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Kurzdarstellung
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Dies ist eine automatische selbstreinigende Vorrichtung, die mit speziellen Filtern zur Filterung von geschmolzenem Kunststoff ausgestattet ist
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Beschreibung
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Der Gegenstand dieser Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Filterung eines geschmolzenen Kunststoffmaterials.
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Stand der Technik
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Die Notwendigkeit, Kunststoffmaterial für seine Wiederverwendung in einem neuen Produkt als Material wiederzugewinnen, das zur Neuformung geschmolzen werden muss. Die Komponente innerhalb der Filtervorrichtung, die diese Funktion ausführt, ist ein Filter. Dieser Filter kann die Verunreinigungen mehr oder weniger effizient von dem zu recycelten Material trennen, die Verunreinigungen zurückhalten und das geschmolzene Kunststoffmaterial passieren lassen.
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Die Ausführung dieser Trennungsfunktion geschieht durch die verschiedenen Filtertypen auf unterschiedliche Weise. Das Hauptkriterium für die Bewertung dieser Vorrichtungen beruht jedoch im Wesentlichen auf ihren Kosten und ihrer Effizienz.
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Eine bekannte Vorrichtung besteht aus einem hohlzylindrischen Körper, in dem das zu filternde Material durch einen Extruder gedrückt wird, wobei das Material erhitzt wird, um es plastisch und flüssig zu machen, und durch eine Lochplatte gezwungen wird (ähnlich einem Abschnitt mit begrenzter Höhe, der aus einem Rundstab mit einem zentralen Loch gewonnen wird und mit einer Reihe kleiner Löcher an seinen flachen Wänden versehen ist).
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Der Schmutz und die Verunreinigungen dieses Materials schlagen dabei stromaufwärts der Platte an, während das „saubere“ Recyclingmaterial stromabwärts erhalten wird.
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Dieses System hat jedoch zahlreiche Nachteile.
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Es muss bei der Herstellung des sauberen Kunststoffmaterials angehalten werden, um das an der Vorderseite dieser Platte angesammelte Schmutzmaterial zu entfernen.
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Zudem muss die Platte, da sie sehr hohen Drücken und Temperaturen standhalten muss, aus einem massiven runden Stück gewonnen und dann mit Löchern versehen werden. Eine solche Platte herzustellen ist sehr kostenaufwendig. Die zylindrischen Löcher verstopfen schnell und müssen nach dem Anhalten der Maschine ersetzt werden.
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Eine Lösung, um das Auswechseln der Platte als Filterelement zu verhindern, wird durch die Verwendung von zwei rotierenden Blättern erhalten, die durch Abkratzen der Oberfläche der Platte, die dem Einlass zugewandt ist, den unreinen geschmolzenen Teil in Bezug auf die Strömungsrichtung vom Einlass zum Auslass anheben und rückwärts bewegen, wobei das Schmutzmaterial, das angehoben wurde, in die geschmolzene Masse zurückgeführt wird, die im Einlass des Hohlraums des zylindrischen Körpers enthalten ist.
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Nach einigen Umdrehungen der rotierenden Blätter muss jedoch das Material, das sich im Hohlraum des zylindrischen Körpers befindet, vollständig entfernt werden.
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Daher wird vorgesehen, dass der Auslass des gereinigten Materials geschlossen ist und eine andere Auslassleitung direkt an dem vorderen hohlen Teil der Vorrichtung geöffnet und angeschlossen ist, um mit dem Eintrag von zusätzlichem Material durch den Extruder, der den Fluss des zu filternden geschmolzenen Materials zuführt, in der Lage zu sein, das meiste Schmutzmaterial zu entfernen, welches dann mit dem neuen Material aus dem Einlass ersetzt wird.
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Die Hauptnachteile dieses Verfahrens sind die Maschinenstillstandszeiten, der großen Materialabfall und nur der teilweise Austausch des zu filternden Materials innerhalb des Hohlraums.
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Zur Verhinderung, dass die Platten irreversible verstopfen, müssen die vorgenannten Maschinenstillstandszeiten während der Verarbeitung von Material, das nur mäßig verschmutzt ist, zeitlich nah beieinander liegen und häufig sein.
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Dies steht jedoch im Gegensatz zu den hohen Kosten der Lochplatte, sodass die Materialreinigungsaktivitäten in unangemessen langer Zeit verzögert werden und führt zu einem Kompromiss zwischen Maschinenstillstandszeiten, der Menge an fließenden Schmutzmaterial und den Kosten für den Austausch des Korbs.
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Es sei bemerkt, dass alle Vorgänge keineswegs einfach sind, da jede Öffnung des Hohlraums des zylindrischen Körpers bei der Betriebstemperatur oder der Betriebstemperatur der Filtrationsvorrichtung ausgeführt werden muss. Diese beträgt, wenn das Material noch erweicht oder flüssig ist, zwischen 180 und 260 Grad Celsius und ist abhängig von der Art des zu filternden Kunststoffmaterials.
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Abschließend sei darauf hingewiesen, dass die hohen Kosten der Lochplatte auf ihre Herstellung zurückzuführen sind. Diese wird durch Bohren und nicht durch Durchlöcherung mit einer Matrize und einem Stempel hergestellt.
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Ziel der Erfindung
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Das Ziel dieser Erfindung ist die Überwindung der Nachteile des Standes der Technik.
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Das Ziel dieser Erfindung ist es insbesondere, einen automatischen selbstreinigenden Filter für Kunststoffmaterialien zur Verfügung zu stellen, der die Nachteile einer durchbohrten Platte überwindet.
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Ein wichtiges Ziel dieser Erfindung ist es, einen automatischen selbstreinigenden Filter zur Verfügung zu stellen, dessen Ausfallzeiten, einschließlich derjenigen für den Austausch des Filters, relativ kostengünstig ausfallen.
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Ein wichtiges Ziel dieser Erfindung ist es, einen automatischen selbstreinigenden Filter zur Verfügung zu stellen, der die Grenzen der Filtrationskapazität der gegenwärtigen Herstellungsverfahren überwinden kann.
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Ein wesentliches Ziel dieser Erfindung ist es, einen automatischen selbstreinigenden Filter bereitzustellen, dessen Filter nicht regelmäßig verstopft wird.
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Ein weiteres Zeil dieser Erfindung ist es, einen automatischen selbstreinigenden Filter bereitzustellen, dessen Filter schnell und kostengünstig ausgetauscht werden kann.
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Alle vorgenannten Ziele und andere, die im Verlaufe der Beschreibung deutlicher werden, werden durch die Erfindung erhalten, die durch die in den Ansprüchen angegebenen Eigenschaften gekennzeichnet ist.
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Erläuterung der Erfindung
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Hierbei handelt es sich insbesondere um einen automatischen selbstreinigenden Filter für Kunststoffe, der einen hohlzylindrischen Körper mit mindestens einem Einlass für das zu filternde geschmolzene Kunststoffmaterial und mindestens einen Auslass für das Abfließen des geschmolzenen gefilterten Kunststoffmaterials aufweist, wobei sich innerhalb des hohlzylindrischen Trägers eine durchlöcherte Stützscheibe befindet, die fest mit dem Hohlkörper verbunden ist, und darüber ein Filtrationsfilter ruht, auf dessen Oberfläche eine oder mehrere Schabeblätter mit einer Drehbewegung bewegt werden, wobei die Löcher des Filters einen durchschnittlichen Durchmesser zwischen 800 und 50 Mikrometern und eine Filterdicke zwischen 0,5 und 2 mm aufweisen.
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Vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung
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Vorteilhafterweise sind die Schaber mit einem Förderer verbunden, und da die Schaber in Bezug auf die Filteroberfläche geneigt sind, um den Schmutz anzuheben und ihn zu fördern, werden sie durch den Druck der Einlassströmung nach außen getrieben, wodurch der Prozentsatz des Abfalls auf wenige Prozent mehr als die im Material vorhandene Verschmutzungsmenge reduziert wird.
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Vorteilhafterweise hat der Filter eine Dicke, die dem Durchmesser der Löcher für den Durchtritt des geschmolzenen Kunststoffmaterials mit einem Bereich von 800 bis 400 µm entspricht, weshalb vorteilhafter Weise ein häufiges Wechseln kostengünstig ist und zur Herstellung eines recycelten Kunststoffmaterials und zur Verwendung beim Spritzgießen geeignet ist.
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Vorteilhafterweise hat der Filter eine Dicke, die größer ist als der Durchmesser der Löcher für den Durchtritt des geschmolzenen Kunststoffmaterials mit einem Bereich von 400 bis 50 Mikrometern, wodurch eine Filtrationsqualität erhalten wird, die bisher als unmöglich angesehen wurde. Auf diese Weise kann das relativ recycelte Kunststoffmaterial in Anwendungen höchster Qualität verwendet werden, wie zum Beispiel als Deckschicht. Vorteilhafterweise werden die Löcher des vorgenannten Filters mit einem mittleren Durchmesser im Bereich von 400 bis 50 Mikrometern mit einem Elektronenstrahl und/oder einem Laserstrahl hergestellt, wobei die durch die Stanztechnologie auferlegten Grenzen überschritten werden.
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Vorteilhafterweise ist die Dicke der oben genannten Filter um das 2- bis 20-fache höher als der durchschnittliche Durchmesser der entsprechenden Löcher, die mit einem Elektronenstrahl und/oder einem Laserstrahl erhalten werden, wodurch Filter wesentlich beständiger sind als die entsprechenden Filter, die mit der Stanztechnologie erhalten werden.
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Vorteilhafterweise nimmt der Querschnitt der Löcher vom Einlass zum Auslass allmählich zu, wodurch ein Filter erhalten wird, in der die Löcher aufgrund des Schmutzes in dem zu reinigenden Material nicht verstopfen.
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Vorteilhafterweise besteht die oben erwähnte Zunahme des Querschnitts der Löcher aus einigen Zehntelgraden bis zu 15 Grad, wobei bereits mit dem unteren Ende des vorgenannten Bereichs überprüft werden kann, ob der Schmutz, nachdem er den Eingangsabschnitt passiert hat, in der Lage ist, durchzugehen, ohne innerhalb des Filterdickenabschnitts stecken zu bleiben. Für Vergrößerungen des Querschnitts über 15 Grad wird kein klarer Vorteil erzielt.
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Vorteilhafterweise werden diese Filter einem Aushärtungsprozess unterzogen, beispielsweise einer Verchromung, deren Beschichtung die Löcher selbst nicht verstopft. Dies führt zu einer geringeren Abnutzung der gleichen behandelten Filter durch die Schabeblätter und zu einer längeren Haltbarkeit, bevor sie ausgetauscht werden müssen.
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Vorteilhafterweise kreuzt der Ablauf- bzw. Abflussweg zum Entfernen des Schmutzes, der durch die Schaber, die fest mit den Förderern verbunden sind, angehoben wird, die Welle koaxial zum Bewegen der Förderer selbst oder als eine Verlängerung derselben. Dies macht die Vorrichtung wesentlich einfacher zu konstruieren, und zwar ohne die Notwendigkeit einer weiteren Öffnung in dem hohlzylindrischen Körper zum Entfernen des Schmutzes, und auch den Abfallanteil auf praktisch nur den Schmutz selbst in dem zu reinigenden Material zu begrenzen.
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Figurenliste
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Die technischen Eigenschaften der Erfindung gemäß den zuvor genannten Zielen sind aus dem Inhalt der nachstehenden Ansprüche deutlich erkennbar. Die relativen Ergebnisse werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ersichtlich, die eine rein beispielhafte und nicht einschränkende Ausführungsform veranschaulichen:
- 1 zeigt einen Querschnitt einer Filtervorrichtung nach dem Stand der Technik.
- 2 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer perspektivischen Ansicht;
- 3 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer Perspektivansicht, teilweise im Schnitt, die einen Einblick in die Strukturierung des vorderen Teils zeigt;
- 4 zeigt eine Vertikalebenenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer vertikalen Ebene, die durch die Achse des Einlassrohrs des zu reinigenden geschmolzenen Materials verläuft;
- 5 zeigt eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer horizontalen Ebene, die durch die Achse der Antriebswelle verläuft, die die an den Förderern befestigten Schabeblättern dreht;
- 6 zeigt eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer vertikalen Ebene, die durch die Achse der Antriebswelle verläuft.
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Ausführliche Beschreibung einer beispielhaften bevorzugten Ausführungsform
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnung der 1, die beispielhaft eine Filtervorrichtung 1 nach dem Stand der Technik veranschaulicht, ist ersichtlich, dass sie einen Filter 2 (als eine Filtereinheit innerhalb derselben Vorrichtung 1) zeigt, der aus einem hohlzylindrischen Körper 3 besteht, der an der Vorderseite von einem Extruder 4 gespeist wird, der das geschmolzene Kunststoffmaterial zum Reinigen vorstößt. Innerhalb des hohlzylindrischen Körpers 3 befindet sich die teure Lochplatte 5 mit Durchgangslöchern 7, die die gegenüberliegenden ebenen Flächen 8 verbinden, die von den rotierenden Blättern 9 zum Abheben des Schmutzes des zu reinigenden Materials, der auf der ebenen Einlassfläche 8 aufliegt, abgeschabt werden. Die Platte 5 darf nur mit Dicken von mehr als 1 cm und mit von einem Bohrer erzeugten Löchern, deren Durchmesser nicht weniger als 1 mm beträgt, hergestellt werden. Aufgrund der Höhenausdehnung der zylindrischen Löcher 7 wird diese Platte 5 insbesondere durch das Verstopfen der vorgenannten Löcher 7 durch den Schmutz in dem zu reinigenden geschmolzenen Kunststoffmaterial blockiert.
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2 bis 6 zeigen den automatischen selbstreinigenden Filter, der Gegenstand der Erfindung ist.
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Der automatische selbstreinigende Filter 12 besteht aus einem hohlzylindrischen Körper 13, der die Filtereinheit aufnimmt und enthält.
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Die Filtereinheit besteht aus einer sehr dicken durchlöcherten Stützscheibe 16, die fest abnehmbar in einem geeigneten Anschlag des Hohlkörpers 13 untergebracht ist und ein zentrales Loch für den Durchtritt der Antriebswelle aufweist.
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An diese durchlöcherte Stützscheibe 16, die eine Stützfunktion besitzt, ist der Filter 17 angeschlossen, und dessen Löcher 20 halten den Schmutz des zu filternden Materials fest.
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Auf dem Filter 17 befindet sich mindestens ein Schaber 18, der von der Antriebswelle 21 gedreht wird, um den Schmutz auf der Oberfläche des Filters 17 anzuheben und durch ein koaxiales Loch 22 in der Antriebswelle 21 nach außen zu befördern. Vorteilhafterweise ist das Verbindungselement zwischen dem Schaber 18 und der Antriebswelle 21 ein Förderer 19 des vom Schaber 18 angehobenen Schmutzes im hohlzylindrischen Körper 13 zum Schmutzauslasskanal. Tatsächlich hat es einen bevorzugten Sammelkanal 23, um den Schmutz in Richtung des koaxialen Hohlraums 22 der Antriebswelle 21 zu befördern. Vorteilhafterweise gibt es zwei Förderer 19, mit denen die jeweiligen Schaber 18 verbunden sind, die in diametral gegenüberliegender Position in Bezug auf die Achse der Antriebswelle angeordnet sind und eine Symmetrie für das Gebilde und die Spannungen schaffen, die während der Bearbeitungsvorgänge erzeugt werden.
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Es muss sichergestellt werden, dass der sich dem Filter 17 annähernde Schmutz kein Loch 20 des Filters 17 verstopfen kann, bei dem die entsprechenden Löcher 20 zum Boden hin aufgeweitet sind, sodass, sobald der Einlassabschnitt des Lochs 20 passiert ist, die verschiedenen Schmutzelemente stromabwärts passieren, da der Schmutz für die vom Reinigungsgrad geforderte Qualität tolerierbare Abmessungen aufweist oder (wenn sie größer als die Löcher des Filters sind), sie bleiben vor oder an jedem Loch 20 stehen, um von den sich rotierenden und kratzenden Schabeblättern 18 angehoben zu werden, die von den von der Antriebswelle 21 rotierenden Förderern 19 gedreht werden.
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Der unterscheidende Unterschied für die Größe der Löcher der erfindungsgemäßen Filter 17 hat eine technologische Bedeutung, die einem qualitativen Ergebnis entspricht.
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In den Bereichen der Anwendung von Recyclingkunststoff gibt es zwei Kategorien: die Spritzgusskategorie und die Filmkategorie. Beispielsweise können beim Spritzgießen die Rückseiten von Kunststoffstühlen „bedrucken“ werden.
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Etwaige kleine Mengen Schmutz werden in Bezug auf das gesamte erhaltene Objekt toleriert und irrelevant.
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Für Produkte, die hygienisch und ungiftig sein müssen, wie bei Produkten, die mit Lebensmitteln in Berührung kommen, wie zum Beispiel Gabeln und Gläser, muss natürlich reiner Kunststoff verwendet werden, aber für alles, was wiederverwendet werden kann, wie Kunststoffpaletten oder Gartenmöbel, wird Recyclingkunststoff verwendet.
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Für diese Arten von Anwendungen ist keine Feinfiltration erforderlich, da sie im Allgemeinen eine dunkle Farbe aufweisen, um so im Kunststoff verbleibende Verunreinigungen verbergen zu können.
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Wenn jedoch Verpackungen als Referenz genommen werden, muss der Kunststoff zur weiteren Verwendung fein gefiltert werden, da visuell keine nennenswerten Unreinheiten zulässig sind.
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Für diese Anwendungen, deren Nachfrage global immer mehr ansteigt, insbesondere für Recyclingkunststoffmaterial höchster Qualität, ist diese erfindungsgemäße Maschine besonders geeignet. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung war es möglich, preiswerte Filter mit Durchmessern von bis zu 800 mm zu erhalten.
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Darüber hinaus wurden die Grenzen der Stanztechnologie mit einer Elektronenstrahl- und/oder Laserbohrtechnologie von weniger als 400 Mikrometern überwunden (das Filtergeflecht ist an die als „Löcher - als - Dicke“ definierte Grenze gebunden).
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Mit der neuen Technologie können die Filter 17 erheblich dicker sein als die entsprechend mit der Stanztechnologie erhaltenen Filter. Mit einem Filter, der eine Dicke von 1 mm aufweist, können zum Beispiel Löcher von 400 Mikrometern und Löcher von 200 und sogar Löcher von 80 Mikrometern bis zu einem Grenzwert von 50 Mikrometern erhalten werden.
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Diese erhöhte Dicke in Bezug auf den Durchmesser der Löcher ermöglicht es, einen durchlöcherten Filter 17 mit einem Elektronenstrahl und/oder einer Lasertechnologie herzustellen, dessen Dauer ebenfalls viermal höher ist als die jeweiligen gestanzten Filter.
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Schließlich ist es mit der neuen Technologie möglich, in Strömungsrichtung konisch aufgeweitete Löcher 20 zu erhalten, die nicht aufgrund von Materialien mit den gleichen Durchmessern wie die Löcher 10 verstopfen, wie dies bei der Stanztechnologie der Fall ist.
