WO2005087476A2 - Vorrichtung zum filtrieren eines fluids, insbesondere zum filtrieren eines verflüssigten kunststoffes - Google Patents

Vorrichtung zum filtrieren eines fluids, insbesondere zum filtrieren eines verflüssigten kunststoffes Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a device for filtering a fluid, in particular for filtering a liquefied plastic, with the features of the preamble of patent claim 1.
  • DE 100 43 559 A describes such a device for filtering a fluid
  • the known device comprising a fluid supply channel arranged in a housing, which is supplied with a plastic melt, for example, by an extruder arranged upstream thereof, and a filter carrier adjoining it for holding the Plate-like filters arranged perpendicular to the fluid flow and a fluid discharge duct provided downstream of these filters, with this special embodiment of the known filtering device having both the fluid supply duct and the fluid discharge duct in the region of the filters, so that two plate-like filters flow accordingly and are therefore used for filtering can be.
  • a generic device for filtering a liquefied plastic is known from DE 42 15 472 C, the known device having a housing in which a fluid supply channel and a fluid discharge channel is arranged.
  • a circular, plate-shaped filter carrier is rotatably arranged between the fluid supply channel and the fluid discharge channel, so that the plate-like filters provided over the circumference of the filter carrier upon rotation of the filter carrier from a first position, in which only one filter filters the fluid, in a second position, in which only the adjacent filter filters the fluid, can be brought.
  • the fluid supply duct and the fluid discharge duct are each provided with a duct division in the region of the filter carrier, in order to ensure that in a further operating position, the one between the first Position and the second position, two filters are always flowed over their entire cross-section.
  • the known devices described above have the disadvantage that when the filter carrier is moved from the first position into the second position, the further position described above is passed through, so that the fluid to be filtered is either only through a filter in the first or is filtered in the second position or at the same time through two filters in the further position, with all the intermediate stages between a filter and two filters being additionally passed through with a continuous movement of the filter carrier.
  • the result of this is that, due to the constantly changing sizes of the filter surfaces, there is a constantly occurring and preferably sinusoidal pressure fluctuation in the fluid supply duct and fluid discharge duct, which leads to an undesirable change in the system to be filtered or the filtered system, particularly in the case of pressure-sensitive fluids.
  • the object of the present invention is to provide a device for filtering fluids, in particular for filtering liquefied plastic, of the type specified to be provided, with which a pressure fluctuation in the fluid to be filtered can be considerably minimized, but in particular largely excluded.
  • the device according to the invention for filtering a fluid, in particular for filtering a liquefied plastic and
  • L0 preferably for filtering a liquefied thermoplastic, has a housing to which at least one fluid supply channel and at least one fluid discharge channel are assigned. Between the fluid supply channel and the fluid discharge channel is at least one filter support provided with through openings
  • the at least one filter carrier has a predetermined one
  • the filter carrier is a bolt
  • the fluid-tight arranged in a substantially perpendicular to the flow direction of the fluid housing bore and axially displaceable between the first position and the second position.
  • the end region of the fluid supply channel pointing towards the bolt and the end region pointing away from the bolt
  • the catchment area of the fluid discharge channel is seen in the direction of displacement of the bolt and is thus axially widened, the widened end area of the fluid supply channel and the widened start area of the fluid discharge channel having an axial length which is the sum of the axial length of a single passage opening and the axial length of a single intermediate existing between two adjacent passage openings corresponds to the portion of the bolt, with all intermediate portions which are arranged between the passage openings provided in the bolt having an identical axial length.
  • the device according to the invention thus has a specially designed filter support in which the axial lengths of the intermediate sections, i.e. the axial distances between adjacent passage openings is always constant. Furthermore, both the fluid supply channel and the fluid discharge channel in the area of the bolt are expanded axially over a certain length, this specific axial length resulting from the sum of the axial length of a single passage opening and the axial length of an intermediate section. Furthermore, in contrast to the device known from DE 42 15 472, the filter carrier is designed as an axially displaceable bolt, while in the known device the filter carrier consists of a rotatable circular disk which is sandwiched between a front housing section and a rear housing section.
  • the device according to the invention always provides only a constantly large filter area which corresponds to the filter area of a single plate-like filter when the bolt is axially displaced from the first position to the second position and vice versa.
  • the device according to the invention has a number of advantages.
  • the filter carrier due to the design of the filter carrier as a bolt, which is held in a corresponding housing bore in a fluid-tight manner and is axially displaceable for this purpose, it is much easier and thus also more cost-effective to produce than the known device with a sandwich structure and provided with a filter carrier disc , since the areas to be adapted for the required fluid tightness are correspondingly smaller.
  • the invented Modify device according to the invention in a particularly simple manner to the number of plate-like filters required by the user by a corresponding increase in the axial length of the bolt, which is only possible to a limited extent in the case of disk-like filter carriers.
  • the device according to the invention is particularly space-saving and inexpensive to adapt to the respective existing requirements in a particularly simple manner. Furthermore, the movement of the bolt designed as a filter carrier in the device according to the invention, which is an axial movement, can be realized in a substantially less problem and with fewer parts, which is likewise not the case with the disc-shaped filter carrier of the prior art according to DE 42 15 472 C.
  • the known device requires a pawl-shaped configuration of the filter carrier disk edge, so that, due to this pawl-shaped configuration, continuous motion of the disk-shaped filter carrier can only be brought about.
  • a major advantage of the device according to the invention is that the device according to the invention does not pass through any further position during the axial displacement of the bolt from the first position into the second position, in which, as in the prior art mentioned at the beginning, two plate-like filters and thus one double filter area is provided for filtering, so that, as already explained above, in the device according to the invention the filter area always remains the same size and thus maintains a constant value which corresponds to the filter area of a single filter.
  • the device according to the invention is free of pressure fluctuations or at least essentially free of pressure fluctuations always the tool arranged downstream of the device according to the invention or the tool downstream of the invention.
  • the device provided according to the invention provides the same amount of fluid of filtered fluid per unit of time, which on the one hand avoids production disruptions and on the other hand the quality of the parts produced from the fluid filtered in this way is evened out and thus improved.
  • the device according to the invention can also be used particularly advantageously in those fluids and in particular in those polymeric melts which, owing to pressure fluctuations, which are often also associated with temperature fluctuations, show a considerable tendency to be undesirable in their chemical and / or change physical structure, so that in particular the device according to the invention can also be used for filtering pressure- and / or temperature-sensitive fluids.
  • upstream and downstream always denote those positions which are to be located in the flow direction of the fluid to be filtered.
  • Alignment in the sense of the present text means that there is in any case at least one flow connection for the fluid flowing through these channels between the channels which are aligned with one another.
  • Plate-like filters are not only those filters which consist of a filter plate, but this term also covers those filter types which have a certain flexibility or deformation, so that these filters would not be able to withstand the fluid pressure during the filtration without additional support elements ,
  • a first development of the device according to the invention provides that the widened end region of the fluid supply channel and / or the widened start region of the fluid discharge duct have a constant height over the entire axial length of the end region or the start region.
  • the widened end region of the fluid supply duct and the widened start region of the fluid discharge duct are configured identically, such a development of the device 5 according to the invention allows the back pressure caused by the flow to be minimized by the widened start region of the fluid discharge duct while at the same time optimizing with regard to a uniform distribution over the available filter area, so that in this development of the device according to the invention the flow conditions are maximized and the pressure conditions are minimized.
  • the widened end region of the fluid supply duct and the widened initial region of the fluid discharge duct are designed differently, this possibility being selected when the pressure and / or flow conditions are to be changed in one direction.
  • it is intended to be in addition to the back pressure caused by the filter
  • the flow rate of the polymer melt, ie of the liquefied plastic can be influenced by the device according to the invention in that the widened end region of the fluid supply duct has an axial height 35 which is less than the axial height of the widened starting region of the fluid discharge duct ,
  • Another embodiment of the device according to the invention provides that the widened end region in the direction of the fluid supply channel, ie thus opposite to the flow direction of the fluid to be filtered, and / or the widened initial region of the fluid discharge channel in the direction of the fluid discharge channel and thus in The direction of flow of the filtered fluid is seen as tapering or tapering.
  • L0 channel or the widened initial region of the fluid discharge channel or the widened end region of the fluid supply channel and the widened initial region of the fluid discharge channel are designed accordingly tapered, thereby optimizing the distribution of the fluid to be filtered over the entire available
  • the fluid supply channel opens centrally into the widened end area and / or the fluid discharge channel connects centrally to the widened initial area, a further improvement in the flow conditions and an additional reduction in the counter pressure in the 5 reached device according to the invention.
  • the bolt is a cylindrical bolt and the housing bore is also a cylindrical bore, the cylindrical bolt then being arranged in a fluid-tight manner in the cylindrical bore and of the cylindrical one Bore is axially displaceable.
  • circular through-openings are then preferably provided, seen in cross-section, which extend perpendicular to the bolt axis, these being circular in cross-section Then pass through openings a plate-like filter or several plate-like filters.
  • the passage opening as rectangular in cross-section, preferably square in cross-section, so that such a rectangular or square passage opening then receives and holds a corresponding rectangular or square filter.
  • the bolt has a rectangular cross-section and is thus designed as a flat slide and that the housing bore consists of a rectangular recess which accommodates the flat slide in a fluid-tight manner and is axially displaceably mounted.
  • the cylindrical bolt described above is replaced by a flat slide valve with a rectangular cross section, while instead of the cylindrical housing bore described above, a rectangular recess for fluid-tight reception is provided in this embodiment.
  • the bolt has at least two, identically shaped passage openings for receiving at least two plate-like filters, so that in the simplest case the device according to the invention has a single bolt which has two passage openings for receiving is provided with two filters.
  • This embodiment of the device according to the invention is used in particular whenever the device according to the invention is used to filter a liquefied plastic, this liquefied plastic being contaminated only with a small amount of particles.
  • the bolt is axially displaced from the first position to the second position at a low speed, since the amount of contamination accumulated per unit of time on the filter is extremely low, so that such a simple embodiment of the device according to the invention allows a relatively long period of use before a filter change is required.
  • embodiments of the device according to the invention in which the bolt has three to eight, identically shaped passage openings for receiving three to eight, identically shaped, plate-like filters are used, in principle, to be retained is that with increasing contamination of the fluid to be filtered, the number of through openings in the bolt and thus also the filter increases.
  • the increase in the number of filters also has the effect that the operating time of the device according to the invention provided with such a bolt is also increased before a filter change is necessary.
  • this embodiment of the device according to the invention can be provided with the advantage that, if the axial length of the bolt is matched to the axial length of the housing bore, there is definitely the possibility that certain passage openings are arranged outside the housing bore and thus for exchanging the ones held therein Filters are accessible from the outside, so that the filtering process does not have to be interrupted, as is described below in a particularly advantageous embodiment.
  • each plate-like filter is assigned a perforated plate provided downstream of the filter, this perforated plate being the Support filter and preferably still directs the filtered fluid in a certain direction.
  • This steering function of the filtered fluid by means of the perforated plate is achieved in particular when the outer contour of the perforated plate is adapted to the shape of the outer jacket of the bolt and, furthermore, a planar contact surface oriented essentially perpendicular to the direction of flow of the fluid to be filtered for supporting the filter arranged upstream has, whereby the use of the term perforated plate is intended to express that this perforated plate has a multiplicity of passage openings or passage channels which run essentially perpendicular to the contact surface and thus direct the filtered fluid in a certain direction.
  • These holes or channels in the perforated plate are usually designed as circular holes or cylindrical channels, although other hole geometries or channel geometries are also not excluded.
  • a drive element preferably a hydraulic drive element, is assigned to the bolt, although mechanically and / or manually actuated drive elements are also possible.
  • the drive element is controlled or regulated so that the bolt is axially displaced at a predetermined speed, in particular at a predetermined constant speed, the term speed not only encompassing a continuous speed but also covering the case in which the bolt is cyclically axial is moved from the first position to the second position.
  • a particularly suitable development of the device according to the invention proposes that a measuring device for detecting the fluid temperature, the pressure, the differential pressure and / or the flow velocity of the fluid is assigned to the widened end region of the fluid supply channel and / or the widened initial region of the fluid discharge channel. and that the axial feed distance and / or the axial feed speed of the bolt is controlled as a function of the measured value detected.
  • This control can be carried out either manually by the respective operating personnel, preferably by an external control or regulation, the bolt being moved continuously or step-wise axially when the predetermined measured value (fluid temperature, pressure, differential pressure and / or flow velocity) is exceeded As a result, a section of the filter loaded with dirt is replaced by an unpolluted filter section as a result of this axial displacement.
  • the predetermined measured value fluid temperature, pressure, differential pressure and / or flow velocity
  • the axial length of the bolt relative to the housing bore is increased to such an extent that a filter protrudes so far from the housing while maintaining the filtration that this filter is freely accessible and accordingly can be exchanged for a new or an externally cleaned filter.
  • a bolt is used for this embodiment, which has at least three filters, but preferably four to eight filters, so that the bolt can be brought into a third position by an axial displacement, in which at least one is provided with a plate-like filter Bolt section is arranged outside of the housing, while at least one other filter simultaneously filters the fluid.
  • other filter also covers the filters in which the filter area of the other filter is composed of partial filter areas of adjacent filters, as explained at the beginning.
  • This third position is also referred to below as an exchange position in a specific exemplary embodiment.
  • the housing is assigned a closed receiving area, in particular a receiving area closed on all sides or a housing area which is only open on the end face, this receiving area being the outside of the housing arranged bolt section receives. Furthermore, this receiving area is provided with a removable removal section, so that this removal section allows the removal of the at least one filter without fluid escaping in an undesirable manner.
  • a further, particularly advantageous embodiment of the device according to the invention provides that the bolt, which has at least three filters, is displaced into an axis by an axial displacement fourth position can be brought.
  • this fourth position a partial flow of filtered fluid flows through at least one plate-like filter opposite to the direction of flow when filtering, this fourth position also being called the regeneration position.
  • a space upstream of the one filter that is to be regenerated or backwashed is aligned with a discharge channel assigned to this space, while at the same time at least one other filter filters the fluid, so that a partial flow of filtered fluid flows over the at least one other filter
  • Corresponding channels or recesses can be supplied to the downstream side of the filter to be regenerated.
  • the formulation of a "different filter” is not only restricted to the filter area of a particular filter, but the filter area required for this can also be composed of partial filter areas of two adjacent filters, which applies accordingly to the entire text.
  • a further, particularly advantageous embodiment of the device according to the invention suggests that two to six housing bores are arranged in the housing, each housing bore bearing a bolt axially displaceably. Furthermore, a common fluid supply channel is provided in the housing, which is divided into a number of fluid supply subchannels corresponding to the number of bolts, each fluid supply subchannel having the widened end region facing the bolt. Downstream of the filter, a number of fluid discharge subchannels corresponding to the number of bolts is provided, each of which is provided with a widened initial region, these fluid discharge subchannels opening into a common fluid discharge channel.
  • the capacity of the device according to the invention can be doubled in this preferred embodiment, so that accordingly two bolts are present, tripled, so that accordingly three bolts are present, quadruple, so that accordingly four bolts are present here. quintuple, so that five bolts are accordingly provided, or further enlarge in an analogous manner.
  • each bolt is assigned a separate drive element for the axial displacement of the bolt, so that, for example, depending on the individual axial displacement of the bolt, one bolt in the Filtration position is, the second pin in the third position described above, in which an exchange of the filters is made possible, and a third pin in a regeneration position (fourth position) has been transferred, so that a filter with a partial flow of filtered fluid is accordingly is flowed through in the opposite direction to the flow during filtering, the second and / or third bolt then preferably also additionally having a plate-like filter in the fluid flow, in order to likewise have a partial fluid flow of filtered fluid over the corresponding widened beginning area and the associated fluid discharge duct to the fluid discharge channel.
  • this special embodiment of the device according to the invention has a housing in which two housing bores are arranged, each housing bore mounting a bolt axially displaceably.
  • Bolt is assigned a drive element for bringing about the individual axial displacement of the bolt in question, furthermore each bolt having five passage openings for receiving five plate-like filters. Furthermore, a common fluid supply channel is provided in the housing, which is divided into two fluid supply subchannels, each fluid supply subchannel having a corresponding widened end region which points toward the bolt. Downstream of the filter, two fluid discharge subchannels are provided for each bolt, each of which is provided with a widened initial area, these two fluid discharge subchannels being in a common one Fluid discharge channel open.
  • Figure 1 is a perspective schematic view of a first embodiment of the device for filtering a fluid
  • FIG. 2A shows a schematic sectional view of the movement of the bolt to 2C from the first position (2A) to the second position (2C);
  • FIG. 3A shows a schematic perspective view of a pin designed as a flat slide from the outflow side
  • FIG. 3B shows a schematic perspective view of a pin designed as a flat slide from the upstream side
  • Figure 4A is a schematic perspective view of a cylindrical bolt from the upstream side
  • FIG. 4B shows a schematic perspective view of a cylindrical bolt from the outflow side
  • FIG. 5 shows a perspective schematic view of a second embodiment of the device for filtering a fluid / with the housing partially broken away from the upstream side;
  • FIG. 6 shows a perspective schematic view of a second embodiment of the device for filtering a fluid, with the housing partially broken away from the outflow side;
  • FIG. 7 shows a schematic vertical section through the central axis of the removed bolts of the second embodiment shown in FIGS. 5 and 6, viewed from the bolt side (front of the housing) in the direction of the fluid supply channel;
  • FIG. 8 shows a schematic vertical section through the central axis of the removed bolts of the second embodiment shown in FIGS. 5 and 6, viewed in the direction of the fluid discharge channel (rear of the housing);
  • FIG. 9A shows a perspective partial view of a bolt with the perforated plate removed;
  • FIG. 9B is a partial perspective view of a bolt with an inserted perforated plate
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a device designated overall by 1, the device having a housing 2.
  • a fluid supply channel 3 is assigned to the front of the housing 2, which extends from the front side to a bolt 5 which is axially displaceable in the direction of arrow 24 and which is mounted in a fluid-tight manner by a housing bore (not shown).
  • the bolt 5 is provided with a large number of passage openings 7, with FIG. 1 depicting only a single passage opening 7.
  • a plate-like filter 8 is arranged within this passage opening 7 perpendicular to the direction of flow of the fluid to be filtered, the plate-like filter 8 being only indicated and being supported by a contact surface 16 of a perforated plate. When the fluid to be filtered passes through the plate-like filter 8, the desired filtering of the fluid takes place.
  • the housing 2 is assigned a receiving area 18 for the bolt 5, the receiving area 18 being provided with a removal section 19 which is detachably connected to the receiving area 18.
  • the receiving area 18 preventing that no fluid escapes from the passage opening 7 of the filter 8 or from the free space available upstream of this filter 8.
  • the outer jacket 15 of the bolt 5 is slightly smaller in diameter than the inner diameter of the receiving area 18, where through the desired sealing. At the end, the receiving area 18 is closed only by the protruding bolt section.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the device 1, in which the bolt 5 is designed as a cylindrical bolt which is arranged in a fluid-tight manner in the cylindrical housing bore (not shown).
  • Such a bolt 5 is shown again in FIGS. 4A and 4B, FIG. 4A showing the bolt 5 from its upstream side and FIG. 4B the same bolt from its outflow side.
  • This bolt shown by way of example in FIGS. 4A and 4B, has a cylindrical shape and has five through openings 7, the through openings 7 being designed as rectangular cutouts from the upstream side.
  • a central perforated plate 13 is provided for each passage opening 7, which is formed in one piece with the bolt 5 and therefore cannot be removed.
  • the contour of this perforated plate 13 is adapted to the contour of the bolt 5, as is clear from the illustration in FIG. 4B.
  • a corresponding filter, not shown, is supported on the contact surface 16 of this perforated plate 13.
  • the bolt 5 has ring-like intermediate sections 12, the ring-like intermediate sections 12 having a diameter which corresponds exactly to the diameter of the bolt 5. All intermediate sections have an identical axial length.
  • FIG. 4A the sum of the axial length of a single passage opening and the axial length of an intermediate section existing between two adjacent passage openings is identified by way of example with X.
  • a perforated plate 13 can be inserted into this passage opening 7, FIG. 9A depicting the perforated plate 13 outside the passage opening 7 and FIG. 9B the perforated plate within the passage opening 7.
  • the outer contour 14 of the perforated plate 13 is adapted to the outer jacket 15 of the bolt 5, the
  • Perforated plate 13 also has an opposing planar contact surface 16 for the filter.
  • the filter 8 which is only indicated in FIG. 9B, is supported on this planar contact surface 16 of the perforated plate 13 and is held by it, as shown in FIG. 9B by way of example for a section of the filter 8, which is designed as a network structure ,
  • FIGS. 3A and 3B show a further embodiment of a bolt 5, but the bolt 5 of FIGS. 3A and 3B, in contrast to the bolts described above, does not have a cylindrical shape but is designed as a flat slide, which means nothing else that the bolt 5 3A and 3B has a rectangular cross section.
  • This bolt 5, which is rectangular in cross section, has five through openings 7 shown by way of example, which are provided with a perforated plate 13, on the inflow side, as shown in FIG. 3B, this perforated plate 13 has a planar contact surface 16 for holding a filter, not shown , while the outer contour 14 of the perforated plate is adapted to the outer casing 15 of the flat slide 5, as can be seen from FIG. 3A.
  • a bolt of this type provided with a rectangular cross section, is to be used in a device 1, as is shown, for example, in FIG.
  • Slide 5 is received in a fluid-tight manner in such a housing bore 6, which correspondingly also has a rectangular cross section, which is adapted to the rectangular cross section of the flat slide 5.
  • the bolt 5 with a rectangular cross section according to FIGS. 3A and 3B has such a perforated plate 13 which is formed in one piece with the bolt 5 and which therefore cannot be removed, as was previously the case is described in connection with Figures 9A and 9B.
  • All of the perforated plates 13 described above are provided with a multiplicity of passage channels through which the fluid to be filtered is guided downstream of the filter, the channels shown having a cylindrical shape, but can also be designed with a different geometry.
  • the device has a housing 2 which receives the fluid supply duct 3, the bolt 5 and the fluid discharge duct 4. Furthermore, a housing bore 6 is provided in the housing 2, which extends perpendicular to the flow direction 9 of the fluid to be filtered and which receives the bolt 5 in a fluid-tight manner. Within the housing bore 6, the bolt 5 can be moved axially in the direction of arrow 24.
  • FIG. 2A shows how a perforated plate 13 arranged in the passage openings 7 supports a plate-like filter 8 from the contact surface 16 of the perforated plate 13. This applies analogously to all other perforated plates 13 and passage openings 7.
  • FIG. 2A shows the bolt 5 in its first position and
  • FIG. 2C shows the bolt 5 in its second position, these positions being adjustable by an axial displacement of the bolt 5 in the direction of the arrow 24 to the right.
  • the fluid to be filtered which is supplied in the direction of arrow 9 (FIG. 2A), first reaches the fluid supply channel 3, which has a widened end region 10, which serves to distribute the fluid into the passage opening 7.
  • the widened end region 10 has such an axial length as described above in connection with FIG. 4A and drawn in there with X.
  • this fluid flows through the filter 8 and then through the channels which are provided in the perforated plate 13. Thereafter, this now filtered fluid reaches the widened initial area 11 of the fluid discharge channel 4 and then leaves the housing 2 via the fluid discharge channel 4.
  • an intermediate section 12 is aligned with the fluid supply channel 3, with the result that the fluid to be filtered, which is supplied in the flow direction 9, is divided into two through openings 7 via the widened end region 10 of the fluid supply channel 3.
  • FIG. 2C shows a second position, as shown in FIG. 2C.
  • this second position there is again a single filter surface for filtration, but this is the filter surface which is shown on the left in FIG. 2A adjacent to the central filter surface, which is made clear in the drawing by the fact that only a single filter surface has the plate-like filter 8 indicated in the drawing.
  • FIG. 2C shows a position in which the right filter is positioned outside the bore and can therefore be replaced.
  • FIGS. 5 to 8 depict a second embodiment of the device designated overall by 1, with an area of the housing being partially broken out in FIGS. 5 and 6, while the housing is only partially shown in FIGS. 7 and 8.
  • the second embodiment of the device differs from the first embodiment of the device 1 described above and shown in FIG. 1 in that in the second embodiment of the device 1 two bolts 5 are provided, which are arranged vertically one above the other.
  • two bolts 5 are provided, which are arranged vertically one above the other.
  • the housing 2 On the face side, the housing 2 has a single fluid supply channel
  • FIG 6 the device shown in Figure 5 from the upstream side from the rear, i. Mapped from the outflow side, it can be seen that the back surface opposite the end face is provided with a fluid discharge duct 4, a first lower fluid discharge duct 22 and a second upper fluid discharge duct 23 opening into this fluid discharge duct 4.
  • Each fluid discharge sub-channel 22 or 23 is provided with a widened initial area 11 in the area of the bolts 5, only the widened area 11 of the second fluid drain sub-channel 23 being visible.
  • FIGS. 7 and 8 which show a vertical partial sectional view of FIGS. 5 and 6, make it easier to see the duct routing described above and the arrangement of the widened end region and the widened start region.
  • FIG. 7 shows the vertical section through the central axis of the removed bolts, FIG. emits direction on the fluid supply channel 3, viewed from the bolt side.
  • FIG. 7, 2 again designates the housing, which has an upper housing bore 6 and a lower housing bore 6, a bolt 5, not shown, being axially displaceable and fluid-tightly supported within the housing bores 6.
  • the fluid to be filtered is uniformly divided into a first lower fluid supply subchannel 20 and a second upper fluid supply subchannel 21 in the fluid supply channel 3, whereby these two fluid supply subchannels 20 and 21 each open into a widened end region 10.
  • the widened end region 10 has an axial length that corresponds to the length as shown in FIG. 4A and designated X there.
  • each fluid supply subchannel 20 or 21 opens centrally into the widened end region 10, the widened end region 10 tapering continuously from the bolt until the fluid supply subchannel opens. This serves to optimize the flow distribution in the expanded area.
  • each housing bore 6 is assigned a widened initial region 11, this widened initial region 11 being seen in a flow of the filtered fluid into one lower, first fluid discharge duct 22 and opens into an upper, second fluid discharge duct 23.
  • these two fluid discharge subchannels 22 and 23 still unite within the housing 2 to form the common fluid discharge channel 4, this union and the fluid discharge channel 4 not being shown in FIG. 8.
  • the widened start regions 11 are identical to the widened end regions 10 designed and have a constant axial height throughout.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung (1) zum Filtrieren eines Fluids be­schrieben, die ein Gehäuse (2), einen Fluidzufuhrkanal (3), einen Fluidabfuhrkanal (4) und einen zwischen zwei Stellungen bewegbaren Filterträger (5) zur Halterung von mindestens zwei plattenartigen Filtern (8) aufweist. Der Filterträger ist als Bolzen (5) ausgebildet, der fluiddicht in einer Gehäusebohrung (6) axial verschiebbar angeordnet, wobei der zum Bolzen (5) hin­weisende Endbereich (10) des Fluidzufuhrkanals (3) und der vom Bolzen (5) wegweisende Anfangsbereich (11) des Fluidabfuhrkanals (4) in Verschieberichtung (24) des Bolzens (5) gesehen aufgewei­ tet ist und wobei der aufgeweitete Endbereich (10) des Fluidzu­fuhrkanals (3) und der aufgeweitete Anfangsbereich (11) des Fluidabfuhrkanals (4) eine solche axiale Länge aufweist, die der Summe (X) aus der axialen Länge einer einzigen Durchtrittsöff­nung (7) und der axialen Länge eines einzigen zwischen zwei be­nachbarten Durchtrittsöffnungen (7) bestehenden Zwischenab­schnittes (12) des Bolzens (5) entspricht, wobei alle Zwischen­abschnitte (12) eine identische axiale Länge besitzen.

Description

Vorrichtung zum Filtrieren eines Fluids, insbesondere zum Filtrieren eines verflüssigten Kunststoffes
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Filtrieren eines Fluids, insbesondere zum Filtrieren eines verflüssigten Kunststoffes, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patent- anspruchs 1.
Um polymere Schmelzen und insbesondere um einen verflüssigten thermoplastischen Kunststoff zu filtrieren, so daß die in diesem Fluid enthaltenen Fremdpartikel entfernt werden können, ist es bekannt, stromab eines üblicherweise verwendeten Extruders und stromauf eines entsprechenden Werkzeuges oder einer Düse eine Filtriervorrichtung vorzusehen, die in unterschiedlichsten Ausgestaltungen verwendet werden kann.
So beschreibt beispielsweise die DE 100 43 559 A eine derartige Vorrichtung zum Filtrieren eines Fluids, wobei die bekannte Vorrichtung einen in einem Gehäuse angeordneten Fluidzufuhrkanal, der beispielsweise durch einen stromauf hiervon angeordneten Extruder mit einer Kunststoffschmelze versorgt wird, einen sich hieran anschließenden Filterträger zur Halterung der senkrecht zum Fluidstrom angeordneten plattenartigen Filtern und einen stromab dieser Filter vorgesehenen Fluidabfuhrkanal, wobei bei dieser speziellen Ausgestaltung der bekannten Filtriervorrichtung sowohl der Fluidzufuhrkanal als auch der Fluidabfuhrkanal im Bereich der Filter eine Kanalteilung aufweist, so daß dementsprechend gleichzeitig zwei plattenartige Filter angeströmt und somit zum Filtrieren eingesetzt werden können.
Desweiteren ist aus der DE 42 15 472 C eine gattungsgemäße Vor- richtung zum Filtrieren eines verflüssigten Kunststoffes bekannt, wobei die bekannte Vorrichtung ein Gehäuse aufweist, in dem ein Fluidzufuhrkanal und ein Fluidabfuhrkanal angeordnet ist. Zwischen dem Fluidzufuhrkanal und dem Fluidabfuhrkanal ist bei der bekannten Vorrichtung ein kreisförmiger, plattenartig ausgestalteter Filterträger drehbar angeordnet, so daß die über den Umfang des Filterträgers vorgesehenen plattenartigen Filter bei einer Drehung des Filterträgers von einer ersten Stellung, in der ausschließlich ein Filter das Fluid filtriert, in eine zweite Stellung, in der ausschließlich das benachbarte Filter das Fluid filtriert, bringbar sind. Auch bei dieser bekannten Vorrichtung sind, wie bei der in der DE 100 43 559 A beschriebenen Vorrichtung der Fluidzufuhrkanal und der Fluidabfuhrkanal jeweils mit einer Kanalteilung im Bereich des Filterträgers versehen, um so sicherzustellen, daß in einer weiteren Betriebs- Stellung, die zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stel- lung liegt, stets zwei Filter vollflächig über ihren gesamten Querschnitt angeströmt werden.
Die zuvor beschriebenen, bekannten Vorrichtungen weisen jedoch den Nachteil auf, daß bei einer Bewegung des Filterträgers von der ersten Stellung in die zweite Stellung die zuvor beschriebene weitere Stellung durchlaufen wird, so daß dabei das zu filtrierende Fluid entweder nur durch ein Filter in der ersten oder zweiten Stellung oder gleichzeitig durch zwei Filter in der weiteren Stellung filtriert wird, wobei bei einer kontinuierlichen Bewegung des Filterträgers zusätzlich noch alle Zwischenstufen zwischen einem Filter und zwei Filtern durchlaufen werden. Dies hat zur Folge, daß sich aufgrund der ständig verändernden Größen der Filterflächen eine ständig stattfindende und vorzugsweise sinusförmig ablaufende Druckschwankung im Fluidzufuhrkanal und Fluidabfuhrkanal ergibt, was insbesondere bei druckempfindlichen Fluiden zu einer unerwünschten Veränderung des zu filtrierenden Systems oder des filtrierten Systems führt .
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor- richtung zum Filtrieren von Fluiden, insbesondere zum Filtrieren von verflüssigtem Kunststoff, der angegebenen Art zur Verfügung zu stellen, mit der eine Druckschwankung in dem zu filtrierenden Fluid erheblich minimiert, insbesondere aber weitestgehend ausgeschlossen, werden kann.
5 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Filtrieren eines Fluids, insbesondere zum Filtrieren eines verflüssigten Kunststoffes und
L0 vorzugsweise zum Filtrieren eines verflüssigten thermoplastischen Kunststoffes weist ein Gehäuse auf, dem mindestens ein Fluidzufuhrkanal und mindestens ein Fluidabfuhrkanal zugeordnet ist. Zwischen dem Fluidzufuhrkanal und dem Fluidabfuhrkanal ist mindestens ein, mit Durchtrittsöffnungen versehener Filterträger
L5 zur Halterung von mindestens zwei plattenartigen Filtern angeordnet, wobei die in den Durchtrittsöffnungen gehalterten Filter im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung des Fluids ausgerichtet sind. Der mindestens eine Filterträger ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer vorgegebenen
20 Geschwindigkeit zwischen einer ersten Stellung, in der ausschließlich das eine Filter das Fluid filtriert, und einer zweiten Stellung, in der ausschließlich das andere Filter das Fluid filtriert, und umgekehrt hierzu, bewegbar. Desweiteren ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Filterträger als Bolzen
25 ausgebildet, der fluiddicht in einer im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung des Fluids verlaufenden Gehäusebohrung angeordnet und dort zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung axial verschiebbar. Der zum Bolzen hin weisende Endbereich des Fluidzufuhrkanals und der vom Bolzen weg weisende An-
30 fangsbereich des Fluidabfuhrkanals sind in Verschieberichtung des Bolzens gesehen und somit axial aufgeweitet, wobei der aufgeweitete Endbereich des Fluidzufuhrkanals und der aufgeweitete Anfangsbereich des Fluidabfuhrkanals eine solche axiale Länge aufweist, die der Summe aus der axialen Länge einer einzi- 5 gen Durchtrittsöffnung und der axialen Länge eines einzigen, zwischen zwei benachbarten Durchtrittsöffnungen bestehenden Zwi- schenabschnittes des Bolzens entspricht, wobei alle Zwischenabschnitte, die zwischen den im Bolzen vorgesehenen Durchtrittsöffnungen angeordnet sind, eine identische axiale Länge besitzen.
Mit anderen Worten weist somit die erfindungsgemäße Vorrichtung einen speziell gestalteten Filterträger auf, bei dem die axialen Längen der Zwischenabschnitte, d.h. die axialen Abstände zwischen benachbarten Durchtrit.tsöffnungen, stets gleichbleibend ist. Desweiteren sind sowohl Fluidzufuhrkanal als auch Fluidabfuhrkanal im Bereich des Bolzens axial über eine bestimmte Länge aufgeweitet, wobei sich diese bestimmte axiale Länge aus der Summe der axialen Länge einer einzigen Durchtrittsöffnung und der axialen Länge eines Zwischenabschnittes ergibt. Ferner ist im Unterschied zu dem aus der DE 42 15 472 bekannten Vorrichtung der Filterträger als axial verschiebbarer Bolzen ausgebildet, während bei der bekannten Vorrichtung der Filterträger aus einer drehbaren KreisScheibe besteht, die sandwichartig zwischen einem vorderen Gehäuseabschnitt und einem hinteren Gehäuseabschnitt angeordnet ist. Aufgrund dieser zuvor beschriebenen speziellen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung stellt die erfindungsgemäße Vorrichtung bei einer axialen Verschiebung des Bolzens von der ersten Stellung zur zweiten Stellung und umgekehrt hierzu immer nur eine gleichbleibend große Filterfläche zur Verfügung, die der Filterfläche eines einzigen plattenartigen Filters entspricht.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Reihe von Vorteilen auf. So ist zunächst festzuhalten, daß aufgrund der Ausgestal- tung des Filterträgers als Bolzen, der in einer entsprechenden Gehäusebohrung fluiddicht gehalert und hierzu axial verschiebbar ist, im Vergleich zu der sandwichartig aufgebauten und mit einer Filterträgerscheibe versehenen bekannten Vorrichtung wesentlich einfacher und somit auch kostengünstiger herzustellen ist, da hierbei die für die erforderliche Fluiddichtigkeit anzupassenden Flächen entsprechend kleiner sind. Auch läßt sich die erfin- dungsgemäße Vorrichtung besonders einfach an die vom Anwender geforderte Anzahl der plattenartigen Filter durch eine entsprechende Vergrößerung der axialen Länge des Bolzens modifizieren, was bei scheibenartigen Filterträgern nur begrenzt möglich ist. Von daher ist die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders platzsparend und kostengünstig auf die jeweiligen vorhandenen Anforderungen besonders einfach anpaßbar. Ferner läßt sich die Bewegung des in der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Filterträger ausgestalteten Bolzens, die eine axiale Bewegung ist, wesentlich unproblematischer und mit weniger Teilen realisieren, was ebenfalls beim scheibenförmigen Filterträger des Standes der Technik gemäß der DE 42 15 472 C nicht der Fall ist. Hier erfordert die bekannte Vorrichtung eine klinkenförmigen Ausgestaltung des Fil- terträgerscheibenrandes, so daß aufgrund dieser klinkenförmigen Ausgestaltung nur über einen begrenzten Weg eine kontinuierliche Bewegung des scheibenförmigen Filterträgers herbeigeführt werden kann. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt jedoch darin, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung während der axialen Verschiebung des Bolzens von der ersten Stellung in die zweite Stellung keine weitere Stellung durchläuft, in der, wie beim eingangs aufgeführten Stand der Technik, zwei plattenartige Filter und somit eine doppelte Filterfläche zum Filtrieren zur Verfügung gestellt wird, so daß, wie bereits vorstehend dargelegt, bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Filterflä- ehe stets gleich groß bleibt und somit einen konstanten Wert, der der Filterfläche eines einzigen Filters entspricht, beibehält. Hierdurch wird erklärlich, daß die eingangs beim Stand der Technik beschriebenen Druckschwankungen, die vorzugsweise sinusförmig ablaufen, bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufgrund ihrer speziellen Ausgestaltung von vorn herein eliminiert sind, wenn der Bolzen während des Filtriervorganges mit einer vorgegebenen, d.h. einstellbaren, Geschwindigkeit axial verschoben wird. Hieraus wird erklärlich, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung druckschwankungsfrei oder zumindestens im wesentlichen druckschwankungsfrei stets dem stromab der erfindungsgemäßen Vorrichtung angeordneten Werkzeug oder der stromab der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung vorgesehenen Düse pro Zeiteinheit dieselbe Fluidmenge an filtriertem Fluid zur Verfügung stellt, wodurch einerseits Produktionsstörungen vermieden und andererseits die Qualität der aus dem so filtrierten Fluid hergestellten Teile vergleichmäßigt und somit verbessert wird. Auch läßt sich wegen dieser Druckkonstanz die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders vorteilhaft bei solchen Fluiden und insbesondere bei solchen polymeren Schmelzen anwenden, die aufgrund von Druckschwankungen, die vielfach auch mit TemperaturSchwankungen ver- bunden sind, eine erhebliche Neigung zeigen, sich unerwünscht in ihrem chemischen und/oder physikalischen Aufbau zu verändern, so daß insbesondere die erfindungsgemäße Vorrichtung auch zum Filtrieren von druck- und/oder temperaturempfindlichen Fluiden einsetzbar ist.
Klarstellend sei angemerkt, daß die hier verwendeten Begriffe stromauf und stromab stets solche Positionen bezeichnen, die in Strömungsrichtung des zu filtrieren Fluids zu lokalisieren sind.
Fluchten im Sinne des vorliegenden Textes bedeutet, daß zwischen den miteinander fluchtenden Kanälen in jedem Fall zumindestens eine Strömungsverbindung für das durch diese Kanäle fließende Fluid besteht.
Als plattenartige Filter werden nicht nur solche Filter bezeichnet, die aus einer Filterplatte bestehen, sondern dieser Begriff deckt auch solche Filterarten ab, die eine gewisse Flexibilität oder Verformung besitzen, so daß diese Filter ohne zusätzliche Stützelemente dem Fluiddruck während der Filtration nicht stand- halten würden.
Eine erste Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, daß hierbei der aufgeweitete Endbereich des Fluidzufuhrkanals und/oder der aufgeweitete Anfangsbereich des Fluidabfuhrka- nals über die gesamte axiale Länge des Endbereichs bzw. des Anfangsbereichs eine konstante Höhe haben bzw. hat. Insbesondere dann, wenn bei der Ausführungsform zusätzlich der aufgeweitete Endbereich des Fluidzufuhrkanal und der aufgeweitete Anfangsbereich des Fluidabfuhrkanals identisch ausgestaltet ist, erlaubt eine derartige Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 5 eine Minimierung des strömungsbedingten Gegendruckes durch den aufgeweiteten Anfangsbereich des Fluidabfuhrkanals bei gleichzeitiger Optimierung im Hinblick auf eine gleichmäßige Verteilung über die zur Verfügung stehende Filterfläche, so daß bei dieser Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Strö- L0 mungsverhältnisse maximiert und die Druckverhältnisse minimiert werden.
Selbstverständlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, daß der aufgeweitete Endbereich des Fluidzufuhrkanals und der aufgewei- L5 tete Anfangsbereich des Fluidabfuhrkanals unterschiedlich gestaltet sind, wobei diese Möglichkeit dann ausgewählt wird, wenn die Druck- und/oder Strömungsverhältnisse gezielt in eine Richtung verändert werden sollen. Ist beispielsweise beabsichtigt, zusätzlich zu dem von dem Filter hervorgerufenen Gegendruck noch
20 einen weiteren Gegendruck über den aufgeweiteten Anfangsbereich des Fluidabfuhrkanals auszubilden, wodurch beispielsweise für bestimmte viskose Kunststoffschmelzen eine Vergleichmäßigung der über den aufgeweiteten Endbereich des Fluidzufuhrkanals zugeführten Fluidstroms erreicht werden kann, so bietet es sich 25 dabei an, den aufgeweiteten Anfangsbereich des Fluidabfuhrkanals relativ zu dem aufgeweiteten Endbereich des Fluidzufuhrkanals flächenmäßig kleiner auszugestalten. Dies kann insbesondere dadurch herbeigeführt werden, daß der aufgeweitete Anfangsbereich des Fluidabfuhrkanals im Vergleich zu dem aufgeweiteten Endbe-
30 reich des Fluidzufuhrkanals eine geringere Höhe hat. In analoger Weise läßt sich jedoch auch die Durchflußrate der Polymerschmelze, d.h. des verflüssigten Kunststoffes, durch die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch beeinflussen, daß der aufgeweitete Endbereich des Fluidzufuhrkanals eine axiale Höhe aufweist, 35 die geringer ist als die axiale Höhe des aufgeweiteten Anfangs- bereich des Fluidabfuhrkanals . Eine andere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, daß hierbei der aufgeweitete Endbereich in Richtung auf den Fluidzufuhrkanal, d.h. somit entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des zu filtrierenden Fluids, und/oder der aufge- 5 weitete Anfangsbereich des Fluidabfuhrkanals sich in Richtung auf den Fluidabfuhrkanal und somit in Strömungsrichtung des filtrierten Fluids gesehen verjüngen bzw. verjüngt. Mit anderen Worten ist bei dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung entweder der aufgeweitete Endbereich des Fluidzufuhr-
L0 kanals oder der aufgeweitete Anfangsbereich des Fluidabfuhrkanals oder der aufgeweitete Endbereich des Fluidzufuhrkanal und der aufgeweitete Anfangsbereich des Fluidabfuhrkanals entsprechend verjüngt ausgestaltet, wodurch eine Optimierung der Verteilung des zu filtrierenden Fluids auf die gesamte zur Verfü-
L5 gung stehende Filterfläche und stromab dieser Filter dann zusätzlich noch insbesondere eine Minimierung des sich durch den Anf ngsbe eich aufgebauten Gegendrucks erreicht wird.
Insbesondere dann, wenn bei der zuvor beschriebenen Ausführungs- 20 form der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Fluidzufuhrkanal mittig in den aufgeweiteten Endbereich mündet und/oder sich der Fluidabfuhrkanal mittig an den aufgeweiteten Anfangsbereich anschließt, wird eine weitere Verbesserung der Strömungsverhältnisse und eine zusätzliche Reduzierung des Gegendrucks bei der 5 erfindungsgemäßen Vorrichtung erreicht.
Besonders unter Gesichtspunkten einer Vereinfachung der Herstellung ist eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu sehen, bei der der Bolzen ein zylindrischer Bolzen ist und die 0 Gehäusebohrung ebenfalls eine zylindrische Bohrung ist, wobei der zylindrische Bolzen dann fluiddicht in der zylindrischen Bohrung angeordnet ist und von der zylindrischen Bohrung axial verschiebbar gelagert wird. In einem derartigen zylindrischen Bolzen sind dann vorzugsweise im Querschnitt gesehen kreisför- 5 mige Durchtrittsöffnungen vorgesehen, die sich senkrecht zur Bolzenachse erstrecken, wobei diese im Querschnitt kreisförmigen Durchtrittsöffnungen dann jeweils ein plattenartiges Filter bzw. mehrere plattenartige Filter aufnehmen. Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, die Durchtrittsöffnung als im Querschnitt rechteckige, vorzugsweise im Querschnitt quadratische Durchtrittsöffnungen auszugestalten, so daß eine derartige rechteckige bzw. quadratische Durchtrittsöffnung dann ein entsprechendes rechteckiges bzw. quadratisches Filter aufnimmt und haltert .
Eine andere, ebenfalls bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, daß der Bolzen einen rechteckigen Querschnitt aufweist und somit als Flachschieber ausgebildet ist und daß die Gehäusebohrung aus einer rechteckigen Aussparung besteht, die den Flachschieber fluiddicht aufnimmt und axial verschiebbar lagert. Mit anderen Worten ist hierbei der zuvor beschriebene zylindrische Bolzen durch einen im Querschnitt rechteckig ausgestalteten Flachschieber ersetzt, während an Stelle der zuvor beschriebenen zylindrischen Gehäusebohrung bei dieser Ausführungsform eine rechteckige Aussparung zur fluiddichten Aufnahme vorgesehen ist. Bezüglich der in diesem
Flachschieber vorgesehenen Durchtrittsöffnungen, die die Filter aufnehmen und haltern, gelten die Ausführungsformen wie sie vorstehend für den zylindrischen Bolzen erläutert sind.
Bereits eingangs ist im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben worden, daß der Bolzen mindestens zwei, identisch geformte Durchtrittsöffnungen zur Aufnahme von mindestens zwei plattenartigen Filtern aufweist, so daß im einfachsten Fall die erfindungsgemäße Vorrichtung einen einzigen Bolzen besitzt, der mit zwei Durchtrittsöffnungen zur Aufnahme von zwei Filtern versehen ist. Diese Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird insbesondere immer dann eingesetzt, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Filtrieren eines verflüssigten Kunststoffes verwendet wird, wobei dieser verflüssigte Kunststoff nur mit einer geringen Menge von Partikeln verunreinigt ist. Dementsprechend kann bei dieser Ausführungsform auch der Bolzen mit einer geringen Geschwindigkeit axial von der ersten Stellung in die zweite Stellung verschoben werden, da hierbei die pro Zeiteinheit auf dem Filter angesammelten Verschmutzungsmenge äußerst gering ist, so daß eine derartige einfache Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine relativ lange Benutzungszeit ermöglicht, bevor ein Filterwechsel erforderlich wird.
Steigt hingegen die Verschmutzungsmenge in dem jeweils zu fil- trierenden Fluid, gelangen insbesondere solche Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Anwendung, bei denen der Bolzen drei bis acht, identisch geformte Durchtrittsöffnungen zur Aufnahme von drei bis acht, identisch geformten plattenartigen Filtern aufweist, wobei grundsätzlich festzuhalten ist, daß mit zunehmender Verschmutzung des zu filtrierenden Fluids auch die Anzahl der Durchtrittsöffnungen im Bolzen und damit ebenso der Filter zunimmt . Hierbei bewirkt die Vergrößerung der Anzahl der Filter desweiteren, daß dementsprechend auch die Betriebs- zeit der mit einem derartigen Bolzen versehenen erfindungsgemä- ßen Vorrichtung erhöht wird, bevor ein Filterwechsel erforderlich wird. Desweiteren kann diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung noch mit dem Vorteil versehen sein, daß bei Abstimmung der axialen Länge des Bolzens auf die axiale Länge der Gehäusebohrung durchaus die Möglichkeit besteht, daß be- stimmte Durchtrittsöffnungen außerhalb der Gehäusebohrung angeordnet sind und somit zum Austauschen der darin gehalterten Filter von außen zugänglich werden, so daß der Filtriervorgang nicht unterbrochen werden muß, wie dies nachfolgend noch bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform beschrieben ist.
Abhängig von dem jeweils verwendeten plattenartigen Filter und insbesondere abhängig von dessen Steifigkeit sieht eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor, daß hierbei jedem plattenartigen Filter eine stromab des Filters vorge- sehene Lochplatte zugeordnet ist, wobei diese Lochplatte das Filter abstützt und vorzugsweise noch das filtrierte Fluid in eine bestimmte Richtung lenkt.
Diese Lenkfunktion des filtrierten Fluids mittels der Lochplatte wird insbesondere dann erreicht, wenn die Lochplatte in ihrer äußeren Kontur an die Form des Außenmantels des Bolzens angepaßt ist und desweiteren eine im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung des zu filtrierenden Fluids ausgerichtete planare Anlagefläche zur Abstützung des stromauf angeordneten Filters aufweist, wobei durch Verwendung des Begriffes Lochplatte zum Ausdruck gebracht werden soll, daß diese Lochplatte eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen bzw. Durchtrittskanälen aufweist, die im wesentlichen senkrecht zur Anlagefläche verlaufen und somit das filtrierte Fluid in eine bestimmte Richtung lenken. Üblicherweise sind diese Löcher bzw. Kanäle in der Lochplatte als kreisförmige Löcher oder zylindrische Kanäle ausgebildet, wobei jedoch auch andere Lochgeometrien oder Kanalgeometrien nicht ausgeschlossen sind.
Um die axiale Verschiebung des Bolzens herbeizuführen, ist dem Bolzen ein Antriebselement, vorzugsweise ein hydraulisches Antriebselement zugeordnet, wobei jedoch auch mechanisch und/oder manuell betätigte Antriebselemente möglich sind. Desweiteren ist das Antriebselement so angesteuert oder geregelt, daß der Bolzen mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit, insbesondere mit einer vorgegebenen konstanten Geschwindigkeit, axial verschoben wird, wobei der Begriff Geschwindigkeit nicht nur eine kontinuierliche Geschwindigkeit umfaßt sondern auch den Fall abdeckt, bei dem der Bolzen taktweise axial aus der ersten Stellung in die zweite Stellung verschoben wird.
Wie bereits vorstehend kurz angedeutet wurde, besteht bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung grundsätzlich die Möglichkeit, den Bolzen ohne zusätzlichen Meßaufwand mit einer einmal eingestell- ten und für das jeweils zu filtrierende Fluid empirisch ermittelten Geschwindigkeit von der ersten Stellung in die zweite Stellung axial zu verschieben. Diese Möglichkeit wird immer dann vorzugsweise angewandt, wenn das jeweils zu filtrierende Fluid einen geringen Verschmutzungsgrad aufweist.
Eine besonders geeignete Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung schlägt vor, daß dem aufgeweiteten Endbereich des Fluidzufuhrkanals und/oder dem aufgeweiteten Anfangsbereich des Fluidabfuhrkanals eine Meßeinrichtung zur Erfassung der Fluid- temperatur, des Druckes, des Differenzdruckes und/oder der Strö- ungsgeschwindigkeit des Fluids zugeordnet ist, und daß abhängig von dem erfaßten Meßwert die axiale Vorschubstrecke und/oder die axiale Vorschubgeschwindigkeit des Bolzens gesteuert wird. Diese Steuerung kann entweder manuell durch das jeweilige Bedienungspersonal, vorzugsweise durch eine externe Steuerung oder Rege- lung, erfolgen, wobei bei Überschreiten eines vorgegebenen Meßwertes (Fluidtemperatur, Druck, Differenzdruck und/oder Strömungsgeschwindigkeit) der Bolzen kontinuierlich oder schrittweise axial weiterbewegt wird, mit der Folge, daß ein mit Schmutz beladener Abschnitt des Filters in Folge dieser axialen Verschiebung durch einen nicht verschmutzten Filterabschnitt ersetzt wird.
Wie bereits vorstehend kurz angedeutet ist, sieht eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor, daß die axiale Länge des Bolzens relativ zur Gehäusebohrung so weit vergrößert wird, daß ein Filter unter Beibehaltung der Filtrierung so weit aus dem Gehäuse herausragt, daß dieses Filter frei zugänglich ist und dementsprechend gegen ein neues oder ein extern gereinigtes Filter ausgetauscht werden kann.
Im einfachsten Fall gelangt für diese Ausführungsform ein Bolzen zum Einsatz, der mindestens drei Filter, vorzugsweise jedoch vier bis acht Filter, aufweist, so daß der Bolzen durch eine axiale Verschiebung in eine dritte Stellung bringbar ist, in der mindestens ein mit einem plattenartigen Filter versehener Bolzenabschnitt außerhalb des Gehäuses angeordnet ist, während gleichzeitig mindestens ein anderes Filter das Fluid filtriert. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß der Begriff "anderes Filter" auch die Filter abdeckt, bei denen sich die Filterfläche des anderen Filters aus Teilfilterflächen von be- nachbarten Filters zusammensetzt, wie dies eingangs erklärt ist. Diese dritte Stellung wird auch nachfolgend bei einem konkreten Ausführungsbeispielen als Austauschstellung bezeichnet.
Um bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform der erfindungsge- mäßen Vorrichtung sicherzustellen, daß bei einem Austausch des mindestens einen Filters, das außerhalb des Gehäuses in der dritten Stellung des Bolzens angeordnet ist, kein Fluid unkontrolliert aus der Durchtrittsöffnung des mindestens einen Filters bzw. aus dem stromauf dieses einen Filters vorhandenen Freiraumes austritt, sieht eine Weiterbildung der erfindungs- gemäßen Vorrichtung vor, daß dem Gehäuse ein geschlossener Auf- nahmebereich, insbesondere ein allseitig geschlossener Aufnahmebereich oder ein nur stirnseitig offener Gehäusebereich, zugeordnet ist, wobei dieser Aufnahmebereich den außerhalb des Ge- häuses angeordneten Bolzenabschnitt aufnimmt. Desweiteren ist dieser Aufnahmebereich mit einem entfernbaren Entnahmeabschnitt versehen, so daß dieser Entnahmeabschnitt die Entnahme des mindestens einen Filters erlaubt, ohne daß hierbei in unerwünschter Weise Fluid austritt.
Zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen, bei denen der Bolzen durch eine axiale Verschiebung in die dritte Stellung bringbar ist, sieht eine weitere, besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor, daß der Bolzen, der mindestens drei Filter aufweist, durch eine axiale Verschiebung in eine vierte Stellung gebracht werden kann. In dieser vierten Stellung wird mindestens ein plattenartiges Filter entgegengesetzt zur Strömungsrichtung beim Filtrieren mit einem Teilstrom an filtrierten Fluid durchströmt, wobei diese vierte Stellung auch Regenerierstellung genannt wird. Um diese Durchströmung mit dem Teilstrom an filtrierten Fluid zu ermöglichen, fluchtet ein stromauf des einen Filters, das regeneriert oder rückgespült werden soll, vorhandener Raum mit einem diesem Raum zugeordneten Ablaßkanal, während gleichzeitig mindestens ein anderes Filter das Fluid filtriert, so daß stromab des mindestens anderen Filters ein Teilstrom an filtrierten Fluid über entsprechende Kanäle oder Aussparungen der Abströmseite des zu regenerierenden Filters zugeführt werden kann. Auch hierbei ist die Formulierung ein "anderes Filters" nicht nur auf die Filterfläche eines bestimmten Filters be- schränkt sondern die hierfür erforderliche Filterfläche kann sich auch durch Teilfilterflächen von zwei benachbarten Filtern zusammensetzen, was entsprechend für den gesamten Text gilt.
Wird eine größere Filtrierkapazität benötigt, so schlägt eine weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor, daß im Gehäuse zwei bis sechs Gehäusebohrungen angeordnet sind, wobei jede Gehäusebohrung jeweils einen Bolzen axial verschiebbar lagert. Desweiteren ist im Gehäuse ein gemeinsamer Fluidzufuhrkanal vorgesehen, der sich auf eine der Anzahl der Bolzen entsprechende Anzahl von Fluidzufuhr- teilkanälen aufteilt, wobei jeder Fluidzufuhrteilkanal den zum Bolzen hin weisenden aufgeweiteten Endbereich besitzt . Stromab der Filter ist eine der Anzahl der Bolzen entsprechende Anzahl von Fluidabfuhrteilkanälen vorgesehen, die jeweils mit einem aufgeweiteten Anfangsbereich versehen sind, wobei diese Fluidab- fuhrteilkanäle in einen gemeinsamen Fluidabfuhrkanal münden. Abhängig von der Anzahl der Bolzen läßt sich bei dieser bevorzugten Ausführungsform die Kapazität der erfindungsgemäßen Vorrichtung verdoppeln, so daß dementsprechend hier zwei Bolzen vorhanden sind, verdreifachen, so daß dementsprechend hier drei Bolzen vorhanden sind, vervierfachen, so daß dementsprechend hier vier Bolzen vorhanden sind, verfünffachen, so daß dementsprechend dann fünf Bolzen vorgesehen sind, oder in analoger Weise weiter vergrößern. Eine weitere Erhöhung der Einsatzmöglichkeiten bei der zuvor beschriebenen, mehrere Bolzen aufweisende Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird dadurch erreicht, daß jedem Bolzen ein separates Antriebselement zur axialen Verschiebung des Bolzens zugeordnet ist, so daß abhängig von der individuellen axialen Verschiebung der Bolzen beispielsweise ein Bolzen in der Filtrierstellung steht, der zweite Bolzen in der zuvor beschriebenen dritten Stellung, in der ein Austausch der Filter ermöglicht wird, und ein dritter Bolzen in einer Regenerierstel- lung (vierte Stellung) überführt worden ist, so daß dementsprechend ein Filter mit einem Teilstrom an filtriertem Fluid entgegengesetzt zur Strömungsrichtung beim Filtrieren durchströmt wird, wobei vorzugsweise der zweite und/oder dritte Bolzen dann zusätzlich noch ein plattenartiges Filter im Fluidstrom auf- weist, um so ebenfalls einen Fluidteilstrom an filtriertem Fluid über den entsprechenden aufgeweiteten Anfangsbereich und den damit verbundenen Fluidabfuhrteilkanal dem Fluidabfuhrkanal zuzuführen.
Insbesondere hat sich herausgestellt, daß eine spezielle Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung für eine Vielzahl von Anwendungsfällen zu verwenden ist. Hierbei weist diese spezielle Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Gehäuse auf, in dem zwei Gehäusebohrungen angeordnet sind, wobei jede Gehäusebohrung einen Bolzen axial verschiebbar lagert. Jedem
Bolzen ist ein Antriebselement zur Herbeiführung der individuellen axialen Verschiebung des diesbezüglichen Bolzens zugeordnet, wobei desweiteren jeder Bolzen fünf Durchtrittsöffnungen zur Aufnahme von fünf plattenartigen Filtern besitzt. Desweiteren ist in dem Gehäuse ein gemeinsamer Fluidzufuhrkanal vorgesehen, der sich auf zwei Fluidzufuhrteilkanäle aufteilt, wobei jeder Fluidzufuhrteilkanal einen entsprechende aufgeweiteten Endbereich aufweist, der zum Bolzen hin weist. Stromab der Filter sind bei jedem Bolzen zwei Fluidabfuhrteilkanäle vorgesehen, die jeweils mit einem aufgeweiteten Anfangsbereich versehen sind, wobei diese beiden Fluidabfuhrteilkanäle in einen gemeinsamen Fluidabfuhrkanal münden. Der besondere Vorteil dieser speziellen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist darin zu sehen, daß bei einer Minimierung der Baugröße eine Maximierung an Anwendungsmöglichkeiten gegeben ist, da die beiden Bolzen gleichzeitig axial verschiebbar' sind oder alternativ axial verschoben werden können, so daß diese Bolzen entweder gleichzeitig oder alternativ die zuvor beschriebenen ersten bis vierten Stellungen einnehmen können.
Um die zuvor beschriebenen mannigfaltigen axialen Verschiebemöglichkeiten, die durch die erste bis vierte Stellung beschrieben und bezüglich der Positionierung des jeweiligen Bolzens relativ zur Gehäusebohrung fixiert sind, reproduzierbar und präzise einzustellen, sieht eine Weiterbildung der zuvor beschriebenen Aus- führungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor, daß diese eine Steuerung aufweist, die derart ausgebildet ist, daß jedes Antriebselement abhängig von einem von der Steuerung erzeugten Steuersignals den zugehörigen Bolzen unabhängig von der axialen Verschiebung der übrigen Bolzen individuell über eine vorgege- bene Verschiebestrecke oder eine vorgegebene Verschiebegeschwindigkeit axial verschiebt. Selbstverständlich kann diese Verschiebung der Bolzen auch gruppenweise erfolgen oder abhängig von einem Bolzen vorgegeben sein, so daß sich die übrigen Stellungen der Bolzen nach der Stellung des einen Bolzens richtet.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachfolgend anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:'
Figur 1 eine perspektivische schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung zum Filtrieren eines Fluids ;
Figur 2A schematisch in Schnittansicht die Bewegung des Bolzens bis 2C von der ersten Stellung (2A) in die zweite Stellung ( 2C) ;
Figur 3A eine schematische perspektivische Ansicht eines als Flachschieber ausgebildeten Bolzens von der Abström- seite;
Figur 3B eine schematische perspektivische Ansicht eines als Flachschieber ausgebildeten Bolzens von der Anströmseite;
Figur 4A eine schematische perspektivische Ansicht eines zylindrischen Bolzens von der Anströmseite;
Figur 4B eine schematische perspektivische Ansicht eines zylin- drischen Bolzens von der Abströmseite;
Figur 5 eine perspektivische schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung zum Filtrieren eines Fluids / mit teilweise herausgebrochenem Gehäuse von der Anströmseite;
Figur 6 eine perspektivische schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung zum Filtrieren eines Fluids, mit teilweise herausgebrochenem Gehäuse von der Abströmseite;
Figur 7 ein schematischer Vertikalschnitt durch die Mittelachse der entfernten Bolzen der in den Figuren 5 und 6 gezeigten zweiten Ausführungsform, betrachtet von der Bolzenseite (Vorderseite des Gehäuses) in Richtung auf den Fluidzufuhrkanal;
Figur 8 ein schematischer Vertikalschnitt durch die Mittelachse der entfernten Bolzen der in den Figuren 5 und 6 ge- zeigten zweiten Ausführungsform, betrachtet in Richtung auf den Fluidabfuhrkanal (Rückseite des Gehäuses) ; Figur 9A eine perspektivische Teilansicht eines Bolzens mit entfernter Lochplatte; und
Figur 9B eine perspektivische Teilansicht eines Bolzens mit eingesetzter Lochplatte;
In den Figuren 1 bis 9B sind dieselben Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.
In Figur 1 ist eine erste Ausführungsform einer insgesamt mit 1 bezeichneten Vorrichtung abgebildet, wobei die Vorrichtung ein Gehäuse 2 aufweist. Stirnseitig ist dem Gehäuse 2 ein Fluidzufuhrkanal 3 zugeordnet, der sich von der Stirnseite bis zu einem Bolzen 5 erstreckt, der axial verschiebbar in Pfeilrichtung 24 ist und der von einer Gehäusebohrung (nicht gezeigt) fluiddicht gelagert wird. Der Bolzen 5 ist mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen 7 versehen, wobei die Figur 1 nur eine einzige Durchtrittsöffnung 7 abbildet. Innerhalb dieser Durchtrittsöffnung 7 ist senkrecht zur Strömungsrichtung des zu filtrierenden Fluids ein plattenartiges Filter 8 angeordnet, wobei das plattenartige Filter 8 nur angedeutet ist und von einer Anlagefläche 16 einer Lochplatte abgestützt wird. Bei einem Durchtritt des zu filtrierenden Fluids durch das plattenartige Filter 8 erfolgt die erwünschte Filtrierung des Fluids.
Desweiteren ist dem Gehäuse 2 bei der in Figur 1 gezeigten Aus- führungsform ein Aufnahmebereich 18 für den Bolzen 5 zugeordnet, wobei der Aufnahmebereich 18 mit einem Entnahmeabschnitt 19 versehen ist, der lösbar mit dem Aufnahmebereich 18 verbunden ist. Auf diese Weise wird ermöglicht, daß bei einem Austausch des plattenartigen Filters 8 dieses zugänglich ist, wobei der Aufnahmebereich 18 verhindert, daß kein Fluid aus der Durchtrittsöffnung 7 des Filters 8 bzw. aus dem stromauf dieses Filters 8 vorhandenen Freiraumes austritt . Insbesondere ist der Au- ßenmantel 15 des Bolzens 5 in seinem Durchmesser geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Aufnahmebereichs 18, wo- durch die erwünschte Abdichtung erfolgt. Endseitig ist der Auf- nahmebereich 18 nur durch den herausragenden Bolzenabschnitt verschlossen.
Die Figur 1 bildet eine Ausführungsform der Vorrichtung 1 ab, bei der der Bolzen 5 als zylindrischer Bolzen ausgebildet ist, der in der zylindrischen Gehäusebohrung (nicht gezeigt) fluiddicht angeordnet ist.
Ein derartiger Bolzen 5 ist nochmals in den Figuren 4A und 4B abgebildet, wobei die Figur 4A den Bolzen 5 von seiner Anströmseite und die Figur 4B den selben Bolzen von seiner Abströmseite zeigen. Dieser beispielhaft in den Figuren 4A und 4B gezeigte Bolzen weist eine zylindrische Gestalt auf und besitzt fünf Durchtrittsöffnungen 7, wobei die Durchtrittsöffnungen 7 von der Anströmseite her als rechteckige Aussparungen ausgebildet sind. Ungefähr in der zentralen Mitte des Bolzens ist für jede Durchtrittsöffnung 7 eine zentrale Lochplatte 13 vorgesehen, die einstückig mit dem Bolzen 5 ausgebildet ist und somit nicht entnom- men werden kann. Diese Lochplatte 13 ist in ihrer Kontur an die Kontur des Bolzens 5 angepaßt, wie dies die Abbildung in Figur 4B deutlich macht. An der Anlagefläche 16 dieser Lochplatte 13 stützt sich ein entsprechendes, nicht gezeigtes Filter ab.
Zwischen benachbarten Durchtrittsöf nungen 7 weist der Bolzen 5 ringartige Zwischenabschnitte 12 auf, wobei die ringartigen Zwischenabschnitte 12 einen Durchmesser aufweisen, der exakt dem Durchmesser des Bolzens 5 entspricht. Alle Zwischenabschnitte besitzen eine identische axiale Länge.
In Figur 4A ist die Summe aus der axialen Länge einer einzigen Durchtrittsöffnung und der axialen Länge eines zwischen zwei benachbarten Durchtrittsöffnungen bestehenden Zwischenabschnittes beispielhaft mit X gekennzeichnet. Die Figuren 9A und 9B bilden eine andere Ausführungsform eines Bolzens 5 ab, wobei der Ausschnitt des in den Figuren 9A und 9B gezeigten Bolzens 5 nur beispielsweise eine Durchtrittsöffnung 7 zeigt, die ebenfalls einen rechteckigen Querschnitt besitzt.
In diese Durchtrittsöffnung 7 ist eine Lochplatte 13 einsetzbar, wobei die Figur 9A die Lochplatte 13 außerhalb der Durchtritts- Öffnung 7 und die Figur 9B die Lochplatte innerhalb der Durchtrittsöffnung 7 abbilden. Die äußere Kontur 14 der Lochplatte 13 ist an den Außenmantel 15 des Bolzens 5 angepaßt, wobei die
Lochplatte 13 desweiteren eine hierzu entgegengesetzte planare Anlagefläche 16 für das Filter aufweist. Während des Filtrierens stützt sich das nur in der Figur 9B angedeutete Filter 8 an dieser planaren Anlagefläche 16 der Lochplatte 13 ab und wird hier- von gehaltert, wie dies die Figur 9B beispielhaft für einen Ausschnitt des Filters 8 abbildet, das als Netzstruktur, ausgebildet ist.
Die Figuren 3A und 3B zeigen eine weitere Ausführungsform eines Bolzens 5, wobei jedoch der Bolzen 5 der Figuren 3A und 3B im Unterschied zu den zuvor beschriebenen Bolzen nicht eine zylindrische Form aufweisen sondern als Flachschieber ausgebildet sind, was nichts anderes bedeutet, daß der Bolzen 5 gemäß der Figuren 3A und 3B einen rechteckigen Querschnitt besitzt. Dieser im Querschnitt rechteckige Bolzen 5 weist fünf beispielhaft gezeigte Durchtrittsöffnungen 7 auf, die mit einer Lochplatte 13 versehen sind, wobei auf der Anströmseite, wie sie in der Figur 3B abgebildet ist, diese Lochplatte 13 eine planare Anlagefläche 16 zur Halterung eines nicht gezeigten Filters besitzt, während die äußere Kontur 14 der Lochplatte an den Außenmantel 15 des Flachschiebers 5 angepaßt ist, wie dies aus der Figur 3A zu erkennen ist.
Soll ein derartiger, mit einem rechteckigen Querschnitt verse- hener Bolzen in einer Vorrichtung 1 verwendet werden, wie diese beispielsweise in Figur 1 abgebildet ist, so wird dieser Flach- Schieber 5 in einer solchen Gehäusebohrung 6 fluiddicht aufgenommen, die entsprechend ebenfalls einen rechteckigen Querschnitt hat, der an den rechteckigen Querschnitt des Flachschiebers 5 angepaßt ist.
Ebenso wie der in den Figuren 4A und 4B gezeigte zylindrische Bolzen weist der im Querschnitt rechteckige Bolzen 5 gemäß der Figuren 3A und 3B eine solche Lochplatte 13 auf, die einstückig mit dem Bolzen 5 ausgebildet ist und die somit nicht entnommen werden kann, wie dies zuvor im Zusammenhang mit den Figuren 9A und 9B beschrieben ist .
Alle zuvor beschriebenen Lochplatten 13 sind mit einer Vielzahl von Durchtrittskanälen versehen, durch die das zu filtrierende Fluid stromab des Filters geführt wird, wobei die abgebildeten Kanäle eine zylindrische Form aufweisen, jedoch auch mit einer anderen Geometrie ausgestaltet sein können.
Die Wirkungsweise der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform der Vorrichtung 1 und der nachfolgend noch beschriebenen zweiten Ausführungsform der Vorrichtung wird nunmehr anhand der Figuren 2A bis 2C beschrieben. Aus den schematischen Schnittansichten der Figuren 2A bis 2C ist zu erkennen, daß die Vorrichtung ein Gehäuse 2 aufweist, die den Fluidzufuhrkanal 3, den Bolzen 5 und den Fluidabfuhrkanal 4 aufnimmt. Desweiteren ist in dem Gehäuse 2 eine Gehäusebohrung 6 vorgesehen, die sich senkrecht zur Strömungsrichtung 9 des zu filtrierenden Fluids erstreckt und die fluiddicht den Bolzen 5 aufnimmt. Innerhalb der Gehäusebohrung 6 ist der Bolzen 5 axial in Pfeilrichtung 24 zu verschieben.
Am Beispiel der mittleren Durchtrittsöffnung 7 der Figur 2A ist dargestellt, wie eine in den Durchtrittsöffnungen 7 jeweils angeordnete Lochplatte 13 ein plattenartiges Filter 8 von der Anlagefläche 16 der Lochplatte 13 her abstützt. Dies gilt analog für alle übrigen Lochplatten 13 und Durchtrittsöffnungen 7. Die Figur 2A bildet den Bolzen 5 in seiner ersten Stellung und die Figur 2C bildet den Bolzen 5 in seiner zweiten Stellung ab, wobei durch eine axiale Verschiebung des Bolzens 5 in Pfeilrichtung 24 nach rechts diese Stellungen einstellbar ist.
Das in Pfeilrichtung 9 zugeführte zu filtrierende Fluid (Figur 2A) gelangt zunächst in den Fluidzufuhrkanal 3, der einen aufgeweiteten Endbereich 10 besitzt, der zur Verteilung des Fluids in die Durchtrittsöffnung 7 dient. Hierbei weist der aufgewei- tete Endbereich 10 eine solche axiale Länge auf, wie sie zuvor im Zusammenhang mit der Figur 4A beschrieben und dort mit X eingezeichnet ist. Nach Eintritt des zu filtrierenden Fluids in die mittleren Durchtrittsöffnung (Figur 2A) durchströmt dieses Fluid das Filter 8 und hiernach die Kanäle, die in der Lochplatte 13 vorgesehen sind. Hiernach gelangt dieses nunmehr filtrierte Fluid in den aufgeweitete Anfangsbereich 11 des Fluidabfuhrkanals 4 und verläßt das Gehäuse 2 dann über den Fluidabfuhrkanal 4.
Während des Filtriervorgangs wird der Bolzen 5 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit kontinuierlich oder schrittweise axial verschoben in Pfeilrichtung 24, wobei die Figur 2B den Bolzen 5 in einer momentanen Stellung abbildet, in der der Bolzen 5 um die Summe aus der halben axialen Länge einer Durchtrittsöffnung 7 und der halben axialen Länge eines Zwischenabschnittes 12 (= λ
nach rechts verschoben ist.
In dieser, in Figur 2B gezeigten Stellung fluchtet ein Zwischenabschnitt 12 mit dem Fluidzufuhrkanal 3, was zur Folge hat, daß das in Strömungsrichtung 9 zugeführte zu filtrierende Fluid über den aufgeweiteten Endbereich 10 des Fluidzufuhrkanals 3 auf zwei Durchtrittsöffnungen 7 aufgeteilt wird.
Bedingt dadurch, daß die in beiden Lochplatten 13 vorgesehenen Kanäle endseitig durch die Innenwandung der Gehäusebohrung 6 teilweise verschlossen ist, werden nur solche Kanäle der beiden Lochplatten 13 durchströmt, die ihrerseits endseitig in den aufgeweitete Anfangsbereich 11 des Fluidabfuhrkanals 4 münden. Dies hat zur Folge, daß bei der in Figur 2B beispielhaft gezeigten und willkürlich herausgegriffenen momentanen Stellung des Bolzens 5 von der linken Durchtrittsöffnung 7 und auch von der rechten Durchtrittsöffnung 7 nur jeweils die Hälfte der zur Verfügung stehenden Gesamtfläche durchströmt wird, mit der weiteren Folge, daß dementsprechend auch nur pro Durchtrittsöffnung 7 je- weils eine halbe Filterfläche für das Filtrieren zur Verfügung steht. Hieraus wird erklärlich, daß durch eine konstante axiale Verschiebung des Bolzens mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit immer nur eine einzige Filterfläche zum Filtrieren eingesetzt wird, die sich additiv aus den Filterteilflächen von zwei be- nachbarten Filtern zusammensetzt.
Bei einer weiteren Verschiebung des Bolzens 5 nach rechts gelangt dieser in eine zweite Stellung, wie diese in der Figur 2C gezeigt ist . In dieser zweiten Stellung steht wiederum eine ein- zige Filterfläche zur Filtrierung zur Verfügung, wobei es sich jedoch hierbei um die Filterfläche handelt, die in Figur 2A links benachbart zu der mittigen Filterfläche abgebildet ist, was in der Zeichnung dadurch deutlich gemacht ist, daß nur eine einzige Filterfläche das zeichnerisch angedeutete plattenartige Filter 8 aufweist. Gleichzeitig bildet die Figur 2C eine Stellung ab, in der das rechte Filter außerhalb der Bohrung positioniert ist und somit ausgetauscht werden kann.
Die Figuren 5 bis 8 bilden eine zweite Ausführungsform der insgesamt mit 1 bezeichneten Vorrichtung ab, wobei in den Figuren 5 und 6 teilweise ein Bereich des Gehäuses herausgebrochen ist, während in den Figuren 7 und 8 das Gehäuse nur teilweise abgebildet ist. Hierbei unterscheidet sich die zweite Ausführungsform der Vorrichtung von der zuvor beschriebenen und in Figur 1 gezeigten ersten Ausführungsform der Vorrichtung 1 dahingehend, daß bei der zweiten Ausführungsform der Vorrichtung 1 zwei Bolzen 5 vorgesehen sind, die vertikal übereinanderliegend angeordnet sind. Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, eine horizontale Anordnung der Bolzen 5 nebeneinanderliegend vorzusehen, wobei für diese Ausführungsform dann der Fluidzu- fuhrkanal und der Fluidabfuhrkanal anderen Flächen des Gehäuses
2 zugeordnet werden müssen. Jeder der Bolzen 5 ist so ausgestaltet und so axial verschiebbar, ' wie dies zuvor für den einzelnen Bolzen 5 beschrieben ist.
Stirnseitig weist das Gehäuse 2 einen einzigen Fluidzufuhrkanal
3 auf, der sich jedoch in einen ersten, unteren Fluidzufuhrteil- kanal 20 und einen zweiten, oberen Fluidzufuhrteilkanal 21 aufteilt. Im Bereich der diesbezüglichen Bolzen 5 sind diese beiden Fluidzufuhrteilkanäle 20 und 21 jeweils mit einem aufgeweitete Endbereich 10 versehen, wobei der aufgeweitete Endbereich 10 nur beim oberen Bolzen ansatzweise zu erkennen ist.
Wendet man sich nunmehr der Figur 6 zu, die die in Figur 5 von der Anströmseite gezeigte Vorrichtung von der Rückseite her, d.h. also von der Abströmseite abbildet, so erkennt man, daß die der Stirnfläche entgegengesetzte Rückenfläche mit einem Fluidabfuhrkanal 4 versehen ist, wobei innerhalb des Gehäuses 2 in diesen Fluidabfuhrkanal 4 ein erster unterer Fluidabfuhrteilkanal 22 und ein zweiter oberer Fluidabfuhrteilkanal 23 münden. Jeder Fluidabfuhrteilkanal 22 bzw. 23 ist im Bereich der Bolzen 5 mit einem aufgeweitete Anfangsbereich 11 versehen, wobei nur der aufgeweitete Bereich 11 des zweiten Fluidabfuhrteilkanals 23 sichtbar ist.
In den Figuren 7 und 8, die eine vertikale Teilschnittansicht der Figuren 5 und 6 wiedergeben, ist die zuvor beschriebene' Kanalführung und die Anordnung des aufgeweiteten Endbereiches sowie des aufgeweiteten Anfangsbereiches besser zu erkennen.
Hierbei bildet die Figur 7 den Vertikalschnitt durch die Mittelachse der entfernten Bolzen ab, wobei die Figur 7 eine Blick- richtung auf den Fluidzufuhrkanal 3 abgibt, betrachtet von der Bolzenseite her.
In Figur 7 ist mit 2 wiederum das Gehäuse bezeichnet, das eine obere Gehäusebohrung 6 und eine untere Gehäusebohrung 6 aufweist, wobei innerhalb der Gehäusebohrungen 6 jeweils ein nicht gezeigter Bolzen 5 axial verschiebbar und fluiddicht gelagert ist. Um das zu filtrierende Fluid den in dem Bolzen vorgesehenen Durchtrittsöffnungen 7, die mit entsprechenden plattenartigen Filtern zu belegen sind, zuzuführen, erfolgt im Fluidzufuhrkanal 3 eine gleichmäßige Aufteilung des zugeführten zu filtrierenden Fluids auf einen ersten unteren Fluidzufuhrteilkanal 20 und einen zweiten oberen Fluidzufuhrteilkanal 21, wobei diese beiden Fluidzufuhrteilkanäle 20 bzw. 21 jeweils in einen aufgeweiteten Endbereich 10 münden. Hierbei weist der aufgeweitete Endbereich 10 eine solche axiale Länge auf, die der Länge entspricht, wie diese in Figur 4A eingezeichnet und dort mit X bezeichnet ist . Desweiteren ist zu erkennen, daß jeder Fluidzufuhrteilkanal 20 bzw. 21 mittig in den aufgeweiteten Endbereich 10 einmündet, wo- bei der aufgeweitete Endbereich 10 sich vom Bolzen her kontinuierlich bis zur Einmündung des Fluidzufuhrteilkanals verjüngt. Dies dient der Optimierung der Strömungsverteilung im aufgeweiteten Bereich.
Dem schematischen Vertikalschnitt durch die Mittelachse des entfernten Bolzens gemäß Figur 8 betrachtet in Richtung auf den Fluidabfuhrkanal 4, ist zu entnehmen, daß jeder Gehäusebohrung 6 ein aufgeweiteter Anfangsbereich 11 zugeordnet ist, wobei dieser aufgeweitete Anfangsbereich 11 in Strömung des filtrierten Flu- ids gesehen in einen unteren, ersten Fluidabfuhrteilkanal 22 und in einen oberen, zweiten Fluidabfuhrteilkanal 23 einmündet. Hierbei vereinigen sich diese beiden Fluidabfuhrteilkanäle 22 und 23 noch innerhalb des Gehäuses 2 zu dem gemeinsamen Fluidabfuhrkanal 4 , wobei diese Vereinigung und der Fluidabfuhrkanal 4 nicht in Figur 8 abgebildet sind. Die aufgeweiteten Anfangsbereiche 11 sind mit den aufgeweiteten Endbereichen 10 identisch ausgestaltet und weisen durchgehend eine konstante axiale Höhe auf .

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Filtrieren eines Fluids, insbesondere zum Filtrieren eines verflüssigten Kunststoffes, mit einem Gehäuse, dem mindestens ein Fluidzufuhrkanal und mindestens ein Fluidabfuhrkanal zugeordnet ist, wobei zwischen dem Fluidzufuhrkanal und dem Fluidabfuhrkanal mindestens ein mit Durchtrittsöffnungen versehener Filterträger zur Halterung von mindestens zwei plattenartigen Filtern angeordnet ist und die in den Durchtrittsöffnungen gehalterten Filter im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung des Fluids ausgerichtet sind und wobei der Filter- träger mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit zwischen einer ersten Stellung, in der ausschließlich das eine Filter das Fluid filtriert, und einer zweiten Stellung, in der ausschließlich das andere Filter das Fluid filtriert, und umgekehrt hierzu, bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterträger als Bolzen (5) ausgebildet ist, der fluiddicht in einer im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung des Fluids (9) verlaufenden Gehäusebohrung (6) angeordnet und dort zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung axial verschiebbar ist, daß der zum Bolzen (5) hin weisende Endbereich (10) des Fluidzufuhrka- nals (3) und der vom Bolzen (5) weg weisende Anfangsbereich (11) des Fluidabfuhrkanals (4) in Verschieberichtung (24) des Bolzens (5) gesehen aufgeweitet ist und daß der aufgeweitete Endbereich (10) des Fluidzufuhrkanals (3) und der aufgeweitete Anfangsbereich (11) des Fluidabfuhrkanals (4) eine solche axiale Länge aufweist, die der Summe (X) aus der axialen Länge einer einzigen Durchtrittsöffnung (7) und der axialen Länge eines einzigen zwischen zwei benachbarten Durchtrittsöffnungen (7) bestehenden Zwischenabschnittes (12) des Bolzens (5) entspricht, wobei alle Zwischenabschnitte (12) eine identische axiale Länge besitzen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aufgeweitete Endbereich (10) und/oder der aufgeweitete Anfangsbereich (11) über die gesamte axiale Länge des Endbereichs bzw. des Anfangsbereichs eine konstante Höhe haben bzw. hat.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der aufgeweitete Endbereich (10) und der aufgeweitete Anfangsbereich (11) identisch ausgestaltet sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der aufgeweitete Endbereich (10) in Richtung auf den Fluidzufuhrkanal (3) und/oder der aufgeweitete Anfangsbereich (11) in Richtung auf den Fluidabfuhrkanal (4) verjüngen bzw. verjüngt.
5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidzufuhrkanal (3) mittig in den aufgeweiteten Endbereich (10) mündet und/oder daß sich der Fluidabfuhrkanal (4) mittig an den aufgeweiteten Anfangsbereich (11) anschließt.
6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (5) ein zylindrischer Bolzen und die Gehäusebohrung (6) eine zylindrische Bohrung sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (5) als Flachschieber mit einem rechteckigen Querschnitt ausgebildet ist und die Gehäusebohrung (6) aus einer rechteckigen Aussparung besteht, die den Flachschieber fluiddicht aufnimmt und axial verschiebbar lagert.
8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (5) drei bis acht, identisch geformte Durchtrittsöffnungen (7) zur Aufnahme von drei bis acht, identisch geformten plattenartigen Filtern (8) aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedem plattenartigen Filter (8) eine stromab des Filters vorgesehene Lochplatte (13) zugeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochplatte (13) in ihrer äußeren Kontur (14) an die Form des Außenmantels (15) des Bolzens (5) angepaßt ist und desweiteren eine im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung (9) des zu filtrierenden Fluids ausgerichtete planare Anlagefläche (16) zur Abstützung des stromauf angeordneten Filters (8) aufweist.
11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bolzen (5) ein Antriebselement (17) zur axialen Verschiebung des Bolzens (5) zugeordnet ist und daß das Antriebselement (17) den Bolzen (5) mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit, insbesondere mit einer vorgegebenen konstanten Geschwindigkeit, axial verschiebt.
12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem aufgeweiteten Endbereich (10) und/oder dem aufgeweiteten Anfangsbereich (11) eine Meßeinrichtung zur Erfassung der Fluidtemperatur, des Druckes, des Differenzdruckes und/oder der Strömungsgeschwindigkeit des Fluids zugeordnet ist und daß abhängig von dem erfaßten Meßwert die axiale Vor- schubstrecke und/oder die axiale Vorschubgeschwindigkeit des Bolzens (5) gesteuert wird.
13. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (5) mindestens drei Filter (8) aufweist und daß der Bolzen (5) durch eine axiale Verschiebung in eine dritte Stellung bringbar ist, in der mindestens ein mit einem plattenartigen Filter (8) versehener Bolzenabschnitt außerhalb des Gehäuses (2) angeordnet ist, während gleichzeitig mindestens ein anderes Filter (8) das Fluid filtriert.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gehäuse (2) ein geschlossener Auf ahmebereich (18) für den außerhalb des Gehäuses (2) angeordneten Bolzenabschnitt zugeordnet ist, wobei der Aufnahmebereich (18) einen entfernbaren Entnahmeabschnitt (19) zur Entnahme von mindestens einem Filter (8) aufweist.
15. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (5) mindestens drei Filter (8) aufweist, daß der Bolzen (5) durch eine axiale Verschiebung in eine vierte Stellung bringbar ist, in der mindestens ein plattenartiges Filter (8) entgegengesetzt zur Strömungsrichtung (9) beim Filtrieren mit einem Teilstrom an filtrierten Fluid durchströmt wird, wobei in der vierten Stellung ein stromauf des einen Filters (8) vorhandener Raum mit einem diesem Raum zugeordneten Ablaßkanal fluchtet und daß in der vierten Stellung des Bolzens (5) mindestens ein anderes Filter (8) das Fluid filtriert.
16. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (2) zwei bis sechs Gehäusebohrungen (6) angeordnet sind, daß jede Gehäusebohrung (6) jeweils einen Bolzen (5) axial verschiebbar lagert, daß ein gemeinsamer Fluidzufuhrkanal (3) vorgesehen ist, der sich auf eine der An- zahl der Bolzen (5) entsprechende Zahl von Fluidzufuhrteilkanä- len (20, 21) aufteilt, wobei jeder Fluidzufuhrteilkanal (20, 21) den zum Bolzen (5) hin weisenden aufgeweiteten Endbereich (10) aufweist, daß stromab der Filter (8) eine der Anzahl der Bolzen (5) entsprechende Anzahl von Fluidabfuhrteilkanälen (22, 23) vorgesehen ist, die jeweils mit einem aufgeweiteten Anfangsbereich (11) versehen sind, und daß die Fluidabfuhrteilkanäle (22, 23) in einen gemeinsamen Fluidabfuhrkanal (4) münden.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Bolzen (5) ein separates Antriebselement zur axialen Verschiebung des Bolzens (5) zugeordnet ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) eine Steuerung aufweist, die derart ausgebildet ist, daß jedes Antriebselement abhängig von einem von der Steuerung erzeugten Steuersignals den zugehörigen Bolzen unabhängig von der axialen Verschiebung der übrigen Bolzen individuell über eine vorgegebene Verschiebestrecke oder eine vorgegebene Verschiebegeschwindigkeit axial verschiebt .
19. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (2) zwei Gehäusebohrungen (6) angeordnet sind, daß jede Gehäusebohrung (6) einen Bolzen (5) axial verschiebbar lagert, daß jedem Bolzen (5) ein Antriebselement und fünf Durchtrittsöffnungen (7) zur Aufnahme von fünf plattenartigen Filtern (8) zugeordnet ist, daß ein gemeinsamer Fluidzufuhrkanal (3) vorgesehen ist, der sich auf zwei Fluidzu- fuhrteilkanäle (20, 21) aufteilt, wobei jeder Fluidzufuhrteilkanal (20, 21) den zum Bolzen (5) hin weisenden aufgeweiteten Endbereich (10) aufweist, daß stromab der Filter (8) zwei Fluid- abfuhrteilkanäle (22, 23) pro Bolzen (5) vorgesehen sind, die jeweils mit einem aufgeweiteten Anfangsbereich (11) versehen sind, und daß die beiden Fluidabfuhrteilkanäle (22, 23) in einen gemeinsamen Fluidabfuhrkanal (4) münden.
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