DE19632878B4 - Spinnbalken mit Überdrucksicherung - Google Patents

Abstract

Spinnbalken zum Verspinnen von thermoplastischen Polymeren mit Spinndüsenpaketen mit jeweils einer Mehrzahl von Polymereingängen und polymerführenden Kanälen (3) von der polymerliefernden Spinnpumpe (4) her, dadurch gekennzeichnet, daß in jeden einzelnen polymerführenden Kanal (3) an beliebiger Stelle zwischen dem Polymereingang des Spinndüsenpaketes (2) und dem Ausgang der Spinnpumpe (4) ein Überdruck-Sicherheitsventil (5) zugeschaltet ist.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Spinnbalken zum Verspinnen von thermoplastischen Polymeren, insbesondere einen Spinnbalken für Spinndüsenpakete mit mehreren Spinnfeldern oder Spinndüsenplatten und einer entsprechenden Mehrzahl von Polymereingängen und polymerführenden Kanälen oder Rohren von der polymerliefernden Spinnpumpe her.
• Gebräuchliche Spinnbalken für Spinndüsenpakete mit mehreren Polymereingängen sind in der Regel modular aufgebaut. In einem Heizgefäß werden besagte Spinndüsenpakete mit den polymerliefernden Spinnpumpen durch polymerführende Rohre miteinander verbunden und gemeinsam auf Spinntemperatur gehalten (zum Beispiel DE 22 18 239 C3 ). Auf Grund der Verwendung von Mehrfachspinnpumpen tritt bei Verstopfung eines Austrittskanals in diesem Kanal ein nicht beherrschbarer Druck auf, der die polymerführenden Rohre zum Bersten bringen kann und, da keine Reparaturmöglichkeit besteht, zu einem Totalschaden des Heizgefäßes führen kann. Eine derartige Verstopfung kann sehr leicht infolge einer Fehlbedienung, zum Beispiel dem Einbau eines kalten Spinndüsenpaketes auftreten.
• Aus der US 5 304 052 A ist ein Spinnbalken bekannt, an dem das Spinndüsenpaket über eine gefederte Kupplung angeschlossen ist, welche Düsenplatte, Pumpe und polymerführende Rohre vor übermäßigem Polymerdruck schützt. Für Spinndüsenpakete mit mehreren Polymereingängen kann diese Art des Schutzanschlusses jedoch nicht eingesetzt werden.
• In der DE 1 098 156 B wird eine Überdrucksicherung für eine Vorrichtung zum Verspinnen von Spinnlösungen beschrieben. Diese enthält einen Topf aus sprödem Material, beispielsweise Hartgummi, der so ausgelegt ist, dass er bei Überschreiten eines bestimmten Druckes bricht und die Spinnlösung austritt. Diese Art der Überdrucksicherung ist für Vorrichtungen zum Verspinnen von Polymerschmelzen, die eine viel höhere Viskosität als Spinnlösungen und damit wesentlich höhere Drücke erfordern, nicht einsetzbar. Außerdem wird sie beim Ansprechen zerstört, schließt sich nach dem Druckabbau also nicht wieder selbsttätig.
• Die DE 641 482 C offenbart eine Vorrichtung zum Unterbrechen der Spinnlösungszufuhr. Beim Auftreten eines Überdrucks wird über einen Hebelmechanismus die Leitung zur Spinndüse mittels einer Absperrklappe verschlossen. Die weiterhin geförderte Spinnlösung wird über ein federbelastetes Kugelventil durch eine Nebenleitung abgeleitet. Dieser Mechanismus ist aufwendig und durch das Hebelsystem störanfällig; die Absperrklappe muss nach dem einmaligen Ansprechen von Hand wieder geöffnet werden, öffnet sich nach dem Druckabbau also nicht wieder selbsttätig. Für die Anwendung auf Polymerschmelzen ist dieses System nicht geeignet, da aufgrund des hohen Druckes und der hohen Schmelzeviskosität das Schließen der Absperrklappe mit einer Feder nicht möglich ist. Außerdem erfordert dieses System verschiedene Abdichtungen der Hebelmechanik zur Spinnlösungsleitung. Im Falle von Polymerschmelzen, die bei Temperaturen von ca. 300°C transportiert werden, ist man jedoch bestrebt, möglichst wenige Dichtungen einzusetzen.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Spinnbalken für Spinndüsenpakete mit einer Mehrzahl von Polymereingängen so zu gestalten, dass der durch zu hohen Polymerdruck bei Fehlbedienung entstehende Schaden möglichst gering ist. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei zu hohem Schmelzedruck Polymer gezielt an einer Stelle, an der es leicht entfernt werden kann oder nicht stört, austreten zu lassen, und dadurch eine Beschädigung des Spinnbalkens zu unterbinden. Die damit einhergehende Unterbrechung des Spinnprozesses sollte so kurz wie möglich sein.
• Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch einen Spinnbalken mit den Merkmalen der Patentansprüche. Dieser Spinnbalken zeichnet sich dadurch aus, daß in jedem einzelnen polymerführenden. Kanal an beliebiger Stelle zwischen dem Spinndüsenpaket und der polymerliefernden Spinnpumpe ein Überdruck-Sicherheitsventil zugeschaltet ist. Vorzugsweise ist das Überdruck-Sicherheitsventil für jeden einzelnen polymerführenden Kanal innerhalb der Spinnpumpen-Schonplatte zugeschaltet.
• Die Absicherung von Rohrleitungen und Behältern mit Überdruck-Sicherheitsventilen ist bei Gasen und Dämpfen sowie niedrig-viskosen Flüssigkeiten gängige Praxis. Neu ist jedoch der Einsatz von Überdruckventilen bei hochviskosen Polymerschmelzen innerhalb eines Spinnbalkens. Besonders überraschend ist das selbsttätige Wiederverschließen und die weitere Funktionsfähigkeit des Ventils nach Ablassen von Polymerschmelze bei zeitweiliger Überschreitung des Öffnungsdruckes. Bisher war man davon ausgegangen, daß die austretende Polymerschmelze zu einem Verkleben des Ventils und somit zu einer Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit führen würde.
• Die erfindungsgemäß zuzuschaltenden Überdruck-Sicherheitsventile sind von herkömmlicher Bauart und bestehen im wesentlichen aus einem Ventilkörper, einem Schließelement mit kugelförmigem oder kegelförmigem Sitz, einem den Öffnungsdruck definierenden Kraftelement und einem Sicherungselement, vorzugsweise mit Gewinde zur variablen Einstellung des Öffnungsdruckes. Die Einstellung selbst erfolgt in der dem Fachmann geläufigen Weise, entsprechend dem gewünschten Öffnungsdruck.
• Jedem der polymerführenden Kanäle zwischen Spinnpumpenausgang und Spinndüsenpaketeingang ist ein solches Ventil zugeschaltet. Der Ort der Zuschaltung ist dabei so zu wählen, daß die bei Überschreiten des Öffnungsdruckes austretende Polymerschmelze zu keiner Beschädigung des Spinnbalkens führt und leicht beseitigt werden kann. Je nach Aufbau des Spinnbalkens können die Überdruckventile im Spinndüsenschacht unmittelbar vor dem Spinndüsenpaketeingang oder nahe beieinander in einem kleinen, geschlossenen Behälter innerhalb des Heizgefäßes, vorzugsweise benachbart zu einer Montageöffnung, angeordnet werden.
• Bevorzugt werden sämtliche Überdruckventile der einzelnen polymerführenden Kanäle in entsprechenden Bohrungen innerhalb der üblicherweise am Ausgang der Spinnpumpe montierten Spinnpumpenschonplatte untergebracht. Bei Überdruck austretende Polymerschmelze gelangt nicht in das Heizgefäß, sondern fließt in die Bohrungen der Schonplatte und gegebenenfalls in den leicht zugängigen Spinnpumpenschacht. Nach Beseitigung der Ursache für den Überdruck kann der Spinnvorgang, ohne weitere Unterbrechung, direkt fortgesetzt werden. Alternativ, insbesondere bei länger andauerndem Ausfall, kann die Spinnpumpenschonplatte, einschließlich der Überdruckventile, vor Fortführung des Spinnvorganges auf einfache Weise ausgetauscht werden. Ein unkontrolliertes Bersten von polymerführenden Kanälen ist ausgeschlossen.
• Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße Absicherung der polymerführenden Kanäle zwischen Spinnpumpe und Spinndüsenpaket durch Überdruck-Sicherheitsventile auch bei Spinndüsenpaketen mit nur einem Polymereingang angewandt werden. Die eingangs erwähnte Lösung gemäß der US 5 304 052 ist in diesem Fall aber kostengünstiger.
• Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen erörtert, ohne daß eine Beschränkung auf diese erfolgt. Hierbei zeigen
• 1 einen schematischen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Spinnbalkens,
• 2 einen Querschnitt durch ein eingebautes Überdruck-Sicherheitsventil und
• 3 einen Querschnitt durch eine Spinnpumpenschonplatte mit acht polymerführenden Kanälen und acht erfindungsgemäß zugeschalteten Überdruck-Sicherheitsventilen.
• 1 zeigt in schematisch vereinfachter Weise einen Spinnbalken 1 mit seitlich angeordneter, polymerliefernder Mehrfach-Spinnpumpe 4, welche über die vom Heizmedium umgebenen, polymerführenden Kanäle 3 mit dem Spinndüsenpaket 2 mit mehrfachen Polymereingängen verbunden ist. Auf der Austrittsseite der Spinnpumpe 4 ist außerhalb des die Kanäle 3 umgebenden Heizgefäßes die Spinnpumpenschonplatte 10 mit erfindungsgemäß integrierten Überdruck-Sicherheitsventilen 5 montiert.
• 2 zeigt einen Ausschnitt der Spinnpumpenschonplatte 10 mit dem polymerführenden Kanal 3 und dem diesen zugeschalteten Überdruck-Ventil 5. Das Ventil 5 besteht im wesentlichen aus dem Ventilkörper, einem von dem Kraftelement 12 (Druckfeder) gegen den Ventilsitz gepreßten, hier kegelförmigen Schließelement 11 und dem Sicherungselement 13. Durch das Sicherungselement 13 wird das Ventil innerhalb der das Ventil aufnehmenden Bohrung in der Spinnpumpenschonplatte 10 fixiert. Der Öffnungsdruck des Ventils wird definiert durch die Charakteristik der Druckfeder 12 und deren Lage in bezug auf das Sicherungselement 13. Durch Verändern der Position des Sicherungselementes 13, zum Beispiel mittels Gewindeverstellung, kann der Öffnungsdruck variiert werden und somit den Eigenschaften und Spinnparameter der jeweils zu verspinnenden Polymerschmelze genauer angepaßt werden.
• 3 zeigt eine Spinnpumpenschonplatte 10 mit vier Montagebohrungen 6 sowie einem zentralen Kanal 7, über den der Spinnpumpe Polymerschmelze zugeführt wird, und acht polymerabführende Kanäle 3, jeweils mit zugeschaltetem Überdruckventil 5. Selbstverständlich kann die Spinnpumpenschonplatte 10 auch jede beliebige andere Anzahl von Kanälen 3 mit zugeschaltetem Überdruckventil 5 enthalten, soweit dimensionsmäßig möglich.

Claims (5)

1. Spinnbalken zum Verspinnen von thermoplastischen Polymeren mit Spinndüsenpaketen mit jeweils einer Mehrzahl von Polymereingängen und polymerführenden Kanälen (3) von der polymerliefernden Spinnpumpe (4) her, dadurch gekennzeichnet, daß in jeden einzelnen polymerführenden Kanal (3) an beliebiger Stelle zwischen dem Polymereingang des Spinndüsenpaketes (2) und dem Ausgang der Spinnpumpe (4) ein Überdruck-Sicherheitsventil (5) zugeschaltet ist.
2. Spinnbalken gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Überdruck-Sicherheitsventil (5) für jeden einzelnen polymerführenden Kanal (3) innerhalb der Spinnpumpenschonplatte (10) zugeschaltet ist.
3. Spinnbalken gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Überdruck-Sicherheitsventil (5) im wesentlichen aus einem Ventilkörper, einem Schließelement (11), einem den Öffnungsdruck definierenden Kraftelement (12) und einem Sicherungselement (13) besteht.
4. Spinnbalken gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das in den polymerführenden Kanal (3) zugeschaltete Überdruck-Sicherheitsventil (5) in seinem Öffnungsdruck variabel definierbar ist.
5. Spinnbalken gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsdruck des Überdruck-Sicherheitsventils (5) mittels Gewindeverstellung des Sicherungselementes (13) variabel definierbar ist.