DE3309505C1 - Kassettenfilter für schmelzflüssige Kunststoffe - Google Patents
Kassettenfilter für schmelzflüssige KunststoffeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Kassettenfilter für schmelzflüssige Kunststoffe nach der im Oberbegriff
des Hauptanspruches vorausgesetzten Art.
Derartige Kassettenfilter sind bekannt. Sie dienen vornehmlich in der kontinuierlichen Kunststoffverarbeitung,
wie z. B. der Platten- oder Rohrextrusion, dem Zweck, Fremdkörper bzw. Rückstände aus der Polymerschmelze
zu entfernen, um eine ausreichende Produktqualität zu sichern. Die Kassettenfilter werden hierbei
seitlich dicht schließend am Extruderaustrittsbereich vorbeibewegt, so daß dieser eine ständig erneuerte FiI-teroberfläche
erhält.
Bei fortlaufender Erneuerung der eingesetzten Siebfläche durch stetigen Vorschub der Kassettenfilter gelingt
es, den Verarbeitungsprozeß bei konstanten Extrusionsbedingungen durchzuführen. Dies betrifft in erster
Linie den Exlrusionsdruck und den Rückdruck in der Polymerschmelze, welche die Temperatur der Polymerschmelze
im Extruder und den Auspreßvorgang beeinflussen und damit ebenfalls maßgeblichen Anteil an der
erreichbaren Qualität des extrudieren Produktes haben.
Der Einsatz der Kassettenfilter ermöglicht daher im ίο Vergleich zu diskontinuierlichen, aus der Kunststoffaufbereitung
her bekannten und abhängig vom Verschmutzungsgrad auswechselbaren Filtereinheiten eine wesentliche
Optimierung des Verarbeitungsprozesses. Mit einer stets gleichbleibend durchlässigen Siebfläche sind
konstante Extruderausstoßraten erzielbar.
Die ständige Bewegung der Siebfläche quer zum Schmelzestrom des Extruders erfordert besondere bauliche
Maßnahmen für die Siebführung, die Abdichtung der Sieb-Führungsflächen und der Koppelung der FiI-terk'assetten.
Unter Berücksichtigung eines hinsichtlich konstanter Temperaturverhältnisse noch zulässigen
Rückdruckes im Extruder bemißt sich die Sieboberfläche nach dem Austrittsquerschnitt des Extruders, während
die Siebführiingsflächen so groß zu wählen sind, daß ein noch zulässiger spezifischer Anpreßdruck nicht
überschritten wird.
Von Nachteil hierbei ist, daß sich für die Kassettenfilter
und das diese aufnehmende Filtergehäuse, insbesondere bei großen Durchsatzleistungen, wie sie bei der
Kunststoffaufbereitung heute verlangt sind, sehr große Abmessungen ergeben.
Diese bedingen nicht nur einen hohen Bauaufwand zur Überwindung der Anpreßkräfte für den Filtervorschub,
sondern erfordern zugleich einen großen Energiebedarf für die Beheizung der Filteranordnung, wobei
die Wärmeverluste mit der Baugröße der Filteranordnung überproportional zunehmen. Der praktischen
Handhabung, insbesondere hinsichtlich der erforderlichen Reinigung der Filterkassetten in speziellen Reinigungsbädern,
und somit dem wirtschaftlichen Einsatz der bekannten kontinuierlich betriebenen Filter sind dadurch
technische Grenzen gesetzt.
Dies ist auch der Grund, weshalb solche Filtersysteme bei der durch Extruder bewirkten Kunststoffaufbereitung
bisher keine wirtschaftliche Bedeutung erlangt haben.
Die Überwindung dieser Nachteile und die wirtschaftliche Nutzung der Vorteile der Kassettenfilter bei
der Kunststoffaufbereitung ist Ziel der Erfindung. Aus der DE-OS 26 10 816 ist eine Kassettenfiltervorrichtung
der vorausgesetzten Art bekannt, bei der das aus einem Siebgewebe bestehende Filter ebenflächig
zwischen perforierten und aufeinanderfolgenden Platten eingeschlossen und mit diesen Platten quer zum Polymerenstrom
des Extruders bewegbar ist, wobei die Platten durch jeweils in ihren Randbereichen gegenüberliegenden
sich verzahnenden Vorsprüngen und Ausnehmungen, die das Filter begrenzen, miteinander in
Eingriff stehen. Die mechanische Verbindung aufeinan-M)
derfolgender Platten ist durch eine stufenartige Überlappung ihrer Enden hergestellt.
Bei dieser Filtervorrichtung ist die für den Filtrierungsvorgang wirksame Siebfläche auf die vor der Extruderöffnung
ebenflächig aufgespannte Siebfläche beschränkt. Ihre Abmessung ist im Vergleich zur gesamten
Filterkassettenfläche um das Maß der längs der Lochplatten vorgesehenen Ausnehmungen und Vorsprünge
ohnehin begrenzt, so daß nur ein verhältnismäßig gerin-
ger Anteil an wirksamer Siebfläche zur Verfügung steht. Umgekehrt ausgedrückt müssen zur Erzielung eines
vorgegebenen Schmelzedurchsatzes und der hierfür erforderlichen Siebfläche die Lochplatlen und damit das
Filtergehäuse entsprechend groß dimensioniert werden. Dieser bauliche Aufwand ist — wie schon erwähnt —
aus Gründen der Handhabung der Lochplatten, des er- ° forderlichen Energieeinsatzes wegen insbesondere bei
hohen für die Kunststoffaufbereitung im Extruder geforderten Schmeizedurchsätzen nicht vertretbar. Für einen
Schmelzedurchsatz von ca. 8 t/h ergibt sich eine Filterfläche von etwa 900cm2, wobei die Filtervorrichtung
insgesamt ein Gewicht von nahezu 7 t erreicht und sich die hierfür zu installierende Heizleistung bereits auf
140 kW bemißt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Filtervorrichtung in Kassettenbauweise zur Kunststoffaufbereitung
in Extrusionsanlagen zu schaffen, die ohne Veränderung der Verfahrensbedingungen, wie Extrusionsdruck
und Temperatur, hohe Durchsatzraten ermöglicht und bei kleiner Baugröße eine erleichterte
Handhabung der Kassetten zu Reinigungszwecken zuläßt.
Diese Aufgabe ist nach der Erfindung gemäß den
kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Durch die Ausgestaltung der dem Sieb zugeordneten und das Siebgewebe einschließenden Oberflächen der
Lochplatten mit einem zahnförmigen Profil unter vollständiger
Anpassung des Siebgewebes an dieses Profil ergibt sich eine spezielle Filterform, die im Vergleich
zum Schmelzekanalquerschnitt eine besonders große Filterfläche aufweist. Diese begünstigt die Durchflüßrate
der Schmelze durch den Filter ohne schädliche Einflußnahme auf den Extrusionsdruck und den im Extruder
sich aufbauenden Rückdruck in der Schmelze.
Bei niedrigem Schmelzedurchsatz wiederum kann die Vorschubgeschwindigkeit der Kassettenfilter so weit
herabgesetzt werden, daß deren Standzeit bis zu ihrer Reinigung für die Wiederverwendung erheblich verlängert
wird. Durch die besondere Gestaltung des Filters und die hierauf abgestellte Ausbildungsweise der Lochplatte
ergibt sich gegenüber- herkömmlichen Ausbitdungsweisen ein Vielfaches an Filternutzungsfläche sowie
eine volle Ausnutzung der quer zum Schmelzestrom insgesamt verfügbaren Kassettenfläche innerhalb des
Gesamtquerschnittsbereichs des Schmefzekanals im Filtergehäuse.
Die Filterkassetten können trotz ihrer beträchtlichen Filternutzungsfläche in leicht zu handhabender Baugröße
gefertigt werden. Dies ist besonders deshalb wichtig, weil die nach erfolgter Benutzung zu reinigenden Kassetten
in von der Produktionsstätte abgelegene Reinigungsbäder umgesetzt und von dort wieder zurückgebracht
werden müssen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung gemäß
Patentanspruch 2 werden Leckströmungen in Flußrichtung der Kunststoffschmelze, die zwischen aufeinanderfolgenden
Lochplatten auftreten, vermieden und gleichgeartete Fließverhältnisse über die Gesamtfläche
der Filterkassetten erreicht.
Nach den Merkmalen des Patentanspruches 3 wird dies wirksam auch im Ein- und Austrittsbereich der Filterkassetten
des Filtergehäuses erreicht, ohne jedwede Beeinträchtigung der Gleitführung im Filtergehäuse
und der damit verbundenen Gleitplatte.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung nach Patentanspruch 4 ergibt sich eine raumsparende und
leicht zu handhabende Ausführung der Filterkassetten. Die einzeln mit Fiillstücken einsetzbaren Siebeinsätze
sowie die zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung wirksamen Kupplungsstücke ermöglichen die Bereitstellung
einer uneingeschränkt über den gesamten Schmelzedurchtrittsbereich des Filtergehäuses wirksamen
Filterfläche, wodurch längs der nutzbaren Gesamtfläche gleiche Fließverhältnisse für den Schmelzedurchtritt
geschaffen sind.
Die Merkmale des Patentanspruches 6 begünstigen dies, indem der wirksame Schmelzedifferenzdruck als
Anpreßdruck vorteilhaft zur dichten Anlage der Füllstücke
und Kupplungsstücke und Einkammerung der Siebe bzw. des Siebeinsatzes unter Anpressung der
Dichtleisten genutzt wird.
Die Erfindung ist nachfolgend an Hand der aus den Zeichnungen ersichtlichen Ausführungsbeispiele näher
erläutert. Hierin zeigt
Fig. 1 eine Kassettenfiltervorrichiung im Längsschnitt
des durch eine Extruderaustrittsöffnung und einen
Schmelzekanal im Filtergehäuse gebildeten Bereiches.
Fig.2 die Kassetlenfiltervorrichtung nach Fig. 1
längs der Schnittlinie U/H im Querschnitt,
F i g. 3 einen Längsschnitt durch miteinander verbundene Filterkassetten in einer anderen Ausführungsform
des Filtersiebes,
Fig.4 eine perspektivische Darstellung aufeinanderfolgender
Filterkassetten gemäß F i g. 3 mit aufgeschnittenem, das eingelegte Filtersieb aufzeigenden Teilbereich,
Fig.5 einen in Einzelheit aus Fig.4 entnommenen Siebeinsatz.
Fig.5 einen in Einzelheit aus Fig.4 entnommenen Siebeinsatz.
Wie sich aus F i g. 1 ergibt, ist die Kassettenfiltervorrichtung 1 in einem Filtergehäuse 2 querbeweglich zur
Durchflußrichtung 3 und der Gehäusebohrung 17 des in einem Extruder 4 aufbereiteten Kunststoffschmelze-Stromes
angeordnet. Dabei überdeckt der Querschnitt der Gehäusebohrung 17 die Kassettenfilterfläche in voller
Breite, wie dies insbesondere auch F i g. 2 zeigt.
Die Kassettenfiltervorrichtung 1 ist aus mehreren dicht aneinandergereihten Filterkassetten 5a—5fgeb'üdet,
welche in einer rechteckigen Bohrung 6 des Filtergehäuses 2 und einer Gleitplatte 20 geführt sind.
Die Betätigung dieser Filterkassetten erfolgt entsprechend dem Richtungspfeil 21 in gleichförmigem und gesteuertem
Vorschub durch kraftschlüssige Verbindung
so mit einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit 8. Der Kolbenhub entspricht mindestens etwa einer Kassettenlänge.
Die Steuerung des Kolbenvorschubs erfolgt durch ständige Kontrolle des Schmelzedurchsatzes
durch die Filterkassetten 5a—5b, indem der sich vor den
Filterkassetten aufbauende Schmelze-Rückdruck ermittelt und mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen
wird. Bei starker Zunahme des Verschmutzungsgrades der Filterkassetten 5a—5b erfolgt eine Steigerung des
Filterkassetten-Vorschubes über ein nicht näher dargestelltes mit der Kolben-Zylinder-Einheit 8 verbundenes
Steuerventil.
Ein- und austrittsseitig des Filtergehäuses 2 sind Flansche 7a bzw. Tb vorgesehen, durch deren Kühlkanäle 18
ein Kühlmedium fließt zur Verfestigung an der Oberfläehe der Filterkassetten 5a—5/haftender Schmelze, die
in diesem Bereich jeweils einen Dichtpfropfen bildet. Diese Dichtung gegen Schmelzeaustritt erfolgt somit
außerhalb des Filtergehäuses 2 und innerhalb der an
dieses anschraubbaren Flansche 7a, 76, wodurch eine dichte und sichere Führung der Filterkassetten 5a—5b
erreicht ist.
Wie weiter aus F i g. 1 und F i g. 2 ersichtlich ist, besteht jede Filterkassette 5a—5b aus einer unteren Lochplatte
9 und einer oberen als Füllstück dienenden Lochplatte 10. Sie sind jeweils in ihrer vollen Länge und
Breite mit durchgehenden Bohrungen 19 ausgebildet, und zwar so, daß bei Ineinanderfügen der Lochplatte 9,
10 Durchgangsbohrungen für den Schmelzedurchtritt gebildet sind. Ein zwischen den Lochplatten 9,10 eingekammertes
und über deren ganze Breite und Länge reichendes Sieb 11 dient als großflächiges Filtermedium.
Diese das Sieb 11 jeweils einschließende Oberfläche der Lochplatten 9,10 weist gemäß F i g. 1 ein zahnförmiges
Profil 12,12' mit keilförmigem Querschnitt auf.
Seine Profilkämme 14 und Profilflanken 15 verlaufen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Siebes 11 und
parallel zur Anschlußfläche 16 und 16' der unteren Lochplatte 9 bzw. der oberen Lochplatte 10 und dienen
als Anlage für das entsprechend vorgeformte Sieb 11, das hierdurch seine endgültige besondere und einsatzfähige
Form erhält. Diese Form in Verbindung mit der Gestaltung der Siebränder ermöglicht einen großen
Schmelzedurchtritt bei relativ geringer und damit kostengünstiger Baugröße der Kassettenfiltervorrichtung.
Das Sieb 11 besteht zumeist aus mehreren Gewebelagen
rechteckigen Zuschnitts. Diese Gewebelagen sind an ihren Rändern plasma-geschweißt und gewalzt und
bilden in ihren Randbereichen ringsum eine umfassende schmale Dichtleiste 23, die aufgrund des auf die obere
Lochplatte 10 einwirkenden Schmelzedifferenzdruckes zur dichten Anlage zwischen den Lochplatten 9, 10
kommt. Bei Führung der Kassettenfilter in einer schmalen, nur den Abmessungen der Dichtleiste 23 entsprechenden
Fuge 22 weisen diese einen Durchtrittsquerschnitt auf, der die volle Breite der Lochplatten 9, 10
umfaßt.
Die Kassettenfilter stützen sich im übrigen gegen die Gleitplatte 20 ab.
Durch versetzte Anordnung der unteren und oberen Lochplatten 9 und 10 um ein Mehrfaches der Breite
ihres Zahnprofils entsteht unter Einschluß des Siebes 11 eine formschlüssige Verbindung der Filterkassetten. Sie
verhindert eine durchgängige Spaltbildung im Querschnittsbereich der Filterkassetten und schafft gleichgeartete
Fließverhältnisse über deren Gesamtlänge. Voraussetzung hierfür ist, daß die Teilung der Bohrungen 19
auf die Profilteilung (Profilbreite) so abgestimmt ist, daß bei beliebig versetzter Lochplattenanordnung die Bohrungen
19 fluchten.
Die in F i g. 3, 4 und F i g. 5 gezeigte Kassettenfiltervorrichtung
besteht aus den Filterkassetten 5a—5c/, vor denen gem. F i g. 3 die Filterkassetten 5b und 5c im
Durchtrittsbereich der Gehäusebohrung 17 wirksam sind. Die Filterkassetten 5a—5d sind auch hier aus einer
unteren Lochplatte 9 gebildet, deren dem Schmelzefluß zugewandte Oberfläche ebenfalls ein zahnförmiges Profil
13 mit keilförmigem Querschnitt aufweist. Der Profilgrund und die Profilflanken sind jeweils mit einem Siebeinsatz
24 ausgelegt, der aus einem mehrlagigen Gewebe rechteckigen Zuschnitts besteht. Hierbei wird jeder
einzelne Siebeinsatz 24 durch ein Füllstück 25 in seiner Lage fixiert. Jeder Filterkassette sind so mehrere Siebeinsätze
24 und Füllstücke 25 zugeordnet, so daß rings der Filterkassetten 5a—5c/ ein rechteckiger Querschnitt
innerhalb der Bohrung 6 des Filtergehäuses 2 und der Gleitplatte 20 gebildet ist.
Die formschlüssige Verbindung der Filterkassetten 5a—5c/ erfolgt über dem Zahnprofil der Lochplatte 9
angepaßte Kupplungsstücke 26, z. B. in Gestalt zumindest zwei Profilkämme umfassender Füllstücke, die einen
entsprechend geformten Siebeinsatz 24' mit einschließen. Selbstverständlich weisen auch bei dieser
Ausbildung der Filterkassetten 5a—5c/ sämtliche Füll-
und Kupplungsstücke 25 bzw. 26 Bohrungen 27 auf, die mit entsprechenden Bohrungen 28 in der Lochplatte 9
ίο fluchten.
Die Einpassung der Siebeinsätze 24 in das zahnförmige Profil der Lochplatte 9 ist im einzelnen aus F i g. 4
und F i g. 5 erkennbar. F i g. 4 zeigt auch die Füll- und Kupplungsstücke 25 bzw. 26, die die jeweiligen Siebeinsätze
24 einschließen und zusammen mit den Zahnkämmen 29 der Lochplatte 9 eine ebene Gleitfläche bilden.
Eine den Siebeinsatz 24 jeweils umrandende Dichtleiste 30 verhindert seitlichen Schmelzeaustritt. Diese
Dichtleiste 30 wird — wie auch bei der Siebausbildung nach F i g. 1 — durch Plasmaschweißen des Siebgeweberandes
und nachfolgendem Kalandern hergestellt. Der die Oberfläche der Kassettenfiltervorrichtung beaufschlagende
Schmelzedifferenzdruck bewirkt eine umfassend dichte Anlage der Dichtleiste 30 zwischen
der Lochplatte 9 und den Füll- bzw. Kupplungsstücken 25,26.
Auf der Beschickungsseite der Kassettenfiltervorrichtung befindet sich — wie F i g. 1 zeigt — eine mit
dem Filtergehäuse 2 und dem Gleitstück 20 verbundene Führungsschiene 31 für den Einsatz der Filterkassetten.
Auslaufseitig ist eine Gleitschiene 32 vorgesehen. Hier befindet sich zugleich eine in der Temperatur regelbare
Heizvorrichtung 33 mit Heizstäben 34 zu dem Zweck, die durch erstarrten Kunststoff verklebten Filterkassetten
voneinander zu trennen, um diese einem Reinigungsbad zuzuführen. Trotz großer Filterfläche sind die
Filterkassetten gerade für Reinigungszwecke leicht handhabbar, da sie sich durch ein vergleichsweise geringes
Gewicht auszeichnen. Bewirkt ist dies durch die besondere Gestaltung der Filterfläche, die ein Mehrfaches
des wirksamen Durchtrittsquerschnittes der Schmelze beträgt und ohne Beeinträchtigung auch der
Fließeigenschaften eine formschlüssige Verbindung der einzelnen Filterkassetten ermöglicht.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Kassettenfilter für schmelzflüssige Kunststoffe mit einem im Filtergehäuse eines Extruders zwischen
Lochplatten eingeschlossenen und mit diesen quer zum Schmelzestrom mittels Verschiebeeinrichtung
bewegbaren Sieb, wobei die übereinander angeordneten Lochplatten durch Vorsprünge und Ausnehmungen
miteinander in Eingriff stehen, und mit einer die Ein- und Austrittsseite der Lochplattenführung
im Filtergehäuse durch Schmelzekühlung verschließenden Abdichtung, dadurch gekennzeichnet,
daß die dem Sieb (11) zugeordnete gesamte Oberfläche der Lochplatten (9,10) jeweils mit
einem zahnförmigen Profil (12, 13) ausgebildet ist, dessen Mittelachse und Profilkamm senkrecht zur
Bewegungsrichtung des Siebes (11) verläuft, und daß die Profilflanken (15) und Profilkämme (14) des keilförmigen
Profils (12,13) einander gegenüberliegender Lochplatten unter Einschluß des Siebes (11)
formschlüssig ineinandergreifen.
2. Kasettenfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander in Eingriff stehenden
Lochplatten (9, 10) längs des Schmelzestroms und in einer Ebene senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung
Anschlußflächen (16,16') aufweisen, die gegeneinander und proportional der Teilung des zahnförmigen
Profils (12,13) versetzt angeordnet sind.
3. Kassettenfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochplatten (9,10) von einem mit dem Filtergehäuse (2)
lösbar verbundenen sowie kühlbaren Flansch (7a, 7b) umfaßt sind.
4. Kassettenfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in das zahnförmige Profil (12,13)
der unteren Lochplatten (9) Füllstücke (25) eingepaßt sind, die unter Einschluß eines in jede Profilzahnlücke
einzeln eingesetzten Siebeinsatzes (24) mit den Profilkämmen (14) eine ebene Führungsfläche
bilden.
5. Kassettenfilter nach Anspruchs dadurch gekennzeichnet,
daß die Füllstücke (25) im Bereich der Anschlußflächen (16) der Lochplatten (9) einstückig
als Kupplungsstücke ausgebildet sind.
6. Kassettenfilter nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (11) bzw. die Siebeinsätze
(24) beidseitig ihrer Oberflächen und rings ihres Außenrandes eine erhabene Dichtleiste (30) aufweisen.
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1984
- 1984-03-16 JP JP59049422A patent/JPS59178234A/ja active Granted
- 1984-03-19 US US06/590,785 patent/US4511320A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2610816A1 (de) * | 1975-04-17 | 1976-10-28 | Mobil Oil Corp | Vorrichtung zum extrudieren eines geschmolzenen polymeren mit einem im fliessweg des polymerenstroms angeordneten filter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS59178234A (ja) | 1984-10-09 |
JPS6317609B2 (de) | 1988-04-14 |
US4511320A (en) | 1985-04-16 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8100 | Publication of patent without earlier publication of application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |