DE4240461C1 - Schmelzefilter für die Reinigung von Kunststoffschmelzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schmelzefilter für die Reinigung von insbesondere von Extrudern abgegebenen Kunststoffschmelzen mit einer zwischen zwei ein Gehäuse bildenden Platinen drehantreibbar vor­ gesehenen Siebscheibe, die entlang einer Kreisbahn Ausnehmungen zur Aufnahme austauschbarer Filterelemente aufweist, die vermittels von Lochscheiben gegen die infolge des in ihnen auftretenden Druck­ abfalles in Fließrichtung der Kunststoffschmelze auftretenden Kräfte abgestützt sind, und mit einem die Platinen im Bereiche der Kreis­ bahn durchstoßenden, die Filterelemente mit Schmelze beaufschlagen­ den Schmelzekanal.

Aus der US-PS 3 940 335 ist ein mit einem Extruder kombinierter Schmelzefilter bekannt, der Filtergewebe von einem Vorratswickel abzieht, im Extruder das Filtergewebe durch eine Lochplatte abstützt und zum Weitertransport den im Extruder ausgeübten Druck zur Gewin­ nung von Zugkräften auf das austretende Filtergewebe wirken läßt. Erreicht wird dieses durch eine Kühlung des austretenden Bandes inklusive einer auf diesem haftenden Schmelzeschicht und partielles Wiederaufschmelzen dieser Schicht. Hierdurch werden zwar gesonderte Transportmechanismen entbehrlich, der Transport vermag aber nur sehr langsam zu erfolgen, und der Übergang von einem Filtergewebe zu einem solchen anderer Maschenweite erfordert das Stillsetzen des Extruders und umfangreiche Montagearbeiten.

Man ist daher zu der Gattung entsprechenden Schmelzefiltern überge­ gangen, bei denen kraftbetrieben eine Filterscheibe drehbar ist, die in ihrem dem Schmelzekanal entsprechenden Bereich in kreisförmi­ ger Anordnung Ausnehmungen aufweist, in die austauschbare Loch­ scheiben und auf diese aufgebrachte Filterelemente eingebracht sind. Hier besteht mit geringem Aufwande die Möglichkeit schnellen Wech­ selns der Siebelemente, und ebenso besteht hier die Möglichkeit, spontan von Siebgewebe einer Maschenweite auf solche einer anderen überzugehen. Es hat sich aber herausgestellt, daß zweckmäßig mit den zugesetzten und damit verbrauchten Filtergeweben auch die sie stützenden Lochscheiben herausgenommen werden, die vor dem Wieder­ einsetzen zu säubern sind. Diese Säuberung hat sich beider Anwen­ dung gewisser Säuberungsverfahren als aufwendig erwiesen, und bei einer Säuberung unter hohen Temperaturen besteht die Gefahr des Auslösens unerwünschter Dämpfe. Die Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, der Gattung entsprechende Schmelzefilter mit leicht auswechselbaren Filtern derart weiterzubilden, daß der Austausch zugesetzter bzw. verbrauchter Filterelemente erleichtert und die separate Reinigung von Lochscheiben entbehrlich werden.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff. Durch sie wird in die Ausnehmungen der Sieb­ scheibe jeweils nur ein Filterelement eingebracht, das mittels des Antriebes der Siebscheibe weiterführbar ist, und die Abstützung des Filterelementes gegen die durch an ihm auftretenden Druckdifferenzen bewirkten Kräfte wird durch eine stationäre Lochplatte erwirkt, die nicht mehr mit dem Filterelement ausgetauscht wird und daher auch nicht separat zu reinigen ist.

Zweckmäßige und vorteilhaft Weiterbildungen der Erfindung sind in den folgenden Ansprüche 2-14 gekennzeichnet.

Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit dieses darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen hierbei:

Fig. 1 die Seitenansicht eines Schmelzefilters,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch den Schmelzefilter der Fig. 1 entlang der Achse seines Schmelzekanales,

Fig. 3 Stirnansicht und Vertikalschnitt der Siebscheibe des Schmelzefilters nach Fig. 1,

Fig. 4 Ansicht und Vertikalschnitt durch eine mit Lochplat­ ten ausgestattete Scheibe des Schmelzefilters der Fig. 1,

Fig. 5 vergrößert im abgebrochenen Schnitt eine Ausnehmung einer Siebscheibe, und

Fig. 6 Ansicht und Vertikalschnitt eines in die Ausnehmun­ gen einbringbaren Filterelementes.

In der Fig. 1 ist ein Schmelzefilter dargestellt, dessen Gehäuse 1, wie insbesondere auch der Vertikalschnitt der Fig. 2 zeigt, aus zwei Platinen 2, 3 besteht, die über Distanzstücke vermittels von Spannbolzen 4 gegeneinander verspannt sind. Auf dem Distanzstück des links dargestellten Spannbolzens 4 ist eine Siebscheibe 5 gelagert, die mittels eines Druckmittelzylinders 6 drehantreibbar ist. Die Kolbenstange dieses Druckmittelzylinders ist durch eine Schubstange 7 verlängert, deren beide Schenkel den Randbereich der Siebscheibe 5 umgreifen, und die an ihrem freien Ende durch eine Schaltklinke 8 miteinander verbunden sind. Der Umfang der Sieb­ scheibe 5 ist mit Schaltzähnen 9 bestückt, so daß bei einem Ein­ ziehen der Kolbenstange des Druckmittelzylinders 6 die Siebscheibe 5 im Uhrzeigersinne verdreht wird.

Die Platinen 2 und 3 sind von einem Schmelzekanal 10 durchsetzt, der, wie Fig. 2 zeigt, jeweils zur Siebscheibe 5 gewendet sich vertikal verbreitert und sich zu zwei Mündungen 11 verzweigt, die durch einen Steg voneinander getrennt sind. Die Siebscheibe 5 ist mit jeweils einem Bund 13 als Auflage aufweisenden Ausnehmungen 12 zur Aufnahme von Filterelementen ausgestattet, die entlang eines Kreises angeordnet sind, welcher die Zentren der Mündungen 11 und damit die Achsen des Schmelzekanales schneidet. Zweckmäßig sind, um einfache Antriebsverhältnisse zu erhalten, die Schaltzähne 9 in einer Anzahl vorgesehen, welche der der Aus­ nehmungen 12 entspricht oder ein Vielfaches, bspw. das Doppelte oder das Dreifache von deren Anzahl beträgt.

Die Siebscheibe 5 ist von einer stationären Scheibe 15 hintergrif­ fen, deren den Mündungen 11 des Schmelzekanales 10 entsprechenden Bereiche als Lochplatte ausgebildet sind oder, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel, jeweils mit einer Lochplatte 16 ausgestattet sind. Zur Veranschaulichung sind in Fig. 3 nochmals Ansicht und Vertikalschnitt durch die drehantreibbare Siebscheibe 5 gezeigt, und Fig. 4 gibt eine Ansicht und einen Vertikalschnitt der Scheibe 15 wieder. Deutlich sind die drei Bohrungen 17 erkenntlich, welche von den Spannbolzen 4 durchgriffen werden und diese Scheibe 15 stationär halten.

Im Betriebe werden die Ausnehmungen 12, jeweils mit Filterelementen 14 bestückt, in den Schmelzekanal 10 eingefahren, wobei jeweils ein Filterelement vor die beiden Mündungen 11 und damit die beiden Lochplatten 16 gelangt. Wird jetzt dem Schmelzekanal 10 gemäß Fig. 1 von vorne bzw. Fig. 2 von rechts Schmelze zugeführt, so passiert sie die beiden eingeschwenkten Filterelemente und übt beim Durch­ treten durch deren Maschen auf diese einen Druck aus, der als Druckdifferenz zwischen der Eintritts- und der Austrittsseite des Schmelzekanales 10 erfaßbar ist. Die Filterelemente werden hierbei gegen die Lochplatten 16 der Scheibe 15 gedrückt, welche die dem Differenzdruck entsprechenden Kräfte aufzunehmen gestatten.

Nach vorgegebenen Zykluszeiten, aber auch, gegebenenfalls zusätz­ lich, beim Überschreiten einer vorgegebenen Differenz des vor und hinter dem Filterelement erfaßten Schmelzedruckes werden die Filter gewechselt, indem die Siebscheibe 5 angetrieben wird. Beim Aus­ führungsbeispiel mit zwei übereinander angeordneten Mündungen des Schmelzekanales kann dieses in Form eines Transportes um eine Teilung der Ausnehmungen 12 entsprechend zwei Teilungen der Schalt­ zähne 9 erfolgen, so daß eines der Filterelemente ausgeschwenkt wird und das ehemals in der Position der höheren der beiden Mündungen 11 stehende vor die untere der Lochplatten gebracht wird. Es beste­ hen aber die Möglichkeiten einer Verschiebung nur um eine halbe Teilung, wobei diese Verschiebung nur eine kurze Zwischenstellung bewirken kann, aber auch für längere Zeit aufrechterhalten werden kann, so daß, wenn auch nicht jeweils mit ihrem vorderen Quer­ schnitt, aber doch mit eventuell weiten Ausgleichsbereichen drei Filterelemente versetzt vor den beiden Lochplatten 16 stehen.

Um die Verschiebung der Filtergewebe zu erleichtern und Beschädigun­ gen derselben bei ihrem Vorschub unter den relativ hohen Anpreß­ kräften auszuschließen ist es zweckmäßig, die einzelnen Elemente der Lochplatten mindestens in ihren in Transportrichtung vorne liegenden Kantenbereichen abzuflachen, diese Kanten zu brechen oder abzurunden oder skikufenartig ansteigen zu lassen. Durch Ausführung der Lochung der Platten nicht als runde Bohrungen, sondern zumindest im stützflächennahen Bereiche als in Bewegungsrichtung der Filter­ elemente verlaufende Langlöcher werden störende Querstege minimiert bzw. weitgehend vermieden. Im übrigen hat es sich aber auch gezeigt, daß zur Erleichterung der Bewegung unter relativ hohen Anpreßkräften die Struktur der Filtergewebe beachtet werden sollte. Üblicherweise sind auch diese teilweise mehrschichtig aufgebauten Filtergewebe aus Drähten gewoben, so daß man in vielen Fällen entsprechend den Verhältnissen bei Geweben von Kette und Schuß sprechen kann. Während der Schuß im allgemeinen innerhalb einer gemeinsamen Ebene ver­ bleibt, stößt die Kette jeweils darüber hervor, und es hat sich als zweckmäßig erwiesen, derartige Filtergewebe so anzulegen, daß die Kettendrähte mit ihrer Längskomponente in Bewegungsrichtung ver­ laufen.

Als weiteres Problem hat es sich herausgestellt, die Filterelemente in den Ausnehmungen 12 der Siebscheibe 5 abgedichtet zu halten, um ungefilterte Leckströme zu vermeiden. Des weiteren hat es sich gezeigt, daß die Filterelemente bei der Druckbeaufschlagung durch­ gebogen werden, wobei Verschiebungen innerhalb des Filtergewebes auftreten können, welche die vorgegebene Maschengröße beeinträchti­ gen und, durch Verschiebung der Drähte im Biegebereich gegenein­ ander, größere Maschen ergeben als vorgeschrieben.

Hier hat es sich bewährt, die Ausnehmungen 12 der Siebscheibe 5 in ihrem Querschnitt entsprechend der Fig. 5 zu gestalten. Das freie Ende der Ausnehmungen erweitert sich in Durchsatzrichtung des Schmelzestromes geringfügig. Damit wird erreicht, daß eingebrachte Filterelemente während der Drehung der Siebscheibe auch innerhalb der Ausnehmung 12 gehalten werden und keine Gefahr des Herausrut­ schens besteht. Austrittsseitig ist eine solche Ausnehmung 12 vorteilhaft mit einem eine konische Anlagefläche bietenden Bund 18 ausgestattet. Gegen diesen Bund wird das Filterelement dichtend gedrückt, und während des Einsetzens der Druckbeaufschlagung wird das Filterelement an den konischen Auflageflächen gleichzeitig auch so weit zentriert, wie es zum Erreichen einer guten Abdichtung erforderlich ist.

In Fig. 6 ist eines der einzubringenden Filterelemente dargestellt. Hier hat es sich als zweckmäßig erwiesen, sowohl zur Formkonstanz als auch zum Erleichtern des Abdichtens das oder die übereinanderge­ schichteten Gewebe mit einem U-förmig profilierten Ring 19 zu umfassen und durch Zusammendrücken der Flanken des Ringes für einen sicheren Halt zu sorgen. Weiterhin hat es sich als zweckmäßig bewährt, bereits jetzt annähernd topfförmig mit leicht schrägen Flanken das Siebgewebe durchzuprägen, so daß es auch schon ohne Belastung bei der Auflage auf der tragenden Fläche des Bundes 18 mit seinen mittleren Bereichen fast auf der Scheibe 15 zur Auflage gelangt. Damit läßt sich die Verformung, die bei der Belastung ohnedies erreicht wird, schon vorher einstellen, wobei dafür Sorge getragen werden kann, daß keine maschenverändernden Verschiebungen der einzelnen Filtergewebebestandteile auftreten.

Um ohne Schwierigkeiten auch die günstigste Ausrichtung zu erhalten, bspw., wie oben beschrieben, die wesentliche Komponente der als Schuß eingezogenen Drähte mit der Umfangs-Verschieberichtung der Siebscheibe in Übereinstimmung zu bringen, wird zweckmäßigerweise der Ring 19 nicht völlig regelmäßig, bspw. rund oder regelmäßig vieleckig, ausgeführt, sondern wie der Grundriß der Fig. 6 zeigt, mit Abweichungen 20 hiervon. Mit entsprechenden formschlüssig eingreifenden Abweichungen ist auch die Ausnehmung 12 ausgestattet, so daß ein Einsetzen des Filterelementes formschlüssig zu erfolgen hat und nur in der gewählten Vorzugsrichtung erfolgen kann. Da diese im allgemeinen auch umkehrbar ist, könnten auch zwei solcher Ab­ weichungen vorgesehen sein, die ein Einlegen in einer ersten sowie einer um 180° gedrehten Lage ermöglichen. Am einfachsten hat es sich gezeigt, den Ring an einer Stelle, gegebenenfalls zusätzlich auf der gegenüberliegenden Seite, sehnenförmig etwas einzuziehen, wobei in diesem Falle das ergänzende Formteil der Ausnehmung 12 nur einmal vorgesehen sein muß. Es ist aber auch möglich, beliebige andere Abweichungen von einer regelmäßigen Form (Vieleck, Kreis) vorzuse­ hen, gegebenenfalls auch auskragende Ausklinkungen des Ringes oder von ihm mit umschlossene oder mit ihm verschweißte vorspringende Elemente. In jedem dieser Fälle ist formschlüssig die Einlage dem Filterelemente in Vorzugsrichtung gewährleistet.

Neben weiteren Variationen sind auch solche des Schmelzekanales möglich, die von einem durchgehend zylindrischen Kanal über Ver­ breiterungen desselben im Bereiche der Filterelemente hin bis zu Verzweigungen desselben möglich sind.

Claims (14)

1. Schmelzefilter für die Reinigung von insbesondere von Extrudern abgegebenen Kunststoffschmelzen mit einer zwischen zwei ein Gehäuse bildenden Platinen drehantreibbar vorgesehenen Sieb­ scheibe, die entlang einer Kreisbahn Ausnehmungen zur Aufnahme austauschbarer Filterelemente aufweist, die vermittels von Lochscheiben gegen die infolge des in ihnen auftretenden Druckabfalles in Fließrichtung der Kunststoffschmelze auf­ tretenden Kräfte abgestützt sind, und mit einem die Platinen im Bereiche der Kreisbahn durchstoßenden, die Filterelemente mit Schmelze beaufschlagenden Schmelzekanal, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochplatte bzw. Lochplatten (16) stationär im Schmelze­ kanal (10) vor der ablaufseitigen Flanke der Siebscheibe (5) angeordnet sind und die Siebscheibe (5) das Transportmittel der Filterelemente (14) ist.

2. Schmelzefilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten der Stege der Lochplatte (16) mindestens an deren der Laufrichtung der Siebscheibe (5) zugewandten Seite gebrochen sind, abgerundet oder kufenartig abgeflacht ausge­ führt sind.

3. Schmelzefilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen der Lochplatte (16) zumindest in deren der Belastung ausgesetzten Oberflächenzone als Langlöcher ausgeführt sind.

4. Schmelzefilter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die austrittsseitige Platine (3) von einer die Lochplatten (16) aufweisenden stationären Scheibe (15) überfangen ist.

5. Schmelzefilter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die austrittsseitige Platine (3) die Lochplatte bzw. Lochplatten (16) aufweist.

6. Schmelzefilter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochplatten (16) in die Platine (3) bzw. die stationäre Scheibe (15) eingearbeitet sind.

7. Schmelzefilter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß separat gefertigte Lochplatten (16) in die Platine (3) bzw. die separate Scheibe (15) eingebracht sind.

8. Schmelzefilter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelemente (14) in einen Rahmen (Ring 19) gefaßt sind, der gegebenenfalls mehrere Filterschichten zusammenhält.

9. Schmelzefilter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (12) austrittsseitig einen Bund (18) zur Auflage des Rahmens der Filterelemente (14) aufweisen.

10. Schmelzefilter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelemente (14) napfartig derartig vorgeformt sind, daß durch die Druckbeaufschlagung im Betriebe nur geringe zusätzliche Verformungen auftreten.

11. Schmelzefilter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelemente (14) in ihren Außenbereichen, z. B. durch Verpressen, eine reduzierte Dicke (Stärke) aufweisen und somit die Durchbiegung im Mittelbereich eliminiert ist, die durch die Druckbeaufschlagung eintreten könnte.

12. Schmelzefilter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (12) und die Rahmen der Filterelemente (14) formschlüssig ineinandergreifende Abweichungen bspw. von der Kreisform aufweisen, welche in vorgegebene Beziehung zur Struktur der Filterelemente (14) stehen.

13. Schmelzefilter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (12) sich in Durchtrittsrichtung konisch erweitern, und daß der Bund (18) eine sich konisch verjüngende Auflagefläche aufweist.

14. Schmelzefilter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelemente (14) zur Fixierung der Drahtrichtung auf dem Umfang mindestens eine Ausklinkung oder Ausbuchtung aufweisen.