SPINNBALKEN

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich in einem ersten Aspekt auf einen Spinnbalken zum Schmelzspinnen von Filamenten aus synthetischen Polymeren, insbesondere zum Spinnen von feinen Filamenten. Der Balken besteht zum Beispiel aus einem Heizkasten mit integrierten Schmelzepumpen, Schmelzeleitungen und Spinndüsenaufnahmen. Über die im Spinnbalken integrierten Schmelzeleitungen wird die aus der Aufbereitung in den Balken eintretende Schmelze auf die Spinnpumpen bzw. die Düsentöpfe verteilt.

[0002] Die Erfindung bezieht sich in einem zweiten Aspekt auf ein Heizsystem für einen auswechselbaren Teil eines Spinnbalkens zum Spinnen von Endlosfilamenten, z.B. aus Polyamid, Polyester oder Polypropylen.

[0003] Ein Beispiel eines solchen Teiles ist das sogenannte Düsenpaket, das in Betrieb in einem "Düsenrachen" im Spinnbalken aufgenommen ist und zur Reinigung durch ein ähnliches Paket periodisch ausgetauscht werden muss. Der Düsenrachen ist in einem Heizkasten vorgesehen. Das Düsenpaket enthält die Düsenplatte, die mit Bohrungen versehen ist, worin die Filamente aus der Schmelzemasse gebildet werden. Das Düsenpaket, und insbesondere die Düsenplatte, muss während des Einsatzes eine vorgegebene Temperatur einhalten, wobei Wärme kontinuierlich vom Paket abfliesst. Das Paket selbst umfasst normalerweise keine Heizvorrichtung, sein Wärmeverlust muss vielmehr durch Wärmeübertragung von seinem Träger wiedergutgemacht werden. In einer solchen Anordnung stellt sich das Problem des ausreichenden Wärmeüberganges von der Trägerpartie auf dem auswechselbaren Teil.

Stand der Technik:

[0004] Aus DE-Gbm 84 07 945 ist ein Spinnbalken bekannt, der einen kreisrunden Querschnitt aufweist. Als Vorteil der darin gezeigten Ausführungen ist angegeben, dass die Düsenpakete, wo die Filamente gebildet werden, und die Spinnpumpen, die Polymer in diese Pakete fördern, von Wandungen umschlossen sind und der Zwischenraum direkt und gleichmässig mit dampfförmigem Wärmeträger gefüllt ist. Eine ähnliche Anordnung ist in EP 163 248 (Fig.4) gezeigt.

[0005] Zur Vermeidung von Wärmeverlusten sind Spinnbalken an den Aussenflächen weitgehend isoliert. Es ist aber konstruktiv nicht möglich, die nach unten weisende Aussenfläche im Bereich der Düsenpakete ausreichend zu isolieren, da durch die vergrösserte Schichtdicke die sofortige Abkühlung der Filamente unmittelbar nach dem Austritt aus den Düsenbohrungen durch Heranführen einer Kühleinrichtung, insbesondere eines Blasschachtes, verhindert wäre.

[0006] Da insbesondere bei der Herstellung von sehr feinen Filamenten die Menge des durchfliessenden geschmolzenen Polymer relativ klein ist, so dass Wärmeverluste nicht bzw. nur schwer durch die Wärmezufuhr des geschmolzenen Polymers wieder ausgeglichen werden können, müssen Spinnbalken, wie oben bereits ausgeführt, mit einem bis zur Dampfphase erhitzten Wärmeträger gespeist werden, so dass die erwähnten Wärmeverluste durch die Kondensation des Dampfes ausgeglichen werden können.

[0007] Hierbei ist es besonders wichtig, die nicht isolierten Düsenplatten ausreichend und gleichmässig zu beheizen. Diese Aufgabe kann aber mittels der Spinnbalken nach dem Stand der Technik nur unzureichend erfüllt werden, weil gerade in diesem Bereich der Wärmeübergang durch Kondensation eines dampfförmigen Wärmeträgers infolge der ungünstigen geometrischen Verhältnisse sowie des ansammelnden Kondensats am stärksten eingeschränkt ist, und gleichzeitig die Wärmeverluste des Balkens aufgrund der nur unzureichend ausbildbaren Isolation am grössten sind.

[0008] Beispiele von Massnahmen, die bis anhin unternommen wurden, um die Probleme der adäquaten Wärmeübertragung auf die Düsenplatte zu lösen, sind aus EP-A-163248 zu entnehmen. Die angesprochenen Massnahmen sind hauptsächlich darauf gerichtet, einen Wärmeübertragungspfad (eine "Wärmebrücke") zwischen der fest montierten Trägerpartie und dem Düsenpaket zu bilden. Es wird im allgemeinen (ohne nähere Angaben) angenommen, dass das System in der Lage ist, die erforderliche Wärmemenge an das Trägerende der Wärmebrücke heranzuführen. Diese Annahme rechtfertigt sich aber nicht ohne weiteres.

Die Erfindung:

[0009] Die Aufgabe der Erfindung im ersten Aspekt besteht daher darin, die Wärmeverluste eines Spinnbalkens zu reduzieren. Diese Aufgabe wird durch einen Spinnbalken gemäss Anspruch 1 gelöst. Der zur Beheizung der relativ breit ausladenden Spinnpumpenblöcke im oberen Bereich des Balkens notwendige Raum bleibt erhalten. Eine geometrische Änderung der Innenraumstruktur im unteren Bereich durch zusätzliche Rippen zur Vergrösserung der Wärmeaustauschfläche bei gleichzeitiger Gewährleistung des Kondensatablaufs kann erheblich zur Verbesserung der Beheizung der Düsenpakete beitragen, wie nachfolgend in Zusammenhang mit dem zweiten Aspekt der Erfindung näher beschrieben wird.

[0010] Weiterhin weisen die schon erwähnten Schriften keine Lösungen für zwei weitere Probleme auf, nämlich

• die kostengünstige Verbindung des Pumpenantriebs mit der Spinnpumpe unter Berücksichtigung der unvermeidlichen Wärmedehnung des Spinnbalkens,
• die Erzeugung eines dampfförmigen Wärmeträgers und seine Zufuhr zum Heizkasten mit vertretbaren Wärmeverlusten im Zuleitungssystem.

[0011] Die erste Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Getriebe motoren auf konsolen montiert sind, welche ihrerseits fest mit dem Heizkasten verbunden sind.

[0012] Die zweite Aufgabe wird durch einen Spinnbalken gemäss Anspruch 2 gelöst. Der in Anspruch 2 erwähnte Verdampfer ist vorzugsweise durch eine oder mehrere Kondensat- und Dampfleitungen mit dem Spinnbalken verbunden, kann aber in einer weniger bevorzugten Ausführung mit einer kombinierten, ausreichend dimensionierten Dampfleitung mit gleichzeitigem Kondensatrücklauf ausgeführt werden.

[0013] Bei der bevorzugten Lösung werden alle drei vorerwähnten Aufgaben durch eine Kombination der genannten Merkmale gelöst.

[0014] Es ist die Aufgabe dieser Erfindung im zweiten Aspekt, den Wärmefluss zwischen einem beheizten Träger in einem Spinnbalken und einem getragenen Teil derart zu gestalten, dass dieser Fluss stets in einer vorgegebenen Richtung läuft.

[0015] Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 3.

[0016] Dadurch, dass das Temperaturgefälle stets in Richtung des getragenen Teils verläuft, wird abgesichert, dass nicht noch mehr Wärme dem Düsenpaket über die Wärmebrücke entzogen wird. Wenn zusätzlich dafür gesorgt werden kann, dass das Temperaturgefälle möglichst steil in Richtung das getragenen Teils verläuft, kann die Wärmeübertragung auf den getragenen Teil optimiert werden.

[0017] Das Heizsystem umfasst vorzugsweise eine Kondensationsheizung mit Sattdampf als Heizmedium. Zweckmässigerweise wird dann eine zumindest ausreichende Kondensationsfläche an der Wärmebrücke vorgesehen, um die erforderliche Wärmezufuhr aus dem Sattdampf an die Wärmebrücke zu gewährleisten. Die Kondensationsfläche kann auch mit einem Abstand von der Wärmebrücke vorgesehen werden, vorausgesetzt dass der Wärmefluss von der Fläche an die Brücke nicht soweit beeinträchtigt wird, dass das vorgesehene Temperaturgefälle dadurch gefährdet wird.

[0018] Vorzugsweise wird die Kondensationsfläche derart gestaltet und/oder es wird ein derartiges Hilfsmittel vorgesehen, dass die Fläche in Betrieb Sattdampf (und nicht Kondensat) ausgesetzt wird. Die Kondensationsfläche ist vorzugsweise glatt, um das Abfliessen kondensierten Sattdampfes zu begünstigen. Die Oberflächenspannung kann auch z.B. durch eine Beschichtung erhöht werden, um die Tröpfchenbildung zu fördern. Das Hilfsmittel kann z.B. eine Abflussleitung zum kontinuierlichen Entfernen von Kondensat von der Fläche umfassen.

[0019] Es wird normalerweise eine Mehrzahl von Wärmebrücken gebildet, die jeweilig zu heizenden Teile zugeordnet sind. Es können dann einzelne Wärmeaufnahmeelemente vorgesehen werden, die je einer Wärmebrücke zugeordnet sind. Es kann aber auch ein grösseres Wärmeaufnahmeelement vorgesehen werden, das einer Mehrzahl (z.B. aller) Wärmebrücken zugeordnet ist.

[0020] Die Kondensationsfläche soll möglichst gross gestaltet werden. Es soll aber auch einen Wärmeleitpfad von der Fläche bis zur Brücke ermöglichen, der einen ausreichend (vorzugsweise möglichst) grossen Querschnitt aufweist. Die Fläche kann auf einem Element vorgesehen werden, das sich in einer Richtung von der Brücke weg verjüngt.

[0021] Ausführungsbeispiele nach der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1

schematisch im Querschnitt ein Spinnbalken nach der vorangehenden Anmeldung PCT/CH94/00123,

Fig. 2

schematisch im Querschnitt ein Spinnbalken nach dieser Erfindung,

Fig. 3

eine Frontansicht vom Heizkasten des Spinnbalkens nach Figur 2,

Fig. 4

einen Plan des Spinnbalkens nach Figur 2,

Fig. 5A und 5B

eine Alternativanordnung der Wärmeaufnahmeelemente, wobei Fig. 5B eine Ansicht in Richtung des Pfeils B in Fig. 5A darstellt, und

Fig. 6A und 6B

eine weitere Ausführung der Wärmeaufnahmeelemente am oberen Ende des Rachens für das Düsenpaket, wobei Fig. 6B eine Ansicht in Richtung des Pfeils B in Fig. 6A darstellt.

[0022] Die Figur 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Spinnbalken mit einem Düsenpaket (insbesondere einer Düsenplattenhalterung). Der Spinnbalken umfasst einen Heizkasten 100, in den nicht dargestellte Schmelzeleitungen und Schmelzepumpen hineinragen, wie dies zum Beispiel in den Figuren des DE-Gmb 8407945 dargestellt ist. In den Heizkasten 100 ist eine Aufnahme 102 eingesetzt, zum Beispiel durch Verschweissen, die aus der Wandung 103 besteht, die nach innen hin durch den Boden 104 her abgeschlossen ist. Die Aufnahme 102 umschliesst den zylindrischen Innenraum 105 (den "Düsenrachen"), in den der Düsentopf 106 eingesetzt ist. Zu diesem Zweck geht der Innenraum 105 über die zylindrische Öffnung 107 in den Aussenraum über. Der Boden 104 wird durch den Schmelzekanal 108 durchsetzt, der an eine nicht dargestellte Schmelzepumpe angeschlossen ist.

[0023] Der Düsentopf 106 ist ein Rotationskörper, er ist in der Figur wie die Aufnahme 102 im Schnitt dargestellt. Der Düsentopf 106 besteht aus aufeinandergeschichteten Bauteilen, nämlich aus der Düsenplatte 109, dem Filtergehäuse 110 und dem Gewindering 111. Diese drei Bauteile sind in den Hohlzylinder 112 eingesetzt, der mit seinem Absatz 113 die Düsenplatte 109 trägt. Auf der Seite des Gewinderinges 111 ist der Hohlzylinder 112 mit dem Innengewinde 114 versehen, in das der Gewindering 111 mit seinem Aussengewinde 115 eingeschraubt ist. Um den Gewindering 114 in den Hohlzylinder 112 einzuschrauben, ist der Gewindering 111 mit den Sacklöchern 116 und 117 versehen, in die ein passender Hakenschlüssel passt. Das Einschrauben des Gewinderings 111 in den Hohlzylinder 112 wird durch den zylindrischen Vorsprung 118 an der der Düsenplatte 109 zugewandten Seite des Filtergehäuses 110 begrenzt. Wenn beim Einschrauben des Gewinderinges 111 der Vorsprung 118 an der Oberfläche 119 der Düsenplatte 109 anliegt, ist die gesamte Länge des Düsentopfes 106 bestimmt. Innerhalb des zylindrischen Vorsprungs 118 ist eine ringartige Ausnehmung vorhanden, die durch den Dichtungsring 120 ausgefüllt ist. Der Dichtungsring 120 wird durch den Druck einer zu verarbeitenden Masse, die dabei den Zwischenraum 121 zwischen der Oberfläche 119 und der Unterfläche 122 des Filtergehäuses 110 ausfüllt, nach aussen gegen den zylindrischen Vorsprung 118 gepresst, wodurch sich unter der Wirkung dieses Drucks automatisch eine an den Druck angepasste Abdichtung zwischen dem Filtergehäuse 110 und der Düsenplatte 109 ergibt.

[0024] Der Hohlzylinder 112, der als Bestandteil des Düsentopfes 106 mit seinem Absatz 113 die Düsenplatte trägt, wird seinerseits in der Aufnahme 102 gehalten, und zwar mittels der Schulter 123, die im dargestellten eingebauten Zustand den Auflagen 124 am Hohlzylinder 112 gegenüberstehen. Die Schultern 123 sind Bestandteile der Einsatzstücke 125, die in die Wandung 103 der Aufnahme 102 eingesetzt und mit der Wandung 103 fest verschraubt sind, und zwar mittels der Bolzen 126. Die Schultern 123 und die Auflagen 124 bilden zusammen einen Bajonettverschluss, der den Düsentopf 106 axial arretiert. Gleichzeitig bildet der Bajonettverschluss über die Schultern 123 und die Auflagen 124 eine direkte Wärmebrücke, über die die Düsenplatte 9 direkt beheizt wird. Durch Verdrehen des Hohlzylinders 12 und damit des Düsentopfes 106 um ca. 90° wird die Verbindung zwischen Aufnahme 102 und Düsentopf 106 gelöst. Der Düsentopf 106 kann dann durch die zylindrisch Öffnung 107 aus der Aufnahme 102 herausgenommen und in seine Teile zerlegt werden, beispielsweise zwecks Reinigung des Filtergehäuses 110 und der Düsenplatte 109.

[0025] Beim Einsetzen des Düsentopfes 106 in die Aufnahme 102 kommt die Dichtungsscheibe 127 zur Wirkung, die im wesentlichen in konischer Ausbildung in den Gewindering 111 eingelegt ist, der zwecks Aufnahme der Dichtungsscheibe 127 eine konische Innenfläche 128 aufweist. Die Dichtungsscheibe 127 stützt sich mit ihrem äusseren Rand 129 auf der Ringschulter 130 ab, die Bestandteil des auf dem Filtergehäuse 110 aufliegenden Schmelzeverteilers 131 ist. Dieser Schmelzeverteiler 131 ist hier Bestandteil des Düsentopfes 106, er dient dazu, die über den Schmelzekanal 108 zufliessende Schmelze im Inneren des Düsentopfes günstig zu verteilen.

[0026] Im zusammengebauten Zustand des Düsentopfes 106 stützt sich die Dichtungsscheibe 127 gegenüber der Ringschulter 130 ab, wobei sie unter Anlage an die konische Innenfläche 128 des Gewinderinges 111 vertikal nach oben hin in den Boden 132 ausläuft, der das Durchgangsloch 133 umgibt, das mit dem Schmelzekanal 108 fluchtet.

[0027] Wie die Figur zeigt, steht der Boden 132 der Dichtungsscheibe 127 geringfügig gegenüber der Oberfläche 134 des Gewinderinges 111 hervor, so dass beim Schliessen des Bajonettverschlusses der Boden 132 an die Unterfläche 135 des Grundes 104 der Aufnahme 102 fest anliegt. Damit ist die Abdichtung zwischen dem vor dem Schmelzekanal 108 durchsetzten Grund 104 der Aufnahme 102 zu dem Düsentopf 106 hergestellt, und zwar unter Ausnutzung des im Inneren des Düsentopfes 106 herrschenden Druckes, der die Dichtungsscheibe 127 je nach Höhe dieses Druckes gegen die Unterfläche 135 und die konische Innenfläche 128 des Gewinderinges 111 presst. Ausserdem wird die Dichtungsscheibe 127 radial nach aussen gegen die Stossstelle 136 zwischen Gewindering 111 und Filtergehäuse 110 gepresst, so dass auch hier eine sichere Abdichtung erzielt wird.

[0028] Im Betrieb verläuft der Schmelzefluss folgendermassen: Die Schmelze gelangt aus dem Schmelzekanal 108 durch das Durchgangsloch 133 zu dem Schmelzeverteiler 131, den die Schmelze überströmt und in die Kanäle 137 gelangt, von denen nur zwei gezeichnet sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind etwa 124 solcher Kanäle vorhanden. Die Schmelze strömt sodann durch den Filter 138, der durch das Gitter 139 nach unten hin abgeschlossen ist. In das Filtergehäuse 110 sind weiterhin die Kanäle 140 eingebracht (ca. 50 solcher Kanäle sind vorhanden), von wo aus die Schmelze in den Zwischenraum 121 gelangt. Nunmehr durchsetzt die Schmelze die Düsenplatte 109, und zwar durch die Bohrungen 141, die in Kapillaren in der unteren Begrenzungsfläche 142 der Düsenplatte 109 enden. Hier treten dann die einzelnen Filamente aus, die dann zu einzelnen Fäden zusammengefasst werden.

[0029] Fig. 2 zeigt einen ähnlichen Spinnbalken zum Schmelzespinnen von Polymeren mit einem im Querschnitt kastenförmigen oder rohrförmigen, unten im Bereich der Düsenpakete keilförmig verjüngten Heizkasten 1, in welchem ein Wärmeträger in Dampfphase an den zu beheizenden Oberflächen 2 kondensieren kann. In den Heizkasten eingeschweisst sind Bauteile zum Transport der Polymerschmelze von der am Heizkasten 1 endenden vom Extruder kommenden Schmelzeleitung zu den Spinnpumpen und von dort weiter zu den von unten in den Spinnbalken einsetzbaren Spinndüsenpaketen. Insofern ist dieser Spinnbalken im Fachartikel "Energieflüsse und Energiesparpotentiale bei der Herstellung und Verarbeitung von POY" (Autor: Dr. Klaus Meier) in Chemiefasern/Textilindustrie vom November 1993 ebenfalls beschrieben. Der Inhalt des Artikels wird hiermit in dieser Beschreibung eingeschlossen.

[0030] Im Balken nach Fig. 2 sind über Pumpenwellen 4 durch einzelne Getriebemotoren 3 angetriebene Spinnpumpen 5 vorgesehen, wobei die Getriebemotoren auf Konsolen 6 montiert sind, welche in geringem Abstand von besagten Pumpenwellen 4 begrenzt wärmeleitend, jedoch fest mit dem Heizkasten 1 verbunden sind. Somit bewirkt die Wärmedehnung des Heizkastens 1 keinen der Funktion des Antriebes abträglichen Fluchtungsfehler der Pumpenwellen 4. Besondere Stützkonstruktionen für die Pumpengetriebe 3 und das Ausrichten der Getriebe nach dem Aufheizen des Spinnbalkens entfallen. Bei einer Ausführung des Spinnbalkens können die Spinnpumpen 5 von oben in den Heizkasten eingebaut werden (senkrechte Pumpenwelle), bei einer anderen von der Seite (waagerechte Pumpenwelle).

[0031] Im Gegensatz zur konventionellen Lösung ist bei der dargestellten Ausführung keine unabhängige Aufhängung für die Spinnpumpenantriebe 3 notwendig. Solche separate Aufhängungen sind mit dem Nachteil behaftet, dass beim Spinnen zwischen dem Heizkasten und dem Motorenträger ein beträchtliches Temperaturgefälle besteht, was stark zu unterschiedlichen Längenänderungen des Kastens und des Trägers beiträgt, was zu Fluchtungsfehlern führt. Gemäss der vorliegenden Lösung bewegen sich die Träger und somit die Motoren bei Wärmedehnung des Heizkastens mit. Diese Wärmedehnung verursacht dementsprechend nur noch einen vernachlässigbar kleinen Fluchtungsfehler, das übliche Ausrichten der Pumpenantriebe bei aufgeheizten Spinnbalken entfällt. Die Bedeutung wird klar sein, wenn erwähnt wird, dass der Heizkasten ohne weiteres eine Länge von 6 m erreicht, und dass sich hierbei die Längenänderungen der einzelnen Positionen addieren würden.

[0032] Jede Konsole ist in geringem (möglichst kleinem) Abstand von der entsprechenden Spinnpumpen-Antriebswelle angeordnet. Die Verbindung der Konsole mit dem Heizkasten ist zumindest begrenzt wärmeleitend.

[0033] Im konventionellen System zum Beheizen des Kastens erfolgt die Heizdampfaufbereitung an einer zentralen Stelle für eine Mehrzahl von Spinnbalken. Diese Lösung ist effizient und kostengünstig, sofern das Verdampfen allein betrachtet wird.

[0034] Die Bilanz ändert sich aber, wenn auch die Verteilungsverluste in Betracht gezogen werden. Nach der nun vorgesehenen Lösung wird jedem Spinnbalken ein eigener Verdampfer zugeordnet.

[0035] Dem Spinnbalken 1 ist daher auch ein in die Isolation 7 des Spinnbalkens integrierten Verdampfer 8 für den Wärmeträger zugeordnet, so dass die Verbindungsleitung 9 vom Verdampfer 8 zu dem Heizkasten 1 nur eine minimale Länge erreicht. Somit wird der Wärmeverlust der üblichen langen Dampfleitung von einer zentralen Aufbereitung eliminiert.

[0036] Die Figuren zeigen, dass der zurückzulegende Weg zwischen dem Erzeuger 8 und dem Kasten 1 sehr kurz und gut isoliert ist. Die Wärmeverluste sind entsprechend klein. Dieser Heizkasten ist somit besonders vorteilhaft beim Verspinnen von teilverstreckten Garnen (POY) feinerer Titer (Textilgarne).

[0037] Die Bauteile im Inneren des Heizkastens sind im einzelnen:

[0038] Ein Rohrleitungasystem 10 (Fig. 4) mit Verteilern 11, statischen Mischern 12 und Einfrierventilen 13 (Fig. 3) zum Unterbrechen des Schmelzestromes zu den einzelnen Spinnpumpen, so dass bei Bedarf eine Spinnpumpe ausgetauscht werden kann, ohne die übrigen Spinnstellen zu beeinflussen. Dieses Leitungssystem verteilt die zum Heizkasten hingeführte Schmelze auf die in den genannten Heizkasten eingeschweissten Pumpenblöcke 14 (Fig. 3). Die Pumpenblöcke haben einerseits Anbauflächen 15 (Fig. 3) zum Anbau von Spinnpumpen 5 und andererseits Anlageflächen 132 für die glockenförmigen Dichtungen 127 der Spinndüsenpakete, (siehe Fig. 1).

[0039] Die Anbauflächen für die Spinnpumpen befinden sich am Boden von topfartigen Vertiefungen 17 des Heizkastens. Die Vertiefungen 17 können z.B. dadurch entstehen, dass der die Anbaufläche bildende Teil des Pumpenblockes 14 mit einem Rohrstück 18 verschweisst ist, welches die Heizkastenwand durchdringt. Die Gestaltung des Pumpenblockes 14 ermöglicht die Endbearbeitung der Anbaufläche 15 vor dem Verschweissen des Pumpenblockes mit dem Rohrstück 18, welches die Verbindung mit der Heizkastenwand herstellt. Die Schmelzekanäle 19 zur Spinnpumpe und die Kanäle 20 innerhalb des Pumpenblockes zu den Düsenpaketen entstehen durch Tieflochbohren. Jeder Pumpenblock 14 speist vier Düsenpakete und umfasst dementsprechend vier Kanäle 20, wovon im linken Block 14 in der Fig. 3 ein Kanal durch den Teilschnitt ersichtlich und drei durch gestrichelte Linien angedeutet worden sind.

[0040] Eine sogenannte Schonplatte 21 (Fig. 3) befindet sich zwischen der Anbaufläche 15 und der eigentlichen Spinnpumpe 5. Sollte die der Spinnpumpe zugekehrte Oberfläche der Schonplatte 21 beim Austausch einer Spinnpumpe versehentlich beschädigt werden, so kann diese Schonplatte 21 ersetzt werden, ohne dass eine Nacharbeit am Pumpenblock 14 erforderlich wird. Weiter können durch unterschiedliche Schonplatten 21 mit verschiedenen Anordnungen der Schmelzekanäle verschiedene Spinnpumpen 5 an den Pumpenblock 14 angebaut werden.

[0041] Bei Bedarf können in der Schonplatte 21 Bohrungen für Drucksensoren 22 (Fig. 2) angebracht werden. Fluchtend mit der Bohrungsachse bzw. den Bohrungsachsen sind Schutzrohre 23 in den Heizkasten und das die Spinnpumpe 5 umgebende Rohrstück 18 eingeschweisst, so dass Drucksensoren von aussen seitlich in die Schonplatte 21 oder den Pumpenblock 14 eingeschraubt werden können.

[0042] Der oder die Pumpenblock (-blöcke) aus rostfreiem Stahl sind mit dem oder den Düsenblock (-blöcken) 24 aus warmfestem C-Stahl verschweisst. Jeder Düsenblock weist eine Reihe von topfartigen Bohrungen 25 auf, in welche von unten Düsenpakete eingesetzt werden. Diese Bohrungen gehen von einer flachen, U-förmigen Einsenkung 26 an der Unterseite des Düsenblockes aus.

[0043] In die Oberseite des Düsenblockes 24 ist ein sich über alle topfartigen Bohrungen 25 erstreckender Schlitz 28 so eingefräst, dass diese Bohrungen von oben her angeschnitten werden. In diesen Schlitz wird dann der zugehörige Pumpenblock 14 eingesetzt und mit dem Düsenblock verschweisst.

[0044] Der Düsenblock 24 umfasst ein längliches Trägerelement (siehe insbesondere Fig. 3), das in der Bodenpartie des Heizkastens geschweisst wird. Im dargestellten Beispiel umfasst diese Bodenpartie einen Rahmen 70, der nachfolgend näher beschrieben wird. Im Düsenblock 24 sind die topfartigen Aufnahmen 25 (vgl. Düsenrachen 105, Fig. 1) gebohrt, wobei dazwischen eine dünne Wandung 72 stehen bleibt. Die Düsenrachen 25 nehmen je ein Düsenpaket, z.B. nach Fig. 1 auf.

[0045] In die U-förmige Einsenkung 26 werden von unten an deren Längsseiten nicht dargestellte Verriegelungsleisten eingesetzt und mit dem Düsenblock 24 verschraubt. Mittels dieser Leisten und unten an den Düsenplatten vorhandener Vorsprünge werden die Düsenpakete nach Art eines Bajonettverschlusses durch eine 90°-Drehung mit dem Düsenblock 24 formschlüssig verbunden. Durch die sich berührenden Oberflächen der Verriegelungsleisten und der Vorsprünge am Düsenpaket entsteht eine Wärmebrücke, welche dem Düsenpaket im Bereich der Düsenplatte zusätzlich Wärme zuführt.

[0046] Im Inneren des Heizkastens weist der Düsenblock 24, der U-förmigen Einsenkung 26 benachbart, flügelartige Kondensationsflächen 27 auf, welche die Kondensationswärme auf kurzem Wege zur Aussenseite des Düsenblockes 24, 26, zu den Verriegelungsleisten und zu den unteren Seiten der Düsenpakete leitet.

[0047] Der Raum 40 an der untersten Fläche 42 des Heizkastens ist über ein Abflussrohr 44 (Fig. 2) mit dem Dampferzeuger 8 verbunden. Der Dampferzeuger liegt dementsprechend unterhalb des oberen Endes vom Rohr 44, wo er in den Heizkasten mündet. Der Dampf im Innenraum des Heizkastens kondensiert auf den Oberflächen der Wärmesenken, und das Kondensat fliesst nach unten in die "Rinne", die durch den vorerwärmten Raum 40 gebildet wird. Das Kondensat 46 wird in dieser Rinne gesammelt und fliesst daraus über das Rohr 44 an den Erzeuger 8 zurück. Der Querschnitt dieser Rinne ist derart gewählt, dass darin der Kondensatpegel nur so hoch steigen kann, dass die Wärmeübertragung an die unterste Partie vom Düsenblock 24 nicht beeinträchtigt wird.

[0048] Mit einem Verdampfungskonzept nach dieser Erfindung kann nun sowohl die Dampfzufuhr wie auch die Kondensatabfuhr durch eine einzige Leitung erfolgen (nicht gezeigt). Diese (gemeinsame) Leitung muss einen ausreichenden Querschnitt aufweisen, so dass der Dampf im oberen Teil in der Richtung des Heizkastens fliesst und das Kondensat auf dem Boden der Leitung in den Verdampfer zurückfliesst.

[0049] Der untere Teil des Kastens stellt die Quelle der grössten Wärmeverluste dar. Durch die Verjüngung der Heizkasten-Seitenwände 54, 56 kann Isoliermaterial 58 zwischen diesen Wänden und einer Mantelfläche 60 vorgesehen werden, die das obere Ende des Blasschachtes (nicht gezeigt) bildet. Dadurch können die Wärmeverluste des Heizkastens wesentlich reduziert werden, was eine entsprechende Belastung der Klimaanlage vermeidet. Die senkrechten Wände 62,64 der oberen Partie des Heizkastens erzeugen Platz für eine ausreichende Dampfmenge im Innenraum des Kastens, um die Gleichmässigkeit der Temperaturverhältnisse im Heizkasten beim Spinnen zu gewährleisten.

[0050] Die Übertragung von Wärme an den untersten Abschnitt des Düsenblockes 24, bzw. die Vermeidung von Wärmeverlusten von diesem Abschnitt, ist deswegen in einer Ausführung nach Fig. 1 besonders wichtig, weil sich hier beim Spinnen die Düsenplatte 109 (Fig. 1) befindet. Die Fläche 48 (Fig. 2 und 3) ist daher entsprechend angeordnet, Kondensat in die Sammelrinne zu leiten, wobei der Boden dieser Rinne von der Einsenkung 26 etwas abgesetzt ist. Um die Wärmeübertragung aus dem Sattdampf an den untersten Abschnitt des Düsenblockes 24 zu verbessern, ist dieser mit einer Rippe 27 versehen, welche schräg nach oben von der Fläche 48 weg emporragt. Die Rippe hat Löcher 52 im untersten Bereich, um den Ablauf des Kondensates in die Sammelrinne zu ermöglichen. An dieser Rippe 27 sind die vorerwähnten Kondensationsflächen gebildet, welche die Funktion der Rippe 27 als Wärmeaufnahmeelement ermöglichen. Die Rippen 27 erstrecken sich von der kühleren unteren Partie des Aggregates in einen Raum, der mit Dampf gefüllt ist, wobei der Dampf um die Rippe weder an das Kondensat noch an den Rinnenboden angrenzt.

[0051] Die Ausführung nach Fig. 2 ist insbesondere vorteilhaft, weil die Rippe 27 einstückig mit einem Profil gebildet werden kann, das als Längsteil im Spinnbalken montiert ist und den vorerwähnten Rahmen 70 bildet. Dabei sind für jedes Düsenpaket zwei Wärmebrücken durch Auflagen 124 und Schultern 123 des Bajonettverschlusses (Fig. 1) gebildet, wodurch das Düsenpaket im Rachen gehalten wird. Die Schultern 123 erstrecken sich radial nach aussen von der Mantelfläche M des Pakets und stehen einander diametral gegenüber. Wenn das Paket im eingebauten Zustand ist, stösst jede Schulter 123 gegen eine jeweilige Anschlagsfläche (nicht gezeigt). Die Schultern 123 bzw. die Anschlagsflächen weisen gegenüber der Längsachse des Paketes (d.h. gegenüber der Spinnrichtung) eine derartigen Winkelstellung auf, dass möglichst kurze Wärmeflusswege zwischen den Wärmebrücken und den Rippen 27 entstehen. In einer Ausführung nach Fig. 3 sind sie z.B. vorzugsweise in zwei Reihen parallel zur Rahmenlängsachse angeordnet.

[0052] Jede Wärmebrücke weist einen vorbestimmten Querschnitt auf. Wenn keine Rippe 27 vorhanden wäre, wäre dieser Querschnitt bloss einer relativ kleinen Kondensationsfläche in der unteren Randpartie des Heizkastens zugeordnet worden. Mittels der Rippe 27 kann die der Wärmebrücke zugeordnete Kondensationsfläche wesentlich vergrössert werden. Diese Fläche ist auch nicht mehr bloss in der unteren Randpartie des Heizkastens angeordnet, weil die Rippe sich von dieser Partie schräg nach oben erstreckt. Die Rippe 27 ist daher ein Beispiel eines Wärmeaufnahmeelementes bzw. Wärmeleitelementes, das eine Kondensationsfläche aufweist, die in Betrieb dem Sattdampf ausgesetzt ist, und Wärme aus dem Sattdampf im Heizkasten an die Wärmebrücke leitet.

[0053] Die Erfindung ist aber nicht auf dieses Beispiel eingeschränkt. Das Wärmeaufnahmeelement ist nicht unbedingt einstückig mit einem Teil des Heizkastens gebildet, sondern kann daran befestigt werden. Das Wärmeaufnahmeelement ist auch nicht unbedingt als längliches Element gebildet, das sich in der Längsrichtung des Spinnbalkens erstreckt. Es können z.B. Wärmeaufnahmeelemente vorgesehen werden, die je einer Wärmebrücke zugeordnet sind und die z.B. in radial angeordneten Ebenen bzw. in quer zur Längsrichtung angeordneten Ebenen stehen. Beispiele sind in den Figuren 5A bzw. 5B schematisch gezeigt und werden nachfolgend näher beschrieben.

[0054] Die Erfindung ist besonders vorteilhaft in einem Spinnbalken, der Wärmebrücken in der unteren Randpartie jedes Rachens aufweist, um die Wärmeübertragung auf die Düsenplatte zu verbessern. Sie ist aber auch nicht auf diese Ausführung eingeschränkt. Es ist z.B. bekannt, eine Wärmebrücke zwischen dem Heizkasten und dem Düsenpaket mittels einer Dichtung um die Schmelzezufuhr vorzusehen, d.h. am obersten Ende des Rachens. Eine solche Wärmebrücke kann auch dann vorgesehen werden, wenn zusätzlich in der unteren Randpartie eine direktere Wärmebrücke an die Düsenplatte vorgesehen ist. Ein Wärmeaufnahmeelement, um den Wärmefluss an eine Wärmebrücke über die Dichtung zu verbessern, kann z.B. nach Fig. 6A und 6B gebildet werden.

[0055] In den Ausführungen nach Fig. 5 und Fig. 6 sind diejenigen Teile, die mit Teilen nach den Figuren 2 bis 4 identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen angedeutet. Solche Teile werden hier nicht nochmals beschrieben. Statt Längsrippen 27 nach Fig. 2 weist aber der Rahmen 70A nach Fig. 5 für jeden Düsenblock sechs Flossen auf, die in zwei Gruppen von je drei Flossen angeordnet sind, wobei die Flossen der einen Gruppe mit dem Bezugszeichen 80 und diejenigen der zweiten Gruppe mit dem Bezugszeichen 82 in Fig. 5 angedeutet sind. Aus Fig. 5B erkennt man, dass jede Flosse als dünne Platte in einer im wesentlichen radialer "Ebene" angeordnet ist. Die "inneren" Kanten der Flossen 82, die am Düsenblock 24 befestigt sind, sind um das entsprechende Ende der einen Wärmebrücke gruppiert. Die Flossen 80 der anderen Gruppe sind entsprechend gegenüber dem Ende der zweiten Wärmebrücke angeordnet, d.h. die Gruppen sind je im Bereich einer Wärmegruppe konzentriert.

[0056] In der Variante nach Fig. 6 ist die untere Partie des Düsenblockes in einem Rahmen 70 mit Rippen 27 nach Fig. 2 befestigt. Zusätzlich ist der obere Teil jedes Blockes mit acht Flossen 84 versehen, die dem Sattdampf in der Mitte des Heizkastens ausgesetzt sind und Wärme aus diesem Dampf an den Düsenblock 24 leiten. Somit wird die Wärmeübertragung nicht nur über die unteren Wärmebrücken, sondern ebenfalls über die obere Wärmebrücke (d.h. über die Dichtung) verbessert. Die Flossen 84 können natürlich nach unten verlängert werden, um somit auch Flossen 80, 82 zu bilden und die Rippen 27 zu ersetzen. Falls das Düsenpaket keine Wärmebrücken in der unteren Partie aufweist, können natürlich Flossen oder Rippen nur am oberen Ende des Düsenblockes vorgesehen werden, um die Wärmeübertragung über die Dichtung auf jeden Fall zu verbessern. Auch wenn in der unteren Partie keine Befestigungsmittel für das Düsenpaket vorgesehen ist, kann aber ein Wärmeleitelement zwischen dem Paket und seinem Träger zum Verbessern der Wärmeübertragung auf die Düsenplatte vorgesehen werden.

[0057] Die Wärmeaufnahmeelemente (z.B. die Rippen 27 bzw. Flossen 80, 82, 84) sollten aus einem widerstandsfähigen und gut wärmeleitenden Material, vorzugsweise aus Metall, gebildet werden. Dabei ist nicht nur auf das Material des Wärmeaufnahmeelementes selbst zu achten, sondern auf die Paarung mit dem Düsenblock, so dass die Weitergabe der aufgenommenen Wärme an den Düsenblock störungs- bzw. verlustfrei erzielt werden kann.

[0058] Die Wärmeaufnahmeelemente müssen (wie alle anderen Teile eines Spinnbalkens) die Sicherheitsvorschriften bezüglich Druckbehälter erfüllen. Sie sind deswegen vorzugsweise aus Stahl gebildet, z.B. Kesselblech oder austenistischer Stahl.

[0059] Die Rippe 27 ist vorzugsweise nirgends weniger als 5 mm dick, vorzugsweise ca. 10 mm oder etwas mehr. Die Breite der Rippe 27 (d.h. ihr Dimension von der Wärmebrücke bis zum freistehenden Ende) ist vorzugsweise grösser als 20 mm, z.B. 30 mm oder etwas mehr.

Ansprüche

1. Spinnbalken zum Schmelzspinnen von Filamenten mit einem Heizkasten (1), in welchem ein Wärmeträger in Dampfphase an den zu beheizenden Oberflächen (2) kondensieren kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizkastenprofil nach unten bzw. unten im Bereich von Düsenplatten bzw. Düsenpaketen (109) verjüngt ist.

2. Spinnbalken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zum Betrieb des Spinnbalkens erforderliche Wärmeträgerdampf in einem in einer Isolation integrierten Verdampfer (8) erzeugt wird, so dass die Verbindungsleitung (9) vom Verdampfer zum Heizkasten kurz ist und der Weg zwischen Verdampfer (8) und Heizkasten (1) gut isoliert ist.

3. Spinnbalken nach einem der vorangehenden Ansprüche mit Rachen (105) für auswechselbare Düsenpakete (109), wobei in jeder Aufnahme mindestens eine Wärmebrücke (123, 124) zwischen dem Balken und dem darin aufgenommenen Düsenpaket (109) beim Aufnehmen des Paketes entsteht und der Balken einen Heizkasten (100) umfasst, der mit einem dampfförmigen Heizmedium gefüllt werden kann, um Wärme an die Wärmebrücke zu führen, dadurch gekennzeichnet, dass der Spinnbalken mit einem Wärmeaufnahmeelement (27) versehen ist, das eine Oberfläche aufweist, die im Betrieb dem Heizmedium ausgesetzt ist, so dass das Element (27) über diese Fläche Wärme aus dem Heizmedium an die Wärmebrücke (123, 124) leitet und dadurch gewährleistet, dass ein Temperaturgefälle über die Wärmebrücke in Richtung vom Heizkasten weg verläuft.

4. Spinnbalken nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (27) einer Mehrzahl von Rachen (105) zugeordnet ist.

5. Spinnbalken nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (27) einstückig mit einem Profil gebildet ist, das im Heizkasten (100) eingebaut ist.

6. Spinnbalken nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (27) einem einzigen Rachen (105) zugeordnet ist.

7. Spinnbalken nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (27) einen Querschnitt auf weist, der sich in Richtung von der Wärmebrücke weg verjüngt.

8. Spinnbalken nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, um kondensiertes Heizmedium von der Wärmebrücke (123, 124) fernzuhalten bzw. abzuführen.

9. Spinnbalken nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebrücke (123, 124) in der untersten Randpartie des Rachens vorgesehen ist und das Element sich schräg nach oben von dieser Partie erstreckt.

10. Spinnbalken nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wärmebrücke (123, 124) in der Nähe der Schmelzeeinfuhr vorgesehen ist und mindestens ein Element (27) am Rachen in der Nähe der Düsenplatte vorgesehen ist.

11. Spinnbalken nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verjüngung der Seitenwände (54, 56) zwischen diesen Wänden und einer Mantelfläche (60) am oberen Ende eines Blasschachts Isolationsmaterial (58) vorgesehen ist.

Claims

1. A spin-die manifold for the melt spinning of filaments with a heating box (1) in which a heat transfer medium in the vapour phase can condense on the surface areas (2) to be heated, characterized in that the profile of the heating box tapers downwardly or at the bottom in the zone of the spinneret plates or spinneret packages (109).

2. A spin-die manifold as claimed in claim 1, characterized in that the heat transfer medium vapour required for the operation of the spin-die manifold is produced in an evaporator (8) integrated in an insulation, so that the connecting line (9) from the evaporator to the heating box is short and the path between the evaporator (8) and the heating box (1) is well insulated.

3. A spin-die manifold as claimed in one of the preceding claims with throats (105) for exchangeable spinneret packages (109), with at least one heat bridge (123, 124) between the spin-die manifold and the spinneret package (109) received therein being produced in each receiver and the spin-die manifold comprising a heating box (100) which can be filled with a vapour-like heating medium in order to guide heat to the heat bridge, characterized in that the spin-die manifold is provided with a heat receiving element (27) which comprises a surface which is subjected to the heating medium during the operation, so that the element (27) conducts heat from the heating medium via said surface to the heat bridge (123, 124) and thus ensures that a temperature drop extends via the heat bridge in the direction away from the heating box.

4. A spin-die manifold as claimed in claim 3, characterized in that the element (27) is assigned to a plurality of throats (105).

5. A spin-die manifold as claimed in claim 4, characterized in that the element (27) is arranged integrally with a profile which is installed in the heating box (100).

6. A spin-die manifold as claimed in claim 3, characterized in that the element (27) is assigned to a single throat (105).

7. A spin-die manifold as claimed in one of the claims 3 to 6, characterized in that the element (27) is provided with a cross section which tapers in the direction away from the heat bridge.

8. A spin-die manifold as claimed in one of the claims 3 to 7, characterized in that means are provided for keeping away or discharging condensed heating medium from the heat bridge (123, 124).

9. A spin-die manifold as claimed in one of the claims 3 to 8, characterized in that the heat bridge (123, 124) is provided in the lowermost edge section of the throat and the element extends upwardly inclined from said section.

10. A spin-die manifold as claimed in one of the claims 4 to 9, characterized in that a heat bridge (123, 124) is provided in the vicinity of the melt supply and at least one element (27) is provided on the throat in the vicinity of the spinneret.

11. A spin-die manifold as claimed in one of the preceding claims, characterized in that in the case that the side walls (54, 56) taper insulating material (58) is provided between said walls and a jacket surface (60) at the upper end of a blow chute.

Revendications

1. Poutre de filage pour le filage par fusion de filaments, avec une boîte de chauffage (1) dans laquelle un agent caloporteur, en phase vapeur, peut condenser sur les surfaces (2) devant être chauffées,
caractérisée par le fait que
le profil de la boite de chauffage se rétrécit vers le bas, respectivement dans le bas de la zone des plaques de buses respectivement des paquets de buses (109).

2. Poutre de filage selon revendication 1,
caractérisée par le fait que
la vapeur caloportrice, nécessaire pour le fonctionnement de la poutre de filage, est produite dans un appareil d'évaporation (8) intégré dans une isolation, de telle manière que la conduite de liaison (9), allant depuis l'appareil d'évaporation jusqu'à la boîte de chauffage, est courte, et que le chemin compris entre l'appareil d'évaporation (8) et la boîte de chauffage (1) est bien isolé.

3. Poutre de filage selon l'une des revendications précédentes, avec gueules (105) pour les paquets de buses échangeables (109), et où au moins un pont thermique (123, 124) se forme, dans chaque réception, entre la poutre et le paquet de buses (109) réceptionné dans celui-ci, lors de la réception du paquet, et la poutre comprend une boîte de chauffage (100) qui peut être remplie par un média chauffant sous forme de vapeur, afin d'amener de la chaleur vers le pont thermique,
caractérisée par le fait que
la poutre de filage est pourvue d'un élément de réception de chaleur (27) qui possède une surface qui, lors du fonctionnement, est exposée au média chauffant, de sorte que, via cette surface, l'élément (27) conduit de la chaleur, venant du média chauffant, vers le pont thermique (123, 124), et garantit, par cela, qu'une chute de température se poursuit, via le pont thermique, dans la direction s'écartant de la boite de chauffage.

4. Poutre de filage selon revendication 3,
caractérisée par le fait que
l'élément (27) est affecté à une pluralité de gueules (105).

5. Poutre de filage selon revendication 4,
caractérisée par le fait que
l'élément (27) est formé d'une seule pièce, avec un profil qui est monté dans la boîte de chauffage (100).

6. Poutre de filage selon revendication 3,
caractérisée par le fait que
l'élément (27) est affecté à une gueule individuelle (105).

7. Poutre de filage selon l'une des revendications 3 à 6,
caractérisée par le fait que
l'élément (27) possède une section qui se rétrécit dans la direction s'écartant du pont thermique.

8. Poutre de filage selon l'une des revendications 3 à 7,
caractérisée par le fait que
des moyens sont prévus, afin de tenir à distance respectivement d'évacuer le média chauffant condensé, depuis le pont thermique (123, 124).

9. Poutre de filage selon l'une des revendications 3 à 8,
caractérisée par le fait que
le pont thermique (123, 124) est prévu dans la partie de lisière inférieure de la gueule, et l'élément s'étend en biais vers la haut, en s'écartant de cette partie.

10. Poutre de filage selon l'une des revendications 4 à 9,
caractérisée par le fait
qu'un pont thermique (123, 124) est prévu à proximité de l'alimentation de matière en fusion, et qu'au moins un élément (27) est prévu dans la gueule, à proximité de la plaque de buses.

11. Poutre de filage selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée par le fait que,
lors du rétrécissement des parois latérales (54, 56), de la matière d'isolation (58) est prévue entre ces parois et une surface enveloppante (60), à l'extrémité supérieure d'une caisse de soufflage.

Zeichnung