CN1930329B - 用于熔纺和冷却的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于熔纺和冷却大量合成单丝的设备。此设备包括一纺丝装置和一冷却装置，其中，纺丝装置具有至少一个用来挤出单丝的纺丝喷嘴。为了冷却刚纺出的单丝，在冷却甬道内设置一安装在纺丝喷嘴下方的具有透气外壳的多孔滚筒。多孔滚筒配有一U形导板，它部分地包围外壳，并在一侧形成一吹风口。吹风口与一冷空气发生器连接，它向吹风口内吹送横向于单丝行进方向流动的冷空气。为了实现冷空气在多孔滚筒圆周上尽可能均匀的分配，按照本发明，在吹风口内设置一分流器，通过它，使流入吹风口的冷空气在碰到多孔滚筒前被分开。

Description

用于熔纺和冷却的设备

技术领域

本发明涉及一种用于熔纺和冷却大量合成单丝的设备。

背景技术

在由塑料熔体制造合成纤维特别是用于纺织用途的合成长丝时，通过纺丝喷嘴挤出细的单丝条。为此纺丝喷嘴在其底面上具有大量按规定布局和分布的喷丝孔。在挤出后刚纺出的单丝条被冷却，以使其固化。在冷却过程后，大量单丝条，通常是通过纺丝喷嘴挤出的全部单丝条合并成一多纤维长丝，它在进一步处理后在制造过程末尾卷绕成一卷筒。因此根据应用情况的不同可以制造非常细的长丝或较粗的长丝。长丝的总纤度由各个单丝条的数量及单丝纤度得到。长丝的质量由单丝性能的共同作用确定。因此已知，为了制造高档丝线，单丝束内的每个单根单丝条必须得到尽可能相同的处理，以便得到均匀的结构和横截面。

单丝条的结构在挤出后决定性地直接由冷却所确定。众所周知，在所谓的横向气流骤冷(Querstromanblasung)中，产生横向于单丝条行进方向布置的冷空气流并穿过单丝束，这仅仅适用于具有1dpf(每条单丝的dtex)以上的纺丝纤度的单丝条。在单丝条较细时，一方面达到在单丝束内较高的单丝密度，这导致冷空气流不均匀穿过，另一方面由横向气流骤冷引起的单丝束大的偏移会导致单丝条内出现不许可的纤度波动。因此纺丝纤度＜1dpf的单丝最好在挤出后用径向吹风冷却，在径向吹风时采用在单丝束整个圆周上均匀产生的从内向外或从外向内产生的冷空气流来冷却单丝。但是这种设备根本上存在这样的缺点，即，在制造多股长丝时每股长丝必须单独地通过一径向产生的冷空气流进行冷却。而横向气流骤冷适合于冷却多股平行行进的长丝。

为了在横向气流骤冷时得到尽可能均匀的单丝条结构，由US3,067,458已知一种设备，其中，在紧靠纺丝喷嘴下方在一冷却甬道内设置一用来引导刚挤出的单丝条的多孔滚筒。多孔滚筒具有一透气的外壳。在离透气外壳一定距离处设置一U形导板，它朝多孔滚筒一侧具有一孔。该孔与一冷空气发生器相连。通过它将冷空气流横向于多孔滚筒吹入孔内。在多孔滚筒下方单丝条进入冷却甬道内，在它里面产生横向冷空气流，以进一步冷却单丝条。

通过已知设备使单丝条在挤出后立即得到柔和的冷却，使得在通过横向冷空气流进行最终冷却之前，采用单丝条边缘层的预固化。由此虽然在制造细单丝条时可以达到略微改善，但在多孔滚筒内还是存在单丝条的不均匀迎流，这导致单丝内的纤度波动。

由US 4,529,368已知用于熔纺和冷却大量单丝条的另一种设备，其中，单丝条通过横向气流骤冷进行冷却.为了预固化，在冷却甬道内纺丝喷嘴的下方设置一具有相对于纺丝喷嘴连接的管段的多孔滚筒.在多孔滚筒侧面设置一吹风壁，它在整个冷却甬道的长度上延伸，并与一压力腔连接.通过吹风壁产生一横向的冷空气流，它在下部区域内直接作用在单丝条上，而在上部区域内横向地作用在多孔滚筒上.但是利用多孔滚筒内的横向冷空气流原则上存在这样的问题，即，在高的单丝密度时单丝束的在离吹风壁最远处行进的单丝条不能得到充分的预冷却.因此，特别是对于细的单丝条，不能达到高的均匀性.

发明内容

现在本发明的目的是，这样地改进这一类型的用于熔纺和冷却大量合成单丝的设备，使得特别是通过横向的冷空气流均匀地冷却在0.2至1dpf纤度范围内的单丝条。

为此，本发明提供一种用于熔纺和冷却大量合成单丝的设备，包括一具有至少一个用来挤出单丝的纺丝喷嘴的纺丝装置和一冷却装置，冷却装置在一冷却甬道内具有一设置在纺丝喷嘴下方的、带有透气外壳的多孔滚筒和一用来产生横向于单丝的行进方向流动的冷空气流的冷气流发生器，其中，与多孔滚筒有间距地为多孔滚筒配设一U形导板，并且该导板部分包围所述多孔滚筒的外壳，并在一侧形成一个与冷气流发生器连接的吹风口，其特征为：所述吹风口配有至少一个分流器，通过该分流器，使进入吹风口的冷空气流在碰到多孔滚筒之前被分开。

本发明的特征是，有利地将横向于单丝行进方向流动的冷空气流这样地引到多孔滚筒上，使得冷空气基本上均匀地出现在多孔滚筒圆周上。通过设置在吹风口内的分流器防止多孔滚筒的直接吹风。冷空气流基本上吹入多孔滚筒外壳与导板之间的中间空腔内，使多孔滚筒产生环绕流动。由此造成冷空气在多孔滚筒整个外壳上的均匀分配，使得冷空气可通过透气外壳均匀地进入多孔滚筒并出现在单丝上。这里，冷空气和分配既可以通过一个分流器也可以通过多个共同作用的分流器进行。

分流器可以有利地通过设置成多块的导向板构成，它们尤其是由两块相互成一角度设置的单块板构成，设置在吹风口的中央并基本上在多孔滚筒整个长度上延伸。由此使进入吹风口的冷空气流产生柔和的分配，而不形成明显的涡流。这里导向板可以设计得可相互调整，以改变入流角。此外可以通过选择导向板的宽度在导向板与导板之间分别形成不同的入流横截面，这特别是控制了在多孔滚筒外壳与导板之间的中间腔内的流动速度。但是也可以通过一成形板构成分流器，它固定在吹风口内。

分流器最好在中心具有一流通口，通过它，将一部分冷空气直接引导到多孔滚筒上。由此可以产生另一分气流，它可以进一步改善冷空气分配的均匀性。特别是对于通过分流器偏转到中间空腔内的冷空气具有小的流动速度的情况，可以通过该改进结构达到在多孔滚筒外壳上有利的均匀分配。但是流通口也可以通过多个单独的孔或通过一个孔板结构构成。

本发明的设备可以用于用来冷却单丝条的不同方法。例如已知这样的方法，其中，单丝条的进一步冷却通过一横向冷空气流或通过一沿长丝行进方向引导的冷空气流进行。对于单丝条在后续行程中通过横向冷空气流进行冷却的情况，特别有利地采用本发明这样的改进结构，其中，多孔滚筒在出口侧与冷却甬道连接，该冷却甬道具有一离多孔滚筒一定距离的下长丝出口。

对于采用沿单丝行进方向产生的冷空气流来进一步冷却单丝条的情况，优选采用本发明这样的改进结构，其中，多孔滚筒在出口侧与一冷却管连接，它具有一漏斗形入口，以缩小自由流通横截面。从而可以达到单丝条特别的引导和冷却，这造成更高的生产速度和生产率。

为了产生横向的冷空气流，冷气流发生器最好由一压力腔和一连接在压力腔上的鼓风机构成.这里压力腔可以直接与吹风口连接或经由一吹风壁间接地连接，吹风壁有利地在冷却甬道的整个长度上延伸，并将横向冷空气流吹入冷却甬道和吹风口.

为了在挤出后单丝条进入多孔滚筒时不会受外界空气的影响，有利地在多孔滚筒的入口侧上设置一密封装置，多孔滚筒通过它与纺丝喷嘴的喷嘴支座密封连接。

因为在实际中采用这种设备来同时生产许多单丝束，配设于纺丝喷嘴的多孔滚筒与导板一起有利地共同固定在冷却甬道内的一个支架上。这里支架最好高度可调或可更换地与冷却甬道连接，从而，为了纺丝喷嘴的维护工作之目的，多孔滚筒可以用简单的方式方法从纺丝喷嘴的喷嘴支座取下。

按照本发明一种优良的改进结构，支架可以可选择地配备附加的冷却管，它们分别与多孔滚筒的出口侧连接。从而可以用不同方法来冷却设备的单丝条。

为此冷却甬道在朝向吹风口的那侧具有一可更换的吹风壁，它与压力腔连接。这里吹风壁可以更换为盒式壁，它在吹风口的区域内具有一直接与压力腔相连接的冷空气孔，因此本发明的设备可有选择地用于不同的冷却方法。

附图说明

下面借助于本发明设备的一些实施例参照附图详细说明本发明的其他优点。

附图表示：

图1至3示意表示用于冷却一股单丝束的本发明设备的第一个实施例，

图4示意表示用于冷却一股单丝束的本发明设备的另一个实施例，

图5和6示意表示用于冷却多股单丝束的本发明设备的另一些实施例。

具体实施方式

在图1至3中以多个视图表示用于冷却一股单丝束的本发明设备的第一个实施例。在图1中以纵剖视、在图2中以横剖视示出。在图3中以吹风口的局部视图表示该实施例。在这方面如果没有具体指某个附图，以下说明就适用于所有附图。

本实施例包括一纺丝装置1和一冷却装置2。纺丝装置1具有一固定在一可加热的喷嘴支座4内的纺丝喷嘴3。纺丝喷嘴3在其上端与一熔体管5连接。熔体管5通向一个这里未示出的泵。在纺丝喷嘴底面上有大量喷丝孔(这里未详细画出)，以便挤出大量细的单丝条16。

冷却装置2设置在纺丝装置1的下方。冷却装置2具有一长方体形的冷却甬道6。在冷却甬道6的一侧形成一压力腔7，它连接在一鼓风机9上。压力腔7通过一吹风壁8与冷却甬道连接。吹风壁8设计成透气的，因此在压力腔7内通过鼓风机9输入的冷却介质尤其是冷空气通过吹风壁8横向于单丝16行进方向流入冷却甬道6。在冷却甬道6的上部区域内紧靠喷嘴支座4的下面固定一个具有透气外壳19的多孔滚筒10。外壳19可以由孔板、烧结金属或金属丝织物构成。在离多孔滚筒10外壳19一定距离处设置一U形导板11。这里U形导板11的自由臂指向吹风壁8的方向，并在它们之间形成一吹风口25。多孔滚筒10被导板11部分围绕，这里在多孔滚筒10和导板11之间形成半圆环形的中间空腔20。可以由一块或多块弯曲的板构成的导板11在多孔滚筒10的整个圆周面上延伸，使得导板11的自由臂在紧靠吹风壁8的前面离多孔滚筒10一定距离处形成吹风口25。

在导板11的自由臂之间设置一分流器12。在本实施例中，分流器12由两块相互成一角度设置的导向板13.1和13.2构成。导向板13.1和13.2在多孔滚筒10的整个高度上延伸，因此也在导板11的整个高度上延伸。

如图3中所示，通过分流器12将吹风口25分成总共三个分口。在导板11的自由臂和导向板13.1和13.2的敞露纵侧之间分别得到分吹风口，冷空气流通过它们直接到达中间空腔20内。另一个分吹风口通过分流器12的中间流通口26构成。因此通过设置在吹风口25内的分流器12将流入吹风口25内的冷空气流分成三股支流，并加以引导。

多孔滚筒10、导板11和分流器12共同安装和固定在一支架15上。为此支架15通过固定装置(未示出)与冷却甬道6的壁连接。

如图1中所示，支架15固定在喷嘴支座4的底面上。在喷嘴支座4和支架15之间，在多孔滚筒10的顶面上设置一密封装置14，通过它可以将多孔滚筒10基本上压力密封地连接在纺丝喷嘴3上。为此，多孔滚筒10的直径最好大于或等于纺丝喷嘴3的直径。

在冷却甬道6的下部区域内形成一长丝出口17。长丝出口17配有一导丝器18，它最好与上油装置(这里未示出)共同作用。但是这种装置也可以有利地组合在冷却甬道6内。为此，吹风壁8尤其是在冷却甬道6的下部区域内可以做成封闭的壁。

在图1至3中所示的本发明设备的实施例中，聚合物熔体通过一这里未示出的纺丝泵输送给纺丝喷嘴3。在纺丝喷嘴3内，熔体得到过滤，并在底面上通过大量喷丝孔挤出成大量单丝条16。例如可以同时挤出200至250根单丝。这里纺丝纤度尤其在0.2dpf至1dpf范围内。为了冷却刚挤出的单丝条，通过吹风壁8从压力腔7中向冷却甬道6吹送冷空气流。在冷却甬道6的上部区域中，一部分冷空气直接到达吹风口25内。通过设置在吹风口25内的分流器12使流入的冷空气流总共分成三股单独的支流，一小部分流到多孔滚筒10的外壳19上，大部分流入外壳19和导板11之间的中间空腔20。多孔滚筒10的外壳19最好由金属丝织物构成，因而冷空气流可以均匀地进入和流过多孔滚筒10的外壳19。进入多孔滚筒10的冷空气穿过单丝束，并促使单丝条16预冷。在后续流程中，单丝条16通过借助于这里未示出的导丝辊的牵引到达冷却甬道6的空腔内。在这里，单丝条16直接通过横向于长丝行进方向从吹风壁8中流出的冷空气流进行继续冷却。

在制造具有75den的总纤度和144条单丝的长丝时，在生产速度为2500m/min时可以达到非常高的长丝均匀性，与已知的横向气流骤冷相比，均匀性的改进达到30％以上。

因此本发明的设备特别适用于冷却大量细的单丝条。

在图4中以纵剖视表示本发明设备的另一个实施例。为了说明起见，相同功能的构件具有相同的附图标记。

按图4的实施例具有一纺丝装置1和一冷却装置2。纺丝装置1与前面的实施例相同，因此参看前面的说明。

冷却装置包括一冷却甬道6，在冷却甬道内，紧靠喷嘴支座4的底面上固定一多孔滚筒10，多孔滚筒10具有一透气外壳19，尤其是由金属丝织物或网组成。多孔滚筒10配有一导板11以及一分流器12。多孔滚筒10、导板11和分流器12的结构与前面的实施例相同，因此这里参照前面的说明。

由导板11构成的吹风口25通过一冷空气口23直接与一压力腔7连接。压力腔7连接在一鼓风机9上。

在多孔滚筒10的出口侧上连接一冷却管21。冷却管21具有一个漏斗形入口22，它在冷却甬道6下面直接与多孔滚筒10连接。冷却管21具有一位于冷却甬道6外面的长丝出口17。该长丝出口17配有一导丝器18。

在纺丝装置1的喷嘴支座4与多孔滚筒10之间设置一密封装置14，其中，多孔滚筒10的支架15直接固定在喷嘴支座4上。通过密封装置14避免了来源于冷却甬道6的外界空气对单丝条冷却的影响。

在图4中所示的本发明设备的实施例中，首先在多孔滚筒10内进行刚纺出的单丝条16的冷却。为此，通过冷空气口23向吹风口25吹送横向的冷空气流。在吹风口25内，通过分流器12进行冷空气流的均匀化分配，使得冷空气在多孔滚筒10的整个外壳19上进入。从而首先在多孔滚筒10内进行单线条16的预冷。接着单丝条16和冷空气一起引入连接在多孔滚筒10出口侧上的冷却管21。在冷却管21内继续进行单丝条16的冷却，其中，冷空气流最好在冷却管21的上部区域内加速。这种方法的特征特别是，在制造合成纤维时有高的生产率和生产速度。

在图4中所示的实施例中，还可以在冷却管21的入口区内存在与冷却甬道6的另一结合部，使得有第二股冷空气流可直接引入冷却管21。

在实际中，这种设备通常用来制造多股长丝。图5中表示本发明设备的一个实施例。通过它可同时纺造和冷却六股长丝。这里纺丝部位的结构基本上相当于图1的实施例，因此对纺丝部位的说明参照对图1的说明。

为了能够制造多股长丝，在喷嘴支座4上成行地固定多个纺丝喷嘴3。每个纺丝喷嘴3通过一熔体管5与一纺丝泵27连接，它做成多级泵。

冷却装置2直接安置在纺丝装置1的下面，并包括一冷却甬道6，它长方体形地在喷嘴支座4下方延伸。冷却甬道6的结构基本上相当于按图1的实施例，因此通过一吹风壁产生用来冷却单丝条16的横向冷空气流。在图5中以平行于吹风壁的向视图表示此设备。这里图纸平面相当于朝吹风口看直接位于吹风壁和吹风口之间的平面。

在冷却甬道6的上部区域内，一支架15通过在这里未详细示出的固定装置直接固定在喷嘴支座4的底面上。其中，为每个纺丝喷嘴3配置一个多孔滚筒10，这里在纺丝喷嘴3和多孔滚筒10之间分别固定一密封装置14。每个多孔滚筒10具有一导板11及一分流器12。导板和分流器的结构和布局设计得和图1中所示的实施例相当。支架15在冷却甬道6的两个端面处这样地固定在一导轨24内，使支架15可通过固定装置下降，以便例如可以对纺丝喷嘴3进行维护工作。但是导轨24也可以设计成这样，使得支架15可更换地固定。例如支架15可以盒状地插入冷却甬道内。

为了冷却单丝条16，将它们分别通过纺丝喷嘴3束状地挤出，接着引入各个配设的多孔滚筒10内。单丝束在多孔滚筒10内预冷以后共同在冷却甬道6的下部区域内通过横向冷空气流进行冷却。所选择的固定在纺丝装置1中的纺丝喷嘴的数量是举例性的。例如可以在一冷却甬道6内同时冷却6、8、10或更多股长丝。

在图6中表示按本发明的用于熔纺和冷却多股单丝束的设备的另一实施例。此实施例基本上与按图5的实施例相同，其中，冷却装置2具有与先前对按图4的实施例的说明相同的结构。

这里，给每个纺丝喷嘴3分别配置一带有连接在出口侧上的冷却管21的多孔滚筒10.其中，对于所有多孔滚筒10，空气输入通过冷却甬道6共同进行.多孔滚筒分别配设一导板11和一分流器12，如前面已经说明过的那样.在本实施例中，冷却管21和支架15一起构造得高度可调，以便可以对纺丝喷嘴3实施维护工作.关于单丝条的冷却功能则参照对图4的说明.

在图1至6中所示的本设备的实施例在各个构件的结构和布局方向是举例性的。原则上也存在这样的可能性，即，导板和分流器这样地组合，使得导板11的自由臂在一中间平面内成角度地并接，其中，吹风口可以由导板11中相应的通孔构成。

同样，所示的分流器结构也是举例性的。例如分流器也可以有利地由一导向板形成，它可通过一定的造型改善。分流器中的流通口也可以由孔板结构构成，从而得到许多孔。

本发明的设备特别适合于冷却具有高单丝数的微单丝。例如与传统的横向气流骤冷相比，在所产生的单丝条的均匀性方面表现出显著改善。本发明的设备可与相应的聚合物类型无关地或与连接在后面的用于长丝制造的后续处理无关地用于各种类型的纤维制造。

附图标记表

1   纺丝装置

2   冷却装置

3   纺丝喷嘴

4   喷嘴支座

5   熔体管

6   冷却甬道

7   压力腔

8   吹风壁

9   鼓风机

10  多孔滚筒

11  导板

12  分流器

13.1，13.2  导向板

14  密封装置

15  支架

16  单丝条

17  长丝出口

18  导丝器

19  外壳

20  中间空腔

21  冷却管

22  入口

23  冷空气孔

24  导轨

25  吹风口

26  流通口

27  纺丝泵

Claims (14)

1.用于熔纺和冷却大量合成单丝(16)的设备，包括一具有至少一个用来挤出单丝的纺丝喷嘴(3)的纺丝装置(1)和一冷却装置(2)，冷却装置在一冷却甬道(6)内具有一设置在纺丝喷嘴(3)下方的、带有透气外壳(19)的多孔滚筒(10)和一用来产生横向于单丝的行进方向流动的冷空气流的冷气流发生器(7，9)，其中，与多孔滚筒有间距地为多孔滚筒(10)配设一U形导板(11)，并且该导板(11)部分包围所述多孔滚筒(10)的外壳(19)，并在一侧形成一个与冷气流发生器连接的吹风口(25)，其特征为：所述吹风口(25)配有至少一个分流器(12)，通过该分流器，使进入吹风口(25)的冷空气流在碰到多孔滚筒(10)之前被分开。

2.按权利要求1的设备，其特征为：分流器(12)由一块或多块导向板(13.1，13.2)构成，各导向板固定在吹风口(25)的中间并基本上沿多孔滚筒(10)的高度延伸。

3.按权利要求1或2的设备，其特征为：分流器(12)在中心具有至少一个流通口(26)，通过该流通口将一部分冷空气直接引到多孔滚筒(10)上。

4.按权利要求1或2的设备，其特征为：多孔滚筒(10)在出口侧与冷却甬道(6)连接，该冷却甬道(6)具有一个与多孔滚筒(10)有间距的下长丝出口(17)。

5.按权利要求1或2的设备，其特征为：多孔滚筒(10)在出口侧与一冷却管(21)连接，冷却管具有一漏斗形入口(22)，以缩小自由流通横截面。

6.按权利要求1或2的设备，其特征为：冷气流发生器由一与吹风口(25)连接的压力腔(7)和一连接在压力腔(7)上的鼓风机(9)构成。

7.按权利要求6的设备，其特征为：在压力腔(7)和吹风口(25)之间形成一吹风壁(8)，其中，吹风壁(8)在一侧沿冷却甬道(6)延伸。

8.按权利要求1或2的设备，其特征为：多孔滚筒(10)在入口侧具有一密封装置(14)，多孔滚筒(10)通过它与纺丝喷嘴(3)的喷嘴支座(4)密封连接。

9.按权利要求1或2的设备，其特征为：多孔滚筒(10)的外壳(19)由金属丝织物构成。

10.按权利要求1或2的设备，其特征为：纺丝装置(1)具有在一共同的喷嘴支座(4)上的多个纺丝喷嘴(3)，在冷却甬道内为每个纺丝喷嘴(3)配置多个多孔滚筒(10)中的一个，并且，多孔滚筒(10)、配设于多孔滚筒(10)的导板(11)和分流器(12)共同通过一支架(15)固定在冷却甬道(6)中。

11.按权利要求10的设备，其特征为：所述支架(15)高度可调和/或可更换地与冷却甬道(6)连接。

12.按权利要求10的设备，其特征为：所述支架(15)配备有附加的冷却管(21)，各冷却管分别与多孔滚筒(10)的出口侧连接。

13.按权利要求10的设备，其特征为：冷却甬道(6)在朝向导板(11)吹风口(25)的那侧上具有一可更换的吹风壁(8)，它与压力腔(7)连接。

14.按权利要求13的设备，其特征为：所述吹风壁(8)为盒式壁，该盒式壁在吹风口(25)的区域内具有一与压力腔(7)相连接的冷空气孔(23)。

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