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Title:
MELT FILTER COMPRISING A DRIVE DEVICE FOR ACTIVE PRE-FLOODING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/184220
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a melt filter (1), in particular for filtering plastics melts that are conducted in a melt duct, said filter comprising at least one displaceable, in particular rotatable, disk screen (2) having one or more screen inserts (3, 3', 3"), at least one screen insert (3, 3', 3") inside the melt filter (1) being displaceable in a melt flow (10) in such a way that the screen insert (3, 3', 3") lies opposite a pre-flooding opening (11) of a melt pre-flooding duct (9). The object of the invention is to develop a melt filter such that the pre-flooding operation is not dependent on the extrusion pressure and that pressure fluctuations during the replacement of a screen are minimised even with high-viscosity materials. To achieve this object, the melt pre-flooding duct (9) is connected to a drive device (8) for active mechanical pre-flooding, said device being capable of applying a pressure to the melt in the melt pre-flooding duct (9), independently of the prevailing pressure in the melt duct.

Inventors:
GNEUSS DETLEF (DE)
GNEUSS STEPHAN (DE)
GNEUSS DANIEL (US)
Application Number:
PCT/EP2014/059810
Publication Date:
November 20, 2014
Filing Date:
May 14, 2014
Export Citation:
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Assignee:
GNEUSS GMBH (DE)
International Classes:
B29C47/68; B29C47/08; B29C48/92; B01D29/05
Domestic Patent References:
WO2013182192A12013-12-12
Foreign References:
US5141631A1992-08-25
EP1369219A12003-12-10
DE29614351U11997-04-30
EP0379966A21990-08-01
US4710288A1987-12-01
DE29614351U11997-04-30
AT408522B2001-12-27
DE2130501A11972-10-12
DE1554913B11971-01-21
EP0554237A11993-08-04
Attorney, Agent or Firm:
GROSSE, WOLF-DIETRICH (DE)
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Claims:
Patentansprüche 1. Schmelzefilter (1), insbesondere zur Filterung von in einem Schmelze- Kanal geführten Kunststoffschmelzen, mit zumindest einer beweglichen, insbesondere drehbaren Siebscheibe (2) mit einem oder mehreren Siebeinsätzen (3, 3', 3"), wobei zumindest ein Siebeinsatz (3, 3', 3") innerhalb des Schmelzefilters (1) derart in einen Strom (10) von Schmelze bewegbar ist, dass der Siebeinsatz (3, 3', 3") gegenüber einer Vorflutöffnung (11) eines Schmelzevorflutkanals (9) liegt,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass der Schmelzevorflutkanal (9) mit einer Antriebsvorrichtung (8) zur aktiven mechanischen Vorflutung verbunden ist, weiche die Schmelze im Schmelzevorflutkanal (9), unabhängig von einem im Schmelze-Kanal herrschenden Druck, mit einem Druck zu beaufschlagen vermag. 2. Schmelzefilter (1 ) nach Anspruch 1 ,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass die Antriebsvorrichtung (8) einen extern betriebenen Stößel aufweist, der auf die Schmelze im Schmelzevorflutkanal (9) einwirkt. 3. Schmelzefilter (1 ) nach Anspruch 1 ,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass die Antriebsvorrichtung (8) aus einem extern betriebenen Kolben besteht, über den die Schmelze aus dem Schmelzevorflutkanal (9) zur Vorflutöffnung (11) förderbar ist.

4. Schmelzefilter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass die Antriebsvorrichtung (8) extern am Schmelzefilter (1 ) angeordnet ist. 5. Schmelzefilter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass die dem Schmelzevorflutkanal (9) zugeführte Schmelze dem Schmelzekanal (7) entnommen wird. 6. Schmelzefilter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass der Schmelzevorflutkanal (9) mit der Seite des Schmelzekanals (7) in Verbindung steht, an der die noch zu filternde Schmelze vorliegt, und dass die Vorflutöffnung (11) des Schmelzevorflutkanals (9) auf der Seite des Siebeinsatzes (3) angeordnet ist, die im Schmelzekanal (7) der Anströmseite des Siebeinsatzes (3) entspricht. 7. Schmelzefilter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass der Schmelzevorflutkanal (9) mit der Seite des Schmelzekanals (7) in Verbindung steht, an der bereits gefilterte Schmelze vorliegt, und dass die Vorflutöffnung (11 ) des Schmelzevorflutkanals (9) auf der Seite des Siebeinsatzes (3) angeordnet ist, die im Schmelzekanal (7) der Anströmseite des Siebeinsatzes (3) oder der Abströmseite des Siebeinsatzes (3) entspricht.

8. Schmelzefilter (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass der Schmelzevorflutkanal (9) einen Schlitz aufweist, der durch den Kolben der Antriebsvorrichtung (8) beschickt wird. 9. Schmelzefilter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass die Antriebsvorrichtung (8) eine Schmelzemenge abzugeben vermag, die geringfügig größer als die Füllmenge der Kavität und des Siebeinsatzes (3) ist, und dass die Antriebsvorrichtung (8) mit einstellbarem und/oder geregeltem Druck arbeitet. 10. Schmelzefilter (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass der Schmelzevorflutkanal (9) auf der, der Vorfiutöffnung (11) gegenüber liegenden Seite des Siebeinsatzes (3) als Ablasskanal (9') ausgebildet ist, und dass der Ablasskanal (9') einen kleineren Durchmesser als der Schmelzevorflutkanal (9) und/oder eine Ablassdüse und/oder ein Ablassventil aufweist.

Description:
SCHMELZEFILTER MIT EINER ANTRIEBSVORRICHTUNG ZUR AKTIVEN VORFLUTUNG

Die Erfindung betrifft einen Schmelzefilter, insbesondere zur Filterung von in einem Schmelze-Kanal geführten Kunststoffschmelzen, mit zumindest einer beweglichen, insbesondere drehbaren Siebscheibe mit einem oder mehreren Siebeinsätzen, wobei zumindest ein, vorzugsweise nach einem Siebeinsatzwechsel in der Siebscheibe befindlicher Siebeinsatz innerhalb des Schmelzefilters derart in einen Strom von Schmelze bewegbar ist, dass der Siebeinsatz gegenüber einer Vor- flutöffnung eines Schmelzevorflutkanals liegt.

Beim Wechsel von Siebeinsätzen befindet sich zunächst Luft in den Poren oder Kavitäten der Siebeinsätze. Nach Drehung dieser neuen Siebeinsätze In den Schmelzekanal würde ohne Gegenmaßnahmen die Luft mit in die gereinigte Schmelze gelangen und hier ggf. zu Ausschuss an den herzustellenden Kunststoffteilen führen.

Bei bekannten Rückspülfiltern wird deshalb einfach der an sich neue und saubere Siebeinsatz rückgespült und damit die Luft verdrängt, bevor der Einsatz in den Schmelzekanal gedreht wird. Siebrad-Fllter ohne Rückspülung weisen in der Regel eine passive Vorflutung durch entsprechende Nutverbindungen zwischen Schmelzekanal und dem eindrehenden Siebeinsatz auf. Bei unterschiedlichen zu reinigenden Schmelzen, die beispielsweise unterschiedliche Viskositäten aufweisen, müssten jedoch unterschiedlich große Nute vorgesehen werden.

Aus der DE 296 14351 U1 ist ein Schmelzefilter mit einer rotierenden Siebscheibe bekannt, bei dem ein Teil der Schmelze über eine Nut als Schmelzevorflutkanal in eine neue Siebkavität geleitet wird. Derartige passive Vorflutung von neuen Sieb- kavitäten bei Schmelzefiltern bereitet jedoch allgemein Schwierigkeiten, da die einströmende Schmelze oftmals zu schnell die Kavität füllt und dadurch einen Druckabfall im Hauptschmelzestrom verursacht bzw. eine drastische Reduzierung der Durchflussmenge bewirkt. Dies kann wiederum Auswirkungen auf die Maßhaltigkeit des extrudierten Produktes haben, welches damit unbrauchbar werden kann.

Deshalb wurde in der DE 296 14351 U1 vorgeschlagen, zur Vorflutung von Sieb- kavitäten bei Schmelzefiltern eine stufenlos einstellbare Drosselung des vom Hauptschmelzestrom abzuzweigenden Schmelzestroms in dem Schmelzevorflutkanal mitteis eines bolzenförmigen Gegenstands zu erreichen, der senkrecht in den Schmelzevorflutkanal stufenlos verfahrbar eintaucht und diesen in seiner einen Endstellung als Verschlussbolzen komplett verschließt und in seiner anderen Endstellung komplett öffnet. Dadurch ist der Durchlass des Schmelzevorflutkanals durch den Verschlussbolzen einstellbar, wobei der Fülldruck dem Extru- sionsdruck entspricht.

Die AT 408 522 B offenbart ein Filtersystem zur Reinigung von Kunststoffschmelzen, bei dem Filterelemente in eine Filterstellung, eine Rückspülstellung, eine Wechselstellung bzw. eine Entlüftungsstellung bringbar sind. Der Entlüftungskanal ist durch einen hydraulisch angetriebenen Entlüftungskolben verschließbar. Dieser Entlüftungskolben hat lediglich die Funktion eines Ventils. In geöffneter Stellung wird die Kunststoffschmelze vom im Schmelzekanal herrschenden Druck in den Entlüftungskanal passiv gefördert.

Durch die DE 21 30 501 A ist bei einem axial verschiebbaren Filterträger das über ein Ventil regelbare, passive Ableiten von Schmelze aus dem Schmelzekanal zum Zwecke der Entlüftung gewechselter Siebkavitäten bekannt. Die DE 1554913 B offenbart eine Filtereinrichtung für Strangpressen und Spritzgussmaschinen, bei der durch Kanäle bzw. kleine Öffnungen Schmelze aus dem Schmelzekanal passiv zur Entlüftung benachbarter, axial verschiebbarer Siebnester verwendet wird. Dabei wird über Entlüftungsschrauben das Ausmaß der Entlüftung geregelt.

Durch die EP 0 554237 A1 ist eine Filtriervorrichtung für verunreinigte Fluide und ein Verfahren zu ihrem Betrieb bekannt geworden, die einen Rückspülkolben offenbart, der zum Rückspülen verschmutzter Siebnester herangezogen wird. Diese Filtriervorrichtung ist zudem mit einer Siebwechselstellung ausgerüstet. Zu einer Entlüftung der neu eingesetzten Siebe wird jedoch nichts ausgesagt.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, ein Schmelzefilter der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass die Vorflutung unabhängig vom Extrusionsdruck ist und Druckschwankungen beim Siebwechsel auch bei hochviskosen Materialien minimiert werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß für ein Schmelzefilter der eingangs genannten Art durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Schmelzevorflutkanal mit einer Antriebsvorrichtung zur aktiven mechanischen Vorflutung verbunden ist, welche die Schmelze im Schmelzevorflutkanal, unabhängig von einem im Schmelze-Kanal herrschenden Druck, mit einem Druck zu beaufschlagen vermag.

Dadurch ist die Vorflutung unabhängig vom Extrusionsdruck und somit können sich Druckschwankungen beim Siebwechsel auch bei hochviskosen Materialien nicht auswirken. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Antriebsvorrichtung einen extern betriebenen Stößel oder Kolben aufweist, der auf die Schmelze im Schmelzevorflutkanal aktiv einwirkt.

Erfindungsgemäß kann die Antriebsvorrichtung extern am Schmelzefilter angeordnet sein.

In vorteilhafter Weise kann die dem Schmelzevorflutkanal zugeführte Schmelze dem Schmelzekanal entnommen werden, wobei der Schmelzevorflutkanal die Schmelze von der verschmutzten Seite oder der gefilterten Seite des Schmelzekanals ableiten kann. Dabei wird vorgeschlagen, wenn die Schmelze von der verschmutzten Seite des Schmelzekanals abgeleitet wird, dass die Vorflutöffnung des Schmelzevorflutkanals auf der Seite des Siebeinsatzes angeordnet wird, die später im Schmelzekanal auch der Anströmseite des Siebeinsatzes entspricht, während dann, wenn die Schmelze von der gefilterten Seite des Schmelzekanals abgeleitet wird die Vorflutöffnung des Schmelzevorflutkanals auch auf der Seite des Siebeinsatzes angeordnet sein kann, die später im Schmelzekanal der Abströmseite des Siebeinsatzes entspricht.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Vorflutöffnung des Schmelzevorflutkanals als Schlitz ausgebildet ist, der durch den Kolben der Antriebsvorrichtung beschickt wird.

Erfindungsgemäß kann die Antriebsvorrichtung eine Schmelzemenge abgeben, die geringfügig größer als die Füllmenge der Kavität und des Siebeinsatzes ist, und die Antriebsvorrichtung kann mit einstellbarem und/oder geregeltem Druck arbeiten.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass der Schmelzevorflutkanal auf der, der Vorflutöffnung gegenüber liegenden Seite des Siebeinsatzes als Ablasskanal aus- gebildet ist, und dass der Ablasskanal einen kleineren Durchmesser als der Schmelzevorflutkanal und/oder eine Ablassdüse und/oder ein Ablassventil aufweist.

Der Ablasskanal dient dazu, die beim Vorfluten verdrängte Luft abzulassen. Damit aber nach einem Vorflutvorgang keine Luft mehr über den Ablasskanal an den Siebeinsatz gelangen kann, wo die Luft ggf. mit der Schmelze, negativ für diese, reagieren könnte, weist der Ablasskanal einerseits möglichst nach unten, und besitzt einen möglichst kleinen Durchmesser oder weist sogar eine Düse auf, damit die Schmelze im Ablasskanal zwar nach unten abfließen kann, die durchschnittliche Zeit zwischen zwei Vorflutungen jedoch kleiner ist als die Zeit, die benötigt wird, den Ablasskanal Scherkraft bedingt leerlaufen zu lassen

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 die Draufsicht auf einen schematisch dargestellten erfindungsgemäßen Schmelzefilter mit einer Siebscheibe sowie einem, einem Siebeinsatz zugeordneten Vorflutraum, und

Figur 2 die schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Schmelzefilters gemäß Figur 1 im Querschnitt.

In der Figur 1 ist ein Schmelzefilter 1 mit einer gemäß Ausführungsbeispiel kreisrunden Siebscheibe 2 dargestellt, in der ringförmig mehrere auswechselbare Siebeinsätze 3, 3' und 3" eingesetzt sind, die durch Trennstege 4 der Siebscheibe 2 abgeteilt sind. Üblicherweise sind etwa zehn bis vierzehn Siebeinsätze 3 bis 3 n in der Siebscheibe 2 vorgesehen. Die Siebscheibe 2 wirkt mit ihren auswechselbare Siebeinsätzen 3 als Schmelzefilter und kann durch kontinuierliche oder getaktete Drehung um ihre Achse 5 jeweils teilweise in eine Filter- und eine Vorflutsteliung gebracht werden.

Der Schmelzefilter 1 besteht aus zwei Plattenkörpern 1' und 1", wie dies aus Figur 2 näher ersichtlich ist. Die in Filterstellung befindlichen Siebeinsätze 3' stehen mit ihrer Anströmseite gegenüber einer Schmelzezuführöffnung 6 des hinteren Plattenkörpers 1', welche diese Siebeinsätze 3' mit zu filternder Schmelze beaufschlagt und sich über mehrere Siebeinsätze 3' erstrecken kann. Die Schmelzezuführöffnung 6 wird dabei von einem, Schmelzekanal 7 gespeist.

Die Siebscheibe 2 kann durch kontinuierliche oder getaktete Drehung mitteis einer nicht dargestellten mechanischen, elektrischen oder hydraulischen Antriebsvorrichtung um ihre Achse 5 derart bewegt werden, dass sich immer neue Siebeinsätze 3' vor der Schmelzezuführöffnung 6 befinden und den Schmelzestrom filtern. Die Siebeinsätze 3', die in Filterstellung sich bereichsweise zugesetzt haben, können durch einen Druckanstieg vor den Siebeinsätzen 3' des Schmelzefilters 1 erkannt werden. Bei der Drehung bleibt die zur Verfügung stehende freie Siebfläche im Wesentlichen konstant.

Zur erfindungsgemäßen aktiven Vorflutung ist eine Antriebsvorrichtung 8 vorgesehen, die aus einem Vorflutkolben oder Stößel bestehen kann, der beispielsweise an dem Schmelzefilter 1 angeflanscht ist und über einen Schmelzevorflutkanal 9 einen externen Druck auf die von dem Hauptschmelzestrom abgezweigte Schmelze ausübt, so dass eine Schmelzevorflutströmung 10 entsteht, und die Schmelze aus einer Bohrung oder Vorflutöffhung 11 austreten und die Kavitäten eines neuen Siebeinsatzes 3" füllen kann, damit die Luft entweicht. Anschließend kann die Siebscheibe 2 weitergedreht werden, so dass sich der neue Siebeinsatz 3" an der Stelle der Siebeinsätze 3' vor der Schmelzezuführöffnung 6 und sich somit im Hauptschmelzestrom befindet. Die für den Schmelzevorflutkanal abzuzweigende Schmelze für die Vorflutung kann von der sauberen Seite, hinter dem Schmelzefilter 1, oder der ungefilterten Seite abgeleitet werden.

Die Figur 2 zeigt den Schmelzefilter 1 bestehend aus zwei parallelen Plattenkörpern 1' und 1" bzw. Filterblöcken im Querschnitt, von denen die kreisrunde Siebscheibe 2 mit ihren ringförmig angeordneten Siebeinsätzen 3 bis 3" komplett umschlossen ist.

In Vorflutstellung ist die Siebscheibe 2 zwischen den parallelen Plattenkörpern 1' und 1" im Bereich des im Plattenkörper 1" vorgesehenen Schmelzevorflutkanals 9 gehalten, wobei in Flussrichtung der Schmelzevorflutströmung 10 die Vorflutöff- nung 11 für die Beaufschlagung der Siebeinsätze 3" der Siebscheibe 2 vorgesehen ist. Die Schmelzevorflutströmung 10 wird dabei von der Antriebsvorrichtung 8 aktiv bewirkt und aufrechterhalten, so dass eine schnelle und sichere Vorflutung der Siebkavitäten ohne Beeinflussung vom Extrusionsdruck gegeben ist, und Druckschwankungen im Schmelzekanal 7 unterbunden werden.

Durch die Rotation der Siebscheibe 2 um die zentrale Achse 5 können die Siebeinsätze 3, 3' und 3" nacheinander in den von der Vorflutöffnung 11 überstriche- nen Bereich gedreht werden.

Die Siebeinsätze 3 bis 3" sind senkrecht zur Erstreckungsebene 12 der Siebscheibe 2 versetzt angeordnet, so dass sich zwischen der Vorflutöffnung 11 und der dieser Vorflutöffnung 11 zugewandten Oberfläche 13 ein Vorflutraum 14 bildet, der seitlich nach außen von den Trennstegen 4 begrenzt ist. Der Vorflutraum 14 liegt innerhalb der Siebscheibe 2. Auch mit dem Vorflutraum 14 kann die Laminari- tät der Schmelzevorflutströmung 10 beibehalten werden, was für eine kontinuierliche Vorflutung besonders günstig ist. Auf der, der Vorflutöffnung 11 gegenüberliegenden Seite des Siebeinsatzes 3" ist in dem Plattenkörper 1' ein Ablassraum 15 ausgebildet, der in den Ablasskanal 9' mündet. Der Ablasskanai 9' führt dabei nach unten, und dient dazu, die beim Vorfluten aus der Kavität und dem gewechselten Siebeinsatz 3" verdrängte Luft abzulassen.

Damit aber nach einem Vorflutvorgang keine Luft mehr über den Ablasskanal 9' an den Siebeinsatz 3" gelangen kann, wo diese Luft ggf. bei den Betriebstemperaturen mit der Schmelze chemisch reagieren könnte, und die Schmelze im Siebeinsatz 3" in ihren Eigenschaften negativ verändert werden könnte wird über die Vor- flutanordnung 8 mehr Schmelze für die Schmelzevorflutströmung bereitgestellt, als die Kavität und der Siebeinsatz 3" fassen können, so dass auch Schmelze über den Ablassraum 15 in den Ablasskanal 9' gelangt. Der Ablasskanal 9' besitzt einen möglichst kleinen Durchmesser oder weist sogar eine Düse auf, damit die Schmelze im Ablasskanal 9' zwar nach unten abfließen kann, die durchschnittliche Zeit zwischen zwei Vorflutungen jedoch kleiner ist als die Zeit, die benötigt wird, den Ablasskanal 9' Scherkraft bedingt leerlaufen zu lassen.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Schmelzefilters 1 ergibt sich eine aktive mechanische Vorflutung durch Verwendung eines extern betriebenen Stößels oder Vorflutkolbens als Antriebsvorrichtung. Die Schmelze zur Vorflutung wird dem Hauptschmelzestrom im Schmelzekanal 7 entnommen. Dazu kann der Schmelzevorflutkanal 9 dem Eintrags- oder Austragsbereich des Schmelzekanals 7 angeordnet sein.

Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Vorflutung, bei der der Fülldruck exogen erzeugt wird und somit unabhängig vom Extrusionsdruck ist. Hier erfolgt die Vorflutung dann "aktiv", d. h. durch einen separate Vorrichtung, beispielsweise den Vorflutkolben der Antriebsvorrichtung 8. Ein solches System wird bei üblichen Rotary Filtern nicht verwendet. Es ermöglicht eine effiziente Vorflutung und damit Minimierung von Druckschwankungen beim Siebwechsel auch bei hochviskosen Materialien.

Bezugszeichenliste

1 Schmelzefilter

r, 1" Plattenkörper

2 Siebscheibe

3, 3', 3" Siebeinsätze

4 Trennstege

5 Achse

6 Schmelzezuführöffnung

7 Schmelzekanal

8 Antriebsvorrichtung

9 Schmelzevorflutkanal

9" Ablasskanal

10 Schmelzevorflutströmung

11 Vorflutöffnung

12 Erstreckungsebene

13 Oberfläche

14 Vorflutraum

15 Ablassraum