DE4308685C2 - Trennvorrichtung zum Trennen von Materialien unterschiedlicher Konsistenz - Google Patents
Trennvorrichtung zum Trennen von Materialien unterschiedlicher KonsistenzInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen von Ma
terialien unterschiedlicher Konsistenz, insbesondere zum
Trennen von Thermoplastkunststoff-Feststoff-Gemischen oder
Gemischen aus unterschiedlich schmelzbaren Kunststoffen.
Bei einer Vielzahl von Herstellungsprozessen fallen große
Mengen Abfallmaterial aus thermoplastischem Kunststoff an.
Kunststoffabfälle, beispielsweise aus der Verpackungsindu
strie oder der Kabelindustrie, sind jedoch vielfach durch
Metallabfälle, wie z. B. Metallfolien oder Drahtabfälle,
verunreinigt. Um den durch Erwärmen plastifizierbaren,
thermoplastischen Kunststoff wieder verwenden zu können,
müssen die Verunreinigungen abgetrennt werden. Aus der
EP 0 078 064 A1 ist eine Trennvorrichtung bekannt, die das zu
reinigende thermoplastische Kunststoffmaterial plastifi
ziert und durch einen als Rohr ausgebildeten, mit radialen
Filterlöchern versehenen Filterkörper drückt. In dem
Filterkörper rotiert eine Schaberwelle mit mehreren federnd
gegen den Innenmantel des Filterkörpers gespannten Schabern
die den Filterkörper kontinuierlich reinigen. Während das
Abfallmaterial über einen Auslaß mit Rückstaueigenschaften
aus dem Inneren des Filterkörpers abgeführt wird, wird das
gereinigte Kunststoffmaterial an der Außenseite des Filter
körpers abgeführt.
Der Durchmesser der Filterlöcher muß, wenn eine hinreichend
saubere Trennung der Materialien erreicht werden soll, ver
gleichsweise klein gewählt werden und liegt beispielsweise
bei 80 bis 200 µm. Der kleine Lochdurchmesser bedingt ande
rerseits hohe Arbeitsdrücke, die zum Beulen des auf seiner
Außenseite mit Abführkanälen versehenen und damit nur be
reichsweise abgestützten Filterkörpers führen. Bei der be
kannten Trennvorrichtung hat deshalb der Filterkörper im
Bereich seiner Filterlöcher nur eine Wandstärke von maximal
dem 10-fachen des Lochdurchmessers, um die Drosselwirkung
der Filterlöcher zu begrenzen. Da jedoch die geringe Wand
stärke des Filterkörpers im Bereich seiner Filterlöcher den
Preßdruck ohne Deformation nicht aushalten würde, wird in
der EP 78 064 A1 vorgeschlagen, die Filterlöcher am Boden
von beispielsweise ring- oder schraubenwendelförmig den
Filterkörper umgebenden Vertiefungen im Außenmantel des
Filterkörpers vorzusehen. Der Filterkörper erhält auf diese
Weise integral angeformte Erhebungen, über die er sich am
Gehäuse der Trennvorrichtung abstützen kann und die zur
Aussteifung der vergleichsweise dünnen Böden der Vertiefun
gen mit beitragen.
Wenngleich die bekannte Trennvorrichtung in der Regel zu
friedenstellend arbeitet, kann es aufgrund der Doppelbela
stung des Filterkörpers durch die Schaber einerseits und
durch den Druck des Kunststoffmaterials andererseits im
Einzelfall zu erhöhtem Verschleiß kommen.
Aus der EP 144 495 A1 ist eine weitere Trennvorrichtung bekannt,
die die Belastung ihres rohrförmigen und ebenfalls mit ra
dialen Filteröffnungen versehenen Filterkörpers dadurch zu
verringern versucht, daß anstelle von Schabern, die am In
nenmantel des Filterkörpers anliegen, im Inneren des Fil
terkörpers eine hohle und mit radialen Ausgleichsbohrungen
versehene Förderschnecke angeordnet ist, die jedoch nicht
am Filterkörper streift, sondern lediglich örtliche Druck
spitzen in dem plastifizierten Kunststoffmaterial abbaut.
Auch bei dieser Trennvorrichtung beträgt die Länge der Fil
terlöcher maximal das 10-fache ihres Durchmessers, wobei
jedoch die Filterlöcher sich konisch nach außen hin erwei
tern. Werden sehr kleine Lochdurchmesser angestrebt, so
würde dies sehr geringe Wandstärken des Filterkörpers be
dingen, mit der Folge nur begrenzter mechanischer Festig
keit des Filterkörpers.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Trennvorrichtung zu
schaffen, deren Filterkörper bei vergleichsweise kleinem
Lochdurchmesser seiner Filterlöcher hohe mechanische Fe
stigkeit hat.
Die Erfindung geht von einer Trennvorrichtung aus, die fol
gende Merkmale umfaßt:
ein Gehäuse,
einen in einer angenähert zylindrischen Kammer des Gehäuses angeordneten hohlzylindrischen Filterkörper aus einem rohr förmigen Materialstück mit den Filterkörper radial durch dringenden Filterlöchern, eine in dem Gehäuse gelagerte, gleichachsig zum Filterkörper drehend angetriebene Scha berwelle, welche den Filterkörper unter Bildung eines Ring raums axial durchsetzt und an ihrem Mantel wenigstens einen zum Filterkörper radial vorstehenden, federnd an dem Fil terkörper anliegenden Schaber trägt,
eine das Materialgemisch unter Druck in den Ringraum ein führende Fördereinrichtung,
den Filterkörper umschließende Stützmittel, die den Filter körper über Stützrippen radial abstützen und die eine Viel zahl über den Umfang des Filterkörpers verteilte, angenä hert axial verlaufende, erste Kanalabschnitte sowie zwi schen den Stützrippen gelegene, quer zu den ersten Kanalab schnitten verlaufende, zweite Kanalabschnitte bilden, wobei die ersten Kanalabschnitte in einem Stützrohr vorgesehen sind, in welchem der Filterkörper koaxial sitzt,
einen über die ersten und die zweiten Kanalabschnitte mit der Außenseite des Filterkörpers verbundenen, ersten Mate rialauslaß, und
einen mit der Innenseite des Filterkörpers verbundenen zweiten Materialauslaß mit Rückstaueigenschaft.
ein Gehäuse,
einen in einer angenähert zylindrischen Kammer des Gehäuses angeordneten hohlzylindrischen Filterkörper aus einem rohr förmigen Materialstück mit den Filterkörper radial durch dringenden Filterlöchern, eine in dem Gehäuse gelagerte, gleichachsig zum Filterkörper drehend angetriebene Scha berwelle, welche den Filterkörper unter Bildung eines Ring raums axial durchsetzt und an ihrem Mantel wenigstens einen zum Filterkörper radial vorstehenden, federnd an dem Fil terkörper anliegenden Schaber trägt,
eine das Materialgemisch unter Druck in den Ringraum ein führende Fördereinrichtung,
den Filterkörper umschließende Stützmittel, die den Filter körper über Stützrippen radial abstützen und die eine Viel zahl über den Umfang des Filterkörpers verteilte, angenä hert axial verlaufende, erste Kanalabschnitte sowie zwi schen den Stützrippen gelegene, quer zu den ersten Kanalab schnitten verlaufende, zweite Kanalabschnitte bilden, wobei die ersten Kanalabschnitte in einem Stützrohr vorgesehen sind, in welchem der Filterkörper koaxial sitzt,
einen über die ersten und die zweiten Kanalabschnitte mit der Außenseite des Filterkörpers verbundenen, ersten Mate rialauslaß, und
einen mit der Innenseite des Filterkörpers verbundenen zweiten Materialauslaß mit Rückstaueigenschaft.
Die erfindungsgemäße Verbesserung besteht demgegenüber
darin, daß das Stützrohr auf seiner Innenseite quer zu den
ersten Kanalabschnitten verlaufende und diese unter Bildung
radialer Durchlaßöffnungen schneidende Nutabschnitte auf
weist, die zusammen mit dem Filterkörper die zweiten Kanal
abschnitte bilden und daß sich die Filterlöcher vom Inneren
des Filterkörpers her nach außen erweitern.
Es hat sich gezeigt, daß die Wandstärke des Filterkörper
rohrs beträchtlich über bisherige Bemessungsbegrenzungen
hinaus erhöht werden kann, beispielsweise auf das 15- bis
30fache eines Lochdurchmessers von 130 bis 200 µm, wenn
die Löcher nur an ihrem radial inneren Ende den gewünschten
kleinen Lochdurchmesser haben, sich zu ihrem radial äußeren
Ende hin jedoch erweitern. Auf diese Weise können Filter
körperrohre mit einer Wandstärke von 3 bis 6 mm verwendet
werden, die auch höheren Drücken ohne zu beulen widerste
hen. Die Filterkörper lassen sich einfach herstellen, da
sie sowohl innen als auch außen glattwandig kreiszylin
drisch sind.
Die Abstützung des Filterkörpers übernimmt das vorzugsweise
als integraler Körper ausgebildete Stützrohr, das die ra
dialen Druckkräfte des Filterkörpers über seine die inneren
Nutabschnitte begrenzenden, vom Innenmantel des Stützrohrs
abstehenden Stützrippen aufnimmt. Das Stützrohr kann sei
nerseits in der Kammer des Gehäuses radial abgestützt sein,
wobei es in diesem Zusammenhang vorteilhaft ist auf der
Außenseite des Stützrohrs eine Vielzahl im wesentlichen
axial verlaufender Nutabschnitte vorzusehen, die zusammen
mit der Wand der Kammer die ersten Kanalabschnitte bilden.
Da die außen liegenden Nutabschnitte leicht herstellbar
sind, lassen sich auf diese Weise auch axial sich erwei
ternde Kanäle herstellen. Dies läßt sich am einfachsten
durch eine konische Außenform des Stützrohrs erreichen, dem
jedoch ein Innenkonus gehäuseseitig für eine gleichmäßige
Übertragung von Stützkräften gegenüberliegen muß. Der In
nenkonus könnte unmittelbar an dem Gehäuse angeformt wer
den, was jedoch zu Problemen bei der axialen Justierung des
Stützrohrs relativ zum Filterkörper führen kann. Dieses
Problem kann umgangen werden, wenn das Stützrohr mit seinem
konischen Außenmantel in einem Innenkonus einer von außen
kreiszylindrischen Hülse sitzt, die sich ihrerseits in
einer Zylinderöffnung des Gehäuses abstützt. In jedem Fall
haben jedoch hierbei die inneren Nutabschnitte des Stütz
rohrs bevorzugt gleiche Tiefe.
Alternativ können jedoch die axial verlaufenden Kanäle des
Stützrohrs auch vollständig innerhalb der Wand des Stütz
rohrs insbesondere in Form von Bohrungen verlaufen. Das sol
chermaßen mit Bohrungen versehene Stützrohr kann seiner
seits in der Kammer des Gehäuses abgestützt sein; es kann
aber auch integraler Bestandteil des Gehäuses sein.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die inneren Nutab
schnitte des Stützrohrs in Form wenigstens einer Schrauben
wendel angeordnet. Sie verlaufen damit schräg zur Umfangs
richtung, was den Vorteil hat, daß die am Innenumfang des
Filterkörpers kreisenden Schaber über ihre gesamte axiale
Erstreckung gleichförmig belastet werden und dementspre
chend auch den Innenmantel des Filterkörpers gleichförmig
abnutzen.
Um die Auflagefläche der zwischen den radial inneren Nutab
schnitten verbleibenden Stützrippen des Stützrohrs am Fil
terkörper so gering wie möglich zu halten, haben zumindest
die inneren Nutabschnitte des Stützrohrs einen vom Nutboden
weg sich erweiternden Trapezquerschnitt. Eine ähnliche
Formgestaltung kann auch für die äußeren Nutabschnitte vor
gesehen sein, ohne daß der die inneren und äußeren Rippen
verbindende Querschnitt des Stützrohrs allzu sehr ge
schwächt würde. Zweckmäßigerweise ist die mittlere Breite
der inneren und/oder der äußeren Nutabschnitte größer als
der mittlere Abstand benachbarter Nuten, um den durchström
baren Querschnitt möglichst groß bei hinreichender Festig
keit machen zu können.
Der Filterkörper wird zweckmäßigerweise auf seiner gesamten
Mantelfläche, ggf. bis auf seine axialen Endbereiche,
gleichmäßig mit Filterlöchern versehen. Bevorzugt sind die
Filterlöcher in einem äquidistanten Raster mit einem
Lochabstand angeordnet, der kleiner ist als die mittlere
Breite der inneren Nutabschnitte. Auf diese Weise verblei
ben im Überlappungsbereich von Filterkörper und inneren
Nutabschnitten eine ausreichend hohe Anzahl Filterlöcher,
ohne daß das Muster der Filterlöcher bei der Herstellung
des Filterkörpers dem Verlauf der inneren Nutabschnitte
speziell angepaßt werden müßte. Die inneren Nutabschnitte
verlaufen hierbei bevorzugt quer zu beiden Rasterrichtungen
des zweidimensionalen Lochrasters.
Die an dem Innenmantel des Filterkörpers federnd angepreß
ten Schaber üben im Betrieb ein Drehmoment auf den Filter
körper aus. Das Drehmoment läßt sich konstruktiv einfach
auf das Gehäuse übertragen, wenn der Filterkörper an einem
Ende, insbesondere am Materialzuführende, einen radial nach
außen abstehenden Flansch aufweist, mit dem er verdrehfest
am Gehäuse fixiert ist. Die Fixierung kann beispielsweise
durch Einspannen im Klemmsitz erfolgen, wobei die Klemm
kräfte über das an dem Flansch anliegende Stützrohr über
tragen werden können.
Bei der aus der EP 0 078 064 A1 bekannten Trennvorrichtung
sind die Filterlöcher am Boden von den rohrförmigen Filter
körper in Umfangsrichtung, beispielsweise schraubenwendel
förmig umschließenden Nuten im Außenmantel des Filterkör
pers vorgesehen. Die Nuten bilden damit Stützrippen, über
die sich der Filterkörper am Innenmantel eines umschließen
den Gehäuserohrs abstützt. Bei der bekannten Trennvorrich
tung sind die das gereinigte Kunststoffmaterial abführenden
axialen Kanäle als axiale Nuten in dem Gehäuserohr ausge
bildet. Diese axialen Kanäle müssen für Trennvorrichtungen
größerer Leistung einen vergleichsweise großen Querschnitt
haben, der sich aber mit den bekannten Konstruktionen nicht
realisieren läßt, da das Gehäuserohr den vergleichsweise
dünnwandigen Filterkörper radial stützen muß.
Unter einem zweiten Aspekt ist es deshalb auch Aufgabe der Er
findung eine Trennvorrichtung zu schaffen, die es erlaubt
auch bei hoher Trennleistung den Filterkörper hinreichend
radial zu stützen.
Unter dem zweiten Aspekt geht die Erfindung wiederum von
einer Trennvorrichtung der vorstehend bereits erläuterten
Art aus, bei welcher jedoch die Stützrippen, die die zwei
ten Kanalabschnitte bilden, einstückig an dem Filterkörper
angeformt sind. Die vorstehend genannte Verbesserung wird
dadurch erreicht, daß die ersten Kanalabschnitte durch im
wesentlichen axiale, in der Wand des Stützrohrs verlaufende
Bohrungen gebildet sind, von denen jede durch einen längs
der Bohrung sich erstreckenden Schlitz mit der Innenseite
des Stützrohrs verbunden ist und daß der Durchmesser jeder
Bohrung größer als die Breite des zugehörigen Schlitzes
ist.
Auf diese Weise wird erreicht, daß das Stützrohr großflä
chig an den quer zu den Schlitzen verlaufenden Stützrippen
des Filterkörpers anliegt. Die Schlitze können verhältnis
mäßig schmal gehalten werden, da sie aufgrund ihrer gerin
gen Tiefe den Abfluß des durch den Filterkörper tretenden
Materials nur wenig behindern. Die Schlitztiefe ist in je
dem Fall kleiner als der Durchmesser der Bohrungen, die
aufgrund ihrer Größe für einen weitgehend ungehinderten Ab
fluß des Materials sorgen.
Auch unter dem zweiten Aspekt ist zweckmäßigerweise vorge
sehen, daß sich die Filterlöcher vom Inneren des Filterkör
pers her nach außen insbesondere konisch oder stufenförmig
erweitern, um die Drosselwirkung der Filterlöcher möglichst
gering zu halten. Auch hier sind die zweiten Kanalab
schnitte bevorzugt in Form wenigstens einer Schraubenwendel
angeordnet. Es versteht sich, daß das Stützrohr auch unter
dem zweiten Aspekt der Erfindung in der Kammer des Gehäuses
radial abgestützt sein kann oder aber einen integralen Be
standteil des Gehäuses bilden kann.
Die Trennleistung der Vorrichtung wird u. a. durch die Ober
flächengröße des Filterkörpers bestimmt. Da der Durchmesser
des Filterkörpers aus Festigkeitsgründen nicht beliebig
vergrößert werden kann, sind Filterkörper hoher Trennlei
stung in axialer Richtung vergleichsweise lang. In einer
zweckmäßigen Ausgestaltung ist deshalb vorgesehen, daß sich
die axial verlaufenden Bohrungen zum ersten Materialauslaß
hin beispielsweise konisch erweitern.
Konische Bohrungen bedingen jedoch einen vergleichsweise
großen Herstellungsaufwand, insbesondere wenn es sich um
längere Bohrungen handelt. Bei einer bevorzugten Ausgestal
tung, die für beide Aspekte der Erfindung von Bedeutung
ist, ist vorgesehen, daß das Stützrohr aus mehreren gleich
achsig hintereinander angeordneten, voneinander separierba
ren Rohrabschnitten mit gleichem Innendurchmesser zusammen
gesetzt ist und daß sich die ersten Kanalabschnitte durch
die Rohrabschnitte hindurch erstrecken und in den einzelnen
Rohrabschnitten eine längs des Rohrabschnitts im wesentli
chen gleichbleibende, von Rohrabschnitt zu Rohrabschnitt
zum ersten Materialauslaß hin jedoch zunehmende Quer
schnittsfläche haben. Die einzelnen Rohrabschnitte lassen
sich damit einfacher als bisher herstellen und zwar selbst
dann, wenn die ersten Kanalabschnitte lediglich durch Nuten
im Außenmantel des Stützrohrs gebildet sind, da dann die
Nuten des Rohrabschnitts konstante Tiefe bei gleichbleiben
dem Außendurchmesser des Rohrabschnitts haben können. So
weit die ersten Kanalabschnitte durch Bohrungen gebildet
werden, können die Bohrungen zylindrisch sein; es genügt,
wenn der Durchmesser von Rohrabschnitt zu Rohrabschnitt zum
ersten Materialauslaß hin zunimmt. Die Bohrungen benachbar
ter Rohrabschnitte sind bevorzugt gegeneinander radial ver
setzt und haben im wesentlichen gleichen lichten Abstand
vom Zentrum des Stützrohrs. Auf diese Weise haben die längs
des Stützrohrs über die Rohrabschnitte hinweg sich er
streckenden Schlitze im wesentlichen gleiche Tiefe.
Im folgenden soll die Erfindung anhand einer Zeichnung nä
her erläutert werden. Hierbei zeigt:
Fig. 1 einen teilweisen, schematischen Axiallängsschnitt
durch eine Trennvorrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 2 einen Axialquerschnitt durch die Trennvorrichtung,
gesehen entlang einer Linie II-II in Fig. 1;
Fig. 3 eine aufgebrochene Teilansicht der Vorrichtung, ge
sehen entlang einer Linie III-III in Fig. 1;
Fig. 4 einen Detailschnitt durch einen Filterkörper der
Vorrichtung;
Fig. 5 einen Detailschnitt durch eine Variante des Filter
körpers;
Fig. 6 einen teilweisen, schematischen Axiallängsschnitt
durch eine Variante der Trennvorrichtung aus Fig.
1, gesehen entlang einer Linie VI-VI in Fig. 7;
Fig. 7 einen teilweisen Axialquerschnitt durch die Trenn
vorrichtung, gesehen entlang einer Linie VII-VII in
Fig. 6;
Fig. 8 einen teilweisen, schematischen Axiallängsschnitt
durch eine zweite Variante der Trennvorrichtung
nach Fig. 1, gesehen entlang einer Linie VIII-VIII
in Fig. 9;
Fig. 9 einen teilweisen Axialquerschnitt durch die Trenn
vorrichtung, gesehen entlang einer Linie IX-IX in
Fig. 8 und
Fig. 10 einen teilweisen, schematischen Axiallängsschnitt
durch eine dritte Variante einer Trennvorrichtung.
Fig. 1 zeigt eine Trennvorrichtung zur Wiederaufbereitung
von Gemischen aus thermoplastischen Kunststoff- und Mate
rialabfällen mit höherem Schmelzpunkt, insbesondere Me
tallabfällen, insbesondere Kupfer- oder Aluminiumabfällen,
wie sie z. B. in der Verpackungs- und Kabelindustrie anfal
len. An einer Gehäusebasis 1 ist ein allgemein mit 3 be
zeichneter Filterkopf befestigt, der in einer hohlzylindri
schen Kammer 5 eines Gehäuserohrs 7 einen rohrförmigen,
hohlzylindrischen Filterkörper 9 enthält. Der Filterkörper
9 sitzt in einem nachfolgend noch näher erläuterten Stütz
rohr 11, das sich seinerseits über eine Hülse 13 am Innen
mantel 5 des Gehäuserohrs 7 abstützt. In dem mit einer
Vielzahl radialer Filterlöcher 15 versehenen Filterkörper 9
ist gleichachsig zu dem Filterkörper 9 eine um ihre Achse
17 rotierend angetriebene Schaberwelle 19 angeordnet, die
an ihrem Umfang mehrere, schräg zur Achsrichtung verlau
fende und sich zu einer Schneckenwendel ergänzende Schaber
21 trägt. Die Schaber 21 sind an der Schaberwelle 19 radial
beweglich geführt und werden von Federn 23 gegen den Innen
mantel des Filterkörpers 9 vorgespannt.
Das zu reinigende thermoplastische Kunststoffmaterial wird
in plastifizierter Form unter Druck in einen zwischen der
Schaberwelle 19 und dem Filterkörper 9 verbliebenen Ring
raum 25 kontinuierlich eingeführt. Das plastifizierte
Kunststoffmaterial wird hierbei durch die Filterlöcher 15
des Filterkörpers 9 nach radial außen gepreßt, wo es über
schraubenlinienförmige, den Filterkörper 9 umschließende
innere Nuten 27 des Stützrohrs 11 und axial verlaufende Nu
ten 29 des Stützrohrs 11 zu einem Materialauslaß 31 fließen
kann. Das von dem Filterkörper 9 zurückgehaltene Abfallma
terial wird von den Schabern 21 abgestreift und durch die
Rotation der Schaberwelle 19 zu einem dem Einlaßende axial
gegenüberliegenden zweiten Materialauslaß 33 längs des Filter
körpers 9 transportiert. Der Materialauslaß 33 hat einen
verengten Querschnitt und damit Rückstaueigenschaften, die
es erlauben, in dem Filterkörper 9 einen erhöhten Material
druck aufzubauen.
Der Filterkörper 9 hat einen, bis auf seine Filteröffnungen
15, glattflächig kreiszylindrischen Innenmantel 35, an wel
chem die Schaber 21 entlangstreifen und einem ebenfalls
glattflächig kreiszylindrischen Außenmantel 37, an dem
schraubenlinienförmig verlaufende, die inneren Nuten 27
zwischen sich begrenzende Rippen 39 anliegen. Die Rippen 39
sind in Form einer mehrgängigen Wendel angeordnet; es kann
jedoch auch eine lediglich eingängige Wendel vorgesehen
sein. Wie am besten die Fig. 2 und 3 zeigen, sind die axial
verlaufenden äußeren Nuten 29 durch axial verlaufende Rip
pen 41 begrenzt. Die Summe der Nuttiefen der inneren und
äußeren Nuten 27, 29 ist an jeder Stelle des Stützrohrs 13
größer als dessen Wandstärke, so daß die inneren und äuße
ren Nuten 27, 29 zwischen den Rippen 39 und 41 unter Bil
dung von radialen Durchlässen 43 ineinander übergehen. Die
Rippen 39, 41 haben, ebenso wie die Nuten 27, 29, Trapez
querschnitt und verjüngen sich nach radial innen bzw. ra
dial außen, während sich die Nuten nach radial innen bzw.
radial außen erweitern. Auf diese Weise wird eine besonders
geringe Auflagefläche der inneren Rippen 39 am Filterkörper
9 erreicht bei optimalem Strömungsquerschnitt für das
gereinigte Kunststoffmaterial.
Da die inneren Nuten 27 und damit die inneren Rippen 39
aufgrund der Schraubenlinienform schräg zur Umfangsrichtung
und damit der bei 45 in Fig. 3 angedeuteten Bewegungsrich
tung der Schaber 21 verlaufen, verändern sich die momen
tanen Stützbereiche der Rippen 39, die die Reaktionskräfte
der Schaber 21 aufnehmen, im Verlauf der Schaberbewegung
längs deren gesamter Abmessung. Nicht nur die Schaber 21,
sondern auch der Innenmantel 35 des Filterkörpers 9 wird
damit gleichmäßig abgenutzt.
Die Filterlöcher 15 sind, wie am besten Fig. 3 zeigt, in
einem zweidimensionalen, äquidistanten Raster angeordnet,
bei welchem beide Rasterrichtungen, die hier in axialer
Richtung und in Umfangsrichtung des Filterkörpers 9 verlau
fen, quer zur Richtung der inneren Nuten 27 verlaufen. Auf
diese Weise wird eine optimale Überdeckung der Filterlöcher
15 durch die inneren Nuten 27 erreicht. Fig. 3 zeigt fer
ner, daß jede innere Nut 27 mehrere Filterlöcher innerhalb
ihrer Nutbreite enthält.
Wie Fig. 4 zeigt, erweitern sich die Filterlöcher 15 vom
Innenmantel 35 zum Außenmantel 37 hin konisch. Die Filter
löcher 15, die im Bereich des Innenmantels 35 einen Loch
durchmesser zwischen 130 und 200 µm haben, erlauben auf
diese Weise eine Wandstärke des rohrförmigen Filterkörpers
9 zwischen 3 und 6 mm, was in Verbindung mit dem vorstehend
erläuterten, die Rippen 39, 41 integral miteinander verbin
denden Stützrohr 11 eine mechanisch stabile Filterkonstruk
tion erlaubt, die trotz hohem Materialdruck und hoher An
preßkräfte der Schaber 21 nicht zum Verbeulen des Filter
körpers 9 neigt.
Die äußeren Nuten 29 erweitern sich zum Auslaß 31 hin in
axialer Richtung. Das Stützrohr 11 ist hierzu an seinem
Außenmantel konisch und sitzt in einem Innenkonus der Hülse
13. Die Verwendung der innen konischen Hülse 13 vereinfacht
die Herstellung des Trennkopfes 3 und erlaubt die axiale
Justierung des Stützrohrs 11 relativ zum Filterkörper 9.
An seinem einlaßseitigen Ende trägt der Filterkörper 9
einen radial nach außen abstehenden Flansch 47 (Fig. 1),
über den der Filterkörper 9 drehfest an der Gehäusebasis 1
fixiert ist. Auf diese Weise kann ein von den Schabern 21
in den Filterkörper 9 eingeleitetes Drehmoment an der Ge
häusebasis 1 abgestützt werden. Die Fixierung erfolgt
zweckmäßigerweise im Klemmsitz, wobei der Flansch 47 zwi
schen der Gehäusebasis 1 und dem benachbarten Stirnende des
Stützrohrs 11 axial eingeklemmt wird. Die Spannkräfte er
zeugt ein auf das andere Ende des Stützrohrs 11 wirkender
Spannring 49, der über bei 51 angedeutete Spannelemente mit
der Gehäusebasis 1 verspannt ist. Die Fixierungsmittel der
Hülse 13 sind nicht näher dargestellt.
Im folgenden werden Varianten der vorstehend erläuterten
Trennvorrichtung beschrieben. Gleichwirkende Komponenten
sind mit den Bezugszahlen der Fig. 1 bis 4 und zur Un
terscheidung mit einem Buchstaben versehen. Soweit Abände
rungen dieser Varianten erläutert werden, werden auch hier
die bereits benutzten Bezugszahlen verwendet und zur Unter
scheidung mit einem Buchstaben versehen. Zur Erläuterung
wird auf die jeweils vorangegangene Beschreibung Bezug ge
nommen.
Fig. 5 zeigt eine Variante eines Filterkörpers 9a, der sich
von dem vorstehend erläuterten Filterköper 9 lediglich
durch die Form seiner Filterlöcher 15a unterscheidet. Die
Filterlöcher sind als Stufenlöcher ausgebildet und haben
zum Inneren des Filterkörpers hin einen sich stufenförmig
verengenden Lochquerschnitt.
In beiden Varianten hat der Filterkörper eine Wandstärke
zwischen 3 bis 6 mm, während die Filterlöcher an ihrer eng
sten Stelle einen Lochquerschnitt von etwa 130 bis 200 µm
haben.
Die Fig. 6 und 7 zeigen eine Variante der Trennvorrich
tung, bei der das Stützrohr 11b einen geschlossenen, zylin
drischen Außenmantel hat und unmittelbar am gleichfalls zy
lindrischen Innenmantel 5b des Gehäuserohrs 7b anliegt. In
der Wand des Stützrohrs 11b erstreckt sich, in Umfangsrich
tung verteilt, eine Vielzahl axialer Bohrungen 53, die von
schraubenwendelförmigen Nuten 27b, die in den Innenmantel
des Stützrohrs 11b geschnitten sind, unter Bildung von
Durchlässen 43b angeschnitten sind. Die Nuten 27b, die
durch Rippen 39b seitlich begrenzt sind, haben eine radiale
Tiefe die kleiner ist als der Durchmesser der Bohrungen 53.
An den Rippen 39b stützt sich der wiederum glattflächige,
kreiszylindrische Filterkörper 9b ab, dessen Filterlöcher
15b sich wie vorstehend anhand der Fig. 4 und 5 erläu
tert nach radial außen hin erweitern. Der Durchmesser der
Bohrungen 53 kann vergleichsweise groß bemessen werden,
ohne die mechanische Festigkeit des Filterkörpers 9b zu be
einträchtigen.
Die Fig. 8 und 9 zeigen eine Trennvorrichtung, die sich
von den vorstehend erläuterten Trennvorrichtungen dadurch
unterscheidet, daß die den Filterkörper 9c am Stützrohr 11c
abstützenden Rippen 39c integral an dem Trennkörper 9c an
geformt sind. Die Rippen 39c verlaufen wiederum im wesent
lichen in Umfangsrichtung und vorzugsweise schraubenwendel
förmig um den ansonsten rohrförmigen Filterkörper 9c herum
und begrenzen zwischen sich gleichfalls etwa in Umfangs
richtung verlaufende Nuten 27c. Das Stützrohr 11c enthält
in seiner Wand in Umfangsrichtung verteilt eine Vielzahl
axialer Bohrungen 53c, die nach radial innen hin in axial
verlaufende, zum Innenmantel des Stützrohrs 11c sich öff
nende Schlitze 55 übergehen. Die Schlitze, die sich im we
sentlichen über die gesamte Länge der Bohrungen 53c er
strecken haben in Umfangsrichtung eine Breite und in radi
aler Richtung eine Tiefe, die kleiner ist als der Durchmes
ser der Bohrungen 53c. Damit verbleiben zwischen in Um
fangsrichtung benachbarten Schlitzen 55 vergleichsweise
breite Fußbereiche 57 für die radiale Abstützung der Rippen
39c des Filterkörpers 9c. Das Stützrohr 11c hat einen
glattflächigen, zylindrischen Außenmantel, mit dem es sei
nerseits am Innenmantel 5c des Gehäuserohrs 7c abgestützt
ist. Auch in dieser Ausführungsform haben die bei 15c ange
deuteten Filterlöcher des Filterkörpers 9c zweckmäßiger
weise eine nach radial außen hin sich erweiternde Form.
Die Bohrungen 53 bzw. 53c können konisch sich erweiternden
Querschnitt haben. Da ein solcher Querschnitt erhöhten Her
stellungsaufwand erfordert, ist in der in Fig. 10 darge
stellten Variante vorgesehen, daß zumindest das Stützrohr
11d aus mehreren axial aneinander anschließenden Rohrab
schnitten 59 besteht, von denen jedes für sich genommen
axial gleichbleibende Querschnittsgestaltung hat, während
der Durchmesser der Bohrungen 53d in Materialabflußrichtung
61 von Abschnitt zu Abschnitt zunimmt. Die Rohrabschnitte
59 haben gleichen Innendurchmesser und gleichen Außendurch
messer, während der lichte Abstand der Bohrungen 53d vom
Zentrum 63 jedes Rohrabschnitts gleich bleibt. Auf diese
Weise ist der radiale Abstand jeder Bohrung 53d vom Innen
mantel des Stützrohrs 11d gleich für jeden Rohrabschnitt
59. Die Rohrabschnitte 59 sitzen gemeinsam in einen Gehäu
serohr 7d und stützen gemeinsam einen axial durchgehenden
Filterkörper 9d. Die radiale Abstützung des Filterkörpers
9d an den Rohrabschnitten 59 kann in der anhand der Fig.
6 bis 9 erläuterten Weise erfolgen.
Es versteht sich, daß gegebenenfalls auch das Gehäuserohr
7d und der Filterkörper 9d entsprechend den Rohrabschnitten
59 axial geteilt sein kann. Bei sämtlichen der vorstehend
anhand der Fig. 6 bis 10 erläuterten Varianten kann das
Stützrohr gegebenenfalls integraler Bestandteil des Gehäuse
rohrs sein.
Es versteht sich ferner, daß auch die Varianten der Fig.
6 bis 10 eine Schaberwelle der anhand der Fig. 1 bis 4
erläuterten Art umfassen und daß gegebenenfalls auch im
Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ein in Abschnitte und mit
axialen Umfangsnuten unterschiedlicher Tiefe von Abschnitt
zu Abschnitt unterteiltes Stützrohr eingesetzt sein kann.
Claims (20)
1. Trennvorrichtung zum Trennen von Materialien unter
schiedlicher Konsistenz, insbesondere zum Trennen von
Thermoplastkunststoff-Feststoff-Gemischen oder Gemi
schen aus unterschiedlich schmelzbaren Kunststoffen,
umfassend:
- - ein Gehäuse (1, 7),
- - einen in einer angenähert zylindrischen Kammer (5) des Gehäuses (1, 7) angeordneten hohlzylindrischen Filterkörper (9) aus einem rohrförmigen Materialstück mit den Filterkörper (9) radial durchdringenden Fil terlöchern (15),
- - eine in dem Gehäuse (1, 7) gelagerte, gleichachsig zum Filterkörper (9) drehend angetriebene Scha berwelle (19), welche den Filterkörper (9) unter Bil dung eines Ringraums (25) axial durchsetzt und an ihrem Mantel wenigstens einen zum Filterkörper (9) radial vorstehenden, federnd an dem Filterkörper (9) anliegenden Schaber (21) trägt,
- - eine das Materialgemisch unter Druck in den Ringraum (25) einführende Fördereinrichtung,
- - den Filterkörper (9) umschließende Stützmittel, die den Filterkörper (9) über Stützrippen (39) radial ab stützen und die eine Vielzahl über den Umfang des Filterkörpers (9) verteilte, angenähert axial ver laufende, erste Kanalabschnitte (29; 53) sowie zwi schen den Stützrippen (39) gelegene, quer zu den er sten Kanalabschnitten (29; 53) verlaufende, zweite Kanalabschnitte (27) bilden, wobei die ersten Kanal abschnitte (29; 53) in einem Stützrohr (11) vorgese hen sind, in welchem der Filterkörper (9) koaxial sitzt,
- - einen über die ersten (29; 53) und die zweiten (27) Kanalabschnitte mit der Außenseite des Filterkörpers (9) verbundenen, ersten Materialauslaß (31), und
- - einen mit der Innenseite des Filterkörpers (9) ver
bundenen, zweiten Materialauslaß (33) mit Rückstauei
genschaft,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Stützrohr (11) auf seiner Innenseite quer zu den ersten Kanalabschnitten (29) verlaufende und diese unter Bildung radialer Durchlaßöffnungen (43) schnei dende Nutabschnitte (27) aufweist, die zusammen mit dem Filterkörper die zweiten Kanalabschnitte bilden und daß sich die Filterlöcher (15) vom Inneren des Filterkörpers (9) her nach außen erweitern.
2. Trennvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Filterlöcher (15) vom Inneren des Filter
körpers (9) her konisch oder stufenförmig erweitern.
3. Trennvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Stützrohr (11) seinerseits in der Kammer (5)
des Gehäuses (7) radial abgestützt ist und auf seiner
Außenseite eine Vielzahl im wesentlichen axial verlau
fende Nutabschnitte (29) enthält, die zusammen mit der
Wand der Kammer (5) die ersten Kanalabschnitte bilden.
4. Trennvorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Stützrohr (11) konische Außenform hat und in
einem Innenkonus eines am Gehäuse (1, 7) gehaltenen
Teils (13) sitzt.
5. Trennvorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Stützrohr (11) mit seinem konischen Außenman
tel in einem Innenkonus einer außen kreiszylindrischen
Hülse (13) sitzt, die sich ihrerseits in einer Zylin
deröffnung (5) des Gehäuses (1, 7) abstützt.
6. Trennvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die ersten Kanalabschnitte durch axiale, in der
Wand des Stützrohrs (11) verlaufende Bohrungen (53)
gebildet sind.
7. Trennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Stützrohr (11) als integraler Rohrkörper aus
gebildet ist.
8. Trennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die inneren Nutabschnitte (27) des Stützrohrs (11)
in Form wenigstens einer Schraubenwendel angeordnet
sind.
9. Trennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest die inneren Nutabschnitte (27) des
Stützrohrs (11), und insbesondere auch dessen äußere
Nutabschnitte (29), einen vom Nutboden weg sich erwei
ternden Trapezquerschnitt haben.
10. Trennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die mittlere Breite der inneren (27) und/oder der
äußeren (29) Nutabschnitte größer als der mittlere Ab
stand benachbarter Nutabschnitte (27, 29) ist.
11. Trennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Filterlöcher (15) in dem Filterkörper (9) in
einem äquidistanten, zweidimensionalen Raster mit
einem Lochabstand in beiden Rasterrichtungen angeord
net sind, der kleiner ist als die mittlere Breite der
inneren Nutabschnitte (27).
12. Trennvorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die
inneren Nutabschnitte (27) quer zu beiden Rasterrich
tungen des zweidimensionalen Lochrasters verlaufen.
13. Trennvorrichtung zum Trennen von Materialien unter
schiedlicher Konsistenz, insbesondere zum Trennen von
Thermoplastkunststoff-Feststoff-Gemischen oder Gemi
schen aus unterschiedlich schmelzbaren Kunststoffen,
umfassend:
- - ein Gehäuse (1, 7c),
- -einen in einer angenähert zylindrischen Kammer (5c) des Gehäuses (1, 7c) angeordneten hohlzylindrischen Filterkörper (9c) aus einem rohrförmigen Material stück mit den Filterkörper (9c) radial durchdringen den Filterlöchern (15c),
- - eine in dem Gehäuse (1, 7c) gelagerte, gleichachsig zum Filterkörper (9c) drehend angetriebene Schaber welle (19), welche den Filterkörper (9c) unter Bil dung eines Ringraums (25) axial durchsetzt und an ihrem Mantel wenigstens einen zum Filterkörper (9c) radial vorstehenden, federnd an dem Filterkörper (9c) anliegenden Schaber (21) trägt,
- - eine das Materialgemisch unter Druck in den Ringraum (25) einführende Fördereinrichtung,
- - den Filterkörper (9c) umschließende Stützmittel (11c), die den Filterkörper (9c) über Stützrippen (39c) radial abstützen und die eine Vielzahl über den Umfang des Filterkörpers (9c) verteilte, angenähert axial verlaufende, erste Kanalabschnitte (53c) sowie zwischen den Stützrippen (39c) gelegene, quer zu den ersten Kanalabschnitten (53c) verlaufende zweite Ka nalabschnitte (27c) bilden, wobei die Stützrippen (39c) einstückig an dem Filterkörper (9c) angeformt sind und die ersten Kanalabschnitte (53c) in einem Stützrohr (11c) vorgesehen sind, in welchem der Fil terkörper (9c) koaxial sitzt,
- - einen über die ersten (53c) und die zweiten (27c) Ka nalabschnitte mit der Außenseite des Filterkörpers (9c) verbundenen, ersten Materialauslaß (31), und
- - einen mit der Innenseite des Filterkörpers (9c) ver
bundenen, zweiten Materialauslaß (33) mit Rück
staueigenschaft,
dadurch gekennzeichnet,
daß die ersten Kanalabschnitte durch im wesentlichen axiale, in der Wand des Stützrohrs (11c) verlaufende Bohrungen (53c) gebildet sind, von denen jede durch einen längs der Bohrung (53c) sich erstreckenden Schlitz (55) mit der Innenseite des Stützrohrs (11c) verbunden ist und daß der Durchmesser jeder Bohrung (53c) größer als die Breite des zugehörigen Schlitzes (55) ist.
14. Trennvorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Filterlöcher (15c) vom Inneren des Fil
terkörpers (9c) her nach außen erweitern, insbesondere
konisch oder stufenförmig erweitern.
15. Trennvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zweiten Kanalabschnitte (27c) in Form wenig
stens einer Schraubenwendel angeordnet sind.
16. Trennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Stützrohr (11d) aus mehreren gleichachsig hin
tereinander angeordneten, voneinander separierbaren
Rohrabschnitten (59) mit gleichem Innendurchmesser zu
sammengesetzt ist, und daß sich die ersten Kanalab
schnitte (53d) durch die Rohrabschnitte (59) hindurch
erstrecken und in den einzelnen Rohrabschnitten (59)
eine längs des Rohrabschnitts (59) im wesentlichen
gleichbleibende, von Rohrabschnitt (59) zu Rohrab
schnitt (59) zum ersten Materialauslaß (31) hin jedoch
zunehmende Querschnittsfläche haben.
17. Trennvorrichtung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die ersten Kanalabschnitte (53d) als Bohrungen
ausgebildet sind, deren Durchmesser von Rohrabschnitt
(59) zu Rohrabschnitt (59) zum ersten Materialauslaß
(31) zunimmt.
18. Trennvorrichtung nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bohrungen (53d) benachbarter Rohrabschnitte
(59) gegeneinander radial versetzt sind und im wesent
lichen gleichen lichten Abstand vom Zentrum (63) des
Stützrohrs (11d) haben.
19. Trennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Filterkörper (9) an einem Ende, insbesondere
am Materialzuführende, einen radial nach außen abste
henden Flansch (47) aufweist mit dem er drehfest am
Gehäuse (1, 7) fixiert ist.
20. Trennvorrichtung nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Flansch (47) in Klemmsitz zwischen einem Ge
häuseteil (1) und dem Stützrohr (11) eingespannt ist.
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