgelegt bzw. geeignet. Diese Einrichtung weist eine stabile Schiebeplatte 11 auf, von der Filtersiebe 12 getragen sind. Ferner weist die betreffende Einrichtung auf der Zuströmseite und auf der Abströmseite Gehäuseteile 15A bzw. 15B auf, die eine Arbeitsmaterial- oder Schmelzstrombahn 16 festlegen bzw. begrenzen. Außerdem sind ein oberes Führungsbahnteil 21, ein unteres Führungsbahnteil 22, einlaßseitige Wärmeaustauschereinrichtungen 18 und auslaßseitige Wärmeaustauschereinrichtungen 19 vorgesehen. Die Gehäuseteile 15A und 15B sind an dem oberen bzw. unteren Führungsbahnteil 21 bzw. 22 mittels Schrauben 31 befestigt, wie dies dargestellt ist. Diese Teile können in anderer Weise aneinander befestigt sein, wie durch Schweißung, Kupferlötung oder dergleichen. Die Führungsbahnteile 21 und 22 sind zwischen den Gehäuseteilen 15A und 15B oberhalb bzw. unterhalb der Arbeitsmaterialbahn 16 derart

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festgehalten bzw. festgelegt, daß einlaßseitige und auslaßseitige Durchgänge 14A bzw. 14B für die Schiebeplatte 11 gebildet sind.*Die Teile 15A und 15B können Je nach Wunsch durch Bohrungen 45 erwärmt oder gekühlt werden.

Die einlaßseitigen und auslaßseitigen Durchgänge 14A, 14B weisen glatte Wände auf; sie bilden Jeweils einen Kanal für die Schiebeplatte 11, der sowohl am einlaßseitigen Ende als auch am auslaßseitigen Ende im Querschnitt eine größere Abmessung besitzt als die Schiebeplatte. Wie noch ersichtlich werden wird, bringt diese Abmessungsbeziehung eine betriebliche Flexibilität mit sich, wie sie bei den bisher bekannten starren Schiebeplattenfiltern nicht zu finden ist.

Die einlaßseitigen Wärmeaustauschereinrichtungen 18 sind an den Führungsbahnteilen 21, 22 nahe der Gehäuseteile 15A und 15B derart befestigt, daß mit den betreffenden Führungsbahnteilen eine Fortsetzung längs des Einlaßdurchgangs gebildet ist. In entsprechender Weise sind die auslaßseitigen Wärmeaustauschereinrichtungen 19 an den Führungsbahnteilen nahe der Gehäuseteile derart befestigt, daß mit den betreffenden Führungsbahnteilen eine Fortsetzung längs des Auslaßdurchgangs erreicht ist. Wie dargestellt, sind die Wärmeaustauschereinrichtungen und 19 durch Wärmeradiatoren gebildet, die imstande sind, Wärme mit der Umgebungsluft auszutauschen und dadurch die Bereiche zwischen ihnen zu kühlen.

Die Schiebeplatte 11 kann derart angetrieben sein, daß sie sich durch die Durchgänge 14A und 14B bewegt und quer zu der Schmelzstrombahn 16 bewegt wird. Hierzu ist eine Schiebereinrichtung 13 mit einer Schieberstange vorgesehen, die im Zusammenwirken mit einem Kolben 13*

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mit der Schiebeplatte 11 in Kontakt ist. Die Schieberstange 34 und der Kolben 13' können durch hydraulische Einrichtungen in Tätigkeit gesetzt bzw. gesteuert werden, wie durch eine festliegende oder veränderbare Verdrängerpumpe oder durch eine Pumpe, die von einem mit variabler Drehzahl arbeitenden Elektromotor angetrieben wird. Es ist aber auch möglich, daß die Schieberstange selbst durch eine mechanische Einrichtung betätigt wird, welche von einem Elektromotor her angetrieben wird. Dabei ist eine Vielzahl von Schiebereinrichtungen aus dem Stand der Technik bekannt.

Wie in Fig. 2 und 2k angedeutet, besitzt die Schiebeplatte 11 einen kleineren Querschnitt als die Durchgänge, durch die die betreffende Schiebeplatte in ihrer Querbewegungsbahn zu der Schmelzstrombahn 16 hin bewegt wird. In Fig. 2 ist ein kleiner Spalt veranschaulicht, der im Bereich von 0,023 mm bis 0,1 mm (entsprechend 0,001 Zoll bis 0,0C4 Zoll) liegen mag; dieser Spalt kann größer sein. Im Betrieb dieses Filters wird das flüssige Arbeitsmaterial veranlaßt, längs der Schmelzstrombahn 16 in Richtung des Pfeiles 17 (Fig. 2A) zu fließen bzw. zu strömen, um von dem Sieb des Filtermittels 12 gefiltert zu werden, welches von der Schiebeplatte 11 getragen ist. Dieses Sieb bzw. Filtermittel ist für die Strömung des Fluids bzw. Arbeitsmaterials durchlässig. Das betreffende Filtermittel ist quer zu der Schmelzstrombahn mittels des Schiebermechanismus 13 bewegbar. Die Schiebeplatte 11 kann kontinuierlich oder schrittweise quer zur Bahn 16 vorbewegt werden. Die Wahl der Bewegung erfolgt durch die Bedienperson in Abhängigkeit von dem Ausmaß, in welchem es stets erwünscht ist,

saubere Siebe oder Filtermittel dem Schmelzstrom entgegenzusetzen. Die die Schiebeplatte vorbewegenden Vor-

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bewegungseinrichtungen können mit Fühleinrichtungen (siehe Fig. 14) zusammenwirken, welche den Druckabfall über dem Filtermittel 12 feststellen und die Schiebereinrichtung 13 betätigen, wie dies erforderlich sein kann, um eine erwünschte Begrenzung der Schwankung des Arbeitsdruckes (4P) aufrechtzuerhalten, der auf den Schmelzstrom ausgeübt wird.

Das gefilterte Arbeitsmaterial wird in einem Fluidzustand in dem Schmelzstrom 16 gehalten, in welchem es unter dem Arbeitsdruck durch das Sieb oder Filtermittel hindurchströmt sowie durch Unterbrechungsplatten-Durchgänge 38 in der Schiebeplatte 11. Durch den Arbeitsdruck wird ferner das Fluid zur Austrittsseite der Anordnung durch die einlaßseitigen und auslaßseitigen Durchgänge 14A, 14B hingeleitet, wobei das Arbeitsmaterial zunehmend kühler wird, wenn es sich von der Schmelzstrombahn 16 weiter weg bewegt. In dem Fall, daß das Arbeitsmaterial beispielsweise ein thermoplastisches Polymer ist, kann es bis zu einem im wesentlichen festen Zustand innerhalb der Wärmeaustauscher 18 und 19 abgekühlt werden, wodurch sich Abdichtungen in den Spalten 4o, 40' zwischen der Schiebeplatte 11 und den glatten Innenwänden oder Oberflächen der einlaßseitigen und auslaßseitigen Durchgänge 1 '4A bzw. 14B ausbilden. Die über Rippen _. 20 hinwegstreichende Umgebungsluft genügt dabei, um hochviskose, im wesentlichen feste Abdichtungen aus vielen Arbeitsmaterialien zu bilden. Um die Abkühlungseigenschaften der Wärmeaustauschereinrichtungen 18 und 19 zu bessern, sind Wärmeisolationsspalten 43 und 44 zwischen den Wärmeaustauschereinrichtungen und den Gehäuseteilen vorgesehen. Sofern erwünscht,kann in der Temperatur regulierte Luft (nicht dargestellt) veranlaßt werden, über die Oberflächen der Rippen 20 der Wärmeaustauschereinrichtungen 18 und 19 in Richtung der Pfeile 27 zu strömen, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist.

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Der Umfang der Abkühlung kann durch eine Temperaturregulierdrossel 24 (in Fig. 1 dargestellt) für jede der Wärmeaustauschereinrichtungen 18 und 19 reguliert werden; die jeweilige Temperaturregulierdrossel umgibt dabei die Oberflächen der Rippen 20 der jeweiligen Wärmeaustauschereinrichtung 18 bzw. 19 derart, daß die Luftmenge reguliert ist, die die Rippen erreicht.

Die gesamte Breite des jeweiligen Spaltes 40 und 40' ist mit abgekühltem Arbeitsmaterial ausgefüllt, so daß das erstarrte oder weitgehend verfestigte Arbeitsmaterial in Kontakt mit den Gehäuseteilen 15A, 15B ebenso sein kann wie mit der Schiebeplatte 11 und den Wärmeaustauschereinrichtungen 18, 19. Die Breiten der Spalte und 40* können hinreichend klein gemacht werden, so daß lediglich eine geringe Menge des Arbeitsmaterials für Abdichtungszwecke benutzt wird. In typischer Weise kann der in Strömungsrichtung vorn liegende Spalt 40 eine Breite von etwa 0,025 mm bis 0,1 mm (entsprechend 0,001 Zoll bis 0,004 Zoll) besitzen, und der in Strömungsrichtung gesehen hinten liegende Spalt 40* kann eine Breite von etwa 0,025 mm (entsprechend etwa 0,001 Zoll) besitzen. Der Unterschied in den Breiten der Spalten 40 und 40* ergibt sich daraus, daß der Fluidmaterialstrom in der Schmelzstrombahn 16 die Schiebeplatte 11 veranlaßt, sich ein wenig in Strömungsrichtung nach hinten zu bewegen. Die in den Spalten 40 und 40· gebildete , aus im wesentlichen erstarrtem Arbeitsmaterial bestehende Dichtung umgibt die Schiebeplatte 11 und haftet an ihr. In dem auslaßseitigen Durchgang 14B wird diese Dich tung 25 kontinuierlich gebildet und aus der Filterma schine mit dem Vorbewegen der Schiebeplatte 11 heraus geführt, um durch weiter aushärtendes Arbeitsmaterial von dem Schmelzstrom ersetzt zu werden, wenn das Filter

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ausgetauscht wird. Durch glatte Wände innerhalb der Durchgänge 14A und 14B ist das Hindurchschieben des Dichtungsmaterials dur^h die Durchgänge erleichtert, wenn die Schiebeplatte 11 einem Schub ausgesetzt ist. Das näher bei der Schmelzstrombahn 16 befindliche Arbeitsmaterial, dessen Viskosität zwischen der des Fluids und des nahezu festen Körpers liegt, ist abscherbar. Das Abdichtungsmaterial von dem einlaßseitigen Durchgang 14A wird auf seine Fortbewegung in die SchmeIstrombahn 16 schmelzen und sich mit der Filterschmelze verbinden, so daß die einzigen Materialkosten von der Filtermaschine gegeben sind durch das Abdichtungsmaterial 25, welches an der Schiebeplatte hängt, die aus dem auslaßseitigen Durchgang 14B austritt. Das Material ist in bekannter Weise entfernbar, so daß eine Filterplatte 11 mit neuen Filter- bzw. Siebeinrichtungen 12 bei Bedarf wieder verwendet werden kann. Wie in Fig. 3 dargestellt, kann eine zweite Schiebeplatte einer ersten Schiebe_platte in den Filtermaschinen folgen, so daß ein Filterungsprozeß kontinuierlich ausgeführt werden kann.

Bei der vorliegenden Erfindung kann das in der Schiebeplatte 11 untergebrachte Filtermittel quer zu der Bahn 16 des Fluidmaterialstromes bewegt werden, ohne daß dabei eine Wärmeeinführung erfolgt, um die Arbeitsmaterialdichtung zu erweichen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Wärmeaustauscher 18, 19 bei relativ niedrigen Temperaturen für die meisten thermoplastischen Polymere oder bei mittleren Temperaturen für nahezu sämtliche thermoplastische Polymere betrieben werden. Wenn das Arbeitsmaterial ein thermoplastisches Polymer ist, liegt die Temperatur in dem Schmelzstrom in typischer Weise im Bereich von ca. 190°C bis ca. 245⁰C (entsprechend 375°F bis 475°F), während die

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Temperatur des abgekühlten Arbeitsmaterials in den einlaßseitigen und auslaßseitigen Durchgängen 14A, 14B in einem mittleren Temperaturbereich von 93°C bis 121⁰C (entsprechend 2OO°F bis 25O°F) bzw. in einem relativ kalten Bereich liegt, der etwa dem der Zimmertemperatur entspricht. Die Innenflächen der an dem auslaßseitigen Durchgang 14B angrenzenden Teile können mit einem Material überzogen sein, welches eine glatte Oberfläche schafft, wie dies für Polytetrafluoräthylen oder andere Fluorkohlenstoffe zutrifft, so daß weitgehend verfestigte bzw. erstarrte Arbeitsmaterialabdichtungen weniger leicht an diesen Oberflächen haften können und daß die Kraft herabgesetzt ist, die erforderlich ist, um die Schiebeplatte 11 zu verschieben.

Das Arbeitsmaterial ist an einem Austritt aus der Oberseite und der Unterseite der Schiebefiltereinrichtung 10 dadurch gehindert, daß eine Befestigung mittels der Bolzen 31 vorgenommen ist, so daß die Führungsbahnen 21, 22 und die Gehäuseteile 15A, 15B fest aneinander angedrückt sind. Zwischen der Schiebeplatte 11 und den Führungsbahnen bzw. Führungen 21, 22 sind im Bereich der Schmelzstrombahn 16 ebenso wie zwischen der Schiebeplatte und den Gehäuseteilen 15A, 15B in den einlaßseitigen und auslaßseitigen Durchgängen 14A, 14B Spalte 41 bzw. 41* vorgesehen, um die Reibung zwischen der Schiebeplatte 11 und den betreffenden Teilen herabzusetzen. In typischer Weise besitzt jeder dieser Spalte 41, 41' eine Breite, die in der Größenordnung von 0,025 mm (entsprechend 0,001 Zoll) liegt. Die Strömung des fließenden Arbeitsmaterials durch diese Spalten 41 und 41· wird durch die schmale Breite der betreffenden Spalte wirksam verhindert; das Arbeitsmaterial fließt vielmehr vorzugsweise durch das Filtermittel 12. Im

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Gebrauch wird die auf der Stromabwärtsseite liegende Oberfläche 30 der Schiebeplatte 11 gegen die gegenüberliegende Oberfläche 32 des stromabwärts gelegenen Gehäuseteiles 15B gedrückt, so daß der auf der Stromabwärtsseite liegende Spalt 40' tatsächlich für das fließende Arbeitsmaterial unpassierbar wird.

Somit ist eine Filtermaschine mit einer stabilen Schiebeplatte geschaffen, wobei die Schiebeplatte quer zur Bahn des Fluidschmelzstroms durch Einlaß- und Auslaßöffnungen geführt werden kann sowie durch Zwischenführungsteile, die eine Führungsbahn quer zu der Schmelzstrombahn bilden und die einen größeren Querschnitt besitzen als die betreffende Schiebeplatte. Ferner sind Einrichtungen ausschließlich in den einlaßseitigen und auslaßseitigen Durchgängen vorgesehen, um Abdichtungen zu bilden, welche den Verlust des Arbeitsmaterials in den Umgebungsbereich verhindern. Die Abdichtungsanordnung ist dabei derart steuerbar, daß stabile Bedingungen erzielt werden, unter denen die Schiebeplatte kontinuierlich quer zu der Schmelzstrombahn bewegt werden kann. Die Schiebeplatte trägt wenigstens ein Filtermittel, und ferner stellt sie den einzigen Träger für das jeweilige Filtermittel in der Schmelzstrombahn dar.

Wenn es sich bei dem Arbeitsmaterial um ein Material handelt, welches reversibel verfestigt werden kann, wie ein thermoplastisches Material, dann bringt der Prozeß der Verfestigung des Arbeitsmaterials an den einlaßseitigen Wärmeaustauschereinrichtungen 18 einen Vorfüllungs-Betriebsvorteil mit sich, ohne daß besondere Leitungs- oder andere Luft- oder Gasbelüftungseinrichtungen erforderlich sind. Die Spalte 40 und 40' werden zwischen der Schiebeplatte 11 und den Gehäuseteilen 15A

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und 15Β derart gefüllt, daß die Unterbrechungsplattenausnehmungen mit dem zunächst flüssigen Arbeitsmaterial aus der Schmelzstrombahn 16 gefüllt werden, wodurch die Gelegenheit für Luft herabgesetzt ist, auf der Schiebeplatte in die Schmelzstrombahn 16 eingeführt zu werden, wenn die betreffende Schiebeplatte 11 quer zu der Bahn vorbewegt wird.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform einer Schiebeplatte gezeigt, bei der zwei aufeinanderfolgende Schiebeplattenteile 11A und 11B mittels eines Verbindungsmechanismus miteinander verbunden sind. Der Verbindungsmechanismus sitzt in einem Schlitz 51 und befestigt das eine Schiebeplattenteil 11A an einem nachfolgenden Schiebeplattenteil 11B. Es ist erwünscht, aufeinanderfolgende Schiebeplattenteile an ihren gegenüberliegenden Enden dicht aneinander zu befestigen, um nämlich einen kontinuierlichen Siebwechselvorgang in einer solchen Weise vorzunehmen, daß dann, wenn das Arbeitsmaterial die Spalten kO und 40* in der zuvor beschriebenen Weise ausfüllt, das betreffende Material nicht auch die Schiebeplatten zur Seite drückt und zwischen diesen Schiebeplatten hindurchströmt und damit cas Filtermittel 12 umgeht. Unter Verwendung eines geeigneten Verriegelungsmechanismus 50 wird in dem Fall, daß die Enden der Schiebeplattenteile 11A und 11B im Filterbetrieb in der Schmelzstrombahn 16 ausgerichtet sind, das Fluidarbeitsmaterial nicht direkt zwischen diese Teile strömen.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 bis 2A kann mit Arbeitsmaterialien, wie Silicongummi und anderen Materialien verwendet werden, die auf Erwärmung hin steif oder hart werden. Bin derartiger Einsatz der betreffenden Vorrichtung kann dadurch erreicht werden, daß eine geeignete

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Steuerung der einlaßseltigen Wärmeaustauschereinrichtungen 18 und der auslaßseitigen Wärmeaustauschereinrichtungen 19 erfolgt (eiehe beispielsweise Fig. 1), um erwarte Luft über eine dieser Wärmeaustauschereinrichtungen und Kühlluft über die anderen Wärmeaustauschereinrichtungen zu leiten. In dem Fall, daß das Arbeitsmaterial auf seine Erwärmung hin irreversibel steif wird, wird die Erwärmung an dem auslaßseitigen Durchgang 14B vorgenommen, um eine weitgehend erstarrte Abdichtung des Arbeitsmaterials zu bilden, welches selbst an der Schiebeplatte 11 haftet und aus dem auslaßseitigen Durchgang in entsprechender Weise austritt wie das verfestigte Material 25 bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung, wenn die Schiebeplatte quer zu der Schmelzstrombahn 16 vorbewegt wird. Arbeitsmaterialien, wie Silicongummi, werden in der Schmelzstrombahn durch Kühlung der Gehäuseteile 15A, 15B durch die Temperaturregulierungsbohrungen 45 im Fluidzustand gehalten. Um die Ausbildung einer ständig steifen Abdichtung aus einem derartigen Material in dem einlaßseitigen Durchgang 14A zu verhindern - was zur Einführung der Möglichkeit des Verstopfens des Filtermittels 12 durch Einführen des ständig steif werdenden Arbeitsmaterials in die Schmelzstrombahn auf die Vorbewegung der Schiebeplatte 11 hin führen würde - können die Wärmeaustauscher 18 an dem einlaßseitigen Durchgang 14A gekühlt werden, um das Arbeitsmaterial in einen zäheren Zustand zu verdicken, wodurch sich eine im wesentlichen feste Abdichtung ergibt, die reversibel verfestigt ist und die wieder in den Fluidzustand zurückkehrt, wenn sie in den Schmelzstrom eingeführt wird.

Die in Fig. 4 bis 8 dargestellte Filtermaschine bzw. Filteranordnung enthält eine mechanische Abdichtung in ihrem einlaßseitigen Durchgang (entsprechend dem

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einlaßseitigen Durchgang 14A in Fig. 1). In Fig. 4 ist die Filtermaschine in einer Perspektivansicht dargestellt. Das Gehäuse 117 der betreffenden Anordnung ist lediglich in Blockform dargestellt; es enthält eine Bohrung 121, die die Schmelzstrombahn 111 begrenzt. Diese Maschine verwendet eine Schiebeplatte 110, die so angeordnet ist, daß sie quer zu der Schmelzstrombahn 111 von einem Einlaßdurchgang 118 zu einem Auslaßdurchgang (nicht dargestellt) bewegbar ist, der derselbe Durchgang ist wie der Durchgang 14B gemäß Fig. 1. Der Einlaßdurchgang 118 ist dabei durch einen Durchgang und durch ein Einlaßdurchgangsteil ,160 begrenzt. Die Wärmeaus tauscher einrichtungen 19 gemäß Fig. 1 sind an dem auslaßseitigen Durchgang gemäß Fig. 4 angebracht. Die betreffende Anordnung unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 1 im wesentlichen nur dadurch, daß mechanische Abdichtungen, wie sie in Fig. 6 bis 8 oder 9 und gezeigt sind, innerhalb des einlaßseitigen Durchgangs um die in diesem befindliche Schiebeplatte 110 herum angeordnet sind.

In Fig. 5 ist die Schiebeplatte 110 im Querschnitt mit für ein Fluid durchlässigen Unterbrechungsplattenöffnungen 126 in der Schmelzstrombahn 111 dargestellt. Die Schiebeplatte ist innerhalb einer QuerfUhrungsbahn 118· angeordnet (bei der es sich um eine Verlängerung des einlaßseitigen Durchgangs 118 handelt). Der betreffende Durchgang 118* besitzt dabei einen größeren Querschnitt als die Schiebeplatte. Wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 sind die Spalten 142 und 143 zwischen der Schiebeplatte und den gegenüberliegenden Wänden der Durchgänge 118, 118' sowie 14B (nicht dargestellt) klein. In typischer Weise besitzen die Spalten 142 oberhalb und unterhalb der Schiebeplatte 110 eine Dicke von etwa

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0,025 mm (entsprechend 0,001 Zoll), während die Spalten 143 zwischen der Vorderseite 112 und der Rückseite 113 der Schiebeplatte und den Durchgangswänden eine größere Dicke als 0,025 mm (entsprechend 0,001 Zoll) besitzen können. Dadurch ist eine wirksame Abdichtung gegenüber Fluidmaterialien geschaffen, die das Filtermittel in dem Schmelzstrom umgehen. Diese Dichtung wird noch dadurch verbessert, daß die Schiebeplatte 110 gegen die Oberfläche 140 unter dem Druck des Fluidmaterials in der Schmelzstrombahn 111 gedrückt wird. Die Schiebeplatte 110 sitzt somit lose innerhalb der QuerfUhrungsbahn, welche die betreffende Platte quer zu dem Schmelzstrom führt. Diese Struktur ermöglicht der Schiebeplatte, durch die Durchgänge 118, 118· leichter hindurchbewegt werden zu können als bei einem Metall-Metall-Reibungskontakt, wie er bei dem oben erwähnten Stand der Technik typisch ist.

Die Längsecken 127, 128, 133 und 134 der Schiebeplatte sind bei der vorliegenden AusfUhrungsform abgerundet, und zwar wie die entsprechenden Längsecken 135, 136, 137 und 138 der Durchgänge 118 und 118· (und 14B, um die mechanische Abdichtung 150 in dem einlaßseitigen Durchgang 118 aufzunehmen, wie dies in Fig. 6, 7 und 8 veranschaulicht isij. Wie insbesondere in Fig. 6 gezeigt, besteht die Abdichtung 150 aus einem elastischen Dichtungsmaterial, welches die Schiebeplatte in dem einlaßseitigen Durchgang 118 umgibt und den Zwischenraum oder Spalt zwischen der Schiebeplatte und den gegenüberliegenden Wänden des Durchgangs ausfüllt. Der das Dichtungsmaterial enthaltende Teil des Durchgangs ist unter Bildung einer Schulter vergrößert. Die Abdichtung liegt an der Schulterfläche bzw. Schulter 151 an und wird gegen die betreffende Fläche angedrückt, wenn ein Endflanschteil 152 gegen die

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Abdichtimg 150 durch Festziehen der Schraubenbolzen 153 angedrückt wird, durch die der Flanschteil an dem Ende des einlaßseitigen Durchlaßteils 160 angebracht ist. Die Abdichtung 150 wird dadurch dicker, und ferner wird sie veranlaßt, gegen die Unterbrechungsplatte 110 an den gegenüberliegenden Oberflächen von Stäben 132 an den Vorder- und Rückseiten der Schiebeplatte einen Druck auszuüben sowie gegen die Oberseite und die Unterseite der Schiebeplatte 110. Obwohl gefilterte Fluid-Arbeitsmaterialien die Spalten 143 in dem Bereich zwischen der Abdichtung 150 und dem Schmelzstromdurchgang ausfüllen, werden die betreffenden Materialien jedoch an einem Austritt aus der Maschine von dem einlaßseitigen Ende her durch die Abdichtung 150 abgehalten. Bei der dargestellten AusfUhrungsform, bei der eine Schiebeplatte verwendet wird, die von Stäben oder Rahmen 132 umgebene Unterbrechungsplattenausnehmungen 130 aufweist, sollte die Abdichtung 150 eine größere Länge besitzen als eine Ausnehmung 130, so daß zumindest einer der Stäbe 132 stets in dem einlaßseitigen Durchgang 118 vorhanden sein wird, um eine effektive Abdichtung gegenüber einem Materialaustritt zu bewirken. Die Verwendung einer mechanischen Abdichtung an dem einlaßseitigen Ende der Schiebeplatte ermöglicht eine kontinuierliche Filterung von Materialien, die ungehindert durchströmen, wenn sie lediglich mäßig erwärmt oder überhaupt nicht erwärmt sind, wie dies beispielsweise für ein Silicon zutrifft, welches auf seine Erwärmung hin irreversibel aushärten kann.

Wie in Fig. 7 gezeigt, sind die Schraubenbolzen 153 in Abstand voneinander um das Endflanschteil 152 herum derart angeordnet, daß ein nahezu gleichmäßiger Druck auf die Abdichtung 150 ausgeübt wird.

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In Fig. 8 ist veranschaulicht, wie die Abdichtung 150 wirksam die Spalten zwischen der Schiebeplatte 110 und dem einlaßseitigen Durchgang 118 um den Umfang der Schiebeplatte 110 herum ausfüllt.

Eine andere Abdichtungskonfiguration für den einlaßseitigen Durchgang 118 ist in Fig. 9 und 10 dargestellt. Dabei ist eine keilförmige Enddichtung 155 aus zwei Teilen 156 und 157 gebildet, und zwar für jede Seite der Schiebeplatte 110. Unter Druck von dem Endflanschteil 152 her wird auf die Keile ein solcher Druck ausgeübt, daß diese aufeinandergleiten und sich dadurch ausweiten, wodurch der Zwischenraum zwischen der Schiebeplatte 110 und den Wänden des Durchgangs 118 ausgefüllt wird. Der eine Keil 156 kann aus Stahl bestehen, während der mit ihm zusammenwirkende Keil 157 aus einem Material mit niedrigem Reibungskoeffizienten, wie aus Bronze, Kupfer, Eisen oder Kohlenstoff, bestehen kann. In Fig. 10 ist die betreffende Abdichtung im Querschnitt dargestellt. Unter Verwendung der Keildichtung 155 ist es nicht notwendig, daß die Ecken I60, I6I, 162 und 163 an jeder Schiebeplatte oder an jeder Abdichtungseinrichtung abgerundet sind, wie dies bei der elastischen Abdichtung gemäß Fig.6 der Fall ist.

Die vorliegende Erfindung kann ohne weiteres an eine kontinuierliche Filterung unter Verwendung eines Sandpackungs-Filtermittels angepaßt werden. In Fig. 11 ist eine typische Sandpackungs-Filterausnehmungskonfiguration veranschaulicht, die an eine Filterplatte 10 angepaßt 1st, wie sie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 verwendet wird, wobei allerdings einzusehen sein dürfte, daß eine entsprechende Anpassung der Filterplatte 110 vorgenommen werden kann, wie sie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 verwendet ist. Zwischen den Stäben 32,

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die eine Ausnehmung in der Schiebeplatte 10 begrenzen, und dem Unterbrechungsplattenteil der betreffenden Ausnehmung mit den Durchgängen 26 sind der Reihe nach ein unteres Sieb 36 und ein oberes Sieb 37 angebracht, wobei zwischen den beiden Sieben 36 und 37 Sand 38 vorgesehen ist. Oberhalb des oberen Siebes 37 befindet sich eine gelochte Halteplatte 39. Die Halteplatte 39 weist hinreichend viele Öffnungen auf, die von irgendeiner gewünschten geometrischen Form sein können, um für das gefilterte Fluidmaterial durchlässig zu sein. Die Halteplatte 39 kann an den Stäben 32 durch irgendeine geeignete Einrichtung befestigt sein. Beispielsweise kann die Halteplatte 39 direkt an den Stäben 32 angeschraubt sein, wie dies dargestellt ist. Alternativ dazu kann die betreffende Platte an der Innenfläche der Stäbe 32 befestigt sein, während dazu das gesamte Sieb 36 überdeckt ist. Dabei kann die betreffende Platte durch einen Haltebügel mit einer Schlitzringkonfiguration oder dgl. (nicht dargestellt) in entsprechender Lage gehalten werden. Die Stäbe 132 der Schiebeplatte 110 weisen Nuten auf, die für den betreffenden Zweck geeignet wären.

In Fig. 12 ist eine AusfUhrungsform der Schiebeplatte gezeigt, welche geeignet ist für die Verwendung in Verbindung mit einem Rollen- oder Bandfiltersieb 61 in einer Filtermaschine gemäß Fig. 1. Eine Ausnehmung 60 verläuft dabei über die gesamte Länge der Schiebeplatte, um das Filtermittel 61 auf der stromaufwärts liegenden Oberfläche des Unterbrechungsplattenteiles 63 zu positionieren. In der Praxis kann das Filtermittel 61 fortwährend an jede Platte einer Reihe von aufeinanderfolgenden Schiebeplatten abgegeben werden, und zwar vor oder während der Einführung der Jeweiligen Schiebeplatte in den einlaß-

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seitigen Durchgang 14A.

In Fig. 13 ist die verbesserte Leistungseigenschaft von Filtermaschinen veranschaulicht, die mit Filtermittelaustauschern (z.B. einem Sieb) gemäß der Erfindung ausgestattet sind. Dabei zeigt die Kurve 71 den Verlauf des sich ausbildenden Druckes in Pfund pro Quadratzoll (psi) an dem Filtermittel einer typischen bekannten Filtermaschine, bei der mit einem intermittierenden Filterwechsel gearbeitet wird. Eine typische Extruderanordnung könnte bei einem Druckabfall von 1500 Pfund pro Quadratzoll (psi) während der Zeitspanne arbeiten, die unmittelbar auf die Einführung eines sauberen Filters durch einen Schiebeplattenfilteraustauscher folgt. Durch die Linie 72 ist die ideale Situation veranschaulicht (die in der Praxis nicht erreicht wird), gemäß der der Druck konstant bei 1500 Pfund pro Quadratzoll bleibt. Mit zunehmender Zeit wird das in dem Schmelzstrom verbleibende Filter Verunreinigungen sammeln und anfangen zu verstopfen, wodurch der Druck über eine gewisse Zeitspanne hinweg auf einen typischen Wert von 4000 Pfund pro Quadratzoll ansteigt. Die betreffende Zeitspanne wird dabei in Abhängigkeit vom Einsatzfall zwischen Minuten und Tagen variieren; in Fig. 13 ist als Beispiels für die betreffende Zeitspanne elf Stunden angegeben. Durch Einführen eines neuen Filters zu dem betreffenden Zeitpunkt wird ein abrupter Druckabfall (dP) über dem Filtermittel auf 1500 Pfund pro Quadratzoll hervorgerufen, wodurch Unregelmäßigkeiten im Betrieb hervorgerufen werden,wie dies oben erläutert worden ist. Die vorliegende Erfindung ermöglicht einen kontinuierlichen Filter- bzw. Siebwechsel oder einen Filter- bzw. Siebwechsel in kleinen Schritten oder Stufen auszuführen, wodurch die Erfindung die Möglichkeit mit sich bringt, die Druck-

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Schwankung Δ P auf einen kleinen Bruchteil des Wertes herabzusetzen, der bisher zugelassen worden ist, wie dies durch die Kurve 73 in Fig. 13 veranschaulicht ist. Dies kann dadurch erfolgen, daß manuell die Veränderungsrate voreingestellt wird, oder aber dadurch, daß ein automatisches Steuersystem mit geschlossener Regelschleife angeordnet wird, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 14 erläutert wird.

Gemäß Fig. 14 kann eine Geschwindigkeitssteuereinrichtung 81, die eine Intervall-Zeitsteueranordnung enthält, manuell derart eingestellt werden, daß individuelle elektrische Impulse über einen weiten veränderbaren Frequenzbereich erzielt werden. Diese Impulse werden von der entsprechenden Steuereinrichtung mit einer festgesetzten Frequenz einem Steuersystem 82 zugeführt, welches die elektrischen Impulse in hydraulische Druckimpulse umsetzt und diese Druckimpulse ihrerseits dem hydraulischen Kolben 13* zuführt. Zur automatischen Steuerung sind ein Druckwandler 84, eine Drucksteuereinrichtung 83 und ein veränderbarer Impulsgenerator 86 anstelle der manuellen Geschwindigkeitssteuereinrichtung 81 vorgesehen. In dem veränderbaren Impulsgenerator 86 wird eine abgeschätzte bzw. veranschlagte Frequenz eingestellt, und der gewünschte ÄP-Wert wird in der Drucksteuereinrichtung 85 eingestellt. Der tatsächliche A P-Wert wird von dem Druckwandler 84 ermittelt, der in den Schmelzstrom eingeführt ist. Ein von dem Druckwandler abgegebenes Signal wird mit dem gewünschten Λ P-Wert in der Drucksteuereinrichtung 85 verglichen. Jedes sich ergebende Abweichungssignal wird dem veränderbaren Impulsgenerator 86 zugeführt, der seine Frequenz so einstellt, daß die Abweichung auf Null herabgesetzt wird. Bei den bisher bekannten Schiebeplatten-

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Filterwechslern ist kein Steuersystem mit geschlossener Regelschleife vorgesehen worden, und zwar aus dem Grund, daß es bisher nicht möglich gewesen ist, eine programmierbar veränderbare Verschiebekraft für die Schiebeplatte bereitzustellen.

Durch die vorliegende Erfindung ist also eine Schiebefiltervorrichtung geschaffen, die zur Filterung von in einem großen Bereich liegenden Arbeitsmaterialien dient und die eine stabile, sich selbst tragende Schiebeplatte aufweist, welche innerhalb eines Gehäuses bewegbar ist, und zwar entweder kontinuierlich oder schrittweise in irgendeine gewünschte Größe besitzenden Schritten. Auf diese Weise wird das Filtermittel quer zur Bahn der Materialströmung geführt, ohne daß ein Rückenträger in dem Filterstrom benutzt wird. Zumindest in dem Schiebeplatten-Auslaßöffnungsdurchgang sind Abdichtungseinrichtungen vorgesehen, die durch die Temperatur des Arbeitsmaterials gesteuert werden, welches in einen Spalt zwischen der Schiebeplatte und den Führungswänden fließt. Bei Verwendung von thermoplastischen Polymeren und dgl. wird die Abdichtung durch Abkühlung des Arbeitsmaterials in dem Spalt erzielt, und bei bestimmten anderen Materialien, wie vulkanisierbaren Materialien, wird die Abdichtung durch Erwärmung des Arbeitsmaterials in dem Spalt erzielt. In jedem Falle wird eine hochviskose oder feste Abdichtung aus dem Arbeitsmaterial gebildet. Die Temperatursteuereinrichtung zur Bildung der Arbeitsmaterialabdichtungen umfaßt Wärmeaustauschereinrichtungen und benutzt verschiedene Verfahren zur Durchführung des Wärmeaustausche in diesen Wärmeaustauschereinrichtungen. F(|_r die S_cniebeplatte ist in dem einlaßseitigen Durchgang bei gewissen Ausführungsformen eine einstellbare mechanische Abdichtung vorgesehen, und zwar als bessere praktische Alternative für eine Abdichtung gegenüber dem Austritt von bestimmten Materialien, die auf eine Erwärmung hin irreversibel aushärten.

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Leerseite

Claims

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Patentansprüche

M .J Schiebefiltervorrichtung zur Filterung eines unter

Druck stehenden Fluidmaterials, dadurch gekennzeichnet, daß einen Fluidströmungsdurchgang begrenzende Einrichtungen (16, 15a, 15b) vorgesehen sind, die einen Fluideinlaß und einen Fluidauslaß aufweisen, daß eine Führungseinrichtung (21, 22) vorgesehen ist, die eine Filterbahn mit einem Einlaßteil und einem Auslaßteil auf gegenüberliegenden Seiten des Fluidströmungsdurchgangs und zwischen diesen Teilen einen Bereich festlegt, der den Fluidströmungsdurchgang schneidet, daß eine stabile Schiebefiltereinrichtung (11) mit einer Vorderseite und einer Rückseite vorgesehen ist, daß die Schiebefiltereinrichtung (11) in dem Fall, daß sie in die Führungseinrichtung (21, 22) eingeführt ist, durch den Einlaßteil und den Auslaßteil hindurchragt und quer zu dem Fluidströmungsdurchgang bei einer derart ausreichenden Stabilität verläuft, daß bei der Filterung eines an der Vorderseite vorhandenen, unter Druck stehenden Fluidmaterials dieses Fluidmaterial ohne eine in dem betreffenden Durchgang befindliche befestigte Rückseiteneinrichtung filterbar ist, daß die Filtereinrichtung (11) eine Querschnittsform besitzt, die kleiner ist als die Querschnittsform der Filterbahn in dem Einlaßteil und in dem Auslaßteil, derart, daß zwischen der Filtereinrichtung (11) und der Führungseinrichtung (21, 22) eine Vielzahl von Spalträumen (40, 40', 41, 41·) in dem Einlaßteil und in dem Auslaßteil gebildet ist, daß in den in dem Einlaßteil und in dem Auslaßteil vorgesehenen Spaltzwischenräumen (40, 40') ein Abdichtungsmittel vorgesehen ist, durch welches in dem Einlaßteil und in dem Auslaßteil eine Abdichtung zwischen der Filtereinrichtung (11) und der Führungseinrichtung (21, 22) erreicht

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ist, derart, daß der Austritt des Fluidmaterials durch die Filtereinrichtung (11) hindurch begrenzt ist, daß die FiItereinrichtung (11) so angeordnet ist, daß sie unter der Wirkung einer auf sie ausgeübten Kraft direkt längs der Filterbahn von dem Einlaßteil zu dem Auslaßteil bewegbar ist, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die stabile Abdichtungszustände herbeiführen, unter denen die Filtereinrichtung (11) kontinuierlich oder intermittierend längs der betreffenden Bahn und durch die Abdichtungen unter gleichzeitiger Aufrechterhaltung der betreffenden Abdichtungen bewegbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Filterung eines Materials, welches sich in einem weitgehend flüssigen Zustand befindet und das infolge einer Veränderung seiner Temperatur eine stärkere V„iskoseeigenschaft besitzt, eine thermisch steuerbare Einrichtung vorgesehen ist, durch die von dem betreffenden Material dasjenige Material in seinen zähflüssigeren Zustand überführbar ist, welches im flüssigen Z_ustand in die Spaltzwischenräume in dem Auslaßteil einer Dichtung eintritt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Filterung eines thermoplastischen oder anderen Materials, welches eine reversible Viskositätszunahme auf seine Abkühlung hin erfährt, Abkühlein_richtungen vorgesehen sind, durch die die Abdichtung aus dem in den Spaltzwischenraum eintretenden Material bildbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Filterung eines Materials, welches eine irreversible Viskositätszunahme infolge einer Erwärmung

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erfährt, Erwärmungseinrichtungen vorgesehen sind, durch die aus dem in den SpaltZwischenraum eintretenden Material die Abdichtung bildbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Einlaßteil und an dem Auslaßteil jeweils eine Kühleinrichtung vorgesehen ist, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die an jeder Kühleinrichtung stabile Temperaturbedingungen herbeiführen, derart, daß sich in den in dem Einlaßteil und in dem Auslaßteil vorgesehenen Spaltzwischenräumen Abdichtungen aus dem in die betreffenden Spaltzwischenräume eintretenden Material ausbilden und beibehalten bleiben, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die stabile Temperaturbedingungen herbeiführen, durch die das Material in dem Fluidströmungsdurchgang im Fluidzustand haltbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den in dem Einlaßteil vorgesehenen Spaltzwischenräumen (40) eine erste Abdichtungseinrichtung angeordnet ist, daß die Schiebefiltereinrichtung (11) in und durch die betreffende erste Abdichtungseinriohtung einführbar ist und daß erste Abdichtungs-Einstelleinrichtungen (13, 13') vorgesehen sind, die im Zusammenwirken mit der ersten Abdichtungseinrichtung derart betrieben sind, daß ein Materialaustritt begrenzt ist, während der Schiebefiltereinrichtung (11) ermöglicht ist, sich durch die betreffende Abdichtungseinrichtung hindurch zu bewegen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Abdichtungseinrichtung derart in Tätigkeit setzbar ist, daß sie sich in den Spaltzwischen-

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räumen ausdehnt, und daß an den Führungseinrichtungen Kraftausübungseinrichtungen angebracht sind, auf deren Wirkung hin die Abdichtung sich derart hinreichend ausdehnt, daß ein Material_austritt begrenzt ist, während eine Bewegung der Schiebefiltereinrichtung (11) durch die betreffende Abdichtungseinrichtung ermöglicht ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Abdichtungseinrichtung aus einem elastischen Material besteht, welches so angeordnet ist, daß es durch die Kraftabgabeeinrichtung zur Ausdehnung in den Spaltzwischenräumen komprimierbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Abdichtungseinrichtung aus miteinander zusammenwirkenden keilförmigen Teilen (155, 156) besteht, die so angeordnet sind, daß sie zum Zwecke der Ausweitung in den Spaltzwischenräumen aufeinander gleiten.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Filterung eines Materials, welches sich in einem weitgehend flüssigen Zustand befindet und welches infolge einer Veränderung seiner Temperatur in einen zäheren Zustand überführbar ist, eine thermisch betätigbare Einrichtung vorgesehen ist, durch die aus dem in einem Fluidzustand befindlichen, in die in dem Auslaßteil vorgesehenen Spaltzwischenräume eintretendenMaterial eine Abdichtung aus diesem Material in einem zäherflüssigen Zustand bildbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Filterung eines Materials, welches infolge

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seiner Erwärmung eine irreversible Zunahme der Viskosität erfährt, an dem Auslaßteil Erwärmungseinrichtungen vorgesehen sind, durch die die genannte Abdichtung aus dem in die in dem betreffenden Auslaßteil vorgesehenen Spaltzwischenräume eintretenden Material bildbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den in dem Auslaßteil vorgesehenen Spaltzwischenräumen (40*) eine zweite Abdichtungseinrichtung vorgesehen ist, daß die Schiebefiltereinrichtung (11) in und durch die betreffende zweite Abdichtungseinrichtung einführbar ist und daß zweite Abdichtungseinstelleinrichtungen vorgesehen sind, die mit der zweiten Abdichtungseinrichtung derart funktionsmäßig zusammenwirken, daß der Materialaustritt begrenzt ist, während eine Hindurchbewegung der Schiebefiltereinrichtung (11) durch die betreffende Abdichtungseinrichtung ermöglicht ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Antriebseinrichtung (13» 13') vorgesehen ist, durch die die Schiebefiltereinrichtung (11) in der vorgesehenen Bewegungsbahn und durch die Abdichtungen bewegbar ist,j daß eine Steuereinrichtung (84, 85, 86, 82) vorgesehen ist, die eine Impulserzeugereinrichtung (86), eine Einrichtung (85) zur Abgabe von Impulsen mit der gewünschten Frequenz und eine Verbindungseinrichtung (82) enthält, durch die die Steuereinrichtung mit der Antriebseinrichtung (13*) gekoppelt ist, welche die Schiebefiltereinrichtung (11) intermittierend in Schritten mit der betreffenden Frequenz bewegt.

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14. Vorrichtung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Impulserzeugereinrichtung (86) ein in der Frequenz veränderbarer Impulsgenerator ist, der einen Steueranschluß zur Aufnahme eines die Impulsfrequenz steuernden Steuersignals enthält, daß eine druckempfindliche Einrichtung (84) vorgesehen ist, die die Ausbildung eines Drucks über die Filtereinrichtung (11) in dem Fluidströmungsdurchgang überwacht, daß eine Drucksteuereinrichtung (85) vorgesehen ist, die eine gewünschte Begrenzung des von der druckempfindlichen Einrichtung (84) abgegebenen Signals zum Zwecke des Vergleichs des sich tatsächlich ausbildenden Drucks mit der gewünschten Grenze festlegt und die ein Ausgangssignal abgibt, welches kennzeichnend ist für die Differenz zwischen dem betreffenden Druck und der gewünschten Grenze, und daß Koppeleinrichtungen vorgesehen sind, die das betreffende Signal dem Steueranschluß des in der Frequenz veränderbaren Impulsgenerators (86) zuführen, derart, daß die Impulsfrequenz sich in solcher Richtung ändert, daß die Größe der betreffenden Differenz herabgesetzt ist und daß eine programmierbare veränderbare Bewegungskraft für die Schiebefiltereinrichtung (11) bereitgestellt ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (11) eine Schiebeplatte mit von ihrer Vorderseite zu ihrer Rückseite verlaufenden Bohrungen (38) enthält und daß Trageinrichtungen (36) vorgesehen sind, die auf der Vorderseite ein oder mehrere, über den betreffenden Bohrungen (38) liegende Filtermittel (12) tragen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebefiltereinrichtung (11) zumindest eine

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Durchbruchsein_richtung enthält, die aus von der Vorderseite zu der Rückseite verlaufenden Bohrungen (38) gebildet ist, daß zumindest eine Unterbrechungseinrichtung zumindest auf der Vorderseite von einer Abdichtungsberührungsanordnung umgeben ist, die im wesentlichen flache Abdichtungs-Berührungsflächen aufweist, welche in Abstand voneinander und im wesentlichen parallel zu der betreffenden Vorderfläche angeordnet sind, daß die Gesamtfläche der Abdichtungs-Berührungsflächen einen geringen Anteil in bezug auf die Oberfläche der Vorderfläche darstellen, daß die Abdichtungseinrichtung ausschließlich innerhalb zumindest eines Einlaßteiles und Auslaßteiles der Führungseinrichtung (21, 22) angeordnet ist, daß die Schiebefiltereinrichtung (11) derart betätigbar ist, daß sie in und durch die betreffende Führungseinrichtung (21, 22) und die Abdichtungseinrichtung einführbar ist, und daß eine Abdichtungseinstelleinrichtung vorgesehen ist, die funktionsmäßig mit der Abdichtungseinrichtung derart zusammenwirkt, daß die betreffende Abdichtungseinrichtung in zumindest einem Teil der Führungseinrichtung (21,22) derart festgelegt ist, daß zumindest die Vorderseite der Schiebefiltereinrichtung (11) ausschließlich an den Abdichtungsberührungsflächen und ausschließlich zumindest innerhalb eines Teiles der Führungseinrichtung (21, 22) eine solche Berührung bewirkt, daß der Schiebefiltereinrichtung (11) eine Bewegung unter herabgesetzter Reibung durch die Führungseinrichtung bei weitgehend kontinuierlicher Filterveränderung ermöglicht ist, während die Einstellung der genannten Abdichtungseinstelleinrichtungen weitgehend unverändert aufrechterhalten bleibt.

17* Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,

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daß die Filtereinrichtung (11) eine Seitenplatte mit einer Reihe von Durchbruchseinrichtungen aufweist, die von den A^dichtungsberührungseinrichtungen umgeben sind und die jeweils von einer benachbarten Unterbrechungseinrichtung durch einen gemeinsamen Teil ihrer Abdichtungsberührungseinrichtung getrennt sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Einlaßteiles bzw. des Auslaßteiles der Führungseinrichtung erste bzw. zweite Abdichtungseinrichtungen vorgesehen sind und daß erste und zweite Antriebseinrichtungen vorgesehen sind, die wirkungsmäßig mit jedem der Einlaßteile bzw. Auslaßteile derart verbunden sind, daß eine Abdichtungseinstellkraft auf jedes der betreffenden Teile ausübbar ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand über jeder der Unterbrechungseinrichtungen in der Richtung, in der die Schiebeplatte (11) quer zu dem Fluidströmungsdurchgang bewegbar ist, kleiner ist als die Querabmessung des betreffenden Durchgangs in der genannten Richtung, derart, daß eine schrittweise Bewegung der Schiebeplatte (11) quer zu dem Fluidströmungsdurchgang in Schritten erleichtert ist, die kleiner sind als die betreffende Querabmessung.

20. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß über den Bohrungen in der Unterbrechungseinrichtung eine Filtereinrichtung angeordnet ist und daß die AbdichtungsberUhrungseinrichtungen die Unterbrechungseinrichtungen berühren, die umfangsseitig so ausgebildet sind, daß sie die über den Bohrungen angeordneten Filtereinrichtungen festhalten.

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21. Vorrichtung nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß über der Unterbrechungseinrichtung eine Sandpackungseinrichtung angeordnet ist, die weitgehend die in der betreffenden Unterbrechungseinrichtung enthaltenen Bohrungen überdeckt, und daß eine Festhalteeinrichtung vorgesehen ist, die mit den Abdichtungsberührungseinrichtungen derart zusammenwirkt, daß die Sandpackungseinrichtung festgehalten ist.

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