CN1074960A - 合成长丝填塞箱卷曲装置 - Google Patents

Abstract

一种长丝填塞箱卷曲装置，包括高速拉入和输送 长丝的鼓风喷嘴，以及填塞箱(5)。在填塞箱中分离 出气态或蒸汽态输送介质并使长丝填塞成紧凑的丝 料(7)，使长丝卷曲。为提高生产速度和安全性，必须 提高长丝通过鼓风喷嘴的速度和鼓风喷嘴产生的长 丝牵拉力，这由本发明的流动通道(2)的结构实现。 长丝和输送介质在该流道中共同流过。流动通道在 第一段(2.1)直到一个流出的输送介质达到音速的位 置(2.2)是喷嘴形地变窄，然后在第二段(2.3)以一小 的扩张角α扩张。

Description

本发明涉及一种合成长丝的填塞箱卷曲装置。

这种装置已由EP-189099-B公开。

在已知的变形用喷嘴中，位于喷嘴针下游的、长丝和流出的压力介质一起在其中流动的流动通道具有柱形，尤其是圆柱形横截面并且在其长度上是定常的直径。

已知的变形用喷嘴尤其适用于实施连续的纺丝-拉伸-卷曲变形工艺的机器中，工业上卓有成效地应用于由聚酯，尤其是Polybutanterephthalat，PA6，PA6.6或PP构成的合成长丝的填塞箱卷曲工艺中，拉伸速度在纺丝级之后为1800-3000米/分。但在这种速度下将达到一生产速度极限，因为对喷嘴输送的长丝束的牵拉力减小，任一长丝拖延都会使拉伸盘上形成卷绕而使生产过程不安全。

本发明的任务是从结构上改进权利要求1前序部分所述的填塞箱卷曲装置，大大增大按照已知的连续的纺丝-拉伸-卷曲变形工艺进行安全的填塞箱卷曲所给定的技术上限值。此时应考虑到保持在长丝卷曲变形、密度和开松性方面至今已产生的长丝填塞料的高质量并且使压力介质耗量和压力尽可能的低和经济。

权利要求1特征部分以及前序部分给出该任务的解决方案。

利用给出的措施，在长丝和压力介质公共的流动通道中，在牵引流中达到音速，该音速在流动通道的扩张部件中至少保持不变或进一步增加，这样也提高了对长丝的牵拉力，从而可使拉伸盘后的长丝速度达4000米/分，并具有高的工作安全性，而不用提高压力介质的工作压力以及与之相关的将长丝填塞料从接在流动通道上的填塞箱吹出的危险。

虽然在DE-2753705和DE-1785158中已经公开了一种带鼓风喷嘴的填塞箱卷曲装置，其中流出的压力介质达到音速并在一扩张通道中达到超音速，但该装置中流动通道在压力介质与被输送的长丝相遇的位置处的横截面突然大大地变大，此后其横截面直到填塞箱都保持不变。尽管喷嘴在较高的压力（达40巴）（例子中为14-15巴）下工作，超音速流会由于流动通道的强烈扩张和此处产生的压缩波而破碎，对长丝的牵拉作用就大大减弱。压力介质的工作压力高存在有将长丝填塞料吹出填塞箱的危险以及在长丝填塞料形成时产生破洞的危险，这又使开松性变差。

虽然可使流动通道由突然扩张的横截面段结束于填塞箱中，但按照权利要求2所述，最好是这样，即从流动通道到最好为圆柱形的填塞箱的过渡是一短的单独段，该段具有大大增大的锥角。由此在该部分中流动逐渐扩张到填塞箱的横截面上，其中有一径向分力作用于长丝上，而长丝则均匀地储备在整个填塞箱横截面上。由此成功地防止了在新形成的长丝填塞料上产生破洞。

应该指出，上述在填塞箱上游的喷嘴段在扩张部分的长度和形式上都显然与压力介质和长丝在其中相遇的并且将流动加速力在其中传递给长丝的那个流动通道不同。

按有利的方式，流动通道的长度是最窄位置处通道横截面的30倍以上，最好大于40倍。由此在一个在流出的压力介质中存在超音速的很大的长度上防止长丝相对滑动。长丝通过其包围着的牵拉流的脉冲传递达到一个高的输送速度，或在限制长丝通过拉伸盘的速度时，喷嘴通过该措施达到一高的拉丝牵拉力。

按照权利要求4所述的流动通道采用很小的扩张角和权利要求所述的尺寸的优点在于，在很窄的流动通道横截面和此处必要考虑的壁摩擦情况，超音速即使在流动通道很长时也将无流动损失地保持。这意味着，有可能有效地防止流动中形成压缩波。脉冲和能量则能以极高的效率传输到长丝上。

权利要求6所述之措施即最窄横截面下游的流动通道在第一段中较大地扩张最好扩张两倍，而在第二段中扩张得比第一段小，优点在于，在流道最窄处达到音速后，在流道中的压力介质先强烈地加速，使从流动中向长丝的脉冲传输加强，从而能增大喷嘴上的长丝牵拉力。权利要求7给出一流动通道的有利的结构，即第二段扩张段比第一段扩张段长五倍，最好八倍。

权利要求8给出另一确定规则，其结果是对于限定的可达到的长丝速度，压力介质的用量极其节省。

权利要求9所述的在流动通道下游的喷嘴结构的优点在于，喷嘴结构简单，容易维护，尤其容易清理掉长丝残余。其另一优点是在喷嘴针的截锥和喷嘴体之间构成的环形槽隙流动，它有一径向分量，将长丝在流到一起后从各方面紧密包封住。

权利要求10以及权利要求1或9所述喷嘴由此构成，即包括喷嘴针的长丝入口通道利用一密螺纹和必要时用垫片紧密地插入喷嘴体中（例如DE-GM8022113，Bag.1205，DE-Gm7723587Bag.1034）。在该结构中，通过轴向调节喷嘴针和喷嘴体来调节压力介质流出的环形槽隙。此外可通过改变喷嘴体上和/或喷嘴针锥体上的扩张角（如权利要求11-13）以及喷嘴针轴向可调性（权利要求10）来实现流动通道最窄位置的轴向移动，以及这样地调节流动通道开始处的压力关系，即鼓风喷嘴在长丝入口通道进入端吸入长丝，或者喷嘴通过长丝入口通道吹出极少的压力介质。在一定的喷嘴结构形式中，喷嘴最好有这样的结构，即它通过喷嘴针的轴向调节可从安置长丝的吸入工况切换到一个在长丝入口通道处压力介质能很容易吹出的喷嘴的工况。

最后，权利要求14所述措施的优点在于，长丝能很容易地置一鼓风喷嘴中，这在卷曲变形装置起动时和拉伸盘上断丝时，更换纺丝喷嘴后等尤其需要这样，从而大大缩短操作时间。

下面对照附图详细说明本发明。

图1带填塞箱的鼓风喷嘴（喷丝头）的纵剖图;

图2本发明的另一种实施形式的填塞箱卷曲装置的纵剖图;

图3图2中的喷嘴在压力介质输入区域中的横剖图;

图4供给长丝和压力介质流动通道的放大图;

图5和图6在喷嘴针下游端区域中流动通道的不同结构图。

图1示出了一种填塞箱卷曲装置的纵剖图，该装置的主要部件与EP-1890990B中公开的装置相一致（见图17和图19）。它包括一个喷嘴体1，该喷嘴体1有一个带有流动通道2的中间体3，以及一个入口端喷嘴针4和一个在出口端接在喷嘴体1上的填塞箱5，还有一个用于拉出在填塞箱6中形成的丝料7的牵拉辊6（见图2）。喷嘴针4包含中央长丝进入通道8和压力介质输入通道。喷嘴由细螺纹9连接在中间体3中并可轴向调节，通过盖子10密封，防止压力介质泄漏。压力介质（例如热压力空气、蒸汽、最好是压力约为7巴的饱和蒸汽）由喷嘴体中的分配通道11输送。分配通道11经轴向通道12，盖子10中的环槽13和径向孔14与鼓风通道15相连。鼓风通道15在喷嘴针4的下游端处汇入压力介质和长丝的公共流动通道2中。

流动通道2包括长度为L₁的第一段，该段沿流动方向一直延伸到最窄横截面2.2处并且是喷嘴形地逐渐变窄，其次是长度为L₂的第二段，该段又锥形地扩张，其扩张角很小（见图4），最好小于2.0°。填塞箱5用凸缘35和螺钉16装在喷嘴体1上。填塞箱5在入口端首先是一段锥形通道扩张段17，其横截面为流动通道2进入填塞箱5的圆柱形横截面中的横截面。通道扩张段17的锥角β最好为10°左右。沿流动方向接下来是一可径向渗透的区域，以便压力介质和填塞箱5中的长丝分开。该区域包括密置的肋件18，它们由一圆盘铣刀在填塞箱壁20中加工的凹口19构成，并且相邻很密，使得所构成的长丝料7的部分不会悬挂在肋件18上。填塞箱5的出口端是圆柱形的，用于构成圆形横截面的丝料7。对于出口装有一个半圆侧面的可无级调节传动的牵引辊6，它与一个未示出的第二辊共同作用。在整个装置长度上辊6有一个引丝槽口21，该槽口21借助于此处未详细示出的部件可以打开，引入长纱并在工作时关闭，使单根长丝不会从槽口21中吹出。其它细节请参见所提EP-189099-B。

图2示出了一种改型的填塞箱，处于打开状态。其中与图1中功能相同的部件用相同的标号表示。纵向分开的喷嘴针4此处是用螺钉36固定在喷嘴体1上。经喷嘴体1上径向通道22沿箭头23方向输入的压力介质流过一个锥形环槽口通道24进入流动通道2并在此与通过长丝入口通道8输入的长丝相遇，该长丝将在填塞箱5中填塞成丝料7，并由牵拉辊6和辊6.1输送出去。

为了清理或引入长丝，所示填塞箱卷曲装置在纵向上分成两个半体1.1和1.2，为使其闭合可使其中一半体1.2沿箭头25方向移动，半体1.2上的定心凸块26插入另一半体1.1中相配的定心孔27中并促动此处未详细示出的锁定部件。当沿方向30向压力室28加入压力介质后，两个半体1.1，1.2则被压在一起，沿纵向密封住，从而防止了工作介质径向流出。

图3示出压力介质输入通道22区域中填塞卷曲箱的横截面和汇入喷嘴针4外周面处的环形槽口通道24中的环室29。

图4放大示出了填塞箱卷曲装置的喷嘴体1的中间体3中的流动通道2。该通道先在第一段2.1中喷嘴形地变窄，直到位置2.2，此处通道的横截面最窄，流动达到音速。喷嘴针4轴向伸入第一段2.1中，并且可沿箭头方向34轴向调节。长丝由中央通道8输入，压力介质由喷嘴针4和中间体24之间构成的锥形变窄的环形槽口24输入。最窄位置2.2下流方向接着是一流动通道2的流动横截面增大段即段2.3。这种横截面的增大可以以锥角α连续地变化（α角小于5°，最好小于3°，尤其为1°～2°之间），也可以至少分两级实现，即第一级是横截面扩大较大，第二级相对第一次横截面扩大程度较小。扩张角α的大小主要取决于通道壁的机加工质量，机加工质量差时应用较大的锥角α来加工流动通道2。流动通道段2.3的长度L₂要根据最窄横截面2.2处的通道2直径来确定。最窄截面2.2处的直径小于3毫米时，如果长度L₂在该直径的30～40倍之间，那么可得到能够达到的丝速和卷曲变形工艺上的最佳结果。

如果流动通道2在最窄位置2.2下流分成两段连续扩张（未示出），那么具有较小扩张角的段的长度最好是具有较大扩张角的第一段长度的5～8倍。

流动通道前后一段是通道扩张段17，它具有明显较大的锥角β，该β为10～15°左右。由于该锥角的缘故，通道2.3中存在的超音速流动在此处较快的衰减，以公知的方式产生压缩波，然后速度极大地减小。由于在通道扩张段这一区域中的长丝已经几乎达到填塞箱5，因此此位置处的速度减小不起什么很大的作用。该段的长度L_D由流动通道2.3的直径，通道2.3端部的α角和填塞箱5的直径得出。

图5和6中示出了可轴向调节的喷嘴针4的入口区域中的流动通道2。图5中，在喷嘴体1中的锥角分布的环形槽口通道24由锥角ρ形成，它经过位置31这渡到流动通道2的喷嘴形地变窄段2.1中，通道2在位置2.2处是其最窄流动横截面。喷嘴针4由一锥角γ构成，该角γ不同于喷嘴体1中的锥角ρ并小于ρ。由此喷嘴针4在长度S上经位置31可轴向伸入流动通道中。环形槽口通道24的最窄横截面由此可以设置在喷嘴针4下游端之前的位置31处。这样，对于压力介质是否通过喷嘴针4的长丝入口通道8朝上游流出和流出多少量将产生影响。

与图5不同，图6中喷嘴针4的结构是，其表面由两个锥面构成，它有一个上游端的扩张角γ，和一个下游端扩张角ε。这种由周面32上两个相接的具有不同锥角的锥面构的喷嘴针4的表面可使环形槽隙通道24和该通道24与长丝入口通道8中的压力关系同样地受到影响，使得鼓风喷嘴不会反向鼓风。

标号表

1    喷嘴体

2    流动通道,混合通道

3    中间体

4    喷嘴针

5    填塞箱

6    牵拉辊

6.1    辊子

7    丝料,长丝填塞料

8    长丝入口通道

9    细螺纹

10    盖子

11    分配通道

12    轴向通道

13    环槽

14    径向孔

15    鼓风通道

16    螺钉

17    通道扩张段,扩压器

18    肋件

19    切口,流出开口

20    填塞箱壁

21    引丝槽口

22    压力介质输入通道,径向通道

23,25,30,34    箭头

24    环形槽隙口通道

26    定心凸块

27    空心孔

28    压力室

29    环室

31    环形槽口通道最窄位置

32    周面

33    两个锥面交接线

35    凸缘

35    螺钉

Claims (14)

1、合成长丝填塞箱卷曲装置，包括一个可供给加热的气态或蒸汽态压力介质的喷嘴和与之相接的填塞箱(50，长丝由一个固定在喷嘴体(1)中具有中央长丝入口通道(8)的喷嘴针(4)输入，压力介质由至少一个环形围绕着喷嘴针(4)的鼓风通道(15，24)最好由正圆锥表面上构成的一个环形槽隙(24)输入，之后长丝和压力介质一起通过一流动通道(2)输送到一个横截面比流动通道(2)大大扩张的填塞箱(5)中，压力介质在该填塞箱中由排出孔(19)排出，而长丝填塞成沿填塞箱(5)运动的长丝填塞料(7)，其特征是，从流动方向看，流动通道(2)的横截面逐渐变窄直到一最窄横截面(2.2)处，此处压力介质达到音速，从此处开始直到填塞箱(5)通道(2)的横截面则以不变的扩张角(α)或间断地至少分两段逐渐增大。

2、按权利要求1的装置，其特征是，流动通道（2）通过一具有通道扩张部分（17）的段与最好是圆柱形的填塞箱（5）相连接，上述扩张段的锥角为大于8°小于20°。

3、按权利要求1或2的装置，其特征是，流动通道（2）的长度在于最窄通道横截面（2.2）处直径的30倍，最好大于40倍。

4、按权利要求1-3的装置，其特征是，在最窄通道截面（2.2）下游的流动通道（2.3）的扩张角（α）小于5°，最好小于3°，尤其在1°～2°间。

5、按权利要求4的装置，其特征是，流动通道壁的表面质量高和/或表面粗糙度低时流动通道（2）采用小的扩张角（α），流动通道壁的粗糙度增大和/或表面质量下降则扩张角（α）具有较大的值。

6、至少按权利要求1-5之一的装置，其特征是，在最窄横截面（2.2）下游的流动通道（2.3）在一第一段中较大地扩张，最好扩张两倍，在一第二段中比在第一段中较小地扩张。

7、按权利要求6的装置，其特征是，第二段的长度至少是第一段长度的五倍，最好为八倍。

8、按权利要求1-7之一的装置，其特征是，流动通道（2）在其最窄位置（2.2）处的直径小于3毫米。

9、按权利要求1-8之一的装置，其特征是，长丝入口通道（8）下游端处的喷嘴针（4）是正截锥结构，具有沿流动方向指向的想象的锥尖，当环形槽隙（24）释放开使压力介质流出时，该截锥可紧密地插入喷嘴体（1）的锥形凹槽中。

10、按权利要求9的装置，其特征是，喷嘴体（1）中的喷嘴针（4）可轴向调节，以改变环形槽隙（24）。

11、按权利要求9-10的装置，其特征是，喷嘴体（1）锥形凹槽的扩张角（ρ）大于喷嘴针（4）的扩张角（γ）。

12、按权利要求9-11的装置，其特征是，喷嘴针（4）的截锥表面由两个具有不同锥角（γ，ε）的锥面组成，从流动方向看是较大锥角（ε）的锥面在较小锥角（γ）之后。

13、按权利要求9的装置，其特征是，一直为窄到其最窄横截面（2.2）的流动通道（2.1）直接接到喷嘴体（1）且有不同锥度的凹槽中，并且喷嘴针（4）可以这样地轴向插入喷嘴体（1）的该凹槽中，即喷嘴针（4）的下游端可轴向一直伸入到流动通道（2）中并且在环形槽隙（24游区域中构成一个位于喷嘴针（4）和喷嘴体（1）之间的最窄流动横截面。

14、按权利要求1-13中之一的装置，其特征是，喷嘴体（1），喷嘴针（4），流动通道（2）和填塞箱（5）在纵向上是分开的，为了安置长丝可以打开和封闭。

Images