DE3024108A1

DE3024108A1 - Vorrichtung zum filtern einer fluessigkeit und spinnvorrichtung mit einem derartigen filter

Info

Publication number: DE3024108A1
Application number: DE19803024108
Authority: DE
Inventors: Harley Zevenaar Kilsdonk; Fritz Arnhem Linde; Petrus Leonardus De Steeg Schippers
Original assignee: Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1979-06-29
Filing date: 1980-06-27
Publication date: 1981-06-04
Also published as: JPS567617A; BR8004061A; US4361489A; NL7905055A; DE3024108C2; JPS6327047B2

Description

302Λ108

b a r m a. g

Barmer Maschinenfabrik Aktiengesellschaft

Sitz Remscheid

"Vorrichtung zum Filtern einer Flüssigkeit und Spinnvorrichrung mit einem derartigen Filter"

Bag. 1195

130 023/051*.

Bag. 1195 -)f-

Vorrichtung zum Filtern einer Flüssigkeit und Spinnvorrichtung mit einem derartigen Filter.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Filtern einer Flüssigkeit, die aus einem Gehäuse mit einer Zufluß- und einer Abflußleitung besteht, zwischen denen ein Filterpack aus mehreren Filtrierscheiben angeordnet ist, der so ausgelegt ist, daß die zu filternde Flüssigkeit zwischen dem Zentralstück und der Außenfläche des Filterpacks fließen kann.

Eine.derartige Vorrichtung ist durch die US-Patentschriften 3,536,200 und 4,096,069 bekannt. Bei diesen bekannten Vorrichtungen besteht der Filterpack aus einer großen Anzahl aufeinandergeschichteter ringförmiger Scheiben, wobei jeweils' eine Filtrierscheibe auf eine Stützscheibe folgt.

Die z.B. aus Filtergaze bestehende Oberfläche jeder Filtrierscheibe ist mit derart feinen öffnungen versehen, daß diese wie ein Filter für die z/i^behandelnde Flüssigkeit wirken. Die Stützscheiben bestehen aus so grobmaschiger Stützgaze, daß sie nicht als Filter für die zu behandelnde Flüssigkeit dienen, die sie im wesentlichen parallel zur Ebene der Stützgaze durchfließt. Die zu filternde Flüssigkeit wird der Außenfläche eines Scheibenstapels, der einen Filterpack bildet, zugeführt und fließt von dort aus in einer im wesentlichen radialen Richtung durch das Innere der Gaze der Stützscheiben parallel zur Oberfläche der Stütz- und der FiltrLerscheiben. Sobald sich der Innenraum einer Stützscheibe mit Flüssigkeit gefüllt hat, fließt diese im wesentlichen quer zur Ebene der Stütz - und der Filtrierscheiben und somit durch die Filter- oberfläche der Filtrierscheiben. Nach dem Passieren einer Filtrierscheibe dringt die filtrierte Flüssigkeit in die

130023/0514

ür^i - „y.

30241

nächste Stützscheibe aus grobmaschiger Gä^e-i Von der aus sie parallel zur Oberfläche der StützsGh^||^ in einer im wesent-t liehen radialen Richtung in einen Aiigli^ßrpj^ii im Zenträlstück des Filterpacks fließt* Im Zusammenhang iniiC,der Strömrichtung ; der Flüssigkeit wird diese Art der Eijfeieiftkng; oft als parallele Filtrierung bezeichnet. ^; ?i ^ · ., *

. Vor Inbetriebnahme der bekannten Filtr^ervotrichtungen wird der aus abwechselnd einer FiltriersdheSfbe und einer Stütz-* ■ scheibe zusammengesetzte Stapel riiit Hl|Jice^r ^iner Schragen-* gewindeverbindung in axialer Richtung j&^»aminengepreßt..' Bei den bekannten Filtriervörrichtungen bit eiinfer Schraubengewindeverbindung kann der Filterpäck nic0t* j|n dem Maße zusammen-■gepreßt werden, wie es während des Bß££:feebeSder Vorrichtung und insbesondere nach ein«r relativ lafiLglit Betriebszeit erforderlich ist. Dies stellt eine "Beeintr;aG%iigung d^r im *' Prinzip sehr guten Leistung paralleler ^itriervorric^tungen dar. Dieser Nachteil bei den⁸.beikannteiv.^iAi;iervorrichtungen' wird sich insofern stärker auswirken, da inan eine größere Filterkapazität benötigen wird und Dui:"G|imes:3er und Anzahl der Scheiben gewachsen sind. Zudem muß bjöi der Montage' besonders auf Genauigkeit geachtet werden,, wenn eine £reßkraft der geforderten Größenordnung mittels, einer Schraubengewindeverbindung eingestellt wird. Außerdem ist;es] nicht nur notwendig, daß die Preßkraft groß genug ist>^ s|Le muß bei gleichzeitigem ,Betrieb mehrerer derartiger Fiitri^fvorrichtungen

. auch konstant bleiben, damit gewährleistet ".ist, daß bei gleichzeitigem Betrieb mehrerer ,paralleler F^ltapi^cvorrichtuQgen f jede Filtriervorrichtung die gleiche Ϊ00&$0χ§^,-^;i|rbringt..■__ .'' ■■"■".

Gegenstand der Erfindung ist die Bereititel|;ung einer Filtriervorrichtung der oben bezeichneten Art,, fe^i;'der die genannten ' Nachteile beseitigt sind. .Die Filtriervöirflli^üng isjfc. gpemSßy.'-der Erfindung dadurch gekennzeichnet ,^:Maß;S|:©h auf dem ₍

Filterpack ein Druckelement in Form eines Kolbens befindet, das durch den Flüssigkeitsdruck hin- und herbewegt wird und den Filterpack auf der Flüssigkeitszuflußseite zusammenpreßt, und daß in den Zonen oberhalb und unterhalb des Kolbens ein Kanal derart ausgelegt ist, daß sich in diesem ein Flüssigkeitsdruckgefälle von mindestens 30 kPa/ beispielsweise 300 bis 500 kPa bilden kann. Eine bevorzugte Ausführungsform ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet,· daß der Kanal im wesentlichen durch einen Spalt auf dem Außenumfang des Kolbens gebildet wird, der mit einem Spalt' zwischen dem Gehäuse und der Außenfläche des Filterpacks in Verbindung steht.

Eine vorteilhafte Ausführung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Kolben in Verbindung stehender Schaft im Inneren des ringförmigen Filterpacks angebracht ist, der mehrere axiale Kanäle für die Flüssigkeit aufweist. Eine Filtriervorrichtung, bei der der Filterpack im wesentlichen aus einem aus abwechselnd einer Filtrierscheibe und einer Stützscheibe zusammengesetzten Bündel besteht, wobei die Stützscheiben mit Kanälen ausgerüstet sind und aus beispielsweise grobmaschiger. Gaze bestehen, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die' aufeinanderfolgenden Stützscheiben abwechselnd einmal auf der Außenseite, einmal auf der Innen-·. seite abgedichtet sind. Gemäß der Erfindung hat die Abdichtung dieser grobmaschigen Stützgazen die Form eines den Außenoder Innenumfang der Stützgaze bildenden, vorzugsweise festen Randes, der an der Stützgaze angebracht ist und ebenso dick ist wie die Stüt2gaze; Die Stützgazen sind so ausgebildet, daß eine Flüssigkeit hindurchfließen kann, deren Strömrichtung im wesentlichen parallel zur Ebene der Stützgazen liegt. Bei der erfindungsgemäßen Filtriervorrichtung werden die abwechselnd aus Filtrier- und Stützgaze bestehenden aufeinandergestapelten Scheiben automatisch fest genug zusammengepreßt. Auch bei Filtriervorrichtungen die eine hohe Kapazität besitzen und aus einem Bündel ■-".*«,.*

•13 00 23/OB U

aus einer großen Anzahl von Filtrier- und Stützscheiben bestehen, ist es möglich, auf einfache Weise die gewünschte Zusämmenpressung zu erhalten.

Die erfindungsgemäßen Stützgazen weisen lediglich entweder an ihrem Innenumfang oder an ihrem Äußenumfang einen Dichtrand auf, so daß jede Stützgaze entweder an ihrem Außenumfang oder an ihrem Innenumfang einen freiliegenden offenen Rand besitzt, der von der grobmaschigen Gaze gebildet Wird. Obwohl die grobmaschige·Stützgaze die benachbarten Filtriergäfcen mit ihrem offenen Innen- oder Außenumfang nur an relativ wenig Stellen berührt, wurde gemäß der Erfindung überraschenderweise festgestellt, daß eine ausreichend starke Zusammenpresung des gesamten Packens erzielt werden kann. Eine vorteilhafte Ausführung der Filtriervorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Filterpack aus besagten grobmaschigen Stützgazen aufgebaut ist, die sich mit Filtriergazeiwgruppen abwechseln, deren Feinheit in Strömungsrichtung der Flüssigkeit zunimmt.

Die erfindungsgemäße Filtriervorrichtung eignet sich insbesondere für eine Spinnvorrichtung, die beispielsweise zum Spinnen flüssiger Polymere wie Polyamide, Polyester, Polypropylene und ähnliche flüssige Stoffe oder zum Spinnen von Flüssigkeiten, in denen ein Polymer aufgelöst ist, eingesetzt, wird. Die erfindungsgemäße Filtriervorrichtung wird insbesondere zum Filtrieren von Flüssigkeiten verwendet, die eine Viskosität von mehr als 10 Pa.s aufweisen. Es hat sich herausgestellt, daß die Verwendung der erfindungsgemäßen Filtriervorrichtung in einer Spinnvorrichtung zum Schmelzspinnen von synthetischen Polymeren es ermöglicht, die Laufzeit der Vorrichtung, d.h. die zulässige, ununterbrochene Laufzeit auf mehrere Monate zu erhöhen, wobei die gewünschte hohe Qualität des zu spinnenden Garns bestehen bleibt. Dies ist eine bemerkenswerte Verbesserung, wenn man bedenkt, daß die bisher bekannten

■ - 10 -

1300 2 3/Oi U'

Spinnvorrichtungen eine Laufzeit von nur wenigen Tagen bis mehrere Wochen haben. Zudem ist die Filtriervorrichtung gemäß der Erfindung so ausgelegt, daß sie praktisch keine tote Stellen aufweist, d.h. Stellen, die verstärkt Polymere minderer Qualität produzieren. · .

Es sei erwähnt, daß durch Fig. 1 der US-Patentschrift 3,353,211 eine Spinnvorrichtung bekannt ist, die aus einem Filterpack besteht, der aus abwechelnd aufeinandergeschichteten ringförmigen Filtriergazen und Metallplatten gebildet wird. Auch bei dieser Spinnvorrichtung tritt das zu spinnende geschmolzene Polymer an der Außenseite des Filterpacks in diesen ein und fließt in radialer Richtung entlang der Ebene der Filtriergaze und zwischen zwei an beiden Seiten der Filtriergaze angebrachten Metallplatten.

Das filtrierte Polymer wird im Zentralstück des ringförmigen Filtrierpacks gesammelt und zur Spinndüse weitergeleitet. Fig. 4 der US-Patentschrift 3,353,211 zeigt eine modifizierte Ausführung des Filtrierpacks, der aus abwechelnd grob- und feinmaschigen Filtriergazen besteht, durch die die Flüssigkeit im wesentlichen senkrecht zu ihrer Ebene fließt. Obwohl die Weiterleitung der Flüssigkeit nach dem Verlassen des Außenumfangs des Filterpacks dieser bekannten Spinnvorrichtung als ein relativ vorteilhaftes Merkmal betrachtet werden muß, hat sich herausgestellt, daß die Leistungsfähigkeit des Filterpacks und insbesondere die axiale Zusammenpressung des Filterpacks weiterhin verbessert werden kann.

Es sei außerdem die Britische Patentschrift 755 954 erwähnt/ in der eine Schmelzspinnvorrichtung- beschrieben wird, bei der der hydraulische Druck der Schmelze im Inneren des Packs zur Abdichtung aller Verbindungsstellen zwischen den Teilen dient, die die Außenfläche des Packs bilden. Diese Ausführung weist eine Innenklappe auf, die im Inneren des Gehäuses mit Hilfe des Flüssigkeitsdrucks axial gegen eine Dichtungs-

- 11 -

130 023/0514

scheibe verschoben werden kann, die zwischen der Innenklappe und einem in dem Gehäuse integrierten Hand liegt. Das Filtrierteil besteht aus einem Sandpack, der auf mehreren Dichtringen gelagert ist. Auf der:Polymer-Zuflußseite der Vorrichtung befindet sich auf dem Sandpack eine Verteilerplatte, die mit.Durchflußleitungen für das Polymer ausgestattet ist und mit der Gehäusewand in engem Umfangskoritakt liegt. Zwargenügt das in der britischen Patentschrift 755 954 beschriebene Dichtungsprinzip selbst den Anforderungen, doch ist die in dieser Britischen Patentschrift dargestellte Ausführung zum Zusammenpressen des Filters weder vorgesehen noch geeignet, da zwischen der Verteilerplatte und dem Sand-Filtrierpack., einerseits und der Gehäusewand andererseits eine relativ hohe Reibung herrscht und die Verschiebung der auf dem Sandpack liegenden Verteilerplatte den Sand veranlassen könnte, hochzusteigen, was Schwierigkeiten mit sich bringen könnte.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der schematischen Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Filter für eine viskose Flüssigkeit;

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf den Schnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung;

Fig. 3 - zeigt einen maßstabgerecht vergrößerten Teil des Filtrierpacks des Filters nach Fig. 1;

Fig. 4 zeigt eine etwas abgeänderte Ausführung des Filters nach Fig. 1;

Fig. 5 zeigt eine grobmaschige Stützgtaze, an deren Innenumfang sich ein Dichtrand befindet;

Fig. 6 zeigt einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 5.

Fig. 7 zeigt eine grobmaschige Stützgaze, an deren Außenumfang sich ein Dichtrand befindet;

- 12 -·

130023/081$

Fig. 8 zeigt einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 7;

Fig. 9 zeigt den Schnitt durch eine Spinnvorrichtung mit einem Filter gemäß der Erfindung;

Fig. 10 zeigt eine Vergrößerung des Filters der Spinnvorrichtung nach Fig. 9.

Die Filtriervorrichtung gemäß Fig. 1 und Fig. 2 besteht aus einem zylindrischen topfförmigen Gehäuse 1, worauf ein . Innendeckel 3 geschraubt (2) ist. Auf dem Innendeckel 3 liegt einDöckel 4, der zur.Befestigung der Filtriervorrichtung in einem nur teilweise dargestellten Rahmen 5 dient. Der Innendeckel 3 ist mit einer Flüssigkeitszuflußleitung 6 für die zu filternde.Flüssigkeit versehen, deren Einlaßöffnung im konischen Teil 7 des Außenumfangs des Gehäuses 1 liegt. Die Einlaßöffnung der Zuflußleitung 6 in dem Innendeckel 3 schließt sich an eine gleich große Einlaßöffnung 8 in der im Rahmen 5 befindlichen konischen Auflagefläche 9 an. Der Innendeckel 3 weist diametral gegenüber der Zuflußleitung 6 eine Abflußleitung 10 für die filtrierte Flüssigkeit auf, die in eine gleich große Abflußöffnung 11 im Rahmen 5 mündet. Das durch den mit einem Gewinde versehenen Innendeckel 3 abgeschlossene Gehäuse 1 kann mit Hilfe eines Paßstiftes 12 in die entsprechende Winkellage gebracht werden, wobei die Außenfläche des konischen Teils 7 des Innendeckels 3 auf der konischen Auflagefläche 9 des Rahmens 5 aufliegt. Anschließend liegt die Befestigungsklappe 4 auf dem Innendeckel 3 wobei der Stift 13 in die Nut 14 greift. Nun wird der Befestigungsdeckel 4 so lange gedreht, bis der Stift-13 gegen einen Anschlagstift 15 stößt. In dieser letztgenannten Stellung sind die VorSprünge 16 an dem Befestigungsdeckel 4. in den Rahmen 5 bajonettverschlußartig unter den in der Zeichnung nicht dargestellten Rand gedreht. Durch Anziehen

- 13 -

130023/05U

- -te -

einer Verschlußschraube 17 kann der konische Teil 7 des Innendeckels 3 fest genug gegen die konische Auflagefläche

den
9 in Rahmen 5 gepreßt werden.

Die vorspringenden Stifte 18 und 19 ermöglichen es, die gesamte Filtriervorrichtung beim Auf- und Abbau in den Rahmen einzusetzen oder aus dem Rahmen herauszuheben. Zur Verdeutlichung sind in Fig. 1 einige Teile in der verdrehten Stellung dargestellt wie z.B. Anschläge 16, Anschlagstift 15 " und die Stifte 12, 13 und 18. Zwischen dein Gehäuse 1 und dem Innendeckel 3 befindet sich ein Dichtrihg 20. In der Mitte des Innendeckels 3 ist eine Verbreiterung (21) der Flussigkeitszuflußleitung zur Aufnahme eines Schafts 22, der axial in den durch Pfeil 23 gezeigten Richtungen verschiebbar ist. Zwischen der Außenwand des Schafts 22 und der Innenwand

.der Bohrung 21 befindet sich eine Dichtung 24. An dem unteren Ende des Schafts 22 befindet sich ein Kolben 25. Der Kolben 25 wird im Inneren des Gehäuses mittels mehrerer Zentrierrippen 26,die an seinem Außenumfarig angebracht sind, zentriert. Somit entsteht ein Spalt 27 zwischen dem Außenumfang des Kolbens 25 und der Innenwand des Gehäuses 1 von gleichmäßiger Breite. Auf der Unterkante des Kolbens befindet sich eine Anzahl von Abstandrippen 28. Zwischen der Oberseite

.des Kolbens 25 und der Unterseite des Innendeckels 3 sowie um den Schaft 22 herum ist das insgesamt mit 29 bezeichnete ringförmige Filterpack angeordnet. Wie aus Fig. 3 deutlicher zu ersehen ist, besteht der Filterpack .29 aas mehreren ringförmigen Stützscheiben 30, 31 aus grobmaschiger Stützgaze. Der Innenumfang jeder Stützscheibe 30 (s.,Fig. 5 und 6) ist mit einem Verschluß in Form eines festen Randes versehen, der an die grobmaschige Gaze angeschweißt ist. Am Außenumfäng der Stützscheiben 31 (s. Fig. 7 und 8) befindet sich ein Verschluß in Form eines festen Randes 33, der¹ an die Stützgaze angeschweißt ist. Das untere Ende des Filteipacks 29 weist die grobmaschige Stützgaze 34 auf, die nicht mit einem festen Rand verschweißt ist, deren Innenumfang jedoch geschlossen

- 1413D023/0SR '

M- - I NACHQEREICHT^ U Z 4 IU Ρ

L '- .-■

ist/ da sie gegen einen Rand gepreßt ist. Zwischen jedem Paar Stützscheiben 30 und .32 befindet sich jeweils eine Eiltrierscheibe 36 aus feinmaschiger Filtergaze. .

Die Arbeitsweise der Vorrichtung besteht darin, daß die zu filternde Flüssigkeit unter hohem Druck durch die Zuflußleitung 6 in Pfeilrichtung, den hohlen Schaft passierend, bis unter den Kolben 25 fließt. Von dort aus fließt die Flüssigkeit erst in radialer Richtung durch den Spalt 270 und schließlich aufwärts durch den ringförmigen Spalt 27. Die Breite des Spaltes 27 und 270 muß derart vorberechnet sein, daß auf den Kolben ein Druekgefälle von mindestens 50 kPa, vorzugsweise 300 bis 500 kPa, wirkt. Somit wird der Kolben 25 in der von Pfeilen 35 angezeigten Richtung mit großer Kraft gedrückt, wodurch' das»gesamte Filterpaket in ausreichendem Maße zusammengepreßt wird. Nachdem die,Flüssigkeit den engen Spalt zwischen der Außenwand des Kolbens und dem Gehäuse verlassen hat,, fließt sie in einen offenen ringförmigen Raum 37 zwischen dem Außenumfang des Filterpaqks 29 und dem Gehäuse 1. Von dem Raum 37 aus.tritt die Flüssigkeit in den Filterpack 29 und fließt in Pfeilrichtung in die Stützgazen 30, deren Außenumfang · offen, der Innenumfang jedoch geschlossen ist.

Sobald sich der die Stützscheiben 30 bildende Raum in der grobmaschigen Gaze mit Flüssigkeit gefüllt hat, fließt diese' durch die feinmaschigen Filtrierscheiben 36 in einer Richtung · weiter, die im wesentlichen senkrecht zu der Ebene der FiI- trierscheiben 36 liegt. Nachdem die filtrierte Flüssigkeit eine derartige Filtrierscheibe 36 verlassen hat, fließt sie in die grobmaschige Gaze einer Stützscheibe 31, die an ihrem ■· äußeren Umfang geschlossen, aber an ihrem inneren Umfang offen ist. Von den Stützscheiben 31 aus tritt die filtrierte Flüssigkeit in den ringförmigen Auslaßraum 38 zwischen der zylindrisehen Innenwand des Filterpacks 29 und dem Außenumfang des Schafts 22. Die filtrierte Flüssigkeit verläßt die Filtrier-' vorrichtung über die Abflußleitung 10, die in die

- 15 - ■

130023/OßU

im Rahmen angeordnete Abflußöffnung 11 mündet. Der in den Fig. T und 3 gezeigte Filterpack 29 kann aus z.B. 60 Filtrierscheiben 36 und 60 in abwechselnder Reihenfolge angeordneten Stützscheiben 30 und 31 bestehen*

Im komprimierten Zustand kann die Dicke der Filtrierscheibe etwa 0,5 bis 2,5 mm.betragen, während die Dicke der Stutζ-scheiben 30 und 31 in der Größenordnung von etwa 1 bis 3 mm liegt. Der Außen- und der Innendurchmesser des Filterpacks können z.B. etwa 130 mm bzw. 30 mm betragen. Der Spalt 27 kann beispielsweise eine Länge von 15 nim haben, während seine Breite je nach den an die Vorrichtung gestellten Leistungsanforderungen etwa 1 mm betragen kann. Bei der hier dargestellten Ausführung schwankt die radiale Breite der festen Ränder 32 und 33 vorzugsweise zwischen mindestens 5 bis 8 mm, während ihre Dicke um nicht mehr als - 10% von der Dicke der Stützscheiben . abweichen darf. . .

Die grobmaschige Stützgaze kann z.B. derart ausgebildet sein, daß ihre Quadratmaschen 1,5 χ 1,5 mm groß sind, wobei die Drahtstärke 1,0 mm und die Gazestärke 2,0 mm beträgt. Die feinmaschigen Filtriergazen 36 bestehen aus feinen Quadraten von z.B. O,O5 χ 0,05 mm, wobei die Drahtstärke 0,035 mm und die Gazestärke 0,07 mm beträgt.

Das auf den Kolben und die keilförmigen Spalten 27 und 270 wirkende Druckgefälle ergibt sich aus folgender Formel: . '

- 12. A . 0 . \ 3 ,

t>h

wobei Δ das Druckgefälle oder der Druckunterschied in Pascal angibt

- 16 -

130023/0514

SIS

L stellt die axiale Länge des zwischen der Außenseite des Kolbens und dem Gehäuse angeordneten Spaltes 27 in Metern dar.· £ ist die Viskosität der zu filternden Flüssigkeit in

Pascalsekunden und φ die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssig-

3
keit in m /s. b gibt die Breite, des Spaltes 27 in Metern ah, die praktisch in derselben Größenordnung liegt wie der Außenumfang des Kolbens, und h stellt die radiale Breite des zwischen dem Aiußenumf ang des Kolbens und dem Gehäuse angeordneten Spaltes 27, in Metern dar.

Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Filtriervorrichtung, die von der Ausführung nach Fig. 3 teilweise abweicht. Die in beiden Ausführungen vorkommenden identischen Teile sind mit den gleichen Ortszahlen versehen. Eine bedeutende Abweichung besteht darin, daß der Schaft 39 in dem Ausführungsbeispiel . . nach Fig. 4 mittels seines Schraubengewindes 40 im Innendeckel 3,befestigt ist. Der Kolben 41 ist zur Ausführung axialer Bewegungen am unteren Ende des Schafts 39 angeordnet, wobei ein Dichtring 42 zwischen Kolben und Schaft eingefügt wird. Da der Schaft 39 durch ein Schraubengewinde 40 befestigt wird, wird der Filterpack bereits bei seiner Montage leicht zusammengepreßt und erhält somit eine geringe Vorspannung. Während der Montage liegt der Kolben mit seiner Unterseite auf dem unteren Ende des Schafts 39 auf. Diese Lage der Kolbenunterseite wird durch die gestrichelte Linie 43 dargestellt. Ist die Filtriervorrichtung in Betrieb, so wird der Kolben 41 in der von den Pfeilen 35 angezeigten Richtung infolge des Druckabfalls der Flüssigkeit in der Spalte 27 zusammengedrückt und hebt von dem Vorsprung am unteren Ende des Schafts 39 ab.

Fig. 9 ist ein vertikaler Längsschnitt durch einen Teil einer Vorrichtung zum Schmelspinnen synthetischer Garne bzw. Filamente, wobei der erhitzte Rahmen 44 der Vorrichtung eine austauschbare Spinnvorrichtung 45 umschließt. Das Gehäuse 46 der Spinnvorrichtung 45 ist im Rahmen 44 angeordnet. Das Gehäuse 46 schließt oben mit einem mit Gewinde (48) versehenen

- 17 - ■ ·

130023/05H

Außendeckel ab, an dem sich eine Heißöse 50 befindet. An den Außendeckel 49 schließt sich der Innendeckel 51 an, der einen Polymerzuführraum in Form eines Kanals 52 aufweist. Kanal 52 steht mit einer nicht dargestellten Polymerzuflußleitung im Rahmen 44 in Verbindung, die über eine Bohrung 53 in das Gehäuse 46 mündet. Die Bohrung 53 ist mit etwas Dichtungsstoff abgedichtet, und das Gehäuse wird dadurch im Rahmen festgehalten, daß ein nicht dargestellter Bolzen Druck auf das Gehäuse 54 ausübt. Unterhalb des Innendeckels 51 ist ein Kolben 55 angeordnet, an dessen Unterseite sich ein Schaft 56 befindet. Zwischen dem Kolben 55 und einer Zwischenplatte 57 liegt ein Filterpack, das allgemein mit der Ortszahl 58 bezeichnet ist. Die Zwischenplatte 57 liegt auf einer Spinndüseriplatte 60 auf, die Spinnöffnungen 59 aufweist und auf einem Anschlag 61 im unteren Teil des Gehäuses ruht. Zwischen der Spinndüsenplatte 60 und dem Anschlag 61 des Gehäuses ist eine nicht dargestellte Dichtungsscheibe zum Abdichten des unteren Gehäuseteils vorgesehen. Der obere Teil des Gehäuses kann durch eine Dichtungsscheibe 62 abgedichtet werden, die infolge des Polymerdrucks etwas nach oben und somit; auf den innendeckel 51 gepreßt wird.

Fig. 10. stellt die vergrößerte Ansicht eines Teils des Gehäuses 46 mit dem Filterpack 58 dar. Wie aus der Figur zu ersehen ist, befindet sich zwischen der Innenwand des Gehäuses 46 und dem Außenumfang des Filterpacks 58 ein ringförmiger Polymerzuführraum 63, der über den Spalt 64 und den Raum 65 oberhalb des Kolbens 55 mit der Polymerzuflußleitung 52 im Innendeckel 51 in Verbindung steht. Zur Aufrechterhaltung eines ausreichend großen Spiels zwischen dem Kolben 55 und dem Innendeckel 51 sind auf der Oberseite des KQlbens 55 mehrere Rippen 66 angeordnet. Jedoch ist eine Ausführung, die diese Rippen nicht aufweist, ebenso gut. In dem Spalt 64 zwischen dem Außenumfang des Kolbens 55 und der Innenseite des Gehäuses 46

- 18 -

130023/0514

/II-

herrscht ein Druckgefälle/ das von den an die Vorrichtung gestellten Leistungsanfordejrungen abhängig ist. Der Spalt 64 ist über seine gesamte Länge mit Hilfe von mehreren auf der Oberfläche des Kolbens 55 angeordneten Rippen 67 gleichmäßig breit gehalten. Der oberste Teil des Filtrierpacks 58 besteht aus einer Stützgaze 68 aus sich kreuzenden Metalldrähten 69 und 70, die an der Außenseite mit einem festen Stahlring 71 verschweißt sind, wodurch der Außenumfang der grobmaschigen Stützgaze 68 geschlossen, ist. An die grobmaschige Stützgaze 68 schließt sich ein Teilpack 72 an, der sich aus beispielsweise neun feinmaschigen Gazen 73 zusammensetzt. Unter dem obersten Teilpack 72 liegt wiederum eine grobmaschige Stützgaze 74 aus Drähten 75 und 7.6.', die an der Innenseite mit einem festen Innenring 77 aus Stahl verschweißt sind, wodurch der Innenumfang der grobmaschigen Stützgaze 74 geschlossen ist. Die grobmaschigen Stützgazen 68 und 74 sind in den Figuren 7, 8 bzw. 5, 6 dar- . gestellt.

Auf die Stützgaze 74 mit dem Innenring 77 folgt ein weiteres Teilpack 72 aus beispielsweise neun feinmaschigen Filtriergazen 73. Daran schließt sich eine grobmaschige Stützgaze 68 mit festen Begrenzungsringen 71 an, usw. In dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 9 und.10 besteht der gesamte Filterpack 58 aus sechs grobmaschigen Filtriergazen 68 und 74, die durch fünf Teilpacks 72 aus feinmaschigen Filtriergazen 73 voneinander getrennt sind.

Ist die Filtriervorrichtung eingeschaltet, so fließt geschmolzenes Polymer/ z.B. Polyäthylenterephtalat unter einem Drück von z.B. 10 000 kPa von der Einlaßöffnung in der Gehäuseaußenwand in den Kanal 52 der Vorrichtung. Unter diesem hohen Druck tritt das Polymer in den über dem Kolben 55 gelegenen Raum 65 und fließt über den Außenumfang des Kolbens 55 durch den Spalt 64, woraufhin der Kolben den Filterpack 58 fest zusammenpreßt. Danach fließt das Polymer weiter . . .

- 19 -

1.30023/Q5H

durch den ringförmigen Raum 63 zwischen der Außenwand des Filterpacks und der Innenwand des Gehäuses 46. Die Hauptströmungsrichtungen sind in Fig. 10 durch gestrichelte Pfeile 78 bezeichnet. Da der Außenumfang der obersten Stützgaze 68 durch einen festen Ring 71 abgedichtet ist, kann das Polymer nicht direkt aus dem Raum 63 in die oberste Stützgaze 74 fließen. Erst nachdem das Polymer die oberste Stützgaze 74, die an ihrem Außenumfang offen, und nur an ihrem Innenumfang durch einen Stahlring 77 abgedichtet ist, erreicht hat, kann es ordnungsgemäß in radialer Richtung in den Filterpäck 58 eindringen.

hohen

Sobald sich das Polymer unter besagtemYDruck in der Ebene der Stützgaze 74. verteilt hat, durchströmt es auch die benachbarten, aus feinmaschigen Filtriergazen 73 bestehenden Teilpacks 72, deren Maschen zum Spinnen von Polyestergarnen eine Größe von beispielsweise 0,045 χ 0,045 mm aufweisen. Die Maschen der groben Stützgazen 68 und 74 sind dann z.B. 1,6 χ 1,6 mm groß. Nachdem das Polymer einen Teilpack 72 mit feinen Filtriergazen 73 verlassen hat, strömt es in eine angrenzende grobmaschige Stützgaze 68 und fließt in radialer Richtung weiter. Beim Durchströmen mehrerer Stützgazen 68, die an ihrer Innenseite nicht durch Stahlringe abgedichtet sind, fließt das Polymer in Kanäle 79, die zwischen dem Schaft 56 und dem Mittelstück des ringförmigen Filterpacks 58 verlaufen. Der Außenumfang des Schafts 56 kann z.B. zylindrisch sein und mit ungefähr sechs Kanälen 79 ausgestattet sein, die sich in Strömungsrichtung des Polymers allmählich verbreitern. Am unteren Ende der Kanäle 79 strömt das vollständig gefilterte Polymer in den Raum über der Spinndüsenplatte 60, über die es sich gleichmäßig verteilt. Anschließend wird das Polymer durch die (stark' vergrößert dargestellten) öffnungen 59 der Spinndüsenplatte gepreßt, wodurch es die Form von Filamenten erhält und,nachdem es abgekühlt ist, auf die übliche Art und Weise behandelt und zu einer Spule aus synthetischem Garn gewickelt.

- 20 -

130 023/0514

Im Rahmen der Erfindung können verschiedene Änderungen vorgenommen werden, wobei diese jedoch keine Begrenzung der Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung auf die in Fig. 9 gezeigte zylindrische Vorrichtung zum Schmelzspinnen synthetischer Polymere wie Polyester, Nylon, Polypropylene mit sich bringen. Die Erfindung kann auch bei anderen Spinnverfahren _t wie z.B. dem Naßspinnen mit Erfolg angewandt werden. Auch in Spinnvorrichtungen zum Spinnen synthetischer Garne, die sich aus mindestens· zwei Polymerkomponenten zusammensetzen, kann die Erfindung erfolgreich eingesetzt werden. So kann beispielsweise zur Herstellung von zweikomponentigen Garnen wie Garne vom Typ eines Kernmantelgarns oder Seite-an-Seite-Garns eingesetzt werden, wobei die eine Komponente z.B. aus Polyester und die andere Komponente aus Nylon oder Mischpolymeren besteht. Zum Spinnen zweikomponentiger Garne können zwei oder mehrere der obenbeschriebenen Filterpacks 58 in einer Spinnvorrichtung untergebracht werden. Anstelle einer zylindrischen Form kann dem Gehäuse und der Spinndüsenplatte 60 auch eine längliche, genauer eine rechteckige Form gegeben werden, wobei die Anordnung der öffnungen der Form der Spinndüsenplatte angepaßt wird. Indem Äüsführungsbeispiel nach Fig. 9 deckt sich die vertikale Achse des zylindrischen Filterpacks 58 mit der in der Regel vertikal verlaufenden Achse 80 der Schmelzspinnvorrichtung und der in der Zeichnung dargestellten Spinndüsenplatte 60. Es ist genauso gut möglich, daß in einem anderen Ausführungsbeispiel· die Achse des Filterpacks - bzw. die Achsen mehrerer Filterpacks- sich nicht mit der Achse der Spinndüsenplatte deckt. Stattdessen kann sie beispielsweise rechtwinkelig zur Achse der Spinndüsenplatte verlaufen. Da auf das Polymer ein Überdruck wirkt, kann der Kolben der Filtriervorrichtung den Filterpack auch in anderen Stellungen ordnungsgemäß zusammenpressen. Es ist auch möglich, die zentrale Achse des Filterpacks 15 horizontal anzuordnen, ohne die Leistungsfähigkeit

- 21 -

130023/OSU

302410a

- 24 - ■

der Filtriervorrichtung zu beeinträchtigen. Der Umfang des ringförmigen Filterpacks kann rund sein, jedoch besteht prinzipiell auch die Möglichkeit, ihm eine ovale, quadratische, rechteckige oder eine andere polygonale Form zu geben.

In der amerikanischen Patentschrift 3 322 279 ist eine Vorrichtung beschrieben, die den Zustand eines Filters anzeigt. Mit zunehmender Verschmutzung des Filters steigt der Druck im Filter an, der infolge dieses Druckanstiegs in axialer Richtung zusammengedrückt wird, woraufhin die Abdeckscheibe eines Filterelementes, die außerdem zum Festhalten einer Feder dient, ebenfalls in axialer Richtung verschoben wird. Diese axiale Verschiebung der Abdeckscheibe kann, falls erforderlich, über ein Übertragungselement in ein Signal umgewandelt werden, das den Zustand des Filters anzeigt. Der Spalt zwischen dem Gehäuse der Abdeckplatte und der Abdeckplatte selbst ist breit genug, so daß eine axiale Verschiebung der Abdeckplatte nicht vorkommen kann. Zudem.liegt die Abdeckplatte nicht zwischen dem Flussigkeitszufluß und dem Filterpack.

In den amerikanischen Patentschriften 3 343 681 und 2 692 sowie in der deutschen Patentschrift 1 636 118 und in der französischen Patentschrift 2 347 078 sind Filter beschrieben, in denen die zu filternde Flüssigkeit in radialer Richtung durch einen Stapel Filtrierscheiben fließt. Bei den in diesen Patentschriften dargestellten bekannten Vorrichtungen wird der Stapel Filtrierscheiben durch ein mit einem Schraubengewinde versehenes Element zusammengedrückt.

Die französische Patentschrift 1 350 560 beschreibt einen Filter, der aus mehreren abwechselnd aufeinanderfolgenden Stütz-und Filtrierscheiben aufgebaut ist.

- 22 -

13GQ2 3/OS1&

's _ ■ ■ .. ■ -

In der deutschen Patentschrift 467. 511 ist eine andere Art ^: Filter beschrieben, und zwar ein Kräftstoffilter, der aus. den aufeinanderfolgenden Abständen zwischen den Windungen einer Spiralfeder besteht. Wird Kraftstoff angesaugt, so wird die Feder in axialer Richtung zusammengedrückt, woraufhin sich die Abstände zwischen den Windungen der Spiralfeder verkleinern. Wird kein Kraftstoff mehr angesaugt, so vergrößern sich die Abstände wieder.

13OO23/0SU

Claims

Ansprüche

1.!Vorrichtung zum Filtern einer Flüssigkeit, die aus einem'

■ Gehäuse mit einer Zufluß- und einer Abflußleitung besteht,

zwischen denen ein Filterpack aus mehreren Filtrierscheiben angeordnet ist, der so ausgelegt ist, daß die zu filternde Flüssigkeit zwischen dem Zentralstück und der Außenfläche des Filterpacks fließen kann, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf dem Filterpack ein Druckelement in Form eines Kolbens befindet, das durch den Flüssigkeitsdruck hin- und herbewegt wird und den Filterpack auf der Flüssigkeitszuflußseite zusammenpreßt,

und daß in den Zonen oberhalb und unterhalb des Kolbens ein Kanal derart ausgelegt ist, daß sich in diesem ein Flüssigkeitsdruckgefälle von mindestens 50 kPa bilden kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß besagter Kanal so ausgelegt ist, daß sich in ihm ein Druckgefälle in der Größenordnung von 300 bis 500 kPa bilden kann,

3. Filtriervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal im wesentlichen durch einen Spalt auf dem Außenumfang des Kolbens gebildet wird.

130023/OB U

ORIGINAL INSPECTED

4. Filtriervorrichtung nach Anspruch 3., dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt auf dein Außenumfang des Kolbens mit einem. Spalt zwischen dem Gehäuse und der Außenfläche des Filterpacks in Verbindung steht.

5. Filtriervorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet., daß ■ ein mit dem Kolben in Verbindung stehender zentraler Schaft im Inneren des ringförmigen Filterpacks

angebracht ist, ■ ■

der mehrere axiale Kanäle für die Flüssigkeit aufweist.

6. Filtriervorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterpack im wesentlichen aus einem aus abwechselnd einer Filtrierscheibe und einer Stützscheibe zusammengesetzten Bündel besteht, wobei diese Scheiben abwechselnd einmal auf der Außenseite, einmal auf der Innenseite abgedichtet sind.

7. Filtriervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützscheiben aus relativ grobmaschiger Stützgaze bestehen. .

8. Filtriervorrichtung nach Anspruch β öder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung dieser grobmaschigen Stützgazen die Form eines- den Außen- oder Innenumfang der Stützgaze bildenden Randes hat, der an der Stützgaze angebracht und ebenso dick ist wie die Stützgaze.

13ÖQ23/ÖSM

9. Filtriervorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche. 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützgazen derart ausgebildet sind, daß eine Flüssigkeit hindurchfließen kann, deren Strömungsrichtung im wesentlichen parallel zur Ebene der Stützgaze liegt.

10. Filtriervorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterpack aus besagten grobmaschigen Stützgazen aufgebaut ist,

die sich mit Filtriergazegruppen abwechseln, deren Feinheit in der Strömungsrichtung der Flüssigkeit zunimmt ...".".■

11. Filtriervorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Filter in einer Spinnvorrichtung angeordnet ist.

12. Verwendung des Filters nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, zum Filtern von Flüssigkeiten mit einer Viskosität von mehr als 10 Pascalsekunden wie z.B. flüssige Polymere, Spinnmasseri u.a.

- 4 - (Deckblatt)

130023/0614