用于中等至高粘度流体的旋转筛网过滤装置及其密封和安装方法与流程

当过滤中等至高粘度流体，特别是塑料熔体时，必须在将熔体送入加工设备如挤出设备之前，过滤掉团聚物或固体颗粒。为了实现不间断的过滤，已知不同类型的过滤装置，其允许在操作期间通过在流动通道中放置新的，未污染的筛网并从其中移除污染的筛网来更换过滤筛网。过滤塑料熔体的一个特别的困难是必须在高温和高压下进行。

从de3302343a1或de3341508a1中已知一种通用的过滤装置。de102010036810a1也示出了这种旋转筛网过滤装置。这种过滤装置的特殊优点在于，可以在旋转筛网上放置大量单独的筛网，连续地流过这些筛网并且其易于获取或者可以在远离流动通道的一侧出于清洁目的而更换。由于连续旋转，清洁的筛网总是进入生产流程，而被污染的筛网被移出熔体流以进行更换或清洁。由于具有板状元件的壳体的分层结构，过滤装置的结构设计及其制造也简单且成本有效。

这种过滤装置的重要的并且同时难以控制的是旋转筛网和包括中间板的外壳板之间的密封，该中间板插入外壳板之间并且至少在旋转筛网周长的很大部分上包围旋转筛网。

外壳板和它们之间的中间板的封装必须预张紧，使得流体的内部压力在操作期间不会引起壳体的过度膨胀并且避免泄漏点，否则过多的流体逸出，导致污染和故障以及通常可避免的原材料损失。另一方面，旋转筛网必须具有足够的移动性，否则它将不再可旋转。因此，在旋转筛网上的前密封表面和入口板和出口板上的相对接触表面之间必须始终存在一定的最小润滑间隙宽度。需要足够的润滑间隙宽度以允许流体非常轻微地穿过密封腹板逸出，使得流体本身在旋转筛网的两个面上形成一种润滑膜。

所需的润滑间隙宽度一方面取决于旋转筛网的高度差与形成所谓的内配对的中间元件的高度差的比率。除了这个常数因素外，还有在运行期间动态变化的各种影响。这些包括待处理流体的粘度、要达到的体积流量、筛网区域的流动压力和处理温度。

旋转筛网的高度和中间元件的高度的相应调节，也位于包围旋转筛网的入口板和出口板之间，使得可以调节一定的间隙宽度，然而该间隙宽度在几微米的范围内，因此一起形成内配对的中间元件和相关联的旋转筛网的制造是非常困难的。

实践经验表明，一方面需要非常仔细地计算和制造内配对，例如，通过精细磨削或研磨，这需要相应高的加工费用，另一方面，即使在高精度制造的情况下，间隙宽度也仅最佳地设定在特定的运行点和针对特定的流体。如果过滤装置对于不同的流体和/或随着其他工艺参数的变化而操作，则这不可避免地导致间隙宽度的变化，从而导致关于旋转筛网的移动性或紧密性的问题。

即使在过滤装置中组合的所有元件均匀地由钢制成，操作温度的变化也可能由于热膨胀的局部差异而导致变化。

由于操作压力，过滤装置从内部变宽。反过来，这由螺钉连接中的相应预紧力来抵消，板与该螺钉连接压在一起并因此也被压缩。在更高的预紧力的情况下，旋转筛网会有堵塞的风险，因为在到壳体的固定部分的过渡处不再有足够的润滑间隙。然而，如果预紧力减小，则可能发生更大的泄漏流，尤其是在处理低粘度流体的情况下。

基本上，可以针对单个运行点和针对特定流体计算温度和压力相关的影响，从而可以计算各个高度的标称值。然而，每个制造过程都会导致关于元件高度的几何公差。在互连的公差带内可能形成不利的配对。在诸如铣削的简单且成本有效的加工过程中，制造公差可以累加到接近或甚至超过过滤装置中所需的标称间隙宽度的值。

例如，中间元件的最大高度以及同时旋转筛网的最小高度导致间隙宽度太大并且因此可能导致大的泄漏流。相反，中间元件的最小高度与旋转筛网的最大高度相组合导致间隙宽度太小，润滑效果太低，并因此可能在操作期间堵塞旋转筛网。

因此，本发明所解决的问题是改进过滤装置，使得其可以成本有效地制造并且随后成本有效地适配于与其他流体和/或其他操作参数一起使用。

根据本发明，该问题通过具有权利要求1的特征的过滤装置和具有权利要求6的特征的密封和安装方法解决。

在下文中，术语“高度”用于表示过滤装置中的内配对的元件的轴向范围，或用于表征当旋转筛网和中间板在工作台(toolbed)或测量台上加工或分别测量时的垂直范围。它也可以称为“厚度”或“层厚度”。在过滤器的一个窄侧的侧视图中，“高度”显示为“宽度”。

因此，根据本发明，优选的是，不试图通过以最高的精度和相应的高成本，制造由中间元件和旋转筛网组成的内配对，来产生所需的间隙宽度。而是，内配对的所有元件的高度优选地在一次操作中和在相同的夹钳中制造。因此，高度的绝对实际值不再起作用，因为在内配对内不再存在与生产相关的高度差异。即使在制造期间严重错过设计高度，这也不会对根据本发明的过滤装置的紧密性产生任何缺点。

根据本发明，还可以通过例如通过表面磨削将内配对(即旋转筛网和中间板)平整在一起来修复所使用的过滤装置。由于磨损和随后重新磨削所使用的过滤装置而导致的材料去除也没有任何缺点，因为在形成内配对的多部件组内仅获得具有完全相同高度的部件。

根据本发明，过滤装置中必需的间隙宽度(通常在5μm和50μm之间的范围内)不是通过旋转筛网和中间元件的单独制造，而是通过单独的间隙适配层来实现的。

间隙适配层优选地以元件的形式形成，该元件在组装期间插入存在于中间板和入口板之间或中间板和出口板之间的两个分离平面中的至少一个中。这使得为了过滤装置的预期目的而制造内配对相当容易，并且还使其更容易或甚至可能使其适配于过滤过程的变化。

中间板由间隙适配层补充，使得它与间隙适配层一起在入口板和出口板之间产生该距离——在预紧力下的安装状态下——位于其间的旋转筛网可以自由旋转并且在旋转筛网和壳体板的内表面之间的两侧上存在润滑间隙。考虑到操作压力和流体粘度，确定润滑间隙的所需高度。

通常，中间板或中间板组制造为其高度表示对于入口板和出口板之间所需距离的标称尺寸的尺寸过小。在组装期间插入合适的间隙适配层。在组装之前的初始状态中，间隙适配层具有考虑以下影响的高度：

-作为操作压力和/或粘度的函数，旋转筛网两侧所需的标称间隙宽度；

-由于相应操作压力所需的预紧力，对壳体和中间板中的压缩进行压缩补偿；

-根据相应的表面粗糙度，对施加预紧力时发生的表面沉陷进行补偿；

-间隙适应层本身的元件的公差范围；

-由于板中的不同热膨胀行为，可能的温度影响。

间隙适配层可以由板状元件或条带或箔部分形成。

用于形成间隙适配层的层元件可以单独制造，然后通过测量确定实际高度。然后可以从多个元件中选择合适的元件，从而与中间元件组合，实现所需的尺寸。

间隙适配层特别优选地由轧制金属箔，特别是冷轧钢箔的至少一部分形成。例如，这可以以低成本和尺寸非常精确的金属条的形式获得。

间隙适配层的标称厚度优选地确定为略大于计算所需的厚度。然后，如果需要，可以通过增加预紧力来减小间隙宽度，而相反的程序——确定间隙适配层的较小标称厚度和通过减小预紧力的间隙宽度适配——可能导致泄漏流。

通过在相同的夹钳中制造根据本发明的待加工的内配对的表面并消除内配对的元件组中的任何与生产相关的公差影响，相比于通过如现有技术中所提供的，一方面旋转筛网和另一方面中间元件的单独加工而可能实现的，可以通过使用冷轧金属带或箔来引入间隙宽度的窄得多的公差范围。虽然单独制造的部件的公差可以以上述不利的方式累加，但是可以发生对过滤装置的功能的直接影响，轧制金属箔或金属条的公差范围相当小。

金属箔，特别是不锈钢箔作为间隙宽度适配层的另一个优点是具有非常光滑的金属箔，其比相邻元件更硬并插入在壳体板的接触表面上的偶发粗糙表面之间，设定力损失低于较粗糙的壳体板直接相互靠在一起的情况。

使用金属条的优点在于它们仅需要切割成一定长度以覆盖中间元件的一个侧表面的至少一部分。优选地，仅约80％-90％的表面覆盖有金属条部分，从而在它们之间保留空的空间。由于当壳体张紧时金属条也压缩，因此其尺寸改变，包括分离平面表面的横向膨胀。俘获在接触表面中的空气也可以容易地通过未覆盖的表面区域逸出。

使用可移位的非腐蚀性液体作为安装辅助产生了特别的优点。入口板和/或出口板的内表面被其润湿，至少在要放置间隙适配元件以形成间隙适配层的位置。液体提供良好的粘附性，使得非常薄且因此非常轻的箔部分或金属条部分不会通过工件周围的空气运动或者通过工件本身的轻微运动而从其位置移动。当预紧力施加到壳体上时，液体随后再次完全移位，使得它横向地离开并且最多积聚在间隙适配层的相邻元件之间的间隙中，但是对间隙宽度没有影响。也可以使用凝胶状黏合剂，但它们不应含有任何固体作为填料，以免影响尺寸精度。

为了避免壳体元件冷焊到间隙宽度适配层中的元件，为壳体的接触表面提供氮化表面是有利的。

间隙宽度适配层不必由单个材料层组成，而是也可以由例如叠加箔形成。此外，间隙宽度适配层也可以插入中间板的两侧。

下面将参考附图更详细地解释本发明。附图详细示出：

图1是过滤装置中的中间水平的俯视图：

图2是穿过过滤装置的侧部的示意性水平剖视图；

图3a-3d是根据现有技术的具有公差范围的内配对的元件，每个元件在一个示意图中；

图4a-4d是根据本发明的具有公差范围的内配对的元件，每个元件在一个示意图中；

图1以俯视图示出了旋转筛网过滤装置100的中间水平部分。在这种情况下，将入口板从壳体10中移除，其中经由该入口板将流体引导到可旋转的旋转筛网20上的筛网位置21。出口板12布置在背景中，流体经由该出口板从相应的筛网位置21向外偏移。

筛网位置21各自由内部环形密封表面24和外部环形密封表面22以及腹板23界定，腹板23在内密封表面24和外密封表面22之间延伸。

旋转筛网20由左侧的两个较小的中间板13、14和右侧的一个较大的中间板15框住。在中间板15的区域中是由旋转筛网20上的虚线指示的区域，被流过并因此加压。

中间板13、14、15用作入口板和出口板12之间的间隔元件。由虚线框住的筛网位置21的区域在生产期间被流过，使得壳体10直接由该区域的内部流动压力装载。在那里，设置有大的通孔18，其中夹紧螺栓可以插入穿过整个壳体部件的封装中并被夹紧。另外，围绕旋转筛网20布置有若干小通孔19，用于壳体10上的螺钉连接。图1中指向前方的接触表面覆盖有若干金属箔部分16，金属箔部分16形成间隙宽度适配层。

图2示出了根据图1中半高度处的线ii-ii的示意剖视图。左边是入口板11；右侧是壳体出口板12。这些通过插入其间的中间板15和间隙宽度适配层16保持一定距离，即与旋转筛网20的高度加上旋转筛网20与入口板或出口板之间的双倍润滑间隙宽度相对应的距离。

旋转筛网20在外侧稍微变窄，从而在旋转筛网20的两个端面上的外密封表面24与入口板和出口板11、12的内表面之间产生具有润滑间隙宽度δs的间隙25、26。在其上方，在筛网位置21的区域中，旋转筛网20更窄。对于本发明，仅窄润滑间隙25、26的区域是重要的，其具有足够高的流动阻力以对抗中等到高粘度的流体，以防止过多的泄漏流。

使用图3a至3d解释根据现有技术的本发明的根本问题：

图3a至3d各自示意性地示出了根据现有技术的中间元件15和旋转筛网20的高度或层厚度。每个部件的实际高度都具有由侧端部区域中的阴影区域表示的公差。公差范围的宽度主要取决于使用的制造过程。

图3a表示在施加由块箭头指示的预紧力之前的初始几何形状。外点划线表示在入口板11和出口板12之间的计算预期标称距离的横向边界。这里，期望的间隙25、26向内。

图3b示出了在通过施加由块箭头指示的预紧力压缩中间元件15之后的示意性状态。旋转筛网20未被压缩，因此不变。另一方面，壳体10的中间板15已经压缩到这样的程度，即可以实现间隙25和26的所需标称间隙宽度。中间板15上的公差范围的各个中心之间的距离对应于标称距离。然而，只有当元件15、20的实际高度与目标高度一致时，才能实现计算的间隙宽度。然而，实际上，每个元件15、20的高度单独地受到公差的限制。

图3c示出了不利配对的示例，其中具有最大高度的中间板15与具有最小高度的旋转筛网20组合。列25、26的间隙宽度远大于所需的间隙宽度。可能发生较大的泄漏流。

图3d示出了另一种不利配对的示例，其中具有最小高度的中间板15与具有最大高度的旋转筛网20组合。这里几乎没有间隙25、26，因此旋转筛网卡住并且不能转动，或者只是极其困难地转动。因此，必须降低预紧力，冒着如果发生更高的内部压力则泄漏的风险，因为螺栓预紧力可能不再能够将壳体的所有层保持在一起。

图4a以与图3a-3d相同的示意图示出了根据本发明预期的旋转筛网20和中间板15。两个部件15、20都在相同的夹钳中制造，因此具有相同高度或层厚度和相同尺寸的公差范围。

在图4b中，中间板15已经示意性地侧向朝向壳体的内表面移动，以便与相邻的入口板或出口板接触。中间板15已经由间隙宽度适配层16补充。与现有技术相比，它具有更窄的公差范围，该公差范围在其右边缘处示出。相应的外点划线表示在施加预紧力之后相邻的入口板和出口板的内表面的位置，以及因此表示润滑间隙25、26的外边界的位置。

在将操作压力所需的预紧力应用于壳体板之后，根据图4c调节高度比。几乎实现了间隙25、26的所需间隙宽度。然而，选择间隙宽度适配层16的高度和预紧力，以便可以进行额外的再张紧。即使间隙宽度调节层16中的实际高度处于公差范围的下限，如图4c所示，连接仍然是紧密的并且对于操作压力足够地预张紧。

另一方面，如果间隙宽度调节层16中的实际高度处于公差范围的上限，并且间隙25、26的间隙宽度因此稍微过大，则通过进一步增加预紧力(由图4d中的延长的块箭头表示)可以增加压缩并将高度减小到达到所需标称尺寸的程度，如图4d所示。