CN114592243A - 用于冷却以环形方式挤出的单丝簇的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于冷却以环形方式挤出的单丝簇的设备。为此，该设备具有中空圆柱形的吹管，该吹管具有可透气的外壳。该吹管被保持在锥形的管支承件上，该管支承件具有锥形的空腔和用于供应冷却空气的侧向的接口，其中所述吹管被紧固在所述管支承件的上端部处并且连通至所述空腔。为了在吹管的周向上获得均匀的冷却空气流，所述接口和所述管支承件根据本发明被构造成以能够在所述管支承件的空腔中产生呈旋风形式的空气流的方式相互作用。由此产生的竖直涡流保证了离开外壳的冷却空气被均匀化。

Description

用于冷却以环形方式挤出的单丝簇的设备

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于冷却以环形方式挤出的单丝簇的设备。

背景技术

例如，从US 2004/0032048 A1已知一种通用类型的设备。

在单丝股线的熔融纺丝中，通常用冷却空气冷却新挤出的单丝以固化。为此，冷却空气可横向于单丝簇被引导、或者从内侧到外侧地径向引导到单丝股线上、或者从外侧到内侧地径向引导到单丝股线上。为了通过冷却空气流同时冷却大量单丝，优选使用其中冷却空气流从内侧到外侧地径向穿透单丝簇的一般类型的设备。为此，使用了细长的吹管，该吹管具有可透气的壳体，从而产生跨壳体表面的冷却空气流。

从US 2004/0032048 A1可知，冷却空气必须在吹管的一端供给至吹管。为此，优选使用圆锥形管支承件，该管支承件连接到吹管的开口端并具有用于供应冷却空气的侧向接口。该管支承件的圆锥形形状是引导单丝所必需的，单丝在冷却后通常被结合以形成纤维股线并且因此朝向会聚点延伸。由于通过接口和管支承件的冷却空气供应的强烈转向，在向吹管供应冷却空气期间不可避免地会出现涡流和湍流。为了实现所供应的冷却空气的相对均匀化，已知的设备具有多个分流器，这些分流器在管支承件内被分配到吹管的入口。然而，吹管内吹送空气的填充和分布不会因此受到影响。因此，该接口跨管支承件的整个长度延伸成使得所供应的冷却空气由于管支承件的锥度而产生不均匀的转向，所述转向已经导致冷却空气供应中的速度差异，并且由于空气流速度的不均匀分布，所述转向跨吹管的圆周延伸。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种通用型的用于冷却以环形方式挤出的单丝簇的设备，在该设备中，吹管产生理想的均匀空气流来冷却单丝。

本发明的另一个目的在于加强冷却空气向吹管中的供应。

该目的的实现在于，接口和管支承件构造成以这样的方式相互作用，即以能够在管支承件的空腔中产生旋风形式的空气流的方式。

本发明的有利改进由从属权利要求的特征和特征组合来限定。

本发明的特征在于，强制竖直空气流配置在管支承件内，所述强制竖直空气流导致冷却空气密集且均匀地供应到吹管中。作为连续供应冷却空气的结果，已经被设置成处于旋转中的空气在管支承件内被迫使向下流动并且由于空腔的锥形形状而加速。冷却空气在管支承件的最低点反转，并在中心形成向上流动的涡流。涡流上升进入吹管，并通过吹管的外壳排出。出口速度在外壳表面的整个周向上是均匀的，因此确保了单丝的均匀冷却。

为了在管支承件内产生旋风形式的空气流，本发明的改进被证明是特别成功的，在本发明的改进中，在所述管支承件的空腔中为所述接口配设有导向机构，在空气进入后能够通过该导向机构产生环绕流。因此，冷却空气可在强制流动方向上被引导，以便在管支承件的内部获得具有呈旋风形式的流动的期望配置。

为了在冷却空气进入管支承件的空腔时不获得任何不希望的涡流或湍流，导向机构跨所述管支承件上的连接开口的整个横截面延伸并且设置在所述管支承件的上部区域中。

为了增强旋风流，本发明的改进是特别有利的，在本发明的该改进中，所述管支承件内的空腔构造成呈圆锥形，并且其中，所述吹管通向所述空腔中，使得所述吹管相对于所述管支承件的圆环形端面居中。因此，一方面，产生了基本上在中心的且竖直上升的涡流，该涡流在中心位置/居中地进入吹管。

为了在冷却空气进入管支承件的空腔时支持环绕流的构型，提供了本发明的改进，其中，所述吹管通过下端部伸入所述管支承件的空腔中，并且其中所述接口在由所述管支承件和所述吹管形成的环形空间中通向所述空腔。因此，供应的全部冷却空气首先以环绕流的方式被全部引入吹管和管支承件之间的环形空间中。

为了使管支承件内的上升涡流在进入吹管时平行化和均匀化，本发明的改进是特别有利的，在本发明的该改进中，所述吹管的所述管端部被配设有一个或多个内部导流元件。例如，可使用金属板作为具有蜂窝结构的整流器。

然而，替代地或附加地，还可行的是在所述吹管的管端部内设置特别是开孔的泡沫结构，优选金属泡沫、塑料泡沫或陶瓷泡沫，以便获得涡流的加强的均匀化。替代地或附加地，涡流的加强的均匀化可通过设置在吹管的管端部内的编织丝网和/或优选分层设置和/或相互间隔开的多个编织丝网获得。

为了使吹管的上部区域的环绕流均匀化，提供了本发明的改进，在本发明的该改进中，吹管在上部的封闭的端部处具有内部分流器。这里优选使用圆锥形导向机构作为分流器，以便获得单向的流体分布。

在本发明的这样的改进已被证明在短纤维的生产中特别成功，即在该改进中，在所述管支承件的上部区域中设置有纺丝给油装置，该纺丝给油装置具有至少一个环形润湿机构。这样，所有的单丝股线均可在冷却后被直接润湿，以便随后被聚集形成丝束。

因此，根据本发明的设备提供了这样的特别的优点，即由于强制的和引导的空气流，在吹管内产生中心涡流，所述吹管内的涡流在吹管外壳的整个圆周上产生均匀的出口速度。

附图说明

下面将参照附图通过几个示例性实施例来解释本发明，其中:

图1示意性地示出了根据本发明的用于冷却以环形方式挤出的单丝簇的设备的第一示例性实施例的纵向剖视图；

图2示意性地示出了图1的示例性实施例的横向剖视图；

图3示意性地示出了根据本发明的用于冷却以环形方式挤出的单丝簇的设备的另一示例性实施例；和

图4示意性地示出了图3的示例性实施例的剖视图。

具体实施方式

在图1和2的多个视图中示意性地示出了根据本发明的用于冷却以环形方式挤出的单丝簇的设备的第一示例性实施例。图1以纵向剖视图示出了示例性实施例，并且该示例性实施例在图2中以横向剖视图示出。除非明确指明参考附图中的哪一个附图，否则下面的描述适用于这两个附图。

根据本发明的设备的示例性实施例具有细长的吹管1。吹管1具有上部的封闭的管端部1.2。相对的开口的管端部1.3设置在管支承件3的上端部上。吹管1在管支承件3外部的纵向部分具有可透气的外壳1.1，该外壳1.1可例如由编织织物形成。吹管1的开口的管端部1.3通过紧挨着的圆柱状壁1.4伸入管支承件3的锥形空腔3.1中。吹管1内的分流器2设置在相对的封闭的管端部1.2上。分流器2实施为锥形并且配置成与吹管1基本同心。

管支承件3通过壁3.2包围锥形空腔3.1。吹管1在这里由管支承件3的环形支承壁3.3保持并且通过开口的管端部1.3延伸到空腔3.1的内部。环形空间3.5在吹管1和管支承件3之间形成于管端部1.3的区域中。管支承件3在环形空间3.5的区域中具有横向连接开口3.4，接口4配置在该横向连接开口3.4上。在空腔3.1内为接口4配设有导向机构5。导向机构5跨连接开口3.4的整个横截面延伸并且具有沿朝向壁3.2的方向倾斜的曲率。这种情况特别在图2中示出。

从图2还可以看出，接口4的横截面与管支承件3相比是收缩/更小的。

为了解释图1和2所示的示例性实施例的功能，冷却空气流由箭头标识。

操作中的吹管1设置成居中地位于环形纺丝喷嘴的下方。环形纺丝喷嘴具有多个喷嘴开口，这些喷嘴开口以均匀分布的方式挤出环形单丝簇。用于冷却的冷却空气通过接口4供应给示例性实施例。冷却空气仅在管支承件3的上部区域中被供应，并且当进入空腔3.1时，在导向机构5的作用下直接转向并从而形成旁路流/环绕流。借助于管支承件3内的空腔3.1的锥形或优选圆锥形的实施例，冷却空气以螺旋方式从环形空间3.5被引导到空腔3.1的下部区域中。气旋形式的空气流在此产生位于中心的竖直上升的涡流。该涡流直接行进进入吹管1的开口的管端部1.3中并且在吹管1中上升。在此，在外壳1.1的周向上产生均匀的冷却空气流。

为了实现涡流在吹管1内的均匀化，导流元件或多个导流元件7可以可选地设置在吹管1的开口的管端部1.3内。为此，多个导流元件7在图1中通过虚线以示例性方式示出。导流元件7可由例如以蜂窝形状设置的金属板形成。

为了在管支承件3的上部区域中产生冷却空气的壳形入口流，接口4也可设置成理想地与管支承件3相切。为此，在图3的纵向剖视图中示出了根据本发明的用于冷却以环形方式挤出的单丝簇的设备的另一个示例性实施例。图4示出了图3的示例性实施例的横向剖视图。同样，在这种情况下，除非明确指明参考附图中的哪一个附图，否则下面的描述适用于这两个附图。

图3和图4中所示的示例性实施例与根据图1和图2的前述示例性实施例基本相同，因此这里将仅解释不同点，否则参考前述描述。

在图3和4所示的示例性实施例中，纺丝给油装置8设置在管支承件的上部区域中。纺丝给油装置8具有润湿机构8.1，该润湿机构通过本文未示出的管线连接到流体源。润湿机构8.1以这样的方式设置在管支承件3上，即使得以环形方式围绕吹管1引导的单丝簇在冷却之后被由润湿机构8.1提供的流体润湿。在这种程度上，单丝以接触的方式在润湿机构8.1上被引导。

特别是从图4中的图示可以看出，管支承件3和接口4以这样的方式相互设置在一个角度位置上，即使得由接口4经连接开口3.4提供的冷却空气流以基本切向的方式进入空腔3.1或进入环形空间3.5。冷却空气的流动轮廓在图4中通过箭头示意性示出。就此而言，在根据图3和4的示例性实施例中，用于供应和产生旋风形式的涡流的功能与根据图1和2的示例性实施例的功能相同。在这个程度上，参考前面的描述。

在图3和4所示的示例性实施例中，当进入吹管1的开口的管端部1.3时，涡流被金属泡沫6均匀化。这里的冷却空气必须穿过由多个金属内孔构成的迷宫状的路径，这尤其还有助于均匀冷却空气中的温差。此外，冷却空气的压力变化和体积变化可在进入吹管之前有利地均匀化。

根据本发明的设备特别适用于冷却在用于生产短纤维的单级或双级工艺中产生的单丝股线。数值范围在0.3分特至250分特的各种聚合物的单丝均可在此被均匀地冷却。

Claims (9)

1.一种用于冷却以环形方式挤出的单丝簇的设备，该设备具有中空圆筒形的吹管(1)和锥形的管支承件(3)，该吹管具有透气的外壳(1.1)，该管支承件具有锥形的空腔(3.1)和用于供应冷却空气的侧向的接口(4)，其中所述吹管(1)紧固在所述管支承件(3)的上端部处并且连通至所述空腔(3.1)，其特征在于，所述接口(4)和所述管支承件(3)构造成以能够在所述管支承件(3)的空腔(3.1)中产生呈旋风形式的空气流的方式相互作用。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，在所述管支承件(3)的空腔(3.1)中为所述接口(4)配设有导向机构(5)，在空气进入后能够通过该导向机构产生环绕流。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述导向机构(5)跨所述管支承件(3)上的连接开口(3.4)的整个横截面延伸并且设置在所述管支承件(3)的上部区域中。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述管支承件(3)内的空腔(3.1)构造成呈圆锥形，所述吹管(1)通向所述空腔(3.1)中，使得所述吹管相对于所述管支承件(3)的圆环形支承壁(3.3)居中。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述吹管(1)通过下部的开口的管端部(1.3)伸入所述管支承件(3)的空腔(3.1)中，其中所述接口(4)在由所述管支承件(3)和所述吹管(1)形成的环形空间(3.5)中通向所述空腔(3.1)。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述吹管(1)的所述开口的管端部(1.3)配设有一个或多个内部导流元件(7)。

7.根据权利要求5或6所述的设备，其特征在于，在所述吹管(1)的开口的管端部(1.3)内设置有特别是开孔的泡沫结构，优选金属泡沫(6)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其特征在于，所述吹管(1)在上部的封闭的管端部(1.2)处具有内部分流器(2)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，在所述管支承件(3)的上部区域中设置有纺丝给油装置(8)，该纺丝给油装置具有至少一个环形润湿机构(8.1)。

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