EP1093535B1 - Filtervorrichtung und spinnkopf - Google Patents

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EP1093535B1
EP1093535B1 EP99927841A EP99927841A EP1093535B1 EP 1093535 B1 EP1093535 B1 EP 1093535B1 EP 99927841 A EP99927841 A EP 99927841A EP 99927841 A EP99927841 A EP 99927841A EP 1093535 B1 EP1093535 B1 EP 1093535B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
filter element
filter
sealing
distributor
head
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP99927841A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1093535A1 (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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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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    • 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 Spinning head for the production of plastic threads, which has a housing, in which the plastic melt before it emerges from the spinnerets under pressure flows through a filter element with a filter material that via a distribution device depending on the strength of the melt pressure experiences an axial contact force, the closing of Sealing gaps act on the sealing edges of the filter element.
  • melt spinning the polymer melt must immediately before passing through the nozzle plate of a fine filtration using a sand filter, Metal powder filter or filter candles are subjected.
  • EP 0 658 638 B1 it is known to melt the polymer by a plurality to run parallel arranged filter candles made of metal mesh with the Disadvantage that a uniform flow of all filter cartridges practically is excluded, with the result that individual filter cartridges are preferred soiled and all filter cartridges cleaned after a short period or must be replaced.
  • a spinning head is known from DE 42 27 114, in which the stability of the ring filter element due to a radial support is increased by a distribution device, but with the result that the filter element can be flowed through very unevenly.
  • the invention is based on the object, to provide an improved filter device for a spinning head, which allows an energetically favorable filtering operation, is pressure stable, a good permanent seal ensures and inexpensive in the Realization is.
  • a filter device solves one of these tasks the features of claims 1 and 2.
  • Another object of the invention is a spinning head of the beginning mentioned type in such a way that a particularly homogeneous plastic melt to create a multifilament synthetic thread at the outlet is present.
  • a spinning head with the features solves one of these tasks according to claim 12.
  • the filter element forming a support tube with a replaceable unit has wall-side fluid passages which are enclosed by the filter material is that at least at one end with its sealing edge over the Support tube protrudes axially and / or is axially set back, is a pressure-stable Formed unit that is reliable even at high melt pressures is in operation. Because the flow direction for the plastic melt over the entire length of the filter element evenly in one Direction is flowing, the flow is energetically favorable and the No artificial resistance is opposed to melt flow. By the protruding or recessed end of the filter material that the respective sealing edge forms is given the elasticity behavior the filter element a secure seal of the possible passage points guaranteed in the form of the sealing gap. Since the related Filter element can be created from standard components, especially from conventional ones Metal mesh filter materials, its manufacture is inexpensive.
  • the success according to the invention can also be according to the characterizing part of claim 2 achieve that at least at one end a flat sealing edge on the filter element is present, the overall rigidity of the filter element being chosen in this way is that the sealing gaps are closed under the contact pressure.
  • a dynamic sealing system is therefore dependent on the contact pressure realized for the filter device with spinning head, that with growing Pressing force increasingly seals.
  • the spinning head according to the invention is particularly characterized in that the plastic melt from entry to exit evenly without different Dwell times.
  • the one between the melt-permeable Support tube and the distribution head formed delivery space guaranteed the uniform flow through the filter element and unhindered removal of the filtered plastic melt to the outlet. there is a high pressure stability of the filter element through the support tube reached.
  • the underside of the pressure plate is preferably at an angle from 0 ° to 40 ° towards the exit of the plastic melt in the spinning head inclined.
  • the support tube is an obstacle that can safely flow into the filter material the filter material connected to a cylindrical filter jacket the ends of which are formed by the sealing surfaces of the filter element.
  • the filter material on the pressure plate facing end of the filter element with its sealing edge over the support tube protrudes axially or is set back so that no stowage corner is formed.
  • the elasticity of the filter jacket is not affected by the radial stability of the support tube limited.
  • the filter jacket has an axial elasticity that closing the sealing gaps over the sealing edges under the axial contact pressure of the filter element dynamically supported.
  • the elasticity of the filter element can still be favored and increased by the Filter element does not have end caps made of a correspondingly rigid material, but the elasticity solely by compressing the filter material and corresponding end welding is achieved.
  • 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 the admission of a spinneret, for the exit of the Filaments of a multifilament synthetic thread numerous nozzle holes has (not shown).
  • the lower outlet opening 16 for the production of plastic filaments is the lower outlet opening 16 in the usual and therefore not shown in detail Sealed with a spinneret plate. Looking towards the The right half of the picture shows the spinning head in a starting position and the left half refers to the operating position, at the movable under the pressure and force of the plastic melt Parts of the spinning head 10 are shown in their operating position.
  • the filter element in question 18 is shown in an improved representation in FIG.
  • the Filter material 20 is dependent on a distribution device 22 its strength of the melt pressure an axial contact force, which under closing of sealing gaps 24 as a possible passage point for the plastic melt acts on the sealing edges 26, 28 of the filter element 18.
  • the Filter element 18 has an interchangeable unit, such as it is shown in Figure 2, a support tube 30 with fluid passages 32 for the plastic melt, the simpler representation in 3, which shows the support tube 30, not all passage points 32 are shown are. However, these are assigned to each other in groups of three evenly along the outer circumference of the drum-like support tube 30 distributed.
  • the filter material 20 encloses with the support tube 30 the same thing. As FIG. 2 also shows, the filter material 20 is in Looking at the figure seen at the upper end with its sealing edge 28 axially in front of 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 a metal fiber fleece, in particular in Form of stainless steel. To connect the jacket ends, these are over a longitudinal weld (not shown) with each other to form a cylindrical hollow body connected. Instead of pleating, the Filter jacket also wound in one or more layers around the support tube 30 (not shown). In the embodiment shown there is Filter jacket 34 made of a multi-layer stainless steel mesh with a filter fineness between 5 ⁇ m to 500 ⁇ m, in particular 50 ⁇ m to 150 ⁇ m. The Filter material is also commercially available under the brand name "Chemicron" available.
  • the filter jacket 34 is pleated, there is an independent sealing edge for each filter fold 26, 28 on the opposite end sides of the filter jacket 34
  • a pleated configuration of the filter jacket 34 can also be used a continuous cylindrical filter jacket with a flat outer circumference consist.
  • the respective filter material 20 can be made in one piece or in one piece form the filter jacket 34, the support tube 30 being more integral Is part of the entire filter element. If necessary, with a not shown embodiment, the support tube 30 is also completely eliminated and be formed exclusively by the filter element cylinder.
  • the filter jacket 34 has a predeterminable elasticity, which under the axial contact force already mentioned during the filtering process, that is, in the operation of the spinning head 10, the closing of the respective sealing gaps 24 supported by the sealing edges 26, 28 of the filter element 18.
  • How 2 further shows the sealing edges 26, 28 of the filter element 18 opposite the end circular planes 36 of the support tube 30 in the direction by a predeterminable angular amount, in particular by 15 ° the entry of the plastic melt into the spinning head 10 inclined. hereby arise parallel to the circular planes 36 two radial Sealing flanges 38, as in the illustration according to Figure 2 with a filter jacket 34 compressed accordingly and thus disc-shaped are. A corresponding compression occurs even if the filter jacket, as already mentioned, is hollow cylindrical. Outer peripheral side the sealing is accomplished via the sealing edges 26, 28. An effective sealing effect and sealing is achieved with the filter jacket 34 cooperating support tube 30 reached, so that a total the filter element 18 achieves the sealing effect.
  • the sealing edges 26, 28 of the filter element 18 are manufactured in each case formed by a circumferential weld 40 (see Fig.2), which the front Ends completely along the pleated folds of the filter jacket 34 covered.
  • the peripheral weld 40 is such by grinding or the like. reworked that the sealing edges 26,28 along a closed Circumferential curve to ensure their sealing purpose straight run.
  • the distributor device 22 has a distributor head 42 with a Pressure plate 44 at its upper end.
  • the distributor head 42 is inside of the housing 12 can be moved longitudinally within a cylindrical support receptacle 46 out.
  • the filter element 18 includes the outer circumference of the addressed distributor head 42 and is supported with one end the bottom of the pressure plate 44 and the other end at one Projection 48 of the support receptacle 46.
  • the bottom of the pressure plate 44 and the top of the projection 48 are also with a Provide angle of inclination that corresponds to the angle of inclination of the sealing edges 26 and corresponds to 28 and is preferably 15 ° with respect to the horizontal.
  • a Use filter element according to Fig.2a without separate sealing ring.
  • this modified embodiment of a filter element will be the same Reference numerals are used as for the filter element and previously presented this new embodiment is only explained in so far as it is differs significantly from the previous embodiment.
  • the enlarged detail Y in FIG. 2a shows seen in the direction of looking at the figure, the lower sealing edge 28 opposite the support tube 30 is axially recessed.
  • the filter element 18 is the sealing edge 26 arranged level, i.e. together in a horizontal plane lying with the associated free end of the support tube 30.
  • the outer circumference of the filter element 18 limits with the support receptacle 46 a feed space 50 which is dimensioned volumetrically such that a possible dead space is kept low.
  • the support tube 30 with the distributor head 42 delimits a delivery space 52 for the plastic melt, the delivery space 52 also consisting of individual longitudinal channels can exist, which is arranged on the outer circumference of the distributor head 42 in the longitudinal direction of which extend over the entire height of the support tube 30 can.
  • the feed space 50 in the direction of looking at the Fig.1 seen tapered from top to bottom
  • the widens Delivery space 52 is conical from top to bottom. It has been shown that this to optimal flow conditions when flowing through the filter element 18 leads with simultaneous reduction in dead space.
  • the distributor head 42 interacts in the usual way with a control head 54, the longitudinally movable in the housing 12 along the inner wall is guided and with increasing feed movement in the direction of the distributor head 42 an edge-side seal 56 with respect to the housing 12 performs.
  • the control head 54 For supplying the plastic melt to the pressure plate 44 the control head 54 has a central recess 58 and the plastic melt from there spreads itself evenly over the top of the Pressure plate 44.
  • a circumferential longitudinal channel guide 60 passes from there the plastic melt into the feed space 50.
  • the control head 54 is opposite the distributor head 42 via a spring-elastic spacer 62 supported in the manner of a partial segment of a plate spring. The this spacer can turn with its lower end on an edge flange of the support receptacle 46 or on the distributor head 42 for support a path limitation of the control head 54 accordingly.

Landscapes

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

Description

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 B1 ist es bekannt, die Polymerschmelze durch eine Mehrzahl parallel angeordneter Filterkerzen aus Metallgewebe zu leiten mit dem Nachteil, daß eine gleichmäßige Anströmung sämtlicher Filterkerzen praktisch 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 gefilterten 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 Filtervorgang für die Kunststoffschmelze behindert. Auch ist die dahingehende Lösung teuer in ihrer Realisierung.
Des weiteren ist aus der DE 42 27 114 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 Aufgabezugrunde, eine verbesserte Filtervorrichtung für einen Spinnkopf zu schaffen, 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 Merkmalen 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 umschlossen 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 Durchtrittsstellen 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 gewählt 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 gewährleistet 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 Stützrohrund 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 Dichtkanten 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 anhand 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 dargestellt), 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 Düsenbohrungen aufweist (nicht dargestellt). Für die Erzeugung der Kunststoffilamente ist die untere Austrittsöffnung 16 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 Filterelement 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 Schließen 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 Filtermantel 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 50µm bis 150µm. Das Filtermaterial ist im Handel auch unter der Markenbezeichnung "Chemicron" erhältlich. Sofern, wie im vorliegenden Fall, der Filtermantel 34 plissiert ist, ergibt sich für jede Filterfalte 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 Dichtspalte 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 15°, 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 Filtermantel, wie bereits angesprochen, hohlzylindrisch ausgebildet ist. Außenumfangsseitig 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 15° 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 Gesamtsteifigkeit 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 18 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 Kunststoffschmelze, 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 Abstandshalter 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 (20)

  1. Filtervorrichtung für einen Spinnkopf (10) zur Herstellung von Kunststoffäden, 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 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 Kunststoffäden, 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 Filtermaterial (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 Filterelementes (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 Enden 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 (18) gegenüber den endseitigen Kreisebenen (36) des Stützrohres (30) um einen vorgebbaren Winkelbetrag, vorzugsweise von 0° bis 40°, insbesondere um 15°, in Richtung des Eintritts der Kunststoffschmelze in den Spinnkopf (10) geneigt ist.
  6. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, 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 Umfangsbogens eben verlaufen.
  8. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilereinrichtung (22) einen Verteilerkopf (42) mit Druckplatte (44) aufweist, der innerhalb des Gehäuses (12) längsverfahrbar 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.
  11. 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 Filterelement (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 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.
  13. 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 13, 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 15°, 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.
  17. Spinnkopf nach Anspruch 16, 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 17, 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.
  19. Spinnkopf nach einem der Ansprüche 16 bis 18, 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 überdekken.
  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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