DE102006029091A1

DE102006029091A1 - Vorrichtung zum Führen und Aufteilen von Schmelzeströmen

Info

Publication number: DE102006029091A1
Application number: DE200610029091
Authority: DE
Inventors: Bernd Faulenbach
Original assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 2006-06-24
Filing date: 2006-06-24
Publication date: 2007-12-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Führen und Aufteilen von Schmelzeströmen. Um bei einem Aufteilen eines Schmelzestroms in mehrere Teilschmelzeströme eine von den Strömungswiderständen unabhängige gleichmäßige Verteilung zu erzielen, wird beim Verteiler, der den Schmelzestrom aufteilt, ein nicht extern angetriebenes Dosiermittel eingesetzt. Dies kann beispielsweise durch eine nicht angetriebene Zahnradpumpe geschehen, bei der die Zahnradpumpen der einzelnen Teilschmelzeströme durch ein gemeinsames Zahnrad mechanisch gekoppelt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Führen und Aufteilen vom Schmelzeströmen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung kann beispielsweise eine einfache Vorrichtung zum passiven dosierten Verteilen von Schmelze als auch eine komplexere Schmelzspinnvorrichtung als Bestandteil einer Spinnanlage zum kontinuierlichen Erzeugen von synthetischen Fäden sein.
In der Schmelzspinnvorrichtung wird von einer Schmelzequelle, beispielsweise einem Extruder oder einer Polymerisationseinrichtung, schmelzflüssiges Polymer der Schmelzspinnvorrichtung zugeführt. Innerhalb der Schmelzspinnvorrichtung wird dann das Polymer mittels einer Verteilerpumpe unter Druck über Verteilerleitungen mehreren Düsenpaketen zugeführt, wo das Polymer mittels einer Vielzahl von Düsenbohrungen zu Filamenten extrudiert wird. Die Filamente werden dann in einer der Schmelzspinnvorrichtung nachgelagerten Fadenbehandlungsvorrichtung zu multifilen Fäden zusammengeführt, verfestigt und nachbehandelt sowie abschließend durch eine Speichervorrichtung beispielsweise in Form von Spulen gespeichert. Dabei ist es durchaus üblich, dass die Anzahl der erzeugten Fäden größer ist, als die Zahl der Verteilerleitungen hinter der Verteilerpumpe. So können beispielsweise aus einem Düsenpaket zwei Fäden gesponnen werden. Ebenfalls möglich ist die Aufteilung der Schmelzeleitung auf zwei oder mehr Düsenpakete. In diesem Fall werden in der Schmelzspinnvorrichtung Schmelzeverteiler eingesetzt, die den Schmelzestrom möglichst gleichmäßig verteilen.
Aus der Patentschrift US 3,938,925 ist ein Spinnpaket bekannt, in dem der von einer Schmelzeleitung zuströmende Schmelzestrom über einen Verteiler in zwei Teilschmelzeströme aufgeteilt wird. In weiteren Verlauf teilt sich die Schmelze auf zwei Segmente einer Platte mit Spinndüsenbohrungen auf. Zusätzlich ist unmittelbar vor den Segmenten und hinter dem Verteiler ist noch eine Möglichkeit vorgesehen, die Schmelze zwischen den Segmenten zu verteilen.
Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, dass schon geringfügige Unterschiede in den Düsenbohrungen des Spinnpaketes zu unterschiedlichen durch die Düsenbohrungen geforderten Mengen führt. So werden beispielsweise Ablagerungen an den Düsenbohrungen eines Segmente es dazu führen, dass durch die Düsenbohrungen des anderen Segmentes größere Mengen von Polymer gefördert werden.
Es ist zwar aus der Patentanmeldung WO 2005/098098 A1 bekannt, für jedes der Segmente und somit für jedes Filamentbündel eine eigene Dosierpumpe in Form einer Zahnradpumpe vorzusehen. Diese Lösung ist jedoch sehr aufwändig. Ferner ist bereits durch den Aufbau der Schmelzspinnvorrichtung die Anzahl der Filamentbündel vorgegeben.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine kostengünstige und im Falle einer Schmelzspinnvorrichtung hinsichtlich der Anzahl der Filamentbündel flexible Möglichkeit der Schmelzeverteilung bereitzustellen, die den Schmelzestrom gleichmäßig und unabhängig von den Strömungswiderständen verteilt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Schmelzeverteiler zusätzlich ein Dosiermittel aufweist, das die Schmelze gleichmäßig auf die Teilschmelzeströme aufgeteilt, die in Teilschmelzeleitungen weitergeführt werden. Das Dosiermittel verhindert somit, dass Druckunterschiede in den Teilschmelzeströmen zu unterschiedlichen Fördermengen führen. Das Dosiermittel wirkt passiv, das heißt ohne externen Antrieb. Hierdurch wird ein erheblicher Bauaufwand eingespart.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vor dem Schmelzeverteiler eine Dosierpumpe vorgesehen, die dem Druckaufbau sowie dem Dosieren der Fördermenge dient. Dabei können eine oder mehrere Dosierpumpen vorgesehen werden, wobei jede Dosierpumpe über eine Schmelzeleitung mit je einem Schmelzeverteiler verbunden ist. Die Dosierpumpe kann innerhalb der Vorrichtung vorgesehen sein sowie in eine alternativen Ausführung der Weiterbildung auch außerhalb.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung weist die Vorrichtung zusätzlich Düsenpakete zur Extrusion von Filamentbündeln auf.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jedem Filamentbündel ein Teilschmelzestrom zugeordnet.
In einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung wird das Dosiermittel durch für jeden Teilschmelzestrom vorgesehene bewegliche Verdränger gebildet, die miteinander gekoppelt sind und somit für jeden Teilschmelzestrom synchron wirken. Dies kann beispielsweise durch nicht angetriebene Verdrängerpumpen in jedem Teilschmelzestrom erfolgen, wobei die Verdrängerpumpen mechanisch miteinander gekoppelt sind. Würde beispielsweise in einem Teilschmelzestrom ein geringerer Gegendruck herrschen, so würde die höhere Druckdifferenz die diesem Teilschmelzestrom die zugeordnete Verdrängerpumpe antreiben. Da diese Verteilerpumpe mit der Verteilerpumpe des anderen Teilschmelzestroms gekoppelt ist, wird die Leistung an die andere Verteilerpumpe übertragen und sorgt so für identische Volumenströme trotz unterschiedlicher Gegendrücke.
In einer besonders bevorzugten Ausbildung der Erfindung wird das Dosiermittel durch kämmende Zahnradpaare gebildet. In der Analogie zu Verdrängerpumpe stellen die kämmenden Zahnradpaare eine nicht angetriebene Zahnradpumpe dar.
In einer besonders bevorzugten Ausführung ist das Dosiermittel innerhalb des Spinnpaketes vorgesehen. Dies hat nicht nur besondere Vorteile hinsichtlich einer leichten Austauschbarkeit des Dosiermittels, sondern erlaubt eine besonders flexible Nutzung der Schmelzspinnvorrichtung. So kann beispielsweise allein durch den Austausch der Spinnpakete in derselben Schmelzspinnvorrichtung ein Spinnprozess gefahren werden, in dem pro Schmelzestrom ein Filamentbündel oder durch Einsatz von Spinnpaketen mit integrierten Verteiler und Dosiermittel mehrere Filamentbündel pro Schmelzestrom produziert werden.
Ein Ausführungsbeispiel wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
Es stellen dar:
1: eine erfindungsgemäße Vorrichtung, ausgestaltet als Schmelzspinnvorrichtung, im Schnitt.
2: einen Schnitt durch den Schmelzeverteiler mit Dosiermittel.
In 1 ist im Schnitt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Form einer Schmelzspinnvorrichtung dargestellt. Eine Detaildarstellung des Schmelzeverteilers 8 mit dem Dosiermittel 16 aus 1 ist im Horizontalschnitt in 2 dargestellt. Aus Gründen der besseren Verständlichkeit erfolgt die Beschreibung der beiden Figuren gemeinsam.
Die Schmelzspinnvorrichtung wird von einem Gehäuse 6 umschlossen. Über eine Schmelzezuführleitung 1 wird von einer hier nicht dargestellten Schmelzequelle, beispielsweise einem Extruder, Polymerschmelze zugeführt. Diese Schmelze wird von einer Dosierpumpe 2 dosiert. Zumeist erfolgt innerhalb der Dosierpumpe 2 auch eine Verteilung der Schmelze auf mehrere Schmelzeleitungen. Daher kommt in der Regel eine durch einen Antrieb 4 angetriebene Verteilerpumpe 3 zum Einsatz, die die zugeführte Schmelze dosiert und unter Druck auf mehrere durch die Schmelzeleitungen 5 abgeführte Schmelzeströme verteilt.
Jede der Schmelzeleitungen 5 mündet in dem hier dargestellten Beispiel in ein Spinnpaket 7, das je einen Schmelzeverteiler 8 mit einem Dosiermittel 16 enthält. Die Integration des Schmelzeverteilers 8 mit dem Dosiermittel 16 in das Spinnpaket 7 hat den Vorteil einer besonders einfachen Demontage. Zudem kann das Spinnpaket 7 leicht durch ein konventionelles Spinnpaket ohne Schmelzeverteiler ausgetauscht werden. Es ist jedoch auch möglich, den Schmelzeverteiler 8 und das Dosiermittel 16 außerhalb und in Schmelzefließrichtung stromaufwärts des Spinnpaketes 7 vorzusehen.
Der Schmelzeverteiler 8 und das Dosiermittel 16 verteilt und dosiert den Schmelzestrom auf zwei durch Teilschmelzeleitungen 15 geführte Teilschmelzeströme, die durch in einer Düsenplatte 9 angeordnete Düsenbohrungen 10 zu einzelnen Filamenten 11 extrudiert werden. Die je einem Teilschmelzestrom zugeordneten Filamente werden zu Filamentbündeln 12 und mittels Fadenführer 13 zu multifilen Fäden zusammengefasst, die im weiteren Verlauf mit einer hier nicht dargestellten Fadenbehandlungsvorrichtung behandelt und abschließend aufgespult werden. Dabei ist die Erfindung ausdrücklich nicht auf Ausführungen eingeschränkt, wo jedes Filamentbündel 12 zu einem Faden zusammengefasst wird. Vielmehr sind auch Ausführungsformen eingeschlossen, bei denen mehrere Filamentbündel zu einem Faden zusammengeführt werden oder ein Filamentbündel in mehrere Fäden aufgeteilt wird.
Der Schmelzeverteiler 8 enthält als Dosiermittel 16 eine nicht angetriebene Verdrängerpumpe für jeden Teilschmelzestrom, in diesem Beispiel zwei nicht angetriebene Zahnradpumpen, die durch jeweils ein eigenes Zahnrad 18 und ein gemeinsames Zahnrad 17 gebildet werden. Auf Grund des gemeinsamen Zahnrades 17 sind die beiden nicht angetriebenen Zahnradpumpen miteinander verbunden. Der Schmelzestrom fließt im Schmelzeverteiler zunächst über die Zuleitungen 14 den angetrieben Zahnradpumpen zu. Auf Grund des Schmelzedrucks werden die Zahnräder in Bewegung gesetzt und die Schmelze wird entsprechend der Drehrichtung der Zahnräder in den Hohlräumen der Verzahnung in Teilschmelzeströmen zu den Teilschmelzeleitungen 15 gefördert.
Dabei ist es für den in den jeweiligen Teilschmelzeströmen geförderten Volumenstrom unerheblich, welche Druckverhältnisse herrschen. Die Druckunterschiede werden durch das gemeinsame Zahnrad 17 ausgeglichen.

1: Schmelzezuführleitung
2: Dosierpumpe
3: Verteilerpumpe
4: Antrieb
5: Schmelzeleitung
6: Gehäuse
7: Spinnpaket
8: Schmelzeverteiler
9: Düsenplatte
10: Düsenbohrung
11: Filament
12: Filamentbündel
13: Fadenführer
14: Zuleitung
15: Teilschmelzeleitung
16: Dosiermittel
17: gemeinsames Zahnrad
18: Zahnrad

Claims

Vorrichtung zum Führen und Aufteilen vom Schmelzeströmen, mit einer Schmelzezuführleitung (1) zum Zuführen von Schmelze von einer Schmelzequelle, und mit zumindest einem Schmelzeverteiler (8), der den von der Schmelzezuführleitung (1) zuströmenden Schmelzestrom zu Teilschmelzeströmen verteilt, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzeverteiler (8) ein passiv wirkendes Dosiermittel (16) aufweist, das eine von den Teilschmelzeströmen entgegenwirkenden Strömungswiderständen unabhängige gleichmäßige Mengenverteilung des Schmelzestroms auf die Teilschmelzeströme sicherstellt.
Vorrichtung zum Führen und Aufteilen vom Schmelzeströmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Schmelzezuführleitung (1) und dem oder den Schmelzeverteilern (8) eine oder mehrere Dosierpumpen (2) zum Dosieren der Schmelze in je einem Schmelzestrom sowie je eine Schmelzeleitung (5) zum Weiterleiten des Schmelzestroms zum Schmelzeverteiler (8) vorgesehen ist.
Vorrichtung zum Führen und Aufteilen vom Schmelzeströmen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierpumpe (2) außerhalb der Vorrichtung vorgesehen ist.
Vorrichtung zum Führen und Aufteilen vom Schmelzeströmen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Schmelzefließrichtung hinter den Schmelzeverteilern (8) zumindest ein Düsenpaket (7) vorgesehen ist, mit dem die Schmelze mittels einer Vielzahl von Austrittsöffnungen zu je einem oder mehreren Filamentbündeln (12) extrudiert wird.
Vorrichtung zum Führen und Aufteilen vom Schmelzeströmen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Anzahl der Filamentbündel (12) größer als die Anzahl der Schmelzeleitungen (5) ist und dass jedem Filamentbündel (11) ein Teilschmelzestrom zugeordnet ist.
Vorrichtung zum Führen und Aufteilen vom Schmelzeströmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dosiermittel (16) durch für jeden Teilschmelzestrom vorgesehene bewegliche Verdränger gebildet wird, die mechanisch gekoppelt sind.
Vorrichtung zum Führen und Aufteilen vom Schmelzeströmen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdränger durch die Zähne kämmender Zahnräder (17, 16) gebildet werden.
Vorrichtung zum Führen und Aufteilen vom Schmelzeströmen nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Dosiermittel (16) im Düsenpaket (7) integriert ist.