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Die Erfindung betrifft eine Schmelzspinnvorrichtung zum Spinnen und Abkühlen eines multifilen Fadens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei der Herstellung von synthetischen Fäden ist es allgemein bekannt, dass eine Mehrzahl von Filamenten nach dem Extrudieren durch eine Spinndüse in einer nachgelagerten Kühlzone abgekühlt werden, damit das thermoplastische Material der Filamente sich verfestigt und somit die Filamente zu dem multifilen Faden zusammengeführt werden können. Beim Schmelzspinnen bestimmter Polymere treten unmittelbar beim Extrudieren ungewünschte flüchtige Bestandteile wie Monomere und Oligomere auf, die als ein Abgas unmittelbar zwischen der Spinndüse und der Kühlzone abgeführt werden. Derartige Abgase würden ansonsten die Einrichtungen der Abkühleinrichtung verschmutzen und die Durchlässigkeit von gasdurchlässigen Wänden beeinflussen. Somit ist es insbesondere beim Schmelzspinnen von Polyamid üblich, zwischen einer Spinndüse und einer Abkühleinrichtung eine Abgaseinrichtung zum Aufnehmen und Abführen der Abgase anzuordnen.
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Bei der bekannten Schmelzspinnvorrichtung ist unterhalb von einem Spinnbalken, der zumindest eine Spinndüse hält, eine Abkühleinrichtung angeordnet. Die Abkühleinrichtung wird durch eine Blaskammer gebildet, in welcher ein einen Kühlschacht bildenden Kühlzylinder gehalten ist. Der Kühlzylinder ist konzentrische zur Spinndüse angeordnet, um die extrudierten Filamente zur Kühlung aufnehmen zu können. Zwischen dem Spinnbalken und der Abkühleinrichtung ist eine Abgaseinrichtung angeordnet, die durch eine Saugkammer gebildet ist. Die Saugkammer weist einen Fadendurchlass auf, wobei die Seitenwand der Saugkammer im Bereich des Fadendurchlasses mehrere Saugöffnungen aufweist. Dabei kann die Saugkammer unmittelbar an einer Oberseite der Abkühleinrichtung oder an einer Unterseite des Spinnbalkens gehalten werden. Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, dass im Betrieb derartiger Spinndüsen ein regelmäßig wiederkehrender Wartungszyklus zum sogenannten Schaben der Spinndüsen erforderlich ist. Insoweit wäre die Anordnung der Abgaseinrichtung an der Abkühleinrichtung vorteilhaft. Bei einer derartigen Zuordnung besteht jedoch das Problem, dass die Anschlüsse zur Aufnahme der Abgase flexibel bzw. höhenverstellbar ausgeführt werden müssen. Um derartige aufwändige Einrichtungen zu vermeiden, wird daher bevorzugt die Abgaseinrichtung an der Unterseite des Spinnbalkens angeordnet. Damit erschwert sich jedoch der Zugang zum Reinigen der Spinndüsen.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Schmelzspinnvorrichtung zum Spinnen und Abkühlen eines multifilen Fadens der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, dass ein Schaben der Spinndüsen möglichst ohne aufwändige Umbauten möglich ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Abgaseinrichtung aus einer Anschlussplatte mit zumindest einer Fadeneinlassöffnung, aus einer Zwischenplatte mit zumindest einer Aussparung unterhalb der Fadeneinlassöffnung und aus einer Endplatte mit zumindest einer Fadenauslassöffnung gebildet ist, wobei die Platten luftdicht miteinander verbunden sind.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.
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Die Erfindung zeichnet sich durch eine sehr kompakte und platzsparende Bauweise zur Bildung von Ablassöffnungen und Ablasskanäle zur Entsorgung der Abgase aus. So lässt sich die Aussparung innerhalb der Zwischenplatte beliebig formen, um einen Abgasstrom aus dem Bereich unterhalb der Spinndüse aufzunehmen und abzuführen. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist auch dadurch gegeben, dass das Abgas zu allen Seiten gleichmäßig aus dem Spinnraum heraustreten kann. Die Höhe der Zwischenplatte mit ihrer Aussparung bestimmt dabei eine Schlitzhöhe, über die die Abgase abführbar sind. Desweiteren lassen sich sehr geringe Bauhöhen durch die luftdicht miteinander verbundenen Platten realisieren, so dass die Spinndüsen ohne Demontage der Abgaseinrichtung gereinigt werden können.
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Zum Abführen und Entsorgen der Abgase ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt ausgeführt, bei welcher die Aussparung in der Zwischenplatte mit zumindest einem seitlich angeordneten Abgaskanal gekoppelt ist. Hierbei kann der Abgaskanal sowohl zum Anschluss einer Saugeinrichtung als auch zum Ablass der Abgase genutzt werden.
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Da in Praxis derartige Schmelzspinnvorrichtung in der Regel mit einer Mehrzahl von Spinndüsen an einem Spinnbalken betrieben werden, ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt ausgeführt, bei welcher die Anschlussplatte und die Endplatte mehrere nebeneinander ausgebildete Fadeneinlassöffnungen und Fadenauslassöffnungen aufweisen, wobei der Spinnbalken mehrere Spinndüsen trägt. Die Anschlussplatte und die Endplatte erstrecken sich dabei vorteilhaft über die Gesamtlänge des Spinnbalkens.
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Zur Aufnahme und Abfuhr der Abgase können unterschiedliche Ausführungen der Zwischenplatte genutzt werden. Bei einer ersten Variante ist die Aussparung innerhalb der Zwischenplatte derart ausgebildet, dass alle Fadeneinlassöffnungen in der Anschlussplatte in die Aussparung der Zwischenplatte münden. Insoweit werden alle an den Spinndüsen erzeugten Abgase gemeinsam in einen durch die Aussparung der Zwischenplatte gebildeten Sammelraum geführt.
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Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die Anschlussplatte mehrere nebeneinander ausgebildete Aussparungen aufweist, wobei den Aussparungen mehrere Abgaskanäle zugeordnet sind. Damit besteht die Möglichkeit, die an jeder Spinndüse erzeugten Abgase separat abzuführen.
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Die Fadeneinlassöffnung in der Anschlussplatte und die Fadenauslassöffnung in der Endplatte sind in ihrem Durchlassquerschnitt bevorzugt gleichgroß ausgeführt. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Durchlassquerschnitt der Fadenauslassöffnung geringer auszuführen als die Fadeneinlassöffnung. Wesentlich hierbei ist, dass die der Spinndüse zugeordnete Fadeneinlassöffnung in der Anschlussplatte und die der Fadeneinlassöffnung zugeordnete Fadenauslassöffnung in der Endplatte konzentrisch zueinander ausgebildet sind.
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Zur Abfuhr der Abgase in der Zwischenplatte ist desweiteren vorgesehen, dass die Aussparung in der Zwischenplatte im Bereich der Fadeneinlassöffnung einen gleichgroßen oder größeren Durchlassquerschnitt aufweist. insbesondere bei größerem Durchlassquerschnitt können die Abgase zu allen Seiten gleichmäßig aus dem Durchlassbereich heraustreten.
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Durch die kompakte Bauart der Abgaseinrichtung ist diese bevorzugt geeignet, um mit dem Spinnbalken eine Einheit zu bilden. Insoweit ist die Weiterbildung der Erfindung besonders vorteilhaft, bei welcher die Platten an der Unterseite des Spinnbalkens innerhalb einer Wärmeisolierung angeordnet sind. Damit wird gewährleistet, dass die Abgase sich nicht abkühlen und ablagern können.
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Je nach Ausbildung der Abkühleinrichtung ist desweiteren vorgesehen, dass die Endplatte zweiteilig ausgebildet ist und an einer Oberseite eine Isolierplatte und an einer Unterseite eine Anschlagplatte aufweist, an welcher der Kühlschacht der Abkühleinrichtung sich luftdicht anschließt.
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Derartige Abkühleinrichtungen weisen zur Bildung des Kühlschachtes pro Spinndüse jeweils einen gasdurchlässigen Kühlzylinder auf, der innerhalb einer Blaskammer angeordnet ist. Dabei lässt sich die Blaskammer zur luftdichten Überleitung der Filamente unmittelbar an die Anschlagplatte der Abgaseinrichtung halten.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
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Es stellen dar:
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1 schematisch eine Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schmelzspinnvorrichtung
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2 schematisch eine Schnittansicht der Abgaseinrichtung aus 1
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3 schematisch eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schmelzspinnvorrichtung
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4 schematisch eine Schnittansicht der Abgaseinrichtung des Ausführungsbeispiels aus 3
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5 und 6 schematisch mehrere Schnittansichten weiterer Ausführungsbeispiele möglicher Abgaseinrichtungen
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In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Schmelzspinnvorrichtung zum Spinnen und Abkühlen eines multifilen Fadens schematisch in einer Querschnittsansicht dargestellt. Das Ausführungsbeispiel ist hierbei nur in den für die Erfindung wesentlichen Bauteilen gezeigt.
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Die Schmelzspinnvorrichtung weist eine Spinndüse 2 auf, die an einer Unterseite eines Spinnbalkens 1 gehalten ist. Die Spinndüse 2 ist mit einer hier nicht näher dargestellten Spinnpumpe verbunden, durch welche der Spinndüse eine Polymerschmelze zuführbar ist. Die Spinndüse 2 weist an einer Unterseite eine Düsenplatte 3 mit einer Vielzahl von Düsenöffnungen 3.1 auf. Die Düsenöffnungen 3.1 dienen zum Extrudieren feiner Filamente, die gemeinsam einen multifilen Faden bilden.
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Der Spinnbalken 1 ist beheizt ausgeführt und von einer Wärmeisolierung 4 gegenüber dem Umgebung abgeschirmt.
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An der Unterseite des Spinnbalkens 1 schließt sich eine Abgaseinrichtung 5 an. Die Abgaseinrichtung 5 ist aus mehreren unmittelbar an der Unterseite des Spinnbalkens 1 gehaltenen Platten gebildet. Eine der Spinndüse 2 zugewandte Anschlussplatte 6 bildet eine Fadeneinlassöffnung 7, die konzentrisch zu der Spinndüse 2 ausgebildet ist. Eine an der Anschlussplatte 6 anliegende Zwischenplatte 8 weist eine durchgängige Aussparung 9 auf, die sich zwischen der Anschlussplatte 6 und einer an der Zwischenplatte 8 anliegenden Endplatte 10 erstreckt. Die Endplatte 10 weist eine Fadenauslassöffnung 11 auf. Die Aussparung 9 in der Zwischenplatte 8 erstreckt sich bis zu einem Plattenende der Zwischenplatte 8. Die Zwischenplatte 8 bildet hier eine Abgasauslassöffnung 13. Der Abgasauslassöffnung 13 ist ein Abgaskanal 12 zugeordnet, der mit dem Plattenstapel der Platten 6, 8 und 10 luftdicht verbunden ist. Der Abgaskanal 12 durchdringt dabei die Wärmeisolierung 4, die die Platten 6, 8 und 10 im wesentlichen umschließt. Das hier nicht dargestellte Ende des Abgaskanals 12 kann unmittelbar als Anschluss für eine Saugeinrichtung genutzt werden. Es ist jedoch auch möglich, dass ein freies Ende des Abgaskanals 12 in eine Abgassammeleinrichtung mündet.
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Zur weiteren Erläuterung der Aussparung 9 innerhalb der Zwischenplatte 8 wird zusätzlich zu der 2 Bezug genommen.
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In der 2 ist die Abgaseinrichtung 5 in einer Schnittansicht parallel zur Plattenebene durch die Zwischenplatte 8 dargestellt. Die Aussparung 9 ist kreisförmig ausgeführt und umschließt die in 2 dargestellte Fadenauslassöffnung 11 in der Endplatte 10. Die Fadenauslassöffnung 11 weist einen runden Durchlassquerschnitt auf, da die in dem Spinnbalken 1 gehaltene Spinndüse 2 als Rundspinndüse ausgeführt ist.
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An dieser Stelle sei jedoch auch ausdrücklich erwähnt, dass auch Rechteckspinndüse möglich sind, denen entsprechende rechteckförmige Fadeneinlassöffnungen und Fadenauslassöffnungen zugeordnet werden.
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Wie aus der Darstellung in 2 hervorgeht, ist die Aussparung kellenförmig ausgeführt und bildet an einem Plattenende der Zwischenplatte 8 die Abgasauslassöffnung 13. Die Abgasauslassöffnung 13 mündet in den Abgaskanal 12, der unmittelbar mit dem Plattenstapel verbunden ist.
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Wie aus der Darstellung in 1 hervorgeht, ist unterhalb der Abgaseinrichtung 5 eine Abkühleinrichtung 14 vorgesehen. Die Abkühleinrichtung 14 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Blaswand 16 und eine Blaskammer 17 gebildet, die seitlich zu einem Kühlschacht 15 angeordnet sind. Über die Blaskammer 17 wird der Blaswand 16 eine Kühlluft zugeführt, die quergerichtet zu einer Laufrichtung der Filamente geblasen wird. Die Blaskammer 17 wird dabei bevorzugt unmittelbar an die Unterseite der Endplatte 10 gehalten.
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Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Abgaseinrichtung 5 sind die Fadeneinlassöffnung 7 und die Fadenauslassöffnung 11 in ihrem Durchlassquerschnitt identisch ausgeführt. Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Fadeneinlassöffnung 7 in der Anschlussplatte 6 und die Fadenauslassöffnung 11 in der Endplatte 10 mit unterschiedlich großen Durchlassquerschnitten auszubilden. Bevorzugt wird der Durchlassquerschnitt der Fadenauslassöffnung 11 kleiner gewählt als der Durchlassquerschnitt der Fadeneinlassöffnung 7. Wesentlich hierbei ist, dass die Fadeneinlassöffnung 7 und die Fadenauslassöffnung 11 konzentrisch zueinander in den Platten 6 und 10 ausgebildet sind.
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In den 3 und 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schmelzspinnvorrichtung dargestellt. 3 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht der Schmelzspinnvorrichtung und in 4 ist schematisch eine Schnittansicht der Abgaseinrichtung gezeigt.
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Der Aufbau und die Funktion des Ausführungsbeispiels nach 3 und 4 ist im wesentlichen identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach 1, so dass an dieser Stelle nur die Unterschiede erläutert werden.
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Bei dem in 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind an dem Spinnbalken 1 mehrere Spinndüsen 2 reihenförmig angeordnet. So zeigt 3 nur eine der der Spinndüsen 2. Die unterhalb des Spinnbalkens 1 angeordnete Abgaseinrichtung 5 erstreckt sich über die gesamte Länge des Spinnbalkens. Hierzu sind in einer Anschlussplatte 6 mehrere Fadeneinlassöffnungen 7 nebeneinander ausgebildet.
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Wie insbesondere aus der 4 hervorgeht, weist die Endplatte 10 dementsprechend mehrere Fadenauslassöffnungen 11 auf. In diesem Fall sind insgesamt vier Fadenauslassöffnungen 11 vorgesehen, denen vier Fadeneinlassöffnungen 7 und vier Spinndüsen 2 vorgeordnet sind.
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Die zwischen der Anschlussplatte 6 und der Endplatte 10 angeordnete Zwischenplatte 8 weist eine Aussparung 9 auf, die sich über alle Fadenauslassöffnungen 11 in der Endplatte 10 und somit auch über alle Fadeneinlassöffnungen 7 der hier nicht dargestellten Anschlussplatte 6 erstreckt.
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Die Aussparung 9 bildet somit einen Sammelraum zur Aufnahme aller an den Spinndüsen 2 des Spinnbalkens 1 beim Extrudieren erzeugter Abgase. Die Aussparung 9 ist pilzförmig ausgeführt und bildet an einer Längsseite der Zwischenplatte 8 die Abgasauslassöffnung 13. Die Abgasauslassöffnung 13 ist schlitzförmig durch die Zwischenplatte 8 gebildet und direkt mit dem Abgaskanal 12 verbunden. Der Abgaskanal 12 durchdringt die Wärmeisolierung 4, die den Plattenstapel der Platten 6, 8 und 10 umschließt.
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Wie in der Darstellung aus 3 hervorgeht, ist die Endplatte 10 zweiteilig ausgebildet und durch eine an einer Oberseite angeordnete Isolierplatte 10.1 und einer an einer Unterseite gehaltenen Anschlagplatte 10.2 gebildet. Die Anschlagplatte 10.2 dient zur Anlage einer Abkühleinrichtung 14. Die Abkühleinrichtung 14 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Blaskammer 17 und eine Mehrzahl von gasdurchlässigen Kühlzylindern 18 gebildet, die konzentrisch zu den Fadenauslassöffnungen 11 angeordnet sind. Zum luftdichten Übergang der Filamente aus der Abgaseinrichtung 5 in die Abkühleinrichtung 14 wird die Blaskammer 17 luftdicht an der Anschlagplatte 10.2 gehalten. Die Isolierplatte 10.1 bildet dabei eine Wärmeisolierung, um den Abfluss an Wärme zur Beheizung der Spinndüse zu vermeiden.
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Das in 3 und 4 dargestellte Ausführungsbeispiel der Schmelzspinnvorrichtung ist somit geeignet, um die bei einer Mehrzahl von Spinndüsen auftretenden Abgase gemeinsam aufzufangen und abzuführen.
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Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, die pro Spinndüse anfallenden Abgase getrennt voneinander abzuführen. Hierzu ist in 5 ein Ausführungsbeispiel der Abgaseinrichtung 5 dargestellt. Bei der in 5 dargestellten Abgaseinrichtung 5 sind die Anschlussplatte 6 und die Endplatte 10 identisch zu dem vorgenannten Ausführungsbeispiel ausgeführt. Die zwischen der Anschlussplatte 6 und der Endplatte 10 angeordnete Zwischenplatte 8 weist mehrere Aussparungen 9 auf. Die Aussparungen 9 sind analog zu der Aussparung des Ausführungsbeispiels nach 1 und 2 ausgeführt. Somit bildet jede der Aussparungen 9 mehrere Abgasauslassöffnungen 13 an einer Längsseite des Plattenstapels der Platten 6, 8 und 10. Jedem der Abgasauslassöffnungen 13 ist ein separater Abgaskanal 12 zugeordnet. Die Abgaskanäle 12 sind im wesentlichen identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach 1 und 2 ausgeführt.
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Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die Abgasauslassöffnungen 13 der Zwischenplatte 8 gemeinsam in einen zentralen Abgaskanal 12 münden. Ein derartiges Ausführungsbeispiel ist beispielhaft in 6 dargestellt. 6 zeigt eine Schnittansicht der Abgaseinrichtung 5 parallel zur plattenebene. Bei dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Aussparungen 9 im Bereich der Fadenauslassöffnung 11 gleiche Durchlassquerschnitte auf. Die über die Fadeneinlassöffnungen 7 eintretenden Abgase werden somit nur zu einer Seite aus dem Durchlassquerschnitt herausgeführt. Über die durch die Aussparungen 9 gebildeten Abgasauslassöffnungen 13 treten die Abgase unmittelbar in einen gemeinsamen Abgaskanal 12.
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Aufgrund der Plattenbauweise in der Abgaseinrichtung besteht auch die Möglichkeit, die Zwischenplatte 8 zwischen der Anschlussplatte 6 und der Endplatte 10 je nach Bedarf auszutauschen. So könnte beispielsweise die in der 4 dargestellte Zwischenplatte mit der in 6 oder der in 5 gezeigten Zwischenplatte getauscht werden. Damit ist eine hohe Flexibilität zum Auffangen der beim Extrudieren auftretenden Abgase und zum Abführen der Abgase gewährleistet. Durch die Plattenbauweise der Abgaseinrichtung 5 können vorteilhaft schlitzförmige Öffnungen realisiert werden, die den gesamten Durchtrittsraum der Filamente umspannen. So ist eine gleichmäßige Aufnahme und Abfuhr der Abgase möglich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013012869 A1 [0003]
