EP1093535A1 - Filtervorrichtung und spinnkopf - Google Patents

Filtervorrichtung und spinnkopf

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EP1093535A1
EP1093535A1 EP99927841A EP99927841A EP1093535A1 EP 1093535 A1 EP1093535 A1 EP 1093535A1 EP 99927841 A EP99927841 A EP 99927841A EP 99927841 A EP99927841 A EP 99927841A EP 1093535 A1 EP1093535 A1 EP 1093535A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
filter
filter element
sealing
head
distributor
Prior art date
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Granted
Application number
EP99927841A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1093535B1 (de
Inventor
Ralf Wnuk
Norbert Lang
Jürgen HAUSDORF
Markus Reichwein
Roland Nitschke
Jörg ALEXANDER
Stefan Becker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hydac Process Technology GmbH
Oerlikon Barmag AG
Original Assignee
Barmag AG
Hydac Process Technology GmbH
Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Barmag AG, Hydac Process Technology GmbH, Barmag Barmer Maschinenfabrik AG filed Critical Barmag AG
Publication of EP1093535A1 publication Critical patent/EP1093535A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1093535B1 publication Critical patent/EP1093535B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D4/00—Spinnerette packs; Cleaning thereof
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D1/00—Treatment of filament-forming or like material
    • D01D1/10—Filtering or de-aerating the spinning solution or melt
    • D01D1/106—Filtering

Definitions

  • the invention relates to a filter device for a spinning head and a spinning head for the production of plastic threads, which has a housing in which the plastic melt flows through a filter element with a filter material under pressure before it emerges from the spinning nozzles Melt pressure experiences an axial contact force, which acts on the sealing edges of the filter element by closing sealing gaps.
  • a single ring filter element which comprises a mixing device in the interior of the housing, which serves to bring the filtered melt stream coming out of the filter with homogeneous mixing; only the known filter element is only slightly stable in terms of pressure and the elasticity of the clamped filter element is not sufficient to completely seal off the possible passage points in the form of the sealing gaps via its sealing edges.
  • the ring filter element with plate filter packets; The resulting deflection of the melt flow within the filter element with its disk filter disks alone results in an unfavorable energetic flow behavior, which hinders the actual filtering process for the plastic melt.
  • the solution in question is also expensive to implement.
  • a spinning head is known from DE 42 27 1 14, in which the stability of the ring filter element is increased due to radial support by a distributor device, but with the result that the filter element can be flowed through very unevenly.
  • filter elements with a support tube which have wall-side fluid passages which are enclosed by a filter material.
  • the end of the filter element is firmly clamped in housing parts of the filter device, so that only a seal in the area of predeterminable seal values can be achieved there. If there are signs of settlement in the seals due to the static clamping, this is associated with a loss of tightness.
  • the object of the invention is to create an improved filter device for a spinning head. fen, which allows a low-energy filtration operation, is pressure-stable, ensures a good permanent seal and is inexpensive to implement. A corresponding object is achieved by a filter device with the features of claims 1 and 2.
  • Another object of the invention is to develop a spinning head of the type mentioned at the outset in such a way that there is a particularly homogeneous plastic melt for producing a multifilament synthetic thread at the outlet.
  • a spinning head with the features according to claim 12 solves this problem.
  • the filter element has a support tube with wall-side fluid passages to form an exchangeable structural unit, which is surrounded by the filter material, which at least at one end protrudes axially with its sealing edge over the support tube and / or axially is set back, a pressure-stable unit is formed, which is reliable in operation even at high melt pressures. Since the flow direction for the plastic melt takes place uniformly in one direction over the entire length of the filter element, the flow is energetically favorable and the flow of melt is not opposed by any artificial resistance.
  • the filter element in question can be created from standard components, in particular from conventional metal mesh filter materials, its production is inexpensive.
  • a flat sealing edge is present at the filter element at least at one end, the overall rigidity of the filter element being such is chosen that the sealing gap is closed under the contact pressure.
  • a dynamic sealing system for the filter device with a spinning head is thus implemented, which seals more and more with increasing contact pressure.
  • the spinning head according to the invention is particularly characterized in that the plastic melt is guided uniformly from inlet to outlet without different dwell times.
  • the delivery space formed between the melt-permeable support tube and the distributor head ensures that the filter element flows through uniformly and that the filtered plastic melt is discharged unhindered to the outlet. A high pressure stability of the filter element is achieved through the support tube.
  • an underside of the pressure plate can be chamfered on the displacement device between the pressure plate and the distributor head, which underside acts as a sealing surface against a sealing edge of the filter element. This avoids disadvantageous flow-related backlogs.
  • the underside of the pressure plate is preferably inclined at an angle of 0 ° to 40 ° in the direction of the exit of the plastic melt in the spinning head.
  • the support tube ⁇ and the filter material are connected to form a cylindrical filter jacket the ends of which are formed by the sealing surfaces of the filter element. It is particularly advantageous that the filter material at the end of the filter element facing the pressure plate protrudes axially with its sealing edge over the support tube or is set back, so that there is no accumulation corner.
  • the elasticity of the filter jacket is not restricted by the radial stability of the support tube. Due to the fluid passages in the support tube, the filter jacket has an axial elasticity, which dynamically supports the closing of the sealing gaps over the sealing edges of the filter element under the axial contact force.
  • the elasticity of the filter element can be favored and increased by the fact that the filter element does not have end caps made of a correspondingly rigid material, but rather the elasticity is achieved solely by compressing the filter material and welding it at the end.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a spinning head according to the invention with a filter device according to the invention
  • FIG. 2a shows a longitudinal section through a modified filter element with support tube and filter material
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through the support tube according to the Fig.2.
  • 1 shows as a whole 10 a spinning head for producing plastic threads from a plastic melt (not shown), in particular a polymer melt.
  • the spinning head 10 has a housing 12 in the manner of a hollow cylinder with an upper inlet opening 14 for the entry of the plastic melt and with a lower outlet opening 16 for receiving a spinneret which has numerous nozzle bores for the exit of the filaments of a multifilament synthetic thread (not shown).
  • the lower outlet opening 16 is closed with a spinneret plate in the usual and therefore not shown in detail.
  • the right half of the picture represents the spinning head in an initial position and the left half relates to the operating position in which the movable parts of the spinning head 10 are shown in their operating position under the pressure and force of the plastic melt.
  • the filter element 18 For a filtering process of the plastic melt, it is passed under pressure through a filter element 18 with a filter material 20 before it emerges from the spinnerets via the spinneret plate, the flow direction being radial from the outside inwards.
  • the filter element 18 in question is shown in an improved illustration in FIG.
  • the filter material 20 experiences an axial contact force via a distributor device 22, which acts upon the sealing edges 26, 28 of the filter element 18 as a possible passage point for the plastic melt by closing sealing gaps 24.
  • the filter element 18 has a support tube 30 with fluid passages 32 for the plastic melt, forming an exchangeable structural unit, as shown in FIG. 2, although not all of them are shown in FIG. 3, which shows the support tube 30 Passage points 32 are shown. However, these are assigned to each other in groups of three evenly distributed along the outer circumference of the drum-like support tube 30.
  • the filter material 20 encloses the same with the support tube 30.
  • the filter material 20 viewed in the direction of looking at the figure, protrudes axially at the upper end with its sealing edge 28 via the support tube 30 and axially back at the lower end.
  • the filter material 20 preferably consists of a pleated filter jacket 34 made of wire mesh or of a metal fiber fleece, in particular in the form of stainless steel. To connect the jacket ends, these are connected to one another via a longitudinal weld seam (not shown) to form a cylindrical hollow body. Instead of pleating, the filter jacket can also be wound in one or more layers around the support tube 30 (not shown).
  • the filter jacket 34 consists of a multilayer stainless steel mesh with a filter fineness between 5 ⁇ m to 500 ⁇ m, in particular 50 / vm to 1 50 ⁇ m.
  • the filter material is also commercially available under the brand name "Micron".
  • the filter jacket 34 is pleated, there is an independent sealing edge 26, 28 for each filter fold on the opposite end sides of the filter jacket 34
  • the pleated design of the filter jacket 34 can also consist of a continuous cylindrical filter jacket with a flat outer circumference
  • the respective filter material 20 can form the filter jacket 34 in one piece or in one piece, the support tube 30 being an integral part of the entire filter element Embodiment, the support tube 30 is also completely eliminated and formed exclusively by the filter element cylinder.
  • the filter jacket 34 has a predeterminable elasticity which, under the aforementioned axial contact force during the filtering process, ie during the operation of the spinning head 10, closes the respective sealing gap. 24 supported via the sealing edges 26, 28 of the filter element 18.
  • the sealing edges 26, 28 of the filter element 18 are inclined relative to the circular planes 36 of the support tube 30 by a predeterminable angular amount, in particular by 15 °, in the direction of the entry of the plastic melt into the spinning head 10. This results in two radial sealing flanges 38 parallel to the circular planes 36 which, as in the illustration according to FIG. 2, are correspondingly compressed in a filter jacket 34 and are thus disc-shaped.
  • a corresponding compression occurs even if the filter jacket is, as already mentioned, hollow-cylindrical.
  • the sealing is accomplished via the sealing edges 26, 28.
  • An effective sealing effect and sealing is achieved via the support tube 30 cooperating with the filter jacket 34, so that overall the filter element 18 achieves the sealing effect.
  • the sealing edges 26, 28 of the filter element 18 are each formed by a circumferential weld 40 (see FIG. 2), which completely covers the front ends along the pleated folds of the filter jacket 34.
  • the circumferential weld 40 is in this case by grinding or the like. reworked that the sealing edges 26, 28 run straight along a closed circumferential arc to ensure their sealing purpose.
  • the distributor device 22 has a distributor head 42 with a pressure plate 44 at its upper end.
  • the distributor head 42 is guided within the housing 12 in a longitudinally movable manner within a cylindrical support receptacle 46.
  • the filter element 18 encompasses the outer circumference of the mentioned distribution head 42 and is supported at one end on the underside of the pressure plate 44 and at the other end on a projection 48 of the support receptacle 46.
  • the underside of the pressure plate 44 and the top of the projection 48 are also provided with an angle of inclination that corresponds to the angle of inclination of the sealing edges 26 and corresponds to 28 and is preferably 1 5 ° with respect to the horizontal.
  • a sealing ring (not shown) can also be arranged between the sealing edge 26 of the filter element and the sealing surface of the distributor device 22.
  • the lower sealing edge 28 is arranged axially recessed relative to the support tube 30 when viewed in the direction of the figure.
  • the sealing edge 26 is arranged to run flat, i.e. lying together in a horizontal plane with the associated free end of the support tube 30.
  • the sealing gap closes 24 takes place visibly up to the maximum sealing effect and consequently a secure seal in the area of the circular weld seams, which essentially form the sealing edges 26, 28.
  • the outer circumference of the filter element 18 delimits with the support receptacle 46 a feed space 50 which is dimensioned volumetrically such that a possible dead space is kept small.
  • the support tube 30 with the distributor head 42 delimits a delivery space 52 for the plastic melt, wherein the delivery space 52 can also consist of individual longitudinal channels, which are arranged on the outer circumferential side of the distributor head 42 and can extend in the longitudinal direction over the entire height of the support tube 30.
  • the feed space 50 tapers conically from top to bottom as viewed in the direction of FIG. 1, the delivery space 52 widens conically from top to bottom. It has been shown that this leads to optimal flow conditions when flowing through the filter element 18 with a simultaneous reduction in dead space.
  • the distributor head 42 cooperates in the usual way with a control head 54, which is guided longitudinally in the housing 12 along the inner wall and, with an increasing feed movement in the direction of the distributor head 42, provides an edge seal 56 with respect to the housing 12.
  • the control head 54 has a central recess 58 and from there the plastic melt is distributed evenly over the top of the pressure plate 44. From there, the plastic melt enters the feed space 50 via a longitudinal channel guide 60 on the circumferential side
  • Control head 54 is supported in relation to the distributor head 42 via a spring-elastic spacer 62 in the manner of a partial segment of a plate spring.
  • the spacer in question can in turn be supported with its lower end accordingly on an edge flange of the support receptacle 46 or on the distributor head 42 for limiting the path of the control head 54.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung für einen Spinnkopf (10) zur Herstellung von Kunststoff-Fäden sowie einen Spinnkopf (10) selbst, der ein Gehäuse (12) aufweist, in welchem die Kunststoffschmelze vor ihrem Austritt aus den Spinndüsen unter Druck ein Filterelement (18) mit einem Filtermaterial (20) durchströmt, das über eine Verteilereinrichtung (22) in Abhängigkeit von der Stärke des Schmelzedruckes eine axiale Anpreßkraft erfährt, die unter Schließen von Dichtspalten (24) auf die Dichtkanten (26, 28) des Filterelementes (18) einwirkt. Durch die besondere geometrische Gestaltung des Filterelementes (18) und/oder seines Elastizitätsverhaltens läßt sich ein energetisch günstiger Filtrierbetrieb erreichen, wobei das Filtriersystem druckstabil ist und eine gute fortwährende Abdichtung gewährleistet.

Description

Filtervorrichtung und Spinnkopf
Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung für einen Spinnkopf und einen Spinnkopf zur Herstellung von Kunststoffäden, der ein Gehäuse aufweist, in welchem die Kunststoffschmelze vor ihrem Austritt aus den Spinndüsen unter Druck ein Filterelement mit einem Filtermaterial durchströmt, das über eine Verteilereinrichtung in Abhängigkeit von der Stärke des Schmelzedruckes eine axiale Anpreßkraft erfährt, die unter Schließen von Dichtspalten auf die Dichtkanten des Filterelementes einwirkt.
Beim sogenannten Schmelzspinnen muß die Polymerschmelze unmittelbar vor Durchtritt durch die Düsenplatte einer Feinstfiltration mittels Sandfilter, Metallpulverfilter oder Filterkerzen unterworfen werden. Durch die EP 0 658 638 B 1 ist es bekannt, die Polymerschmelze durch eine Mehrzahl parallel angeordneter Filterkerzen aus Metallgewebe zu leiten mit dem Nachteil, daß eine gleichmäßige Anströmung sämtlicher Filterkerzen prak- tisch ausgeschlossen ist, mit der Folge, daß einzelne Filterkerzen bevorzugt verschmutzen und sämtliche Filterkerzen nach kurzer Laufzeit gereinigt bzw. ausgetauscht werden müssen. Bei einem gattungsgemäßen Spinnkopf nach der DE 42 25 341 A1 ist zwar bereits ein einziges Ringfilterelement vorgeschlagen worden, das eine Mischeinrichtung im Inneren des Gehäuses umfaßt, die dazu dient, den gefil- terten Schmelzestrom unter homogener Durchmischung aus dem Filter kommend zusammenzuführen; allein das bekannte Filterelement ist nur wenig druckstabil und die Elastizität des eingespannten Filterelementes reicht nicht aus, um über seine Dichtkanten eine vollständige Abdichtung der möglichen Durchtrittsstellen in Form der Dichtspalte zu verschließen. Um diesem Nachteil zu begegnen, ist man in der Praxis zwar schon dazu übergegangen, das Ringfilterelement durch Tellerfilterpakete zu ersetzen; allein durch die dadurch bedingte Umlenkung des Schmelzestromes innerhalb des Filterelementes mit seinen Tellerfilterscheiben kommt es zu einem ungünstigen energetischen Strömungsverhalten, was den eigentlichen Fil- tervorgang für die Kunststoffschmelze behindert. Auch ist die dahingehende Lösung teuer in ihrer Realisierung.
Des weiteren ist aus der DE 42 27 1 14 ein Spinnkopf bekannt, bei welchem die Stabilität des Ringfilterelementes aufgrund einer radialen Abstützung durch eine Verteilereinrichtung zwar erhöht ist, jedoch mit der Folge, daß das Filterelement sehr ungleichmäßig durchströmbar ist.
Durch die US-PS'n 4,661 ,249 und 2,881 ,474 sind Filterelemente mit einem Stützrohr bekannt, das wandseitige Fluiddurchlässe aufweist, welche von einem Filtermaterial umschlossen sind. Das Filterelement ist dabei endseitig fest in Gehäuseteilen der Filtervorrichtung eingespannt, so daß dort nur eine Abdichtung im Bereich vorgebbarer Dichtungswerte erreichbar ist. Kommt es aufgrund der statischen Einspannung zu Setzungserscheinungen bei den Dichtungen, ist dies mit einem Dichtigkeitsverlust verbunden.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Filtervorrichtung für einen Spinnkopf zu schaf- fen, die einen energetisch günstigen Filtrierbetrieb erlaubt, druckstabil ist, eine gute fortwährende Abdichtung gewährleistet und kostengünstig in der Realisierung ist. Eine dahingehende Aufgabe löst eine Filtervorrichtung mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 2.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Spinnkopf der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß eine besonders homogene Kunststoffschmelze zur Erzeugung eines multifilen synthetischen Fadens am Austritt vorliegt. Eine dahingehende Aufgabe löst ein Spinnkopf mit den Merk- malen nach Anspruch 12.
Dadurch, daß gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 das Filterelement unter Bildung einer austauschbaren Baueinheit ein Stützrohr mit wandseitigen Fluiddurchlässen aufweist, das von dem Filtermaterial um- schlössen ist, das zumindest an einem Ende mit seiner Dichtkante über das Stützrohr axial vorsteht und/oder axial zurückversetzt ist, ist eine druckstabile Baueinheit gebildet, die auch bei hohen Schmelzedrücken funktionssicher im Betrieb ist. Da die Durchströmungsrichtung für die Kunststoffschmelze über die gesamte Länge des Filterelementes gleichmäßig in einer Richtung erfolgt, ist die Durchströmung energetisch günstig und dem Schmelzedurchfluß wird kein künstlicher Widerstand entgegengesetzt. Durch das vorstehende oder zurückversetzte Ende des Filtermaterials, das die jeweilige Dichtkante ausbildet, ist bei dem gegebenen Elastizitätsverhalten des Filterelementes eine sichere Abdichtung der möglichen Durchtritts- stellen in Form der Dichtspalte gewährleistet. Da sich das dahingehende Filterelement aus Standardbauteilen erstellen läßt, insbesondere aus üblichen Metallgewebefiltermaterialien, ist seine Herstellung kostengünstig.
Der dahingehende erfindungsgemäße Erfolg läßt sich auch gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 2 dadurch erreichen, daß zumindest an einem Ende eine eben verlaufende Dichtkante bei dem Filterelement vorhanden ist, wobei die Gesamtsteifigkeit des Filterelementes derart ge- wählt ist, daß unter der Anpreßkraft das Schließen der Dichtspalte erfolgt. In Abhängigkeit der Anpreßkraft ist somit ein dynamisch wirkendes Abdichtsystem für die Filtervorrichtung mit Spinnkopf realisiert, das mit wachsender Anpreßkraft zusehends abdichtet.
Der erfindungsgemäße Spinnkopf zeichnet sich besonders dadurch aus, daß die Kunststoffschmelze vom Eintritt bis zum Austritt gleichmäßig ohne unterschiedliche Verweilzeiten geführt wird. Der zwischen dem schmelzedurchlässigen Stützrohr und dem Verteilerkopf gebildete Abgaberaum ge- währleistet das gleichmäßige Durchströmen des Filterelementes und das unbehinderte Abführen der gefilterten Kunststoffschmelze zum Austritt. Dabei wird eine hohe Druckstabilität des Filterelementes durch das Stützrohr erreicht.
Um einen günstigen Strömungsverlauf zu erhalten, ist es besonders vorteilhaft, den frei durchströmten Querschnitt des Abgaberaumes durch eine konische Verjüngung des Verteilerkopfes zum Austritt hin zu erweitern.
Zur Verbesserung des seitlichen Einströmens der Kunststoffschmelze in das Filterelement läßt sich an der Verdrängereinrichtung zwischen der Druckplatte und des Verteilerkopfes eine Unterseite der Druckplatte anfasen, die als Dichtfläche gegenüber einer Dichtkante des Filterelementes wirkt. Damit werden unvorteilhafte fließtechnische Stauecken vermieden.
Die Unterseite der Druckplatte ist hierzu vorzugsweise um einen Winkel von 0° bis 40° in Richtung des Austritts der Kunststoffschmelze im Spinnkopf geneigt.
Damit die Schmelze an den Enden des Filterelementes insbesondere an dem zur Druckplatte gewandten Ende des Filterelementes ohne wesentliche Behinderung sicher in das Filtermaterial einströmen kann, ist das Stützrohr¬ und das Filtermaterial zu einem zylindrischen Filtermantel verbunden, an dessen Enden die Dichtflächen des Filterelementes ausgebildet sind. Besonders vorteilhaft ist dabei, daß das Filtermaterial an dem zur Druckplatte gewandten Ende des Filterelementes mit seiner Dichtkante über das Stützrohr axial vorsteht oder zurückversetzt ist, so daß keine Stauecke entsteht.
Die Elastizität des Filtermantels wird überraschenderweise nicht durch die radiale Stabilität des Stützrohres eingeschränkt. Durch die Fluiddurchlässe in dem Stützrohr verfügt der Filtermantel über eine axiale Elastizität, die unter der axialen Anpreßkraft das Schließen der Dichtspalte über die Dicht- kanten des Filterelementes dynamisch unterstützt. Die Elastizität des Filterelementes läßt sich noch dadurch begünstigen und erhöhen, indem das Filterelement nicht über Endkappen aus entsprechend steifem Material verfügt, sondern die Elastizität allein durch Verdichten des Filtermaterials und entsprechendem endseitigen Verschweißen erreicht wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Im folgenden wird die Filtervorrichtung für einen und der Spinnkopf an- hand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die
Fig.1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Spinnkopf mit erfindungsgemäßer Filtervorrichtung;
Fig.2 einen Längsschnitt durch das Filterelement mit Stützrohr und
Filtermaterial;
Fig.2a einen Längsschnitt durch ein geändertes Filterelement mit Stützrohr und Filtermaterial;
Fig.3 einen Längsschnitt durch das Stützrohr nach der Fig.2. In der Fig.1 ist als Ganzes mit 10 bezeichnet ein Spinnkopf dargestellt zur Herstellung von Kunststoffäden aus einer Kunststoffschmelze (nicht darge- stellt), insbesondere einer Polymerschmelze. Der Spinnkopf 10 weist ein Gehäuse 12 auf in der Art eines Hohlzylinders mit einer oberen Eintrittsöffnung 14 für den Eintritt der Kunststoffschmelze und mit einer unteren Austrittsöffnung 16 für die Aufnahme einer Spinndüse, die für den Austritt der Filamente eines multifilen synthetischen Fadens zahlreiche Düsenbohrun- gen aufweist (nicht dargestellt). Für die Erzeugung der Kunststoffilamente ist die untere Austrittsöffnung 1 6 in üblicher und daher nicht näher dargestellter Weise mit einer Spinndüsenplatte verschlossen. In Blickrichtung auf die Fig.1 gesehen stellt die rechte Bildhälfte den Spinnkopf in einer Ausgangsstellung dar und die linke Hälfte bezieht sich auf die Betriebsstellung, bei der unter der Druck- und Krafteinwirkung der Kunststoffschmelze die bewegbaren Teile des Spinnkopfes 10 in ihrer Betriebslage dargestellt sind.
Für einen Filtervorgang der Kunststoffschmelze wird diese vor ihrem Austritt aus den Spinndüsen über die Spinndüsenplatte unter Druck durch ein Fil- terelement 18 mit einem Filtermaterial 20 geführt, wobei die Durchströmungsrichtung radial von außen nach innen erfolgt. Das dahingehende Filterelement 18 ist in einer verbesserten Darstellung in der Fig.2 gezeigt. Das Filtermaterial 20 erfährt über eine Verteilereinrichtung 22 in Abhängigkeit seiner Stärke des Schmelzdruckes eine axiale Anpreßkraft, die unter Schlie- ßen von Dichtspalten 24 als mögliche Durchtrittsstelle für die Kunststoffschmelze auf die Dichtkanten 26,28 des Filterelementes 18 einwirkt. Das Filterelement 18 weist unter Bildung einer austauschbaren Baueinheit, wie sie in der Fig.2 dargestellt ist, ein Stützrohr 30 mit Fluiddurchlässen 32 für die Kunststoffschmelze auf, wobei der einfacheren Darstellung wegen in der Fig.3, die das Stützrohr 30 zeigt, nicht alle Durchlaßstellen 32 eingezeichnet sind. Diese sind jedoch in 3-er Gruppen einander zugeordnet gleichmäßig längs des Außenumfanges des trommelartigen Stützrohres 30 verteilt.
Das Filtermaterial 20 umschließt dabei unter Anlage mit dem Stützrohr 30 dasselbe. Wie die Fig.2 des weiteren zeigt, steht das Filtermaterial 20 in Blickrichtung auf die Figur gesehen am oberen Ende mit ihrer Dichtkante 28 über das Stützrohr 30 axial vor und am unteren Ende axial zurück.
Das Filtermaterial 20 besteht vorzugsweise aus einem plissierten Filterman- tel 34 aus Drahtgewebe oder aus einem Metallfaservlies, insbesondere in Form von Edelstahl. Zur Verbindung der Mantelenden werden diese über eine Längsschweißnaht (nicht dargestellt) miteinander unter Bildung eines zylindrischen Hohlkörpers verbunden. Anstelle einer Plissierung kann der Filtermantel auch ein- oder mehrlagig um das Stützrohr 30 aufgewickelt werden (nicht dargestellt). Bei der gezeigten Ausführungsform besteht der Filtermantel 34 aus einem mehrlagigen Edelstahlgewebe mit einer Filterfeinheit zwischen 5μm bis 500μm, insbesondere 50/vm bis 1 50μm. Das Filtermaterial ist im Handel auch unter der Markenbezeichnung „Che- micron" erhältlich. Sofern, wie im vorliegenden Fall, der Filtermantel 34 plissiert ist, ergibt sich für jede Fiiterfalte eine eigenständige Dichtkante 26,28 auf den gegenüberliegenden Endseiten des Filtermantels 34. Neben einer plissierten Ausgestaltung des Filtermantels 34 kann dieser auch aus einem durchgehenden zylindrischen Filtermantel mit ebenem Außenumfang bestehen. Des weiteren kann das jeweilige Filtermaterial 20 einstückig oder einteilig den Filtermantel 34 bilden, wobei das Stützrohr 30 integraler Bestandteil des gesamten Filterelementes ist. Gegebenenfalls kann bei einer nicht dargestellten Ausführungsform das Stützrohr 30 auch ganz entfallen und ausschließlich durch den Filterelemente-Zylinder gebildet sein.
Der Filtermantel 34 verfügt über eine vorgebbare Elastizität, die unter der bereits angesprochenen axialen Anpreßkraft während des Filtervorganges, - also im Betrieb des Spinnkopfes 10, das Schließen der jeweiligen Dichtspal- te 24 über die Dichtkanten 26,28 des Filterelementes 18 unterstützt. Wie des weiteren die Fig.2 zeigt, sind dabei die Dichtkanten 26,28 des Filterelementes 18 gegenüber den endseitigen Kreisebenen 36 des Stützrohres 30 um einen vorgebbaren Winkelbetrag, insbesondere um 1 5°, in Richtung des Eintritts der Kunststoffschmelze in den Spinnkopf 10 geneigt. Hierdurch entstehen parallel zu den angesprochenen Kreisebenen 36 zwei radiale Dichtflansche 38, die wie in der Darstellung nach der Fig.2 bei einem Filtermantel 34 entsprechend verdichtet und damit scheibenförmig ausgebildet sind. Eine dahingehende Verdichtung entsteht auch wenn der Filterman- tel, wie bereits angesprochen, hohlzylindrisch ausgebildet ist. Außenum- fangsseitig wird die Abdichtung über die Dichtkanten 26,28 bewerkstelligt. Eine wirksame Dichtwirkung und Abdichtung wird über das mit dem Filtermantel 34 zusammenwirkende Stützrohr 30 erreicht, so daß insgesamt das Filterelement 18 die Dichtwirkung erzielt.
Herstellmäßig sind dabei die Dichtkanten 26,28 des Filterelementes 18 jeweils durch eine Umfangsschweißnaht 40 gebildet (vgl. Fig.2), die die stirnseitigen Enden entlang der plissierten Falten des Filtermantels 34 vollständig überdeckt. Die Umfangsschweißnaht 40 ist dabei derart durch Schleifen od.dgl. nachbearbeitet, daß die Dichtkanten 26,28 entlang eines geschlossenen Umfangbogens zur Gewährleistung ihres Dichtungszweckes geradflächig verlaufen.
Die Verteilereinrichtung 22 weist einen Verteilerkopf 42 auf mit einer Druckplatte 44 an seinem oberen Ende. Der Verteilerkopf 42 ist innerhalb des Gehäuses 12 längsverfahrbar innerhalb einer zylindrischen Stützaufnahme 46 geführt. Das Filterelement 18 umfaßt dabei den Außenumfang des angesprochenen Verteilerkopfes 42 und stützt sich mit einem Ende an der Unterseite der Druckplatte 44 und mit dem anderen Ende an einem Vorsprung 48 der Stützaufnahme 46 ab. Die Unterseite der Druckplatte 44 und die Oberseite des Vorsprunges 48 sind dabei gleichfalls mit einem Neigungswinkel versehen, der dem Neigungswinkel der Dichtkanten 26 und 28 entspricht und vorzugsweise gegenüber der Horizontalen 1 5° beträgt.
Es ist jedoch auch möglich, die Unterseite der Druckplatte 44 mit einem Neigungswinkel von 0° auszuführen. Dabei kann zur Abdichtung des Dichtspaltes 24 auch ein Dichtring (nicht dargestellt) zwischen der Dichtkante 26 des Filterelementes und der Dichtfläche der Verteilereinrichtung 22 angeordnet sein.
Für die dahingehende Ausgestaltung ist es jedoch besonders vorteilhaft, ein Filterelement nach der Fig.2a einzusetzen ohne separaten Dichtring. Für diese geänderte Ausführungsform eines Filterelementes werden dieselben Bezugszeichen verwendet wie für das vorher vorgestellte Filterelement und diese neue Ausführungsform auch nur noch insofern erläutert, als sie sich wesentlich von der vorangegangenen Ausführungsform unterscheidet. Wie insbesondere die vergrößert dargestellte Einzelheit Y in der Fig.2a zeigt, ist in Blickrichtung auf die Figur gesehen die untere Dichtkante 28 gegenüber dem Stützrohr 30 axial zurückversetzt angeordnet. Am anderen Ende des Filterelementes 18 ist, wie die vergrößerte Einzelheit X zeigt, die Dichtkante 26 eben verlaufend angeordnet, d.h. zusammen in einer horizontalen Ebene liegend mit dem zugeordneten freien Ende des Stützrohres 30. Die Ge- samtsteifigkeit des Filterelementes 18 nach der Fig.2a ist derart bemessen, daß unter der wachsenden und schließlich konstanten Anpreßkraft des Spinnkopfes und insbesondere seiner Druckplatte 44 das Schließen der Dichtspalte 24 zusehends bis zur maximalen Abdichtwirkung erfolgt und mithin eine sichere Abdichtung im Bereich der Rundschweißnähte, welche die Dichtkanten 26,28 im wesentlichen bilden.
Der Außenumfang des Filterelementes 1 8 begrenzt mit der Stützaufnahme 46 einen Zuführraum 50, der derart volumetrisch bemessen ist, daß ein möglicher Totraum gering gehalten ist. Das Stützrohr 30 mit dem Verteilerkopf 42 begrenzt wiederum einen Abgaberaum 52 für die Kunststoff- schmelze, wobei der Abgaberaum 52 auch aus einzelnen Längskanälen bestehen kann, die außenumfangsseitig am Verteilerkopf 42 angeordnet in dessen Längsrichtung sich über die gesamte Höhe des Stützrohres 30 erstrecken können. Während der Zuführraum 50 in Blickrichtung auf die Fig.1 gesehen sich konisch von oben nach unten verjüngt, erweitert sich der Abgaberaum 52 von oben nach unten konisch. Es hat sich gezeigt, daß dies zu optimalen Strömungsverhältnissen bei der Durchströmung des Filterelementes 18 führt bei gleichzeitiger Totraumverringerung.
Der Verteilerkopf 42 wirkt in üblicher Weise mit einem Steuerkopf 54 zusammen, der längsverfahrbar im Gehäuse 12 entlang der Innenwandung geführt ist und mit zunehmender Zustellbewegung in Richtung des Verteilerkopfes 42 eine randseitige Abdichtung 56 gegenüber dem Gehäuse 12 vornimmt. Für die Zufuhr der Kunststoffschmelze auf die Druckplatte 44 weist der Steuerkopf 54 eine Mittenausnehmung 58 auf und die Kunststoffschmelze verteilt sich von dort aus gleichmäßig über die Oberseite der Druckplatte 44. Über eine umfangsseitige Längskanalführung 60 tritt von dort aus die Kunststoffschmelze in den Zuführraum 50. Der Steuerkopf 54 ist gegenüber dem Verteilerkopf 42 über einen federelastischen Abstands- halter 62 abgestützt in der Art eines Teilsegmentes einer Tellerfeder. Der dahingehende Abstandshalter kann sich mit seinem unteren Ende wiederum an einem Randflansch der Stützaufnahme 46 oder am Verteilerkopf 42 für eine Wegbegrenzung des Steuerkopfes 54 entsprechend abstützen.
Bei der Zustellbewegung des Steuerkopfes 54 von seiner rechten, nicht betätigten Position in die linke Betriebsposition verfährt er also um eine vorgebbare Wegstrecke. Wird nach Überwindung des freien Federweges des Abstandshalters 62 die dahingehende Kraft in Verbindung mit der Druckkraft der Kunststoffschmelze auf die Druckplatte 44 der Verteilerkopf 42 in derselben Richtung nach unten bewegt, ergibt dies eine erhöhte Klemmkraft auf die Dichtkanten 26,28 des Filterelementes 18 und die Dichtspalte 24 als mögliche Durchtrittsstellen zwischen Verteilerkopf 42 und Filterelement 18 bzw. zwischen diesem und der Stützaufnahme 46 sind sicher verschlossen. Über die Elastizität des derart eingespannten Filterelementes 18 ergibt sich dann die erhöhte Dichtwirkung mit einer dynamischen Verformung der Dichtung selbst.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1 . Filtervorrichtung für einen Spinnkopf (10) zur Herstellung von Kunst- stoffäden, der ein Gehäuse (12) aufweist, in welchem die Kunststoffschmelze vor ihrem Austritt aus den Spinndüsen unter Druck ein Filterelement (18) mit einem Filtermaterial (20) durchströmt, das über ei- ne Verteilereinrichtung (22) in Abhängigkeit von der Stärke des
Schmelzedruckes eine axiale Anpreßkraft erfährt, die unter Schließen von Dichtspalten (24) auf die Dichtkanten (26,28) des Filterelementes (18) einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (18) unter Bildung einer austauschbaren Baueinheit ein Stützrohr (30) mit wandseitigen Fluiddurchlässen (32) aufweist, das von dem Filtermaterial (20) umschlossen ist, das zumindest an einem Ende mit seiner Dichtkante (26) über das Stützrohr (30) axial vorsteht oder zurückversetzt ist.
2. Filtervorrichtung für einen Spinnkopf (10) zur Herstellung von Kunst- stoffäden, der ein Gehäuse (12) aufweist, in welchem die Kunststoffschmelze vor ihrem Austritt aus den Spinndüsen unter Druck ein Filterelement (18) mit einem Filtermaterial (20) durchströmt, das über eine Verteilereinrichtung (22) in Abhängigkeit von der Stärke des Schmelzedruckes eine axiale Anpreßkraft erfährt, die unter Schließen von Dichtspalten (24) auf die Dichtkanten (26,28) des Filterelementes (18) einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (18) unter Bildung einer austauschbaren Baueinheit ein Stützrohr (30) mit wandseitigen Fluiddurchlässen (32) aufweist, das von dem Filtermate- rial (20) umschlossen ist, das zumindest an einem Ende eine eben verlaufende Dichtkante (26) aufweist, und daß die Gesamtsteifigkeit des Filterelementes (18) derart gewählt ist, daß unter der Anpreßkraft das Schließen der Dichtspalte (24) aufgrund der Elastizität des Filterele- - mentes (18) erfolgt.
3. Filtervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial (20) aus einem plissierten Filtermantel (34) aus Drahtgewebe gebildet ist, dessen benachbart gegenüberliegenden En- den über eine Längsschweißnaht miteinander verbunden sind.
4. Filtervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Filtermantel (34) über eine vorgebbare Elastizität verfügt, die unter der axialen Anpreßkraft das Schließen der Dichtspalte (24) über die Dichtkanten (26,28) des Filterelementes (18) unterstützt.
5. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Dichtkanten (26,28) des Filterelementes (1 8) gegenüber den endseitigen Kreisebenen (36) des Stützroh- res (30) um einen vorgebbaren Winkelbetrag, vorzugsweise von 0° bis 40°, insbesondere um 1 5°, in Richtung des Eintritts der Kunststoffschmelze in den Spinnkopf (10) geneigt ist.
6. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Dichtkanten (26,28) des Filterelementes (18) jeweils durch eine Umfangsschweißnaht (40) gebildet sind, die die stirnseitigen Enden des Filtermantels (34) vollständig überdeckt.
7. Filtervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsschweißnaht (40) derart nachbearbeitet ist, daß die Dichtkanten (26,28) entlang eines geschlossenen, in Falten gelegten Umfangs- bogens eben verlaufen.
8. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Verteilereinrichtung (22) einen Verteilerkopf (42) mit Druckplatte (44) aufweist, der innerhalb des Gehäuses (12) längs- verfahrbar innerhalb einer Stützaufnahme (46) geführt ist, und daß das Filterelement (18) den Außenumfang des Verteilerkopfes (42) umfassend sich mit einem Ende an der Druckplatte (44) und mit dem anderen Ende an der Stützaufnahme (46) abstützt.
9. Filtervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang des Filterelementes (18) mit der Stützaufnahme (46) einen Zuführraum (50) und das Stützrohr (30) mit dem Verteilerkopf (42) einen Abgaberaum (52) für die Kunststoffschmelze begrenzen.
10 Filtervorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteilerkopf (42) mit einem Steuerkopf (54) zusammenwirkt, der längsverfahrbar im Gehäuse (12) geführt ist und mit zunehmender Zustellbewegung in Richtung des Verteilerkopfes (42) eine Abdichtung (56) gegenüber dem Gehäuse (12) vornimmt.
1 1 . Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffschmelze eine Polymerschmelze ist und daß das Filtermaterial (20) aus einem mehrlagigen Drahtgewebe aus Edelstahl besteht.
12. Spinnkopf zur Herstellung von Kunststoffäden, mit einem Gehäuse (12), das auf einer Austrittsseite eine Spinndüse mit einer Vielzahl von Düsenbohrungen aufweist und das auf einer Eintrittsseite einen Steuerkopf (54) mit einem Schmelzeeinlaß (58) aufweist, und mit einer Verteilereinrichtung (22) und einem Filterelement (18) zwischen dem
Steuerkopf (54) und der Spinndüse, wobei die Verteilereinrichtung (22) und das Filterelement (18) durch einen Schmelzedruck gemeinsam gegen eine Stützaufnahme (46) gehalten sind, wobei das Filterelement (18) mit einer Dichtkante (28) an einer Dichtfläche der Stützaufnahme (46) und mit einer anderen Dichtkante (26) an einer
Dichtfläche der Verteilereinrichtung (22) anliegt und wobei die Verteilereinrichtung (22) sich mit einer Druckplatte (44) auf dem Filterele- ment (18) abstützt und mit einem Verteilerkopf (42) in das Filterelement (18) hineinragt und wobei die Kunststoffschmelze vor ihrem Austritt aus der Spinndüse unter Druck ein Filtermaterial (20) des Filterelementes (18) durchströmt und mittels des Verteilerkopfes (42) zu ι der Spinndüse geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (18) auf der Innenseite zum Verteilerkopf (42) hin zur AbStützung des Filtermaterials (20) ein Stützrohr (30) mit wandseitigen Fluiddurchlässen (32) aufweist und daß zwischen dem Stützrohr (30) und dem Verteilerkopf (42) ein Abgaberaum (52) gebildet ist.
1 3. Spinnkopf nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgaberaum (52) zwischen dem Stützrohr (30) und dem Verteilerkopf (42) durch eine konische Verjüngung des Verteilerkopfes (42) in Richtung zur Austrittsseite gebildet ist.
14. Spinnkopf nach Anspruch 12 oder 1 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche der Verteilereinrichtung (22) zwischen der Druckplatte (44) und dem Verteilerkopf (42) durch eine Unterseite der Druckplatte (44) gebildet ist.
15. Spinnkopf nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite der Druckplatte (44) um einen vorgebbaren Winkelbetrag, vorzugsweise von 0° bis 40°, insbesondere um 1 5°, in Richtung des Austritts der Kunststoffschmelze im Spinnkopf (10) geneigt ist.
16. Spinnkopf nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützrohr (30) und das Filtermaterial (20) zu einem zylindrischen Filtermantel (34) verbunden sind, an dessen Enden die Dichtflächen (26,28) des Filterelementes (18) ausgebildet sind.
1 7. Spinnkopf nach Anspruch 1 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial (20) an dem zur Druckplatte (44) gewandten Ende mit seiner Dichtkante (26) über das Stützrohr (30) axial vorsteht.
18. Spinnkopf nach Anspruch 16 oder 1 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Filtermantel (34) über eine vorgegebene Elastizität verfügt, die unter der axialen Anpreßkraft das Schließen der Dichtspalte (24) über die Dichtkanten (26,28) des Filterelementes (18) unterstützt.
1 9. Spinnkopf nach einem der Ansprüche 1 6 bis 1 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtkanten (26,28) des Filterelementes (18) jeweils durch eine nachbearbeitete Umfangsschweißnaht (40) gebildet sind, die die stirnseitigen Enden des Filtermantels (34) vollständig überdek- ken.
20. Spinnkopf nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial (20) aus einen plissierten Drahtgewebe oder einem plissierten Vlies besteht.
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