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Die
Erfindung betrifft eine Schmelzspinnvorrichtung zum Schmelzspinnen
synthetischer Filamente gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Eine
Schmelzspinnvorrichtung ist Bestandteil einer Spinnanlage zum kontinuierlichen
Erzeugen von synthetischen Fäden.
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Der
Schmelzspinnvorrichtung wird von einer Schmelzequelle, beispielsweise
einem Extruder oder einer Polymerisationseinrichtung, schmelzflüssiges Polymer
der Schmelzspinnvorrichtung zugeführt. Innerhalb der Schmelzspinnvorrichtung
wird das Polymer mittels einer Verteilerpumpe unter Druck über Verteilerleitungen
an mehrere Düsenpakete
weitergeleitet. In den Düsenpaketen
wird das Polymer dann mittels einer Vielzahl von Düsenbohrungen
zu Filamenten extrudiert. Die Filamente werden anschließend in
einer im Rahmen der Spinnanlage der Schmelzspinnvorrichtung nachgelagerten
Fadenbehandlungsvorrichtung zu multifilen Fäden zusammengeführt, verfestigt
und nachbehandelt sowie abschließend durch eine Speichervorrichtung
beispielsweise in Form von Spulen gespeichert.
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Um
eine gleich bleibend hohe Qualität
der Fäden
zu gewährleisten
ist es wichtig, dass die Schmelze insbesondere innerhalb der Schmelzspinnvorrichtung
keinen Temperaturschwankungen ausgesetzt wird. Ebenfalls wichtig
ist eine möglichst kurze,
aber für
die verschiedenen Düsenpakete
gleiche Verweilzeit der Schmelze in der Schmelzspinnvorrichtung.
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Aus
diesem Grund werden gattungsgemäße Schmelzspinnvorrichtungen
teilweise rund ausgeführt,
wobei die einzelnen Düsenpakete
entlang einer Kreislinie angeordnet sind. Eine solche Schmelzspinnvorrichtung
ist aus der Offenlegungsschrift
DE 41 14 062 A1 bekannt. Die kreisförmige Anordnung der
Düsenpakete
hat den Vorteil, dass bei einer Schmelzeverteilung aus dem Zentrum
der Schmelzspinnvorrichtung heraus sich gleichmäßig kurze Verweilzeiten der
Schmelze ergeben.
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Die
Beheizung dieser Schmelzspinnvorrichtung erfolgt mittels eines Wärmeträgermediums,
das die zu beheizenden Elemente der Schmelzspinnvorrichtung umströmt. Da dieses
Wärmeträgermedium in
der Regel unter Überdruck
steht, sind konstruktive Maßnahmen
zu treffen, um die Schmelzspinnvorrichtung vor dem Bersten zu schützen. Dies
ist bei einer runden Schmelzspinnvorrichtung besonders einfach zu
realisieren. Weitere Vorteile einer runden Schmelzspinnvorrichtung
sind geringe Wärmeverluste
auf Grund der geringen Oberfläche
sowie die einfache Kombination mit einer radial wirkenden Luftströmung an
der Austrittsseite der Filamente zur Abkühlung der Filamente.
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Die
Beheizung der in der
DE
41 14 062 A1 beschriebenen Schmelzspinnvorrichtung mittels
eines Wärmeträgermediums
funktioniert durch Kondensation des Wärmeträgermediums an den zu beheizenden
Oberflächen.
Dabei wird die Kondensationswärme
vom Wärmeträgermedium
an die zu beheizenden Oberflächen
abgegeben.
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Das
erneute Verdampfen des Wärmeträgermediums
erfolgt in einem extern angebrachten Heizaggregat, wie es beispielsweise
in der Offenlegungsschrift
DE
103 35 469 A1 beschrieben wird. Dazu ist das Heizaggregat
mittels einer Kondensatleitung und einer Dampfleitung so mit der
Schmelzspinnvorrichtung verbunden, dass entstehendes Kondensat in das
Heizaggregat geleitet wird, dort verdampft und als Dampf über die
Dampfleitung erneut in die Schmelzspinnvorrichtung geleitet wird.
Eine ähnliche Lösung ist
aus der Patentschrift
EP
0 748 379 B1 bekannt, bei der das Heizaggregat ebenfalls
außerhalb der
Schmelzspinnvorrichtung vorgesehen ist und mit einer Kondensatleitung
und Dampfleitung mit dieser verbunden ist, jedoch im Unterschied
zur
DE 103 35 469
A1 direkt mit der Außenseite
des Gehäuses
der Schmelzspinnvorrichtung verbunden ist.
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Abgesehen
von dem hohen apparativen Aufwand, der hohe Kosten verursacht und
einen großen Platzbedarf
bedeutet, entstehen Wärmeverluste
an dem externen Heizaggregat sowie an den Leitungen zwischen Heizaggregat
und Schmelzspinnvorrichtung.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, eine vereinfachte Beheizung einer
gattungsgemäßen Schmelzspinnvorrichtung
bereitzustellen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass der geschlossene Heizkasten, der die Schmelzspinnvorrichtung
umschließt
und das Wärmeträgermedium
beinhaltet, eine Vertiefung aufweist, in der sich das kondensierte
Wärmeträgermedium
sammelt, und dort mittels einer integrierten Heizeinrichtung wieder
aufgeheizt wird und so wieder zum Beheizen der Schmelzspinnvorrichtung
zur Verfügung
steht.
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Der
Vorteil der Erfindung liegt darin, dass nunmehr die Heizeinrichtung
direkt in der Schmelzspinnvorrichtung integriert ist. Hierdurch
wird ein geringerer Platzbedarf erreicht sowie Wärmeverluste vermieden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist die Vertiefung im Bereich des Zentrums der im
wesentlichen kreisförmig
angeordneten Spinnpaketen angeordnet. Durch diese zentrale Lage
kann herabtropfendes Kondensat in Heizkasten auf kurzem Wege in
die Vertiefung gelangen. Dies ergänzt sich in hervorragender
Weise mit dem radialsymmetrischen Aufbau der Schmelzspinnvorrichtung.
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Durch
die besonders vorteilhafte Weiterbildung Erfindung ist die Heizeinrichtung,
die sich in der Vertiefung befindet, in eine Aufnahme eingesetzt. Diese
Aufnahme trennt die Heizeinrichtung von dem Wärmeträgermedium, so dass ein leichter
Austausch der Heizeinrichtung vorgenommen werden kann. Zudem sind
so keine aufwändige
Abdichtungsmaßnahmen
der Heizeinrichtung erforderlich.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung ist unterhalb der Schmelzspinnvorrichtung
und zugleich unterhalb der Vertiefung eine radial wirkende Blasvorrichtung
zum Kühlen
der Filamente vorgesehen.
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In
einer alternativen Weiterbildung der Erfindung umschließt diese
Blaskerze zumindest teilweise die Vertiefung. Diese Weiterbildung
macht sich die Tatsache zunutze, dass im Endbereich der Blaskerze nur
geringe Luftmengenströme
notwendig sind, und die Blaskerze daher hier auch ringförmig ausgebildet sein
kann.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist die Vertiefung mit einer Fixierung verbunden, mit Hilfe derer
die Blaskerze fixiert wird.
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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 Die
erfindungsgemäße Schmelzspinnvorrichtung
im Schnitt,
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2 die
erfindungsgemäße Schmelzspinnvorrichtung
in einer Ansicht von unten,
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3 ein
Detail der erfindungsgemäßen Schmelzspinnvorrichtung
im Schnitt.
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In 1 ist
die erfindungsgemäße Schmelzspinnvorrichtung 1 im
Schnitt dargestellt. 2 zeigt die Ansicht derselben
Schmelzspinnvorrichtung 1 von unten. Die nachfolgende Beschreibung
bezieht sich auf beide Figuren.
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Über eine
Schmelzezuführleitung 3 wird
von einer externen und hier nicht dargestellten Schmelzquelle, beispielsweise
einem Extruder, schmelzflüssiges
Polymer einer durch einen Pumpenantrieb 5 angetriebenen
Pumpe 4 zugeführt.
Diese Pumpe 4 hat die Aufgabe, den Druck des Polymers für die weitere Verarbeitung
zu erhöhen.
Verbunden mit der Pumpe 4 ist eine. Schmelzeverteilung 6.
In der Regel sind die Pumpe 4 und die Schmelzeverteilung 6 zu
einer Verteilerpumpe zusammengeschlossen.
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Über Schmelzeleitungen 7 wird
die Schmelze auf mehrere Düsenpakete 9 verteilt.
Diese Düsenpakete 9 sind
einem näherungsweise
gleichen Abstand um ein Zentrum 8 angeordnet. Dadurch ergibt sich
eine kreisförmige
Anordnung der Düsenpakete 9.
Diese kreisförmige
Anordnung hat den Vorteil, dass jede Schmelzeleitungen 7 einerseits
sehr kurz und andererseits auch für alle Düsenpakete gleich lang ausgeführt werden
können.
Abweichend von der kreisförmigen
Anordnung sind auch andere Anordnungen der Düsenpakete 9 denkbar,
die diesen Vorteil aufweisen, beispielsweise in zweiten Halbkreisen.
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In
den Düsenpaketen 9 wird
die Schmelze durch hier nicht dargestellte feine Düsenbohrungen zu
einer Vielzahl von Filamenten 17 extrudiert. Die Filamente 17 verlassen
zunächst
im schmelzflüssigen Zustand
das Düsenpaket 9,
um dann von aus einer Blaskerze 13 radial ausgeblasenen
Kühlluft
abgekühlt
zu werden. Die Blaskerze 13 ist dabei als Zylinder oder
Hohlzylinder mit einer permeablen Außenwandung ausgeführt, der
von innen mit Druckluft beaufschlagt wird.
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Maßgeblich
für die
Qualität
der Filamente 17 ist eine gleichmäßige Temperierung aller schmelzeführenden
Bestandteile der Schmelzspinnvorrichtung 1. Daher weist
die Schmelzspinnvorrichtung 1 einen Heizkasten 2 auf,
der alle schmelzeführenden
Bestandteile umschließt.
Zudem ist der Heizkasten 2 mit einem Wärmeträgermedium gefüllt, das
in dem Heizkasten 2 sowohl in gasförmiger als auch in flüssiger Phase
vorliegt. Sobald schmelzeführende
Bestandteile der Schmelzspinnvorrichtung eine Temperatur unterhalb
des Taupunktes des Wärmeträgermediums aufweisen,
kondensiert das Wärmeträgermedium
an der Oberfläche
dieser Teile und gibt die Kondensationswärme ab. Das dabei entstehende
Kondensat 15 tropft herunter und sammelt sich in einer
im Zentrum 8 angeordneten Vertiefung 10 des Heizkastens 2. Dabei
ist es selbstverständlich,
dass der Heizkasten 2 so ausgestaltet ist, dass sich keine
Taschen finden, in denen sich das Kondensat 15 sammeln
kann, ohne in die Vertiefung 10 zu fließen. Gegebenen falls weist der
Boden des Heizkastens 2 ein leichtes Gefälle in Richtung
der Vertiefung 10 sowie gegebenenfalls Ablaufkanäle auf.
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Innerhalb
der Vertiefung ist eine Heizeinrichtung 11 vorgesehen,
die das Kondensat 15 erhitzt und so die beim Kondensieren
abgegebene Kondensationswärme
wieder zuführt.
Das Wärmeträgermedium
steigt nun als Dampf 16 wieder in den Heizkasten 2 auf.
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Die
unterhalb des Heizkastens 2 angeordnete Blaskerze 13 ist
mit einer Fixierung 14 an der Vertiefung 10 fixiert.
Zugleich wird die Blaskerze 13 durch eine zweite hier nicht
dargestellte untere Halterung, die die Blaskerze 13 zugleich
in vertikaler Richtung gegen die Fixierung 14 presst, gehalten.
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In
der Darstellung in 1 umschließt die im Schnitt dargestellte
Blaskerze 13 die Vertiefung 10. Dadurch verringert
sich die innere Querschnittsfläche der
Blaskerze 13, durch die die Kühlluft zugehört wird.
Dies tut der Kühlleistung
jedoch keinen Abbruch, da die zu führende Kühlluftmenge Randbereich gering
ist.
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Ebenso
ist es möglich,
die wirksame Anblasfläche
der Blaskerze 13 unterhalb der Vertiefung 10 enden
zu lassen. Es ist aus prozesstechnischen Gründen teilweise sogar gewünscht, dass
die Kühlung
der Filamente erst in einem gewissen Abstand unterhalb der Düsenpakete
einsetzt.
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3 stellt
eine alternative Ausführungsform der
Vertiefung 10 dar. Hier wirkt die Heizeinrichtung 11 nicht
direkt auf das Kondensat 15 des Wärmeträgermediums, sondern ist in
eine Aufnahme 12 eingelassen. Dabei wird die Wärme der
Heizeinrichtung 11 über
die Aufnahme 12 an das Kondensat 15 übertragen.
Dadurch ist es möglich,
die Heizeinrichtung 11 auszuwechseln, ohne das Wärmeträgermedium
aus dem Heizkasten 2 zu entfernen.
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Grundsätzlich sei
erwähnt,
dass die Düsenpakete
auch in zwei parallel reihenförmigen
Anordnungen an der Unterseite des Heizkastens gehalten sein können. Der
Zwischenraum zwischen den Düsenpaketen
könnte
dann zur Ausbildung der Vertiefung – wie in 1 gezeigt – genutzt
werden.
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- 1
- Schmelzspinnvorrichtung
- 2
- Heizkasten
- 3
- Schmelzezuführleitung
- 4
- Pumpe
- 5
- Pumpenantrieb
- 6
- Schmelzeverteilung
- 7
- Schmelzeleitung
- 8
- Zentrum
- 9
- Düsenpaket
- 10
- Vertiefung
- 11
- Heizeinrichtung
- 12
- Aufnahme
- 13
- Blaskerze
- 14
- Fixierung
- 15
- Kondensat
- 16
- Dampf
- 17
- Filamente