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WO2022135855A1 - Austragtechnik für kunststofffilter - Google Patents

Austragtechnik für kunststofffilter Download PDF

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Publication number
WO2022135855A1
WO2022135855A1 PCT/EP2021/083748 EP2021083748W WO2022135855A1 WO 2022135855 A1 WO2022135855 A1 WO 2022135855A1 EP 2021083748 W EP2021083748 W EP 2021083748W WO 2022135855 A1 WO2022135855 A1 WO 2022135855A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
discharge
filter
pressure
discharge device
head
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/083748
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Roderich Ettlinger
Original Assignee
Ettlinger Kunststoffmaschinen Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ettlinger Kunststoffmaschinen Gmbh filed Critical Ettlinger Kunststoffmaschinen Gmbh
Priority to US18/258,840 priority Critical patent/US20240051211A1/en
Priority to EP21835591.5A priority patent/EP4267368A1/de
Priority to CN202180086586.6A priority patent/CN116635205A/zh
Publication of WO2022135855A1 publication Critical patent/WO2022135855A1/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/50—Details of extruders
    • B29C48/69—Filters or screens for the moulding material
    • B29C48/694—Cylindrical or conical filters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D33/00—Filters with filtering elements which move during the filtering operation
    • B01D33/06—Filters with filtering elements which move during the filtering operation with rotary cylindrical filtering surfaces, e.g. hollow drums
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D33/00—Filters with filtering elements which move during the filtering operation
    • B01D33/70—Filters with filtering elements which move during the filtering operation having feed or discharge devices
    • B01D33/74—Filters with filtering elements which move during the filtering operation having feed or discharge devices for discharging filtrate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/27—Cleaning; Purging; Avoiding contamination
    • B29C48/2725—Cleaning; Purging; Avoiding contamination of filters
    • B29C48/2735—Cleaning; Purging; Avoiding contamination of filters using scrapers

Definitions

  • the invention lies in the field of filter devices and discharge devices for filter devices according to the preambles of the independent claims.
  • Filter devices are used in the processing of plastics in order to increase the purity of the processed plastic and to separate impurities from a starting material. Especially when recycled plastics are reused, filter devices are used to separate contaminants from plastic waste.
  • plastics are melted or plasticized, for example, in an extruder for further processing.
  • the material melt can be further processed in different processes.
  • the filter device can, for example, be used after an extruder.
  • Filter devices for filtering contaminated polymer melts are known.
  • a material melt within the meaning of this disclosure preferably designates a plastic melt or polymer melt.
  • Such material melts usually have a melting temperature above 100 °C and are processed hot.
  • the material melt can also be another pasty mass, regardless of the material and/or the melting temperature.
  • the invention is also suitable for pasty masses other than plastic melts.
  • the melting point of the material melt can also be close to or below the usual ambient temperature of about 20 °C, so the material melt would colloquially be called cold or just warm.
  • the material melt can in particular consist of a pasty mass the food sector, cosmetics, everyday consumer goods or pharmaceuticals.
  • the starting material preferably consists of a material melt of the desired basic plastic (e.g. PE, PP, PS, PA or PET) and additional substances with which the starting material is contaminated.
  • the degree of contamination of the starting material can vary and can be 1% to 20% of the mass, for example.
  • a filter with a filter sieve is used to filter the starting material, through which the melted material is pressed. Impurities settle on the filter surface.
  • the filter screen is designed in such a way that if possible only the pure plastic melt penetrates the filter screen.
  • the material separated by the filter collects in the filter chamber.
  • the excreted material In order to prevent the filter from becoming clogged, the excreted material must be discharged, with different discharge techniques being known.
  • the discharge of the separated material from the filter chamber can be done continuously (e.g. by removing it) or at intervals (e.g. by regular rinsing or changing the filter screen).
  • the continuous removal of the separated material is particularly advantageous for uninterrupted operation of the filter.
  • rotating filters e.g. drum filters or disc filters
  • the separated material can be continuously removed from the rotating filter surface, e.g. by a scraper, and removed from the filter chamber.
  • Both standing and moving (e.g. rotating) scrapers, which are moved relative to the filter surface, are known for removing the separated material.
  • the starting material is often fed in from the outside, i.e. radially, and pressed through a cylindrical filter into its interior. The contaminants separated by the filter remain on the outside of the filter.
  • Disc filters are also known in which the starting material is pressed in the axial direction through a rotating disc filter.
  • discharge screws are used in both documents, which carry the material mixture removed directly into the environment, where the material running out can be collected in a continuous stream.
  • the viscosity of the material melt can vary.
  • the processing relatively thinner Material melts ie melts with a low viscosity in SI units (eg Pa s) or a high viscosity number in MFI, eg when processing PA or PET plastics, represent a particular challenge for the construction of suitable filter devices.
  • Processability of the plastics depends, among other things, on the viscosity, ie the toughness, of the material melt.
  • the conveying pressure in the filter device or the feed pressure of an upstream extruder can be significantly lower in the case of low-viscosity material melts (eg PA or PET) than in the case of viscous material melts.
  • the ability to be conveyed by means of friction-dependent conveyors such as screws depends heavily on the internal and external friction of the materials being conveyed, which is expressed in their viscosity.
  • the opening at the end of the screw allows air to penetrate into the filter chamber, which can lead to undesirable reactions.
  • the material is discharged without metering.
  • Other dosing discharge devices are unsuitable for low-viscosity material melts because of the low pressure.
  • the object of the present invention is to provide an improved technique for filtering material melts and removing separated material from the filter space.
  • the present invention is particularly suitable for filtering low-viscosity material melts, such as PA and PET.
  • the pressure in the filter chamber is significantly lower with low-viscosity material melts than with viscous material melts.
  • the pressure in the filter room is below Among other things, from the feed pressure of the feeding machine, for example an upstream extruder. The thinner the melted material is, the less conveying pressure is built up by friction-dependent conveying equipment such as screws in the extruder.
  • the pressure in the filter room when filtering PA or PET can be a relatively low 10 to 20 bar, for example.
  • a particular advantage of the present invention is its compatibility with widely applicable and/or inexpensive extruders for filtering contaminated material melts.
  • the internal pressure of the filter can be too low under certain process conditions to ensure reliable discharge of the filter deposits.
  • a particularly advantageous aspect of the invention lies in the combination of a portioning discharge head with an upstream pressure screw conveyor of the discharge device.
  • the discharge device according to the invention is designed to discharge separated material from a filter chamber of a filter device.
  • the filter device serves to separate impurities from the material melt.
  • the material melt is fed to the filter chamber of the filter device via a material supply under pressure.
  • the supplied molten material is pressed under pressure through a filter sieve of the filter.
  • Impurities are deposited on the surface of the filter screen due to their material properties. The impurities should be removed from the filter room as quickly as possible.
  • the separated material usually a mixture of separated impurities and pure material, is discharged from the filter chamber with the discharge device.
  • the excreted material has a tough, mushy consistency.
  • the discharge device includes a discharge shaft with a pressure screw conveyor and a discharge head.
  • the discharge head is advantageously arranged on the discharge shaft with the pressure screw conveyor.
  • the discharge head of the discharge device is preferably arranged in the conveying direction at the end of the pressure conveyor screw, so that the pressure conveyor screw conveys material from the filter chamber in the direction of the discharge head, thereby increasing the pressure.
  • the material collected in the filter chamber is conveyed by the pressure screw conveyor in the direction of the discharge head.
  • the pressure screw conveyor is connected between the filter room and the discharge head. If required, one or more further components, eg line sections or deflections, can be arranged between the pressure screw conveyor and the discharge head. In the preferred In this embodiment, the discharge head sits directly on the shaft of the pressure screw conveyor.
  • the discharge head preferably comprises one or more discharge plungers.
  • the discharge pistons are slidably mounted in the discharge head and have an axial stroke within the discharge head. By moving the discharge piston in the discharge head, separated material can be picked up on one side of the discharge head and discharged through an opening after a partial revolution.
  • the discharge head is preferably designed to produce a portioned, i.e. dosed, discharge.
  • a predetermined volume is discharged per revolution. For example, with one revolution of the discharge shaft, each discharge piston can complete a double stroke and, with two discharge pistons, four times the stroke volume per revolution can be discharged from the filter device.
  • a particular advantage of the discharge head lies in the portioned, ie controllable discharge of material from the filter chamber that can be sealed off from the environment.
  • the pressure present in the filter chamber is not sufficient to actuate the discharge head, in particular the discharge piston.
  • the discharge device disclosed here combines a pressure screw conveyor on the discharge shaft with a portioning discharge head. With the pressure screw conveyor, the conveying pressure applied to the discharge head can be increased sufficiently to ensure portioned discharge from the discharge head.
  • the pressure conveying properties of the pressure conveying screw can be designed by suitably designing the screw, in particular the pitch and the volume flow conveyed in the screw.
  • the discharge head in particular with a discharge housing, forms a storage volume at the end of the pressure screw conveyor.
  • the discharge device is designed to convey separated material into the storage volume of the discharge head and thereby to increase the pressure of the material to be discharged at the discharge head compared to the filter chamber.
  • the pressure within the delivery space is preferably increased from 10 to 20 bar to a discharge pressure of 40 to 50 bar.
  • the present invention can be designed both as a separate discharge device, for example for retrofitting or converting a filter device, or as a complete filter device with such a discharge device.
  • the discharge device is particularly suitable for use in a filter device with a filter, in particular a rotating drum filter or disc filter, and a scraper. With the scraper, the separated material is preferably scraped off the surface of the rotating filter screen and collected on the scraper.
  • the pressure conveyor screw of the discharge device is preferably arranged in the area of the scraper, so that the scraped-off material is fed to the pressure conveyor screw and removed by it.
  • the filter device for separating impurities from a material melt comprises a housing, a filter and a filter space on the surface of the filter, as well as a discharge device.
  • the discharge device with the discharge shaft, the pressure screw conveyor and the discharge head is arranged on the filter of the filter device in such a way that a Material flow from the filter chamber into the conveying chamber of the pressure screw conveyor is possible.
  • the discharge device, in particular the pressure screw conveyor is preferably arranged on the outside of a drum filter in a wall of the housing of the filter device. This arrangement enables the separated material to be reliably discharged from the filter chamber and the components to be easily exchanged for maintenance purposes.
  • Figure 1 a longitudinal section through a filter device (20) with a
  • Figure 2 a cross section of the filter device (20) along the section line A-A;
  • Figure 3 a cross section through the discharge device at the level of
  • FIG. 1 shows a preferred embodiment of a filter device (20).
  • the filter device (20) comprises a housing (21), a filter (30) with a filter shaft (31) and a discharge device (10).
  • the filter (30) is preferably designed as a rotating drum filter.
  • the filter space (27) is formed on the surface of the filter (30) within the housing (21) of the filter device.
  • the typical material flow for filtering the material melt can be seen in FIGS.
  • the starting material is conveyed under pressure into the filter chamber (27) by a material feed (25).
  • the material is preferably supplied from the outside, for example via a radial supply through the housing (21).
  • the supplied material is distributed in the filter chamber (27) on the surface of the filter (30).
  • the filter (30) preferably comprises a permeable filter screen (32) which sits on a rotating filter shaft (31).
  • the material melt is pressed through the filter screen (32) under pressure, with impurities in the material remaining on the surface of the filter screen in the filter chamber (27) due to their material properties.
  • the filtered material penetrates the filter screen (32) and flows in the direction of the material outlet (26).
  • the filtered material is discharged through the filter shaft (31).
  • the filter shaft (31) comprises suitable channels between the contact surface of the filter screen (32) and the internal material discharge (26).
  • the material flow (28) of the filtered material, starting from the material supply (25) via arrows towards the material discharge (26), is indicated in FIG.
  • the substances separated from the starting material collect on the surface of the filter screen (32).
  • the rotation of the filter shaft (31) and the filter screen (32) conveys the separated material in the direction of the discharge device (10) and the scraper (22).
  • the scraper (22) presses on the surface of the filter screen (32).
  • the scraper (22) is arranged like a scraper on the surface of the filter screen (32). Due to the rotation of the filter shaft (31), the material adhering to the surface of the filter screen (32) is removed by the scraper (22).
  • the discharge device (10) is arranged in the area of the scraper (22) on the filter chamber (27), so that the scraped-off material is picked up and conveyed away by the pressure screw conveyor (12).
  • the pressure screw conveyor (12) of the discharge device (10) is preferably formed by a circumferential helix on the surface of the discharge shaft (11). By rotating the discharge shaft (11) and the screw formed thereon, the material is conveyed in the axial direction of the discharge axis (A) from the filter chamber (27) in the direction of the discharge head (13).
  • the discharge head (13) is preferably arranged in a discharge housing (14).
  • the discharge housing (14) can be designed both as part of the housing (21) of the filter device and as a separate discharge housing (14).
  • the separate design of the discharge housing (14) is particularly advantageous for the maintainability and the replacement of parts of the discharge device (10).
  • the discharge housing (14) is preferably fastened tightly to the housing and/or a cover of the housing (21) of the filter device.
  • the discharge head (13) is preferably mounted in the discharge housing (14) such that it can slide and is sealed against the ambient air.
  • the discharge unit (10) forms a storage volume (18) in the area of the discharge head (13).
  • the separated material is conveyed into the accumulation volume (18) by the pressure screw conveyor (12).
  • the pressure is increased to a sufficient level to overcome the static friction of the discharge piston (16) in the discharge head (13).
  • the movement of the discharge piston for metered material discharge can only be ensured by increasing the dynamic pressure at the discharge head (13).
  • FIG. 3 shows the lifting movement of the discharge piston (16) in a cross section of the discharge head (13).
  • one or more discharge pistons (16) can be provided.
  • the discharge head takes up a stroke volume (H) from the storage volume (18), conveys this over a partial revolution in the direction of a discharge opening (17) and pushes the volume through an opposite one Hub through the discharge opening (17) to the environment.
  • the discharge opening (17) and the storage volume (18) are advantageously arranged opposite one another or slightly offset from one another, so that the dynamic pressure in the storage volume (18) ensures that the dirt cake is ejected through the discharge opening (17).
  • material is taken up from the storage volume (18) and a corresponding volume is discharged through the discharge opening (17) on the opposite side.
  • the bores in the discharge head (13) and the discharge housing (14) are preferably designed in such a way that the discharge piston (16) is held in the discharge head (13) with a positive fit and cannot exit through the discharge opening (17).
  • the discharge housing (14) preferably includes a cover (15).
  • the discharge housing (14) can advantageously include an overflow channel on the bearing surface of the discharge head (13) in the discharge housing (14). Leakage material can flow off through the overflow channel.
  • the discharge device (10) has a modular structure.
  • the discharge device (10) preferably comprises a modular connection interface (19) between the pressure screw conveyor (12) and the discharge head (13).
  • the discharge head (13) is preferably releasably attached to the discharge shaft (11).
  • different pressure screw conveyors (12) and discharge heads (13) can be combined with one another.
  • the different embodiments of the pressure screw conveyor (12) and the discharge head (13) have a uniform connection interface (19) for this purpose. In this way, for example, different discharge volumes and pressure gradients can be achieved by selecting and combining different pressure screw conveyors and discharge heads.
  • the discharge head (13) is preferably arranged detachably on the discharge shaft (11).
  • the discharge shaft can also be made in one piece with the pressure conveyor screw (12) and the discharge head (13).
  • a particular advantage of the embodiment shown in FIG. 1 lies in the separation of the filter shaft (31) and the discharge shaft (11).
  • the discharge shaft (11) is preferably parallel and offset radially to the filter shaft (31). With the separate discharge shaft (11), the material discharge through the discharge device (10) can be controlled separately from the rotational speed of the filter (30) and its filter shaft (31).
  • a rotating filter (30), in particular a drum filter, with a discharge device (10) with a discharge shaft (11) is particularly advantageous for a precisely controllable filter process.
  • the discharge device (10) is preferably arranged on the outside of a drum filter that is acted upon from the outside.
  • the combination of the discharge device (10) with a filter device with a static scraper (22) on a rotating filter screen (32) is particularly advantageous.
  • the discharge device (10) according to the invention and the filter device (20) even polymer melts that are difficult to filter, in particular PA or PET, can be filtered reliably and in a precisely controllable manner.
  • the discharge device (10) disclosed here has the advantage that the continuously discharged pressure screw conveyor (12) delivers against a storage volume (18) which is formed by the discharge head (13), the discharge housing (14) and the discharge piston (16). is sealed from the ambient air.
  • discharge device (10) Another particular advantage of the discharge device (10) disclosed here lies in the separation of the stripping function and the discharge function.
  • the scraper (22) in contact with the rotating filter screen (32) is subject to particular mechanical loads.
  • a static wiper that is easy to position and replace is particularly advantageous here.
  • the discharge device (10) and the scraper (22) can be adjusted and serviced separately and/or together.
  • the scraper (22) preferably extends over the entire axial length of the filter screen (32).
  • the scraper (22) separates the filter space (27) in the tangential direction of flow of the material along the surface of the filter screen (32) at approximately three quarters of the circumference, starting from the material feed. In this way, the material separated on the filter surface is collected along a large part of the filter rotation and reliably discharged by the discharge device (10).
  • the filter sieve is behind the scraper (22) in the direction of rotation (32) again free of deposited substances when the material supply (25) is reached.
  • the features and embodiments of the discharge device (10) and filter device (20) shown and/or described can be used individually or in combination with one another. In particular, the invention is not limited to the embodiment shown. Individual features can be added, omitted or replaced with the other features disclosed here.
  • the invention is preferably designed as a filter device with the discharge device according to one of the claims. However, the discharge device can also be used as a separate assembly, for example for retrofitting or converting a filter device. Therefore, both a discharge device and a filter device are claimed.

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Abstract

Austrageinrichtung für eine Filtervorrichtung zur Abscheidung von Verunreinigungen aus einer Materialschmelze, insbesondere einer dünnflüssigen Polymerschmelze. Die Austrageinrichtung umfasst eine Austragwelle mit einer Druckförderschnecke und einen Austragkopf. Es wird außerdem eine Filtervorrichtung mit einem zylindrischen Trommelfilter, einem Abstreifer und einer solchen Austrageinrichtung offenbart.

Description

Austragtechnik für Kunststoff filter
Beschreibung
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Filtervorrichtungen und Austrageinrichtungen für Filtervorrichtungen nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
Bei der Verarbeitung von Kunststoffen werden Filtervorrichtungen eingesetzt, um die Reinheit des verarbeiteten Kunststoffs zu erhöhen und Verunreinigungen aus einem Ausgangsmaterial auszuscheiden. Besonders bei der Wiederverwendung recycelter Kunststoffe werden Filtervorrichtung zur Ausscheidung von Verunreinigungen aus Kunststoff-Abfällen eingesetzt.
In der Kunststofftechnik werden Kunststoffe bspw. in einem Extruder zur weiteren Verarbeitung aufgeschmolzen bzw. plastifiziert. Die Materialschmelze kann in unterschiedlichen Verfahren weiterverarbeitet werden. Die Filtervorrichtung kann bspw. im Anschluss an einen Extruder eingesetzt werden. Im Stand der Technik sind verschiedene Verfahren und
Filtervorrichtungen zur Filterung verunreinigter Polymerschmelzen bekannt.
Eine Materialschmelze im Sinne dieser Offenbarung bezeichnet bevorzugt eine Kunststoffschmelze bzw. Polymerschmelze. Solche Materialschmelzen haben in der Regel eine Schmelztemperatur über 100 ° C und werden heiß verarbeitet. Die Materialschmelze kann auch eine sonstige pastöse Masse, unabhängig vom Material und/oder der Schmelztemperatur, sein. Die Erfindung ist auch für andere pastöse Massen als Kunststoffschmelzen geeignet. Der Schmelzpunkt der Materialschmelze kann auch nahe oder unter der üblichen Umgebungstemperatur von ca. 20 ° C liegen, sodass die Materialschmelze umgangssprachlich als kalt oder nur warm bezeichnet würde. Die Materialschmelze kann insbesondere ein pastöse Masse aus dem Lebensmittelbereich, der Kosmetik, der Alltagsverbrauchsgüter oder der Pharmazie sein.
Das Ausgangsmaterial besteht vorzugsweise aus einer Materialschmelze des gewünschten Basis-Kunststoffs (z.B. PE, PP, PS, PA oder PET) und zusätzlichen Stoffen, mit dem das Ausgangsmaterial verunreinigt ist. Je nach Material, Herkunft und Recycling-Kreislauf kann der Verschmutzungsgrad des Ausgangsmaterials unterschiedlich hoch sein und bspw. 1 % bis 20 % der Masse betragen.
Die Verarbeitung solcher verunreinigter Ausgangsmaterialien erfordert geeignete Filter und Verfahren, wobei eine besondere Herausforderung in den unterschiedlichen Materialeigenschaften der verschiedenen Kunststoffe liegt.
Zur Filterung des Ausgangsmaterials wird ein Filter mit einem Filtersieb eingesetzt, durch das die Materialschmelze hindurchgepresst wird. Verunreinigungen setzen sich an der Filteroberfläche ab. Das Filtersieb ist derart ausgebildet, dass möglichst nur die reine Kunststoffschmelze das Filtersieb durchdringt. Während des Filterprozesses sammelt sich das durch den Filter abgeschiedene Material im Filterraum. Um ein Zusetzen des Filters zu verhindern, muss das ausgeschiedene Material abgeführt werden, wobei unterschiedliche Techniken zur Abführung bekannt sind. Die Abführung des abgeschiedenen Materials aus dem Filterraum kann sowohl kontinuierlich (z.B. durch Abtragen) oder in Intervallen (z.B. durch regelmäßiges Spülen oder Wechsel des Filtersiebes) erfolgen.
Im gefilterten Material hinter dem Filtersieb können noch Rückstände der Verunreinigungen verbleiben, die durch das Filtersieb nicht vollständig ausgeschieden wurden. Durch die Filterung wird die Verunreinigung auf ein für die Weiterverarbeitung ausreichend geringes Maß reduziert oder vollständig ausgeschieden. Ebenso ist es möglich, dass im abgeschiedenen und ausgetragenen Material, auch Schmutzkuchen genannt, neben den ausgefilterten Verunreinigungen auch Reste des Basis-Kunststoffes verbleiben. Ziel der Filterung ist eine möglichst reine Abscheidung der Verunreinigung mit möglich geringen Verlusten des Basis-Kunststoffes.
Die kontinuierliche Abführung des abgeschiedenen Materials ist besonders vorteilhaft für einen unterbrechungsfreien Betrieb des Filters. Aus dem Stand der Technik sind hierzu insbesondere rotierende Filter, z.B. Trommelfilter oder Scheibenfilter, bekannt. Das abgeschiedene Material kann an der rotierenden Filteroberfläche z.B. durch einen Abstreifer kontinuierlich abgetragen und aus dem Filterraum abgeführt werden. Zur Abtragung des abgeschiedenen Materials sind sowohl stehende als auch bewegte (z.B rotierende) Abstreifer bekannt, die relativ zur Filteroberfläche bewegt werden. Bei Trommelfiltern wird das Ausgangsmaterial häufig von außen, d.h. radial, zugeführt und durch einen zylindrischen Filter in dessen Innenraum gepresst. An der Außenseite des Filters bleiben die vom Filter abgeschiedenen Verunreinigungen zurück. Es sind auch Scheibenfilter bekannt, bei denen das Ausgangsmaterial in axialer Richtung durch eine rotierenden Scheibenfilter gepresst wird.
Aus DE 94 90 017 U1 ist beispielsweise eine Filtervorrichtung mit Abstreifern bekannt, die zwischen zwei Scheibenfiltern auf einer rotierenden Scheibe angeordnet sind.
DE 202 10 1 15 U1 offenbart eine Filtervorrichtung mit einem rotierenden Trommelfilter und einem an dessen Außenfläche anliegendem Schaber.
Zur Austragung der vom Filter abgetragenen Verunreinigungen werden in beiden Schriften Austragschnecken eingesetzt, die das abgetragene Materialgemisch direkt in die Umgebung tragen, wo das herauslaufende Material in einem kontinuierlichen Strom aufgefangen werden kann.
Je nach Art des Kunststoffes und Prozessparametern kann die Viskosität der Materialschmelze variieren. Die Verarbeitung verhältnismäßig dünnflüssiger Materialschmelzen, d.h. Schmelzen mit einer niedrigen Viskosität in SI- Einheiten (z.B. Pa s) bzw. einer hohen Viskositätszahl in MFI, z.B. bei der Verarbeitung von PA- oder PET-Kunststoffen, stellt eine besondere Herausforderung für die Konstruktion geeigneter Filtervorrichtungen dar. Die Verarbeitbarkeit der Kunststoffe hängt unter anderem von der Viskosität, d.h. der Zähigkeit, der Materialschmelze ab. Insbesondere der Förderdruck in der Filtervorrichtung bzw. der Speisedruck eines vorgeschalteten Extruders, kann bei dünnflüssigen Materialschmelzen (z.B. PA oder PET) wesentlich niedriger sein als bei zähen Materialschmelzen. Die Förderbarkeit durch reibungsabhängige Fördermittel wie Schnecken hängt dabei stark von der inneren und äußeren Reibung der geförderten Stoffe ab, die sich in deren Viskosität ausdrückt.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Filtervorrichtungen mit einfachen Austragschnecken, die das abgetragene Materialgemisch direkt in die Umgebung fördern, haben mehrere Nachteile, insbesondere für dünnflüssige Kunststoffschmelzen. Zum einen ermöglicht die Öffnung am Ende der Schnecke ein Eindringen von Luft in den Filterraum, wodurch es zu unerwünschten Reaktionen kommen kann. Zum anderen erfolgt der Materialaustrag undosiert. Andere dosierende Austrageinrichtungen sind für dünnflüssige Materialschmelzen wegen des geringen Drucks ungeeignet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Technik zum Filtern von Materialschmelzen und Austragen abgeschiedenen Materials aus dem Filterraum aufzuzeigen.
Die vorliegende Erfindung ist besonders für die Filterung dünnflüssiger Materialschmelzen, z.B. PA und PET, geeignet.
In Versuchen hat sich herausgestellt, dass der Druck im Filterraum bei dünnflüssigen Materialschmelzen wesentlich niedriger ausfällt als bei zähflüssigen Materialschmelzen. Der Druck im Filterraum hängt unter anderem vom Speisedruck der speisenden Maschine, z.B. eines vorgeschalteten Extruders, ab. Je dünnflüssiger die Materialschmelze ist, desto weniger Förderdruck bauen reibungsabhängige Fördermittel wie z.B. Schnecken im Extruder auf. In der Praxis kann der Druck im Filterraum bei der Filterung von PA oder PET bspw. bei verhältnismäßig niedrigen 10 bis 20 bar liegen.
Gerade bei Extrudern, die nicht für dünnflüssige Materialschmelzen ausgelegt sind, kann der Speisedruck für eine nachgeschaltete Filtervorrichtung unzureichend sein. Der Einsatz spezieller Extruder, die auch bei dünnflüssigen Materialschmelzen einen ausreichenden Förderdruck bereitstellen, ist häufig teurer. Es besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Kompatibilität mit breit einsetzbaren und/oder günstigen Extrudern zur Filterung verunreinigter Materialschmelzen.
Für die Betätigung druckabhängiger Austragungseinheiten, z.B. für Dosiereinheiten mit Kolbenhub, kann der Innendruck des Filters unter bestimmten Prozessbedingungen zu gering sein, um ein zuverlässiges Austragen der Filterablagerungen zu gewährleisten.
Besonders bei der Verarbeitung einer heißen Materialschmelze ist es außerdem wünschenswert, die Materialschmelze nicht der Umgebungsluft auszusetzen, um unerwünschte Oxidationen oder andere Reaktionen des zu verarbeitenden Materials zu vermeiden. Beim Austragen des abgeschiedenen Materials aus dem Filterraum ist daher die Abdichtung des Filterraums eine besondere Herausforderung.
Es wird sowohl eine Austrageinrichtung als auch eine angepasste Filtervorrichtung mit einer solchen Austrageinrichtung offenbart.
Ein besonders vorteilhafter Aspekt der Erfindung liegt in der Kombination eines portionierenden Austragkopfes mit einer vorgeschalteten Druckförderschnecke der Austrageinrichtung. Die erfindungsgemäße Austrageinrichtung ist dazu ausgebildet, abgeschiedenes Material aus einem Filterraum einer Filtervorrichtung auszutragen. Die Filtervorrichtung dient zur Abscheidung von Verunreinigungen aus der Materialschmelze. Die Materialschmelze wird über eine Materialzufuhr unter Druck dem Filterraum der Filtervorrichtung zugeführt. Im Filterraum wird die zugeführte Materialschmelze unter Druck durch ein Filtersieb des Filters gepresst.
An der Oberfläche des Filtersiebs lagern sich Verunreinigungen aufgrund ihrer stofflichen Eigenschaften ab. Die Verunreinigungen sollen schnellstmöglich aus dem Filterraum ausgetragen werden.
Um ein Zusetzen des Filters zu verhindern, wird das abgeschiedene Material, in der Regel eine Mischung aus ausgeschiedenen Verunreinigungen und Reinmaterial, mit der Austrageinrichtung aus dem Filterraum ausgetragen. Je nach Ausgangsmaterial hat das ausgeschiedene Material eine zähe, breiartige Konsistenz.
Die Austrageinrichtung umfasst eine Austragwelle mit einer Druckförderschnecke sowie einen Austragkopf. Vorteilhafterweise ist der Austragkopf auf der Austragwelle mit der Druckförderschnecke angeordnet.
Der Austragkopf der Austrageinrichtung ist vorzugsweise in Förderrichtung am Ende der Druckförderschnecke angeordnet, sodass die Druckförderschnecke Material aus dem Filterraum in Richtung des Austragkopfs fördert und dabei den Druck erhöht.
Durch Rotation der Austragwelle wird das im Filterraum angesammelte Material von der Druckförderschnecke in Richtung des Austragkopfes gefördert. Die Druckförderschnecke ist zwischen den Filterraum und den Austragkopf geschaltet. Zwischen die Druckförderschnecke und den Austragkopf können bei Bedarf ein oder mehrere weitere Bauteile, z.B. Leitungsstücke oder Umlenkungen, angeordnet sein. In der bevorzugten Ausführungsform sitzt der Austragkopf direkt auf der Welle der Druckförderschnecke.
Der Austragkopf umfasst vorzugsweise einen oder mehrere Austragkolben. Die Austragkolben sind gleitend im Austragkopf gelagert und verfügen über einen axialen Hub innerhalb des Austragkopfes. Durch Verschieben des Austragkolbens im Austragkopf kann ausgeschiedenes Material auf einer Seite des Austragkopfes aufgenommen und nach einer Teilumdrehung durch eine Öffnung ausgetragen werden.
Vorzugsweise ist der Austragkopf dazu ausgebildet, einen portionierten, d.h. dosierten, Austrag zu erzeugen. Je nach Größe und Hub des Austragkopfes wird ein vorbestimmtes Volumen pro Umdrehung ausgeschieden. Beispielsweise kann mit einer Umdrehung der Austragwelle jeder Austragkolben einen Doppelhub vollziehen und bei zwei Austragkolben somit das vierfache Hubvolumen pro Umdrehung aus der Filtervorrichtung ausgetragen werden.
Ein besonderer Vorteil des Austragkopfes liegt in der portionierten, das heißt steuerbaren, und gegenüber der Umgebung abdichtbaren Austragung von Material aus dem Filterraum. Gerade bei verhältnismäßig dünnflüssigen Materialschmelzen kann es jedoch sein, dass der im Filterraum vorhandene Druck nicht zur Betätigung des Austragkopfes, insbesondere der Austragkolben, ausreicht. Die hier offenbarte Austrageinrichtung kombiniert eine Druckförderschnecke auf der Austragwelle mit einem portionierenden Austragkopf. Mit der Druckförderschnecke kann der am Austragkopf anliegende Förderdruck ausreichend erhöht werden, um den portionierenden Austrag des Austragkopfes sicherzustellen.
Die Druckfördereigenschaften der Druckförderschnecke können durch geeignete Ausgestaltung der Schnecke, insbesondere der Steigung sowie des in der Schnecke geförderten Volumenstroms, ausgelegt werden. Vorteilhafterweise bildet der Austragkopf, insbesondere mit einem Austraggehäuse, ein Stauvolumen am Ende der Druckförderschnecke. Die Austrageinrichtung ist dazu ausgebildet, ausgeschiedenes Material in das Stauvolumen des Austragkopfes zu fördern und dabei den Druck des auszutragenden Materials am Austragkopf gegenüber dem Filterraum zu erhöhen.
Vorzugsweise wird der Druck innerhalb des Förderraums von 10 bis 20 bar auf einen Austragdruck von 40 bis 50 bar erhöht.
Die Kombination der kontinuierlich fördernden Druckförderschnecke mit einem portionierend austragenden Austragkopf ist besonders vorteilhaft, um
Ablagerungen auf der Oberfläche des Filtersiebs kontinuierlich abzuführen und gleichzeitig den Materialaustrag zu steuern und den Filterraum gegen Umgebungsluft abzudichten.
Die vorliegende Erfindung kann sowohl als separate Austrageinrichtung, zum Beispiel zur Nachrüstung oder Umrüstung einer Filtervorrichtung, oder als ganze Filtervorrichtung mit einer solchen Austrageinrichtung ausgebildet sein. Die Austrageinrichtung ist besonders geeignet für den Einsatz in einer Filtervorrichtung mit einem Filter, insbesondere einen rotierenden Trommelfilter oder Scheibenfilter, und einem Abstreifer. Mit dem Abstreifer wird das abgeschiedene Material vorzugsweise an der Oberfläche des rotierenden Filtersiebs abgestreift und am Abstreifer gesammelt.
Vorzugsweise ist die Druckförderschnecke der Austrageinrichtung im Bereich des Abstreifers angeordnet, sodass das abgestreifte Material der Druckförderschnecke zugeführt und durch diese abgeführt wird. Die Filtervorrichtung zur Abscheidung von Verunreinigungen aus einer Materialschmelze umfasst ein Gehäuse, einen Filter und einen Filterraum an der Oberfläche des Filters sowie eine Austrageinrichtung. Die Austrageinrichtung mit der Austragwelle, der Druckförderschnecke und dem Austragkopf ist derart am Filter der Filtervorrichtung angeordnet, dass ein Materialfluss aus dem Filterraum in den Förderraum der Druckförderschnecke möglich ist. Vorzugsweise ist die Austrageinrichtung, insbesondere die Druckförderschnecke, an der Außenseite eines Trommelfilters in einer Wandung des Gehäuses der Filtervorrichtung angeordnet. Diese Anordnung ermöglicht einen zuverlässigen Austrag des abgeschiedenen Materials aus dem Filterraum und eine leichte Austauschbarkeit der Komponenten zu Wartungszwecken.
Weitere vorteilhafte Merkmale und Ausführungsformen der Erfindung werden in den Unteransprüchen und Zeichnungen offenbart. Die für die Austrageinrichtung offenbarten Merkmale sind auch als unmittelbare Merkmale der Filtervorrichtung zu verstehen. Es folgt eine detaillierte Beschreibung der Erfindung und der Ausführungsformen anhand der Zeichnungen.
Zeich nu ngsbesch eibu ng Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Es zeigen:
Figur 1 : einen Längsschnitt durch eine Filtervorrichtung (20) mit einem
Filter (30) und einer Austrageinrichtung (10);
Figur 2: einen Querschnitt der Filtervorrichtung (20) entlang der Schnittlinie A-A;
Figur 3: einen Querschnitt durch die Austrageinrichtung auf Höhe des
Austragkopfes (13) entlang der Schnittlinie B-B.
Detaillierte Beschreibung
Figur 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Filtervorrichtung (20). Die Filtervorrichtung (20) umfasst ein Gehäuse (21 ), einen Filter (30) mit einer Filterwelle (31 ) und eine Austrageinrichtung (10). Der Filter (30) ist vorzugsweise als rotierender Trommelfilter ausgebildet. Der Filterraum (27) wird an der Oberfläche des Filters (30) innerhalb des Gehäuses (21 ) der Filtervorrichtung gebildet. Der typische Materialfluss zur Filterung der Materialschmelze geht aus den Figuren 1 und 2 hervor. Das Ausgangsmaterial wird durch eine Materialzufuhr (25) unter Druck in den Filterraum (27) gefördert. Vorzugsweise erfolgt die Materialzufuhr von außen, zum Beispiel über eine radiale Zufuhr durch das Gehäuse (21 ). Das zugeführte Material verteilt sich im Filterraum (27) auf der Oberfläche des Filters (30). Der Filter (30) umfasst vorzugsweise ein permeables Filtersieb (32), das auf einer rotierenden Filterwelle (31 ) sitzt.
Die Materialschmelze wird unter Druck durch das Filtersieb (32) gepresst, wobei Verunreinigungen des Materials aufgrund ihrer stofflichen Eigenschaften an der Oberfläche des Filtersiebs im Filterraum (27) Zurückbleiben. Das gefilterte Material durchdringt das Filtersieb (32) und fließt in Richtung der Materialabfuhr (26). In der bevorzugten Ausführungsform wird das gefilterte Material durch die Filterwelle (31 ) abgeführt. Die Filterwelle (31 ) umfasst hierzu geeignete Kanäle zwischen der Anlagefläche des Filtersiebs (32) und der innenliegenden Materialabfuhr (26). In Figur 2 ist der Materialfluss (28) des gefilterten Materials ausgehend von der Materialzufuhr (25) über Pfeile hin zur Materialabfuhr (26) angedeutet.
An der Oberfläche des Filtersiebs (32) sammeln sich die aus dem Ausgangsmaterial abgeschiedenen Stoffe. Durch die Rotation der Filterwelle (31 ) und des Filtersiebs (32) wird das abgeschiedene Material in Richtung der Austrageinrichtung (10) und dem Abstreifer (22) gefördert. Der Abstreifer (22) drückt auf die Oberfläche des Filtersiebs (32). Der Abstreifer (22) ist wie ein Schaber an der Oberfläche des Filtersiebs (32) angeordnet. Durch die Rotation der Filterwelle (31 ) wird das an der Oberfläche des Filtersiebs (32) anhaftende Material durch den Abstreifer (22) abgetragen. Vorteilhafterweise ist die Austrageinrichtung (10) im Bereich des Abstreifers (22) am Filterraum (27) angeordnet, so dass das abgestreifte Material von der Druckförderschnecke (12) aufgenommen und abgefördert wird.
Die Druckförderschnecke (12) der Austrageinrichtung (10) wird vorzugsweise durch eine umlaufende Helix auf der Oberfläche der Austragwelle (1 1 ) gebildet. Durch Rotation der Austragwelle (1 1 ) und der darauf ausgebildeten Schnecke wird das Material in axialer Richtung der Austragachse (A) aus dem Filterraum (27) in Richtung des Austragkopfes (13) gefördert.
Der Austragkopf (13) ist vorzugsweise in einem Austraggehäuse (14) angeordnet. Das Austraggehäuse (14) kann sowohl als Teil des Gehäuses (21 ) der Filtervorrichtung als auch als separates Austraggehäuse (14) ausgebildet sein. Die separate Ausbildung des Austraggehäuses (14) ist besonders vorteilhaft für die Wartbarkeit und den Austausch von Teilen der Austrageinrichtung (10). Bevorzugt ist das Austraggehäuse (14) dicht am Gehäuse und/oder einem Deckel des Gehäuses (21 ) der Filtervorrichtung befestigt.
Der Austragkopf (13) ist vorzugsweise gleitend und gegenüber der Umgebungsluft abdichtend im Austraggehäuse (14) gelagert. Die Austrageinheit (10) bildet im Bereich des Austragkopfes (13) ein Stauvolumen (18). Das abgeschiedene Material wird durch die Druckförderschnecke (12) in das Stauvolumen (18) gefördert. Im Stauvolumen (18) wird der Druck auf ein ausreichendes Maß erhöht, um die Haftreibung der Austragkolben (16) im Austragkopf (13) zu überwinden.
Gerade bei dünnflüssigen Materialschmelzen kann nur durch die Erhöhung des Staudrucks am Austragkopf (13) die Bewegung der Austragkolben für einen dosierten Materialaustrag sichergestellt werden.
Figur 3 zeigt in einem Querschnitt des Austragkopfs (13) die Hubbewegung des Austragkolbens (16). Je nach gewünschtem Austragvolumen und Periodizität des Austrags pro Umdrehung können ein oder mehrere Austragkolben (16) vorgesehen sein.
Mit einer Umdrehung der Austragwelle (1 1 ) und des Austragkopfs (13) nimmt der Austragkopf ein Hubvolumen (H) aus dem Stauvolumen (18) auf, fördert dieses über eine Teilumdrehung in Richtung einer Austragöffnung (17) und stößt das Volumen durch einen entgegengesetzten Hub durch die Austragöffnung (17) an die Umgebung aus. Vorteilhafterweise sind die Austragöffnung (17) und das Stauvolumen (18) einander gegenüberliegend oder leicht zueinander versetzt angeordnet, so dass der Staudruck im Stauvolumen (18) für einen Ausstoß des Schmutzkuchens durch die Austragöffnung (17) sicherstellt. Mit dem Hub des Austragkolbens (16) wird zugleich Material aus dem Stauvolumen (18) aufgenommen und auf der gegenüberliegenden Seite ein entsprechendes Volumen durch die Austragöffnung (17) ausgestoßen. Die Bohrungen im Austragkopf (13) und dem Austraggehäuse (14) sind vorzugsweise so ausgestaltet, dass der Austragkolben (16) formschlüssig im Austragkopf (13) gehalten wird und nicht durch die Austragöffnung (17) austreten kann.
Das Austraggehäuse (14) umfasst vorzugsweise einen Deckel (15). Das Austraggehäuse (14) kann vorteilhafter Weise einen Überströmkanal an der Lagerfläche des Austragkopfes (13) im Austraggehäuse (14) umfassen. Durch den Überströmkanal kann Leckage-Material abfließen.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Austrageinrichtung (10) modular aufgebaut. Vorzugsweise umfasst die Austrageinrichtung (10) eine modulare Verbindungsschnittstelle (19) zwischen der Druckförderschnecke (12) und dem Austragkopf (13).
Vorzugsweise ist der Austragkopf (13) auf der Austragwelle (1 1 ) lösbar befestigt. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform können verschiedene Druckförderschnecken (12) und Austragköpfe (13) miteinander kombiniert werden. Die unterschiedlichen Ausführungsformen der Druckförderschnecke (12) und des Austragkopfes (13) verfügen hierfür über eine einheitliche Verbindungsschnittstelle (19). Auf diese Weise können beispielsweise unterschiedliche Austragvolumina und Druckgradienten durch Wahl und Kombination verschiedener Druckförderschnecken und Austragköpfe erreicht werden.
Vorzugsweise ist der Austragkopf (13) lösbar auf der Austragwelle (11 ) angeordnet. Alternativ kann die Austragwelle mit der Druckförderschnecke (12) und dem Austragkopf (13) auch einteilig ausgebildet werden.
Ein besonderer Vorteil der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform liegt in der Separierung der Filterwelle (31 ) und der Austragwelle (11 ). Die Austragwelle (11 ) ist vorzugsweise parallel und radial zur Filterwelle (31 ) versetzt angeordnet. Mit der separaten Austragwelle (11 ) lässt sich der Materialaustrag durch die Austrageinrichtung (10) separat von der Rotationsgeschwindigkeit des Filters (30) und dessen Filterwelle (31 ) steuern.
Auch die Kombination eines rotierenden Filters (30), insbesondere eines Trommelfilters, mit einer Austrageinrichtung (10) mit einer Austragwelle (11 ) ist besonders vorteilhaft für einen präzise steuerbaren Filterprozess.
Die Austrageinrichtung (10) ist vorzugsweise an der Außenseite eines von außen beaufschlagten Trommelfilters angeordnet. Besonders vorteilhaft ist die Kombination der Austrageinrichtung (10) mit einer Filtervorrichtung mit einem statischen Abstreifer (22) an einem rotierenden Filtersieb (32). Mit der erfindungsgemäßen Austrageinrichtung (10) und der Filtervorrichtung (20) lassen sich auch schwer filterbare Polymerschmelzen, insbesondere PA oder PET, zuverlässig und präzise steuerbar filtern. Gegenüber einer vorbekannten Austrageinrichtung hat die hier offenbarte Austageinrichtung (10) den Vorteil, dass die kontinuierlich abfördernde Druckförderschnecke (12) gegen ein Stauvolumen (18) fördert, das durch den Austragkopf (13), das Austraggehäuse (14) und die Austragkolben (16) gegenüber der Umgebungsluft abgedichtet ist.
Ein alleiniger Einsatz eines Austragkopfes mit Austragkolben ohne vorgeschaltete Druckförderschnecke würde bei dünnflüssigen Polymerschmelzen keinen ausreichenden Innendruck zur Betätigung des Austragkopfes aufbauen. Eine Austragschnecke allein würde hingegen keine ausreichende Abdichtung des Filterraums (27) gegenüber der Umgebungsluft erreichen. Gerade bei dünnflüssigen Polymerschmelzen ist die Förderung gegen ein abgedichtetes Stauvolumen besonders vorteilhaft.
Ein weiterer besonderer Vorteil der hier offenbarten Austrageinrichtung (10) liegt in der Trennung der Abstreiffunktion und der Austragfunktion. Der mit dem rotierenden Filtersieb (32) in Kontakt stehende Abstreifer (22) unterliegt besonderen mechanischen Belastungen. Ein statischer Abstreifer, der einfach zu positionieren und auszutauschen ist, ist hierbei besonders vorteilhaft. Die Austrageinrichtung (10) und der Abstreifer (22) können in der vorgeschlagenen Erfindung separat und/oder gemeinsam eingestellt und gewartet werden.
Der Abstreifer (22) erstreckt sich vorzugsweise über die gesamte axiale Länge des Filtersiebs (32). Vorzugsweise trennt der Abstreifer (22) den Filterraum (27) in tangentialer Flussrichtung des Materials entlang der Oberfläche des Filtersiebs (32) nach ungefähr drei Viertel des Umfangs ausgehend von der Materialzufuhr. Auf diese Weise wird das an der Filteroberfläche abgeschiedene Material entlang eines Großteils der Filterrotation gesammelt und zuverlässig durch die Austrageinrichtung (10) ausgetragen. In Rotationsrichtung hinter dem Abstreifer (22) ist das Filtersieb (32) bei Erreichen der Materialzufuhr (25) wieder frei von abgeschiedenen Stoffen.
Die gezeigten und/oder beschriebenen Merkmale und Ausführungsformen der Austrageinrichtung (10) und Filtervorrichtung (20) können einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden. Insbesondere ist die Erfindung nicht auf die gezeigte Ausführungsform beschränkt. Einzelne Merkmale können ergänzt, weggelassen oder mit den übrigen hier offenbarten Merkmalen ersetzt werden. Bevorzugt wird die Erfindung als Filtervorrichtung mit der Austrageinrichtung nach einem der Ansprüche ausgebildet. Die Austrageinrichtung kann jedoch auch als separate Baugruppe, bspw. zur Nachrüstung oder Umrüstung einer Filtervorrichtung, eingesetzt werden. Es wird daher sowohl eine Austrageinrichtung als auch eine Filtervorrichtung beansprucht.
Bezugszeichenliste
10 Austrageinrichtung
11 Austragwelle
12 Druckförderschnecke
13 Austrag köpf
14 Austraggehäuse
15 Deckel
16 Austragkolben
17 Austragöffnung
18 Stauvolumen
19 Verbindungsschnittstelle
20 Filtervorrichtung
21 Gehäuse
22 Abstreifer
25 Materialzufuhr
26 Materialabfuhr
27 Filterraum
28 Materialfluss
30 Filter
31 Filterwelle
32 Filtersieb
F Filterachse
A Austragachse
H Hub

Claims

Patentansprüche
1 Austrageinrichtung für eine Filtervorrichtung (20) zur Abscheidung von Verunreinigungen aus einer Materialschmelze, insbesondere einer Polymerschmelze, wobei die Austrageinrichtung (10) dazu ausgebildet ist, abgeschiedenes Material aus einem Filterraum (27) der Filtervorrichtung (20) auszutragen, wobei die Austrageinrichtung (10) eine Austragwelle (11 ) mit einer Druckförderschnecke (12) und einen Austragkopf (13) umfasst.
2 Austrageinrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Austrageinrichtung (10) einen dosierenden Austragkopf (13) umfasst.
3 Austrageinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Austragkopf (13) am Ende der Druckförderschnecke (12) angeordnet ist.
4 Austrageinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Austragkopf (13) den Filterraum (27) und/oder die Druckförderschnecke (12) gegenüber der Umgebung abdichtet.
5 Austrageinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Druckförderschnecke (12) dazu ausgebildet ist, Material unter Erhöhung des Drucks in den Austragkopf zu fördern.
6 Austrageinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Austragkopf (13) dazu ausgebildet ist, einen portionierten und/oder intermittierenden Materialaustrag zu erzeugen.
7 Austrageinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Austragkopf (13) mindestens einen Austragkolben (16) umfasst.
8 Austrageinrichtung nach Anspruch 7, wobei der Austragkolben (16) gleitend im Austragkopf (13) gelagert ist.
9 Austrageinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei durch den Hub des Austragskolben (16) im Austragkopf (13) ein determiniertes Austragvolumen gebildet wird.
10 Austrageinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Materialaustrag durch die Rotationsgeschwindigkeit der Austragwelle (11 ) und/oder durch den Hub des mindestens einen Austragkolben (16) im Austragkopf (13) steuerbar, insbesondere dosierbar, ist.
11 Austrageinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Austrageinrichtung (10) ein Austraggehäuse (14) umfasst.
12 Austrageinrichtung nach Anspruch 11 , wobei das Austraggehäuse (14) mindestens eine Austragöffnung (17) umfasst.
13 Austrageinrichtung nach Anspruch 12, wobei die Austragöffnung (17) einem Austragkolben (16) zugeordnet ist. 14 Austrageinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das Austraggehäuse (14) dazu ausgebildet ist, dichtend und/oder lösbar an einem Gehäuse (21 ) der Filtervorrichtung (20) befestigt zu werden.
15 Austrageinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei der Austragkopf (13), insbesondere gegenüber der Umgebung abdichtend, im Austraggehäuse (14) angeordnet ist.
16 Austrageinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Austrageinrichtung (10) ein Stauvolumen (18), insbesondere am Austragkopf (13), bildet.
17 Austrageinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Austrageinrichtung (10), insbesondere der Austragkopf (13) und/oder das Austraggehäuse (14) und/oder der mindestens eine 19
Austragkolben (16), dazu ausgebildet ist, einen Staudruck am Austragkopf (13), insbesondere im Stauvolumen (18), gegenüber der Umgebung abzudichten.
18 Austrageinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Austrageinrichtung (10), insbesondere der Austragkopf (13) und/oder das Austraggehäuse (14) und/oder der mindestens eine Austragkolben (16), dazu ausgebildet ist, den Filterraum (27), insbesondere gegen eindringende Luft, gegenüber der Umgebung abzudichten. 19 Austrageinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Druckförderschnecke (12) dazu ausgebildet ist, abgeschiedenes Material aus dem Filterraum (27) heraus zu fördern.
20 Austrageinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Druckförderschnecke (12) dazu ausgebildet ist, abgeschiedenes Material aus dem Filterraum (27) zu einem dosierenden und/oder abdichtenden Austragkopf (13) zu fördern.
21 Austrageinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Druckförderschnecke (12) dazu ausgebildet ist, einen kontinuierlichen Materialstrom aus dem Filterraum (27) abzuführen. 22 Austrageinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Druckförderschnecke (12) zwischen den Filterraum (27) und den Austragkopf (13), insbesondere das Stauvolumen (18) am Austragkopf (13), geschaltet ist.
23 Austrageinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Druckförderschnecke (12) dazu ausgebildet ist, einen Druckgradienten zwischen dem Filterraum (27) und dem Austragkopf 20
(13), insbesondere von einem Filterdruck im Bereich von 10 bis 20 bar auf einen Austragdruck im Bereich von 40 bis 50 bar, zu erzeugen. Austrageinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Druckförderschnecke (12) als Helix auf der Austragwelle (1 1 ) ausgebildet ist. Austrageinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Austragkopf (13) auf der Austragwelle (11 ), insbesondere an einem Ende der Austragwelle (1 1 ), angeordnet ist. Austrageinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Austragkopf (13) lösbar an der Austragwelle (1 1 ) befestigt, insbesondere verschraubt, ist. Austrageinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Austragkopf (13) und die Druckförderschnecke (12) in mehreren Ausführungsformen, insbesondere für mehrere Druckstufen oder Förderkapazitäten, modular miteinander kombinierbar sind und/oder eine einheitliche Verbindungsschnittstelle (19) zwischen Austragkopf (13) und Druckförderschnecke (12) aufweisen. Austrageinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Austrageinheit (10), insbesondere die Druckförderschnecke (12), dazu ausgebildet ist, einen Staudruck am Austragkopf (13), insbesondere an dem mindestens einen Austragkolben (16), zu erzeugen. Austrageinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hub des Austragkolbens (16) durch einen mittels der Druckförderschnecke (12) aufgebauten, insbesondere gegenüber dem Filterraum (27) erhöhten, Staudruck am Austagkopf (13) betätigt wird. 21 Filtervorrichtung zur Abscheidung von Verunreinigungen aus einer Materialschmelze, insbesondere einer Polymerschmelze, mit einem Gehäuse (21 ), einem Filter (30) und einem Filterraum (27) an der Oberfläche des Filters (30), wobei die Filtervorrichtung (20) eine Austrageinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst. Filtervorrichtung nach Anspruch 30, wobei die Filtervorrichtung (20) einen Filter (30) mit einem trommelförmigen Filtersieb (32) umfasst. Filtervorrichtung nach Anspruch 30 oder 31 , wobei die Filtervorrichtung (20) einen Abstreifer (22) umfasst, der dazu ausgebildet ist, abgeschiedenes Material am rotierenden Filter (30) abzustreifen. Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Filtervorrichtung (20) einen statischen Abstreifer (22) umfasst, der insbesondere dazu ausgebildet ist, an der Außenseite eines rotierenden Filtersiebs (32) angeordnet zu werden. Filtervorrichtung nach Anspruch 32 oder 33, wobei der Abstreifer (22) austauschbar und/oder durch das Gehäuse (21 ) in den Filterraum (27) einführbar ist. Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Filter (30) eine Filterwelle (31 ) und die Austrageinrichtung (10) eine separate, insbesondere eine parallel zur Filterwelle (31 ) angeordnete und/oder radial gegenüber der Filterwelle (31) versetzte, Austragwelle (11 ) umfassen. Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Austragachse (A) der Austragwelle (11 ) der Austrageinrichtung (10) parallel, insbesondere radial versetzt, zur Filterachse (F) der Filterwelle (31 ) des Filters (30) angeordnet ist. 37 Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Druckförderschnecke (12) in einer Wandung des Gehäuses (21 ) der Filtervorrichtung (20) angeordnet ist und/oder in den Filterraum (27), insbesondere im Bereich des Abstreifers (22), hineinragt. 38 Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Filterraum (27) durch das Gehäuse (21 ) und die Austrageinrichtung (10) gegenüber der Umgebungsluft abgedichtet ist.
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