Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schmelzefilter für die Filtrierung von Kunststoff- schmelzen mit einem zwischen zwei Gehäuseplatten um eine Siebrotorachse dreh bar angeordneten Siebrotor, der entlang einer Kreisbahn Ausnehmungen zur Auf nahme austauschbarer Filterelemente aufweist, und mit einem die Gehäuseplatten im Bereiche der Kreisbahn durchbrechenden Schmelzekanal für zu filtrierende Kunststoffschmelze, wobei der Siebrotor ein Transportmittel für die Filterelemente bildet, mit dem die Filterelemente wenigstens zwischen einer Filterstellung und einer weiteren Stellung um die Siebrotorachse verlagerbar sind.

Stand der Technik

Mit derartigen Vorrichtungen sollen Kunststoffe, insbesondere wiederaufzubereiten de Kunststoffe, vor ihrer weiteren Bearbeitung wirtschaftlich von Fremdstoffen be- freit oder von anderen Kunststoffen, die nicht in der Schmelze gelöst sind, getrennt werden. In diesem aufzubereitenden Gemisch befinden sich die auszufilternden Verschmutzungen wie Klebestreifen, Etiketten, Aluminiumverschlußdeckel u. dgl. ebenso, wie auszufilternde Kunststoffe, beispielsweise Polypropylen, PET od. dgl., die einen höheren Schmelzpunkt aufweisen, wobei eine Abtrennung dieser Stoffe durch eine Ausnützung unterschiedlicher spezifischer Dichten, insbesondere kleine rer Schmutzteilchen, nur schwer möglich ist. Erschwerend wirkt dabei, dass die Menge an auszufilternden Stoffen sehr hoch sein kann, was den Reinigungsauf wand erheblich erhöht und die vorgesehenen Filter naturgemäß erheblich belastet. Deshalb wird der Kunststoff nach einer Grobreinigung zuerst aufgeschmolzen und anschließend durch die Vorrichtung gefördert.

Für die Filtrierung verschmutzter Massen ist es bekannt, eine eingangs genannte Vorrichtungen vorzusehen (DE4240461 C1 ). Bei dieser bekannten Vorrichtung sind die Filter in einer Scheibe auswechselbar gehalten, welche die Filterelemente in auf einer Kreisbahn angeordneten Ausnehmungen austauschbar aufnimmt. Die einzel nen Filter sind somit in einer Art Trommelmagazin angeordnet, womit die Möglich keit besteht stets neue Filter in den von der Schmelze durchströmten Strömungska nal einzubringen, in dem die Scheibe um den Winkelversatz zwischen zwei Filter einsätzen weitergedreht wird. Eine kontinuierliche Reinigung der Filtereinsätze ist dabei nicht vorgesehen. Mittels eines Antriebes kann die Scheibe aus einer Arbeits lage in welcher der Siebvorgang erfolgt in einer Wechsellage weitergeführt werden, in der das jeweilige Filterelement gewechselt werden kann. Durch die hohen, auf den Siebrotor einwirkenden, von der zu reinigenden Schmelze bewirkten Kräfte in axialer Richtung unterliegt die Vorrichtung einem erheblichen Verschleiß.

Des Weiteren ist aus der EP 2 061 575 A1 eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Filtern von Verunreinigungen aus einer Kunststoffschmelze bekannt, wobei ein Fil tereinsatz in Form eines um seine Rotationsachse drehbar gegenüber einem Ge häuse gelagerten und von der Kunststoffschmelze durchströmten hohlen Rotations körpers vorgesehen ist, der in einem Strömungskanal des Gehäuses zwischen ei nem Zuführkanal für die zu filtrierende Kunststoffschmelze und einem Abfuhrkanal für die filtrierte Kunststoffschmelze angeordnet ist. Zudem ist eine mit dem Filterein satz zusammenwirkende Förderschnecke als Austragsvorrichtung für vom Filter zu rückgehaltene Verunreinigungen vorgesehen. Um bei einfacher Konstruktion einen raschen und problemlosen Filterwechsel zu ermöglichen umfasst der Filtereinsatz ein stirnseitig des Rotationskörpers angeordnetes scheibenförmiges, zur Rotations achse koaxiales Filter. Zudem gehört der Austragsvorrichtung mindestens ein in Drehrichtung des Filtereinsatzes hinter der Förderschnecke angeordneter und ge gen den Filter angestellter Schaber zu. Ein Nachteil dieser Vorrichtung liegt darin, dass die Vorrichtung für einen Filterwechsel außer Betrieb genommen werden muss, womit Stilstandszeiten der Vorrichtung in Kauf genommen werden müssen.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs geschil derten Art zu schaffen, welche die vorgenannten Nachteile vermeidet und die bei möglichst einfacher Konstruktion einen raschen und problemlosen Filterwechsel ge stattet ohne außer Betrieb genommen werden zu müssen und dabei einem verrin gerten Verschleißunterliegt.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass der Siebrotor zwei axial be- abstandete Rotorwangen umfasst, die einander gegenüberliegend mit von der Kunststoffschmelze durchströmbaren Filterelementen ausgestattet sind und zu de nen die Schmelzekanäle der beiden Gehäuseplatten hin ausmünden, wobei zwi schen gegenüberliegenden Filterelementen wenigstens ein Sammelraum für von den Siebscheiben durchströmte, filtrierte Kunststoffschmelze im Siebrotor vorgese hen ist und wobei zur Ableitung filtrierter Kunststoffschmelze aus dem Sammelraum ein im Bereich der Rotorachse aus dem Siebrotor ausmündender Strömungskanal vorgesehen ist.

Der Siebrotor ist entweder mit einer Welle oder mit Achsstummeln in den beiden Gehäuseplatten drehbar gelagert oder auf einer drehfest in den beiden Gehäuse platten gehaltenen Rotorachse drehbar gelagert. Zudem verfügt der Siebrotor an beiden Seiten, in den einander abgewandten Rotorwangen, über mehrere, mit Fil terelementen ausgestattete Siebnester. Die zwei einander gegenüberliegenden, von der Kunststoffschmelze durchströmbaren, Filterelemente eines Filterelementpaares werden gleichzeitig von den ebenfalls gegenüberliegenden Schmelzekanälen der beiden Gehäuseplatten mit zu filtrierender Kunststoffschmelze beaufschlagt, wodurch sich die auf den Siebrotor in axialer Richtung einwirkenden Kräfte praktisch gegenseitig aufheben, womit für ein Verdrehen des Siebrotors erheblich geringere Kräfte aufgewendet werden müssen und die Vorrichtung somit einem geringeren Verschleiß unterliegt. Zwischen den gegenüberliegenden Filterelementen wenigs- tens eines Filterelementpaares ist im Siebrotor wenigstens ein Sammelraum für von den Siebscheiben durchströmte, filtrierte Kunststoffschmelze vorgesehen. Dieser Sammelraum mündet über den Strömungskanal im Bereich der Rotorachse aus dem Siebrotor aus.

Um die filtrierte Kunststoffschmelze vorteilhaft aus der Vorrichtung ausbringen zu können, kann eine Gehäuseplatte im Lagerbereich der Rotorachse neben einer Ro torwange eine Ringkanalnut aufweisen, in welche der Strömungskanal ausmündet und an welche Ringkanalnut ein Abführkanal in der Gehäuseplatte für filtrierte Kunststoffschmelze anschließt. Die Ringkanalnut läuft vorzugsweise nur ein Seg ment um die Rotorachs um, also nicht vollumfänglich. Damit kann der Strömungs kanal verschlossen und ein Übertritt von Kunststoffschmelze verhindert werden, wenn ein Filterelementpaar mit dem Siebrotor eine Filterelementwechselstellung verlagert ist.

Alternativ kann eine bezüglich der Gehäuseplatten feststehende Rotorachse vorge sehen sein, auf welcher der Siebrotor um die Siebrotorachse drehbar gelagert ist, wobei die Rotorachse den Strömungskanal ausbildet, an den ein durch eine Gehäu seplatte geführter Abführkanal für filtrierte Kunststoffschmelze anschließt. Ist der Strömungskanal von Nuten in der Rotorachsenoberfläche gebildet, so kann die Vor richtung im zerlegten Zustand besonders einfach gereinigt werden.

Im vorliegenden Fall ist die Filterstellung ein Filterbereich, in dem zwei oder mehre re gegenüberliegende und zueinander weisende Filterelementpaare gleichzeitig von zu filtrierender Kunststoffschmelze durchströmt werden. In einer weiteren Stellung um die Siebrotorachse ist außerhalb des Filterbereichs eine Rückspülstellung oder ein Rückspülbereich vorgesehen, in dem die Filterelemente mit bereits filtrierter Kunststoffschmelze zur Abreinigung der Filterelemente rückgespült werden können. Diese Rückspülung kann über eine gesonderte Leitung von außerhalb der Vorrich tung erfolgen. Besonders vorteilhaft ist es allerdings einen Teil des filtrierten

Schmelzestromes umzuleiten und damit die Rückspülung vorzunehmen. Dazu empfiehlt es sich, wenn die feststehende Rotorachse zwischen den beiden Gehäuseplatten wenigstens eine, die Rotorachse radial durchsetzende, Rückspül leitung aufweist, die einerends an den Strömungskanal anschließt und die ander seits an einer Rückspülstellung zur Rückspülung von Filterelementen ausmündet, wobei in der Rückspülleitung ein Schieberventil angeordnet ist, mit dem die Rück spülleitung wahlweise freigegeben bzw. versperrt ist.

Sind zwischen je zwei gegenüberliegenden Filterelementen zwei, durch einen Steg getrennte Sammelräume für von den Filterelementen filtrierte Kunststoffschmelzen im Siebrotor vorgesehen, so kann gegebenenfalls jedes Filterelement für sich rück gespült werden. Der Vorteil ist ein höherer Rückspülstrom bei geringerem Druckab fall am Filterelement, was die Abreinigungsleistung verbessert. Dazu wären dann zwei Rückspülleitungen vorzusehen und das Schieberventil zwischen einer Rück spülstellung für das eine Filterelement und einer Rückspülstellung für das andere, gegenüberliegende Filterelement sowie einer Sperrsteilung verlagerbar auszuge stalten.

Insbesondere umfasst der Siebrotor wenigstens drei, vorzugsweise vier oder mehr, einander gegenüberliegende Filterelementpaare, von denen eines, zwei oder meh rere, einer Filterstellung, eines einer Rückspülstellung und eines oder mehrere einer Wechsel- oder Warteposition zugeordnet ist. So können in den Gehäuseplatten um die Schmelzenkanäle nierenförmige, entlang der Kreisbahn verlaufende Verteilräu me vorgesehen sein, mit denen beispielsweise ein, zwei oder mehrere Filterele mentpaare gleichzeitig die Filtrierung der Kunststoffschmelze übernehmen können. Dazu verbindet insbesondere die Ringkanalnut die Strömungskanäle zweier oder mehrerer Filterelementpaare.

In der Ringkanalnut zwischen den Strömungskanälen zweier oder mehrerer Fil terelementpaare kann ein Ventilelement vorgesehen sein, mit dem insbesondere der Fluss der Kunststoffschmelze zu einem sich in Rückspülstellung befindlichen Filterelementpaares eingestellt und/oder geregelt werden kann. Der zum Rückspü len erforderliche Druck wird durch den Gegendruck, des dem Schmelzefilter nach- folgenden Werkzeugs erzeugt, der einen Teil der Schmelze entgegengesetzt in das Siebnest des sich in Rückspülstellung befindlichen Filterelementpaares drückt und die Filterelemente rückspült. Das rückgespülte, verunreinigte Material wird über ent sprechende Öffnungen in den beiden Gehäuseplatten abgeführt. Die Stelllage und Position des Ventilelementes, insbesondere einer Drossel, wird einerseits von der Viskosität aber auch von der Verschmutzung der Schmelze bestimmt.

Um die Filterelemente in der Wartungsstellung einfach und rasch auch währen des Betriebes wechseln zu können, ist es von Vorteil, wenn die Gehäuseplatten im Be reich der Wechselposition der Filterelementpaare, insbesondere mit Abdeckungen verschließbare, die Gehäuseplatten durchbrechende Wartungsöffnungen aufwei sen.

Zwecks Drehverstellung des Siebrotors kann der Siebrotor außenumfänglich mit ei ner Verzahnung ausgestattet sein, in die ein Stelltrieb als Drehantrieb für den Sie brotor eingreift. Der Antrieb erfolgt über eine Vorschubeinheit die an einem Zahn kranz des Siebrotors angreift. Dies erlaubt ein Takten des Drehantriebes in Abhän gigkeit von der Verschmutzung der Schmelze. Anstelle besagter Vorschubeinheit kann der Rotor auch über einen Drehantrieb im Bereich der Siebrotorwelle, bei spielsweise mit einem Schrittmotor, drehangetrieben sein. Der Drehantrieb kann elektrisch oder hydraulisch, diskret oder kontinuierlich ausgeführt sein.

Über eine vorgegebene Taktzahl (Drehzahl) bewegen sich die Siebnester mit dem Rotor durch den Arbeitsraum und filtrieren die Schmelze. Die Bewegung führt weiter über eine geschlossene Siebwechselposition und eine Rückspülposition, in der die Siebe gereinigt werden. Mit zunehmender Verschmutzung steigt der Schmelze druck, der von einem Sensor in einem Zulaufkanal erfasst wird. Mit steigendem Schmelzedruck kann die Taktzahl erhöht werden, um die Siebe in kürzeren Abstän den rückzuspülen.

Eine diskontinuierliche Umlaufbewegung, wobei die Verweilzeit in der Rückspülung verlängert wird, ist ebenso möglich wie eine kontinuierliche Umlaufbewegung. Der Siebrotor ist vorzugsweise in den zwei Gehäuseplatten drehbar gelagert, wobei die beiden Gehäuseplatten über radial außerhalb des Rotors umfänglich, insbeson dere entlang einer Kreisbahn, angeordnete, die Gehäuseplatten gegen dazwischen angeordnete Distanzelemente pressende, Zuganker miteinander verbunden sein können. Die beiden Gehäuseplatten werden also beispielsweise über Zuganker mit Distanzrohren miteinander verschraubt. Mittels der Distanzelemente kann ein defi nierter Spalt zwischen Rotor und Gehäuseplatten eingestellt werden.

Ein Verbindungskanal zwischen den Gehäuseplatten ermöglicht das anströmen des Rotors von beiden Seiten, weshalb die Schmelzekanäle der beiden Gehäuseplatten vorzugsweise über einen Verbindungskanal miteinander verbunden sind.

Kurze Beschreibung der Erfindung

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zei gen

Fig. 1 ein Schmelzefilter in Seitenansicht mit einem Filterelementpaar in Filterstel lung,

Fig. 2 das Schmelzefilter aus Fig. 1 im Schnitt nach der Linie ll-ll,

Fig. 3 das Schmelzefilter in Seitenansicht mit zwei Filterelementpaaren in Filterstel lung und einem Filterelementpaar in Rückspülstellung,

Fig. 4 das Schmelzefilter aus Fig. 3 im Schnitt nach der Linie IV-IV,

Fig. 5 das Schmelzefilter in Seitenansicht mit einem Filterelementpaar in Filterstel lung und einem Filterelementpaar in Filterwechselstellung,

Fig. 6 das Schmelzefilter aus Fig. 5 im Schnitt nach der Linie Vl-Vl,

Fig. 7 das Schmelzefilter aus Fig. 6 im Schnitt nach der Linie Vll-Vll,

Fig. 8 eine Konstruktionsvariante eines Schmelzefilters in Seitenansicht mit drei Fil terelementpaaren in Filterstellung und einem Filterelementpaar in Rückspüls tellung,

Fig. 9 das Schmelzefilter aus Fig. 8 im Schnitt nach der Linie IX-IX und

Fig. 10 das Schmelzefilter aus Fig. 8 im Schnitt nach der Linie X-X Wege zur Ausführung der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Schmelzefilter 1 für die Reinigung von, insbesondere von Extrudern abgegebenen, Kunststoffschmelzen mit einem zwischen zwei Gehäuse platten 2 drehantreibbar angeordneten Siebrotor 3, der entlang einer Kreisbahn 4 Ausnehmungen 5 zur Aufnahme austauschbarer Filterelemente 6 aufweist, und mit einem die Gehäuseplatten 2 im Bereich der Kreisbahn 4 durchbrechenden, dem Siebrotor 3 im Bereich der Filterstellung der Filterelemente 6 zugeordneten Schmel zekanal 7, wobei der Siebrotor 3 ein Transportmittel für die Filterelemente 6 bildet, mit dem die Filterelemente 6 wenigstens zwischen einer Filterstellung F, einer Rückspülstellung R und einer Wechsel- oder Warteposition W um die Siebrotorach se 8 verlagerbar sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Schmelzekanä le 7 der beiden Gehäuseplatten 2 über einen, von einer zwischen die beiden Ge häuseplatten 2 eingesetzten Hülse 20 gebildeten, Schmelzekanal 15 miteinander verbunden. Beide Schmelzekanäle könnten aber auch über einen gesonderten An schluss mit zu filtrierender Schmelze von außen versorgt werden.

Der Siebrotor 3 umfasst zwei axial beabstandete Rotorwangen 9 umfasst, die ei nander gegenüberliegend mit von der Kunststoffschmelze durchströmbaren Fil terelementen 6 ausgestattet sind und zu denen die Schmelzekanäle 7 der beiden Gehäuseplatten in der Filterstellung hin ausmünden. Zwischen gegenüberliegenden Filterelementen 6, einem Filterelementpaar, ist ein Sammelraum 10 für von den Fil terelementen 6 durchströmte, filtrierte Kunststoffschmelze im Rotationskörper des Siebrotors 3 vorgesehen. Die Ableitung filtrierter Kunststoffschmelze aus dem Sammelraum 10 erfolgt über einen Strömungskanal 1 1 im Bereich der Rotorachse 8.

Der Siebrotor 3 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 7 mit zwei Achsstummeln 12 zwischen den beiden Gehäuseplatten 2 drehangetrieben gelagert und verfügt an beiden Seiten, in den einander abgewandten Rotorwangen 9, über mehrere, mit Filterelementen 6 ausgestattete Siebnester. Die zwei einander unmit telbar gegenüberliegenden, von der Kunststoffschmelze durchströmbaren, Fil- terelemente 6 eines Filterelementpaares werden gleichzeitig von den ebenfalls ge genüberliegenden Schmelzekanälen 7 der beiden Gehäuseplatten 2 mit zu filtrie render Kunststoffschmelze beaufschlagt, wodurch sich die auf den Siebrotor 3 in axialer Richtung einwirkenden Kräfte praktisch gegenseitig aufheben. Zwischen den gegenüberliegenden Filterelementen 6 wenigstens eines Filterelementpaares ist im Siebrotor 3 der Sammelraum 10 für durch die Filterlemente 6 gepresste, filtrierte Kunststoffschmelze vorgesehen. Dieser Sammelraum 10 mündet über den Strö mungskanal 1 1 im Bereich der Rotorachse 8 aus dem Siebrotor 3 aus.

Eine Gehäuseplatte 2 weist im Lagerbereich der Rotorachse 8 neben einer Rotor wange 9 eine Ringkanalnut 13 auf, in welche der Strömungskanal 1 1 ausmündet und an welche Ringkanalnut 13 ein Abführkanal 14 für filtrierte Kunststoffschmelze anschließt. Der Siebrotor 3 umfasst vier einander gegenüberliegende Filterelement paare, von denen eines oder zwei einer Filterstellung, eines einer Rückspülstellung und eines einer Wechsel- oder Warteposition zugeordnet ist. Zudem ist in der Ring kanalnut 13 zwischen den Strömungskanälen 1 1 zweier Filterelementpaare ein Ven tilelement 16, insbesondere eine Drossel, vorgesehen, die in einer radialen Bohrung der der Gehäuseplatte 2 radial verstellbar angeordnet ist. Die Gehäuseplatten 2 weisen im Bereich der Wechselposition W der Filterelementpaare, insbesondere mit Abdeckungen 17 verschließbare, die Gehäuseplatten 2 axial durchbrechende War tungsöffnungen auf, über welche die Filterelemente gewechselt werden können. Außerdem ist der Siebrotor 3 außenumfänglich mit einer Verzahnung 18 ausgestat tet, in die ein Stelltrieb 19 als Drehantrieb für den Siebrotor 3 eingreift. Der Siebrotor 3 ist in den zwei Gehäuseplatten 2 drehbar gelagert. Zudem sind die beiden Ge häuseplatten 2 über radial außerhalb des Siebrotors 3 umfänglich, insbesondere entlang einer weiteren Kreisbahn, angeordnete, die Gehäuseplatten 2 gegen dazwi schen angeordnete Distanzelemente pressende, Zuganker miteinander verbunden. Die Schmelzekanäle 7 der beiden Gehäuseplatten 2 sind über einen Verbindungs kanal 21 miteinander verbunden.

Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 7 ist der Siebrotor 3 ist mit Achsstum meln in den beiden Gehäuseplatten 2 drehbar gelagert. Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 8 bis 10 ist der Siebrotor 3 drehbar auf einer drehtest in den beiden Gehäuseplatten 2 gehaltenen Rotorachse 28 gelagert.

Dabei bildet eine bezüglich der Gehäuseplatten 2 feststehende Rotorachse 28, auf welcher der Siebrotor 3 um die Siebrotorachse 8 drehbar gelagert ist, den Strö mungskanal 11 aus, an den ein durch eine Gehäuseplatte 2 geführter Abführkanal 14 für filtrierte Kunststoffschmelze anschließt.

Die feststehende Rotorachse 28 weist zwischen den beiden Gehäuseplatten 2 we nigstens eine, die Rotorachse 28 radial durchsetzende, Rückspülleitung 29 auf, die einerends an den Strömungskanal 11 anschließt und die anderseits an einer Rück spülstellung zur Rückspülung von Filterelementen ausmündet, wobei in der Rück spülleitung 29 ein Schieberventil 30 angeordnet ist, mit dem die Rückspülleitung 29 wahlweise freigegeben bzw. versperrt ist. Das Schieberventil 30 ist koaxial zur Sie brotorachse 8 in der Rotorachse 28 derart gelagert, dass es entlang der Siebrotor achse 8 verlagerbar ist. Das Schieberventil 30 weist ebenfalls eine das Schieber ventil 30 radial durchsetzende Bohrung auf, die mit der jeweiligen Rückspülleitung in Überdeckung gebracht werden kann, um den Durchfluss durch diese Rückspüllei tung freizugeben. Die das Schieberventil 30 radial durchsetzende Bohrung kann auch durch eine Ringnut am Schieberventilumfang ersetzt werden.

Zwischen je zwei gegenüberliegenden Filterelementen 6 sind zwei, durch einen Steg 32 getrennte Sammelräume 10 für von den Filterelementen 6 filtrierte Kunst stoffschmelzen im Siebrotor 3 vorgesehen, womit jedes Filterelement 6 bei entspre chender Schieberventilstellung für sich rückgespült werden kann (Fig. 10 unten). Dazu liegt der Steg 32 in der Rückspülstellung dichtend an der Rotorachse 28 an. Vom jeweiligen Filterelement 6 abgereinigtes Gut wird über einen Kanal 33 aus der Vorrichtung ausgebracht.