[0001] Die Erfindung betrifft eine Spinneinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1. Diese Spinneinrichtung ist Gegenstand der EP 363 317-A.
[0002] Bei dieser Spinneinrichtung sind mehrere Düsentöpfe eines Spinnbalkens auf einem
Kreis und in einer horizontalen Ebene angeordnet. Jeweils drei Düsentöpfe werden von
einer Spinnpumpe mit schmelzflüssigem Polymer beschickt und die aus den Düsenlöchern
der drei zugehörigen Düsenplatten ausgepreßten Filamente werden zu jeweils einem Faden
zusammengefaßt. Durch US 3,881,850-A ist es bekannt, mehrere auf einem Kreis liegende
Düsentöpfe in Heizkästen anzuordnen.
[0003] Die Unterbringung einer Vielzahl von Düsentöpfen in einem einzigen Heizkasten zur
im wesentlichen gleichförmigen Beheizung sämtlicher Düsenpakete begegnet dagegen Schwierigkeiten
bei der Konstruktion, der Montage und der Wartung.
[0004] Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeiten zu beseitigen
und eine Spinneinrichtung vorzuschlagen, mit der eine Vielzahl von auf einem Kreis
angeordneten Düsentöpfen in einem gemeinsamen Heizkasten einfach montiert und gleichförmig
beheizt werden kann.
[0005] Die Lösung ergibt sich aus dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1.
[0006] Die Vorteile der angegebenen Lösung liegen in einer kompakten Bauweise der Spinneinrichtung
mit einem Düsenkopf, der alle Düsentöpfe mit den Düsenpaketen enthält, und dem den
Düsenkopf eng umschließenden, allen Düsentöpfen gemeinsamen Heizkasten. Der Ein- und
Ausbau des Düsenkopfes in den Heizkasten ist ebenfalls einfach gestaltet, da der Düsenkopf
als gesamte Einheit an der Unterseite des Verteiler- bzw. Pumpenblocks befestigt ist,
der seinerseits den Düsenschacht nach oben abschließt. Die angegebene Lösung ist aber
auch wärmetechnisch vorteilhaft, da die Düsentöpfe symmetrisch im Düsenkopf angeordnet
sind und Wärmeverluste in dem nach oben abgeschlossenen Düsenschacht des Heizkastens
vermieden werden. Schließlich ist es mit der angegebenen Spinneinrichtung möglich,
eine Vielzahl von Fäden bei kleiner Teilung zu spinnen. Im Gegensatz zu bisherigen
Lösungen ist nunmehr die Teilung der Spinnmaschine einschließlich Verstreckung und
Aufwicklung nicht mehr von der Teilung der Spinneinrichtung, welche über der Spinnmaschine
angeordnet ist, abhängig.
[0007] Die Erfindung hat den Vorteil, daß sämtliche Filamente, sehr gleichmäßig ersponnen
werden können.
[0008] Bei der durch US 3,881,850-A bekannten Spinneinrichtung wird die Vielzahl von Düsenöffnungen
eines Düsentopfes durch nur eine Pumpe beschickt. Das ist für alle Anwendungsfälle
akzeptabel, bei denen aus der Vielzahl der gesponnenen Filamente nur ein Faden gebildet
wird. Wenn in einem solchen Fall eine Düsenöffnung ganz oder teilweise verstopft ist,
so verteilt sich zwar der Schmelzefluß auf die anderen Düsenöffnungen, der Titer
der Einzelfilamente ändert sich jedoch entsprechend der großen Anzahl der Filamente
nur geringfügig, und der Gesamttiter des Fadens bleibt erhalten.
[0009] Wenn aber die Filamente aufgeteilt und zu mehreren Fäden zusammengefaßt werden sollen
oder jeder Faden nur aus einem Monofilament bestehen soll, so besteht bei Verstopfung
von Düsenöffnungen die Gefahr, daß die Fäden unterschiedlichen Titer haben, der nicht
dem Solltiter entspricht. Durch die Anordnung von Ringleitungen und sonstigen hydraulischen
Maßnahmen hat man versucht, derartige Fehler zu vermeiden (vgl. z.B. DE 20 22 224-C
(Bag. 697); DE 21 13 327-A).
[0010] Es besteht daher die weitere Aufgabe, die Gleichmäßigkeit der ersponnenen synthetischen
Fäden weiter zu verbessern und insbesondere Monofilamente oder auch Fäden mit nur
wenigen Filamenten zu spinnen, bei denen sowohl der Filamenttiter als auch der Fadentiter
unabhängig vom Verstopfungszustand eines oder mehrerer Düsenlöcher konstant bleibt.
[0011] Die Lösung ergibt sich aus dem Kennzeichen des Anspruchs 2. Sie ist auch unabhängig
von der Art der Beheizung zur Herstellung mehrerer Monofilamente in einer Spinneinrichtung
besonders zu empfehlen (Anspruch 3).
[0012] Dieser Lösung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß hydraulische Maßnahmen zur gleichmäßigen
Verteilung der Schmelzeströme zu den einzelnen Düsenöffnungen letztlich nicht erfolgreich
sind. Dadurch, daß an jede Düsenöffnung bzw. Gruppe von Düsenöffnungen in der Düsenplatte
eines Düsentopfes jeweils eine Pumpe angeschlossen wird, tritt ein Selbstregeleffekt
ein, bei welchem eine Düsenverstopfung durch entsprechende Druckerhöhung in dem Sinne
ausgeglichen wird, daß der Schmelzedurchsatz im wesentlichen konstant bleibt.
[0013] Die Ausführung nach Anspruch 4, die ebenfalls zur Vergleichmäßigung der Filamente
beiträgt, ist darüber hinaus maschinenbaulich, räumlich insbesondere aber auch wärmetechnisch
sehr günstig, da sie eine sehr kompakte, der Ausbildung des Düsentopfes angepaßte
Konstruktion der Pumpe und des Pumpenblocks erlaubt.
[0014] Die Ausbildung nach Anspruch 5 ist fertigungstechnisch sehr günstig, da der Düsenkopf
als Drehteil hergestellt werden kann. Er ist aber auch wärmetechnisch besonders günstig,
da eine gleichmäßige Wärmeverteilung auf die einzelnen Düsentöpfe gewährleistet wird.
Dieselben Vorteile sind für die Weiterbildung nach Anspruch 6 zu nennen.
[0015] Die Ausbildung nach Anspruch 7 erlaubt eine gute Montierbarkeit und leichte Wartung.
Von besonderem Vorteil ist, daß der Düsenkopf von unten ein- und ausgebaut und gewartet
werden kann.
[0016] Bei der Ausführung nach Anspruch 8 wird es möglich, lediglich den Düsenkopf zur Aufbringung
der Druckkräfte mit dem Pumpenblock oder Verteilerblock zu verbinden, die Dichtkräfte
jedoch erst nach der Inbetriebsetzung einzubringen. Diese Lösung hat sich besonders
dann bewährt, wenn die Spinneinrichtung zwischenzeitlich drucklos gefahren oder abgeschaltet
und sodann ohne nochmalige Nachstellung der Dichtkräfte angefahren wird.
[0017] Die Ausführungen der Kühleinrichtung nach Anspruch 9 erlaubt die gleichmäßige Luftverteilung,
wobei die Anordnung sternförmiger Leitbleche insbesondere dann günstig ist, wenn
aus einem Spinntopf mehr als ein Filament gesponnen werden soll. In jedem Falle wird
durch die Anordnung der radialen Leitbleche ein gegenseitiger Luft- und Wärmeaustausch
verhindert. Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es
zeigen:
- Fig. 1
- einen Schnitt
- Fig. 2
- die Untersicht eines Düsenkopfes mit mehreren Düsentöpfen
- Fig. 3
- die Untersicht eines Heizkasten mit mehreren Düsenköpfen
[0018] Die Spinneinrichtung in den Figuren Fig. 1 und Fig. 2 ist in einem Heizkasten 1 untergebracht.
Der Heizkasten 1 ist ein zylindrischer Körper mit einem Innenmantel und einem Außenmantel.
Die beiden Mäntel bilden zwischen sich einen hermetisch abgeschlossenen Hohlraum,
der mit einem Heizmedium, Heizflüssigkeit gefüllt ist. Der zylindrische Innenmantel
2 bildet gleichzeitig den Düsenschacht.
[0019] Es sei bemerkt, daß die nachfolgende Beschreibung auch für die in Fig. 3 gezeigte
Spinneinrichtung zutrifft, soweit in der Beschreibung zu Fig. 3 auf die Beschreibung
zu Figuren 1/2 verwiesen wird.
[0020] Der zylindrische Düsenschacht 2 besitzt vor seinem unteren Teil eine Stufe 3. Auf
der Stufe 3 liegt ein Verteilerblock 4 auf. Der Verteilerblock 4 füllt den Querschnitt
des Düsenschachtes im oberen Teil fast vollständig aus. Daher besteht zwischen den
Wandungen des Düsenschachtes 2 und dem Verteilerblock 4 guter wärmeleitender Kontakt.
Auf dem Verteilerblock 4 liegt der Pumpenblock 5. Der Pumpenblock 5 enthält mehrere
Zahnradpumpen, die hier nur angedeutet sind. Es werden erfindungsgemäß vorzugsweise
Planetenradpumpen verwandt, die jeweils ein Zentralrad und mehrere auf dem Umfang
verteilte Planetenräder, die mit dem Zentralrad kämmen, aufweisen. Die Pumpe wird
durch die Schmelzeleitung 6 beschickt und fördert in die Pumpleitungen 7. Die Schmelzeleitung
6 und die Pumpleitungen 7 sind in dem Verteilerblock angeordnet. Die Zentralräder
der beiden Pumpen werden durch Pumpenwelle 21 angetrieben.
[0021] Die Schmelzeleitung 6 ist im Verteilerblock 4 angeordnet. Sie verbindet die Pumpen
mit einer Extruderleitung 24. Die Extruderleitung 24 wird durch einen nicht dargestellten
Spinnextruder mit einem schmelzflüssigen spinnbaren Polymer, z.B. Polyethylenterephthalat
beschickt. Die Extruderleitung 24 ist von einem Isoliermantel umgeben und durchdringt
den Hohlraum zwischen dem Innenmantel 2 und dem Außenmantel des Heizkastens 1 mittels
eines druckfest eingeschweißten zylindrischen Rohres 25.
[0022] Auch die Pumpleitungen (Druckleitungen 7) sind in dem Verteilerblock 4 gebildet.
Jede dieser Druckleitungen 7 verbindet einen Pumpenauslaß mit einem Düsenpaket. Dabei
ist hervorzuheben, daß eine Planetenradpumpe mit jedem ihrer Planetenräder eine separate
Pumpe bildet, deren Druckaufbau von dem Druckaufbau der anderen Pumpen unabhängig
ist. Bei einer Planetenradpumpe mit einem Zentralrad und vier Planetenrädern muß
man also im Sinne dieser Anmeldung von vier Pumpen sprechen. Die dargestellten zwei
Planetenradpumpen bilden also technisch gesehen acht Pumpen. Jede dieser acht Pumpen
ist über jeweils eine Druckleitung 7 mit einem Düsenpaket 10 verbunden.
[0023] Die Spinneinrichtung weist - wie Fig. 2 zeigt - acht Düsenpakete auf. Die Düsenpakete
100 sind in ihrem Aufbau gleich. Zur Aufnahme der Düsenpakete dient ein Düsenkopf
9. Der Düsenkopf 9 ist ein zylindrischer Körper, dessen Außenumfang dem unteren Teil
des Düsenschachtes 2 eng angepaßt ist. Der Düsenkopf wird durch eine zentrale Schraube
8 an dem Verteilerblock 4 befestigt. Er weist hierzu auf seiner dem Verteilerblock
4 zugewandten Seite einen Anlagering 20 auf, mit dem er mittels der Schraube 8 fest
gegen den Verteilerblock 4 verspannt wird. Der Düsenkopf 9 weist eine Nut 22 auf,
in der ein Keil 23 kämmt. Der Keil 23 ist am Innenmantel des Düsenschachtes 2 befestigt.
Durch die Nut und den Keil wird die Geradführung des Düsenkopfes 9 im Heizkasten bewirkt.
[0024] Der Düsenkopf 9 weist auf einem zu seiner Mittelachse konzentrischen Kreis acht
kreiszylindrische Löcher auf, die jeweils den Düsentopf 10 bilden und zur Aufnahme
des aus Düsenplatte 12, Filterplatte 13, Filter 14, Dichtung 16 und Dichtkolben 15
bestehenden Düsenpaketes 100 dienen.
[0025] Jeder der Düsentöpfe 10 weist in seinem oberen Bereich eine Durchmessererweiterung
auf, die gegenüber dem unteren Bereich eine Stufe 26 bildet. Bei der Düsenplatte 12
kann es sich vor allem um eine Monofildüse handeln, durch welche ein Filament ausgesponnen
wird. Es können jedoch auch mehrere Filamente ausgesponnen werden. Bevorzugt ist die
Anwendung dieser Erfindung jedoch bei dem Verspinnen von Monofilamenten.
[0026] Die Düsenplatte liegt auf einem umlaufenden Bund 11 auf, der das untere Ende jedes
Düsentopfes 10 begrenzt und nur den Durchtritt der Düsenplatte 12 freigibt. Die Filterplatte
13 dient zum Abstützen des Filters 14. Diese Elemente besitzen den größeren Durchmesser
des Düsentopfes. Den kleineren Durchmesser besitzen die Dichtung 16 sowie der Dichtkolben
15. Der Dichtkolben 15 ist in dem Düsentopf 10 mit Spiel gleitend geführt. Der Dichtkolben
15 weist zentrisch eine Verbindungsbohrung 19 auf. An seiner dem Verteilerblock 4
zugewandten Stirnseite befindet sich ein zentrischer ringfömiger Ansatz 18 mit einer
Anschlußdichtung 17. Die Anschlußdichtung 17 besteht z.B. aus einem weichen Metall,
das sich durch die auf den Dichtkolben 15 einwirkenden Kräfte dichtend gegen den Verteilerblock
4 legt. Dabei ist hervorzuheben, daß die Verbindungsbohrung 19 mit jeweils einer
der Pumpleitungen 7 fluchtet.
[0027] Durch die Pumpleitung 7 und Verbindungsbohrung 19 wird also der jeweilige Düsentopf
10 mit unter Druck stehender Schmelze beschickt. Dadurch baut sich in dem Düsentopf
10 ein Druck auf. Der Spalt zwischen dem Düsentopf bzw. seinem Mantel und dem Dichtkolben
15 wird durch eine Dichtung 16 abgedichtet, die sich infolge des Druckaufbaus in den
Spalt hineindrückt. Die Dichtung 16 ist ein im Querschnitt winkelförmiger Ring, der
einerseits den Spalt überdeckt, der aber andererseits die Verbindungsbohrung 19 freiläßt.
Es handelt sich hier um ein selbstdichtendes System, wie es ähnlich auch in dem US-Patent
4,698,008 (Bag. 1416) beschrieben ist.
[0028] Die Dichtung 16 sowie der Dichtkolben 15 weisen - wie gesagt - den erweiterten Durchmesser
auf und liegen daher auf der Stufe 26 auf. Die axiale Erstreckung dieser Durchmessererweiterung
ist so groß, daß im eingebauten Zustand die Anschlußdichtung 17 an dem Verteilerblock
4 im wesentlichen spielfrei anliegt.
[0029] Zum Inbetriebsetzen der Spinneinrichtung werden zunächst von oben der Verteilerblock
4 und der Pumpenblock 5 in den Düsenschacht 2 gelegt. Sodann erfolgt der Anschluß
des Verteilerblocks 4 an die Extruderleitung 24. Ebenso wird der Pumpenblock 5 von
oben in nicht dargestellter Weise mit dem Verteilerblock 4 verspannt und in dem Düsenschacht
festgelegt.
[0030] In Fig. 1 ist lediglich durch Pfeile angedeutet, daß der Pumpenblock 5 durch Einspannkräfte
von oben gegen den Verteilerblock 4 und der Verteilerblock 4 gegen die Stufe 3 gedrückt
wird.
[0031] Nunmehr wird der Spinnkopf 9 im abgebauten Zustand montiert. Das heißt: es werden
in jeden Düsentopf 10 von oben nacheinander die Düsenplatte 12, die Filterplatte
13, das Filter 14, die Dichtung 16 und der Dichtkolben 15 mit der Anschlußdichtung
17 eingelegt. Danach wird der Spinnkopf 9 mit den eingebauten Düsenpaketen 100 in
den Düsenschacht 2 des Heizkastens 1 montiert und durch die Schraube 8 in dem Verteilerblock
4 befestigt. Durch Anziehen der Schraube 8 werden dabei auch die Anschlußdichtungen
17 zwischen dem Verteilerblock 4 und den Dichtkolben 15 der Düsenpakete 100 leicht
vorgespannt.
[0032] Wenn nun die Anlage unter Druck gesetzt wird, so bewirkt der sich aufbauende Druck
der Spinnschmelze in jedem der Düsentöpfe 10, daß die Dichtung 16 in den Spalt zwischen
den Außenwandungen des Düsentopfes und dem Dichtkolben 15 hineingedrückt wird und
den Spalt abdichtet. Dabei wird der Dichtkolben 15 nach oben gedrückt, so daß sich
die Anschlußdichtung 17 mit großer Flächenpressung gegen den Verteilerblock 4 legt.
Daher bewirkt die Anschlußdichtung 17 die druckabhängige Abdichtung der Druckleitung
7 und des Dichtkolbens 15. Der in Fig. 3 gezeigte Heizkasten entspricht im Aufbau
dem Heizkasten, der in der US-PS 4,698,008 (Bag 1416) beschrieben ist.
Der Heizkasten ist also als Balken ausgeführt. Die Unterseite weist die Düsenschächte
2 auf. In jedem der Düsenschächte liegt ein Düsenkopf 9 mit acht Düsentöpfen.
[0033] Der Aufbau der Düsenköpfe 9 entspricht der Beschreibung nach den Figuren 1/2.
[0034] Während die in Fig. 1, 2 dargestellte Spinneinrichtung auch hinsichtlich des Heizkastens
einen sehr kompakten und daher raumgünstigen für die Wärmeübertragung günstigen Aufbau
zeigt, zeichnet sich die Spinneinrichtung nach Fig. 3 dadurch aus, daß mehrere Spinnköpfe
9 in einem einzigen Heizkasten 1 untergebracht werden können. Welcher der Ausführungen
der Vorzug zu geben ist, richtet sich zwar nach den Raumverhältnissen. Infolge der
wärmetechnisch günstigen Ausführung nach Fig. 1 ist diese Ausführung insbesondere
für die Herstellung von Monofilen geeignet, die eine besonders hohe Maßhaltigkeit
von Filament zu Filament und über die Länge des Filamentes aufweisen müssen.

1. Spinneinrichtung zum Spinnen mehrerer synthetischer Filamente, bei der mittels Spinnpumpen
ein schmelzflüssiges Polymer in auf einem Kreis angeordnete Düsentöpfe (10) gefördert
und daraus durch in Düsenplatten (12) eingebrachte Düsenlöcher nach unten ausgepreßt
wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Spinneinrichtung in einem Heizkasten (1) angeordnet ist, der einen nach unten
offenen Düsenschacht (2) bildet, daß der Düsenschacht (2) nach oben durch einen Verteilerblock
(4) oder Pumpenblock (5) abgeschlossen ist, daß die Düsentöpfe (10) in einen Düsenkopf
(9) in Form von jeweils einer zylindrischen Ausnehmung eingebracht sind, und daß der
Düsenkopf (9) an der Unterseite des Pumpenblocks (5) bzw. Verteilerblocks (4) befestigt
ist.
2. Spinneinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
jedem Düsentopf (10) jeweils eine Spinnpumpe zugeordnet ist.
3. Spinneinrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
in jeder Düsenplatte (12) lediglich ein Düsenloch zum Auspressen jeweils eines Monofilaments
eingebracht ist.
4. Spinneinrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Spinnpumpe eine Mehrfach-, insbesondere Planetenrad-Zahnradpumpe ist, deren Auslässe
mit je einem Düsentopf (10) verbunden sind und welche durch eine gemeinsame Welle
(21) angetrieben wird.
5. Spinneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Düsenkopf (9) sowie der Düsenschacht (2) kreiszylindrisch ausgebildet sind.
6. Spinneinrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Heizkasten (1) zylinderförmig ausgebildet ist.
7. Spinneinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß
der Düsenkopf (9) durch eine Zentralschraube (8), welche im Mittelpunkt zu dem Kreis
liegt, auf welchem die Düsentöpfe (10) angeordnet sind, an dem Pumpenblock (5) oder
Verteilerblock (4) befestigt ist.
8. Spinneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
jeder Düsentopf (10) einen der Düsenplatte (12) gegenüberliegenden beweglichen Anschlußkolben
(15) aufweist, welcher durch den in dem Düsentopf (10) herrschenden Druck gegen den
Pumpen- (5) bzw. Verteilerblock (4) gedrückt wird und welcher eine Durchgangsbohrung
(19) aufweist, die die Anschlußöffnung mit dem Düsentopf (10) verbindet, und daß der
Pumpen- (5) bzw. Verteilerblock (4) Anschlußöffnungen aufweist, welche jeweils mit
einer Spinnpumpe verbunden und konzentrisch zu den Düsentöpfen (10) angeordnet sind.
9. Spinneinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
unterhalb des Düsenkopfes (9) und konzentrisch zu diesem eine in radialer Richtung
poröse, zylindrische Kerze oder ein zylindrischer Blasschacht mit poröser Innenwandung
angeordnet ist, welche(r) mit einer Druckluftquelle zum Zwecke der Kühlluftzufuhr
verbunden ist,
und daß von der Kerze bzw. dem Blasschacht sternförmige bzw. radiale Leitbleche ausgehen,
und daß die Düsentöpfe (10) im wesentlichen mittig über den Zwischenräumen zwischen
den Leitblechen angeordnet sind.