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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abkühlen extrudierter Filamente zur Herstellung eines Fadens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei der Herstellung von synthetischen Fäden ist es allgemein bekannt, dass eine Vielzahl feiner Filamentstränge durch eine Vielzahl von Düsenöffnungen einer Spinndüse aus einer Polymerschmelze extrudiert werden. Die Filamentstränge bilden hierbei ein Bündel, das nach einer Abkühlung zu einem Faden zusammengeführt wird. Damit die Filamente innerhalb eines Fadenverbundes sich nicht verbinden, muss innerhalb des Filamentbündels jeder der Filamentstränge nach dem Extrudieren abgekühlt werden, um sich zu verfestigen. Zur Abkühlung der Filamentstränge ist es üblich, einen Kühlluftstrom zu erzeugen, der auf die Filamente einwirkt. Hierbei ist jedoch gefordert, dass innerhalb des Filamentbündels möglichst an jedem Filamentstrang eine gleichmäßige Kühlung und somit eine gleichmäßige Verfestigung eintritt.
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Im Stand der Technik sind zahlreiche Vorrichtungen zum Abkühlen extrudierter Filamente bekannt, die sich im wesentlichen durch die Erzeugung des Kühlluftstromes unterscheiden. So sind sogenannte Querstromanblasungen und Radialanblasungen bekannt, wobei der Kühlluftstrom im wesentlichen quergerichtet auf die Filamente gerichtet ist. Dabei wird die verbrauchte Kühlluft in Fadenlaufrichtung abgeführt. Demgegenüber sind jedoch auch Vorrichtung bekannt, bei welchen ein entgegen der Laufrichtung der Filamente erzeugter Kühlluftstrom zu Abkühlung der Filamente genutzt wird.
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So geht beispielsweise aus der
DE 11194567 A1 eine Vorrichtung hervor, bei welchem ein Kühlzylinder unmittelbar an eine Absaugeinrichtung unterhalb der Spinndüse angeordnet ist. Der Kühlzylinder wird von den Filamenten durchlaufen, wobei über die Saugwirkung der Absaugeinrichtung am unteren Ende des Kühlzylinders eine Kühlluft eintritt und innerhalb des Kühlzylinders ein Gegenstrom erzeugt. Hierbei wird die zur Abkühlung der Filamente verbrauchte Kühlluft von der Absaugeinrichtung aufgenommen und zum Entfernen von Schwebstoffen gereinigt. Insbesondere besteht dabei auch die Gefahr, dass die beim Extrudieren der Filamente entstehenden Abgase zu Ablagerungen an den Siebwänden des Kühlzylinders führt. Daher sind aufwändige Reinigungsintervalle zur Entfernung derartiger Ablagerungen am Kühlzylinder erforderlich.
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Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Abkühlen extrudierter Filamente mit einem Gegenluftstrom bereitzustellen, bei welcher ein Absaugen verbrauchter Kühlluft ohne Ablagerungen an einer Zylinderwand des Kühlzylinders möglich ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Kühlzylinder unterhalb eines Filamenteinlasses einen hohlzylindrischen Filtereinsatz aufweist und dass der Filtereinsatz an einer äußeren Lochblechzylinderwand anliegt.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.
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Die Erfindung besitzt den besonderen Vorteil, dass die aus dem Kühlzylinder abgesaugte Kühlluft gefiltert wird, bevor sie auf die luftdurchlässige Zylinderwand trifft. So werden die Schwebteile aus der verbrauchten Kühlluft herausgefiltert, bevor sie sich an der Zylinderwand festsetzen können. Darüberhinaus wird eine Vorreinigung der abgesaugten Kühlluft erreicht, so dass aufwändige Nachbereitungen der Kühlluft entfallen.
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Die Weiterbildung der Erfindung ist besonders vorteilhaft, bei welcher der Filtereinsatz zu einem Austausch durch den Filamenteinlass lose an der Zylinderwand anliegt und elastisch verformbar ausgebildet ist. Aufgrund des von innen nach außen gerichteten Druckgefälles ist eine Fixierung des Filtereinsatzes an der Zylinderwand nicht erforderlich. Die elastische Verformbarkeit des Filereinsatzes gewährleistet, dass im Betrieb der Filtereinsatz mantelförmig an der Zylinderwand anliegt. Zum Auswechseln lässt sich der Filtereinsatz nun derart elastisch verformen, dass eine Entnahme aus dem Filamenteinlass möglich wird. So lassen sich sehr kurze Unterbrechungszeiten realisieren, um einen Austausch des Filtereinsatzes zu ermöglichen.
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Je nach Prozess- und Anwendungsfall kann der Filtereinsatz vorteilhaft durch einen offenporigen Schaumstoff oder eine Filtermatte gebildet sein.
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Um eine über den gesamten Umfang des Kühlzylinders gleichmäßigen Absaugstrom zu erhalten, ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt ausgeführt, bei welcher der Kühlzylinder innerhalb einer Saugkammer angeordnet ist und bei welcher die Saugkammer mit der Absaugeinrichtung verbunden ist. So lässt sich eine gleichmäßige von innen nach außen gerichtete Strömung über den Umfang verteilt an der Zylinderwand und dem Filtereinsatz realisieren.
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Damit keine ungefilterten Kühlluftströme in die Saugkammer gelangen können, ist desweiteren vorgesehen, dass der Kühlzylinder am Filtereinlass oberhalb des Filtereinsatzes und an einem unteren Ende unterhalb des Filtereinsatzes jeweils ein Dichtungsring aufweist, der an einer Kammerwand der Saugkammer anliegt.
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Um möglichst eine Kühlstrecke zu realisieren, in welcher ein Gegenluftstrom an den Filamenten zur Kühlung wirkt, ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt ausgeführt, bei welcher der Kühlzylinder an dem unteren Ende mit einem koaxial angeordneten Rohrstutzen verbunden ist und dass der Rohrstutzen einen Filamentauslass bildet. Über den Filamentauslass kann die Kühlluft gleichmäßig angesaugt werden.
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Die Herstellung synthetischer Fäden erfolgt üblicherweise in Spinnpositionen, in welchem mehrere Fäden parallel nebeneinander als eine Fadenschar erzeugt werden. Insoweit ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt ausgeführt, bei welcher die Saugkammer mehrere mit Abstand zueinander angeordnete Kühlzylinder aufweist. So können an mehreren Kühlzylindern gleichzeitig Gegenluftströmungen erzeugt werden. Der in der Saugkammer vorherrschende Unterdruck wirkt an allen Kühlzylindern gleichmäßig.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abkühlen extrudierter Filamente ist nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
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Es stellen dar:
- 1.1. schematisch eine Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Abkühlen extrudierter Filamente
- 1.2 schematisch das Ausführungsbeispiel aus 1.1 beim Wechseln des Filtereinsatzes
- 2 schematisch eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Abkühlen extrudierter Filamente
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In der 1.1 ist schematisch eine Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Abkühlen extrudierter Filamente gezeigt. Das Ausführungsbeispiel weist einen Kühlzylinder 1 auf, der eine luftdurchlässige Zylinderwand 2 aufweist. Die luftdurchlässige Zylinderwand 2 ist hohlzylindrisch ausgebildet und erstreckt sich innerhalb einer Saugkammer 5. Das obere Ende des Kühlzylinders 1 weist einen Filamenteinlass 6 auf. Am Filamenteinlass 6 ist der Kühlzylinder 1 durch einen Dichtungsring 4 gegenüber einer Kammerwand 5.2 abgedichtet. Der Dichtungsring 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch ein Blechprofil 4.1 und eine Dichtung 4.2 gebildet. Das Blechprofil 4.1 ist mit der Zylinderwand 2 verbunden. An einem unteren End des Kühlzylinders 1 ist ein zweiter Dichtungsring 7 angeordnet, der ebenfalls durch ein Blechprofil 7.1 und eine Dichtung 7.2 gebildet ist. Der Dichtungsring 7 stützt sich im unteren Bereich an der Kammerwand 5.2 der Saugkammer 5 ab.
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Innerhalb des Kühlzylinders 1 ist ein hohlzylindrischer Filtereinsatz 3 angeordnet, der sich an der luftdurchlässigen Zylinderwand 2 abstützt. Der Filtereinsatz 3 ist durch ein elastisch verformbares Material beispielsweise einem offenporigen Schaumstoff oder einer Filtermatte gebildet. Insoweit ist der Filtereinsatz 3 elastisch verformbar und liegt lose an der Zylinderwand 2 an. In der 1.1 ist der Filtereinsatz 3 in einer Betriebsstellung dargestellt und erstreckt sich zwischen den Dichtungsringen 4 und 7.
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Die Saugkammer 5 ummantelt den Kühlzylinder 1 und weist an einer Seite eine Saugöffnung 5.1 auf. An der Saugöffnung 5.1 ist ein Sauganschluss 10 angeordnet, der mit einer Absaugeinrichtung 11 verbunden ist. Die Absaugeinrichtung 11 weist eine Unterdruckquelle 11.1 auf, um innerhalb der Saugkammer 5 einen Unterdruck zu erzeugen.
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Am unteren Ende des Kühlzylinders 1 ist koaxial ein Rohrstutzen 8 vorgesehen, der ausserhalb der Saugkammer 5 gehalten ist. Das untere Ende des Rohrstutzens 8 bildet einen Filamentauslass 9.
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Im Betrieb ist die Saugkammer 5 mit dem Kühlzylinder 1 unterhalb eines Spinnbalkens angeordnet, so dass die durch eine Spinndüse erzeugten Filamente über den Filamenteinlass 6 in den Kühlzylinder 1 eintreten können. Die Spinndüse ist in 1.1 gestrichelt dargestellt und mit Bezugszeichen 14 versehen. In dieser Situation wird die Absaugeinrichtung 11 aktiviert, so dass in der Saugkammer 5 ein Unterdruck entsteht, der zu einem Druckgefälle gegenüber der Umgebung führt. Somit wird über den Filamentauslass 9 eine Umgebungsluft zur Kühlung der extrudierten Filamente, die ebenfalls gestrichelt dargestellt sind, erzeugt. Die Kühlluft fließt entgegen der Fadenlaufrichtung der Filamente. Anschließend wird der Luftstrom aus dem Inneren des Kühlzylinders 1 durch die Saugwirkung der Saugkammer 5 von innen nach außen gesogen. Dabei durchdringt die Luft zunächst den Filtereinsatz 3 und die luftdurchlässige Zylinderwand 2. Die Zylinderwand 2 kann hierbei bevorzugt durch ein Lochblech gebildet sein. Hierbei lassen sich alle in der Luft enthaltenen Schwebstoffe, insbesondere auch die beim Extrudieren erzeugten Abgase über den Filtereinsatz 3 aufnehmen. An der Zylinderwand 2 entstehen somit keine Ablagerungen.
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Nach einer Betriebszeit, die in Abhängigkeit vom Prozess unterschiedliche Zeiträume umfassen können, wird ein Austausch des Filtereinsatzes 3 durchgeführt. Im Betrieb wird hierzu die Saugkammer 5 mit dem Kühlzylinder 1 durch eine Höhenverstellung von einer Unterseite eines Spinnbalkens abgesenkt. Im abgesenkten Zustand ist der Filamenteinlass 6 durch einen Operator frei zugänglich. Nun wird der Filtereinsatz 3, der lose an der Zylinderwand 2 anliegt, derart verformt, dass eine Entnahme des Filtereinsatzes 3 aus dem Filamenteinlass 6 heraus möglich ist. Diese Situation ist in 1.2 dargestellt. Der Filtereinsatz 3 wird durch einen neuen Filtereinsatz 3 ausgetauscht. Der neue Filtereinsatz 3 wird in den Kühlzylinder 1 eingeführt und derart verformt, dass sich dieser gleichmäßig an die Zylinderwand 2 anlegt. Im Betrieb wird aufgrund der Saugwirkung und des Druckgefälles der Filtereinsatz 3 selbsttätig an die Zylinderwand 2 gedrückt. Eine zusätzliche Fixierung ist nicht erforderlich.
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Bei dem in 1.1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Saugkammer 5 direkt mit einer Absaugeinrichtung 11 verbunden. Um eine Vergleichmäßigung der Saugwirkung über den gesamten Umfang des Kühlzylinders 1 zu erhalten, lässt sich die Anbindung der Saugkammer 5 an die Absaugeinrichtung 11 auch derart gestalten, dass zunächst zwischen der Absaugeinrichtung 11 und der Saugkammer 5 eine Unterdruckkammer geschaltet ist. Hierzu ist in 2 ein mögliches Ausführungsbeispiel dargestellt. Bei den in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist koaxial zur Saugkammer 5 an der Unterseite der Saugkammer 5 eine Unterdruckkammer 12 angeordnet. Die Unterdruckkammer 12 ummantelt einen Rohrstutzen 8, der mit dem unteren Ende des Kühlzylinders 1 verbunden ist. Zwischen der Saugkammer 5 und der Unterdruckkammer 12 ist ein Lochblech 13 angeordnet. Die Unterdruckkammer 12 durch eine Kammerwand 12.1 gegenüber der Umgebung abgeschlossen. Zeitlich weist die Unterdruckkammer 12 eine Saugöffnung 12.2 auf, an welcher die Absaugeinrichtung 11 angeschlossen ist.
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Im Betrieb ist die Vorrichtung derart platziert, dass der Kühlzylinder 1 im wesentlichen koaxial zu eine Spinndüse 14 gehalten ist. Die Spinndüse 14 ist zur Erläuterung der Funktion hier ebenfalls gestrichelt dargestellt. Durch die Spinndüse 14 werden eine Vielzahl von Filamenten aus mehreren Düsenöffnungen der Spinndüse 14 extrudiert. Zur Abkühlung der frisch extrudierten Filamente wird durch die Unterdruckquelle 11.1 der Absaugeinrichtung 11 innerhalb der Unterdruckkammer 12 ein Unterdruck erzeugt, der sich über die Saugkammer 5, die gasdurchlässige Zylinderwand 2 und den Filtereinsatz 3 ins Innere des Kühlzylinders 1 fortpflanzt. Dadurch entsteht eine Saugwirkung, so dass der in der Umgebung mündende Filamentauslass 9 einen Lufteintritt bildet. So wird eine Kühlluft aus der Umgebung angesaugt, die als ein Gegenluftstrom vom Filamentauslass 9 zum Filamenteinlass 6 strömt. Die Kühlluft strömt somit entgegen der Fadenlaufrichtung der Filamentstränge. So lassen sich die beim Abzug der Filamente ausbildenden Mantelströmungen am Umfang der Filamente vorteilhaft durch die gegengerichtete Kühlluftströmung aufbrechen, um die Filamentstränge zu kühlen. Der Kühlluftstrom wird nach Abkühlung der Filamente über den Filtereinsatz 3 und der luftdurchlässigen Zylinderwand 2 des Kühlzylinders 1 in die Saugkammer 5 abgeleitet und gelangt von dort über die Unterdruckkammer 12 zur Absaugeinrichtung 10.
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Bei den in den 1.1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist jeweils nur ein Kühlzylinder innerhalb einer Saugkammer dargestellt. Grundsätzlich kann die Saugkammer mehrere Kühlzylinder im Abstand zueinander halten, um gleichzeitig mehrere erzeugte Filamentbündel zu kühlen. Hierbei sind die Kühlzylinder vorzugsweise in einer einreihigen oder auch in einer mehrreihigen Anordnung innerhalb der Saugkammer angeordnet. Dabei wird bevorzugt die Luftführung mittels einer Unterdruckkammer ausgeführt, so dass die Saugkammer über den gesamten Querschnitt mit der Unterdruckkammer verbunden ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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