DE2164545C3 - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Kühlung aufeinanderfolgender Abschnitte eines thermoplastischen Stranges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Kühlung aufeinanderfolgender Abschnitte eines thermoplastischen Stranges, der entlang einer vorbestimmten Bewegungsbahn durch einen seitlich abgeschlossenen Kühlraum mit Einlassen jeweils für ein gasförmiges und ein flüssiges Kühlmittel bewegt wird und dem stromabwärts vom Einlaß für den Strang wenigstens eine Kühlmittel-Strahlströmung hoher Geschwindigkeit mit einer erheblichen Geschwindigkeitskomponente in der Bewegungsrichtung des Stranges zugeführt wird, sowie eine zur Durchführung des Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung.

Ein Verfahren der bezeichneten Art ist aus der DL-PS 60 638 bekanntgeworden. Mit diesem bekannten Verfahren sollen organische oder anorganische Schmelzen kontinuierlich oder diskontinuierlich gekühlt werden, um so etwa die Korngröße des erzeugten Granulates oder die Verstreckung der aus dem Schmelzofen austretenden schmelzflüssigen Stränge zu steuern. Hierfür wird das gasförmige Kühlmittel in der Umgebung des zu kühlenden Stranges gehalten, während das flüssige Kühlmittel radial außerhalb einen Mantel um das gasförmige Kühlmittel bildet, so daß sich der weiterbewegte, in der Verfestigung begriffene Strang nicht an den

Kamnierwänden festsetzt. Dadurch, daß nur das gasförmige Kühlmittel mit geringerer Wärmekapazität den Strang unmittelbar kühlt, ist die spezifische Kühlwirkung vergleichsweise gering, so daß dieses Verfahren zur Kühlung von mit thermoplastischem Kunststoff ummantelten Litzen, bei denen es auf eine schnelle und möglichst intensive Kühlung ankommt, nicht geeignet ist.

Bei der Herstellung elektrischer Leitungsdrähte mit einer Kunststoffisolierung wird der Draht ge- ίο wohnlich von einem Spritzkopf aus, in welchem der Kunststoffmantel auf den Draht aufgebracht wird, durch die umgebende Atmosphäre hindurch zu einem rinnen- oder trogförmigen Behälter geführt, der Kühlflüssigkeit, beispielsweise Wasser, enthält.

Beim Durchgang durch den Kühlraum wird die Temperatur der Kunststoffisolierung durch das Kühlmittel erheblich herabgesetzt, was mit einer Schrumpfung verbunden ist.

Bekannte derartige Kühlräume haben sich bei einer Verwendung im Rahmen der Herstellung elektrischer Leiter insbesondere optimaler Leitungscharakteristik als nicht voll zufriedenstellend erwiesen. Bei der Einführung des isolierten Drahtes in den Kühlraum wird am Draht anhaftende Luft mit eingezogen. Dadurch entstehen auf der Oberfläche der Kunststoffisolierung Luftblasen, welche einen gleichmäßigen allseitigen Zutritt des Kühlmittels oder des Kühlwassers zur zu kühlenden Oberfläche behindern. Bei der Weiterbewegung des Drahtes innerhalb des Kühlraumes bildet die in der Kühlflüssigkeit, insbesondere bei einer Verwendung von Wasser als Kühlmittel, enthaltene Luft in der Nachbarschaft der Kunststoffisolierung weitere Blasen, welche ebenfalls an der Kunststoffisolierung in der Nähe ihrer Entstehung anhaften. Die Folge der dadurch entstehenden sehr ungleichmäßigen Kühlung der Kunststoffisolierung ist eine Entstehung unerwünschter Spannungen im Leiter.

Eine bekannte Anordnung zur kontinuierlichen Kühlung vermittelt die Lehre, einem im wesentlichen abgeschlossenen Kühlflüssigkeitsbehälter zu verwenden, in welchem ein Kühlmittelstrom entgegen der Fortbewegungsrichtung des Litzenmaterials erzeugt ist, um zu verhindern, daß die durch den Behälter hindurchbewegte Litze Luft in den Behälter mit hineinzieht.

Bei einer Benutzung üblicher Kühlmittelbehälter treten häufig weitere Probleme auf. Grundsätzlich umfaßt die Kühlvorrichtung einen rinnen- oder trogförmigen Behälter von beachtlicher Länge. Dieser beansprucht eine erhebliche Bodenfläche, die in Fabrikhallen gewöhnlich knapp und daher wertvoll ist. Zudem erfordern die üblichen Kühlmittelbehälter eine große Kühlflüssigkeitsmenge, die den Behälter anfüllt und den hindurchbewegten Draht allseitig umgibt. Dieses Erfordernis leistet ebenfalls einen Beitrag zur Erhöhung der Kosten in dieser Stufe des Produktionsprozesses. Schließlich ist mit der Verwendung üblicher langgestreckter Kühlmittelbehälter zwangläufig eine räumliche Trennung der apparativen Einrichtungen an jedem Ende des trogförmigen Kühlmittelbehälters verbunden. Diese räumliche Trennung der apparativen Einrichtungen erhöht die Betriebskosten über dasjenige Maß hinaus, welches erzielbar wäre, wenn durch eine entsprechende Verkürzung der Kühlmittelbehälter die Fertigungsanlagy kompakter ausgeführt werden könnte.

Daj Ziehen des Drahtes durch einen wassergefüllten Behälter oder eine wassergefüllte Kammer, gleich ob durch ruhendes Wasser oder im Gegenstrom oder Gleichstrom, erfordert eine bestimmte, nicht exakt kalkulierbare Zugkraft des Drahtes welche durch eine Abzugsvorrichtung auf den zwischen dem Spritzkopf und der Zugvorrichtung angeordneten Drahtabschnitt aufgebracht wird, um den durch das Wasser verursachten Schleppwiderstand zu überwinden. Im allgemeinen kann die auf den Draht aufgebrachte Zugkraft eine Höhe von 3 bis 4 kp erreichen, wodurch der Draht unkontrollierbar um ein gewisses Maß gestreckt wird. Infolgedessen muß der nominale Fertigungsquerschnitt des Drahtes derart erhöht werden, daß die sich letzlich ergebende Drahtstärke innerhalb annehmbarer Toleranzen bleibt und eine bleibende Verformung des Drahtes vermieden ist. Wenn der Schleppwiderstand der Kühlflüssigkeit ausgeschaltet oder wesentlich erniedrigt und eine vorbestimmte Zugkraft auf den Draht aufgebracht werden könnte, so wäre die Verringerung des Außendurchmessers des Drahtes exakt kalkulierbar. Hierdurch wäre es möglich, die zur Erzielung annehmbarer Toleranzen des Endproduktes erforderliche Materialstärke in wirtschaftlicher Weise mit hoher Genauigkeit vorauszubestimmen.

Die unerwünschten Zugspannungen können speziell in dünneren Drähten zu Drahtbrüchen durch Überbelastung führen. Dadurch wird naturgemäß zusätzlicher Arbeitsaufwand erforderlich, um den Abzugsprozeß des Drahtes erneut in Gang zu setzen, wobei häufig die Aufmerksamkeit des Bedienungspersonales zudem von anderen Produktionsvorgängen abgelenkt wird, welche Aufmerksamkeit erfordern. Wenn der auf den Draht wirkende Schleppwiderstand der Kühlflüssigkeit verringert werden könnte, so wäre es möglich, die Zugbelastung des Drahtes zu verringern, mit der Folge, daß die Häufigkeit von Drahtbrüchen abnehmen würde.

Es sind verschiedene Verfahren und Anordnungen bekannt, um Kühlmittel, Schichtmaterial oder andere Behandlungsstoffe mit einem fortbewegten Litzenoder Seilmaterial in Berührung zu bringen. Bei aus der US-PS 1 741 815 bekannten Verfahren und Anordnungen wird ein Kabelmantel von einem Extrusionswerkzeug aus durch eine enge öffnung, sodann durch eine Kammer mit sich allmählich erweiterndem Querschnitt, hindurchbewegt, worin der Kabelmantel einem Kühlmittel, wie etwa Wasser, ausgesetzt ist, welches mit hoher Geschwindigkeit durch eine ringförmige Nut und gekrümmte Kanäle eingeführt wird.

Dadurch wird eine Sogwirkung erreicht, die ein Ausfließen von Wasser aus der rückwärtigen Eintrittsöffnung der Kammer verhindert. Der Wasserstrom ist gleichmäßig um den Kabelmantel herum gerichtet, so daß dieser völlig umflutet ist, wonach das Wasser seitlich aus der Kammer durch ein Abflußrohr abgeleitet wird, während das Kabel durch eine enge öffnung die Kammer verläßt.

Bei anderen bekannten Kühlsystemen zur Kühlung von langgestreckten Körpern wird das Kühlmittel in ringförmigen Strahlströmungen mit dem weiterbewegten langgestreckten zu kühlenden Material in Berührung gebracht, so daß der zu kühlende Materialabschnitt voll umspült ist, und tritt anschließend mit dem zu kühlenden Körper oder seitlich hiervon aus. Aus anderen bekannten Anordnungen ist die Ver-

wendung einer Vielzahl von Strahlströmungen des sebeh,älter aufgefangen und dem Kreislauf erneut zuKühlmittels bekannt, welche entgegen der Fortbewe- geführt wird. Bei derartigen Anordnungen wird das gunesrichtune des zu behandelnden Körpers gespritzt Strang- oder Litzenmaterial gewöhnlich entgegen der werden. Strömungsrichtung des Sprühnebels der Luftflüssig-

Bei weiteren bekannten Verfahren und Anordnun- 5 keitsmischung geführt.

gen zur Kühlung extrudierter Körper wird Kühlwas- Bei einer anderen Anordnung zur Behandlung

ser in Strahlströmungen, die im Abstand entlang und strangförmigen Materials wird Flüssigkeit unter innerhalb einer Kammer verlaufen, auf einen Kabel- Druck schräg in eine Kammer eingebracht und dann mantel gespritzt, welcher durch einen in unmittelba- mittels einer Ablenkvorrichtung ein Wirbel erzeugt, rer Nachbarschaft des in Fortbewegungsrichtung des io welcher sich in einem verengten Halsabschnitt und Kabels vorderen Endes der Kammer angeordneten sodann entlang eines erweiterten Abschnittes der Spritzkopf auf den Tragkörper des Kabels extrudiert Kammer schraubenförmig um das Strangmaterial wird. Die zugeführte Wassermenge ist hierbei größer, windet und mit diesem in Berührung ist. Die Wirbeais dies zur Kühlung des Kabels erforderlich wäre, lung des Wassers kommt sodann schließlich zum Erum durch eine ausreichende Sogwirkung Luft durch 15 liegen, wonach das Wasser relativ zum Strangmatezum Kabelmantel koaxiale Kanäle und durch enge rial seitlich aus der Kammer abgeführt wird (vgl. öffnungen im Bereich desjenigen Endes der Kammer US-PS 2 347 392).

anzusaugen, welches das Wasser am unerwünschten Aufeinanderfolgende Abschnitte eines Strangmate-

Zutritt zum unmittelbar benachbarten Spritzkopf rials können dadurch gekühlt werden, daß das hindert. ^2O Strangmaterial durch eine Röhre oder einen Kanal

Diese Anordnung ist zur Kühlung einzelner isolier- geführt wird, in welchen flüssiges Kohlendioxyd unter Leiter im Rahmen einer modernen Hochge- ter Druck über eine Düse eintritt (vgl. US-PS schwindigkeitsherstellung isolierter Leitungsdrähte 2 993 114). Das flüssige Kohlendioxyd expandiert nicht geeignet. Die übermäßige Wassermenge ver- dabei, wird gasförmig und kühlt das Strangmaterial mindert nicht den auf den Leitungsdraht wirkenden 25 scharf ab. Die Kühlwirkung auf das Strangmaterial Schleppwiderstand, sondern erhöht ihn vielmehr. Der wird beeinflußt von dem Abstand zwischen dem Einfluß des Schleppwiderstandes der Kühlflüssigkeit Strangmaterial und einer inneren Oberfläche von an ist unbeachtlich bei der Kühlung des Mantels eines beiden Enden der Röhre angebrachten öffnungen. Kabels oder Seiles, wo die Abzugsgeschwindigkeit Ebenso könnte diese Kühlwirkung durch Änderunwesentlich geringer und die Stärke des abgezogenen 30 gen des Flüssigkeitsdruckes und der Geschwindigkeit und weiterbewegten Materials um ein Vielfaches grö- des flüssigen Kohlendioxides beim Eintritt in die ßer als im Falle einzelner Leitungsdrähte ist. Röhre oder den Kanal beeinflußt werden.

Es wurde bereits versucht, die im Zusammenhang Ausgehend von dem eingangs genannten Verfah-

mit dem übermäßigen Schleppwiderstand, der großen ren der DL-PS 60 683 liegt der vorliegenden Erfinerforderlichen Boden- oder Stellfläche und einer er- 35 dung die Aufgabe zugrunde, das Verfahren derart wünschten gleichmäßigen Kühlung auftretenden Pro- auszugestalten, daß es zur Kühlung der Kunststoffbleme durch die Anwendung einer Luft-Wasser-Mi- umhüllung einer Litze im Anschluß an das Aufbrinschung zu lösen, die mittels einer Düsenanordnung in gen des extrudierten Kunststoffmantels geeignet ist, eine Kammer eingeführt wird. so daß auch im Vergleich zu den bisher in diesem

Bei solchen bekannten Verfahren und Anordnun- 40 Zusammenhang üblichen mit Kühlflüssigkeit gefüllgen wird ein Gas durch eine Düse hindurchgetrieben, ten trogförmigen Behältern die spezifische Kühlwirum durch den dabei in der Umgebung der Düsenöff- kung wesentlich erhöht wird und dabei die räumliche nung erzeugten Unterdruck Luft durch eine die Düse Ausdehnung der Kühlvorrichtung wesentlich verminkoaxial umgebende öffnung anzusaugen. Ein Mate- dert werden kann.

rialstrang wird durch ein Mantelmaterial hindurch 45 Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch ge- und sodann durch die Düse und die Öffnung entge- löst, daß bei einem Verfahren der eingangs gtnanngen der Strömungsrichtung des Gases bewegt. Die ten Art im Kühlraum mittels der Einspritzung des angesaugte Luftmenge wird eingestellt, bis eine flüssigen Kühlmittels in einer Strahlströmung hoher Luft-Gas-Mischung erreicht ist, die eine gewünschte Geschwindigkeit ein hohes Druckgefälle zwischen Wirkung auf die Ummantelung des Stangenmaterials 50 dem gasförmigen Kühlmittel, welches am Einlaß des ausübt. Kühlraumes für den heißen Strang zusammen mit

Bei anderen Behandlungsvorrichtungen wird diesem zugeführt wird, und dem flüssigen Kühlmittel Druckluft durch eine Düse hindurchgetrieben, erzeugt wird, welches stromabwärts vom Einlaß für welche mit einer Flüssigkeitszuführung in Verbin- den Strang zugeführt wird, und daß durch das dung steht, wodurch die Flüssigkeit, etwa Wasser, 55 Druckgefalle ein wesentlich größeres Volumen pro angesaugt und fein zerstäubt unter Druck einer Kam- Zeiteinheit des gasförmigen Kühlmittels in den Kühlmer zur Kühlung eines durch die Kammer hindurch- raum eingesaugt wird als das zugeführte Volumen bewegten Kabels oder Seiles zugeführt wircL Die da- des flüssigen Kühlmittels, wobei im Kühlraum eine bei verwandte Emspritzanordnung zieht Flüssigkeit Dampfmischung erzeugt wird, welche den Kühlraum durch eine Speiseleitung in die Kammer hoch, in der 60 entlang der Bewegungsbahn des Stranges durchdie Luftflüssigkeitsmischung zur Behandlung des strömt.

Drahtes mit hoher Geschwindigkeit strömt Die Luft- Dadurch wird erreicht, daß für die Wärmeauf-

flüssigkeitsmischung enthält die Flüssigkeit fein ver- nähme vom Strang her eine dampf- oder nebelförteilt in der Luft und expandiert entlang der Kammer. mig2 Mischung zur Verfügung steht, welche eine we-Bei dieser Expansion verliert die Mischung an Ge- 63 sentlich höhere Wärmekapazität und damit höhere schwindigkeit und wird in eine angrenzende Kammer Kühlwirkung als das gasförmige Kühlmittel allein gezwungen, von wo sie seitlich in die Umgebung ent- aufweist, wobei aber dennoch der Sdileppwiderstand weicht bzw. die enthaltene Flüssigkeit in einem Spei- durch diese Kühlinjttelmischuns kaum beeinflußt

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wird, so daß eine vorbestimmte Zugkraft auf den Durchgangsöffnung 32 durch eine Mehrzahl von Ka-Draht aufgebracht werden kann, welche zu exakt kai- nälen 34 in Verbindung steht, die in einer geneigten kulierbaren Toleranzen des Endproduktes führt. Stirnfläche 36 münden. Der erste Abschnitt 31 um-Dabei erfordert das erfindungsgemäße Verfahren faßt weiterhin die Eintnttsseite 37 der seitlich abgekeine komplizierten Vorrichtungen. Eine zur Durch- 5 schlossenen Kammer 21 an der in Bewegungsrichführung des Verfahrens besonders geeignete, ein- tung des Stranges 11 vorderen Seite der Durchgangsfache und funktionssichere Vorrichtung zeichnet sich öffnung 32. Weiterhin steht der erste, eintrittsseitige dadurch aus, daß für die aufeinanderfolgenden Ab- Abschnitt 31 der Kammer 21 in Verbindung mit schnitte des Stranges drei aneinander anschließende einem Strömungsmittel, welches eine gasförmige Abschnitte einer seitlich abgeschlossenen Kammer io Phase aufweist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel angeordnet sind, wobei die Kammer einen in Strö- ist dieses Strömungsmittel die Umgebungsluft im Bemungs- bzw. Bewegungsrichtung vorderen Abschnitt. reich der Eintnttsseite 37.

einen mittleren Abschnitt mit einem größeren Quer- Ein zweiter, mittlerer Abschnitt 38 der drei beschnitt als dem des vorderen Abschnittes und einem nachbarten Abschnitte schließt sich in Bewegungsgrößeren Querschnitt als dem des in Strömungsrich- 15 richtung des Stranges 11 hinter dem ersten Abschnitt tung hinteren Abschnittes aufweist. 31 an (vgl. F i g. 1 und 2).

Die Erfindung ist in der nachstehenden Beschrei- Der zweite Abschnitt 38 hat eine Durchgangsöffbung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeich- nung 39, welche mit der Durchgangsöffnung 32 des nung näher erläutert. Es zeigt ersten Abschnittes in Verbindung steht und fluchtet. F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrich- ao Die Querschnittsfläche der Durchgangsöffnung 39 ist tung, welche eine seitlich abgeschlossene Kammer größer als diejenige der Durchgangsöffnung 32. In umfaßt, durch welche aufeinanderfolgende Ab- einer bevorzugten Ausbildung ist der Querschnitt der schnitte eines Stranges hindurchbewegt werden und Durchgangsöffnungen 32 bzw. 39 kreisförmig und welche eine Einrichtung zur Zufuhr von Wasser mit weist Durchmesser von etwa 2,5 bzw. 5 cm auf. hoher Geschwindigkeit zum Bereich der Eintnttsseite 35 Wiederum in Bewegungsrichtung des Stranges 11 des Stranges aufweist, hinter dem zweiten, mittleren Abschnitt 38 (vgl. F i g. 2 in vergrößerter Darstellung eine Einzelan- F i g. 2) ist ein dritter Abschnitt 41 angeordnet, welsicht eines Abschnittes der Vorrichtung nach F i g. 1 eher sich durch eine öffnung 42 im Auffangbehälter im Bereich der Eintrittsseite, welche Mittel zur Er- 22 und in eine Öffnung 43 des Auffangbehälters 23 zeugung einer Mehrzahl, in die Kammer gerichteter 30 hinein erstreckt (vgl. Fig. 1). Der dritte Abschnitt 41 Wasserstrahlen hoher Geschwindigkeit umfaßt. weist eine Durchtrittsöffnung 44 auf, welche mit den In Fig. 1 ist eine allgemein mit 10 bezeichnete Durchgangsöffnungen 32 und 39 in Verbindung steht Kühlvorrichtung für aufeinanderfolgende Abschnitte und fluchtet. Die Durchtrittsöffnung 44 ist zur Auseines Stranges 11 dargestellt. Die aufeinanderfolgen- trittsseite 46 der Kammer 21 hin offen. Die Querden Abschnitte des Stranges 11 sind aus entsprechen- 35 schnittsfläche der Durchtrittsöffnung 44 ist kleiner den aufeinanderfolgenden Abschnitten eines elektri- als diejenige der Durchgangsöffnung 39 des zweiten sehen Leiters entstanden, welcher durch eine nicht mittleren Abschnittes 38. In einem besonderen Ausnäher dargestellte Extrudiervorrichtung hindurchbe- führungsbeispiel ist der dritte Abschnitt 41 als Rohr wegt wird, welche auf den Leiterdraht eine Umman- mit einem Innendurchmesser von etwa 2,5 cm ausgetelung aus isolierendem Kunststoff aufbringt Im An- ♦<> bildet.

Schluß daran werden die aufeinanderfolgenden Ab- Die untereinander in Verbindung stehenden Öff-

schnitte des Stranges 11 durch eine nicht näher dar- nungen 32, 39 und 44 der Kammer 21 (Fig.2) sind

gestellte Zugvorrichtung in und durch die Kühlvor- als koaxial mit der Längsachse des weiterbewegten

richtung 10 hindurch bewegt, wonach der Strang 11 Stranges 11 dargestellt.

auf eine ebenfalls nicht näher dargestellte Spule auf- 45 Zur Kühlung aufeinanderfolgender Abschnitte des

gewickelt wird. Stranges 11, welcher durch die Kammer 21 hin-

We besonders in Fig. 1 zu sehen ist, umfaßt die durchbewegt wird, sind Mittel zur Zufuhr von Was- Kührvorrictatung 10 eine seitlich abgeschlossene ser zur Kammer 21 im Bereich ihrer Eintnttsseite 3"?

Kammer 21, welche sich zwischen zwei Anffangbe- vorgesehen. Die ringförmige Ausnehmung 33 rsi hältern 22, 23 erstreckt und an diesen gelagert ist 50 dnrch eine Speiseleitung 51 mit einer Pumpe 52 ver-

Der in Riditung der Bewegung des Stranges 11 vor- bunden, welche auf der Stützfläche 28 steht Dit

dere Endbereich der Kammer 21, die Eintrittsseite, Speiseleitung 51 ist durch eine Zuleitung 53 mit einei

ist mit dem Auffangbehälter 22 verbunden, wohinge- nicht näher dargestellten Wasserquelle verbunden,

gen die gegenüberliegende Austrittsseite mit dem Das Kühlwasser wird in der Speiseleitung 51 hod Auffangbehälter 23 verbunden ist. Die Auffangbe- 55 and in die ringförmige Ausnehmung 33 gedrückt

halter 22 bzw. 23 werden unterstützt durch Säulen von da ans durch die Kanäle 34, die eine Mehrzah

26 bzw. 27, die an einer Stützfläche 28 ihrerseits gela- in die Kammer 21 gerichteter, konvergierende

gen sind. Das freie Stück der Kammer 21 zwischen Strahlen 35 erzeugen (vgl. F i g. 2). Die Kanäle 3<

den Auffangbehältern 22 und 23 kann bei Bedarf zu- sind derart angeordnet, daß ihre Längsachsen im In sätzlich unterstützt werden. «> neren der Kammer 21 und in Bewegungsrichtung de

Die seitlich abgeschlossene Kammer 21 (Fig. 1) Stranges 11 hinter dem ersten, eiirtrittsseitigen Ab

umfaßt drei aufeinanderfolgende, benachbarte und schnitt 31 konvergieren. Die Kanäle 34 sind den»

untereinander verbundene Abschnitte. Ein vorderer geneigt angeordnet, daß eine wesentliche Geschwin

oder eintrittsseitiger Abschnitt 31 (vgl. F i g. 2) ist im digkeitskomponente jedes Wasserstrahls 35, der di Bereich der Eintrittsserte des Stranges 11 angeordnet 65 Kanäle 34 durchströmt m Richtung der Weiterbewc

und weist eine Durchgangsöffming 32 auf. Weiterhin gung aufeinanderfolgender Abschnitte des Strange

ist m den eintrittsseitigen Abschnitt 31 eine rmgför- 11 liegt. In einem besonderen Ausführu;igsbeispi<

mige Ausnehmung 33 eingeformt, weiche mii der sind die Langsachsen der Kanäle 34 gegenüber citu

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Parallelen zur Längsachse des Stranges 11 in einem Querschnittsflächen der einzelnen Abschnitte der

Winkel zwischen 10 und 20° geneigt. Kammer 21, welche die Wasserstrahlen 35 erfassen

Zur Ableitung des an der Austrittsseite 46 der und durch welche aufeinanderfolgende Abschnitte Kammer 21 in den Auffangbehälter 23 und des mög- des Stranges 11 hindurchbewegt werden, um ein Hcherweise zurückströmenden und an der Eintritts- S Vielfaches größer als die Querschnittsfläche des seite 37 in den Auffangbehälter 22 austretenden Stranges 11 selbst. Beispielsweise beträgt bei einem Wassers sind besondere Mittel vorgesehen. Wie am besonderen Ausführungsbeispiel der kleinste Durchbesten in Fig. 1 ersichtlich ist, verbindet eine senk- messer jedes Abschnittes der Kammer 21, welcher rechte Abflußleitung 56 eine öffnung im Boden des von den Wasserstrahlen 35 erfaßt und durch den der Auffangbehälters 22 und eine senkrechte Abflußlei- io Strang 11 hindurchbewegt wird, etwa 25 mm vergütung 58 eine öffnung im Boden des Auffangbehälters chen mit einem Durchmesser von etwa 0,4 bis 1 mm 23 mit einer Ablaufleitung 57. Die Ablaufleitung 57 des Stranges 11.

mündet in einen nicht näher dargestellten Speicher- Darüber hinaus ist auch die Länge des dritten Ab-

behälter, wo das wiedergewonnene Wasser gesam schnittes 41 der Kammer 21 im Vergleich mit der

melt und sodann, sofern erforderlich, nach einer 15 Länge des ersten Abschnittes 31 oder des zweiten

Zwischenkühlung der Pumpe 52 erneut zugeführt Abschnittes 38 von Bedeutung,

werden kann. Beispielsweise beträgt dabei die Länge des dritten

Um die aufeinanderfolgenden Abschnitte des Abschnittes 41 3 m, die Länge des ersten Abschnittes Stranges 11 in optimaler Weise gleichmäßig zu küh- 31 etwa 2,5 bis 5 cm und die Länge des zweiten Ahlen und dabei eine möglichst weitgehende Verminde- ao schnittes 38 der Kammer 21 etwa 5 bis 7,5 cm. Bei rung des auf den Draht von der Kühlflüssigkeit her der Bewegung des Stranges 11 in und durch die einwirkenden Schleppwiderstandes zu erreichen und Kammer 21 hindurch und unter der Einwirkung der gleichzeitig eine möglichst weitgehende Ersparnis an von den Kanälen 34 aus auf den Strang 11 gerichte-Bodenfläche zu erzielen, muß den relativen Strö- ten Wasserstrahlen 35 entsteht ein Druckabfall in der mungsmengen der Kühlflüssigkeit und des gasförmi- as Größenordnung von 25 bis 30 mm Quecksilbersäule gen Strömungsmittels, welches mit dem ersten Ab- zwischen dem ersten Abschnitt 31 der Kammer 21 schnitt 31 der Kammer 21 in Verbindung steht, be- und der Durchgangsöffnung 39. Dadurch wird eine sondere Beachtung geschenkt werden. Vorteilhaft isi gewisse Luftmenge aus der mit dem ersten Abschnitt das Strömungsvolumen des Kühlmittels pro Zeitein- 31 der Kammer 21 in Verbindung stehenden Umgeheit wesentlich niedriger als das entsprechende Strö- 30 bung an der Eintrittsseite 37 in die Kammer 21 einmungsvolumen der Luft. Es wurde herausgefunden, gezogen. Es sei darauf hingewiesen, daß der erste daß die relativen Strömungsmengen bzw. Strömung¹«- Abschnitt 31 ebensogut mit irgendeinem anderen volumen von der Ausbildung eines Druckgefälles ab- Strömungsmittel in Verbindung stehen könnte, welhängen. Die Ausbildung eines solchen Druckgefälles ches eine gasförmige Phase aufweist. Wesentlich ist wiederum, welches die bezeichneten relativen VoIu- 35 nur die Erzeugung des Druckgefälles,
menströme erzeugt, hängt von der Geschwindigkeit Unter Anwendung der vorstehend erläuterten Geder Wasserstrahlen 35, von der geometrischen Bezie- schwindigkeüen, Dimensionen und Drücke wurden hung der Querschnittsflächen der einzelnen Ab- die Strömungsvolumina von Wasser und Luft gemesschnitte der Kammer 21, die von den Wasserstrahlen sen. So wurde bei einem Versuch mit einer die vier erfaßt werden und durch die die aufeinanderfolgen- 40 Kanäle 34 durchströmenden Wassermenge von 15 den Abschnitte des Stranges 11 bewegt werden, und Litern pro Minute gearbeitet, wobei sich eine in die schließlich vom Druck des Strömungsmittels ab, wel- Kammer 21 eingesaugte Luftmenge von etwa 1,5 Kuches in direkter Verbindung mit dem eintrittsseitigen, bikmeter pro Minute ergab,
ersten Abschnitt 31 der Kammer 21 steht. Es liegt auf der Hand, daß die grundsätzliche Aus

Die Auswahl der Pumpe 52 und die Geometrie der 45 bildung der drei AbschniUe 31, 38, 41 der Kammet

Kanäle 34 ist unter dem Gesichtspunkt vorzuneh- 21, von denen der dritte Abschnitt 41 als ein vereng-

men, daß die Wasserstrahler 35, welche auf die auf- ter Halsabschnitt wirkt, derart ausgebildet werdcr

einanderfolgenden Abschnitte des Stranges 11 auf- können, daß ihre Form den Stromlinien von Wassci

treffen, eine hohe Geschwindigkeit besitzen. und Luft folgt.

Ein solcher Wasserstrahl 35 weist eine Mindestgc- 50 Beispielsweise könnte der erste Abschnitt 31 in

schwindigkeit von etwa 45 m/sec. auf. Mit Wasser- Bereich der Eintrittsseite 37 trichterförmig unc

strahlen 35 mit einer Geschwindigkeit von 64 m/sec. könnten die Längswände des mittleren Abschnitts 3f

wurden bereits sehr gute Ergebnisse erzielt. Im vor- gegen die Querschnittsverengung der Durchtrittsöff

liegenden Ausführungsbeispiel mögen vier Wasser- nung 44 des dritten Abschnitts 41 geneigt verlaufene strahlen 35 und damit Kanäle 34 vorgesehen sein. 55 mit gerundeten Eintritts- und geglätteten Austrittsek

■wobei die Kanäle 34 eine vergleichsweise geringe ken ausgebildet sein. Der Vorteil einer solchen Aus

lichte Werte aufweisen. So haben beispielsweise Ka- bildung kann in einer geringen Verlusthöhe durd

näle 34 mit einer Weite von 1,26 mm gute Ergebnisse Reibungserscheinungen gesehen werden

gebracht. Es sei daran erinnert, daß der Innen- Die Kammer 21 bzw. der Abschnitt 41 kann in durchmesser der Durchgangsöffnung 32 des ersten 60 Bereich der Austrittsseite 46 eine im Vergleich zu

Abschnittes 31 etwa 2,5 cm beträgt. Durchtrittsöffnung 44 erweiterte Durchtrittsöffnunj

Überlegungen hinsichtlich der geometrischen Ab- aufweisen. Jedoch sollte eine solche Erweiterung de

messungen der Kammer 21 müssen nicht nur den Durchtrittsöffnung 44 in jedem Falle erst nach eine

Ouerschmttsverhältntssen zwischen den drei Ab- erheblichen Länge der verengten Durchtrittsöffnunj schnitten der Kammer 21 Rechnung tragen, sondern 65 44 im Anschluß an den mittleren Abschnitt 38 vor

sich auch auf die Beziehung der Querschnittsflächc genommen werden. Wenn nämlich die Durchtritts

der KammeT 21 zur Querschnittsfläche des Stranges öffnung 44 in zu großer Nähe ihrer Eintrittsseit«

11 erstrecken. Grundsätzlich sind die minimalen plötzlich erweitert ist. so dürfte die Wasseraeschwin

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digkeit dadurch kaum wesentlich beeinflußt werden. merklichen Schleppwiderstand ausüben würden. Viel-Die Luft hingegen wird expandieren, um den erwei- fache Messungen haben weiterhin ergeben, daß die terten Querschnitt anzufüllfn, wodurch die Wasser- Temperatur des Wassers an der Austrittsseite 46 der geschwindigkeit die Geschwindigkeit der Luft über- Kammer 21 mindestens so niedrig ist wie die Wassersteigen wird, die beiden Geschwindigkeiten jedoch 5 temperatur in der ringförmigen Ausnehmung 33, trotz im wesentlichen gleich groß sind. Eine Verringerung des dazwischen erfolgten Wärmeaustausches mit der der Luftgeschwindigkeit könnte dazu führen, daß das Kunststoffisolierung.

Wasser nicht in engem Kontakt mit den aufeinander- Verschiedene Abänderungen können an der vorfolgenden Abschnitten des Stranges 11 bleibt, wie stehend beschriebenen Kühh'orrichtung 10 vorgedies jedoch der Fall ist, wenn die Luft nicht expan- io nommen werden. So kann beispielsweise an Stelle diert und das Wasser im Bereich der Oberfläche des der vier Wasserstrahlen 35 nur ein einziger Wasser-Stranges 11 hält. strahl verwendet werden. Ebenso ist es nicht erfor-

Im Betrieb der Kühlvorrichtung 10 werden aufein- derlich, daß die untereinander verbundenen Abanderfolgende Abschnitte des Stranges 11 von einem schnitte der Kammer 21, entsprechend den Fig. I nicht näher dargestellten Spritzkopf in die Eintritts- 15 und 2, unterschiedliche Querschnittsflächen aufweiseite 37 der Kammer 21, durch die Kammer 21 hin- sen, vielmehr können die Querschnittsflächen der durch und schließlich aus ihrer Austrittsseite 46 her- von der Strahlströmung erfaßten Abschnitte, durch aus bewegt. Das Bedienungspersonal kontrolliert die welche sich aufeinanderfolgende Abschnitte des Funktion der Pumpe 52, welche Wasser durch die als Stranges 11 hindurchbewegen, konstant sein.
Steigleitung ausgebildete Speiseleitung 51 zur ring- ao Wesentlich ist die Wechselbeziehung dreier Paraförmigen Ausnehmung 33 und durch die Kanäle 34 meter zur Erzeugung eines die relativen Volumenin die Kammer 21 fördert. ströme von Wasser und Luft erzeugenden Druckge-

Beim Austritt der Wasserstrahlen 35 aus den Ka- fälles. Diese Parameter sind die Geschwindigkeit wenälen 34. neigt das Wasser etwas zur Bildung einer nigstens eines Wasserstrahles, die geometrischen Bediffusen Sprühzone (Fig. 2). Die Wasserstrahlen 35 as Ziehungen der Querschnittsflächen der Kammer 21, sind auf den Strang 11 in der Kammer 21 gerichtet durch welche aufeinanderfolgende Abschnitte des und berühren die aufeinanderfolgenden Abschnitte Stranges 11 hindurchbewegt werden und die von den des Stranges 11 auf ihrem ganzen Umfang. Strahlströmungen erfaßt werden, und der Druck des

Die hohe Geschwindigkeit der Wasserstrahlen 35. Strömungsmittels, welches mit dem eintrittsseitigen

die geometrischen Beziehungen der Querschnittsflä- 30 Abschnitt der Kammer 21 in unmittelbarer Verbin-

chen der Kammer und der Druck der Umgebungsluft dung steht.

erzeugen ein Druckgefälle. Dieses Druckgefällc Selbstverständlich ist auch eine im Vergleich zum reicht aus, um die Luft in der Nachbarschaft der Ein- dargestellten und beschriebenen Alisführungsbeispiel trittsseite 37 der Kammer 21 in die Kammer 21 in unterschiedliche Lage der Kanäle 34 bezüglich der einem solchen Volumenstrom einzusaugen, welcher 35 Längsachse der Kammer 21 möglich. So können beiwesentlich größer ist als derjenige des Wassers. Beim spielsweise die Kanäle 34 in Bewegungsrichtung der Eintritt der Luft in den mittleren Abschnitt 38 der aufeinanderfolgenden Abschnitte des Stranges 11 Kammer 21 vereinigt sich diese mit dem Wasser zu weiter hinten angeordnet werden. Eine solche Aneiner dampfförmigen Mischung. Die dampfförmige Ordnung würde jedoch infolge erhöhter Verlusthöhe Mischung bewegt sich durch die Kammer 21 fort und 40 durch Reibungserscheinungen zu einer Verringerung ist ständig in Kontakt mit dem sich ebenfalls weiter- des Unterdruckeffektes führen. Der geringste statibewegenden Strang 11 zu dessen Kühlung. Die Gc- sehe Druck innerhalb der Kammer 21 liegt in der koschwindigkeit der Luft wurde dabei in einem beson- nischen Fläche zwischen den aus den Kanälen 34 deren Ausführungsbeispiel zu 3220 m/min. (54 m/ hervortretenden Wasserstrahlen 35. Be; einer altersec.) gemessen, verglichen mit einer Wassergeschwin- 45 nativen Anordnung der Kanäle 34 in größerer Entdigkeit von 3650 m/min. (61 m/sec). fernung von der Eintrittsseite 37 der Kammer 21

Eine geringe Wassertnenge, welche sich mit der würde ein Teil des erzeugten Druckabfalles zum

Luft nicht zur Bildung der dampfförmigen Mischung Ausgleich von Verlusten auf dem längeren Strö-

vereinigt, sammelt sich am Boden des dritten Ab- mungsweg der Luft benötigt werden,

schnittes 41 der Kammer 21 und fließt ganz einfach 50 Im Rahmen der Ausführungsbeispiele können

durch die Schwerkraft in den Auffangbehälter 23 ab. auch mehrere vorstehend beschriebene Kammern 21

Die dampfförmige Mischung aus Wasser und Luft mit drei Abschnitten 31, 38 und 41 oder auch nui

verläßt kontinuierlich die Kammer 21 bzw. den drit- aus einem Abschnitt bestehende Kammern hinterein

ten Kammerabschnitt 41 an der Austrittsseite 46, wo ander angeordnet werden, wobei jeder Kammer we

jedoch die Strömungsenergie durch die aufgetretenen 55 nigstens ein Wasserstrahl zugeführt wird. Eine solchi

Verluste verringert ist, so daß ein Teil des Wassers Hintereinanderschaltung könnte bei der Kühlun]

sich im Auffangbehälter 23 sammelt. Es wurde beob- einiger Materialien, die zur Isolierung elektrische

achtet, daß sich am Boden der Kammer 21 ansam- Leiter benutzt werden, zweckmäßig sein. In eine

melndes Wasser nicht solche Mengen erreicht, solchen Anordnung könnte ein gemeinsames Zufuhr

welche den Strang 11 eintauchen ließen und einen 60 und Abfuhrsystem für das Wasser benutzt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Kühlung aufeinanderfolgender Abschnitte eines thermoplastischen Stranges, der entlang eine·· vorbestimmten Bewegungsbahn durch einen seitlich abgeschlossenen Kühlraum mit Einlassen jeweils ■ für ein gasförmiges und ein flüssiges Kühlmittel bewegt wird und dem stromabwärts vom Einlaß für den Strang wenigstens eine Kühlmittel-Strahiströmung hoher Geschwindigkeit mit einer erheblichen Geschwindigkeitskomponente in der Bewegungsrichtung des Stranges zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Kühl- raum mittels der Einspritzung des flüssigen Kühlmittels in einer Strahlströmung hoher Geschwindigkeit ein hohes Druckgefälle zwischen dem gasförmigen Kühlmittel, welches am Einlaß des Kühlraumes für den heißen Strang zusammen mit ao diesem zugeführt wird, und dem flüssigen Kühlmittel erzeugt wird, welches stromabwärts vom Einlaß für den Strang zugeführt wird, und daß durch das Druckgefälle ein wesentlich größeres Volumen pro Zeiteinheit des gasförmigen Kühl- as mittels *n den Kühlraum eingesaugt wird als das zugeführte Volumen des flüssigen Kühlmittels, wobei im Kühlraum eine Dampfmischung erzeugt wird, welche den Kühlraum entlang der Bewegungsbahn des Strange;· durchströmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als gasförmiges Kühlmitte! Luft aus der Umgebungsatmosphäre verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der Strahlströmung größer als 45 m/sec gewählt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als flüssiges Kühlmittel Wasser verwendet wird.

5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung des flüssigen und des gasförmigen Kühlmittels zusammen mit aufeinanderfolgenden Abschnitten des Stranges aus dem in Strömungsrichtung hinteren Ab- « schnitt des Kühlraumes austritt.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die aufeinanderfolgenden Abschnitte des Stranges (11) drei aneinander anschließende Abschnitte (31, 38, 41) einer seitlich abgeschlossenen Kammer (21) angeordnet sind, wobei die Kammer (21) einen in Strömungs- bzw. Bewegungsrichtung vorderen Abschnitt (31), einen mittleren Abschnitt (38) mit einem größeren Querschnitt als dem des vorderen Abschnitts (31) und einem größeren Querschnitt als dem des in Strömungsrichtung hinteren Abschnitts (41) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge- όο kennzeichnet, daß der in Strömungsrichtung vordere Abschnitt (31) und der in Strömungsrichtung hintere Abschnitt (41) der seitlich abgeschlossenen Kammer (21) zur Umgebung hin offen sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des in Strömungsrichtung hinteren Abschnitts

(41) der Kammer (21) erheblich größer als die Länge des vorderen Abschnitts (31) und erheblich größer als die Länge des mittleren Abschnitts (38) der Kammer (21) ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtlänge der drei aneinander anschließenden Abschnitte (31, 38, 41) der Kammer (21) wenigstens 2 m beträgt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsquerschnitte der Kammer (21) kreisförmig sind, wobei der Öffnungsdurchmesser des in Strömungsrichtung vorderen (31) und des in Strömungsrichtung hinteren Abschnitts (41) annähernd 25 mm beträgt, der Öffnungsdurchmesser des mittleren Abschnitts (38) annähernd 50 mm.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des stromabwärts gelegenen Abschnittes (41) annähernd 2,5 m, die Länge des in Strämungsrichtung vorderen (31) und des mittleren Abschnitts 38) jeweils weniger als 150 mm beträgt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausrichtung der Strahlströmung des flüssigen Kühlmittels in an sich bekannter Weise eine Anzahl von Kanälen (34) in der Wand des in Strömungsrichtung vorderen Abschnitts (31) der Kammer (21) vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlen (35) des flüssigen Kühlmittels mit dem Strang (11) einen spitzen Winkel von etwa 10 bis 20 einschließen.