用于复丝线的熔融纺丝和冷却的方法和设备
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的聚酰胺复丝线的熔融纺丝和冷却的方法和根据权利要求7的前序部分的聚酰胺复丝线的熔融纺丝和冷却的设备。
在合成纱线制造中众所周知的是,许多丝在从喷丝头挤出之后在下游冷却区中被冷却,以便使得丝的热塑性材料凝固且于是许多丝可以并合成复丝线。为了刚挤出的丝的冷却,产生冷却空气流并将其引导至丝上。为了在此情况下获得对丝束内的单独丝束的强烈冷却,下述系统已被证明是有益的,在这里,丝的冷却空气流从外侧输入内部。这种方法和设备例如由DE102013012869A1公开了。
在已知设备中,鼓风匣设置在保持成排布置的多个喷丝头的纺丝箱上。鼓风匣具有多个冷却筒,其分别在鼓风匣的顶侧形成多个入口孔并且具有透气壁。这样一来,经喷丝头被挤出的每根丝都能被引导经过冷却筒,从而容装在鼓风匣内的冷却空气流过冷却筒壁并冷却所述丝。
为了能够排走在聚酰胺挤出过程中产生的且由单体和低聚体形成的废气,已知的设备在鼓风匣与纺丝箱之间具有连接接头,其在喷丝头与鼓风匣之间的空间内具有多个废气开口。废气开口连通至与抽吸装置相连的抽吸腔。通过抽吸装置,在抽吸腔内产生负压,从而废气可以经废气开口被吸入。
在细丝制造中,现已观察到为了排走废气所产生的抽吸气流对丝冷却有负面影响。因为细丝支数可以在鼓风腔内以相对低的气压被冷却,故通过废气抽排气流,大部分冷却空气与丝运动方向相反地被吸走且被共同排走。尽管在连接接头的抽吸腔内的负压的降低减小了排走冷却空气所占比例,但存在着废气排走不充分且不希望有的沉积物突然出现在连接接头区域的不利之处。
因此,本发明的一个目的是提供前述类型的用于聚酰胺复丝线的熔融纺丝和冷却的方法和用于聚酰胺复丝线的熔融纺丝和冷却的设备,借此尤其可以纺制包含细丝的纱线。
本发明的另一目的在于改进用于聚酰胺复丝线的熔融纺丝和冷却的方法和设备,从而可以在许多纱线的制造中获得高的均匀一致性。
根据本发明,该目的通过具有如权利要求1所述的特征的方法和具有如权利要求7所述的特征的设备来实现。
本发明的有利改进方案由各自从属权利要求的特征和特征组合限定。
本发明的特点是,在丝周围区域中产生的废气的排出在无需附加的负压源的情况下实现。出乎意料地,随着丝在纱线方向上流动的冷却空气流并未在废气开口区域中产生负压作用。相反,通过调鼓风腔内的气压,能够在喷丝头与鼓风匣之间的中间区域内产生略微的正压,该正压造成废气经废气开口被吹出。于是,冷却空气有利地能够被用来排走废气并且同时冷却所述丝。为此,鼓风匣配属有用于气压调节的压力调节机构,借此可以调节用于在废气开口吹送出废气的气压。于是,废气不得不只在熔融纺丝设备之外被收集和处理掉。
本发明的一个特别优点在于,所述冷却和废气排走可以在每个喷丝头处均匀一致地实现。这样一来,在纺丝位置上产生的所有纱线被引导经过鼓风匣的冷却筒并被冷却。在鼓风腔内调设的气压于是在纺丝位置的每个纺丝位点起效。
尤其为了依据各自丝纤度获得可靠的废气吹出和充分冷却,鼓风腔内的冷却空气气压在工作过程开始前被测量且气压被调设至用于废气吹出和丝冷却的设定值的方法变型是尤其有利的。
为此,本发明设备的一个有利改进方案具有在鼓风腔上的测量端口,从而鼓风腔内的气压是可测量的。鼓风匣上的测量端口可以被用于固定的连续压力测量和只在加工过程开始时加入的短暂压力测量。
因为在实践中有多个纺丝位置同时并排投入运行,故鼓风腔内的冷却空气正压通过在流入部中的可调式节流阀瓣来调节的方法变型被优选实施。这样一来,可以将多个鼓风匣连接至一个中央压力源。
根据本发明的设备配备有这样的改进方案,其中,该压力调节机构在通入鼓风匣的输入管道内由可调式节流阀瓣构成。这样一来,操作者可以直接在加工过程开始时改变鼓风腔内的各自气压并将其调节至废气吹出和丝冷却所需要的设定值。
为了在丝束挤出过程中尤其在喷丝头与冷却筒之间的过渡区内不发生相互影响,在每个丝束的挤出丝处的废气在单独的废气腔中被收集且经单独的废气出口被吹出的方法变型是特别有利的。这样一来,不会有相邻纺丝位点的废气流追溯影响。
为此,根据本发明的设备被如此改进,针对每个喷丝头,该连接接头内的废气开口配属有多个用于吹出废气的废气接管中的至少一个,其中该废气开口通入其中一个所述废气腔。这样一来,经由连接接头,单独的废气接管能够对应于每个喷丝头。
但原则上也可行的是,在一个共同的废气腔内收集在所有丝束的挤出丝处的废气并且经中央废气出口吹出所述废气。如果在喷丝头两侧布置情况下每个纺丝位置有大量的喷丝头,则最好采用该方法变型。
因此,根据本发明的设备被如此改进,连接接头内的这些废气开口配属有一个共同的废气腔,该废气腔被连通至用于吹出废气的中央废气接管。该废气接管在此可以延伸经过废气腔的整个宽度。
因为废气含有像单体和低聚体这样对健康有害的材料,故本发明方法的、废气在已被吹出之后在废气贮存器中被收集且被处理掉的方法变型是尤其重要的。因此,在装有熔纺设备的机器库房内的环境保持没有被废气污染。
为了废物处理,废气例如可以被冷凝,从而单体结晶。废物处理装置最好与废气贮存器分开,因而废气例如因在工作贮存器与废物处理站之间的压力降能被送走。压力降在此可以通过抽吸装置或吹送装置产生。
为此,该废气贮存器直接与废物处理站相连。
但或者也可以直接将废气吹送入外界环境中。在此情况下,废气必须从外界环境被吸收且被排走。为此,尤其是废气接管以其自由端通入外界环境且与抽吸装置相连的且具有抽吸开口的吸气接管以间隔方式配属于废气接管自由端的本发明设备的改进方案已经证明是成功的。在此重要的是,吸气接管与废气接管之间的距离被选择成吸气接管的抽吸气流不影响在废气接管处的吹送气流。如果采用中央废气接管,则吸气接管可以类似地以间隔方式配属于它,以便自外界环境吸收废气。
本发明的设备基于以下事实,布置在纺丝箱底侧上的多个喷丝头优选具有圆形喷孔板,从而该连接接头最好在喷丝头下方具有同轴对准的多个通道。为了能够实现在整个丝束周围的废气均匀排走,连接接头内的这些废气开口具有狭缝状圆形或椭圆形构形,其中,它们例如以周向缝隙形式在与冷却筒同轴的所述通道处单个延伸或多个地延伸。废气于是可以直接在径向上从外向内被引导。
根据本发明的方法和根据本发明的设备允许实现在聚酰胺纱线制造中的简单过程控制。废气排走和丝冷却可以根据本发明通过单个压力调节机构来调整。废气流和冷却气流的相互影响被排除。鼓风腔内的气压可以根据所存在的纺丝位点数量、丝纤度、每个丝束的丝数量和熔体流通量被协调和调节,熔体流通量尤其影响到废气的产生。
以下,依据本发明的设备的一些实施例并参照附图来详述本发明的方法,其中:
图1示意性示出本发明设备的第一实施例的纵剖视图,
图2示意性示出图1的实施例的横剖视图,
图3示意性示出图1的实施例的俯视图,
图4示意性示出根据图1的实施例的连接接头的实施例的视图,
图5示意性示出在根据图4的连接接头上的通道的剖视图,
图6示意性示出连接接头的另一实施例的通道的剖视图,
图7示意性示出本发明设备的另一实施例的纵剖视图,
图8示意性示出图7的实施例的横剖视图,
图9示意性示出图7的实施例的连接接头的实施例的视图,
图10示意性示出本发明设备的另一实施例的横剖视图。
在图1、图2和图3中以几个视图示出了根据本发明的用于复丝线的熔融纺丝和冷却的设备的第一实施例。图1以纵剖视图示出了该实施例,其中示出纱线路径,图2示出了横剖视图,但未示出纱线路径,图3示出了实施例的俯视图。就未明确提到其中一幅图而言,以下的说明适用于所有的图。
根据本发明的用于聚酰胺复丝线的熔融纺丝和冷却的设备的实施例具有纺丝箱1,它在其底侧12保持多个并排成行布置的喷丝头2。喷丝头2在纺丝箱1内通过多个熔体管路6被连接至纺丝泵3。纺丝泵3通过泵驱动机构被驱动,其中纺丝泵3至喷丝头2具有单独的输送机构。纺丝泵3经熔体进口5被连接至熔体源(在此未示出)。纺丝箱1具有加热设计,因而喷丝头2、熔体管线6和纺丝泵3被加热。
纺丝箱1在底侧12配设有连接接头13。连接接头13针对每个喷丝头2分别具有与纺丝箱1的底侧12相接的通道16。
尤其可以如图2所示,连接接头13内的通道16形成精纺空间21,其在喷丝头2下方延伸。图2仅示出了纺丝位置的一个纺丝位点,其中,纺丝位置内的多个纺丝位点且在此是四个纺丝位点是相同配置的。就此而言,针对图2的说明适用于每个所示的纺丝位点。
在通道16上配置多个废气开口19,它们配置在一个节圆上,均匀分布于通道16的周围。在此实施例中,废气开口19由孔形成。原则上,废气开口19也可以通过椭圆形或狭缝形切口形成。
通道16内的废气开口19通入连接接头13内的废气腔14。废气腔14在连接接头13的闭合顶侧17与连接接头13的闭合底侧18之间延伸。废气腔14呈环形配置在连接接头中且围绕通道16。在连接接头13在纵向侧设置与废气接管25相连的废气出口37。废气出口37将废气腔14连通至废气接管25。废气接管25的自由端出现在废气贮存器36中。
为了进一步示出废气系统,尤其除了图3外还参照图4。在图4中示出了连接接头的示意图。
连接接头13共有四个通道16和四个内废气腔14。每个废气腔14被连接至单独的废气接管25。废气接管25布置在连接接头13的纵向侧。废气接管25均具有废气管道,废气流经此被向外送出各自的废气腔14。
如图2和图3的视图所示,废气接管25以自由端在废气贮存器36敞通。废气贮存器36平行于连接接头13延伸。废气贮存器36在废气管道38中被连接至在此未被详细示出的废物处理站39。在废物处理站39内发生废气的处理和分离,从而例如可以处理掉单体和低聚体。
如图1和图2的视图所示,连接接头13支承在压力板20上,压力板安置在纺丝箱1的底侧12上。在实施例中,连接接头13于是保持在紧邻的冷却装置4上方。布置在纺丝箱1的底侧12上的压力板20也能够通过在此未示出的隔离材料相对于被加热的纺丝箱1被屏蔽隔开。
在此实施例中,冷却装置4由鼓风匣8形成,鼓风匣在其顶侧11中支承连接接头13。在鼓风匣8中形成上鼓风腔9和下分布腔10,其中,上鼓风腔9和下分布腔10通过穿孔板26被相互分开。
在鼓风腔9内,鼓风匣8与连接接头13的通道16同轴地具有多个冷却筒23。冷却筒23在鼓风匣的顶侧11形成多个入口孔15,它们与连接接头13的通道16同轴取向。冷却筒23全都在鼓风腔9内相同配置并且具有透气筒壁,筒壁例如可以按照带有内穿孔板和外丝网或金属网的双壁设计形成。
在竖向上,冷却筒23配属有多个通道筒27,它们朝两端敞通并且均具有闭合的筒壁并穿过下分布腔10。鼓风匣8于是从顶侧到出口侧地被冷却筒23和通道筒27完全穿过。
鼓风匣8在纵向侧具有空气管道24,其通入下分布腔10。空气管道24通过空气供应管道29被连接至在此未被详细示出的压缩空气源。在空气供应管道29内设有压力调节机构30。在此实施例中,压力调节机构30通过可调式节流阀瓣31形成。
尤其如图1的视图所示,鼓风匣8在鼓风腔9区域中具有测量端口32以测量鼓风腔9内的气压。在此实施例中,在测量端口32处设置固定的测压计33以指明存在于鼓风腔9内的气压。
为了密封和隔离,在鼓风匣8的顶侧上设置延伸于连接接头13与鼓风匣8之间的隔离板22。
为了鼓风匣8的竖向调节,设有两个单独的活塞缸单元28.1、28.2,它们在出口侧直接与鼓风匣8相连。在工作过程中,鼓风匣8连同连接接头13被分别压到纺丝箱1的底侧12或压力板20上。在紧凑构型中,通常只给鼓风匣8配设其中一个所示活塞缸单元,其最好在鼓风匣8的中央区作用。
在运行工作中,由聚酰胺例如PA6或PA6.6构成的熔体被送至纺丝泵3且在压力下被送至喷丝头2。在前侧有四个所示喷丝头2的纺丝箱1构成纺丝位置以便在总共四个纺丝位点制造四根复丝线。
此刻,原则上应该注意的是这些纺丝位置可以具有以单行或两行形式布置的多个喷丝头。于是,所示喷丝头2的数量是示例性的。
每个喷丝头2挤出许多丝7,丝在喷丝头2的底侧穿过在此未被详细示出的喷孔板,喷孔板具有多个喷孔口。丝7形成丝束。在丝挤出中,不稳定的成分且尤其是单体和低聚体在此在附近的精纺空间21内产生,这些成分作为废气在精纺空间21内分散且通过由冷却装置4的鼓风腔8产生的正压经废气开口19被吹出所述精纺空间21。废气通过废气开口19被传送入附近的废气腔14并从那里经废气接管25被引导入废气贮存器36。
为了冷却丝束,由鼓风腔9和冷却筒23产生的冷却空气流被直接引导至所述丝。随后,丝7经过后面的通道筒27且在出口侧离开该鼓风匣。
为了能够利用流出的冷却空气流将废气从精纺空间21吹出且冷却丝,必须在鼓风腔9内在加工过程开始时设定具体气压。为此,压缩空气源的空气供应能够通过节流阀瓣31被改变且通过鼓风匣8上端测量端口32和测量计33被直接监视。鼓风腔9内的气压的调设被选择为使得废气能在废气接管25的自由端被可靠排出。借助废气贮存器36的废气收集和随后处理掉废气因此是可行的。但同时在此应该关注以保证直接作用于丝的冷却空气流产生充分的冷却作用。
在如图1至图3所示的本发明设备的实施例中,在喷丝头下方产生的废气针对每个纺丝位点被单独排走。于是,在喷丝头和冷却筒之间延伸的这些精纺空间的相互影响是不可能的。
为了改善借助在连接接头通道处所产生的鼓风气流的废气排走,在图5中以连接接头在纺丝位点区域的横剖视图示意性示出了在纺丝位点的废气管道的实施例。如图5所示,通道16具有圆形横截面,其中,布置在连接接头13的上方的喷丝头同样装有圆形喷孔板以挤出所述丝。通道16包围精纺空间21,丝在所述纺丝空间内被引导。通道16是闭合构成的并具有多个废气开口19,它们以均匀分布于通道周围的方式配置。在此情况下,通过孔形成废气开口19。
通道16被在连接接头13内构成的废气腔14包围。废气腔14在连接接头13的纵向侧具有废气出口37。引导机构40被配属于废气出口37以便将经废气出口37进入废气腔14的废气引导入废气接管25。非常连续的鼓风流动于是能够实现以便排走废气。
但原则上也可以在连接接头13上针对每个纺丝位点布置多个废气接管。于是,图6以横剖视图示意性示出了连接接头的实施例,在此只示出了具有通道16的一个纺丝位点。通道16具有多个废气开口19,它们具有狭缝形构形并且组合配置并分散在通道16的周围。废气开口19通入连接接头13内的废气腔14,其中,废气腔14被连接至连接接头13的纵向两侧的各自废气出口37.1、37.2。相对布置的废气接管25.1、25.2被连通至废气出口37.1、37.2。于是,废气可以从精纺空间21被吹出至连接接头13的两侧。如果废气注入量高,则此实施例尤其可以被有利采用。
在图1所示的实施例中,该连接接头被集成在鼓风匣顶侧上。但原则上也可以将连接接头固定连接至纺丝箱1。图7至图9示出了这种实施例。图7示意性示出了该实施例的整个纺丝位点的纵剖视图,图8示出了纺丝位点之一的横剖视图,图9示意性示出了该连接接头的视图。就没有明确提到其中一幅图而言,以下的说明适用于这两幅图。
根据图7和图8的实施例基本上与根据图1和图2的上述实施例相同,因而在此只解释不同之处,此外参照上述说明。
在如图7和图8所示的实施例中,连接接头13布置在纺丝箱1的底侧12上。连接接头13在此实施例中是多件式的且针对每个通道具有内环34,内环被集成在连接接头13的底板35中。在此情况下,在内环34与底板35之间分别配设狭缝形废气开口19,其将精纺空间21连通至集成在底板35内的废气腔14。内环34与底板35一起在喷丝头2下方形成通道16。
为了进一步示出连接接头13,还参见图9,其示意性示出了连接接头的视图。连接接头13的底板35延伸于所有喷丝头范围并因此总共具有四个通道16。形成在底板35内的废气腔14延伸于所有的通道16范围,因而经废气开口19离开纺丝空间21的废气被共同吹入废气腔14。
在连接接头13的纵向侧设有中央的废气接管25,其通过废气出口37被连接至废气腔14。
如图7和图8的视图所示,在连接接头13的底侧18上设置压力板20。压力板20与连接接头13固定联接,从而鼓风匣8以隔离板22直接支承在压力板20上。鼓风匣8于是能够相对于连接接头13被引导入维护位置。
在如图7和图8所示的实施例中,由鼓风腔9提供的冷却空气可以被用来将废气吹出精纺空间21并冷却该冷却筒23内的丝。对此所需要的鼓风腔9内气压的调节通过布置在空气供应管道29内的压力调节机构30完成。在此实施例中,压力调节机构30也通过节流阀瓣31形成。但原则上应该提到的是也可以直接采用可调压力源来调节气压。在此重要的是配属于鼓风匣的这些纺丝位点可以被均匀一致地操作。
尤其关于用于吹出废气的正压的调节的另一替代方式也可以通过可调式排流限制器来形成。该排流限制器可以被集成在废气接管中以影响鼓风气流和最终该精纺空间内的正压气氛。于是,在如图3所示的实施例中,单独的排流限制器可以配属于每个废气接管25,或者在如图9所示的实施例中可以配属中央排流限制器。作为节流阀瓣的替代或补充,可以作为压力调节机构采用这个或这些排流限制器。在排流限制器作为用于调节鼓风腔内的气压的压力调节机构配属于鼓风匣的情况下,在根据图1的实施例的输入管道内的节流阀瓣可以被舍弃。
在如图7和图8所示的实施例中并未示出废气贮存器。原则上,废气接管的自由端可以配属有吸气罩,吸气罩通过抽吸气流收集吹出废气并排走至废物处理站。重要的是,废气接管25的自由端通入无压外界环境。为此,图10示出了本发明设备的一个可能的实施例。
在图10中示意性示出了根据本发明的设备的另一个实施例的横剖视图。根据图10的实施例基本上与根据图1和图2的实施例相同,因此为了避免重复,在此只解释不同之处,此外参照以上说明。
在如图10所示的实施例中,连接接头13被紧固至冷却装置4的鼓风匣8的顶侧11。在连接接头13与鼓风匣8的顶侧11之间设有隔离板22。鼓风匣8可随连接接头13被竖向调节并在工作状态保持在纺丝箱1的压力板20上。在此,未示出的进一步的密封通常布置在压力板20与连接接头13之间。
连接接头13具有通道16,其包围基本与喷丝头2同心构成的精纺空间21。通道16具有废气开口19,其具有狭缝形构型并且延伸于通道16周围的一部分上。废气开口19通入横向配置的废气腔14。在连接接头13处,废气腔14配属有废气出口37。废气出口37通入废气接管25,废气接管被固定至连接接头13。废气接管25的相反的自由端41向外直接通入外界环境,因而从废气接管25排出的废气能自由进入外界环境。
为了废气的吸收和排走,设有被连接至抽吸装置44的吸气接管42。吸气接管42以吸气开口43布置成距废气接管41的自由端有一段距离。在废气接管25与吸气接管42之间规定的距离在图10中用附图标记A标示。距离A的尺寸设定与吸气接管42的吸气力相关,因此在废气接管25处产生的鼓风气流并不受影响。废气必须能够在废气接管25处被排出到外界环境中而不影响吸气接管42的吸气作用。由吸气接管42产生的吸气作用被设计成只有那些在外界环境中自由四处漂浮的废气被吸收和排走。因为所述外界环境,因此必须实现在废气接管25处的鼓风作用与在吸气接管42处的吸气作用之间的可靠气压无关联。
在图10所示的连接接头13中,废气腔14以局部结合的布置形式在精纺空间21的横向上配属于废气开口19。就此而言,连接接头13针对每个喷丝头2分别具有废气腔14和废气出口37。配属于废气出口37的废气接管25于是可对应于多个吸气接管42或带有狭缝吸气口43的中央吸气接管42。
在如图10所示的实施例中,吸气接管42或者可以在连接接头13处直接配属于废气出口37。在此情况下,也必须保持足够大的距离以便不影响在废气出口37处产生的鼓风气流。因此,也可以在没有废气接管25的情况下采用图10所示的实施例。
相似地,废气开口19、废气腔14和废气出口37可以在连接接头13中通过沿精纺空间21横向的连续的废气管道形成。
在连接接头13的所示实施例中仅示出了废气开口19、废气腔14和废气出口37的多个可能配置形式中的一些配置形式。本发明的基础是自精纺空间21到外界环境地产生鼓风气流。
在根据图10的实施例中,用于在废气出口37处产生鼓风气流的功能与上述实施例相同。因此,通过调节鼓风腔9内气压,丝冷却和废气吹出被调整。
本发明的方法和本发明的设备尤其适用于制造具有细丝的合成纱线。通过由鼓风腔产生的冷却空气流有利地避免了由丝束携带废气。