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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Führen und Aufteilen vom Schmelzeströmen gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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In
einer besonders bevorzugten Weiterbildung weist die Vorrichtung
zusätzlich
Düsenpakete zur
Extrusion von Filamentbündeln
auf.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jedem Filamentbündel ein
Teilschmelzestrom zugeordnet.
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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.
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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.
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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.
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Ein
Ausführungsbeispiel
wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
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Es
stellen dar:
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1:
eine erfindungsgemäße Vorrichtung, ausgestaltet
als Schmelzspinnvorrichtung, im Schnitt.
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2:
einen Schnitt durch den Schmelzeverteiler mit Dosiermittel.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Dabei
ist es für
den in den jeweiligen Teilschmelzeströmen geförderten Volumenstrom unerheblich,
welche Druckverhältnisse
herrschen. Die Druckunterschiede werden durch das gemeinsame Zahnrad 17 ausgeglichen.
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- 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