"Vorrichtung zum Filtrieren eines Fluids, insbesondere für kunststoffverarbeitende Anlagen"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Filtrieren eines Fluids, insbesondere eines verflüssigten Kunststoffes mit einem Gehäuse eines Siebwechslers mit einem Zuführkanal und einem Abfuhrkanal, wobei im Strömungsweg des Fluids in einem quer zur Strömungsrichtung verschieblich gelagerten Siebträger wenigstens je ein Filterelement in einem entsprechenden Siebraum angeordnet und mit dem Zufuhrkanal und dem Abfuhrkanal in Verbindung bringbar ist gemäß dem Oberbegriff des An- Spruches 1 und 2.

Aus der EP 0 554 237 A ist eine Filtervorrichtung für verunreinigte Fluide und ein Verfahren zu ihrem Betrieb bekannt geworden. Bei dieser bekannten Einrichtung ist zumindest einem Abström- kanal zumindest ein Vorratsraum zur Aufnahme einer beim

Rückspülvorgang benötigten Fluidmenge angeschlossen. In dem

Vorratsraum ist ein Kolben zur Verdrängung von Fluid aus dem Vorratsraum geführt, wobei dieser Vorratsraum beim Rückspülvorgang sowohl mit der Abströmseite des rückzuspülenden Siebnestes als auch mit dem Abströmkanal in freier Fließverbin- düng für das gereinigte Fluid steht. Der Vorrats- oder Speicherraum wird während der normalen Produktion mit Kunststoffmaterial gefüllt und steht im Fall der Rückspülung nicht nur mit dem rückzuspülenden Siebnest in Verbindung, sondern der in dem Speicherraum geführte Verdrängerkolben wirkt auch auf den normalen Produktionskanal ein, der von dem dann in Betrieb befindlichen Sieb zum Arbeitsgerät oder Werkzeug führt. Hier tritt die Schwierigkeit auf, dass bei der Mündung des Speicherraumes in den Produktionskanal die aus dem Speicherraum auszudrückende Kunststoffmasse teilweise entgegen der Fließrichtung im Produktionskanal fließen muss. Ein Teil des aus dem Speicheraum ausgedrückten Kunststoffmaterials fließt aber auch in Richtung des Produktionskanals, d. h. in Richtung zum Werkzeug hin. Hier treten also Schwierigkeiten auf, die in der Praxis schwer zu beherrschen sind.

Die in dieser Literatursteller angesprochene Druckkonstante ist nicht erreichbar, da es sich hier um kommunizierende Röhren, d. h. in Verbindung befindliche Druckräume handelt. Weiterhin ist der Widerstand zur Rückspülöffnung hin wesentlich geringer als zum Werkzeug hin, so dass am Werkzeug selbst eine erheblicher Druckabfall auftreten muss.

In der WO 98/47688 wird eine Siebeinrichtung für verflüssigten Kunststoff beschrieben, bei welcher ebenfalls ein Verdränger- kolben gereinigte Kunststoffmasse durch das Sieb zurückdrückt, um damit den Rückspülvorgang durchzuführen. Diese Anord-

nung hat den Nachteil, das Ventileinrichtungen vorhanden sein müssen, die während der normalen Arbeitsweise, also während der Produktionsphase, den Rückfließkanal verschließen. Solche Ventileinrichtungen sind bei Verarbeitung von fluidem thermo- plastischem Kunststoffmaterial unerwünscht, da sie zu Verstopfungen führen können und selbstverständlich zusätzlich beheizt sein müssen. Auch kann eine Zersetzung des Kunststoffmaterials in diesem Bereich erfolgen, da die Ventileinrichtung niemals ganz sauber gereinigt werden kann.

Die bekannte Einrichtung hat weiterhin den Nachteil, dass zum Auswechseln der Siebe die gesamte Ventileinrichtung abgenommen werden muss, also die bekannte Vorrichtung ist relativ aufwendig gestaltet.

Die Nachteile dieser Einrichtungen werden durch die Vorrichtung gemäß der DE 10 2004 036 597 B3 vermieden. In dieser Literaturstelle wird eine relativ aufwendige Einrichtung erläutert, die zwar zu dem gewünschten Ziel führt, nämlich eine Vorrichtung vorzuschlagen, bei der der Rückspüleffekt wesentlich verbessert werden kann, zugleich aber auch der Masseverlust im Hauptstrom zum Zeitpunkt des Rückspulens vermieden wird und der im Kanal angeordnete Verdrängerkolben stets von Material umspült wird.

Die DE 103 01 536 A1 offenbart für eine entsprechende Filtereinheit einen im Abführkanal befindlichen Durchflusssensör. In Abhängigkeit vom gemessenen Durchfluss wird ein im Zuführkanal befindlicher Druckerzeuger, nämlich eine Pumpe oder eine Drossel, angesteuert.

Aus der EP 1 208 956 A1 ist es bekannt, die Ansteuerung eines Extruders in Abhängigkeit von einem nach einem üblichen Siebwechsler gemessenen Druck durchzuführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung Vorzuschlagen, mit der im Bereich des Abfuhrkanals eine Druckkonstante und eine Durchflussmengenkonstante erreichbar ist.

Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Lehre der Ansprüche gelöst.

Im Hauptanspruch wird eine konkrete Vorrichtung vorgeschlagen, die im Vergleich zu der in der DE 10 2004 036 597 B3 beschriebenen Einrichtung einfacher ausgebildet ist, aber das glei- che Ziel erreicht. Bei dieser Anordnung wird in dem Zuführkanal ein Speicherraum mit einem darin angeordneten Verdrängerkolben angeordnet. Zwischen der Mündung dieses Speicherraumes mit dem Verdrängerkolben und dem eigentlichen Siebwechsler ist dann ein Druckerzeuger vorgesehen, so daß bei einem An- sprechen des am Abfuhrkanal vorgesehenen Sensors sowohl der Verdrängerkolben betätigt wird und damit Material aus dem Speicherraum in den Zuführkanal abgibt und gleichzeitig der Druckerzeuger dieses Zusatzmaterial dadurch beherrscht, daß er entsprechend schneller umlaufend angetrieben wird.

Im normalen Betrieb läuft der Druckerzeuger, beispielsweise eine Zahnradpumpe, mit einer entsprechenden Leistung und sorgt dafür, dass der mögliche Druckabfall, der dadurch entstehen kann, dass der Speicherraum für den Verdrängerkolben mit Material gefüllt wird, sich nicht auf den Siebwechsler und die daran angeschlossenen Werkzeuge auswirken kann. Erfolgt

nunmehr durch den Vorgang des Rückspulens oder beispielsweise durch die Entlüftung des Siebwechslers ein Druckabfall an der Austrittsseite des Druckerzeugers, bedingt durch die Materialentnahme aus dem Prozeß, wird der Druckerzeuger zusätzlich tätig und gleichzeitig arbeitet der Verdrängerkolben und führt das im Speicherraum befindliche Kunststoffmaterial in den Zuführkanal ein, so dass der durch die erhöhte Leistung des Druckerzeugers im Zuführkanal auf der Ansaugseite des Druckerzeugers entstehende Druckabfall durch das durch den Verdrängerkolben aus dem Speicherraum ausgepresste und in den Zuführkanal geführte Gut ausgeglichen wird.

Es wird dann vorgeschlagen, dass im Bereich des Zuführkanals ein mit einem Verdrängerkolben ausgerüsteter Speicherraum angeordnet ist. Der Druckerzeuger ist dabei im Zufuhrkanal in

Strömungsrichtung des Fluids vor dem Speicherraum bzw. der Mündung des Speicherraumes angeordnet, wobei bei Füllung des Speicherraumes der Druckerzeuger mit höherer Leistung arbeitet.

Mit der Erfindung wird auch eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei der im Bereich des Abfuhrkanals ein Sensor angeordnet ist, der hier den Druck und die Durchflussmenge des Materials kontrolliert und mißt. Diese Werte steuern einerseits einen Druckerzeu- ger, andererseits den Betrieb der Zufuhrvorrichtung, beispielsweise einen Doppelschneckenextruder. Fällt der Durchfluss- mengenwert und/oder der Druckwert wird automatisch die Leistung der Zuführeinrichtung erhöht, d. h. es wird mehr Material dort zugeführt und gleichzeitig der normalerweise mit einer konstanten Um-drehungszahl umlaufende Druckerzeuger mit einer höheren Umdrehungszahl angetrieben, so daß der durch

eine Materialentnahme aus dem Prozeß hier durch einen Rückspülvorgang oder den Entlüftungsvorgang auftritt entstehende Druckabfall und Volumenabfall sensitiv ausgeglichen.

Mit anderen Worten ausgedrückt wird im Bereich des Abfuhrkanals eine Druckkonstanz und eine Durchflussmengenkonstanz erzielt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an- hand der Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen zeigt dabei in

Fig. 1 den Siebwechsler mit Druckerzeuger und Ver- drängerkolbeneinrichtung in der Stellung des Verdrängerkolbens wenn der Speicherraum mit Kunststoffmaterial gefüllt ist, in

Fig. 2 die Anordnung gemäß Fig. 1 , wobei der Verdrängerkolben nunmehr das im Speicherraum befindliche Material ausgedrückt hat und in

Fig. 3 die Anordnung derart, daß der Druckerzeuger in Strömungsrichtung des Fluids gesehen vor der

Mündung des Speicherraumes angeordnet ist.

In den Figuren 1 und 2 ist ein Gehäuse 1 eines Siebwechslers dargestellt, dass mit einem Zuführkanal 2 und einem Abfuhrka- nal 3 ausgerüstet ist. Innerhalb dieses Gehäuses 1 sind Siebträger 4 und 4a vorgesehen, die wenigstens je ein Filterelement 5, 6 in einem entsprechenden Siebraum 7, 8 aufnehmen, wobei diese Siebräume 7, 8 mit dem Zuführkanal 2 und die Abströmseite der Filterelemente 5, 6 mit dem Abfuhrkanal 3 in Verbin- düng steht.

In dem Zuführkanal 2 ist ein Druckerzeuger 12 angeordnet, der vorzugsweise als Zahnradpumpe ausgebildet ist und diesem Druckerzeuger 12 ist ein Schmelzespeicher vorgeschaltet, der im wesentlichen aus einem Verdrängerkolben 10 und einem Speicherraum 11 besteht.

Ist, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, der Verdrängerkolben 10 in seiner angehobenen Stellung, steht der Speicherraum 11 mit dem Zuführkanal 2 in Verbindung und in dem Zuführkanal 2 fließendes Kunststoffmaterial tritt in den Speicherraum 11 bis zu dessen Füllung ein.

Im Bereich des Abfuhrkanales 3 ist ein Sensor S angeordnet, der den Druck und die Durchflussmenge des hier fließenden Materials überwacht. Im Bereich des Zuführkanals 2 ist eine

Steuerung Z vorgesehen, mit der der Füllungsgrad des Zuführkanals 2 kontrolliert wird und im Bereich des Druckerzeugers 12 ist eine Steuereinrichtung D vorgesehen, die auf die Leistung . des Druckerzeugers 12 einwirkt.

Eine negative änderung im Bereich des Sensors S bewirkt eine Erhöhung des Füllungsgrades der Zuführeinrichtung 2, indem beispielsweise der Kolben 10 betätigt wird und gleichzeitig der Druckerzeuger 12 mit höherer Leistung umläuft.

Erfolgt nunmehr beim Rückspülen bzw. beim Entlüften des Siebwechslers ein Druckabfall in dem Abfuhrkanal 3 und damit ein Druckabfall bezüglich der im Abfuhrkanal 3 angeordneten Werkzeuge, wird die Leistung des Druckerzeugers 12 entspre- chend erhöht und gleichzeitig wird durch den Verdrängerkolben

10 gespeichertes Kunststoffmaterial aus dem Speicherraum 11

in den Zuführkanal 2 zugeführt, wobei durch die Tätigkeit des Druckerzeugers 12 nunmehr verhindert wird, dass sich der durch den Verdrängerkolben 10 ausgeübte Druck auch in dem Zuführkanal 2 bei der Darstellung in den Fig. 1 und 2 nach rechts auswirken kann, also entgegen der normalen Strömung des im

Zuführkanal 2 fließenden Materials.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ebenfalls ein Gehäuse 1 eines Siebwechslers dargestellt, das mit einem Zuführkanal 2 und einem Abfuhrkanal 3 ausgerüstet ist. Innerhalb dieses Gehäuses sind Filterelemente 5 und 6 angeordnet. In dem Zuführkanal 2 ist ein Druckerzeuger 12 vorgesehen, der vorzugsweise als Zahnradpumpe ausgebildet ist und diesem Druckerzeuger 12 ist ein Schmelzspeicher nachgeschaltet, der im wesentlichen aus einem Verdrängerkolben 10 und einem

Speicherraum 11 besteht.

Ist, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, der Verdrängerkolben 10 in seiner angehobenen Stellung, steht der Speicherraum 11 mit dem Zuführkanal 2 in Verbindung und in dem Zuführkanal 2 fließendes Kunststoffmaterial tritt in den Speicherraum 11 bis zu dessen Füllung ein.

Auch hier ist im Bereich des Abfuhrkanals 3 ein Sensor S an- geordnet, der den Druck und die Durchflussmenge des hier fließenden Materials überwacht. Im Bereich des Zuführkanals 2 ist eine Steuerung Z vorgesehen, mit der der Füllungsgrad der Zuführeinrichtung 2 kontrolliert wird und im Bereich des Druckerzeugers 12 ist eine Steuereinrichtung D vorgesehen, die auf die Leistung des Druckerzeugers einwirkt.

Bei dieser Anordnung arbeitet bei Füllung des Speicherraumes 11 der Druckerzeuger 12 mit höherer Leistung.