PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69604944T2 04.05.2000
EP-Veröffentlichungsnummer 0728510
Titel Filter für hochviskose Flüssigkeiten
Anmelder General Electric Co., Schenectady, N.Y., US
Erfinder Tominari, Kenichi, Narashino City, Chiba Prefecture, JP;
Shigeta, Yasujiro, Chiba City, Chiba Prefecture, JP;
Kanezawa, Akio, Sodegaura City, Chiba Prefecture, JP;
Tada, Eiji, Ichihara City, Chiba Prefecture, JP
Vertreter Luderschmidt, Schüler & Partner GbR, 65189 Wiesbaden
DE-Aktenzeichen 69604944
Vertragsstaaten BE, DE, ES, FR, GB, IT, NL
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 09.02.1996
EP-Aktenzeichen 963008800
EP-Offenlegungsdatum 28.08.1996
EP date of grant 03.11.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.05.2000
IPC-Hauptklasse B01D 29/11
IPC-Nebenklasse B01D 29/52   B01D 29/96   B29C 47/68   B01D 35/12   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft Filter für hochviskose Fluide, insbesondere Filter für schmelzflüssige thermoplastische Harze und speziell einen Filter, der eine Filtereinheit für eine Zwischenfilterung oder eine Endfilterung hochviskoser schmelzflüssiger Harze in Polymerisiereinrichtungen oder Filtereinheiten, wie sie in verschiedenen Kunstoffverflüssigungsvorrichtungen verwendet werden, trägt und der austauschbar ist.

Beispiele der zuvor erwähnten Kunsstoffverflüssigungsvorrichtungen weisen, zusätzlich zu Granulatvorrichtungen, verschiedene Formtypen und Verflüssigungseinrichtungen auf, für Anwendungen wie Extrudieren, Filmgießen und Blattgießen, Fibergießen vom Schmelz-, Trocken-, Naß- und Semitrockentyp.

Beim Herstellungsprozeß oder Verflüssigen (Schmelzen) thermoplastischer Harze werden verschiedene Filter verwendet, um Verunreinigungen aus dem schmelzflüssigen Polymer zu entfernen. Insbesondere ist die Entfernung von Verunreinigungen, Gel etc. von ausschlaggebender Bedeutung bei Harzen, die für Anwendungen verwendet werden, die Transparenz erfordern, wie optische Anwendungen und Faseranwendungen.

Filter die zu diesem Zweck verwendet werden, müssen eine verbesserte Filterwirkung aufweisen und eine Vielzahl von Typen werden verwendet, von einfachen Metallmaschenfiltern aus Metallgeweben bis hin zu Hochpräzisionsfiltern vom Kerzentyp oder vom Scheibentyp, bei denen nicht verwobenes metallisches Gitter und Sintermetall kombiniert sind.

Jedoch tendieren in Einrichtungen, die solche Filtereinheiten verwenden, die Filter dazu, eine Quelle von Verunreinigungen zu bilden, und nachdem die Prozesse durchgeführt sind, ergeben sich zahlreiche fehlerhafte Produkte und die Produktivität der Einrichtung sinkt entsprechend. Daher ist es wichtig, Wege zu finden, die einen möglichst kontinuierlichen Fertigungsprozess sicherstellen.

Zu diesem Zweck wurden Vorrichtungen entwickelt, die einen Austausch der Filtereinheiten bei solchen Einrichtungen während des kontinuierlich weiterlaufenden Fertigungsprozesses ermöglichen.

In der FR-A-2,457,117 ist eine Patronenfilteranordnung beschrieben, die einen automatischen Austausch der Patrone ermöglicht, mit Mitteln zum Verbinden und Lösen eines Einlasses und Auslasses der Patrone.

In Fällen, bei denen das vorstehend erwähnte Hochtemperatur- und hochviskose Fluid ein schmelzflüssiges thermoplastisches Harz ist, ergeben sich Verunreinigungen, wenn das Fluid fest wird und eine thermische Zersetzung des Harzes auftritt. Gleichzeitig ist das Auftreten verunreinigter Produkte ein Faktor, der die Lebensdauer des Filters verkürzt, und es ist daher erforderlich Totraum möglichst weitgehend zu vermeiden.

Um diese Erfordernisse zu erfüllen wurden bereits Einheiten vorgeschlagen, bei denen doppelte (mehrfach) Filter verwendet werden, wobei der Kanal umgeschaltet werden kann mittels Richtungsschaltventilen, die im Einlaßbereich und im Auslaßbereich eingebaut sind, und die Verbindung wird ausgeführt unter Verwendung runder Rohre (japanische Offenlegungsschrift No. 72-8345) wie auch Einheiten, bei denen der Filter kontinuierlich geschaltet werden kann, mittels eines Spulenventils (japanische Offenlegungsschrift No. 73- 34946).

Da jedoch die Kanalstruktur dieser Vorrichtungen komplex ist, ist es unmöglich Totraum zu eliminieren, so daß es praktisch unmöglich ist, Mängel an den Produkten zu vermeiden. Da darüber hinaus der Kanal lang ist, wird das Fluid wegen der langen Heizzeiten verschlechtert, wodurch sich eine Zersetzung und Verfärbung ergibt. Ferner ergeben sich Nachteile insofern, als die gleitenden Teile des Ventils infolge der Klebrigkeit des Fluids unbeweglich werden. Je größer die Einrichtung ist, um so gravierender wirken sich diese Tendenzen aus, wodurch eine Anwendung in großem Rahmen praktisch unmöglich wird.

Ferner sind viele Vorrichtungen vorgeschlagen worden, bei denen anstatt den Kanal umzuschalten mehrere Filter an einer beweglichen Gleitplatte angebracht sind und die Filter durch Bewegen der Gleitplatte ausgetauscht werden können (japanische Offenlegungsschriften No. 76-10381 bis 10383, 79-14465, 80-101437 und 87-8787319).

Dies Vorrichtungen werden in kleinen und großen Extrudern verwendet. Wie jedoch in der obengenannten japanischen Offenlegungsschrift 76-10381 dargestellt ist, kann der Filterbereich des Filters maximal nur so groß sein wie der Querschnitt des Extruderzylinders. Es gibt auch Beispiele von Einheiten, bei denen Mehrfachfilter vom Kerzentyp verwendet werden, wobei es dabei jedoch mechanische oder wirtschaftliche Restriktionen bezüglich einer Vergrößerung der Filterfläche gibt, die aus den Abmessungen des Gleitblattes, der Struktur der Trageinheit etc. resultieren.

Da die absolute Filterqualität bei Anwendungen wie hochgradigen geschmolzenen Harzen insbesondere 100 um oder weniger ist, ist es unmöglich, Mehrfachfilter vom Kerzentyp oder Blatt-Scheiben-Filterelemente zu verwenden. Da außerdem die Abdichtung der Gleitflächen ungenügend ist, tritt oftmals Fluid aus.

Aus den obengenannten Gründen, ist die Verwendung mehrfacher Serien der zuvor erwähnten Filterschalteinheiten in dem Herstellungsprozeß thermoplastischer Harze, die in verschiedenen optischen Anwendungen und Faseranwendungen benutzt werden, unpraktisch.

Ferner können bei Anwendungen im großen Maßstab gefährliche Situationen nicht vermieden werden, bei denen der Extruder für lange Zeit außer Betrieb ist und das Personal Hochtemperatur-Filtereinheiten unter Zeitdruck austauschen muß. Während derartige Operationen durchgeführt werden, tritt eine thermische Verschlechterung des Inhalts auf, welche Reinigungsvorgänge über lange Perioden erforderlich macht, selbst nachdem die Einheit wieder arbeitet, wodurch sich eine Verminderung des Ertrages ergibt.

Die vorliegende Erfindung kann bei kleinen bis hin zu großen Filtereinheiten für hochviskose Fluide verwendet werden, die Hochleistungs-Filterelemente mit einer Filterqualität von 100 um bis 1 um oder weniger aufweisen und ihr Zweck ist es einen Filter zur Verfügung zu stellen, bei dem eine Verschlechterung des Inhalts verhindert wird, indem Totraum im Inneren des Filters vermieden wird und die Filtereinheiten einfach, schnell und sicher ausgetauscht werden können, ohne daß der Betrieb wesentlich gestört wird.

Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem durch Verwendung eines Filtersystems gemäß Patentanspruch 1.

Darüber hinaus kann die Erfindung Filter aufweisen, bei denen die zuvor erwähnte bewegliche Platte mittels Zuganker mit der festen Platte verbunden ist und die Filtereinheit von der beweglichen Platte und der festen Platte umgeben ist und die Verbindungsteile durch Bewegung der beweglichen Platte geschlossen und geöffnet werden können.

Ein Filtersystem gemäß der Erfindung wird nun anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Filters für hochviskose Fluide gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Vorderansicht der Filters für hochviskose Fluide gemäß Fig. 1; und

Fig. 3 eine Teilansicht, die ein Beispiel der verbindenden Teile für die Auslaßöffnung der Filtereinheit und den Adapter zeigt.

In dem Filter für hochviskose Fluide gemäß der Erfindung ist eine Filtereinheit zwischen einer stromaufwärts angeordneten Einheit, wie einem Extruder für schmelzflüssiges Harz und einer stromabwärts angeordneten Einheit, wie einer Formplatte für das Granulat angeordnet, wobei die Dichtung zwischen der stromaufwärts angeordneten Einheit und der stromabwärts angeordneten Einheit unter Verwendung eines Antriebs vom Typ eines hydraulischen Zylinders, etc. ausgeführt ist. Nachdem Verunreinigungen entfernt sind, wird das flüssige Harz, das von der stromaufwärts angeordneten Einheit zum Filter strömt, der stromabwärts angeordneten Einheit zugeführt.

Die obenerwähnte stromaufwärts angeordnete Einheit, eine Filtereinheit, und die stromabwärts angeordnete Einheit sind durch ein extrem kurze Rohrverbindung miteinander verbunden und es gibt keine komplexen Mechanismen wie Krümmungen oder Ventile im Kanal. Demgemäß gibt es keinerlei unerwünschten toten Raum und eine thermische Zersetzung des Inhalts, insbesondere des flüssigen Harzes, tritt wirklich nicht auf.

In diesem Fall ist die Filtereinheit von einer Tragplatte gehalten und die Tragplatte ist unter Verwendung einer Führungsschiene oder Bodenrollen etc. installiert, wodurch ein Austausch der Filtereinheit ermöglicht wird.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand eines Beispiels und unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben, wobei Fig. 1 eine Draufsicht und Fig. 2 eine Vorderansicht ist. In diesem Fall ist die stromaufwärts angeordnete Einheit ein Extruder für thermoplastisches Harz und die stromabwärts angeordnete Einheit ist eine Formplatte für ein Granulat, um flüssiges Harz zu Pellets spezifischer Größe und Form zu gießen. Sie kann jedoch auch in anderen Einheiten, durch die ein hochviskoses Fluid strömt, vorgesehen sein.

Die Einlaßöffnung der Filtereinheit 3a ist über einen Adapter 2 mit der Auslaßöffnung des Extruders 1 und die Auslaßöffnung dieser Filtereinheit ist über einen Adapter 4 mit einer Form 5 verbunden. Der extruderseitige Adapter 2 und die feste Tragplatte 6 bilden eine kontinuierliche Einheit, und der Adapter 4 auf der Seite der Form 5 und die bewegliche Tragplatte 7 bilden ebenfalls eine kontinuierliche Einheit.

Die feste Tragplatte 6 und die bewegliche Tragplatte 7 sind miteinander über die Ankerstange 8 verbunden. Die bewegliche Tragplatte 7 kann mittels eines mehrfach operierenden Zylinders 9 in axialer Richtung bewegt werden, wie in der Figur durch einen Pfeil A angedeutet ist.

Die erste Filtereinheit 3a, die hier in Gebrauch ist, und die zweite Filtereinheit 3b, die als Ersatz vorgesehen ist, sind jeweils auf Tragplatten 10a und 10b angeordnet. Die Filtereinheiten 3a und 3b können von den Tragplatten 10a und 10b entfernt werden.

Ferner sind die Tragplatten 10a und 10b so installiert, daß sie entlang einer Schiene 11 auf und ab bewegt werden können, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Der Bewegungsmechanismus kann in diesem Fall eine Vielzahl unterschiedlicher Zusammensetzungen aufweisen. Wie zum Beispiel in Fig. 2 dargestellt, kann er durch eine Relativbewegung zwischen einem Zahnrad 13a das an einem Steuerrad 12 befestigt ist und einer Zahnstange 13b, die an der Führungsschiene befestigt ist, ausgeführt sein.

Die Filtereinheit 3a, zusammen mit den stromaufwärts und stromabwärts angeordneten Adaptern 2 und 4 ist mittels der festen Tragplatte 6 und der beweglichen Tragplatte 7 abgedichtet.

Der Extruder 1, der die stromaufwärts angeordnete Einheit ist, ist mit der Filtereinheit 3a über den Adapter 2 und die Form 5, die die stromabwärts angeordnete Einheit darstellt, ist mittels des Adapters 4 mit der Filtereinheit verbunden.

Die Fig. 3 (A) und (B) zeigen ein Beispiel für die Verbindungsteile zwischen den verschiedenen Adaptern und Filtern. Bei diesem praktischen Beispiel ist die Stromaufseite des hochviskosen Fluids aus Auslaßöffnungen (vorstehende Verbindungsteile) 17 und 19 zusammengesetzt und die Stromabseite weist Einlaßöffnungen (aufnehmende Verbindungsteile) 18 und 20 auf. Diese Verbindungsteile können durch Verwendung von Druck auf die bewegliche Tragplatte unter Verwendung des Betätigungszylinders 9 zusammengebracht werden.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, kann eine Erhitzung des Inhalts auf einfache Weise erreicht werden wenn die Filtereinheiten 3a und 3b mit einem Heizmantel versehen sind, der mittels Elektrizität, Dampf, Fluidheizelemente etc. beheizbar ist.

Im stromaufwärts angeordneten Extruder 1 wird durch Kneten schmelzflüssiges Harz der Filtereinheit 3a über den Adapter 2 zugeführt und mittels eines Mehrfach-Blatt-Filterelements 14 gefiltert, das in der Einheit installiert ist. Nachdem die Verunreinigungen beseitigt sind, strömt das flüssige Harz durch die Poren an der Oberfläche eines porösen Rohres 15 in das Innere des Rohres und wird dann vom Adapter 4 zu der Form befördert, die die stromabwärts angeordnete Einheit ist. Nachdem das Harz, das mittels der Form 5 in eine Strangform extrudiert wird, mittels herkömmlicher Verfahren abgekühlt und ausgehärtet ist, kann es in Harzpellets mit den gewünschten Abmessungen geschnitten werden,

Ferner ist der Ersatzfilter 3a auf der Tragplatte 10b angebracht und gebrauchsfertig durch Erwärmung mittels der Restwärme.

Wenn der Differenzdruck in der Filtereinheit 3a zunimmt und es Zeit für einen Filterwechsel ist, wird zunächst der Extruder verschlossen. Durch Betätigung des Betätigungszylinders 9 wird sodann die bewegliche Platte 7 in Richtung der Form 5 bewegt (in der Figur nach rechts) und die Filtereinheit 3a wird von den Adaptern 2 und 4 oben und unten getrennt.

Unter diesen Umständen wird, wenn das Steuerrad 12 betätigt wird, wodurch das Zahnrad 13a gedreht wird, die Filtereinheit 3a veranlaßt durch die Zahnschiene 13b entlang der Führungsschiene 11 bewegt zu werden (nach unten in Fig. 1, zum Betrachter in Fig. 2).

Als nächstes wird die Austauschfiltereinheit 3b in der gleichen Weise entlang der Führungsschiene 11 bewegt, so daß die Verbindungsteile der zwei Adapter 2 und 4 und die Einlaß- und Auslaßöffnungen des Filters 3b in eine Linie gebracht werden.

Sodann wird der Betätigungszylinder 9 verwendet um die bewegliche Tragplatte nach links zu bewegen, wie in der Figur dargestellt, wodurch eine Abdichtung zwischen der Filtereinheit 3b und den verschiedenen Verbindungsteilen der Adapter 2 und 4 hergestellt wird. Als nächstes wird die stromaufwärts angeordnete Einheit, in diesem Fall der Extruder 1, wieder in Betrieb genommen. Der Zeitraum, in dem der Extruder bei diesem Austauschvorgang abgestellt sein muß, kann auf 5 bis 15 Minuten begrenzt werden.

Die entfernte Filtereinheit 3a wird von der Tragplatte 10a genommen und ein Reinigungsvorgang und Austausch der erforderlichen Komponenten etc. wird durchgeführt. Nachdem die Reinigung und der Austausch etc. erfolgt ist, wird die Filtereinheit 3a auf der Tragplatte 10a angebracht und wird der Ersatzfilter, der beim nächsten Mal verwendet wird.

Da bei der Filtervorrichtung für hochviskose Fluide gemäß der vorliegenden Erfindung, ein Hochpräzisionsfilter ohne Totraum verwendet wird, werden keine Verunreinigungen eingeführt. Ferner werden Restriktionen bezüglich der Zahl der verwendeten Filter vermieden. Demgemäß können Beschränkungen der Filterfläche pro Volumeneinheit des durchströmenden Fluids verringert werden, wodurch es ermöglicht wird, Harze hoher Qualität in Massenfertigung herzustellen, die nur noch vernachlässigbare Mengen an Verunreinigungen enthalten.

Darüber hinaus kann die Zeit, die erforderlich ist, um die Filter auszutauschen, ganz beträchtlich reduziert werden, verglichen mit Einheiten nach der herkömmlichen Technologie, und eine Verringerung der Qualität durch thermische Verschlechterung etc. des flüssigen Harzes infolge Betriebsunterbrechungen kann verhindert werden.


Anspruch[de]

1. Schnellwechsel-Filtersystem, mit

einer Filtereinheit (3a), die ein Filterelement (14) sowie eine Einlaßöffnung (18) und eine Auslaßöffnung (19) aufweist, wobei die Einlaßöffnung (18) über einen einlaßseitigen Adapter (2) mit der Auslaßöffnung (17) einer stromaufwärts angeordneten Einheit verbunden ist und die Auslaßöffnung (19) über einen auslaßseitigen Adapter (4) mit einer Einlaßöffnung (20) einer stromabwärts angeordneten Einheit verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Tragplatten (6, 7) eine feste (6) und eine bewegliche (7), am einlaßseitigen Adapter und am auslaßseitigen Adapter angebracht sind, wobei die Filtereinheit von der festen Tragplatte und der beweglichen Tragplatte umgeben und abgedichtet ist und wobei durch bewegen der beweglichen Tragplatte die Öffnungen verschlossen und geöffnet werden können und daß eine Austauschfiltereinheit (3b), eine Führungsschiene (11) und Mittel (12, 13a, 13b) zur Bewegung der Austauschfiltereinheit (3b) entlang der Führungsschiene vorgesehen sind, wodurch die Austauschfiltereinheit (3b) die Filtereinheit (3a) ersetzt.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Tragplatte (6) und die bewegliche Tragplatte (7) mittels einer Verbindungsstange (8) verbunden sind.

3. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß daß das Filterelement (14) aus mehreren kerzenförmigen oder blattartig scheibenförmigen Filterelementen besteht.

4. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antrieb (9) vorgesehen ist, um die bewegliche Tragplatte (7) zu bewegen, wobei der Antrieb einen hydraulisch, pneumatisch oder mechanisch betätigten Zylinder aufweist.

5. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stromabwärts angeordnete Einheit eine Gießform ist.

6. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stromaufwärts angeordnete Einheit ein Extruder für thermoplastische Harze ist.

7. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stromaufwärts angeordnete Einheit eine Zahnradpumpe ist.

8. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinheit (3a) gegen die Austauschfiltereinheit (3b) durch Gleitrollen an einer Halteeinrichtung (10a, 10b) für jedes der Elemente austauschbar ist.







IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

  Patente PDF

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com