DE6607725U - Zentrifugal-spinnvorrichtung zum drucklosen verspinnen von halb- und vollsynthetischen stoffen unter der wirkung einer progressiven zentrifugalbeschleunigung - Google Patents

Description

Zentrifugal-Spinnvorrichtung zum drucklosen Verspinnen von halb- und vollsynthetischen Stoffen unter der Wirkung einer progressiven Zentrifugalbeschleunigung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum drucklosen Verspinnen von halb- und vollsynthetischen Stoffen, inbesondere aus Polykondensatprodukten, unter Verwendung eines mit radialen Verzugsstrecken versehenen Rotationskörpers, in dem die als Schleudergut kontinuierlich eingebrachte Spinnflüssigkeit durch Zentrifugalkraft verzogen und mit progressiver Zentrifugalbeschleunigung am Umfange des Rotationskörpers als feine Einzelkapillaren ausgetragen werden.

Die Idee, feine Fäden aus in der Wärme erweichtem Material oder aus geeigneten Kunststoffen aufbereiteten Lösungen mittels Fliekraft zu bilden, ist nicht neu.

Es sind Vorschläge bekannt geworden, nach denen das flüssige Spinngut in das Innere von kegligen oder zylindrischen.

Trommeln geleitet wird, um infolge der Zentrifugalkraft durch Öffnungen in den rotierenden Wandungen austretende, endlose Fäden zu erhalten.-* ~

Angesichts der diffizilen Vorgänge, die sich aber bei der Faden- oder Kapillarenbildung abspielen und für deren richtigen Verlauf eine ganze Anzahl unabdingbarer· Forderungen bestehen, ist keiner der bekannt gewordenen Vorschläge auch nur annähernd für eine verfahrensgemäße Anwendung beim Verspinnen von halb- und vollsynthetischen Fasern geeignet.

Die Begründung hierfür liegt zunächst in der Erkenntnis, daß ein rotierender Düsenspinnkopf der genannten Arten, selbst bei niedrigviskosem Spinngut und bei relativ.großem Düsen-

durchmesser mit enorm hohen, z.T. bis zur Festigkeitsgrenze des Rotormaterials reichende Drehzahlen betrieben werden müßte, um eine beim konventionellen Spinnverfahren übliche Abzugsgeschwindigkeit erreichen zu können, außerdem wäre * schon bei wesentlich kleineren Umlaufgeschwindigkeiten die Erfassung und geordnete Portleitung der Fasern nur bedingt und mit großem Aufwand möglich=

Der den fehlenden Leistungsfortschritt charakterisierende Nachteil wird letzlich aber durch die Tatsache gekennzeichnet, daß die mit den genannten Vorrichtungen erzeugten Fasern in der gleichen homogenen und strukturellen Beschaffenheit, wie sie das herkömmliche Spinnverfahren liefert, anfallen, bei der wie bekannt, die Fasern bei einem sehr hohen Dehnwert nur eine geringe Festigkeit aufweisen, so daß sie für einen textlien Einsatz aufwendiger Nachbehandlungen bedürfen *

Diese Nachteile sind allen unter Druckwirkung aus Düsen gesponnenen Kunststoffasern eigen, und zwar bedingt einmal aureh Sas Zerstören des der Spinnflüssigkeit eigenen natClr= liehen Kontinuums beim gewaltsamen. Durchpressen durch die Busenlöeher» und sum andern dadurch, daS der Faden in seiner Flüssigphase nicht mit der der Spinnflüssigkeit durch die Düsenbohrung mitgeteilten Sohtiterforra abgezogen werden kann, weil sich bekanntlich die Spinnflüssigkeit infolge ihres mehr oder weniger stark ausgeprägten tixotropen Charakters hinter der Düse zu einem swiebelartigen Knoten verformt, aus dem der Faden mit wesentlich stärkerem Sohtiter abgezogen wird. Hierbei erhärtet der sich bildende Faden unmittelbar in so kurzem Zeitraum, daß die hierbei bereits einsetzende Orientierung unterbunden wird, wodurch die vorerwähnte nachbehandlung, die u.a. eine Verstreckung der Fäden um ein Mehrfaches;ihrer ursprünglichen Länge zum Gegenstand hat, bedingt ist.

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Es ist bekannt, daß die Kaltverstreckung der Fäden eine Orientierung der Makromoleküle, "bzw. der Kristallide in Faserachse bewirkt. Durch Versuche wurde nun ermittelt, daß mit steigender Abzugsgeschwindigkeit eine Zunahme der Vororientierung, bei gleichzeitiger Abnahme sowohl des maximalen als auch des natürlichen Streckverhältnisses verbunden ist und zwar, wie festgestellt wurde, aufgrund der dadurch bedingten Verfeinerung des Kapillartiters und der damit verbundenen Zunahme dessen spezifischer Oberfläche. Weitere auf dieser Basis vorangetriebene Versuche erbrachten schließlich das konkrete Ergebnis, daß durch sehr schnelle Abkühlung von aus der Schmelze gesponnenen Fäden eine so hohe Orientierung erzielt wird, daß eine solcherart behandelte Faser bei einem hohen Festigkeitswert nur noch einen sehr geringen Dehnwert aufweist, so daß es innerhalb des mechanischen Abzugvorganges nur einer geringen Verstreckung bedarf, um als Teil zu einem textil voll einsatzfähigen Faden verzwirnt zu werden.

Eine Realisierung dieser Gegebenheiten setzt naturgemäß die Erzeugung feinster Kapillartiter mit der Möglichkeit einer sofcriigsn Abschreckung voraus_s und e-s ist offenbar- daß sich eine solche mit dem herkömmlichen Druckspinnverfahren, in dem die Düse als letztes Glied der fadenbildenden Elemente wirkt, nicht erzielen läßt.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine besonders wirtschaftliche und mit geringem Aufwand auszuführende Spinnvorrichtung zu schaffen, bei der entgegen dem herkömmlichen Spinnverfahren die Bildung der Einseikapillaren nicht mehr ausschließlich durch Düsen erfolgt, sondern daß in Zusammenwirken von Düsen und Verzugsstrecken, die im Gravitationsfeld eines mit konstanter Drehzahl umlaufenden Rotationskörpers angeordnet sind, unter Zusammenwirken von Zentrifugalkraft und der durch sie bewirkten progressiven Zentrifugal-"beschleunigung die Spinnflüssigkeit schon in ihrer Flüssigphase zum Kapillartiter verzogen wird, wobei beiji Schmelz-

spinnverfahren die besonderen Aufgaben bestehen, die Einzelkapillaren an den Austrittsöffnungen durch Kaltluft abzuachrecken und im erhärteten Zustand mittels eines kompressibl«n Trägermediums durch Portleitungskanäle so zusammen zu führen, daß unter Ausnutzung der gegebenen Spinnrotation die Einzelkapillaren zu einem konstanten Faden mit fertigem Endtiter verzwirnt werden. .

Neuheitsgemäß besteht zu diesem Zweck der Rotationsspinnkopf aus einem, auf einer, vorzugsweise vertikal angeordneten, stationären und fest eingespannten lagerachse drehbar gelagerten diskusartigen Rotationskörpers der in seinem Innern lineare oder gekrümmte, in radialer Richtung verlaufende Verzugsstrecken aufweist, die in gleichmäßigem Abstand voneinander, in der Anzahl der jeweils für einen Faden erforderlichen Einzelkapillaren, angeordnet sind.

Zweckmäßigerweise wird hierbei der Rotationskörper aus zwei, mit plangeschliffenen Kreisflächen fugendicht aufeinanderliegenden Scheibenhälften gebildet, die mittels lösbarer Verbindung zusammengefügt sind und die in ihrem Zentrum die für die Lagerung erforderlichen, genau miteinander fluchtenden Lagernaben aufweisen.

Die Anordnung ist so getroffen, daß die innere Seite der unteren Scheibenhälfte von der hochgezogenen Lagerachse aus kegelig verlaufend zunächst in eine ebene, horizontale glatte Verteilerringfläche übergeht, von der dann in einigem Abstand von der Lagerachse entfernt mit gleicher Basishöhe die eingefrästen Verzugsstreckea ausgehen, während die obere Scheibenhälfte etwa in Höhe des Verzugsstreckeneinlaufes beginnt, mit starker Biegung nach oben zu einem Lagerhala ausgebildet ist, so daß ein zur Lagerachse hin divergent verlaufender, nach außen hin luftdicht abgeschlossener Ringraum gebildet wird, der im wesentlichen der Unterbringung des die Lagerachse umfassenden und mit dieser fest verbundenen, stationären Ein-

speis-Sanraelbehälters dient.

Hierbei ist der untere Rand des bis auf die Verteilerringfläche herunter führende Außenmantel des Einspeissammelbehälters krempenartig zu einer ringförmigen Kreisfläche nach außen gezogen, so daß er rundum Eiit der Verteilerringfläche planparallel verlaufend, mit geringer Schlitzbreite einen der Spinnguteinspeisung dienenden Ringspalt bildet, durch den eine absolut gleichmäßige und verstopfungsfreie Einspeisdosierung gewährleistet ist.

Die bezweckte Kapillarenbildung erfolgt nach der physikalischen Wirkungsweise der Zentrifugen, nach der in bekannter Art der Durchfluß des Spinngutes durch die als Verzugsstrekken ausgebildeten Kanäle und der mit diesen zusammenwirkenden Düsen durch die Zentrifugalkraft des rotierenden Düsenkörpers bewirkt wird.

Die Erfindung stützt sich hierbei auf die physikalische Ge-, setzmäßigkeit, nach der eine in Gravitationsfeld einer umlaufenden Scheibe radial geführte Masse infolge der auf sie einwirkenden Zentrifugalkraft eine progressiv verlaufende Zentrifugalbeschleunigung erfährt, deren ansteigende Beschleunigungskurve auf ca. der halben Strecke zunächst etwa linear verläuft, um dann auf der restlichen Strecke zur Scheibenperipherie hin steil anzusteigen, und zwar verursacht durch die dort wirksam einsetzende Coriolisbeschleunigung, die bekanntlich vectoriell aiit der Zentrifugalbeschleunigung additiv zusammenwirkt.

Diese Gesetzmäßigkeit verbürgt die einwandfreie Punktion des erfindungsgemäßen Vorganges, indem dadurch naturgemäß auch bewirkt wird, daß die Zentrifugalkraft auch auf die reduzierte Masse der auf feinste Titer ausgezogenen, flüssigen Kapillaren innerhalb des Gravitationsfeldes wirksam bleibt, und die Gestaltung der Verzugsstrecken mit der Anordnung der mit diesen zusammenwirkenden Düsen werden im wesentlichen

durch diese vorteilhaften Gegebenheiten "bestimmt.

Beim Gegenstand der Erfindung sind deshalb die Düsen um ein kleines Stück hinter der Verzugsstreckenmitte zur Scheibenperipherie hin so angeordnet, daß die an diesem Ort verlaufende Längsachse der Verzugsstrecke mit der Mittelachse der Düsenbohrung genau fluchtet.

Während die Eingangsverzugsstrecken von ihrem Einlauf her als flache Kanäle mit einem dem Verzugsverlauf entsprechenden Konvergenz bis an den trichterförmigen Düseneinlauf geführt sind, weisen die hinter den Düsen weiterführenden Ausgangsverzugsstrecken die Querschnittsformen eines auf die Spitze gestellten und mit einem in Umlaufrichtung schräg geneigten Dreiecks auf, wobei also die untere Spitze die Basis der Verzugsstrecke darstellt, die den Ausgangspunkten mit den Düsenbohrungen genau korrespondierend, sich nach der Scheibenperipherie hin etwas verjüngen. Die zwischen den Eingangsverzugsstrecken stehengebliebenen Felder bilden an den Kanaleinläufcn messerartige Grate, durch die das auf der Verteilerringfläche ^u einem dünnsohichtigen kreisförmigen Film radial verzogene Spinngut ohne Stauwirkung getrennt und als Einzelströme in die Verzugsstrecken geleitet wird, in denen es durch die konstant wirkende Fliehkraft entsprechend der sich verjüngenden Kanalform zu schmalen Filmstreifen verzogen werden, um schließlich von den trichterförmigen Düsenbohrungen aufgenommen zu werden, in denen sie dann in der Art, wie sie von der Rohrziehtechnik her bekannt ist, zu hohlen oder vollen Fäden gerollt werden, um schließlich hinter den Düsen in den Ausgangsverzugsstrecken in erwähnter Weise zu feinem Kapillartiter verzogen zu werden.

Besonders günstig ist jedoch nach einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens die Ausfuhrungsform, die eine gekrümmte Scheibenfläche vorsieht, dergestalt, daß die Eingangsverzugsstrecken bis zu den Düsen hin eine schwache Steigung auf-

weisen, und daß die Ausgangsverzugsstrecken hinter den Düsen zunächst etwas steiler verlaufen um mit sanfter Wölbung bei stetig abnehmender Steigung horizontal und für eine kurze Reststrecke zum Auslauf hin mit etwas Neigung nach unten zu. verlaufen.

Auf diese Weise wird ein asynchronischer Verzugsverlauf erreicht, denn durch d^e ansteigend gekrümmte Bahn der Verzugsstrecken erfährt- die Spinnflüssigkeit eine anfänglich starke Fließverzögerung, die stetig abnehmend schließlich zur maximalen Beschleunigung übergeht.

Die damit beabsichtigte vorteilhafte Wirkung besteht darin, daß durch diese erfindungsgemäße Anordnung der Düsenkopfdurchmesser klein gehalten und daher mit hohen Drehzahlen betrieben werden kann, und daraus ergibt sich eine Höchstleistung sowohl in Bezug auf Titerfeinheit als auch auf Spinngeschwindigkeit, weil die Steigerung des Beschleunigungsfaktors am wirkungsvollsten durch Drehzahlerhöhung beeinflußt wird. Bei zweckentsprechender Wahl von Scheibendurchmesser und Drehzahl weist die erwähnte Bauart den weiteren Vorteil auf, daß die Verzwirnung der Einzelkapillaren selbst bei sehr hohen Spinngeschwindigkeiten noch mit hohem Drall erfolgt.

Die Erfassung und Portleitung der aus den Verzugsstrecken austretenden Kapillaren wird erfindungsgemäß durch die Schleppwirkung eines kompressiblen Trägermediums, beispielsweise Luft, bewirkt, die von einer umlaufenden Ringleitung zunächst in die mit dieser korrespondierenden Düsengehäuse einströmt und die anschließend unter injektorartigem Zusammenwirken mit den Führungsdüsen unter Mitnahme der aus diesen austretenden Kapillaren in die von den Düsengehäusen ausgehende Fortlei-■tungsröhrcheii eingeblaser. vircU

Außer seiner kontinuierlichen Schleppwirkung dient das Trägermedium gleichzeitig der Abschreckung und Abkühlung der aus

der Schmelze gesponnenen Pasern, während beim Lösungsspinnen das Trägermedium aufgeheizt wird, um" neben seiner Schleppwirkung ein Verdampfen des Lösungsmittels aus den Fasern zu "bewirken.

Es ist nun bekannt, daß schon geringfügige Schwankungen der Temperatur und Strömung der Kühlluft an den aus der Schmelze gesponnenen Pasern Veränderungen in Farbe und Oberflächenstruktur verursachen, die die Qualität der Pasern beeinträchtigen.

Um solche Nachteile auszusehließen, wird nach der Erfindung vorgeschlagen, die umlaufende Ringleitung, die über die Düsengehäuse mit dem Zentrifugalspinnkopf fest verbunden ist, mit einer rundum verlaufenden nach oben gerichteten Spaltöffnung zu versehen, deren Händer 'am" ein kleines Stück hoeh.-gezogen parallel miteinander verlaufende Seitenwände eines Ringkanales bilden, in dem ähnlich wie beim laufrad eines Turbinengebläses, ein Schaufelgitter untergebracht ist. über der umlaufenden Ringleitung ist mit geringem Abstand eine zu ihr kongruente, in gleicher Weise ausgebildete stationäre Ringleitung spiegelbildlich angeordnet - wobei die seitlichen Kanalwände mit geringem Abstand einander übergreifen, so daß die beiden Ringleitungen gebläseartig zusammenwirken. Die vom Hauptgebläse her ausströmende luft wird durch mehrere auf dem Umfange der stationären Ringleitung in gleichen Abständen angeordnete Rohrleitungen, die gegenüber den Leitschaufeln in den Ringraum einmünden, diesem zugeführt, um verdichtet auf kurzen Wegen im Ringraum unter der umlaufenden Beschaufelung den Düsengehäusen zuzuströmen.

Durch diese Anordnung ist ein absolut gleichbleibender-Druck-Temperatur- und Strömungszustand der Luft gewährleistet, außerdem weist sie den Vorteil auf, daß die luftzuleitungsrohre und die stationäre Ringleitung mit einer der Zirkulation eines flüssigen Kühlmittels dienenden Doppelwandung aus-

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gebildet werden können, durch das die Temperatur der gegebenenfalls hinter dem Hauptgebläse vorgekühlten Luft bis zu den Düsengehäusen hin konstant gehalten wird.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in der Anordnung kurzer kegliger Abschreckdüsen vor den Austrittsmündungen der Verzugsstrecken innerhalb der sie umfassenden und achsgleich mit ihnen fluchtenden, kegeligen Führungsdüsen, die ihrerseits kraft- und formschlüssig mit dem Zentrifugalspinnkopf verbunden sind. Der Sinn dieser Anordnung liegt einerseits darin, daß zunächst infolge der kurzen Düsenführung eine vorzeitige Erstarrung der noch in flüssigem Zustand einlaufenden Kapillaren vor ihrem Zusammentreffen mit der Kaltluft vermieden wird, und daß andererseits ein Teil der der Portleitung dienenden Kaltluft durch Bohrungen in den Führungsdüsenwandungen auf Basishöhen der Abschreckdüsen diesen so zugeleitet wird, daß die Kaltluft in terminarer Strömung unter beabsichtigter Abschreckwirkung die erstarrten Fasern aufnehmen und durch die etwas größeren Bohrungen der Führungsdüsen mit dem Hauptluftstrom in die Fortleitungsröhrchen zusammenführen. Die Fortleitungsröhr-chen sind so geformt, daß sie ein kleines Stück hinter ihren Auffangerweiterungen eine Biegung aufweisen, hinter der sie dann als gerade Strecke in schräger Richtung nach unten zur Rotationsachse hin verlaufen, wobei sie auf gleicher Ebene mit ihren Mündungen vor einen stationären oder mitumlaufenden Hohlkegel zu stehen kommen, der mit sei_ner nach unten gerichteten Spitze mit der Rotationsachse fluchtet und der einer Aufbringung von Präparationsflüssigkeit auf die über die Kegeloberfläche streichenden Kapillaren dient* ErfindungsgemäS weist der Kegelmantel eine diesem Zweck dienende Perforierung auf, während der Hohlraum eine geeignete Stauiaasse beinhaltet, die das von oben eingespeiste Präparat in Jeweils erforderlicher Dosierung durch die Perforierung an die Kapillaren abgibt.

Eine besondere Bedeutung kommt dieser erfindungsgemäßen Vor-

richtung aber beim Verspinnen solcher Fasern zu, in denen die Bildung der Kristallide erst durch Einwirkung einer mit der Paser in Verbindung gebrachten Kontaktflüssigkeit erfolgt, indem anstelle der Präparation Kontaktflüssigkeit in den Hohlkegel eingespeist wird, die sich in beschriebener Art den Kapillaren, mitteilti Durch den feinen Kapillartiter bedingt₅ diffundiert die Kontaktflüssigkeit in sehr kurzem Zeitraum in die Kapillaren ein mit der Folge einer sofort einsetzenden Bildung der Kristallide.

Unterhalb der Kegelspitze ist ein Ring oder eine trichterförmige Einfädelvorrichtung angeordnet, durch die die anlaufenden Pasern gebündelt den nachgeordneten Quetschrollen bei gleichzeitiger Verzwirnung zugeführt werden.

Hit einer derartig ausgebildeten erfindirngsgesäßen Spinnvorrichtung ist ein wirtschaftliches und absolut sicheres Spinnverfahren gewährleistet. Der Spinnvorgang ist weitgehend variabel und man hat es in der Hand, durch Wahl der jeweiligen Verhältnisse Tön irarcinmesser vstü B^ehsshl d^s SeRtr^ifugalspisi«= kopfes in Relation zu Düsenquerschnitt und Verzugsstreckengeataltung. jeden gewünschten Kapillartiter sowie Spinng^schwin= digkeit zu bestimmen^

Das Verfahren gemäß der Erfindung entspricht daher hinsicht-

! lieh seiner Wirkungsweise grundsätzlich nicht mehr dem her-

[ ; _; kömmlichen Spinnverfahren, vohl weist es aoer neben den "be-

reits offenbarten den weiteren Vorteil auf, daß auch die schlecht verspinnbaren, kurzkettigen Polymere, beispielswei-

[ se niederpolymere Polyamide durch die erfindungsgemäße Kapil-

ί larenabschreckung in verzwirnter Padenform einwandfrei nach-

verstreckt werden können.

Durch die Zeichnung wird anhand einer beispielaweisen Ausführungsform die erfindungsgemäße Vorrichtung näher erläutert und es zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Oesamtquerschnitt mit der Besonderheit, daß die auf die Bildebene gesehene linke Zeichnungshälfte die Spinnvorrichtung für das Schmelzspinnverfahren, und die rechte Zeichnungshälfte für das Lösungsspinnverfahren darstellt.

' Fig. 2 eine Draufsicht auf den Zentrifugalspinnkopf, wobei in einem Ausschnitt die obere Scheibenhälfte weggelassen wurde, um die Innengestaltung des Zentrifugalspinnkopfes zu veranschaulichen.

Fig. 3 einen Teillängsschnitt durch einen Düsenkörper und f des anschließenden Ausgangsverzugskanales.

f Fig. 4 und 5

\ je einen Querschnitt dureh den Ausgangsverzugskanal

zur Veranschaulichung dessen Anfangs- und Endquerschnitt prof ils .

Fig. 6 in scheisatischer Darstellung einen vertikalen Schnitt der gestreckt gedachten Hingleitungen zur Veranschaulichimg deren geMJase&rtigen Zusassenwirkens und der Spinnluft zuführung in die JDüsengehäuse.

3 /Ib

Der Zentrifugalspinnkopf Z wird durch die untere Scheibenhälfta 1 und die obere Scheibenhälfte 2 gebildet, die mittels Schrauben 3 fest zusammengefügt sind. Mit 4 ist die fest eingespannte Lagerachse bezeichnet, auf der der Zentrifugalspinnkopf Z mit der keglig nach oben gezogenen unteren Lagerachse 1a und der das Antriebsrad 5 tragenden Lagerachse 2a drehbar gelagert ist. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird durch die Formgebung der oberen Scheibenhälfte 2 ein zwischen beiden Scheibenhälften 1 und 2 rundum verlaufender Hohlraum 6 gebildet, der der Aufnahme des mit der Lagerachse 4 fest verbundenen und aus dem Außenmantel 7 und Innenmantel 8 bestehenden Einspeissamaelbehälters dient. Der Außenmantsl 7 bildet an seinem oberen Teilstück in Verbindung mit der Lagerachse 4 und /lern Innenmantel 8 einen Sammelraum 9, der sich nach unten verjüngend bis auf die Verteilerringfläche 10 der unteren Scheibenhälfte fortsetzt. Durch die am unteren Rand des Außenmantels 7 planparallel zur Verteilerringfläche 10 verlaufenden Kreisringfläche 11 wird mit geringem Abstand zur Verteilerringfläche 10 der für die genaue Einspeisung der Spinnflüssigkeit vorgesehene Ringspalt 12 gebildet. Die obere Ringfläehe der unteren Scneibenhälfte 1 ist von der Peripherie der Verteilerringfläche 10 aus etwas erhaben ausgeführt und zwar um die lichte Höhe der Verzugsstrecken, die unter Bildung schneidenartiger Kanten S (Fig. 2) als EingangsVerzugskanäle 13 und weiterführende Ausgangsverzugskanäle 14 radial verlaufend in die erhabene Kreisfläche eingefräst sind. In kleiner Entfernung hinter der Verzugsstreckenmitte sind in Ausnehmungen "auswechselbare DUsenträger 15 so angeordnet, daß die Mittelachsen der gemäß Fig. 3 mit einem trichterförmigen Einlauf versehenen Diisenbohrungen 17 mit den Verzugsstreckenmittellinien fluchten. Den Düsen können gegebenenfalls auswechselbare Filter 18 vorgeordnet sein.

Die vom Einlauf her breite und flache Formen aufweisenden Eingangsverzugskanäle 13 verlaufen, sich stark verjüngend, bis zum Düsenkörper 15 hin, wobei sis in einiger Entfernung

von diesem allmählich in halbrunde, mit der Breite des äußeren Düseneinlaufdurchmessers 16 und in diese einmündende Rinnenformen übergehen.

Die sich hinter dem Düsenkörper 15 fortsetzenden Ausgangsverzugskanäle 14, die wie in Fig. 4 und 5 stark vergrößert dargestellt, einen, als ein auf die Spitze gestelltes und schräg zur Umlaufrichtung geneigten Dreiecks ausgebildeten Querschnitt 19 aufweisen, münden an der Peripherie des Zentrifugalspinnkopfes Z in die Bohrungen 20 der, zweckmäßig aus festem, wärmeisoliertem Material bestehenden Aosehreckdüsen 21, die innerhalb der Führungsdüsen 22 achsgleich zu ihnen so angeordnet sind, daß sie in Verbindung mit den sie umfassenden, ringförmig ausgebildeten Düsengehäusen 23 kraft- und formschlüssig mit dem Zentrifugalspinnkopf Z verbunden sind.

Die Innenräume 24 der Führungsdüsen 22 sind durch eine Anzahl in gleichen Abständen eingebrachte Bohrungen 25, die von der Kegelbasis der Abschreckdüsen 21 ausgehen, mit den Durchströmräumen 26 verbunden.

Während die ringförmigen Düsengehäuse 23 an einer Stelle ihres Umfanges, die vorzugsweise oben liegt, fest mit der Umlaufringleitung 27 so verbunden sind, daß die Durchströmräume durch die Verbindungsöff.nungen 29 mit dem Ringraum 30 kommunizieren, weisen die nach außen gerichteten Wände der Düsengehäuse 23 eine trichterartige Ausbildung 31 auf, in die in ihrem Innern die Führungsdüsen 22 zum Zwecke eines injektorartigen Zusammenwirkens hinein ragen.

Wie besonders in Fig. 1 und 6 dargestellt, weist die Umlaufringleitung 27 an ihrer obenliegenden Seite einen auf den ganzen Umfang sich erstreckenden Ringspalt auf, dessen hochgezogenen Ränder 32 einen Mngkanal (Fig. 2) bilden, in dem auf seinem Umfang in gleichen Abständen eine Anzahl Mfterschaufeln 33 angeordnet sind. Mit geringem Abstand ist über

fr

der Umlaufringleitung 27 eine stationäre, zu ihr kongruente Ringleitung 34 angeordnet, die in der gleichen Ausführungsart einen nach unten offenen "beschaufelten Ringkanal aufweist, dessen hochgezogene Ränder 35 mit geringer Überdeckung in den Ringkanal 32 hineinragen, wobei die stationären Schaufeln 36 mit geringer Spaltbreite über die umlaufenden Lüfterschaufeln 33 zu stehe_tn kommen, so daß durch die gegebene Rotation der Umlaufringleitung 27, wie in Fig* 6 schematisch dargestellt, beide Ringleitungen 27 und 34 gebläseartig zusammenwirken.

Die Spinnluft wird vorzugsweise durch eine Anzahl in gleichen Abständen angeordnete Zuleitungsrohre 37, die gleich der stationären Ringleitung 34 einen Doppelmantel 38 oder eine starke Isolierung aufweisen können, von einem nicht eingezeichneten Hauptgebläse oder einer Druckleitung in den Ringraum 39 eingeblasen, über die Leitschaufeln 36 dem Schaufelgitter der Lüfterschaufeln 33 zugeleitet und unter bekannter Verdichterwirkung in den Ringraum 30 unterhalb der Lüfterschaufeln 33 gedrückt, von wo sie auf kürzestem Wege durch die Verbindungsöffnungen 29 in die Durchströmräume 28 gelangt. Eine kleine Teilmenge der Spinnluft tritt hierbei jeweils durch die Bohrungen 25 in den Innenraum 24 der Führungsdüse 22 ein und durchströmt diesen, die Kapillare umhüllend, in Achsrichtung, um schließlich durch die DÜsenbohrung 22a wieder auszutreten, wobei sie von deea vom Durchströmraum 28 her ausströmenden Hauptstrom injektorartig aufgenommen wird, um als gemeinsames Schlepp- und Trägermedium der mitgeführten Kapillare zu wirken.

Die Fortleitungsröhrchen 40 sind als Fortsatz an den den gleichen Durchmesser aufweisenden Mündungen der trichterförmigen Ausbildungen 31 angefügt, wobei sie zunächst achsgleich in radialer Richtung etwas gestreckt verlaufen und die dann nach einer Biegung in schräger Richtung zur Drehachse hin nach unten geführt sind, wo sie mit ihren Mündungen auf gleicher Ebene vor den stationären, oder wie in Fig. 1 dar-

.φ-

gestellt, mitumlaufenden Präparationshohikegel 41 so zu stehen kommen, daß die aus den Portieitungsröhrchen 40 austretenden Kapillaren die polierte Außenseite des Präparationshohlkegels 41 bestreichen. Die Wandung des Präparationshohlkegels 41 weist auf der durch die Kapillaren bestrichenen Zone eine rundum verlaufende Perforierung 42 auf. Der Innenraum ist mit einer der Speicherung und Dosierung von Präparations- oder Kontaktflüssigkeit dienenden porösen Masse 43 ausgefüllt, wobei die Einspeisung der Flüssigkeiten durch ein von oben axial durch die Lagerachse 4 durchgehende Bohrung 59 nach unten geführtes Zuleitungsrohr 44 erfolgt.

Die nach der Erfindung vorgeschlagene lagerungsart des zweigeteilten Sentrifugalspinnkopfes Z auf einer stationären Lagerachse 4 weist den Vorteil auf, daß sowohl der aus dem Außen- und Innenmantel 7 und 8 gebildete Einspeissammelbehälter, als feuch die mit diesen zusammenwirkenden Produkt- und Energieleitungen in einer solchen Anordnung erfolgen kann, daß weder ihre Punktion noch ihre Führung durch bewegte oder sich drehende Maschinenteile beeinträchtigt werden, indem erfindungsgemäß alle produkt- und energieführenden Leitungen in koaxialen, in die Lagerachse 4 eingebrachten Bohrungen von oben bis auf Höhe ihrer Anschlüsse geführt sind, von wo sie dann radial abgehend in den Hohlraum 6 einmünden.

Demzufolge kann die Zuführung des Spinngutes, das von einem nicht eingezeichneten Schmelzextruder, Lösungskessel und dgl. Über ein Filter angeliefert wird, durch eine oder mehrere Rohrleitungen 45» die eine starke Isolierung 46 aufweisen können, in den Einspeissammelbehälter erfolgen.'

Beim Schmelzspinnverfahren wird hierbei sowohl der Außenais auch der Innenmantel 7 und 8 mit einer vorzugsweise elektrischen Heizeinrichtung 47 bestückt, deren Energie-Zu- und -Ableitung 48 in vorbeschriebener Weise erfolgt. In

Fig. 1 und 2 ist dies auf der linken Bildhälfte dargestellt. Zur Konstanthaltung der für eine niedrigviskose Spinnflüssigkeit erforderlichen Temperatur sowie zur Regelung der Spinnflüssigkeitseinspeisung sind Niveau- und Temperaturfühler 49, 50 vorgesehen, deren Impulsleitungen 51» 52 durch die Bohrungen 53» 54 (Fig. 2) zu den Meß- und Regelgeräten führen. Weiterhin ist je eine koaxial durch die Lagerachse 4 führende Vor- und Rücklaufleitung 55» 56 eines den Luftsauerstoff vom Spinngut abhaltenden Schutzgases (N2) so angeordnet, daß das unter schwachem Überdruck eingeblasene Schutzgas den ganzen Hohlraum 6 auszufüllen vermag. Ein Eindringen von Luftsauerstoff bzw. Ausströmen des Schutzgases wird durch Stopfbüchsen 57 und 58 vermieden.

Für die aus einer Lösung gesponnenen Kapillaren ist eine Beheizung in vorerwähntem Sinne nicht erforderlich, da bekanntlich die Verfestigung der Kapillaren durch Verdampfung des der Spinnflüssigkeit latenten Lösungsmittels erfolgt. Diese Verdampfung setzt hierbei unmittelbar hinter der Abschreckäüsenmündung 21 ein, wobei die flüssigen Kapillaren zunächst in einen halbfesten Zustand übergehen. Dabei wird durch die SpinnlUi tteilissngs_} di« duroh die Bohrungen 25 is die Inaesräume 24 einströmt, durch ihre schützende Umhüllung eine .Berührung der Büsenöohrungswänätffig 22a der nüeh teigiges Kapillaren vermieden. Dem gleichen Zweck dient die Anordnung einer Doppelwandung 60 us die Portieitungsröhrchen 40, die sich auf die Länge deren Biegung erstrecken, indem die in den Zwischenräumen 61 von den Düsengehäusen 23 her ausströmenden Spinnluftteilmengen durch die Bohrungen 62 in die Fortleitungsröhrchen 40 eingeblasen und dadurch an den Biegungsoberseiten in den Fortleitungsröhrehen 40 mitströmende Luftpolster gebildet werden, die eine klebende Berührung an den Röhrchen-Innenwänden durch die, durch Beharrungsvermögen und Fliehkraft nach außen strebenden₅ teigigen Kapillaren verhindern. Wie aus der Darstellung auf der rechten Bildhälfte in Fig. 1 ersichtlich, münden die Fortleitungsröhrchen 40 in einiger Entfernung unterhalb ihrer Bogenausläufe mit allmählich sich verengender Innen-

weite in als Injektor ausgebildete Zwischenringgehäuse 63 ein, deren Ringräume durch die Verbindungsöffnungen 64 mit dem Ringraum 65 der mit ihnen fest verbundenen umlaufenden Ringleitung 66 kommunizieren.

Von der Zwischengehäusewandung her um ein kleines Srück nach oben sind in die Wandung der Fortleitungsröhrchen 40 eine ' Heine nach innen gerichtete öffnungen 67 eingebohrt, durch

die der größte Teil der mit Lösungsmitteldampf gesättigten Heißluft, begünstigt durch den Stau, der sich aus der Rohrverengung zum Auslauf hin ergibt, austritt.

{ Die Ausbildung der beschaufelten Ringleitung 66 ist gleich

j der beschriebenen Umlatifringleitung 27 und analog hierzu

auch die auf die gleiche Art über ihr angeordneten beschaufelten stationären Ringleitung 68, in die durch eine Anzahl Zuführungsrohre 69 aufgeheizte Frischluft eingeführt und die in bereits beschriebener Art eines gebläseartigen Zusammenwirkens beider Ringleitungen 66 und 68 in den Ringraum eingeblasen wird. Durch diese zweigeteilte Luftführung wird eine einwandfreie Kapillarenaushärtung gewährleistet.

Aus strömungstechnischen Gründen und zum Zwecke einer star-ϊ"#ϊ! nSj-utTUng \t€3T rGrKiSi i»üiig3?GxirCrieil «j-\/ Sxiiu. uI6S6 ΑϊϊϊϊβΐΓ—

halb einer, ihrem nach unten hin konvergenten Verlauf entsprechenden, konischen Ummantelung 70 angeordnet, so daß ein kegliger, allseitig geschlossener hohler TJmdrehungskörper /gebildet wird, an dessen Innenseite die Fortleitungsröhrchen - ■■■■■*yjbefestigt sind. Diese Anordnung erlaubt es auch, anstelle der Fortleitungsröhrchen 40 durch hochgestellte längsverlaufende lamellenartige Zwischenwände zwischen einer Doppelwandigen Ummantelung Fortleitungskanäle zu bilden mit dem - Vorteil einer erheblichen Erweiterung der Spinnkapazität. Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, daß der so gebildete Innenraum als Sammelraum für die aus den Bohrungen 67 ausströmende Heißluft, die durch die Längsbohrung 59 in der

Lagerachse 4 über eine fortleitende Rohrleitung atigezogen und einer Lösußgsmittel-Rückgewinnungsanlage zugeführt wird. Durch Anordnung verstärkender, mit der Ummantelung 70 fest verbundener Ringe 71, wird durch fest mit ihnen verbundenen Diagonalzugstäben der Mantel- und Röhrchenfliehkraft entgegen gewirkt.

Die für einen einwandfreien Verzugsvorgang absolut erforder= liehe niedere Viskosität der zunächst zu dünnschichtigen Filmen und anschließend zu feinen Kapillartitern ausgezogenen Spinnflüssigkeit wird durch eine gleichmäßige Beheizung des Zentrifugalspinnkopfes Z bewirkt.

Gemäß der Darstellung auf der linken Bildhälfte der Pig. 1 sind zu diesem Zwecke oberhalb und unterhall) des rotierenden Zentrifugalspinnkopfes % Strahltingsheiizeleaente 73 stationär und mit geringem Luftspalt zur oberen bzw» unteren Scheibenhälfte 1 und 2 angeordnet, die nach außen hin eine starke Wärmeisolierung 74 aufweisen.

Claims (12)

ansprüche

1. iontinuierlich arbeitende Zentrifugalspinnvorrichtung zun drucklosen Verspinnen von halb- und vollsynthetischen Stoffen unter Verwendung eines rotierenden Zentrifugalspinnkopfes, in dem die als Schleudergut eingebrachte Spinnflüssigkeit durch i'liehltraftvrirkung zu feinen Fase-rn verzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß in dem auf einer stationären Lagerachse (4) drehbar gelagerten Zentrifugalspinnkopf (Z) radial verlaufende und allseitig geschlossene Verzugskanäle angeordnet sind, in denen die in Achshöhe als dünnschichtiger Kreisflächenfilm kontinuierlich eingespeiste Spinnflüssigkeit durch Zentrifugalkraft und unter der Wirkung einer progressiven Zentrifugalbeschleuhigung zu feinen Pasern verzogen werden, die durch an der Peripherie des Zentrifugalspinnkopfes (Z) angeordnete Doppeldüsen (21, 22) bei injektorartigem Zusammenwirken mit deren Düsengehäusen (23) unter der Schleppwirkung eines, eingeblasenen kompressiblen Trägermediums in einiger Entfernung vom Zentrifugalspinnkopf (Z) entfernt, durch anschließende Fortleitungsröhrchen (40) oder Kanäle zentral in Drehachsenmitte zu einem Pa- * denbündel zusammengeführt und durch weitertreibende stationär gelagerte Quetschrollen, Timlenkrollen und dgl. erfalit worden, so daß durch die gegebene Spinnvorrichtungsrotation eine direkte Verzv/irnung der Einzelfasern zu einem fertig verzwirnten Faden erfolgt.

2. Zentrifugalspir^vorrichtung nach Vnspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daii der Zentrifugalspinnkopf (Z) aus zwei rcit planparallel geschliffenen Kreisringflächen fligendicht aufeinanderliegender! Scheibenhälften (1 u, 2) gebildet wird, die mittels lösbarer Verbindungen (3)

zusammengefügt und so geformt sind, daß in Achsnähe in Verbindung mit der Lagerachse (4) ein rundum verlaufender Hohlraum gebildet wird, der nach außen hjn durch Stopfbüchsen (57 u. 5B) abgedichtet ist.

3. Zentrifugalspinnvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Verzugsstrecken als nach oben offene Kanäle in die Kreisringfläche der unteren ocheibenhälfte (1) gerade oder gekrümmt verlaufend, eingefräst sind.

4. Zentrifugalspinnvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzugsstrecken in EingangsVerzugskanäle (13) und Ausgangsverzugskanäle (14) unterteilt sind, zwischen denen auf gleicher Basishöhe genau fluchtende, in Düsenträger (15) eingebrachte Düsenbohrungen (17) angeordnet sind.

5. Zentrifugalspinnvorrichtung nach Anspruch H bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spinnguteinspeisung Über einen im Hohlraum (6) stationär um die Lagerachse (4) angeordneten Kinspeissammelbehälter als dünnschichtiger Film auf eine den Verzugsstreckeneinläufen vorgeordnete Verteilerringfläche (10) in deren Zusammenwirken mit dem Einspeissamraelbehälter erfolgt.

(5. Zentrifugalspinnvorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umrr.antelungen der Führungsdüsen (22) eine Anzahl Bohrungen (25) aufweisen, die die Innenräun.e (24) der l-'ührungadüsen (22) mit den Durchströmräumen (26) des Düsengehäuses (23) verbinden.

7. Zentrifugalspinnvorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Kühlung, rortleitungsstabilisierung und Fortleitung dienende !compressible Medium durch mehrere Zuleitungsrohre (37) einer

stationären Ringleitung (34) zugeführt wird, die einer zu ihr kongruenten, mit dem Zentrifugalspinnkopf (Z) fest verbundenen Ringleitung (27) so vorgeordnet ist, daß durch eine in beiden Ringleitungen angeordnete Beschaufelung ein gebläseartiges Zusammenwirken erzielt wird.

8. Zentrifugalspinnvorrichtung nach Anspruch .1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daS die Fortleitungsröhrchen (40) innerhalb einer kegligen Ummantelung (70) untergebracht sind.

S· Zentrifugalspinnvorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Portleitung der Spinnfaser in Kanälen erfolgt,, die durch Zwischenwände innerhalb einer Doppelummantelung gebildet ' werden.

10. Zentrifugalspinnvorrichtung nach Anspruch 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Zentrifugalspinnkopfes (Z) mehrere Verzugsstrecken führende Zwischenscheiben übereinander angeordnet sind.

11. Zentrifugalspinnvorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, gekennzeichnet durch die koaxiale Führung der Produkt-, Energie- und Impulsleitungen innerhalb der Lagerachse (4).

12. Zentrifugalspinnvorrichtung nachAnspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (7) des Einspeissamiaelbehälters auf der Lagerachse (4) zur Regulierung des Kingspaltes (12) axial verschiebbar angeordnet ist.