DE3419822A1 - Filtervorrichtung fuer schneckenextruder - Google Patents

Filtervorrichtung fuer schneckenextruder

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Description

Filtervorrichtung für Schneckenextruder
Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung für Schneckenextruder nach der im Oberbegriff des Hauptanspruches vorausgesetzten Art.
Aus der DE AS 1554913 ist eine derartige Filtereinrichtung für Schneckenstrangpressen bekannt, bei der mittels Aussparungen im Wechselschieber Siebräume für die Aufnahme von Siebkörpern gebildet sind,die abhängig vom Verschmutzungsgrad im Betriebszustand nacheinander in den Schmelzefluß eingebracht werden. Die Siebkörper sind bei dieser bekannten Vorrichtung aus flachen vom Schmelzedruck im Querschnittsbereich der Eintrittsbohrung für die Schmelze beaufschlagten Siebronden gebildet, sodaß bei großflächigen Siebkörpern nicht nur ein in den Abmessungen relativ großer WechseJ.schieber benötigt wird, sondern in erhöhtem Maße Druckkräfte auf den Wechselschieber und dessen Führung im Filtergehäuse einwirken.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei der Herstellung rondenförmiger Siebkörper durch Stanzen erhebliche Mengen Abfall entstehen. Bei der Aufbereitung
von Kunststoffabfällen die bekanntlich einen hohen Verschmutzungsgrad aufweisen, werden aber wegen des Bedarfs an großer zur Verfügung stehender Filterfläche eine Vielzahl solcher Siebkörper benötigt, was einen erheblichen Kostenaufwand verursacht. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Filtervorrichtung der vorausgesetzten Art mit gleichmäßiger Verteilung des Schmelzestromes im Filter und der einwirkenden Druckkräfte auf die Filteroberfläche zu schaffen, sowie eine volle Entlastung der auf die Führungsfläche des Wechselschiebers einwirkenden Querkräfte zu ermöglichen.
Diese Aufgabe ist nach der Erfindung gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Durch die besondere Ausgestaltung der Aussparung im Wechselschieber zur Aufnahme der Siebkörper ergibt sich ein breit über eine relativ große Filterfläche sich verteilender Schmelzefluß. Dabei ermöglicht die den Siebkörper unmittelbar aufnehmende Eindrehung eine ringsum an deren Zylindermantel dichte Anlage des Filtergewebes. Es erfolgt eine im Bezug auf die Führungsfläche des Wechselschiebers ausgeglichene Belastung durch den Schmelzedruck, sodaß Verformungen des Wechselschiebers bzw. Spaltbildungen innerhalb der Führungsbohrung entgegengewirkt ist.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist durch die in seiner einfachen geometrischen Form wirtschaftliche Herstellung des Filters gegeben. Das Siebgewebe;den Abmessungen der ringförmigen Eindrehung entsprechend in Rechteckform zugeschnitten ist mit einfachen Handgriffen um den Zylindermantel der Eindrehung wickelbar und nach Ausbrauch ebenso leicht entfernbar.
Eine weitere Ausbildung der Erfindung nach den Merkmalen des Anspruches 2 ermöglicht eine rasche und vollständige Füllung des Schmelzekanals um den Siebk£§per durch zwangsläufige Verdrängung der nach dem Wechsel des Siebgewebes im Schmelzekanal eingeschlossenen Luft.
Eine schnelle und gleichmäßige Füllung des Schmelzekanals ist darüber hinaus durch eine weitere Ausbildung der Erfindung entsprechend den Merkmalen des Anspruches 3 erreicht.
J Der Gestaltung der Filtervorrichtung nach Anspruch 4 kommt der Vorteil einer bequemen Herstellungsweise und erleichterten Montage des Wechselschiebers zugute. Außerdem ist ein optimaler Schmelzefluß durch den Siebkörper gewährleistet.
Entsprechend einer weiteren Ausbildung der Erfindung nach den Merkmalen des Anspruches 5 ist eine dichte Anlage des feinen Siebgewebes auf der Oberfläche des
Wechselschiebers erreicht, sodaß Leckströmungen verursacht durch Querströmungen im Verteilergewebe vermieden werden.
Eine besonders wirtschaftliche Nutzung ergibt sich nach den Merkmalen des Anspruches 6, in dem nur das äußere verschmutzte Siebgewebe erneuert zu werden braucht. Da das Verteilergewebe einen festen Bestandteil des Wechselschiebers bildet, läßt sich das äußere Siebgewebe leicht abtrennen und erneuern wobei das neue Siebgewebe auf Schmelzereste im Verteilergewebe aufgeklebt werden kann. An Stelle des Verteilergewebes kann auch die ringförmige Eindrehung an ihrer Oberfläche ein Gewindeprofil aufweisen.
Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung gemäß den Merkmalen des Anspruches 7 ist eine gleichbleibende Strömungsgeschwindigkeit in der Filtervorrichtung erzielt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung nach den Merkmalen des Anspruches 8 ist im Wechselschieber bei strömungsgünstigem Querschnittsverhältnis der Fließwiderstand auf ein Minimum reduziert. Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Hierbei zeigt:
Fig. 1 eine Filtervorrichtung mit durch eine Kolben-Zylindereinheit bestätigbarem Wechselschieber im Längsschnitt
Fig. 2 die Filtervorrichtung nach Fig. 1 im Querschnitt entsprechend der Schnittlinie II - II
Fig. 3 eine Einzelheit X entsprechend der Filter- % vorrichtung nach Fig. 1
Fig. 4 die Filtervorrichtung nach Fig. 1 dargestellt bei unterschiedlicher Betriebsstellung des Wechselschiebers
Fig. 5 eine vereinfachte Ausführungsform einer Filtervorrichtung mit einem Wechselschieber dargestellt in der Betriebsstellung.
Wie in Fig. 1 gezeigt besteht die Filtervorrichtung aus - einem Filtergehäuse 1 mit einer Gehäusebohrung in der ein Wechselschieber 3 längsbeweglich gleitend geführt ist. Die Längsverschiebung des üblicherweise zylinderförmigen Wechselschiebers 3 in eine jeweilige in Fig. 4 näher dargestellte Betriebsstellung erfolgt durch eine mittels Kolbenstange 7 hydraulisch betätigbare Kolben-Zylindereinheit 4.
Im Filterhäuse 1 ist radial zur Gehäusebohrung 2 eine Eintrittsbohrung 5 vorgesehen/ die mit einem nicht näher
dargestellten Schneckenextruder zur Einführung der Schmelze in die Filtervorrichtung unmittelbar verbunden ist.
Eine ebenfalls radial zur Gehäusebohrung 2 vorgesehene Austrittsbohrung 6 dient der Ausleitung der gefilterten Kunststoffschmelze. Die Austrittsbohrung 6 ist gegenüber der Eintrittsbohrung 5 in der Längsachse des Wechselschiebers 3 versetzt angeordnet.
An das Filtergehäuse 1 anschraubbare Flansche 8, 9 weisen Kühlkanäle 10 für den Durchfluß eines Kühlmediums auf zum Zweck der Schmelzeverfestigung in den Führungsbohrungen 11 bzw. 11 der Flansche 8, 9. Eine Aussparung 13 im Flansch 8 auf der Austrittsseite des Wechselschiebers 3 dient dem Zweck beim Entlüftungsvorgang wie nachstehend näher ausgeführt sichtbar Schmelze aufzunehmen.
Der Wechselschieber 3 ist an seinem Umfang mit einer ringförmigen Eindrehung 14 ausgestattet, die als Aussparung im Zylindermantel des Wechselschiebers 3 einen ringsumlaufenden Schmelzekanal 15 bildet.
Die ringförmige Eindrehung 14 dient der Aufnahme eines aus einem Verteilergewebe 16 und einem Siebgewebe 17 gebildeten Sieükörpers 12 und ist zu diesem Zweck wie näher Fig. 3 zeigt stufenartig abgesetzt. Dabei sind zwei Stufen gebildet, wobei in einer ersten Stufe 18
das Verteilergewebe 16 so eingebettet ist, daß das Siebgewebe 17 das Verteilergewebe 16 überdeckend auf der 2. Stufe 19 aufliegt. Die hiernach erreichte getrennte Auflage des Siebgewebes 17 erleichtert dessen Austausch im Wechselfalle. Außerdem ergibt dessen satte Auflage im Bereich der zweiten Stufe 19 eine vollständige Einkammerung des Verteilergewebes 16. An Stelle des Verteilergewebes 16 kann in vereinfachter Ausführung auch eine rillenförmige Profilierung des Zylindermantels der ringförmigen Eindrehung 14 vorgesehen sein. Verteilergewebe 16 und Siebgewebe 17 sind von rechteckigem Zuschnitt und umhüllen die ringförmige Eindrehung 14 insgesamt. Die Befestigung des Verteilergewebes 16 am Zylindermantel der Eindrehung 14 erfolgt durch Drahtwickel 20 während die Halterung des Siebgewebes 17 mittels eines am Umfang offenen zylindrischen Spannkörpers 21 erreicht ist. Dieser kann beispielsweise aus gehärtetem Drahtgewebe oder gelochtem Federstahlblech gebildet sein und wird über das äußere Ende des Wechselschiebers 3 axial auf- bzw. abgezogen.
Ergänzend zu der Eindrehung 14 und diese in ihrer LängserStreckung überdeckend ist wie Fig. 1 zeigt in der Gehäusebohrung 2 eine Ringnut 22 gebildet, die mit der Eintrittsbohrung 5 in Verbindung steht. Durch gegenüber der Längsachse des Wechselschiebers 3 exzentrische Anordnung dieser Ringnut 22 ist insgesamt ein sich in
Umfangsrichtung verjüngender Schmelzekanal 15 gebildet, der innerhalb des Bereiches der Eintrittsbohrung 5 den größten Durchtrittsquerschnitt aufweist und eine gleichmäßige Schmelzeverteilung über das Siebgewebe 17 ermöglicht.
Die Austrittsbohrung 6 im Filtergehäuse 1 ist mit der Eintrittsbohrung 5 mittels einer in der Längsachse des Wechselschiebers 3 verlaufenden Durchflußbohrung 24 verbindbar. Sie ist in ihrem Durchmesser so bemessen, daß ihr Querschnitt dem Eintrittsquerschnitt der Eintrittsbohrung 5 entspricht. Durch den Einbau eines Verdrängerkegels23 in die entsprechend erweiterte Durchflußbohrung 24 entsteht ein ringförmiger Sammelkanal der sich in Strömungsrichtung der Schmelze erweitert und zur Austrittsbohrung 6 umgelenkt wird. Ein im Wechselschieber 3 befestigtes Füllstück 26 ermöglicht durch strömungsgünstige Gestaltung einen rückstandsfreien Fließweg.
Eine Vielzahl im Bereich des Schmelzekanals 15 angeordneter Durchtrittsbohrungen 27 stellen dessen Verbindung zum Sammelkanal 25 her. Um den Fließwiderstand der Durchtrittsbohrungen 27 zu begrenzen ist der äußere lichte Durchmesser des Sammelkanals 25 so bemessen, daß die verbleibende Wandstärke die den Stützkörper 28 für den Siebkörper 12 bildet zwischen Sammelkanal 25 und
Schmelzekanal 15 ausreicht um den Schmelzedruck noch sicher aufzunehmen. Dabei begünstigt die Ringform des Stützkörpers 28 dessen Belastbarkeit.
Der Wechsel des Siebgewebes 17 erfolgt nach Verschieben des Wechselschiebers 3 in die in Fig. 4 gezeigte Außenstellung mittels der Kolben-Zylindereinheit 4. Diese Verschiebebewegung erfolgt in kürzester Zeitspanne um einen Schmelzeabfluß durch die Gehäusebohrung ins Freie zu begrenzen.
Mit Hilfe einer Spezialzange kann der mit Eigenspannung am Siebgewebe 17 aufliegende Spannkörper 21 im Durchmesser erweitert und axial abgezogen werden. Nach Abstreifen grob anhaftender Schmelzereste wird das Ende des aufgewickelten Siebgewebes 17 aufgebogen und vom Verteilergewebe 6 abgezogen. Dann kann der neue rechteckige Siebgewebezuschnitt zylinderförmig auf das Verteilergewebe aufgeklebt und der Spannkörper aufgezogen werden.
Während des Verschiebens des Wechselschiebers 3 in die ebenfalls in Fig. 3 gezeigte Entlüftungsstellung, dringt die unter Druck stehende Schmelze über die Eintrittsbohrung 5 in den Schmelzekanal 15 ein und verdrängt dabei die Luft über die Gehäusebohrung 2 nach außen. Eine restlose Füllung des Schmelzekanals 15 'wird durch kurzfristiges Verweilen des Wechselschiebers 3 in der Entlüftungsstellung erreicht. Das Verschieben
-Kf -J
in die Arbeitsstellung nach Fig. 1 erfolgt dann, wenn Schmelze in der Aussparung 13 sichtbar wird. Bei der wie in Fig. 2 gezeigten Anordnung von zwei Wechselschiebern 3 im Filtergehäuse 1 erfolgt der Wechsel des Siebgewebes 17 ohne Unterbrechung des Schmelzestromes. Es sind auch Anordnungen von drei Wechselschiebern möglich, wobei während des Siebgewebewechsels zwei Filter im Einsatz bleiben können.
Eine relativ einfache und für manche Verfahrensaufgaben ausreichende Ausbildung der Filtervorrichtung zeigt Fig. 5. Hier wird das Produkt während der kurzen Zeit des Filterwechsels ungefiltert durch eine getrennte Durchflußbohrung 29 durch den Wechselschieber 3 geleitet. Außerdem ist hier der Siebkörper 12 zusammenhängend aus Sieb- und Verteilergewebe gebildet und im Schmelzekanal 15 mittels Spannkörper 21 eingespannt, sodaß die ringförmige Eindrehung 14 hier nicht stufenartig abgesetzt ist.
Auch hier ist durch die Filteranordnung eine ausgeglichene Kräfteverteilung im Wechselschieber erreicht. Außerdem ermöglicht eine relativ große Filterfläche wirtschaftliche Durchsatzraten. Das Filtermaterial weist eine einfache geometrische Form auf und ist leicht ohne nennenswerten Abfall herstellbar. Bei getrennter Anordnung von Sieb- und Verteilergewebe ergeben sich zudem geringe Filtermaterialkosten
dadurch, daß nur das Siebgewebe zu erneuern ist, das Verteilergewebe hingegen einen festen Bestandteil des Wechselschiebers bildet. Dabei ist ein einwandfreier Abschluß des Verteilergewebes dadurch erreicht, daß das Siebgewebe im Randbereich auf der Oberfläche des Wechselschiebers 3 direkt aufliegt und Leckströmungen verursacht durch Querströmungen im Verteilergewebe vermieden werden.
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Claims (8)

WERNER & PFLEIDERER Stgt.-Feuerbach 21. Mai 1984 Patentansprüche
1. Filtervorrichtung für Schneckenextruder zur Behandlung von Kunststoffschmelze mit einem Filtergehäuse, das jeweils eine mittels Durchtrittsbohrungen verbundene Ein- und Austrittsbohrung sowie eine Gehäusebohrung aufweist und mindestens einem darin quer zum Schmelzestrom verschiebbaren im Querschnitt kreisförmigen Wechselschieber mit zumindest einer Aussparung im Zylindermantel zur Aufnahme eines Siebkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung aus einer ringförmigen Eindrehung (14) besteht und einen mit der Eintrittsbohrung (5) verbindbaren Schmelzekanal (15) bildet, in welchem ein zylinderförmiger Siebkörper (12) die Eindrehung (14) formschlüssig umhüllt, wobei die Austrittsbohrung (6) mit einer im Bereich des Schmelzekanals (15) in der Längsachse des Wechselschiebers (3) verlaufenden Durchflußbohrung (24) verbindbar ist.
2. Filtervorrichtung nach Anspruch 1r dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzekanal (15) des weiteren aus einer die ringförmige Eindrehung (14) begrenzt in ihrer Längserstreckung überdeckenden Ringnut (22) in der Gehäusebohrung (2) gebildet ist.
3. Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzekanal (15) im Bereich der Eintrittsbohrung (5) den größten Durchtrittsquerschnitt aufweist.
4. Filtervorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Eindrehung (14) konzentrisch, die Ringnut (22) exzentrisch zur Längs-
^ achse des Wechselschiebers (3) verläuft.
5. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Eindrehung (14) zur Aufnahme eines mehrlagigen Siebkörpers (12) stufenartig abgesetzt ist und in einer ersten Stufe ein die Eindrehung (14) umhüllendes Verteilergewebe (16) und in einer weiteren Stufe ein das Verteilergewebe (16) umhüllendes und an dessen Enden überlappendes Siebgewebe (17) aufweist.
J? 6. Filtervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilergewebe (16) mit dem Zylindermantel des Wechselschiebers (3) formschlüssig verbunden, das Siebgewebe (17) mittels Spannkörper (21) festklemmbar ist.
7. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Durchflußbdhrung (24) im Querschnitt dem Durch-. trittsquerschnitt der Eintrittsbohrung (5) entspricht.
8. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußbohrung (24) im Bereich des Schmelzekanals (15) einen Verdrängerkegel (23) aufweist der sich in Fließrichtung der Schmelze
konisch erweitert.
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