DE4133646A1 - Verfahren und vorrichtung zum reinigen von fluiden - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum reinigen von fluiden

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zum Reinigen von Fluiden, insbesondere von Kunst­ stoffschmelzen, mit Hilfe einer mindestens ein Filter auf­ weisenden und durch Rückspülung selbstreinigenden Filter­ einrichtung.
Verfahren und Vorrichtungen der genannten Art sind in den verschiedensten Ausführungsformen bekannt. So beschreibt z. B. die DE- 34 30 992 eine Filtereinrichtung für mit Feststoffteilchen vermischte, thermoplastische Formmassen oder für Flüssigkeitsfeststoffgemische mit einem hohlzy­ lindrischen rotierenden Siebkörper bzw. Filter. Das zu reinigende Fluid durchströmt das hohlzylindrische Filter in einem begrenzten Bereich radial von außen nach innen und strömt in gereinigtem Zustand im Inneren des Filters axial ab.
Zwecks Reinigung des Filters sind außen zusätzlich Rück­ spülkanäle angeordnet, in die aufgrund eines Druckgefäl­ les zwischen dem Inneren des hohlzylindrischen Filters und dem Inneren der Rückspülkanäle gereinigtes Fluid unter Reinigung des Filters strömen kann. Diese bekannte Filter­ vorrichtung erfüllt die an sie gestellten Anforderungen grundsätzlich in zufriedenstellender Weise. Sie läßt sich allerdings nicht in beliebiger Größe ausführen und auch der Austausch eines verbrauchten Filterelementes gegen ein neues Filterelement ist aufwendig. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vor­ richtung der hier interessierenden Art zu schaffen, mit deren Hilfe es nicht nur möglich ist, eine Selbstreini­ gung des Filters permanent durchzuführen, so daß nur ge­ ringe Druckdifferenzen aufgrund der Verunreinigungen im Filter auftreten, sondern sich insbesondere auch groß­ flächige Filter verwirklichen lassen.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß das zu reinigende Fluid durch das Filter und von dort zu einem Sammelkopf sowie partiell erneut durch das Filter in einen relativ zum Filter bewegbaren Reinigungskopf und von dort zu einer Entsorgungsöffnung strömt.
Die Form und Gestalt des Filters kann beliebig, das heißt eben oder gewölbt und hier beispielsweise hohlzylindrisch sein. Der Reinigungskopf bewegt sich jeweils längs des Filters und bewirkt dabei partiell dessen Reinigung durch Rückströmung. Hierbei spielt die Größe des Reinigungskop­ fes bezogen auf die Größe der Filterfläche keine Rolle, da der Reinigungskopf jeweils über das Filter bewegt wird, wenn dies aufgrund von Verunreinigungen erforderlich ist.
Der Reinigungskopf ist vorzugsweise unmittelbar zulaufsei­ tig am Filter angeordnet.
In Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das zu reinigende Fluid stirnseitig in das Innere eines mantelförmigen, vorzugsweise hohlzylindrischen Filters, von dort durch das Filter in eine Gehäusekammer und von dort zu dem Sammelkopf für das gereinigte Fluid sowie par­ tiell erneut durch das mantelförmige Filter und in den in dessen Inneren befindlichen Beinigungskopf und von dort zu einer Entsorgungsöffnung strömt. Bei einer derartigen Gestaltung ist es möglich, erfindungsgemäße Filtereinrich­ tungen großflächig mit dennoch nur geringem Raumbedarf zu verwirklichen.
Weiterbildungen und besondere Ausgestaltungen der Erfin­ dung gehen aus Unteransprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung und der Zeichnung hervor.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispieles, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch wesentliche Teile der Vor­ richtung zum Reinigen von Fluiden und
Fig. 2 ebenfalls im Schnitt eine Einzelheit in grös­ serem Maßstab.
Die Vorrichtung 1 zum Reinigen von Fluiden umfaßt gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel zwei pa­ rallel zueinander angeordnete Filtereinrichtungen 2 und 3, die von einem eine Schnecke 4 aufweisenden Extruder 5 mit zu reinigendem Fluid versorgt werden und dieses nach der Reinigung an eine gemeinsame, weiterführende Leitung 6 oder einen Extruderablauf abgeben. Von einer Bohrung 7 im Kopf 8 des Extruders 5 strömt das Fluid jeweils durch ein Ventil 9 zur Filtereinrichtung 2 bzw. 3 und verläßt diese in gereinigtem Zustand durch einen Sammelkopf 10, der Sammelbohrungen 11 und ein Ventil 12 aufweist. Hinter dem bzw. den Ventilen 12 gelangt das gereinigte Fluid in die weiterführende Leitung 6.
Die beiden Filtereinrichtungen 2 und 3 stimmen hinsicht­ lich ihrer Einzelmerkmale und ihrer Funktion vollständig überein. Die paarweise oder mehrfache Anordnung von Fil­ tereinrichtungen 2 und 3 ist zwar nicht notwendig, bietet sich jedoch für den Fall an, daß ein verbrauchtes Filter­ element 13 ohne Unterbrechung des Produktionsprozesses ausgetauscht werden soll. Während dieser Zeit kann jeweils die andere Filtereinrichtung 2 bzw. 3 weiter arbeiten.
Wie vor allem die etwas größere Darstellung in Fig. 2 zeigt, besteht jede Filtereinrichtung 2 bzw. 3 aus einem beispielsweise zylindrischen Filtergehäuse 14, dessen In­ neres eine Gehäusekammer 15 bildet. In der Gehäusekammer 15 befindet sich ein mehrteiliges Filter 16, zu dem ein äußerer Filterträger 17, das Filterelement 13 und ein in­ nerer Filterträger 18 gehören. Das Filterelement 13 ist auf dem inneren Filterträger 18 fest angeordnet und kann zusammen mit diesem gemäß Fig. 2 in den äußeren Filter­ träger 17 axial hineingeschoben bzw. zwecks Erneuerung axial heraus gezogen werden. Das Filterelement 13 ist mantelförmig bzw. vorzugsweise zylindrisch und entspre­ chend sind der äußere Filterträger 17 und der innere Fil­ terträger 18 Zylinderschalen.
Der äußere Filterträger 17 ist zur Aufnahme des inneren Filterträgers 18 und des auf ihm angeordneten Filterele­ mentes 13 an seiner einen Stirnseite offen. Das andere Ende 21 des äußeren Filterträgers 17 ist mit Hilfe einer Stirnwand 22 verschlossen. Die Stirnwand 22 erstreckt sich radial auswärts bis über den Umfang 23 des äußeren Filter­ trägers 17 und weist dort einen Flansch 24 auf. In dem Flansch 24 befinden sich kranzförmig angeordnete Durch­ trittsöffnungen 25 und verbinden das ringförmige Innere der Gehäusekammer 15 zwischen dem äußeren Filterträger 17 und dem Filtergehäuse 14 mit dem Sammelkanal 11 im Sammelkopf 10.
Schließlich ist noch eine Heizung z. B. mit Heizspiralen 26 und einem Zulauf 27 bzw. einem Ablauf 28 vorgesehen und umgibt das Filtergehäuse 14, so daß sich dessen Tem­ peratur auf einem gewünschen Niveau halten läßt.
Der das austauschbare Filterelement 13 tragende innere Filterträger 18 ist mit einem Einbauflansch 27 versehen, der an dem dem Sammelkopf 10 gegenüberliegenden Ende 28 des Filtergehäuses 14 befestigbar ist. Der Einbauflansch 27 ist lösbar, damit sich der innere Filterträger 18 mit dem Filterelement 13 aus dem äußeren Filterträger 17 her­ ausziehen und austauschen läßt. Hierzu dient ferner ein Verbindungsdeckel 29, der mit dem Einbauflansch 27 ver­ bunden ist und bei Bedarf mit einer Zugstange 30 über ein oder mehrere Verbindungselemente 31 form- oder kraft­ schlüssig verbunden werden kann bzw. von der Zugstange 30 gelöst werden kann. Die Zugstange 30 gehört zu einem Stellantrieb bzw. zu einer hydraulischen Einrichtung 32 gemäß Fig. 1, deren weitere Funktion und Wirkungsweise später beschrieben wird.
Gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind im Einbauflansch 27 das Ventil 9 und eine Eintrittsbohrung 34 für das zu reinigende Fluid angeordnet. Die Eintritts­ bohrung 34 führt in das Innere 35 des mantelförmigen bzw. zylindrischen Filters 16. Das zu reinigende Fluid durch­ strömt daher das Innere 35 des hohlzylindrischen Filters 16 in axialer Richtung und das Filter 16 unmittelbar in radialer Richtung. Das Innere 35 des Filters 16 stellt dabei ferner die Zulaufseite des Filters 16 dar.
Zur Selbstreinigung des Filters 16 durch Rückspülung ist ein Reinigungskopf 40 vorgesehen. Dieser Reinigungs- oder Rückspülkopf 40 ist längs des Filters 16 bewegbar und je­ weils partiell am Filter 16 wirksam. Zu dem Reinigungskopf 40 gehört eine Entsorgungsleitung 41 mit einer Entsor­ gungsöffnung 42. Bei der Entsorgungsleitung 41 handelt es sich vorzugsweise um eine Kolbenstange 41 der hydrau­ lischen Einrichtung 32. Am freien Ende 43 der Entsorgungs­ leitung 41 bzw. Kolbenstange 41 ist der Reinigungskopf 40 angeordnet. Eine Längsbohrung 44 erstreckt sich in der Entsorgungsleitung 41 bzw. in der Kolbenstange 41 bis zu der Entsorgungsöffnung 42, die sich bei der in Fig. 1 dar­ gestellten Stellung des Reinigungskopfes 40 zwischen dem Einbauflansch 27 und dem Zylinder 45 der hydraulischen Einrichtung 32 befindet.
Der Reinigungskopf 40 weist eine mit der Innenkontur 46 des Filters 16 übereinstimmende Außenkontur 47 auf. Seine Außenkontur 47 ist also an die Innenkontur 46 des Filters 16 angepaßt und somit konkret zylindrisch. Am Umfang bzw. in der Außenkontur 47 weist der Reinigungskopf 40 eine dem Filter 16 zugewandte Nut 48 auf. Diese Nut 48 ist vor­ zugsweise eine Ringnut, die über Radialbohrungen 49 mit der Längsbohrung 44 in der Kolbenstange 41 in Verbindung steht. Schließlich erstrecken sich noch achsparallel ge­ richtete Durchtrittsöffnungen 50 durch den Reinigungskopf 40 und verbinden das kolbenstangenseitige Innere 35 des Filters 16 nach dem Verschieben des Reinigungskopfes 40 aus seiner linken Endstellung gemäß Fig. 1 oben in eine andere Arbeitsstellung gemäß Fig. 1 unten mit dem stirn­ seitigen Teil 51 des Inneren 35 des Filters 16.
Die Funktion und Wirkungsweise der Filtereinrichtungen 2 und 3 ist im Falle der Selbstreinigung durch Rückspü­ lung wie folgt. Bei der in Fig. 1 unten dargestellten Fil­ tereinrichtung 3 strömt das ungereinigte Fluid von dem Extruder 5 durch das Ventil 9 in das kolbenstangenseitige, ringförmige Innere 35 des Filters 16. Das Fluid durch­ strömt sodann das Filter 16 und gelangt in die Gehäuse­ kammer 15, die wegen des Filters 16 ebenfalls ringförmig ist. Das gereinigte Fluid strömt sodann größtenteils zum Sammelkopf 10 und von dort zur Leitung oder Bohrung 6. Soweit der Reinigungskopf 40 von der Filtereinrichtung 3 mit seiner Ringnut 48 vor Bohrungen 19 und 20 des äußeren Filterträgers 17 und des inneren Filterträgers 18 steht, strömt ein Teil des gereinigten Fluids durch die­ se Bohrungen entgegen der Strömungsrichtung beim Filtern zum Reinigungskopf 40 und längs der Ringnut 48 bis zu einer der Radialbohrungen 49 und von dort zur Längsboh­ rung 44 in der Kolbenstange 41. An der Entsorgungsöffnung 42 verlassen die Verunreinigungen die Vorrichtung 1 in hier nicht weiter interessierender Weise.
Der Reinigungskopf 40 wird mit Hilfe der zugleich als Ent­ sorgungsleitung dienenden Kolbenstange 41 und der hydrau­ lischen Einrichtung 32 längs des Filters 16 von seiner einen Endstellung links bis zu seiner anderen Endstellung rechts verschoben und reinigt dabei partiell das Filter 16. Die Vorrichtung 1 gestattet eine kontinuierliche so­ wie permanente, partielle Selbstreinigung des Filters 16. Die Reinigung des Fluids wird dabei nicht beeinträchtigt, denn dieses strömt weiterhin vom kolbenstangenseitigen Inneren 35 durch das Filter 16 und aufgrund der Durch­ trittsöffnungen 50 im Reinigungskopf 40 auch aus dem stirnseitigen Teil 51 durch das Filter 16.
Während des normalen Betriebes ist der Einbauflansch 27 einer jeden Filtereinrichtung 2, 3 sicher und fest mit dem Filtergehäuse 14 verbunden. Eine Dichtung 52 (Fig. 2) dichtet dabei gegenüber dem Umfang der Kolbenstange 41. Zum Auswechseln eines verbrauchten Filterelementes 18 wird der Einbauflansch 27 - wie bereits oben erwähnt von dem Gehäuse 14 gelöst und mit Hilfe des an ihm ange­ ordneten Verbindungsdeckels 29, der jetzt über das Ver­ bindungselement 31 mit der Kolbenstange gekoppelt ist, zusammen mit dem inneren Filterträger 18 und dem Fil­ terelement 13 aus dem äußeren Filterträger 17 herausge­ zogen. Als Antrieb hierfür dient die hydraulische Ein­ richtung 32. Die hydraulische Einrichtung 32 besitzt zu­ sammen mit ihrer Kolbenstange 41 somit zwei Funktionen, nämlich einerseits die Bewegung des Reinigungskopfes 40 längs des Filters 16 und ferner dient sie als Hilfsmit­ tel zum Entfernen und Einsetzen von Filterelementen 13. Um dies zu erreichen, ist der innere Filterträger 18 zu­ sammen mit dem Filterelement 13 mit der Kolbenstange 41 kuppelbar und von ihr lösbar.
Die beiden Filterelemente 2 und 3 sind funktionell zu einer Filtereinheit zusammengefaßt und erlauben auch eine Weiterführung der Produktion dann, wenn das eine oder an­ dere Filterelement 13 ausgetauscht wird. Statt zwei Fil­ tereinrichtungen 2 und 3 können auch noch weitere Filter­ einrichtungen zu einer noch größeren Filtereinheit mit selbstreinigenden Filtern 16 kombiniert werden. Die Er­ findung ist daher nicht auf das in den Figuren konkret dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel be­ schränkt, vielmehr sind auch mannigfache Abwandlungen im Rahmen des Erfindungsgedankens möglich, der im wesentli­ chen in der Verwendung eines längs des Filters bewegba­ ren, partiell durch Rückspülung das Filter reinigenden Reinigungs- bzw. Rückspülkopfes besteht.
Es versteht sich schließlich, daß die Selbstreinigung durch Rückspülung jeweils möglich ist, da eine Druck­ differenz zwischen der Gehäusekammer 15 und der Entsor­ gungsöffnung 42 besteht.

Claims (21)

1. Verfahren zum Reinigen von Fluiden, insbesondere von Kunststoffschmelzen, mit Hilfe einer mindestens ein Filter (16) aufweisenden und durch Rückspülung selbst­ reinigenden Filtereinrichtung (2, 3), dadurch gekenn­ zeichnet, daß das zu reinigende Fluid durch das Filter (16) und von dort zu einem Sammelkopf (10) sowie par­ tiell erneut durch das Filter (16) in einen relativ zum Filter (16) bewegbaren Reinigungskopf (40) und von dort zu einer Entsorgungsöffnung (42) strömt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu reinigende Fluid stirnseitig in das Inne­ re (35) eines hohlzylindrischen, geschlossenen Fil­ ters (16), von dort durch das Filter (16) in eine Ge­ häusekammer (15) und von dort zu einem Sammelkopf (10) für gereinigtes Fluid sowie partiell erneut durch das hohlzylindrische Filter (16) und in den in dessen In­ neren (35) befindlichen Reinigungskopf (40) und von dort zu der Entsorgungsöffnung (42) strömt.
3. Verfahren zum Reinigen von Fluiden, insbesondere von Kunststoffschmelzen, mit Hilfe einer mindestens ein Filter (16) aufweisenden, durch Rückspülung selbst­ reinigenden Filtereinrichtung (2, 3), gekennzeichnet durch die Verwendung eines am Filter (16) angeordne­ ten Reinigungskopfes (40), der das Filter (16) par­ tiell reinigt und längs des Filters (16) bewegbar ist.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinigungs­ kopf (40) zulaufseitig am Filter (16) angeordnet ist.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (16) permanent partiell gereinigt wird.
6. Vorrichtung zum Reinigen von Fluiden, insbesondere von Kunststoffschmelzen, mit Hilfe einer mindestens ein Filter (16) aufweisenden, durch Rückspülung selbstreinigenden Filtereinrichtung (2, 3), dadurch gekennzeichnet, daß ein partiell wirksamer, längs des Filters (16) bewegbarer Reinigungskopf (40) am Fil­ ter (16) vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinigungskopf (40) zulaufseitig am Filter (16) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (40) mantelförmig ist.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (40) zylindrisch ist.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ent­ sorgungsleitung (41) dem Reinigungskopf (40) zugeord­ net ist.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reini­ gungskopf (40) im Inneren (35) des zylindrischen Fil­ ters (16) angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reini­ gungskopf (40) mit seiner Außenkontur (47) an die In­ nenkontur (46) des Filters (16) angepaßt ist.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reini­ gungskopf (40) in seiner Außenkontur (46) eine dem Filter (16) zugewandte Nut (48) aufweist.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (48) am Umfang des Reinigungskopfes (40) eine Ringnut ist, die über Radialbohrungen (49) mit der Entsor­ gungsleitung (41) in Verbindung steht.
15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reini­ gungskopf (40) von einer hydraulischen Einrichtung (32) bewegbar ist.
16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reini­ gungskopf (40) am freien Ende (43) der Kolbenstange (41) der hydraulischen Einrichtung (32) angeordnet ist.
17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben­ stange (41) eine von dem Reinigungskopf (40) wegfüh­ rende Längsbohrung (44) aufweist und zugleich als Ent­ sorgungsleitung (41) dient.
18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reini­ gungskopf (40) achsparallel zur Kolbenstange (41) ge­ richtete Durchtrittsöffnungen (50) aufweist.
19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fil­ ter (16) aus einem zylindrischen, inneren Filterträ­ ger (18) mit dem Filterelement (13) und einem zylin­ drischen, äußeren Filterträger (17) besteht und daß der innere Filterträger (18) zusammen mit dem Filter­ element (13) mit Hilfe der Kolbenstange (41) der den Reinigungskopf (40) bewegenden hydraulischen Einrich­ tung (32) aus dem äußeren Filterträger (17) stirnsei­ tig herausziehbar ist.
20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der inne­ re Filterträger (18) zusammen mit dem Filterelement (13) mit der Kolbenstange (41) kuppelbar bzw. von die­ ser lösbar ist.
21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Filtereinrichtungen (2, 3) mit jeweils einer ei­ genen hydraulischen Einrichtung (32) zu einer Filter­ einheit zusammengefaßt sind.
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