WO2005056273A1 - Schmelzefilter für die reinigung von kunststoffschmelzen - Google Patents

Schmelzefilter für die reinigung von kunststoffschmelzen Download PDF

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WO2005056273A1
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melt
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filter elements
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Inventor
Stephan Gneuss
Daniel Gneuss
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Gneuss Kunststofftechnik Gmbh
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    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/50—Details of extruders
    • B29C48/69—Filters or screens for the moulding material
    • B29C48/691—Arrangements for replacing filters, e.g. with two parallel filters for alternate use
    • B29C48/6914—Arrangements for replacing filters, e.g. with two parallel filters for alternate use the filters being fitted on a rotatable or pivotable disc or on the circumference of a rotatable or pivotable cylinder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00—Mixing; Kneading
    • B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
    • B29B7/58—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/04—Particle-shaped

Definitions

  • the invention relates to a melt filter for cleaning plastic extrusions delivered by extruders in particular, comprising a screen disk rotatably drivable by means of a power operated jack drive between two housings forming a filter element changing station, which has recesses for receiving exchangeable filter elements separated by webs along a circular path , which are supported by means of perforated discs against the forces occurring in them due to the pressure drop occurring in the flow direction of the plastic melt, and with the boards in the region of the circular path piercing, the filter elements with melt acting, widening towards the filter elements melt channel.
  • melt filters belong z. Example, by EP 0 114 651 B1 to the prior art.
  • the known melt filter has a very large and therefore expensive screen disc, whose filter element changing station is also very large and their flowed surface of the screen plate, however, is very small, so that there is an extremely poor efficiency.
  • EP 0 569 866 A1 already proposes widening the melt channel to the filter elements, so that two filter elements can be simultaneously flowed through by the melt to be filtered. But even here, large areas of the filter elements are not flown, resulting in a similarly poor efficiency.
  • the pawls on the sieve disk have a relatively large pitch, so that when the sieve disk rotates further, large areas of the soiled filter elements are exchanged for correspondingly large areas of undiluted filter elements. This results in pressure differences in the cleaned melt, which in a further processing of the Melting can not be tolerated, so that often more pumps are needed to ensure a constant pressure of the purified melt.
  • DE 42 12 928 A1 already discloses a larger-area coverage of a screen disk, however, large areas of the screen disk are still exposed to the ambient air when it is rotated, so that unwanted changes in the plastic can result.
  • the invention has for its object to show the smallest possible melt filter in which hardly any unintentional changes in the plastic result during operation, which ensures even at high pressures a filter element exchange at approximate pressure stability and yet is inexpensive to buy.
  • the boards completely cover the screen disk, wherein at least one of the boards is interrupted by the filter element changing station, and that the filter element changing station is larger than a filter element and less than or equal to the size of two filter elements.
  • At least one of the boards has a reversibly movable area covering the filter element changing station, the filter disk is completely covered during filter operation and flush with the screen disk, and that the filter element changeover station is exposed for the filter element replacement to be carried out during filter operation.
  • higher pressures can be achieved by the complete covering of the sieve disk, on the other hand it is ensured that no plastic melt adhering to the sieve disk comes into contact with the ambient air during operation.
  • the respective distance between the infiltrated filter elements and the filter element changing station is greater than or equal to the width dimension of a filter element and a web and smaller than the width dimension of the second filter elements and a web. This ensures that the smallest possible filter element changing station the largest possible surface of the screen disk is flowed through by melt, without the melt can be pressed out of the filter element changing station.
  • the ratio of the flowed web surface to the flow area of the screen disk is less than 18% and greater than 12%. This ensures that the webs are of such dimensions that they can still withstand the high pressures, but oppose the melt to be filtered as small as possible to not filter surfaces to be filtered, so that the largest possible filter surface can be effective. It has been proven that the ratio of the flowed land area to the area flowed through is 15 ⁇ 1%. In order to be able to guarantee a constant pressure during the filter change, it is expedient that, per stroke of the pawl drive, a maximum of 10% of the area of the sieve disk flowed against by the plastic melt is exchangeable with corresponding filter disk surfaces with unused filter elements.
  • the invention will be explained in more detail with reference to a drawing.
  • the figure shows a melt filter 1, which consists of a housing 2, a screen disc 3 and a pawl drive 4.
  • the housing 2 is formed by a circuit board 5, which are connected via connecting elements 6 with a dashed lines shown in the other circuit board 5 '.
  • the boards 5, 5 ' include between the screen plate 3 a.
  • a filter element changing station 7 is shown, which corresponds substantially to the size of a filter element 8.
  • the board 5 has a melt channel 9, which widens towards the screen plate 3 in the form of a ring segment 10.
  • the screen plate 3 has 8 webs 11 in addition to the filter elements. At the periphery of the screen plate pawls 12 are arranged, which cooperate with the pawl drive 4. A ring 13 connects the webs 11 with each other.
  • the filter element changing station 7 is chosen as small as possible, can be enclosed by the boards 5, a large part of the screen plate 3. In this way, the largest possible pressure present in the melt channel can be processed without jamming the screen disk 3 in the housing 2.
  • the webs 11 and the circumferential rim 13 of the screen disk 3 lie on the boards 5, 5 'and seal the melt channel 9 and the ring segment 10 to the outside.
  • the ring segment 10 thereby spans the webs 11 'to 11'"" and the filter elements 8 'to 8 "".
  • the ratio of the size of the inflow surface to the distance to the filter element changing station and the sizes of the filter element changing station are determined by the ratios according to the invention achieved optimal ratio, so that even with a small screen plate 3 at high pressures, the melt can be optimally filtered with good pressure stability.

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Abstract

Ein Schmelzefilter (1) für die Reinigung von insbesondere von Extrudern abgegebenen Kunststoffschmelzen, mit einer zwischen zwei ein mit einer Filterelement-Wechselstation (7) ausgestatteten Gehäuse bildenden Platinen (5, 5) mittels eines kraftbetriebenen Klinkenantriebes (4) drehantreibbar vorgesehenen Siebscheibe, (3) die entlang einer Kreisbahn durch Stege (11) getrennte Ausnehmungen zur Aufnahme austauschbarer Filterelemente (8) aufweist, die vermittels von Lochscheiben gegen die infolge des in ihnen auftretenden Druckabfalls in Fließrichtung der Kunststoffschmelze auftretenden Kräfte abgestützt sind, und mit einem die Platinen im Bereich der Kreisbahn durchstoßenden, die Filterelemente mit Schmelze beaufschlagenden, sich zu den Filterelementen hin erweiternden Schmelzkanal, (9) soll so ausgebildet werden, dass ein möglichst kleiner Schmelzefilter aufgezeigt wird, bei dem sich im Betrieb kaum ungewollte Veränderungen im Kunststoff ergeben, der auch bei hohen Drücken einen Filterelementaustausch bei annähernder Druckkonstanz gewährleistet und dennoch kostengünstig zu erstehen ist. Dazu wird vorgeschlagen, dass die Platinen die Siebscheibe vollends abdecken, wobei mindestens eine der Platinen durch die Filterelement-Wechselstation unterbrochen ist, und dass die Filterelement-Wechselstation größer als ein Filterelement und kleiner oder gleich der Größe zweier Filterelemente ausgebildet ist.

Description

Schmelzefilter für die Reinigung von Kunststoffschmelzen
Die Erfindung betrifft einen Schmelzefilter für die Reinigung von insbesondere von Extrudern abgegebenen Kunststoffschmelzen, mit einer zwischen zwei ein mit einer Filterelement-Wechselstation ausgestatteten Gehäuse bildenden Platinen mittels eines kraftbetriebenen Klinkenantriebes drehantreibbar vorgesehenen Siebscheibe, die entlang einer Kreisbahn durch Stege getrennte Ausnehmungen zur Aufnahme austauschbarer Filterelemente aufweist, die vermittels von Lochscheiben gegen die infolge des in ihnen auftretenden Druckabfalls in Fließrichtung der Kunststoffschmelze auftretenden Kräfte abgestützt sind, und mit einem die Platinen im Bereich der Kreisbahn durchstoßenden, die Filterelemente mit Schmelze beaufschlagenden, sich zu den Filterelementen hin erweiternden Schmelzkanal.
Schmelzefilter gehören z. B. durch die EP 0 114 651 B1 zum Stand der Technik. Der bekannte Schmelzefilter weist jedoch eine sehr große und damit teure Siebscheibe auf, deren Filterelement-Wechselstation ebenfalls sehr groß ist und deren angeströmte Fläche der Siebscheibe dagegen sehr klein ist, so dass sich ein äußerst schlechter Wirkungsgrad ergibt. Die EP 0 569 866 A1 schlägt zwar bereits vor, den Schmelzekanal zu den Filterelementen hin zu erweitern, so dass zwei Filterelemente gleichzeitig durch die zu filternde Schmelze anströmbar sind. Aber auch hier werden noch große Bereiche der Filterelemente nicht angeströmt, so dass sich ein ähnlich schlechter Wirkungsgrad ergibt.
Hinzu kommt, dass die Klinken an der Siebscheibe eine verhältnismäßig große Teilung aufweisen, so dass beim Weiterdrehen der Siebscheibe große Flächen der verschmutzten Filterelemente gegen entsprechend große Flächen unver- schmutzter Filterelemente ausgetauscht werden. Dadurch entstehen in der gereinigten Schmelze Druckunterschiede, die bei einer Weiterverarbeitung der Schmelze nicht hingenommen werden können, so dass oft weitere Pumpen benötigt werden, um eine Druckkonstanz der gereinigten Schmelze zu gewährleisten.
Es wurde schon vorgeschlagen, anstelle des robusten, preisgünstigen Klinken- antriebes aufwendige, kleinere Schritte bewirkende Zahnradantriebe vorzusehen, um jeweils nur kleine Siebscheibenbereiche mit verschmutzten Filterelementen gegen Siebscheibenbereiche mit sauberen Filterelementen auszutauschen, und damit eine Druckkonstanz zu gewährleisten. Derartig aufwendige Drehantriebe stellen jedoch einen immensen Kostenfaktor dar.
Die DE 42 12 928 A1 offenbart zwar bereits eine großflächigere Abdeckung einer Siebscheibe, es werden jedoch immer noch große Bereiche der Siebscheibe beim Drehen derselben der Umgebungsluft ausgesetzt, so dass sich ungewollte Veränderungen im Kunststoff ergeben können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen möglichst kleinen Schmelzefilter aufzuzeigen, bei dem sich im Betrieb kaum ungewollte Veränderungen im Kunststoff ergeben, der auch bei hohen Drücken einen Filterelementaustausch bei annähernder Druckkonstanz gewährleistet und der dennoch kostengünstig zu erstehen ist.
Dazu wird vorgeschlagen, dass die Platinen die Siebscheibe vollends abdecken, wobei mindestens eine der Platinen durch die Filterelement- Wechselstation unterbrochen ist, und dass die Filterelement-Wechselstation größer als ein Filterelement und kleiner oder gleich der Größe zweier Filterelemente ausgebildet ist. Damit wird ein möglichst die ganze Siebscheibe umschließendes Gehäuse gebildet, welches in der Lage ist, besser den hohen geforderten Drücken standzuhalten.
Es hat sich bewährt, dass mindestens eine der Platinen einen reversibel beweglichen, die Filterelement-Wechselstation abdeckenden Bereich aufweist, dass die Siebscheibe während des Filterbetriebs vollends abgedeckt und zur Siebscheibe bündig geschlossen ist, und dass für den während des Filterbetriebs durchzuführenden Filterelement-Wechsel die Filterelement- Wechselstation freigelegt ist. Durch die vollständige Abdeckung der Siebscheibe lassen sich einerseits höhere Drücke verwirklichen, andererseits ist gewähr- leistet, dass während des Betriebs keine an der Siebscheibe haftende Kunststoffschmelze mit der Umgebungsluft in Verbindung gerät.
Von Vorteil ist, dass der jeweilige Abstand zwischen angeströmten Filterelementen und der Filterelement-Wechselstation größer oder gleich der Breiten- ausdehnung eines Filterelementes sowie eines Steges und kleiner als die Breitenausdehnung zweiter Filterelemente sowie eines Steges ist. Dadurch ist gewährleistet, dass bei möglichst kleiner Filterelement-Wechselstation die möglichst größte Fläche der Siebscheibe von Schmelze angeströmt wird, ohne das Schmelze aus der Filterelement-Wechselstation herausgepresst werden kann.
Durch diese optimalen Verhältnisse zwischen der Größe der Filterelement- Wechselstation und der angeströmten Fläche der Siebscheibe kann diese kleiner bauen als die Siebscheiben nach dem Stand der Technik und dennoch eine größere wirksame Siebfläche zur Verfügung stellen.
Von Vorteil ist, wenn das Verhältnis der angeströmten Stegfläche zur durchströmten Fläche der Siebscheibe kleiner als 18 % und größer als 12 % ist. Dadurch wird gewährleistet, dass die Stege derartige Abmessungen erhalten, dass sie zwar den großen Drücken noch standhalten können, jedoch der zu filtern- den Schmelze möglichst kleine zur Filtrierung nicht heranziebare Flächen entgegensetzen, so dass die größtmögliche Filterfläche zur Wirkung kommen kann. Es hat sich dabei bewährt, dass das Verhältnis der angeströmten Stegfläche zur durchströmten Fläche 15±1 % beträgt. Um eine Druckkonstanz beim Filterwechsel garantieren zu können, ist es zweckmäßig, dass pro Hub des Klinkenantriebes maximal 10 % der von der Kunststoffschmelze angeströmten Fläche der Siebscheibe gegen entsprechende Siebscheibenflächen mit unverbrauchten Filterelementen austauschbar ist. Dabei hat sich bewährt, dass pro Hub des Klinkenantriebs 6+1 % der Filterflä- ehe austauschbar ist. Der Austausch von maximal 10 % von der Kunststoffschmelze angeströmten Fläche der Siebscheibe, d. h. der Filterelemente und der Stege gewährleistet, dass in der gereinigten Schmelze eine annähernde Druckkonstanz gegeben ist, die ein problemloses Weiterverarbeiten der Schmelze in nachgeordneten Maschinen erlaubt.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Die Figur zeigt einen Schmelzefilter 1, der aus einem Gehäuse 2, einer Siebscheibe 3 sowie einem Klinkenantrieb 4 besteht. Das Gehäuse 2 wird von einer Platine 5 gebildet, welche über Verbindungselemente 6 mit einer in ihren Umrissen gestrichelt dargestellten weiteren Platine 5' verbunden sind. Die Platinen 5, 5' schließen zwischen sich die Siebscheibe 3 ein. In der Platine 5 ist eine Filterelement- Wechselstation 7 gezeigt, die im Wesentlichen der Größe eines Filterelementes 8 entspricht. Weiterhin weist die Platine 5 einen Schmelzekanal 9 auf, der sich zur Siebscheibe 3 hin in Form eines Ringsegmentes 10 aufweitet.
Die Siebscheibe 3 weist neben den Filterelementen 8 Stege 11 auf. Am Umfang der Siebscheibe sind Klinken 12 angeordnet, die mit dem Klinkenantrieb 4 zusammenarbeiten. Ein Kranz 13 verbindet die Stege 11 miteinander.
Dadurch, dass die Filterelement-Wechselstation 7 möglichst klein gewählt wird, kann von den Platinen 5 ein Großteil der Siebscheibe 3 umschlossen werden. Damit kann ein möglichst großer, im Schmelzekanal anstehender Druck verarbeitet werden, ohne dass es zu einem Verklemmen der Siebscheibe 3 im Gehäuse 2 kommt. Die Stege 11 sowie der umlaufende Kranz 13 der Siebscheibe 3 liegen auf den Platinen 5, 5' auf und dichten den Schmelzekanal 9 sowie das Ringsegment 10 nach außen hin ab.
Das Ringsegment 10 überspannt dabei die Stege 11' bis 11'"" sowie die Filterelemente 8' bis 8""". Dabei wird durch die erfindungsgemäßen Verhältnisse zwischen der Größe der Anströmfläche zum Abstand zur Filterelement- Wechselstation und der Größen der Filterelement-Wechselstation ein optimalen Verhältnis erreicht, so dass auch bei einer kleinen Siebscheibe 3 bei großen Drücken die Schmelze optimal bei guter Druckkonstanz gefiltert werden kann.
Bezugszeichenübersicht
1. Schmelzefilter
2. Gehäuse
3. Siebscheibe
4. Klinkenantrieb
5. Platine 6. Verbindungselement
7. Filterelement-Wechselstation
8. Filterelement
9. Schmelzekanal
10. Ringsegment 11. Stege
12. Klinke
13. Kranz

Claims

Patentansprüche
1. Schmelzefilter (1) für die Reinigung von insbesondere von Extrudern abgegebenen Kunststoffschmelzen, mit einer zwischen zwei ein mit einer Filterelement-Wechselstation (7) ausgestatteten Gehäuse bildenden Platinen (5, 5') mittels eines kraftbetriebenen Klinkenantriebes (4) drehantreibbar vorgesehenen Siebscheibe (3), die entlang einer Kreisbahn durch Stege (11) getrennte Ausnehmungen zur Aufnahme austauschbarer Filterelemente (8) aufweist, die vermittels von Lochscheiben gegen die infolge des in ihnen auftretenden Druckabfalls in Fließrichtung der Kunststoffschmelze auftretenden Kräfte abgestützt sind, und mit einem die Platinen (5, 5') im Bereich der Kreisbahn durchstoßenden, die Filterelemente (8) mit Schmelze beaufschlagenden, sich zu den Filterelementen (8) hin erweiternden Schmelzkanal (9), dadurc h gekennzeichnet, dass die Platinen (5, 5') die Siebscheibe (3) vollends abdecken, wobei mindestens eine der Platinen (5, 5') durch die Filterelement- Wechselstation (7) unterbrochen ist, und dass die Filterelement- Wechselstation (7) größer als ein Filterelement (8) und kleiner oder gleich der Größe zweier Filterelemente (8, 8') ausgebildet ist.
2. Schmelzefilter nach Anspruch 1 , dadurc h gekennzeichnet, dass mindestens eine der Platinen (5, 5') einen reversibel beweglichen, die Filterelement-Wechselstation (7) abdeckenden Bereich aufweist, dass die Siebscheibe (3) während des Filterbetriebs vollends abgedeckt und zu Siebscheibe hin bündig geschlossen ist, und dass für den Filterelement-Wechsel die Filterelement-Wechselstation (7) freigelegt ist.
3. Schmelzefilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Abstand zwischen angeströmten Filterelementen (8) und der Filterelement-Wechselstation (7) größer oder gleich der Breitenausdehnung eines Filterelementes (8) sowie eines Steges (11) und klei- ner als die Breitenausdehnung zweier Filterelemente (8, 8') sowie eines Steges (11) ist.
4. Schmelzefilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der angestömten Stegfläche zur durchströmten Fläche der Siebscheibe (3) kleiner als 18 % und größer als 12 % ist.
5. Schmelzefilter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der angestömten Stegfläche zur durchströmten Fläche der Siebscheibe (3) zwischen 14% und 16% liegt.
6. Schmelzefilter nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass pro Hub des Klinkenantriebes (4) maximal 10 % der von der Kunststoffschmelze angeströmten Fläche der Siebscheibe (3) gegen eine entsprechende Siebscheibenfläche mit unverbrauchten Filterelementen (8) austauschbar ist.
7. Schmelzefilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass pro Hub des Klinkenantriebes (4) zwischen 5% und 7% der von der Kunststoffschmelze angeströmten Fläche der Siebscheibe (3) gegen eine entsprechende Siebscheibenfläche mit unverbrauchten Filterelemen- ten (8) austauschbar ist.
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