DE202016105013U1

DE202016105013U1 - Filterkerze zum Abscheiden von Verunreinigungen aus einer Kunststoffschmelze

Info

Publication number: DE202016105013U1
Application number: DE202016105013.8U
Authority: DE
Original assignee: Nordson Corp
Current assignee: Nordson Corp
Priority date: 2016-09-09
Filing date: 2016-09-09
Publication date: 2016-09-23
Anticipated expiration: 2026-09-10
Also published as: KR20180028954A; KR102421828B1; EP3292982A1; EP3292982B1; JP7222599B2; JP2023018688A; CN107803055B; CN107803055A; JP2018039006A; US20180071967A1

Abstract

Filterkerze (1, 1‘, 1‘‘, 1‘‘‘) zum Abscheiden von Verunreinigungen aus einer Kunststoffschmelze, mit – wenigstens einem Filterelement (6, 6‘, 6‘‘), durch das ein Schmelzestrom hindurch leitbar ist und das dazu eingerichtet ist, im Schmelzestrom enthaltene Verunreinigungen zurückzuhalten, und – einem Stützkörper (2, 2‘, 2‘‘) zum Stützen des Filterelements (6, 6‘, 6‘‘) in Form eines Hohlkörpers, welcher einen Wandbereich mit mehreren Durchlässen für den Schmelzestrom aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Filterelement (6, 6‘, 6‘‘) auf der vom Stützkörper (2, 2‘, 2‘‘) abgewandten Seite des Filterelements mindestens ein weiterer Stützkörper (4, 4‘, 4‘‘) zugeordnet ist, welcher dazu eingerichtet ist, auf Flächenbereiche des Filterelements (6, 6‘, 6‘‘) so einzuwirken und/oder diese aufzunehmen, dass das Filterelement (6, 6‘, 6‘‘) rückspülbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Filterkerze zum Abscheiden von Verunreinigungen aus einer Kunststoffschmelze, mit wenigstens einem Filterelement, durch das ein Schmelzestrom hindurchleitbar ist und das dazu eingerichtet ist, im Produktstrom enthaltene Verunreinigungen zurückzuhalten, und einem Stützkörper zum Stützen des Filterelements in Form eines Hohlkörpers, welcher einen Wandbereich mit mehreren Durchlässen für den Schmelzestrom aufweist.
Es sind Filterkerzen im Stand der Technik bekannt, welche zur Filtration von Kunststoffschmelzen eingesetzt werden, um Verunreinigungen innerhalb des Schmelzestromes herauszufiltern und somit eine hohe Produktqualität der aus dem Schmelzestrom hergestellten Zwischen- und Endprodukte zu gewährleisten. Darüber hinaus sollen durch die Filtration der Kunststoffschmelze hohe Standzeiten der die Kunststoffschmelze weiter verarbeitenden Form- und/oder Spritzguß-Werkzeuge erzielt werden.
Derartige Filtervorrichtungen, aufgrund ihrer Formgebung als Filterkerzen bezeichnet, weisen wenigstens ein Filterelement auf, durch das ein Kunststoff-Schmelzestrom hindurch geleitet wird. Das Filterelement ist dazu eingerichtet, im Schmelzestrom enthaltene Verunreinigungen zurückzuhalten, sodass diese bei der Weiterverarbeitung der Kunststoffschmelze keinen Einfluss mehr haben. Des Weiteren umfassen die bekannten Filterkerzen einen Stützkörper zum Stützen des Filterelements. Mit dem Stützkörper werden auf die Filterfläche des Filterelement wirkende Kräfte, welche aus dem Druckunterschied in Strömungsrichtung der Schmelze vor und hinter dem Filterelement resultieren, aufgenommen, die eine Verformung des Filterelements ohne den Stützkörper zur Folge hätten. Um das Filterelement relativ zum Stützkörper zu fixieren, werden die Randbereiche des Filterelements beispielsweise mit dem Stützkörper verschweißt. Während des Filtervorganges der Kunststoffschmelze setzt sich das Filterelement durch die zurückgehaltenen Verunreinigungen nach und nach zu, sodass die gesamte Filterkerze nach einer entsprechenden Filtrationsdauer ausgetauscht werden muss. Das zugesetzte Filterelement der entnommenen Filterkerze kann unter hohem Aufwand gereinigt werden, wobei die bekannte Filterkerze noch etwa bis zu zehn Mal zur Filtration der Kunststoffschmelze eingesetzt werden kann. Nach einer Reinigung ist darauf zu achten ist, dass das Filtermedium des Filterelements beim Reinigungsvorgang nicht beschädigt wurde. Zu diesem Zweck werden spezielle aufwändige Tests durchgeführt.
Aus DE 199 12 433 A1 ist beispielsweise eine Filterkerze zur Filtration einer Kunststoffschmelze bekannt, welche in das Innere eines Filtergehäuses eingesetzt ist. Die Filterkerze umfasst ein hohlzylindrisches Filterelement, das sich auf einem Stützrohr mit Durchlässen in der Stützrohrwandung für die Kunststoffschmelze abstützt.
Der Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Filterkerzen besteht in ihrer aufwändigen Reinigung des zugesetzten Filterelements vor einer möglichen Wiederverwendung. Eine solche Reinigung kann mit chemischen Lösemitteln oder mit thermischen Verfahren erfolgen, um den Kunststoff aus der Filterkerze herauszulösen. In aller Regel geschieht dies in mehreren Reinigungszyklen. Zusätzlich dazu wäre dann noch eine Entfernung der Verschmutzungen aus dem Filterelement, beispielweise mittels Ultraschallreinigung, erforderlich. Nach erfolgter Reinigung muss dann noch jeweils mit unterschiedlichen Prüfmethoden analysiert werden, ob die Filtermedien beschädigungsfrei und effizient gereinigt worden sind. Dies wirkt sich auch auf die Produktionskosten der aus der Kunststoffschmelze hergestellten Produkte aus.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Filterkerze der vorbezeichneten Gattung aufzuzeigen, die eine vereinfachte Reinigung und zudem eine längere Nutzungsdauer des Filterelements ermöglicht. Insbesondere soll zumindest eine Alternative zu den bekannten Filterkerzen geschaffen werden.
Die Erfindung löst die ihr zugrunde liegende Aufgabe bei einer Filterkerze zum Abscheiden von Verunreinigungen aus einer Kunststoffschmelze mit den Merkmalen nach Anspruch 1. Insbesondere ist dem Filterelement auf der vom Stützkörper abgewandten Seite des Filterelements mindestens ein weiterer Stützkörper zugeordnet, welcher dazu eingerichtet ist, auf Flächenbereiche des Filterelements so einzuwirken und/oder diese aufzunehmen, dass das Filterelement rückspülbar ist.
Die Erfindung macht sich hierbei die Erkenntnis zunutze, dass mit Hilfe des mindestens einen weiteren Stützkörper Stützkräfte von der Seite des Filterelements aus auf bevorzugt mehrere Flächenbereiche des Filterelements einwirken können, von der aus das Filterelement während des Filtrationsprozesses üblicherweise von der Kunststoffschmelze angeströmt wird. Daher kann das Filterelement mittels des Schmelzestromes, ohne dass die Filterkerze zur Reinigung demontiert werden muss, entgegen der üblichen Filtrationsrichtung rückgespült werden. Es ist mindestens ein weiterer oder mehrere weitere Stützkörper vorgesehen, der oder die vorzugsweise derart angeordnet bzw. ausgebildet ist bzw. sind, dass das Filterelement an mehreren Flächenbereichen an der vom Stützkörper abgewandten Seite aufgenommen und/oder abgestützt ist. Damit ist vermieden, dass das Filterelement entgegen seiner üblichen Filtrationsrichtung verformt und/oder deplatziert wird. Das zur Ausbildung des Filterelements eingesetzte Filtermedium bleibt unbeschädigt. Im Filterelement befindliche Verunreinigungen werden durch den entgegen der üblichen Filtrationsrichtung strömenden Schmelzestrom vereinfacht aus dem Filterelement ausgetragen. Durch die durch die Erfindung geschaffene Möglichkeit des Rückspülens können die Zeitabstände zwischen den Standardreinigungsvorgängen deutlich erhöht werden, wodurch die Standzeit einer erfindungsgemäßen Filterkerze im Vergleich zu einer Standard-Filterkerze um ein Vielfaches verlängert ist. So kann beispielsweise eine Situation eintreten, in der lediglich das Filtermedium gewechselt wird, während der Stützkörper/Befestigungsteil und die Halteeinrichtung länger in der Anlage verbleiben.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der mindestens eine weitere Stützkörper mehrere Haltestreben auf, welche vorzugsweise parallel und im Abstand zueinander angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Haltestreben gleichmäßig über den Flächenbereich des Filterelements an der Seite des Filterelements verteilt angeordnet, welche abgewandt ist von der Seite, die durch den Stützkörper während des regulären Filtrationsprozesses gestützt wird.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Stützkörper ein innerer Stützkörper ist und der mindestens eine weitere Stützkörper ein äußerer Stützkörper mit Durchlässen für den Schmelzestrom ist. Mit dem äußeren Stützkörper, der bevorzugt einteilig ist, können die während des Rückspülvorganges am Filterelement angreifenden Kräfte sicher aufgenommen werden. Der äußere Stützkörper kann als eine Art Stützgitter mit quer und längs zueinander verlaufenden Haltestreben bzw. -leisten ausgebildet sein. Bevorzugt weist der äußere Stützkörper an die äußeren Abmessungen des Filterelements angepasste Abmaße auf, wodurch während des Rückspülvorganges vorzugsweise über den gesamten Flächenberiech des Filterelements eine gleichmäßige Krafteinleitung erfolgt. Der innere Stützkörper, welcher bevorzugt als Hohlkörper ausgebildet ist, weist zumindest in einem Flächenbereich Durchlässe für den zu filtrierenden Schmelzestrom auf. Das Filterelement weist eine solche Größe auf, dass zumindest der Bereich des inneren Stützkörpers abgedeckt ist, dessen Wandung mit Durchlässen für die Kunststoffschmelze versehen ist.
Vorzugsweise ist der äußere Stützkörper als Hohlkörper mit Durchlässen in einem Wandbereich ausgebildet, wobei der innere Stützkörper und das Filterelement im Hohlraum des äußeren Stützkörpers angeordnet sind. Mit der Ausgestaltung des äußeren Stützkörpers als Hohlkörper, wobei im Inneren seines Hohlraums der innere Stützkörper und das Filterelement angeordnet sind, ist eine kompakte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Filterkerze erreicht. Bevorzugt weist der als Hohlkörper ausgebildete innere und äußere Stützkörper Durchlässe in den bevorzugt deckungsgleich zueinander verlaufenden Wandbereichen auf. Dadurch sind verhältnismäßig große Flächenbereiche für den Durchtritt des Kunststoffschmelzestromes eingerichtet. Der Druckverlust der Filterkerze ist dadurch gering. Bevorzugt durchströmt die Kunststoffschmelze den erfindungsgemäßen Filterkörper während des regulären Filtrationsprozesses von außen nach innen, wohingegen der Rückspülvorgang von innen nach außen erfolgt.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der innere Stützkörper ähnlich dem äußeren Stützkörper ausgebildet, wobei der innere Stützkörper bevorzugt eine zylindrische äußere Form und der äußere Stützkörper bevorzugt eine zylindrische innere Form aufweist, wobei das Filterelement in einem Spalt zwischen dem inneren und dem äußeren Stützkörper angeordnet ist. Unter einer zylindrischen Form ist vorliegend eine allgemeine Zylinderform zu verstehen, sodass der innere Stützkörper und der äußere Stützkörper verschiedene Querschnitte aufweisen können. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind der innere und äußere Stützkörper als Hohlzylinder ausgebildet. Das Filterelement ist innerhalb des Spalts zwischen dem inneren und dem äußeren Stützkörper angeordnet, wobei bei als Hohlzylinder ausgebildeten Stützkörpern das Filterelement vorzugsweise umlaufend im Spalt ausgebildet ist und eine Art Filterschlauch ausbildet.
In einer anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind der innere und äußere Stützkörper koaxial angeordnet, wodurch ein gleichmäßiger Spalt zwischen der inneren Mantelfläche des äußeren Stützkörpers und der äußeren Mantelfläche des inneren Stützkörpers ausgebildet ist. Der gleichmäßige Spalt, in dem das Filterelement bevorzugt mit einer gleichmäßigen Materialstärke umlaufend ausgebildet bzw. angeordnet ist, bewirkt eine gleichmäßige Filterfunktion der erfindungsgemäßen Filterkerze. Innerer und äußerer Stützkörper weisen zumindest in den Wandbereichen mit den Durchlässen für die hindurch tretendende Kunststoffschmelze eine gleichmäßige Wandstärke auf.
Vorzugsweise liegt das Filterelement mit seinen voneinander abgewandten Flächen am inneren und äußeren Stützkörper an. Das Filterelement füllt insbesondere den Spalt zwischen der inneren Mantelfläche des äußeren Stützkörpers und der äußeren Mantelfläche des inneren Stützkörpers vollständig aus. Damit ist bewirkt, dass das Filterelement während des regulären Filtrationsvorganges und vorzugsweise auch während des Rückspülvorganges bereits direkt an der jeweils zugeordneten Wandfläche des jeweiligen Stützkörpers anliegt. Relativbewegungen zwischen den Stützkörpern und dem dazwischen angeordneten Filterelement wird damit entgegengewirkt. Die auf das Filterelement einwirkenden Kräfte werden dadurch direkt durch die jeweils zugeordneten Wandflächen abgefangen womit einer ungewollten Verformung des Filterelements entgegengewirkt ist. Eine besonders einfache Montage und Demontage des Filtermediums ist gegeben, wenn dieses konisch ausgeführt wird, vergleichbar mit der Ausführung von Morsekegeln im Bereich des Werkzeugmaschinenbaus.
Vorzugsweise weisen der innere und äußere Stützkörper eine äußere bzw. innere Form auf, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus mehreckig oder sternförmig. Insbesondere eine mehreckige oder sternförmige Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Oberfläche der Stützkörper, durch die der Schmelzestrom hindurchtritt, im Vergleich zu einem als Hohlzylinder ausgebildeten inneren oder äußeren Stützkörper vergrößert ist. Bevorzugt weist der innere und äußere Stützkörper eine gleichmäßige Wandstärke auf, sodass die jeweils innere und äußere Mantelfläche des inneren und auch äußeren Stützkörpers ähnlich zueinander ausgebildet sind. Zudem ist durch die gleichmäßigen Wandstärken an den Stützkörpern an den Wandbereichen mit ihren Durchlässen für den Schmelzestrom über den gesamten Umfang eines jeweiligen Stützkörpers ein gleichmäßiger Druckverlust erreicht. Somit ist vorzugsweise über den gesamten Umfang der Filterkerze ein gleichmäßiges Strömungsverhalten des Schmelzestromes gewährleistet.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Filterelement im Wesentlichen die Form eines Schlauchkörpers auf, wobei das Filterelement vorzugsweise in Umfangsrichtung plissiert ist. Damit ist das Filterelement vorzugsweise in Umfangsrichtung in Falten gelegt, sodass die Filterfläche des Filterelements selbst zwischen dem inneren und dem äußeren Stützkörper der Filterkerze vergrößert ist. Dadurch kann bei gleichen äußeren Abmessungen der Filterkerze eine verbesserte Filtrationsrate bei einem gleichbleibenden Volumenstrom des durch die Filterkerze hindurchgeleiteten Schmelzestromes bzw. ein vergrößerter Volumenstrom bei gleichbleibender Filtrationsgüte erzielt werden. Durch das Plissieren, also das Falten des Filterelementes in Umfangsrichtung, lässt sich der Filtriervorgang ohne Vergrößerung der Filterkerze in ihren Außenabmessungen weiter verbessern. Unter einem plissierten Filterelement ist vorliegend ein Filterelement zu verstehen, dass wenigstens einen Bereich mit unter einem Winkel zueinander verlaufenden Flächenbereiche aufweist. Dabei kommen die Flächenbereiche aber nicht aufeinander zu liegen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der innere Stützkörper auf seiner dem Filterelement zugeordneten äußeren Wandfläche und/oder der äußere Stützkörper auf seiner dem Filterelement zugewandten inneren Wandfläche sich zwischen die Falten des plissierten Filterelementes erstreckende Arretierelemente aufweist. Mit Hilfe der Arretierelemente ist bewirkt, dass einzelne Falten des plissierten Filterelementes, aufgrund des Druckunterschiedes während des Betriebes vor und nach dem Filterelement, in ihrer festen Ausrichtung zueinander gehalten werden. Einem Aufeinanderlegen oder -klappen der Filterflächen des Filtermediums ist damit entgegengewirkt. Die Arretierelemente gewährleisten die dauerhafte Funktionalität der erfindungsgemäß ausgebildeten Filterkerze. Bevorzugt stehen die Arretierelemente radial nach innen an der inneren Mantelfläche des äußeren Stützkörpers und im Wesentlichen radial nach außen an der äußeren Mantelfläche des inneren Stützkörpers. Die Arretierelemente sind in einer Ausführung der Erfindung nach Art eines Haltestiftes ausgebildet, wobei ein oder mehrere Haltestifte in jede Falte des Filterelementes vorstehen. Alternativ sind die Arretierelemente in einer anderen Ausführungsform der Erfindung als Halteleisten ausgebildet, welche im Wesentlichen parallel zur Mittenachse verlaufend an den Wandflächen von innerem und äußerem Stützkörper angeordnet sind.
In Abhängigkeit von der äußeren bzw. inneren Form der zur Ausbildung der Filterkerze verwendeten inneren und äußeren Stützkörper sind in einer bevorzugten alternativen Ausführungsform der Erfindung der innere und äußere Stützkörper in Umfangsrichtung plissiert, wobei das Filterelement in einem gewellten Spalt zwischen den Stützkörpern angeordnet ist. Die plissierte Ausgestaltung von innerem und äußerem Stützkörper stellt, im Vergleich zum plissierten Filterelement, eine alternative Möglichkeit zur Ausgestaltung einer vergrößerten Filterfläche an der erfindungsgemäßen Filterkerze dar. Die Zeitspanne zwischen den notwendigerweise durchzuführenden Rückspülvorgängen kann damit verlängert werden, sodass sich im Ergebnis die betriebssichere Langzeitfunktion des zum Einsatz kommenden Filterelementes weiter verbessern lässt. Das zwischen dem inneren und äußeren, plissierten Stützkörper verwendete Filterelement kann an die Formgebung von innerem und äußerem Stützkörper angepasste Flächenbereiche aufweisen oder in einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung zusätzlich plissiert, also in Falten gelegt sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der innere und äußere Stützkörper über eine reversibel lösbare Verbindung miteinander gekoppelt und das Filterelement austauschbar ausgebildet sind. Damit kann dann das an der erfindungsgemäß ausgebildeten Filterkerze nach einer vorbestimmten Betriebsdauer nicht mehr reinigungsfähige Filterelement allein vereinfacht ausgetauscht werden. Zudem können verschmutzte Filterelemente ohne Reinigung ausgetauscht werden. Somit werden an der erfindungsgemäßen Filterkerze dann nur die Bauteile ausgetauscht, die tatsächlich einem Verschleiß unterliegen. Der innere und der äußere Stützkörper sind dazu über eine im Bedarfsfall beliebig oft herstellbare und auch wieder lösbare Verbindung, vorzugsweise eine Schraubverbindung, miteinander koppelbar und entkoppelbar. Innerer und äußerer Stützkörper werden dabei in einer vorbestimmten Ausrichtung so zueinander fixiert, dass zwischen dem inneren und dem äußeren Stützkörper jeweils der benötigte Spalt für das Filterelement ausgebildet ist. Bevorzugt werden der innere und äußere Stützkörper koaxial zueinander angeordnet. Zudem erfolgt eine axiale Ausrichtung bzw. Fixierung des äußeren Stützkörpers relativ zum inneren Stützkörper. Durch die Vorspannung der Baugruppe erfolgt auch eine Abdichtung des Filterelementes an seinen beiden Enden um so ein Umströmen durch die Kunststoffschmelze zu unterbinden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der innere Stützkörper der Filterkerze über einen am inneren Stützkörper ausgebildeten Befestigungsabschnitt innerhalb eines Gehäuses einer Kunststoff verarbeitenden Maschine oder Vorrichtung aufgenommen. Im Gehäuse der Maschine oder Vorrichtung ist ein Strömungspfad für die durch die Filterkerze geführte und zu filternde Kunststoffschmelze ausgebildet. Bevorzugt ist der Befestigungsabschnitt am Auslassbereich der Filterkerze vorgesehen, wobei der Befestigungsabschnitt vorzugsweise einen Rohrstutzen mit einem Gewinde umfasst, wobei der Innendurchmesser des Rohrstutzens den Durchmesser des Auslassbereiches definiert.
In einer alternativen Ausgestaltung ist anstelle des inneren Stützkörpers der äußere Stützkörper an dem Gehäuse der Kunststoff verarbeitenden Maschine oder Vorrichtung befestigt.
Vorzugsweise weist der innere oder äußere Stützkörper ein Anlageteil für den jeweils anderen Stützkörper auf, mit dem die Ausrichtung in Längsrichtung der Stützkörper zueinander definiert wird. Mit dem Anlageteil werden die Stützkörper insbesondere axial und auch radial so zueinander ausgerichtet, dass die Wandbereiche mit den Durchlässen vorzugsweise zueinander deckungsgleich angeordnet sind oder fluchten bzw. ein im Wesentlichen gleichmäßiger Spalt zwischen den Stützkörpern vorhanden ist. Als Anlageteil für den Beweglichen der beiden Stützkörper wird ein Flanschkörper mit vorzugsweise einer Zentrieraufnahme für den beweglichen Stützkörper verwendet, wobei der Flanschkörper in einer Ausführungsform der Erfindung einteilig mit dem inneren oder äußeren Stützkörper ausgebildet ist. In einer anderen Ausführungsform sind der Stützkörper und das Anlageteil als separate Bauteile ausgebildet.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ein Klemmring und ein mit dem Klemmring zusammenwirkendes Befestigungsteil mit einem Gewinde vorgesehen, wobei das Befestigungsteil schraubbar an einem der Stützkörper aufgenommen und dazu eingerichtet ist, den jeweils anderen Stützkörper zu dem einen Stützkörper zu fixieren. Klemmring und Befestigungsteil sind insbesondere schraubbar an dem Stützkörper aufgenommen, welcher das Anlageteil zum Fixieren für den jeweils beweglichen Stützkörper aufweist. Bevorzugt sind das Anlageteil für den beweglichen Körper und der Klemmring sowie das mit dem Klemmring zusammenwirkende Befestigungsteil an entgegengesetzten Enden der zueinander auszurichtenden Stützkörper angeordnet. Das Anlageteil ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dem Ende des inneren Stützkörpers zugeordnet, an dem der Auslassbereich für den Schmelzestrom während des regulären Filtrationsvorganges angeordnet ist Bevorzugt sind der Klemmring und das Befestigungsteil als separate Bauteile ausgebildet, wodurch beim Einschrauben des Befestigungsteiles der Klemmring vorzugsweise drehfest am äußeren, zu fixierenden Stützkörper gehalten wird. Der Klemmring stellt zudem die notwendige Kraft zur Randabdichtung des Filterelements bereit. Das Befestigungsteil weist in einer Ausführungsform einen Werkzeugansatz zum Ansetzen eines Werkzeuges auf, wobei der Werkzeugansatz vorzugsweise als Schlüsselweite ausgebildet ist.
Vorzugsweise weist das Befestigungsteil einen kegelförmigen Abschnitt auf, der in den freien Innenraum des Stützkörpers vorsteht, wobei der kegelförmige Abschnitt sich bevorzugt über wenigstens etwa ein Viertel der Länge des inneren Stützkörpers von einem Ende aus in den freien Innenraum erstreckt. Mittels des kegelförmigen Abschnittes innerhalb des freien Innenraumes im Stützkörper ist gewährleistet, dass ein Totraum innerhalb des freien Strömungsquerschnittes, in dem die Kunststoffschmelze nicht gezielt strömt, vermieden oder reduziert wird. Der kegelförmige Abschnitt im Innenraum bewirkt ein gleichmäßiges Durchströmen sämtlicher Bereiche im Inneren der Filterkerze von der zu filtrierenden Kunststoffschmelze zum Austritt hin. In einer Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich der kegelförmige Abschnitt über wenigstens etwa ein Viertel der Gesamtlänge des mit Durchlässen versehenen Wandbereiches des inneren Stützkörpers.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, ist das Befestigungsteil als Zugstange ausgebildet, welche sich vom einen Ende des inneren Stützkörpers bis zum anderen Ende hindurch erstreckt. Bei der Rückspülung hochviskoser Kunststoffschmelzen können in der Praxis sehr hohe Druckbelastungen auftreten, die zwangsläufig eine Längendehnung des Filterelementes und des Stützkörpers zur Folge haben können. Es ist vorteilhaft diese Kräfte durch eine Zugstange aufzunehmen und nicht die Stützkörper mit größeren Wandstärken auszuführen. Dadurch werden höhere Fließwiderstände während des Filtartionsprozesses und ebenfalls dem Rücksülvorgang vermieden. Das als Zugstange ausgebildete Befestigungsteil weist über seine gesamte Länge bevorzugt eine Kegelform auf.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung in einem weiteren Aspekt eine kunststoffverarbeitende Maschine oder Vorrichtung, mit einem Gehäuse und einem Strömungspfad für eine innerhalb des Gehäuses strömende Kunststoffschmelze, wobei innerhalb des Strömungspfades eine Filterkerze zur Filtration der strömenden Kunststoffschmelze angeordnet ist.
Die Erfindung löst auch die bei der erfindungsgemäßen, Kunststoff verarbeitenden Maschine oder Vorrichtung zugrunde gelegte Aufgabe, indem die im Strömungspfad angeordnete Filterkerze nach einer der vorstehend beschriebenen, bevorzugten Ausführungsformen ausgebildet und damit rückspülbar ist. Eine derartig erfindungsgemäße rückspülbare Filterkerze kann auf einfache Weise, ohne aus dem Gehäuse der Kunststoff verarbeitenden Maschine oder Vorrichtung entnommen zu werden, durch einen Rückspülvorgang – zwischendurch – gereinigt werden. Damit wird insbesondere die Anströmfläche des Filterelementes gereinigt und werden Verstopfungen beseitigt, sodass die Filterkerze verlängerte Standzeiten hat und die Kunststoff verarbeitende Maschine über einen längeren Zeitraum ohne zeitliche Unterbrechungen betrieben werden kann. Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Filterkerze über einen am inneren oder äußeren Stützkörper ausgebildeten Befestigungsabschnitt mit bevorzugt einem Gewinde fest mit dem Gehäuse der Maschine oder Vorrichtung verbunden.
Die zur erfindungsgemäßen Filterkerze beschriebenen, bevorzugten Ausführungsformen bzw. Weiterbildungen sind zugleich auch bevorzugte Ausführungen bzw. Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen kunststoffverarbeitenden Maschine oder Vorrichtung zum Herstellen eines Kunststoffteiles aus einer Kunststoffschmelze.
Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt die Verwendung einer rückspülbaren Filterkerze nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen zum Abscheiden von Verunreinigungen aus einer durch eine Kunststoff verarbeitende Maschine oder Vorrichtung strömenden Kunststoffschmelze.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand verschiedener Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Hierbei zeigen:
1: eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Filterkerze in einer Explosionsdarstellung;
2: eine Ansicht der Filterkerze nach 1 im Längsschnitt;
3: eine Ansicht einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filterkerze im Querschnitt;
4: eine perspektivische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Filterkerze;
5: eine Ansicht der Filterkerze nach 4 im Längsschnitt;
6: eine perspektivische Ansicht eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Filterkerze in einer Explosionsdarstellung, und
7: eine Ansicht der Filterkerze nach 6 im Querschnitt.
1 zeigt eine Filterkerze 1, die einen inneren Stützkörper 2 und einen äußeren Stützkörper 4 für ein zwischen dem inneren und dem äußeren Stützkörper 2, 4 angeordnetes Filterelement 6 aufweist. Der innere Stützkörper 2 und der äußere Stützkörper 4 sind bevorzugt als Hohlzylinder 8, 8‘ ausgebildet, welche in ihrer Wandung eine Vielzahl von Durchlässen 10, 10‘ aufweisen. Das Filterelement 6 weist ein die Durchlässe 10, 10‘ am inneren und äußeren Stützkörper 2, 4 abdeckendes Filtermedium 12 auf, das in Form eines Filterschlauches zwischen der äußeren Wandfläche 14 des inneren Stützkörpers 2 und der inneren Wandfläche 16 des äußeren Stützkörpers 4 angeordnet ist. Das Filterelement 6 weist eine innere Mantelfläche 18 und eine äußere Mantelfläche 18‘ auf, welche an den Wandflächen 14, 16 der Stützkörper 2, 4 anliegen.
Am inneren Stützkörper 2 ist ein flanschartiges Anschlagteil 20 für das Filterelement 6 und den äußeren Stützkörper 4 angeordnet, mit dem wenigstens die Ausrichtung in Längsrichtung von Filterelement 6 und äußerem Stützkörper 4 relativ zum inneren Stützkörper 2 erfolgt. Das Anschlagteil 20 ist an dem Ende des inneren Stützkörpers 2 angeordnet, der einen Auslass 21 für den Schmelzestrom während des regulären Filtrationsvorganges aufweist. Am entgegengesetzten Ende des inneren Stützkörpers 2 ist ein Klemmring 22 und ein mit dem Klemmring 22 zusammenwirkendes Befestigungsteil 24 angeordnet, das mit dem entgegengesetzten Ende des inneren Stützkörpers 2 verschraubt wird. Filterelement 6 und äußerer Stützkörper 4 werden zwischen dem Anlageteil 20 und dem Klemmring 22 fixiert. Mit dem Anlageteil 20 und dem Klemmring 22 erfolgt ebenfalls eine Ausrichtung der Stützkörper 2, 4 und des Filterelements 6 in radialer Richtung zueinander.
2 zeigt die Filterkerze 1 aus 1 im Längsschnitt. Wie 2 verdeutlicht, sind der innere Stützkörper 2, der äußere Stützkörper 4 und das zwischen den Stützkörpern 2, 4 angeordnete Filterelement koaxial angeordnet. Dabei sind die Durchlässe 10, 10‘ in den Stützkörpern 2, 4 jeweils vollständig von dem Filtermedium 12 des Filterelementes 6 abgedeckt. Das Befestigungsteil 24 weist einen kegelförmigen Abschnitt 26 auf, der das dem Auslass 21 für die Kunststoffschmelze gegenüberliegende Ende des inneren Stützkörpers 2 verschließt und in den freien, inneren Hohlraum 28 des inneren Stützkörpers 2 hineinragt. Mittels des kegelförmigen Abschnitts 26 ist gewährleistet, dass im Hohlraum 28 keine oder minimal strömungslose Zonen entstehen und die Schmelze damit zielgerichtet dem Auslass 21 zugeführt wird.
Während des Filtrationsvorganges der Kunststoffschmelze strömt die Kunststoffschmelze mit einer im Wesentlichen radial gerichteten Strömungsrichtung 30 von außen durch die Durchlässe 10‘ im äußeren Stützkörper 4 durch das Filterelement 6 und durch die Durchlässe 10 des inneren Stützkörpers 2 in den freien Hohlraum 28. Von da aus strömt die Kunststoffschmelze mit einer im Wesentlichen axial gerichteten Strömungsrichtung 32 aus dem freien Hohlraum 28 über den Auslass 21 am inneren Stützkörper 2 aus der Filterkerze 1 heraus. Während des Rückspülvorganges strömt die Kunststoffschmelze zum Reinigen des Filterelementes 6 in entgegengesetzten Richtungen zu den Strömungsrichtungen 32, 30.
In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Filterkerze 1‘ gezeigt, welche ein zwischen der äußeren Wandfläche 14 des inneren Stützkörpers 2 und der inneren Wandfläche 16 des äußeren Stützkörpers 4 angeordnetes Filterelement 6‘ aufweist, das in Umfangsrichtung plissiert ist. Das Filterelement 6‘ weist in Umfangsrichtung Falten auf, wodurch dessen Filterfläche im Vergleich zu dem in 2 gezeigten Filterelements 6 vergrößert ist.
Die 4 und 5 zeigen eine dritte Ausführungsform einer Filterkerze 1‘‘, welche einen inneren Stützkörper 2‘, einen äußeren Stützkörper 4‘ aufweist. Das als Schlauchkörper ausgebildete Filterelement 6 ist zwischen der äußeren Wandfläche 14 des inneren Stützkörpers 2‘ und der inneren Wandfläche 16 des äußeren Stützkörpers 4‘ angeordnet, welche als Hohlzylinder 8, 8‘ ausgebildet sind. Die Filterkerze 1‘‘ umfasst des Weiteren ein Anlageteil 20‘, das separat zum inneren Stützkörper 2‘ ausgebildet ist. Das Anlageteil 20‘ ist an dem den Auslass 21‘ für die Kunststoffschmelze aufweisenden Ende des inneren Stützkörpers 2‘ anord- und befestigbar. Über das Anlageteil 20‘ wird auch in der hier gezeigten Ausführungsform das Filterelement 6 und der äußere Stützkörper 4‘ in axialer und auch radialer Richtung zum inneren Stützkörper 2‘ ausgerichtet, fixiert und zu den Enden hin abgedichtet. An dem dem Auslass 21‘ gegenüberliegenden Ende ist wiederum ein Klemmring 22 vorgesehen, der in der gezeigten Ausführungsform über ein eine Zugstange 33 aufweisendes Befestigungsteil 24‘ das Filterelement 6 und den äußeren Stützkörper 4‘ fixiert. Die Zugstange 33, welche sich bis zu dem den Auslass 21‘ aufweisenden Ende erstreckt, weist ähnlich wie das Befestigungsteil 24 aus 2 einen kegelförmigen Abschnitt 26‘ auf.
Wie 5 weiterhin zeigt, ist im Bereich des Auslasses 21‘ ferner eine Einschraubhülse 34 für einen am Ende der Zugstange 33 angeordneten Gewindezapfen 36 vorgesehen. Zwischen einem den Auslass 21‘ begrenzenden Befestigungsabschnitt 37 und der Einschraubhülse 34 sind eine Vielzahl von Durchtrittskanäle 38 ausgebildet, über die das Ausströmen der Kunststoffschmelze aus dem Hohlraum 28 im Inneren des Stützkörpers 2 ermöglicht ist.
In den 6 und 7 ist ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Filterkerze 1‘‘‘ abgebildet. Die Filterkerze 1‘‘‘ weist einen inneren Stützkörper 2‘‘, einen äußeren Stützkörper 4‘‘ und ein Filterelement 6‘‘ auf, wobei die Stützkörper 2‘‘, 4‘‘ und das Filterelement 6‘‘ als Hohlkörper ausgebildet sind und Körperwandungen 40, 40‘, 42 aufweisen, die in Umfangsrichtung plissiert, also gefaltet sind. Stützkörper 2‘‘, 4‘‘ und das Filterelement 6‘‘ weisen in der gezeigten Ausführungsform im Querschnitt eine Sternform auf. Durch die gefaltete Ausgestaltung ist eine vergrößerte Filterfläche für die von Verunreinigungen zu befreiende Kunststoffschmelze erzeugt.
Der äußere Stützkörper 2‘‘ und das Filterelement 6‘‘ sind wiederum über das im inneren Stützkörper 2‘‘ angeordnete oder befestigbare Anlageteil 20 und über den Klemmring 22 sowie das Befestigungsteil 24 in axialer und radialer Richtung zum inneren Stützkörper 2‘‘ ausgerichtet und/oder an diesem befestigt bzw. arretiert. Das Befestigungsteil 24 weist einen kegelförmigen Abschnitt 26 auf, der in den Hohlraum 28‘ des inneren Stützkörpers 2‘‘ abschnittsweise vorsteht. Gleiche Bauteile sind mit denselben Bezugszahlen bezeichnet.
Bezugszeichenliste

1, 1‘, 1‘‘, 1‘‘‘: Filterkerze
2, 2‘, 2‘‘: innerer Stützkörper
4, 4‘, 4‘‘: äußerer Stützkörper
6, 6‘, 6‘‘: Filterelement
8, 8‘: Hohlzylinder
10, 10‘: Durchlass
12: Filtermedium
14, 14‘: äußere Wandfläche
16, 16‘: innere Wandfläche
18, 18‘: Mantelfläche
20, 20‘: Anlageteil
21, 21‘: Auslass
22: Klemmring
24, 24‘: Befestigungsteil
26, 26‘: kegelförmiger Abschnitt
28, 28‘: Hohlraum
30, 32: Strömungsrichtung
33: Zugstange
34: Einschraubhülse
36: Gewindezapfen
37: Befestigungsabschnitt
38: Durchtrittskanal
40, 40‘: Körperwandung
42: Körperwandung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19912433 A1 [0004]

Claims

Filterkerze (1, 1‘, 1‘‘, 1‘‘‘) zum Abscheiden von Verunreinigungen aus einer Kunststoffschmelze, mit – wenigstens einem Filterelement (6, 6‘, 6‘‘), durch das ein Schmelzestrom hindurch leitbar ist und das dazu eingerichtet ist, im Schmelzestrom enthaltene Verunreinigungen zurückzuhalten, und – einem Stützkörper (2, 2‘, 2‘‘) zum Stützen des Filterelements (6, 6‘, 6‘‘) in Form eines Hohlkörpers, welcher einen Wandbereich mit mehreren Durchlässen für den Schmelzestrom aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Filterelement (6, 6‘, 6‘‘) auf der vom Stützkörper (2, 2‘, 2‘‘) abgewandten Seite des Filterelements mindestens ein weiterer Stützkörper (4, 4‘, 4‘‘) zugeordnet ist, welcher dazu eingerichtet ist, auf Flächenbereiche des Filterelements (6, 6‘, 6‘‘) so einzuwirken und/oder diese aufzunehmen, dass das Filterelement (6, 6‘, 6‘‘) rückspülbar ist.
Filterkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkörper (2, 2‘, 2‘‘) ein innerer Stützkörper ist und der mindestens eine weitere Stützkörper (4, 4‘, 4‘‘) ein äußerer Stützkörper mit Durchlässen (10, 10‘) für den Schmelzestrom ist.
Filterkerze nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Stützkörper (4, 4‘, 4‘‘) als Hohlkörper mit Durchlässen in einem Wandbereich ausgebildet ist, wobei der innere Stützkörper (2, 2‘, 2‘‘) und das Filterelement (6, 6‘, 6‘‘) im Hohlraum des äußeren Stützkörpers (4, 4‘, 4‘‘) angeordnet sind.
Filterkerze nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Stützkörper (4, 4‘, 4‘‘) ähnlich dem inneren Stützkörper (2, 2‘, 2‘‘) ausgebildet ist, wobei der innere Stützkörper bevorzugt eine zylindrische äußere Form und der äußere Stützkörper (4, 4‘, 4‘‘) bevorzugt eine zylindrische innere Form aufweisen, wobei das Filterelement (6, 6‘, 6‘‘) in einem Spalt zwischen dem inneren und dem äußeren Stützkörper (2, 2‘, 2‘‘, 4, 4‘, 4‘‘) angeordnet ist.
Filterkerze nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der innere und äußere Stützkörper (2, 2‘, 2‘‘, 4, 4‘, 4‘‘) koaxial angeordnet sind.
Filterkerze nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (6, 6‘, 6‘‘) mit seinen voneinander abgewandten Flächen am inneren und äußeren Stützkörper (2, 2‘, 2‘‘, 4, 4‘, 4‘‘) anliegt.
Filterkerze nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der innere und äußere Stützkörper eine äußere bzw. innere Form aufweist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus mehreckig oder sternförmig.
Filterkerze nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (6, 6‘, 6‘‘) im Wesentlichen die Form eines Schlauchkörpers aufweist, wobei das Filterelement (6‘) vorzugsweise in Umfangsrichtung plissiert ist.
Filterkerze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Stützkörper (2, 2‘, 2‘‘) auf seiner dem Filterelement (6‘) zugewandten äußeren Wandfläche und/oder der äußere Stützkörper (4, 4‘, 4‘‘) auf seiner dem Filterelement (6‘) zugewandten inneren Wandfläche sich zwischen die Falten des plissierten Filterelements (6‘) erstreckende Arretierelemente aufweist.
Filterkerze nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der innere und äußere Stützkörper (2‘‘, 4‘‘) in Umfangsrichtung plissiert sind, wobei das Filterelement (6‘‘) in einem gewellten Spalt zwischen den Stützkörpern (2‘‘, 4‘‘) angeordnet ist.
Filterkerze nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der innere und äußere Stützkörper (2, 2‘, 2‘‘, 4, 4‘, 4‘‘) über eine reversibel lösbare Verbindung miteinander gekoppelt und das Filterelement (6, 6‘, 6‘‘) austauschbar ausgebildet sind.
Filterkerze nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der innere oder äußere Stützkörper (2, 2‘, 2‘‘, 4, 4‘, 4‘‘) ein Anlageteil (20, 20‘) für den jeweils anderen Stützkörper aufweist, mit dem die Längsausrichtung der Stützkörper (2, 2‘, 2‘‘, 4, 4‘, 4‘‘) zueinander definiert wird.
Filterkerze nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 12, gekennzeichnet durch einen Klemmring (22) und ein mit dem Klemmring zusammenwirkendes Befestigungsteil (24, 24‘) mit einem Gewinde, wobei das Befestigungsteil (24, 24‘) schraubbar an einem der Stützkörper (2, 2‘, 2‘‘, 4, 4‘, 4‘‘) aufgenommen und dazu eingerichtet ist, den jeweils anderen Stützkörper (2, 2‘, 2‘‘, 4, 4‘, 4‘‘) zu dem einen Stützkörper zu fixieren.
Filterkerze nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsteil einen kegelförmigen Abschnitt (26, 26‘) aufweist, der in den freien Innenraum des inneren Stützkörpers (2, 2‘, 2‘‘) vorsteht, wobei der kegelförmige Abschnitt (26, 26‘) sich bevorzugt über wenigstens etwa ¼ der Länge des inneren Stützkörpers (2, 2‘, 2‘‘) von einem Ende aus in den freien Hohlraum (28) erstreckt.
Filterkerze nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsteil eine Zugstange ist, die sich durch den freien Hohlraum des inneren Stützkörpers von einen Ende der Filterkerze zum anderen Ende erstreckt.
Kunststoffverarbeitende Maschine oder Vorrichtung, mit – einem Gehäuse, und – einem Strömungspfad für eine innerhalb des Gehäuses strömende Kunststoffschmelze, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungspfad eine rückspülbare Filterkerze (1, 1‘, 1‘‘, 1‘‘‘) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 angeordnet ist.
Verwendung einer rückspülbaren Filterkerze (1, 1‘, 1‘‘, 1‘‘‘) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 zum Abscheiden von Verunreinigungen aus einer Kunststoffschmelze in einer kunststoffverarbeitenden Maschine oder Vorrichtung.