DE19704621A1 - Vorrichtung zum Reinigen viskosen Materials - Google Patents
Vorrichtung zum Reinigen viskosen MaterialsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen viskosen Materials, insbesondere
einer Kunststoffschmelze von Festkörperverunreinigungen.
Aus EP 615 829 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, mittels der Festkörperverunreinigun
gen, beispielsweise Metallpartikel oder dergleichen, aus einer viskosen Schmelze von
thermoplastischem Kunststoffmaterial abgetrennt werden können. Die bekannte Vor
richtung hat einen rohrzylindrischen Siebkörper mit einer Vielzahl enger Löcher in sei
nem Mantel. Der Siebkörper sitzt in einem Stützrohr, das zum Abführen des gereinigten
Materials in Umfangsrichtung verteilt eine Vielzahl axialer Kanäle enthält, die ihrerseits
am Innenmantel des Stützrohrs in zu den Löchern des Siebkörpers offene Umfangsnuten
übergehen. Die Umfangsnuten können entweder in den Siebkörper oder das Stützrohr
eingeformt sein. Zum Reinigen wird die Kunststoffschmelze mittels eines Extruders in
den Hohlraum des Filterkörpers gedrückt und von der Außenseite des Filterkörpers über
die Kanäle des Stützrohrs gereinigt abgeführt. Eine in dem Filterkörper gleichachsig an
geordnete, rotierende Schaberwelle schabt die abgefilterten Verunreinigungen von des
sen Innenmantel ab. Um zu verhindern, daß sich die Filterlöcher des Filterkörpers zuset
zen, darf der Lochdurchmesser nicht zu klein gewählt werden, was sich jedoch nachteilig
auf die Reinheit des gereinigten Kunststoffmaterials auswirkt.
Die Hauptanmeldung DE 197 01 002.4 geht aus von einer Vorrichtung zum Reinigen
viskosen Materials, insbesondere einer Kunststoffschmelze, von Festkörperverunreini
gungen, welche umfaßt:
ein Gehäuse mit einem Zuführkanal für das zu reinigende Material und einem Abführka nal für das gereinigte Material,
ein den Strömungsweg des Materials in dem Gehäuse zwischen Zuführkanal und Ab führkanal abgedichtet durchdringendes, in seiner Längsrichtung verschiebbares Filterband zum Abtrennen der Festkörperverunreinigungen,
einen auf der dem Abführkanal zugewandten Seite des Filterbands im Strömungsweg angeordneten, das Filterband abstützenden Stützkörper als Abflußfläche mit einer Viel zahl Durchtrittskanäle für den Durchtritt des gereinigten Materials zum Abführkanal,
eine Transporteinrichtung zum kontinuierlichen oder schrittweisen Vorschub des Filter bands, wobei nach der Hauptpatentanmeldung DE P 197 01 002.4 der Stützkörper eine im wesentlichen der Form einer Zylinderfläche, insbesondere einer Kreiszylinderfläche folgende Stützfläche hat und das daran abgestützte Filterband umlenkt und der Zuführ kanal eine die Stützfläche umschließende, zylindersegmentförmige Zuführkammer um faßt und die Durchtrittskanäle mit einem mit dem Abführkanal verbundenen Sammelka nal verbunden sind.
ein Gehäuse mit einem Zuführkanal für das zu reinigende Material und einem Abführka nal für das gereinigte Material,
ein den Strömungsweg des Materials in dem Gehäuse zwischen Zuführkanal und Ab führkanal abgedichtet durchdringendes, in seiner Längsrichtung verschiebbares Filterband zum Abtrennen der Festkörperverunreinigungen,
einen auf der dem Abführkanal zugewandten Seite des Filterbands im Strömungsweg angeordneten, das Filterband abstützenden Stützkörper als Abflußfläche mit einer Viel zahl Durchtrittskanäle für den Durchtritt des gereinigten Materials zum Abführkanal,
eine Transporteinrichtung zum kontinuierlichen oder schrittweisen Vorschub des Filter bands, wobei nach der Hauptpatentanmeldung DE P 197 01 002.4 der Stützkörper eine im wesentlichen der Form einer Zylinderfläche, insbesondere einer Kreiszylinderfläche folgende Stützfläche hat und das daran abgestützte Filterband umlenkt und der Zuführ kanal eine die Stützfläche umschließende, zylindersegmentförmige Zuführkammer um faßt und die Durchtrittskanäle mit einem mit dem Abführkanal verbundenen Sammelka nal verbunden sind.
Bei einer solchen Vorrichtung umschlingt das Filterband den zylindersegmentförmig,
vorzugsweise aber ringzylindrischen Stützkörper auf eine Teilumfangsfläche, vorzugs
weise in einem Umschlingungswinkel von mehr als 90°. Das zu reinigende Material wird
von der konvexen Seite des Stützkörpers zugeführt.
Trotz kompakter Bauweise des Stützkörpers ist ein vergleichsweise großer Flächenbe
reich des Filterbandes im Strömungsweg des Materials angeordnet, was der Filterleistung
zugute kommt. Trotz des vergleichsweise großen Filterquerschnitts sind die Abmessun
gen der Vorrichtung klein, was das Totvolumen von Schmelze innerhalb der Vorrichtung
verringert und die wärmetechnische Steuerung des Reinigungsprozesses erleichtert.
In der Hauptpatentanmeldung sind mehrere Ausführungsformen einer derartigen Vor
richtung nach dem genannten Arbeitsprinzip aufgezeigt. Aufgabe der vorliegenden Erfin
dung ist eine weitere Ausführungsform, welche auch von selbständiger, erfinderischer
Bedeutung ist, bei welcher bei nur unerheblicher Vergrößerung des Bauvolumens die
Fläche für den Filtriervorgang vergrößert wird.
Ausgehend von der Hauptpatentanmeldung wird die Erfindungsaufgabe dadurch gelöst,
daß zusätzlich zur Abflußfläche im Umlenkstützkörper die tangential zum Umlenkstütz
körper führenden inneren Ebenen der Bandführungskammern im Anschlußbereich an
den Umlenkstützkörper als Abflußstützfläche für das Siebband ausgebildet sind.
Das zu reinigende Material ist hochviskos und bedingt deshalb einen hohen Zuführdruck,
dem das engmaschige, vorzugsweise als Metallgewebe ausgebildete Filterband für sich
allein in größeren Flächenbereichen nicht standhalten kann. Das Flächenverhältnis von
Stützflächenabschnitten, an welchen sich das Siebband abstützen kann einerseits und
Öffnungsquerschnitt der in der Stützfläche mündenden Durchtrittslöcher andererseits ist
der gegebenen Festigkeit des Siebbands entsprechend gewählt.
Herkömmliche Stützkörper sind mit einer Vielzahl in einem Raster angeordneter Boh
rungen versehen, die den gesamten Stützkörper zueinander parallel durchdringen. Stütz
körper dieses Typs werden jedoch erhöhten Anforderungen an die Filterleistung nicht
gerecht, da zu enge Bohrungen zum Verstopfen neigen und zu breite Bohrungen das
Filterband nicht hinreichend unterstützen können. Darüber hinaus läßt die mechanische
Festigkeit herkömmlicher Stützkörper bei erhöhtem Schmelzedruck zu wünschen übrig.
Eine stabile und dennoch das Filterband hinreichend unterstützende Konstruktion wird
erreicht, wenn der Stützkörper eine Vielzahl zueinander parallel in Umfangsrichtung der
Stützfläche sich erstreckende, zur Stützfläche hin offene Umfangsnuten und eine Vielzahl
quer zu den Umfangsnuten sich erstreckende, die Querschnittskontur jeweils mehrerer
Umfangsnuten zur Bildung von Durchtrittslöchern schneidende Verbindungskanäle um
faßt, die zusammen mit den geschnittenen Umfangsnuten die Durchtrittskanäle bilden.
Ein solcher Stützkörper hat nicht nur die vorstehend erwähnten Eigenschaften, sondern
läßt sich auch mit geringem Aufwand herstellen.
Die nach der Erfindung als Abflußstützfläche dienenden Ebenen sind konstruktiv wie die
Umlenkstützfläche, jedoch als plane Fläche mit einer Vielzahl parallel zur Stützfläche hin
offenen in Bandbewegungsrichtung verlaufenden Nuten ausgebildet, über welche das
vom Siebband gereinigte Material über Verbindungskanäle zu einem zentralen Abfluß
sammelkanal geleitet wird.
Bewegt die Transporteinrichtung, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, das Filterband
längs der Umfangsnuten, so kann der Stützkörper als Zylindersegment ausgebildet sein,
welches feststehend am Gehäuse gehalten ist, was zu einer vergleichsweise einfachen
Gesamtkonstruktion der Reinigungsvorrichtung führt.
Trotz feststehendem Stützkörper und vergleichsweise großem Umschlingungswinkel läßt
sich das Filterband im Betrieb problemlos transportieren, da die im Bereich der Um
fangsnuten sich festsetzenden Festkörperverunreinigungen längs der Umfangsnuten zu
sammen mit dem Filterband transportiert werden. Anders als bei herkömmlichen Stütz
körpern mit in Löchern mündenden Durchtrittskanälen, müssen durch die Druckdifferenz
am Siebband entstehend Verformungen oder am Filterband haftende Verunreinigungen
nicht über Lochberandungen hinweggezogen werden.
Der Transport des Filterbandes erfolgt über ein nicht näher dargestelltes Antriebsrad
oder kann bei einem endlichen Filterband über drehgesteuerte Vorratswickel erfolgen.
Bei der Reinigung von thermoplastischem Kunststoffmaterial wird das Material im Be
reich der vom Siebrand überdeckten Abflußfläche auf Schmelztemperatur gehalten, wo
bei das Gehäuse z. B. auf einer Temperatur von 180° bis 330° mittels einer Tempera
turregelung temperiert wird. Im Bereich des Bandzulaufes und des Bandablaufes hinge
gen wird das Gehäuse gekühlt, um zumindest die Austrittsstelle des Filterbands durch
erstarrendes Material abzudichten. Um dieses Ziel auf geringem Bauraum des Gehäuses
zu erreichen, ist die Bandzuführkammer oder/und die Bandabführkammer durch quer zur
Ebene der darin geführten Bandabschnitte des Filterbandes durch eine thermische Isolie
rung in eine dem Stützkörper nahe Temperierungszone und eine dem Stützkörper ferne
Kühlzone unterteilt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß sich die Bandzuführkammer
oder/und die Bandabführkammer zumindest in einem Teilbereich in Transportrichtung
des Filterbands quer zur Ebene des Filterbands erweitert. Die zweckmäßigerweise in der
Kühlzone gelegene Erweiterung der Bandabführkammer erleichtert das Abführen des mit
Verunreinigungen beladenen Filterbands, während die nahe der Stütztrommel sich wieder
verengende Erweiterung der Bandzuführkammer die Temperierung des zu reinigenden
Materials erleichtert.
Der Umlenkstützkörper kann auch entsprechend der technischen Lehre der Hauptpa
tentanmeldung als eine um ihre Zylinderachse von der Transporteinrichtung rotierend
angetriebene Stütztrommel ausgebildet sein.
Vorsorglich ist darauf hingewiesen, daß die in dieser Zusatzpatentanmeldung aufgezeig
ten Merkmale bei allen in der Hauptpatentanmeldung beschriebenen Ausführungsformen
ebenfalls anwendbar sind.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher
erläutert.
Die Zeichnung zeigt eine Schnittansicht einer Vorrichtung zum Reinigen einer Kunst
stoffschmelze von Festkörperverunreinigungen.
Die zur Reinigung von viskosem Material, insbesondere einer Kunststoffschmelze von
Festkörperverunreinigungen, speziell Metallabfällen und dergleichen bestimmte Vor
richtung umfaßt ein Gehäuse 1b, das in einer angenähert kreiszylindrischen Kammer
einen gleichfalls kreiszylindrischen Umlenkstützkörper 3b enthält. Ein aus einem sehr
engmaschigen, ggf. mehrlagigen Metallgewebe bestehendes Filterband 5b umschlingt
den Umfangsmantel des Stützkörpers 3b bevorzugt über einen Umschlingungswinkel
von 180° längs eines nachfolgend noch näher erläuterten Transportwegs, in welchem
das Filterband 5b von einem nicht näher dargestellten Vorratswickel oder als Endlos
band kommend in Richtung eines Pfeils 7b in das Gehäuse 1b eingeführt und nach
Umlaufen des Stützkörpers 3b in Richtung eines Pfeils 9b mit den Festkörperverunrei
nigungen beladen aus dem Gehäuse 1b wieder abgeführt wird.
Das Filterband 5b läuft auf seinem Transportweg innerhalb des Gehäuses auf einer zur
Drehachse der Bandumlenkung parallel verlaufenden, im wesentlichen ebenen Bandzu
führkammer 39b und dann tangential auf den Umlenkkörper 3b.
Ablaufseitig schließt sich an den Umlenkkörper 3b tangential eine gleichfalls im wesent
lichen ebene Bandabführkammer 43b an, in der das Filterband 5b aus dem Gehäuse 1b
herausläuft.
Der Transport des Filterbandes 5b erfolgt über ein nicht näher dargestelltes Antriebsrad
75b oder kann bei einem endlichen Filterband über drehgesteuerte Vorratswickel erfol
gen.
Das zu reinigende Material wird über einen Anschlußflansch 71b, eine Zuführöffnung
21b in eine, den Umschlingungsbereich des Filterbands 5b auf der zum Stützkörper 3b
radial abgewandten Seite umschließende Zuführkammer 23b, welche sich auch teilweise
über die Bandführungskammern 39b und 43b erstreckt, unter Druck eingeführt.
Während die Festkörperverunreinigungen von dem Filterband 5b zurückgehalten wer
den, tritt das gereinigte Material über nachfolgend noch näher erläuterte Durchtrittska
näle in die Abstützfläche des Siebbandes ein und wird über einen zentrischen Abführka
nal 25b abgeführt. Zur Bildung der Durchtrittskanäle sind der Umfangsmantel der
Stütztrommel 3b und die tangential an das Stütztrommelsegment 3b anschließenden
inneren Ebenen 40 und 44 der Bandführungskammern in einem Teilbereich mit einer
Vielzahl nebeneinander angeordneter, in achsnormalen Ebenen liegender Nuten 29b ver
sehen, die von einer Vielzahl in Umfangsrichtung verteilter, achsparallel sich erstrecken
der, beispielsweise zylindrischer Kanäle 31b zur Bildung von Durchtrittsöffnungen 33b
angeschnitten werden. Die Kanäle 31b erweitern sich stetig, oder wie hier, stufenförmig
zum Abführkanal 25b hin und sind durch im wesentlichen radial verlaufende Verbin
dungskanäle 37b mit dem Abführkanal 25b verbunden.
Bei einer solchen Gestaltung des Strömungswegs des gereinigten Materials kann das
Totvolumen an Material in dem Gehäuse 1b auf ein Minimum verringert werden. Dar
über hinaus ist die für den Strömungsquerschnitt zur Verfügung stehende Fläche ver
gleichsweise groß, ohne daß die Stabilität der Stützfläche darunter leidet.
Während des Reinigungsprozesses muß das Kunststoffmaterial auf Schmelztemperatur
gehalten werden. Hierzu sind in dem Gehäuse 1b sowohl in der Umgebung des Stütz
körpers 3b als auch in den daran anschließenden Bereichen der Bandzuführkammer 39b
und der Bandabführkammer 43b Wärmemittelkanäle 53b für ein der Temperierung
dienendes Fluid, bei welchem es sich um Luft oder auch um eine Flüssigkeit, wie z. B.
Wasser, handeln kann, vorgesehen.
Um zu verhindern, daß die Kunststoffschmelze über die Bandzuführkammer 39b und die
Bandabführkammer 43b austritt, schließt sich eingangsseitig der Bandzuführkammer
39b und ausgangsseitig der dazu parallel verlaufenden Bandabführkammer 43b in dem
Gehäuse 1b eine Kühlzone 57b an, in der das Gehäuse 1b von den Kanälen 53b ge
sonderte Kanäle 59b für ein Kühlfluid, vorzugsweise wegen der größeren Wärmekapa
zität eine Kühlflüssigkeit enthält.
Der Kühlzone 57 ist eine gesonderte Temperaturregeleinrichtung zugeordnet, die für
eine Erstarrung des aus den Kammern 39b und 43b herausdrängenden Kunststoffmate
rials sorgt und damit diese Kammern nach außen hin abdichtet. Um die Kühlzone 57b
auf einem niedrigen Temperaturniveau halten zu können, schließt dieser Bereich des Ge
häuses 1b über eine thermische Isolierschicht 63b ab an die Stütztrommel 3b enthalten
den Teil des Gehäuses 1b an. Die Bandzuführkammer 39b erweitert sich von der Kühl
zone zum Umlenkbereich 41 hin geringfügig, um die Temperierung von eventuell in die
Bandzuführkammer 39b eingedrungenem Kunststoffmaterial zu erleichtern. In entspre
chender Weise erweitert sich die Bandabführkammer 42 im Bereich der Kühlzone 57b
nach außen hin, um das Abziehen des mit Verunreinigungen beladenen Filterbands 5 zu
erleichtern.
Im Betrieb wird das zu reinigende Kunststoffmaterial beispielsweise mittels eines Extru
ders oder dergleichen über die Zuführöffnung 21b und die Zuführkammer 23b durch
das Filterband 5b gedrückt. Die Festkörperverunreinigungen setzen sich auf dem Filter
band 5b ab, während das gereinigte Kunststoffmaterial über die Kanäle 31b, 37b und
25b abgezogen wird. Der Transporteinrichtung für das Filterband 5b ist ein Drucksen
sor zugeordnet, der den mit wachsender Verschmutzung ansteigenden Druck der Kunst
stoffschmelze auf der Zuführseite des Filterbandes 5b überwacht und abhängig von dem
Druck die mittlere Transportgeschwindigkeit des Filterbands 5 regelt. Das Filterband 5
kann hierbei intervallweise oder aber auch kontinuierlich transportiert werden.
Claims (7)
1. Vorrichtung zum Reinigen viskosen Materials, insbesondere einer Kunststoffschmelze
von Festkörperverunreinigungen, umfassend:
- - ein Gehäuse mit einem Zuführkanal für das zu reinigende Material und einem Ab führkanal für das gereinigte Material,
- - eine den Strömungsweg des Materials in dem Gehäuse zwischen Zuführkanal und Abführkanal abgedichtet durchdringendes, in seiner Längsrichtung verschiebbares Filterband zum Abtrennen der Festkörperverunreinigungen,
- - einen auf der dem Abführkanal zugewandten Seite des Filterbands im Strömungs weg angeordneten, das Filterband abstützenden Stützkörper mit einer Vielzahl Durchtrittskanäle für den Durchtritt des gereinigten Materials zum Abführkanal,
- - eine Transporteinrichtung zum kontinuierlichen oder schrittweisen Vorschub des Filterbands
- - und nach der Patentanmeldung DE 197 01 002.4 einen Stützkörper, der eine im wesentlichen der Form einer Zylinderfläche, insbesondere einer Kreiszylinderfläche folgende Stützfläche hat, die das daran abgestützte Filterband umlenkt
- - und einen Zuführkanal, der eine die Stützfläche umschließende, zylindersegment förmige Zuführkammer umfaßt und die Durchtrittskanäle mit einem Sammelkanal des Abführkanals verbunden sind,
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkstützkörper
(3b) und die Abflußstützflächen (40 und 44) eine Vielzahl zueinander parallel in
Umfangsrichtung der Stützfläche sich erstreckende, zur Stützfläche hin offene Um
fangsnuten (29b) und eine Vielzahl quer zu den Umfangsnuten (29b) sich erstrecken
de, die Querschnittskontur jeweils mehrerer Umfangsnuten (29b) zur Bildung von
Durchtrittslöchern (33b) schneidende Verbindungskanäle (31b) umfaßt, die zusam
men mit den geschnittenen Umfangsnuten (29b) die Durchtrittskanäle bilden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkstützkörper
(3b) feststehend am Gehäuse (1b) gehalten ist und die Transporteinrichtung das Fil
terband (5b) längs der Umfangsnuten (29b) bewegt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelkanal
(25b) zentrisch zur Zylinderachse der Umlenkstütztrommel (3b) mündet.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fil
terband (5b) den Umlenkstützkörper (3b) um 180° umschließt und mit zumindest
angenähert parallel nebeneinander verlaufenden, ebenen Bandabschnitten innerhalb
des Gehäuses (1b) in einer im wesentlichen flachen Bandzuführkammer (39b) auf
den Umlenkstützkörper (3b) zugeführt ist sowie in einer im wesentlichen flachen
Bandabführkammer (43b) von dem Umlenkstützkörper (3b) weggeführt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandzuführkammer
(39b) oder/und die Bandabführkammer (43b) durch quer zur Ebene der darin ge
führten Bandabschnitte des Filterbandes (5b) durch eine thermische Isolierung (63b)
in eine dem Umlenkstützkörper (3b) nahe Temperierungszone und eine dem Umlenk
stützkörper (3b) ferne Kühlzone (57b) unterteilt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Bandzuführ
kammer (39b) oder/und die Bandabführkammer (43b) zumindest in einem Teilbe
reich in Transportrichtung des Filterbands (5b) quer zur Ebene des Filterbands (5b)
erweitert.
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