CZ285244B6 - Držák tryskové desky a zvlákňovací nosník - Google Patents

Abstract

Držák tryskové desky (9) pro zvlákňování nekonečných vláken s prostředky pro spojení mezi nosičem zvlákňovacího nosníku a těsnicím kotoučem (27) mezi tryskovým svazkem (6) a nosičem, v němž je těsnicí kotouč (27) opatřen dnem (32) a těsnicí chlopní (106) deformovatelnou tlakem taveniny a je pak ve styku se základnou (4) uložení (2). Zvlákňovací nosník se skládá z topné skříně (1) a tryskové desky (9), která je konstrukční součástí tryskového svazku (6), upevněného ve zvonových uloženích (2) se svislým centrálním taveninovým kanálem (8), který ústí v průchozím otvoru (33) vstupu taveniny tryskových hlav. Mezi průchozím otvorem (33) vstupu taveniny tryskových svazků (6) a mezi základnou (4) uložení (2) jsou uloženy těsnicí kotouče (27) tak, že do tryskových svazků (6) proudící tavenina přitlačuje těsnicí kotouče (27) při ponechání průchozího otvoru (33) vstupu taveniny, jakož i vnitřního okraje (36) tryskového svazku (6) proti základně (4) uložení (2). ŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká zvlákňovacího nosníku pro zvlákňování nekonečných vláken z taveniny, zejména z termoplastických hmot, který má topnou skříň s dutým uložením pro přijetí tryskového svazku, končícího v tryskové desce, přičemž tento tryskový svazek zahrnuje dutý válec s radiálně směrem dovnitř vyčnívajícím osazením pro držení tryskové desky a prostředek pro přitlačení tryskové desky proti osazení.

Dosavadní stav techniky

Základní význam při zvlákňování má teplotní vedení taveniny od vytlačovacího lisu až k výstupu ze zvlákňovací trysky. Především je třeba dbát na tu skutečnost, aby tavenina pro všechna vlákna procházela shodným tepelným procesem, a to jak z hlediska teploty, tak i z hlediska doby prodlevy. Nepatrné odchylky o hodnotě například jen 2 °C mohou způsobit například již patrné rozdíly ve zbarvení, nebo být příčinou partií se zvýšeným kapilárním lomem. Aby se zabezpečila konstantní teplota, jsou v současnosti vedení výrobků a zvlákňovací nosníky zpravidla ohřívány kondenzačně. Kondenzační ohřev umožňuje velmi přesné vedení teploty, protože prostřednictvím tohoto principu jsou intenzivně ohřívána především ta místa prostoru, ve kterých působí sytá pára a která mají menší teplotu, než je kondenzační teplota syté páry. Výsledkem je velmi rovnoměrné rozdělování teploty na kondenzačních povrchových plochách. Tento princip ohřevu umožňuje tak prostřednictvím relativně jednoduchých prostředků až na jeden stupeň přesnou regulaci teploty celého rozdělovacího systému taveniny.

Poněkud problematičtější je to však již v oblasti výstupu taveniny. Před výstupem nekonečných vláken ze zvlákňovacích trysek se uskutečňuje ještě jednou filtrace a homogenizace taveniny v tryskových svazcích. Ty se musejí za účelem čištění nebo při přeměně výrobku na jiný počet nekonečných vláken ze zvlákňovacího nosníku vyjmout. Demontáž je montáž tryskových svazků přitom má být tak jednoduchá, jak je to jen možné, aby se omezily na minimum vznikající náklady. Z tohoto důvodu nemohou být tryskové svazky přímo oplachovány sytou párou. Přívod tepla na tryskové svazky se proto uskutečňuje jen prostřednictvím tepelného potrubí na styčných plochách mezi tryskovým svazkem a mezi zvlákňovacím nosníkem, jakož i přiváděnou taveninou. Naproti tomu je však právě na tryskových deskách největší ztráta tepla do okolí, protože nemůže být izolováno. To znamená, že právě v této oblasti, která je důležitá pro vytváření vlákna, je přesné vedení teploty zvláště obtížné. Proto je bezpodmínečně žádoucí věnovat zvýšenou pozornost této oblasti, protože je zejména patrný trend kjemnějším nekonečným vláknům, kdy se odebírá tok taveniny skrz tryskový svazek a tím se vytváří důležitější přívod tepla.

Požadavky z hlediska přenosu tepla, případně rovnoměrnosti teploty, jsou již dlouho známé a také jasně formulované i v patentové literatuře, viz například US 4 437 827, kde jsou navržena speciální topná tělesa pro řešení tohoto problému. Náklady s tím spojené jsou značné. Pokud je však třeba, aby jinak chybějící teplo bylo dodáváno prostřednictvím taveniny, je v každém případě nutné zvýšit teplotu taveniny, což může způsobit škody na kvalitě.

Tryskový svazek musí ale současně splnit celou řadu dalších požadavků. Tak by měl být například jednak snadno vyměnitelný, jednak by neměl vyžadovat žádné neobvyklé výrobní tolerance při jeho výrobě, a jednak by měl vytvářet dostatečný těsnicí účinek proti prosakování taveniny.

-1 CZ 285244 B6

V případě kruhového tryskového svazku má tento být přídavně nastavitelný v předem stanovené úhlové poloze kolem svislé osy, aby se zabezpečilo odpovídající uspořádání jednotlivých fibrilek v prostoru pod tryskou. Dosavadní pokusy splnit tyto požadavky vedly k celé řadě návrhů a do praxe zavedených provedení, z nichž v dalším budou uvedeny jen některé příklady.

Ve většině případů je na horním, to je vnitřním, konci tryskového svazku vytvořeno spojení s nosníkem ve zvlákňovacím nosníku, jak je to patrno například z DE-C-1246221, DE-A-1660697 a US 4 696 633. To platí dokonce také tehdy, když se musí svazek zavádět shora nebo ze strany do upraveného uložení, jak je to patrno například z US 3 655 314, případně z US 3 891 379.

Je známé upevnit tryskový svazek prostřednictvím příruby na spodním konci prostřednictvím šroubů, viz například US 4 494 921. Upevňovací prostředek se ale u uvedeného příkladu využívá k tomu, aby vytvořil potřebné těsnicí síly, a to prostřednictvím stlačení těsnicího kroužku na horním konci svazku. Proto zůstává k dispozici vzduchová štěrbina mezi přírubou a mezi nosníkem, to znamená mezi topnou skříní.

Bylo již také navrženo upravit v pravoúhlém svazku opěrné lišty tak, aby se kovovým tepelným kontaktem mezi bočními stěnami topné skříně a mezi bočními stěnami zvlákňovací hlavy uskutečňoval dobrý přenos tepla z topné skříně na zvlákňovací hlavu, a to tak, aby se mezi nimi prakticky nevytvářel žádný teplotní rozdíl, což je popsáno v EP-B-271801. Tento cíl však nelze brát vážně, jak ukazují následující vysvětlení a objasnění předloženého vynálezu. Využití takové myšlenky v souvislosti s kruhovým tryskovým svazkem až dosud navrženo nebylo.

Dobrého přenosu tepla na podkladě plošného stlačení držáku tryskové desky a nosníku se má dosáhnout také podle DE-C-1529819. To však vyžaduje speciální vytvoření nosníku, které nepříznivě ovlivňuje efektivní ohřev této části.

Zvlákňovací nosník je známý například zDE-Gbm 84 07 945. U tohoto zvlákňovacího nosníku je uložení pro tryskový hrnec, to je pro tryskový svazek, zavařeno do topné skříně a tak se prakticky stává součástí topné skříně. Uspořádání tryskového svazku v uložení je upraveno tak, že na základnu uložení je přišroubováno navrstvené uspořádání, sestávající z tryskové desky, tělesa filtru a dna tryskového svazku, a to prostřednictvím svorníku, které procházejí tímto navrstveným uspořádáním a které jsou zašroubovány do maticového závitu v základně uložení. Aby bylo možné například pro potřebné vyčištění tryskový svazek sjeho součástmi vyjmout z uložení, musejí se šrouby uvolnit, načež je možné tiyskový svazek vytáhnout směrem dolů z uložení. Vzhledem k tomu, že se tryskové svazky často musejí čistit, často denně, což závisí na zpracovávané hmotě, vytváří se značné opotřebení čepů v oblasti maticového závitu v základně uložení. Čepy přitom musejí být vzhledem k tlaku, který zpravidla panuje v tryskovém svazku a který mívá hodnotu zhruba 120 až 350 barů, velmi silně dosaženy, takže není možno zabránit poškozování čepů a závitů prostřednictvím momentového klíče. Obvykle jsou pro upevnění jednoho tryskového svazku potřebné nejméně čtyři čepy, čímž se při čištění tryskového svazku také vytvářejí pracovní náklady, které je třeba brát v úvahu.

Další uspořádání tryskového hrnce v uložení ve spojení se zvlákňovacím nosníkem je také známé z evropského patentového spisu 163 248, viz zejména obr. 3 a 6. U tohoto provedení má tryskový hrnec dutý válec, který unáší tryskovou desku prostřednictvím dovnitř vyčnívajícího osazení, na kterém je uloženo těleso filtru prostřednictvím prstencového těsnění. Nad tělesem filtru je v dutém válci uložen axiálně pohyblivý píst s centrálním průchozím otvorem, který se při nenaplněném tryskovém hrnci opírá prostřednictvím membrány ve tvaru ohrnutého talíře nad okrajem talíře. V případě plnění tryskového hmce pod tlakem se vyplní mezilehlý prostor mezi tělesem filtru a mezi membránou taveninou, která přitom odtlačuje membránu prostřednictvím průřezu, který prakticky odpovídá pístu válce, a tím i píst od tělesa filtru. Pístový zdvih je při tomto pohybu omezen prostřednictvím těsnicího kroužku, který obklopuje centrální vybrání a

-2CZ 285244 B6 který se opírá o závitový kroužek, který je prostřednictvím čepu upevněn na tuhém čerpadlovém bloku, uspořádaném v topné skříni. Na kroužku se závitem, který je opatřen vnějším závitem, je dutý válec našroubován svým vnitřním závitem, čímž je tryskový hrnec, který je unášen prostřednictvím osazení dutého válce, upevněn na topné skříni. Pro odebrání tryskového hrnce, tedy tryskového svazkuje třeba dutý válec odšroubovat z kroužku se závitem. Závit a membrána tohoto uspořádání jsou vystaveny podstatně značnému zatížení, protože vzhledem k těsnicí membráně, která je upravena po celém průřezu vnitřního prostoru, je tato a závit zatěžován tlakem a celým průřezem danou silou, která vhledem k velkému průřezu vnitřního prostoru dutého válce může mít hodnotu až 15 t. Přitom se vytváří na podkladě uspořádání závitu v blízkosti základy uložení pro filtrační hrnec potřebný volný prstencový prostor mezi vnější plochou dutého válce a mezi protilehlou stěnou topné skříně, protože pro zašroubování a vyšroubování dutého válce je nezbytná určitá vůle. V důsledku toho dochází k vytvoření prstencovým prostorem přerušeného přestupu tepla zodpovídající stěny topné skříně na dutý válec především v té oblasti, ve které svým osazením unáší tryskovou desku, čímž se znesnadňuje požadované trvalé dostačující ohřívání tryskové desky.

Podstata vynálezu

Vynález si klade za úkol usnadnit montáž a demontáž tryskových svazků při zmenšeném zatížení utěsnění, zejména při zrychlení montáže a demontáže.

Vytčený úkol se podle vynálezu řeší zvlákňovacím nosníkem pro zvlákňování nekonečných vláken z taveniny, zejména z termoplastických hmot, který má topnou skříň s dutým uložením pro přijetí tryskového svazku, končícího v tryskové desce, přičemž tento tryskový svazek zahrnuje dutý válec s radiálně směrem dovnitř vyčnívajícím osazením pro držení tryskové desky a prostředek pro přitlačení tryskové desky proti osazení, přičemž podstata vynálezu spočívá v tom, že dutý válec je opatřen radiálně směrem ven vyčnívajícími opěrami naproti osazení a uložení je v oblasti tryskové desky opatřeno dovnitř vyčnívajícími osazeními, přičemž tato osazení a opěry při zavedeném tryskovém svazku do uložení dotykovým kontaktem aretují tryskový svazek v uložení.

Ve výhodném provedení vynálezu je tryskový svazek opatřen průchozím otvorem pro vstup taveniny, který je obklopen těsnicím kotoučem.

Výhodně těsnicí kotouč zahrnuje pružnou těsnicí chlopeň, která je deformovatelná tlakem taveniny.

Výhodně je těsnicí chlopeň přitlačitelná proti ploše, která je vidět ve směru zvlákňování.

Ve výhodném provedení vynálezu jsou osazení a opěry uspořádané vzájemně proti sobě tak, že tryskový svazek je zašroubovatelný do dutého uložení.

V jednom výhodném provedení vynálezu je těsnicí kotouč s centrálním průchozím otvorem vytvořen ve tvaru zvonu a v zamontovaném stavu dosedá svým dnem, obklopujícím průchozí otvor, na základnu uložení, přičemž vnější okraj těsnicího kotouče je opřen na prstencovém osazení tryskového svazku.

Ve výhodném provedení vynálezu prostředek pro přitlačení tryskové desky proti osazení zahrnuje závitový kroužek s vnějším závitem, který je zašroubován do vnitřního závitu dutého válce, a těleso filtru, přičemž těleso filtruje upraveno pro přitlačení tryskové desky proti osazení prostřednictvím závitového kroužku.

-3 CZ 285244 B6

Výhodně těleso filtru dosedá v sestaveném stavu tryskového svazku na tryskovou desku svým válcovým výstupkem, který obklopuje prstencové vybrání v tělese filtru, do něhož je vložen těsnicí kroužek.

Výhodně je uvedená zašroubovatelnost dosažena tím, že osazení a opěry jsou vytvořeny jako bajonetový uzávěr.

Výhodami shora popisovaných provedení předkládaného vynálezu jsou například rychlejší a snazší montáž a demontáž zařízení, zlepšený přenos tepla a lepší těsnění. Další znaky a výhody budou zjevnější po pročtení následujícího popisu příkladných provedení vynálezu ve spojení s odkazy na připojené výkresy.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je v dalším podrobněji vysvětlen na podkladě obrázků na výkresech.

Na obr. 1 je schematicky znázorněno tepelné proudění na tryskovém svazku.

Na obr. 2 je znázorněn model svazku, který byl vytvořen podle Fineta-Elemente-Teorie.

Na obr. 3 je schematicky znázorněno rozdělení teplot v tryskovém svazku konvenční konstrukce.

Na obr. 4 je schematicky znázorněno rozdělení teplot v tryskovém svazku, vytvořeném podle vynálezu.

Na obr. 5 je znázorněn příklad provedení vynálezu.

Na obr. 6 je znázorněn diagram výsledků pokusů z hlediska chování ohřevu zvlákňovacích tiysek ve zvlákňovacím nosníku bez polymeru, tedy bez taveniny.

Na obr. 7A a 7B jsou schematicky znázorněny poměry v oblasti přívodu taveniny.

Příklad provedení vynálezu

V dalším je popsána tepelná bilance tryskového svazku, přičemž na obr. 1 je znázorněno tepelné proudění na tryskovém svazku. Je zde znázorněn unášeč 50 a tryskový svazek 52. Unášeč 50 tvoří součást topné skříně, která je dnes normálně vyhřívána prostřednictvím diphylové páry, například podle DE-Gbm 9313586.6 z 7.9.1993. Tryskový svazek 52 je uložen vuložení, to je v tryskovém třmenu 54 v unášeči 50. Tryskový svazek 52 zahrnuje zejména tryskovou desku 56 a držák 58. Držák 58 mu dutý prostor 60, který obsahuje další elementy tryskového svazku 52, jak bude dále ještě popsáno ve spojení s obr. 5. Tyto elementy jsou však pro schematické znázornění tepelné bilance podle obr. 1 nadbytečné a proto nejsou v souvislosti s tímto obrázkem blíže popisovány.

Podstatné tepelné toky jsou na obr. 1 znázorněny tak, že šipka 1 znázorňuje tepelný tok do tryskového svazku 52 prostřednictvím vstupující taveniny, šipka 2 znázorňuje tepelný tok do tryskového svazku 52 prostřednictvím styku s tryskovým třmenem 54, šipka 3 znázorňuje tepelný tok do tryskového svazku 52 skrz tepelnou štěrbinu, šipka 4 znázorňuje tepelný tok z tryskového svazku prostřednictvím vystupující taveniny a šipka 5 znázorňuje tepelný tok z tryskového svazku 52 vyzařováním tepla z tryskové desky 56.

-4CZ 285244 B6

Tak jak je to podmíněno daným procesem, uskutečňuje zde tavenina největší část přívodu tepla a také odvodu tepla. V ideálním případě mají obě tepelná proudění shodnou hodnotu. To by znamenalo, že tavenina má až k výstupu z trysky konstantní teplotu. Aby to bylo možné zajistit, musela by mít zbývající tepelná proudění rovnováhu. Zvláštní potíže zde přinášejí tepelné ztráty tryskové desky 56. Protože nemůže být izolována, přenáší se velká část množství tepla v podobě záření a konvekce do okolního prostředí. Toto množství tepla musí být vedeno co nejvíce zvlákňovacím nosníkem přes tryskový svazek 52 až k tryskové desce 56, aby se snížilo na minimum ochlazení taveniny.

U tryskových svazků 52 obvyklé konstrukce se uskutečňuje tento přívod tepla výlučně shora. Důvod k tomu spočívá v utěsnění tiyskových svazků 52. Aby se zajistilo, že žádná tavenina neunikne bočně vedle tryskových svazků 52, jsou nahoře pevně zatlačeny proti kotoučovému těsnění. Prostřednictvím tohoto slisování se vytvoří sice velmi dobrý tepelný můstek, avšak ten se nalézá na protilehlé straně vzhledem ke tryskové desce 56. Také u provedení, která jsou upevněna prostřednictvím příruby dole ve zvlákňovacím nosníku, je zanedbán případný přídavný tepelný tok skrz spodní příruby, protože zde je mezi přírubou a zvlákňovacím nosníkem vzduchová mezera. Tepelná vodivost vzduchu je však menší o činitel o hodnotě 1.000 než tepelná vodivost tryskového svazku 52 a zvlákňovacího nosníku. Také při vzduchové štěrbině o velikosti jen 1/10 mm je možné tepelné proudění zanedbatelně malé, protože navíc je stím spojeným zvětšením vyžadující plochy tento přítok překompenzován.

V dalším jsou uvedeny výpočty podle Finite-Elemente-Teorie. Prostřednictvím Finate Elemente Metody, dále jen FEM, je možné vypočítat rozdělení tepla uvnitř tryskového svazku 52 a tryskového třmenu 54. Protože při pozorování tepelného průtoku je především zajímavá ta skutečnost, jak se uskutečňuje průchod tepla skrz vlastní komponenty zařízení, byly výpočty, které vedly k modelu podle obr. 2, provedeny bez taveniny. Teplotní rozdíl k diphylní teplotě přitom představuje míru množství tepla, které je odebíráno tavenině. Aby se vyrovnal teplotní rozdíl tryskové desky 56 bez polymeru o hodnotě 10 °C proti tavenině, je při výrobě v závislosti na polymeru, průměru trysek a průchodu taveniny ochlazována v prostředku o zhruba 0,5 °C.

Pro výpočet byl využit předpoklad, že jak topná skříň, tak i tryskový svazek 52 mají homogenní tepelnou vodivost. Protože plošné přitlačení navzájem se dotýkajících částí třmenového prostoru a tryskového svazku 52 je relativně vysoké, počítá se na těchto přechodech se shodnou tepelnou vodivostí. Vzduchem naplněné prostory mezi tryskovým svazkem 52 a tryskovým třmenem 54 jsou velmi malé, takže pohyb vzduchu je vyloučen. Lze vycházet z toho, že přenos tepla skrz vzduchovou mezeru se uskutečňuje výlučně prostřednictvím vedení tepla. Vytváří se na obr. 2 znázorněný Finite-Elemente-Model tryskových třmenů 54 a tryskového svazku 52. Na hranicích modelu lze upravit různé koeficienty přenosu tepla, jakož i okolní teploty. Tím se bere zřetel na přenos tepla prostřednictvím kondenzace páry, kapalných nosičů tepla, vyzařování navenek, jakož i zavádění tepla do izolace. Prostřednictvím programu FEM lze nyní při daných okrajových podmínkách vypočítat a znázornit rozdělení teploty ve stacionárním stavu.

Na obr. 3 je znázorněno takto vypočtené rozdělení teploty v tryskovém svazku při průměru trysek o hodnotě 90 mm. Mezi diphylovým parním prostorem a mezi tryskovou deskou byl vypočten teplotní rozdíl Δ& o hodnotě zhruba 30 °C. Podle konstrukčního provedení, to znamená podle velikosti vzduchové mezery, tloušťky stěny atd., se může tato hodnota o několik stupňů lišit. Měření po pokusném zařízení potvrzují výsledek těchto výpočtů. To znamená, že pro vyrovnání tohoto teplotního rozdílu taveniny se odebere tolik tepla, že se ochladí o zhruba 1,5 °C, až vystoupí z trysky. Tento teplotní rozdíl však nelze považovat za konstantní nad všemi tryskami. Může se ještě velmi značně měnit, pokud se změní předpoklady vedení tepla. Tak například mohou nečistoty v tryskových třmenech vytvářet tepelné můstky a tak podstatně narušit rovnoměrný přívod tepla na tryskovou desku. Tento teplotní rozdíl tak představuje hodnotu pro přesnost vedení tepla taveniny na výstupu z trysky, což má nejvyšší význam zvláště

-5CZ 285244 B6 u velmi jemných nekonečných vláken. Měření na tryskových deskách ve výrobních provozech dokládají, že u tryskových svazků obvyklé konstrukce má rozptyl teplot v jednom pásu hodnotu zhruba 2 °C.

Aby bylo možné zhodnotit vlivy konstrukčních znaků, byly změněny některé rozměry a zjišťováno rozdělení teplot. Zvětšení tepelné přechodové plochy nahoře na tryskovém svazku, například prostřednictvím nasazení většího těsnění, neprokázalo prakticky žádný vliv na teplotu tryskové desky. Dokonce při styku celé homí plochy tryskového svazku se třmenem došlo ke zvýšení teploty jen o maximálně 1 až 2 °C. Z hlediska vznikajícího poklesu je tento vliv zanedbatelně nepatrný. Základ této skutečnosti tvoří jednak relativně dlouhé vodicí dráhy tepla z homí strany tryskového svazku ke tryskové desce, a jednak je tepelný tok omezen nejužším průřezem tepelného vedení, které je v podstatě předem dáno tloušťkou stěny tryskového svazku.

Dále je popsáno zdokonalení tepelného toku na tryskovou desku. Na podkladě analýz tepelného toku byl vytvořen tryskový svazek, u kterého jsou dráhy vedení tepla z diphylového parního prostoru k tryskové desce v podstatě značně zkráceny. Cílem tohoto opatření je zdokonalené tepelné vyrovnání na tryskové desce. U výhodného provedení tohoto řešení byl upraven bajonetový uzávěr v úrovni tryskové desky. Tím se vytvořily přídavné dráhy pro vedení tepla, které umožňují přívod tepla pokud možno co nejblíže v místě tepelné ztráty.

Aby bylo možno uspořádat tento přívod tepla co největší, jsou uskutečněny také změny na zvlákňovacím nosníku. Významná je ta skutečnost, že právě na spodní straně tryskového třmenu je upravena co největší kondenzační plocha. Je třeba zajistit, aby bylo k dispozici dostatečné množství tepla pro vyrovnání teploty tryskové desky. Pokud k tomu nedojde, může vzniknout dokonce opačný efekt, že se teplo nepřivádí tryskové desce, ale že se z ní dokonce odvádí. V konstrukci zvlákňovacího nosníku lze uplatnit například dvě opatření, která jsou popsána v německém užitném vzoru č. 9313586.6. Jednak je vnitřek topné skříně vytvořen tak, že diphyl okamžitě odtéká a tak se nevytváří žádná jímka kapaliny v blízkosti třmenu, jednak jsou pro zvětšení kondenzační plochy na tryskovém třmenu vytvořena žebra. Tím se zajistí dostatečný přívod tepla k tryskovému svazku. Výsledek této konstrukce je patrný z obr. 4. Teplotní spád od prostora diphylové páry k tryskové desce může být podle výpočtů Finite-Element snížen o zhruba 10 °C na 20 °C. To znamená zlepšení teplotního vedení ve srovnání s obvyklou konstrukcí o zhruba 30 %.

Na obr. 5 je znázorněn výřez zvlákňovacího nosníku s hýskovým svazkem 6, zejména držáku tryskové desky 9, podle tohoto vynálezu. Zvlákňovací nosník má topnou skříň 1, do které vstupují neznázoměná taveninová potrubí a taveninová čerpadla, jak je to například znázorněno na obrázcích výše zmíněného DE-Gmb 84 07 945. Do topné skříně 1 je vloženo uložení 2, například prostřednictvím přivaření, které sestává z válcové stěny 3, která je dole uzavřena prostřednictvím základny 4. Uložení 2 obklopuje válcový vnitřní prostor 5, do kterého je vložen tryskový svazek 6 ve tvaru hrnce. Ktomu účelu přechází vnitřní prostor 5 prostřednictvím válcového otvoru 7 do vnějšího prostora. Základnou 4 prochází taveninový kanál 8, který je připojen na neznázoměné taveninové čerpadlo.

Tryskový svazek 6 v podobě hmce je rotační těleso a na obrázku je jako uložení 2 znázorněn v řezu. Tryskový svazek 6 sestává z na sobě uspořádaných a ve vrstvách upravených konstrukčních součástí, to je z tryskové desky 9, z tělesa 10 filtru a z kroužku 11 se závitem. Tyto tři konstrukční součásti jsou vloženy do dutého válce 12, který prostřednictvím svého osazení 13 unáší tryskovou desku 9. Na straně kroužku 11 se závitem je dutý válec 12 opatřen maticovým závitem 14, do kterého je kroužek 11 se závitem zašroubován svým vnějším závitem 15. Aby bylo možné kroužek 11 se závitem zašroubovat do dutého válce 12, je kroužek 11 se závitem opatřen slepými otvory 16 a 17, do kterých se zasune odpovídající klíč s ozubem, případně hákový klíč. Zašroubování kroužku 11 se závitem do dutého válce 12 je omezeno válcovým výstupkem 18 na této straně tělesa 10 filtru, která je přivrácená k tryskové desce 9.

-6CZ 285244 B6

Když při zašroubovávání kroužku 11 se závitem dosedne válcový výstupek 18 na povrchovou plochu 19 tryskové desky 9, je dána celková délka tryskového svazku 6. Uvnitř válcového výstupku 18 je upraveno prstencové vybrání, které je vyplněno těsnicím kroužkem 20. Těsnicí kroužek 20 je prostřednictvím tlaku zpracovávané hmoty, která přitom vyplňuje mezilehlý prostor 21 mezi povrchovou plochou 19 a mezi spodní plochou 22 tělesa 10 filtru, zatlačován navenek proti válcovému výstupku 18, čímž se působením tohoto tlaku automaticky vytvoří tomuto tlaku přizpůsobené utěsnění mezi tělesem 10 filtru a mezi tryskovou deskou 9.

Dutý válec 12, který jako součást tryskového svazku 6 unáší svým osazením 13 tryskovou desku 9, je sám o sobě držen v uložení 2, a to prostřednictvím osazení 23, která ve znázorněném smontovaném stavu jsou upravena proti opěrám 24 na dutém válci 12. Osazení 23 jsou součástmi vložek 25, které jsou vloženy do válcové stěny 3 uložení 2 a které jsou s válcovou stěnou 3 pevně sešroubovány, a to prostřednictvím svorníků 26. Osazení 23 a opěry 24 společně vytvářejí bajonetový uzávěr, který aretuje tryskový svazek v axiálním směru. Současně tento bajonetový uzávěr vytváří prostřednictvím osazení 23 a opěr 24 přímý tepelný můstek, prostřednictvím kterého je trysková deska 9 přímo vyhřívána. Pootočením dutého válce 12 a tím i tryskového svazku 6 o zhruba 90° se spojení mezi uložením 2 a mezi tryskovým svazkem 6 uvolní. Potom je možné tryskový svazek 6 skrz válcový otvor 7 z uložení 2 vyjmout a rozložit jej na jeho součásti, například za účelem vyčištění tělesa 10 filtru a tryskové desky 9.

Při vložení tryskového svazku 6 do uložení 2 začne plnit svoji funkci těsnicí kotouč 27, který má v podstatě kuželovitý tvar a který je vložen do kroužku 11 se závitem, který má za účelem uložení těsnicího kotouče 27 kuželovitou vnitřní plochou 28. Těsnicí kotouč 27 je opřen svým vnějším okrajem 29 na prstencovém osazení 30, které je součástí rozdělovače 31 taveniny, dosedajícího na těleso 10 filtru. Tento rozdělovač 31 taveniny zde tvoří součást tryskového svazku a slouží k tomu, aby uvnitř tryskového svazku 6 příznivě rozděloval přitékající taveninu, jak bude ještě v dalším blíže vysvětleno.

Ve smontovaném stavu tryskového svazku 6 je opřen, jak již bylo uvedeno, těsnicí kotouč 27 proti prstencovému osazení 30, přičemž při dosednutí na kuželovitou vnitřní plochu 28 kroužku 11 se závitem vystupuje směrem vzhůru do dna 32, které obklopuje průchozí otvor vstupu 33 taveniny, který lícuje s taveninovým kanálem 8.

Jak je z obrázku patrno, vyčnívá dno 32 těsnicího kotouče 27 nepatrně dopředu vzhledem k horní ploše 34 kroužku 11 se závitem, takže při uzavření bajonetového uzávěru, tvořeného osazeními 23 a opěrami 24, dno 32 pevně dosedá na spodní plochu 35 základny 4 uložení 2, kterou prochází taveninový kanál 8, a mezi tryskovým svazkem 6, a to při využití uvnitř tryskového svazku 6 panujícího tlaku, který tlačí těsnicí kotouč 27 v závislosti na velikosti tohoto tlaku proti spodní ploše 35 a proti kuželovité vnitřní ploše 28 kroužku 11 se závitem. Mimoto je těsnicí kotouč 27 radiálně zatlačován navenek proti místu styku na vnitřním okraji 36 mezi kroužkem 11 se závitem a mezi tělesem 10 filtru, čímž se také zde dosáhne spolehlivého utěsnění.

Dále je popsáno, jak v provozu probíhá průtok taveniny. Tavenina prochází z taveninového kanálu 8 skrz průchozí otvor vstupu 33 taveniny do rozdělovače 31 taveniny, kteiým tavenina protéká a dostává se do kanálů 37, z nichž jsou zakresleny jen dva. U znázorněného příkladu provedení je upraveno zhruba dvacetčtyři takových kanálů. Potom tavenina protéká skrz filtr 38, který je dole uzavřen mřížkou 39. V tělese 10 filtru jsou pak upraveny další kanály 40, kterých je k dispozici zhruba padesát, a z nichž prochází tavenina do mezilehlého prostoru 21. Potom prochází tavenina skrz tryskovou desku 9, a to skrz vývrty 44, které vyúsťují do kapilár ve spodní mezní ploše 42 tryskové desky 9. Zde potom vystupují jednotlivá nekonečná vlákna, která se potom slučují do jednotlivých nití.

Pro ověření teoretických závěrů byla prováděna také měření teploty na zvlákňovacím nosníku. Zvlákňovací nosník byl upraven tak, aby vedle sebe mohly být nasazeny jak tryskový svazek

-7CZ 285244 B6 obvyklé konstrukce, tak také tiyskový svazek podle vynálezu na obr. 5, nazývaný „Quick Fit“. Prostřednictvím tohoto zkušebního uspořádání byly ty rozdíly, které vyplývají z rozdílné konstrukce, do značné míry vyloučeny. Pro tento pokus byl zvlákňovací nosník ohřát na diphylovou teplotu o hodnotě 290 °C. Potom byly oba tryskové svazky vloženy jako studené, je to zhruba v hodnotě 20 °C, a teplota byla měřena na okraji trysek a uprostřed trysek. Na obr. 6 je znázorněn výsledek tohoto pokusu.

Na obr. 6 znázorňuje čárkovaná křivka A chování při ohřevu, to znamená teplotní průběh po dobu po zamontování do zvlákňovacího nosníku, a to bez polymeru, obvyklého tryskového svazku ve středu trysky, zatímco čárkovaná křivka B znázorňuje odpovídající chování v okrajové části obvyklého svazku. Křivka C znázorňuje chování při ohřevu uprostřed trysky svazku podle vynálezu, například podle obr. 5, zatímco křivka D, která je na největší části shodná s křivkou C, chování při ohřevu okrajové části svazku podle vynálezu.

Tryskový svazek podle vynálezu se zdokonaleným tepelným tokem dosahuje zřetelně dříve koncové teploty než tryskový svazek obvyklé konstrukce. Dále je koncová teplota tiyskového svazku podle vynálezu zhruba o 10 °C vyšší, což odpovídá výpočtům. Teplotní rozdíl mezi středem trysky a mezi okrajem trysky je u tryskového svazku obvyklé konstrukce již zanedbatelně malý, avšak mohl by být u tryskového svazku podle vynálezu podle posledního provedení zlepšen. Pokud tak potvrzuje vypočtené výsledky, přičemž ochlazení taveniny v tryskovém svazku podle vynálezu je zhruba o 0,5 °C nižší, než u tryskového svazku obvyklé konstrukce. Tato hodnota se sice zdá jako velmi malá, ale má rozhodující význam pro kvalitu vyráběné příze, zejména při výrobě z nekonečných mikrovláken.

Na obr. 7A jsou znázorněny optimální poměry v oblasti přívodu taveniny do tryskového třmenu, to znamená do uložení v topné skříni, ve které je uložen tryskový svazek. Uložení samo o sobě má axiální plochu 100, která je nasměrována ve směru zvlákňování. Tato plocha je upravena proti čelní straně 102 tryskového svazku, když je svazek ve své provozní poloze, přičemž mezi nimi je k dispozici štěrbina 104. Odstup mezi čelní stranou 102 a mezi dotykovými plochami uložení lze stanovit při výrobě, případně při montáži, to znamená při konstrukci svazku, aniž by bylo třeba brát zřetel na výrobní tolerance topné skříně.

Od horního konce svazkuje upravena ohebná těsnicí chlopeň 106, která se dotýká axiální plochy 100. Tuhost, pevnot v ohybu a rozměry této ohebné těsnicí chlopně 106 se volí tak, aby se vytvořil plošný dotyk podle obr. 7A. V ideálním případě klouže těsnicí chlopeň 106 po nerovnostech čelní strany 102.

Riziko prosakování mezi těsnicí chlopní 106 a mezi čelní stranou 102 je při prvním vstupu taveniny přívodním kanálem malé, protože tlak taveniny je nepatrný, pokud se komora ve svazku pod těsnicí chlopní 106 nenaplní. Až k tomu dojde, je těsnicí chlopeň 106 taveniny přídavně přitlačována proti čelní straně 102, což působí proti riziku prosakování.

Dotykové poměry před vstupem taveniny jsou důležité, jak to má znázornit chybná konstrukce podle obr. 7B. Zde je pružná síla těsnicí chlopně 106 směrem vzhůru zvolena příliš velká. V takovém případě se hrana těsnicí chlopně 106 ohne opět směrem dolů, což vytvoří klínovou štěrbinu mezi touto hranou a mezi axiální plochou 100. Tím se vytváří pro vstupující taveninu záběrová plocha, což může vést k odchýlení těsnicí chlopně 106 od axiální plochy 100 a tím i k prosakování. K průsaku může samozřejmě také dojít tehdy, když se zvolí pružná síla, která zatlačuje těsnicí chlopeň 106 proti axiální ploše 100 a proti čelní straně 102, příliš nízká, takže vstupující tavenina může vniknout do vytvořené mezery mezi těsnicí chlopní 106 a mezi čelní stranou 102, případně axiální plochou 100.

Chlopeň je upravena na utěsňovacím tělese, které je voženo do svazku, čímž je těleso svazkem podepíráno proti tvaru taveniny a jen chlopeň se musí působením tlaku taveniny deformovat.

-8CZ 285244 B6

S výhodou je chlopeň s tělesem vytvořena z jednoho kusu. Těleso může být s výhodou vytvořeno, případně uspořádáno tak, že může samo o sobě převzít přídavné utěsňovací funkce ve svazku.

Těsnicí element, to je chlopeň, může být provozním tlakem plasticky deformovatelný, přičemž takový element je potom třeba po odstranění svazku ze třmenu před novým uložením nahradit. Materiál tohoto elementu lze ale také zvolit tak, že tento element je působením provozního tlaku deformovatelný pružně a proto jej lze opětovně použít, a to například tehdy, když se použije chromová oce. Při novém zavedení svazku je před vstupem taveniny těsnění s výhodou pružně deformovatelné.

Těsnicí element, to je těsnicí chlopeň a těsnicí těleso, jsou v provozu vystaveny působení taveniny. Proto musí být použit těsnicí materiál, který nemůže s taveninou reagovat. S výhodou se použije kov, přičemž ve většině případů je vhodný hliník a ocel. Těsnění podle obr. 5, které má chlopeň a tělesnou část z jednoho kusu, přičemž kuželovitá část tělesa je ve styku s kuželovitou podpěrnou plochou ve svazku, lze vytvořit například hlubokotažným postupem nebo kovotlačením. Přitom je využitelná tloušťka plechu o hodnotě až zhruba 3 mm, například pro ocel zhruba 1 mm a pro hliník 1,5 až 2 mm.

Svazek je s výhodou opatřen dorazem, který v provozní poloze svazku vytváří jeho úhlovou polohu kolem svislé osy. Tak lze předem stanovit uspořádání otvorů v tryskové desce vzhledem ke chladicí šachtě. V těch případech, kdy je spojení s nosníkem provedeno prostřednictvím bajonetového uzávěru, může vykonávat funkci dorazu nejméně jeden element uzávěru.

Je možno použít také vícechodý bajonetový uzávěr, přičemž v takovém případě je třeba uskutečnit opatření, aby plošné přitlačování prostřednictvím opěr uzávěru bylo na ně rozděleno. To bude normálně vyžadovat menší výrobní tolerance. Protože radiální rozměry těchto opěr budou značně ovlivňovat rozteč, to je vzájemnou vzdálenost svazků ve zvlákňovacím nosníku, měly by být tyto rozměry pokud možno malé, protože minimální rozteč je obecně žádoucí. Radiální vzdálenost mezi plášťovou plochou svazku a mezi vnějším koncem každé opěry není s výhodou větší než 10 mm. V případě vícechodého uzávěru může být tento rozměr menší než 5 mm. S výhodou se neupravují více než tři opěry pro jednu otočku.

Vynález ve svém prvním aspektu, to znamená spojení na spodním konci svazku, vytváří pokud možno malé dráhy pro průtok tepla mezi topnou skříní a mezi tryskovou deskou. Tento aspekt vynálezu není omezen na využití v kombinaci s těsnicí chlopní, i když bude s výhodou využit v kombinaci s těsněním, které svůj plný těsnicí účinek uplatňuje pod působením tlaku taveniny. Taková těsnění jsou známá například z US 4645444.

Způsob těsnění podle vynálezu je výhodný nezávisle na spojení mezi tryskovým svazkem a mezi topnou skříní a může nahradit například utěsnění pístu podle DE-C-12 46 221, případně DE-C-15 29 819, případně US-4 696 633.

Z obr. 5 je patrná válcová plášťová plocha M, která musí mít o něco menší průměr než vnitřní plocha tryskového třmenu, aby se umožnilo zavedení svazku do třmenu bez jakýchkoliv problémů. Vzdálenost A mezi spodní stranou opěr a mezi vzdálenější čelní plochou svazku je o něco menší než hloubka třmenu, aby se zabezpečilo zavedení svazku bez dotyku s koncovými plochami třmenu. Je zde také znázorněn radiální rozměr D opěr.

Koncept spojení na spodním konci svazku vyžaduje přirozeně odpovídající uspořádání spodního konce tryskového třmenu. To lze uskutečnit jen uspořádáním topné skříně, ale s výhodo se odděleně vytvoří nosníkový rám pro svazek, který se upevní na topné skříni, například prostřednictvím šroubů, jak je to znázorněno na obr. 5. Rám je přitom s výhodou vyměnitelný, to znamená, že jeho upevňovací prostředky lze uvolnit, aniž by přitom došlo k poškození součástí.

Claims (7)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zvlákňovací nosník pro zvlákňování nekonečných vláken z taveniny, zejména z termoplastických hmot, má topnou skříň (1) s dutým uložením (2) pro přijetí tryskového svazku (6), končícího v tryskové desce (9), přičemž tento tryskový svazek (6) zahrnuje dutý válec (12) s radiálně směrem dovnitř vyčnívajícím osazením (13) pro držení tryskové desky (9), a

   10 prostředek pro přitlačení tryskové desky (9) proti osazení (13), vyznačující se tím, že dutý válec (12) je opatřen radiálně směrem ven vyčnívajícími opěrami (24) naproti osazení (13) a uložení (2) je v oblasti tryskové desky (9) opatřeno dovnitř vyčnívajícími osazeními (23), přičemž tato osazení (23) a opěry (24) při zavedeném tryskovém svazku (6) do uložení (2) dotykovým kontaktem aretují tryskový svazek (6) v uložení (2).
2. 2. Zvlákňovací nosník podle nároku 1,vyznačující se tím, že tryskový svazek (6) je opatřen průchozím otvorem (33) pro vstup taveniny, který je obklopen těsnicím kotoučem (27).
3. 3. Zvlákňovací nosník podle nároku 2, vyznačující se tím, že těsnicí kotouč (27) 20 zahrnuje pružnou těsnicí chlopeň (106), která je deformovatelná tlakem taveniny.
4. 4. Zvlákňovací nosník podle nároku 3, vyznáčuj íc í se tí m , že těsnicí chlopeň (106) je přitlačitelná proti ploše, která je vidět ve směru zvlákňování.

   25
5. 5. Zvlákňovací nosník podle nároku 1, vyznačující se tím, že osazení (23) a opěry (24) jsou uspořádané vzájemně proti sobě a tryskový svazek (6) je zašroubovatelný do dutého uložení (2).
6. 6. Zvlákňovací nosník podle nároku 2, vyznačující se tím, že těsnicí kotouč (27) je 30 s centrálním průchozím otvorem (33) vytvořen ve tvaru zvonu a v zamontovaném stavu dosedá svým dnem (32), obklopujícím průchozí otvor (33), na základnu (4) uložení (2), přičemž vnější okraj (29) těsnicího kotouče (27) je opřen na prstencovém osazení (30) tryskového svazku (6).
7. 7. Zvlákňovací nosník podle nároku 1 nebo 5,vyznačující se tím, že prostředek pro 35 přitlačení tryskové desky (9) proti osazení (13) zahrnuje závitový kroužek (11) s vnějším závitem (15), který je zašroubován do vnitřního závitu (14) dutého válce (12), a těleso (10) filtru, přičemž těleso (10) filtruje upraveno pro přitlačení tryskové desky (9) proti osazení (13) prostřednictvím závitového kroužku (11).

   40 8. Zvlákňovací nosník podle nároku 7, vyznačující se tím, že těleso (10) filtru dosedá v sestaveném stavu tryskového svazku (6) na tryskovou desku (9) svým válcovým výstupkem (18), který obklopuje prstencové vybrání v tělese (10) filtru, a do něhož je vložen těsnicí kroužek (20).

   45 9. Zvlákňovací nosník podle nároku 5, vyznačující se tím, že osazení (23) a opěry (24) jsou vytvořeny jako bajonetový uzávěr.