DE102010020187A1

DE102010020187A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Abkühlen einer Vielzahl synthetischer Fäden

Info

Publication number: DE102010020187A1
Application number: DE102010020187A
Authority: DE
Inventors: Markus Reichwein; Roland Nitschke; Detlev Schulz; Ulrich Enders; Dr. Schäfer Klaus; Martin Fischer
Original assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 2010-05-11
Filing date: 2010-05-11
Publication date: 2011-11-17
Also published as: JP2013528717A; CN102859052A; WO2011141427A1; JP5968306B2; EP2569467B1; CN102859052B; EP2569467A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Abkühlen einer Vielzahl synthetischer Fäden, die in Gruppen in mehreren nebeneinander betriebenen Spinnstationen extrudiert und abgekühlt werden. Den Spinnstationen wird hierzu jeweils eine Kaltluft zur Abkühlung der betreffenden Fäden zugeführt, die durch eine gemeinsame Klimaanlage mit einem Hauptgebläse erzeugt wird. Um insbesondere relativ hohe Durchflussmengen bei der Abkühlung der Fäden erzeugen zu können, wird erfindungsgemäß ein Luftdruck der Kaltluft durch ein Zusatzgebläse erhöht und die Kaltluft mit erh zugeführt. Zur Durchführung des Verfahrens weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zumindest ein dem Hauptgebläse nachgeordnetes Zusatzgebläse auf, das in der Hauptleitung oder in einer der Versorgungsleitungen angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmelzspinnen und Abkühlen einer Vielzahl synthetischer Fäden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
Ein gattungsgemäßes Verfahren sowie eine gattungsgemäße Vorrichtung sind beispielsweise aus der WO 2005/052224 A1 bekannt.
Bei der Herstellung von synthetischen Fäden werden diese üblicherweise in einer großen Vielzahl hergestellt. Zur Handhabung insbesondere bei Prozessbeginn und einer Prozessunterbrechung werden die Fäden in Gruppen durch mehrere in einer Spinnanlage nebeneinander angeordneten Spinnstationen extrudiert und abgekühlt. So werden die durch eine Spinnstation erzeugten Fäden gemeinsam durch eine der Spinnstation zugeordnete Aufwickeleinrichtung zu Spulen gewickelt. Je nach Beschaffenheit der Aufwickeleinrichtung und deren Anzahl an Wickelstellen können innerhalb einer Spinnstation 8 bis zu 32 Fäden gleichzeitig hergestellt werden. Die Spinnstationen werden nebeneinander betrieben und sind gemeinsam in einer Maschinenhalle aufgestellt. Um die frisch extrudierten Fäden in den Spinnstationen abkühlen zu können, wird jeder der Spinnstationen eine separate Kaltluft zugeführt, die von einer Kühleinrichtung zur Abkühlung der Fäden genutzt wird.
Wie aus der WO 2005/05224 A1 hervorgeht, wird die den Spinnstationen zugeführte Kaltluft durch eine Klimaanlage gespeist. Die Klimaanlage ist hierzu an einer Hauptleitung angeschlossen, die sich entlang der Spinnstationen erstreckt, so dass die den Spinnstationen zugeordneten Kühleinrichtungen durch jeweilige Versorgungsleitungen mit der Hauptleitung verbunden sind. So lässt sich jedem der Spinnstationen ein aus einem Hauptstrom gespeister Kühlluftstrom der Kaltluft zuführen. Innerhalb der Spinnstation lässt sich die Kaltluft je nach Ausbildung der Kühleinrichtung als quer gerichteter Luftstrom oder als radial gerichteter Luftstrom der Fadenschar zuführen. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Kaltluft innerhalb der Kühleinrichtung durch eine Mehrzahl von Kühlzylindern oder Blaskerzen aufgeteilt jedem einzelnen Faden innerhalb der Spinnstation als ein Teilkühlstrom zuzuführen.
Bei dem bekannten Verfahren und der bekannten Vorrichtung werden in jeder Spinnstation identische Kühlluftströme erzeugt, deren Intensität im wesentlichen durch die jeweiligen Prozess und Fadentyp bestimmt ist. Die Versorgung an Kaltluft erfolgt dabei durch die Klimaeinrichtung, die üblicherweise die Kaltluft über ein Hauptgebläse in die Hauptleitung einspeist. Die Luftdrücke der Kaltluft innerhalb der Hauptleitung erreichen dabei einen geringen Überdruck, um die Verteilung und Versorgung aller an der Hauptleitung angeschlossener Spinnstationen zu gewährleisten.
Um bei der Herstellung synthetischer Fäden hohe Prozessgeschwindigkeiten zu erreichen, wurden Kühleinrichtung geschaffen, bei welchen zwischen dem Kühlluftstrom und dem Faden möglichst geringe Relativgeschwindigkeiten auftreten. Derartige Kühleinrichtungen erfordern in der Regel höhere Luftdrücke der Kaltluft, die durch Erhöhung der Leistung der Klimaeinrichtung bereitgestellt werden könnten. Es hat sich jedoch nun herausgestellt, dass die erhöhten Luftdrücke der Kaltluft in den Einrichtungen der Klimaanlage zu Problemen führt. So sind die Hauptgebläse oftmals nicht ausreichend leistungsstark, um die geforderten Kaltluftversorgung sicherzustellen. Zudem zeigen oft die Führungsschächte der Kaltluft eine unzureichende Festigkeit gegenüber einem erhöhten Luftdruck der Kaltluft.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zum Extrudieren und Abkühlen einer Vielzahl von Fäden zu schaffen, bei welcher die Kaltluftversorgung der Spinnstationen für jeden Typ von Kühleinrichtung geeignet ist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Abkühlen einer Vielzahl synthetischer Fäden zu schaffen, bei welcher die nebeneinander betriebenen Spinnstationen bei unterschiedlichem Kühlluftbedarf durch eine gemeinsame Klimaanlage versorgt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 9 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.
Die Erfindung besitzt den besonderen Vorteil, dass in der Spinnstation eine bedarfsabängige Versorgung mit Kaltluft möglich ist, ohne dass ein durch die Klimaanlage bereitgestellter Hauptstrom geändert werden muss. Damit ist eine flexible Nutzung von Spinnanlagen möglich, deren Kaltluft durch eine Klimaanlage erzeugt wird. Um beispielsweise eine höhere Durchflussmenge an einer der Spinnstationen zu halten, wird durch das erfindungsgemäße Verfahren ein Luftdruck der Kaltluft durch ein Zusatzgebläse erhöht und die Kaltluft mit dem erhöhten Luftdruck der betreffenden Spinnstation zugeführt. Damit können auch Kühleinrichtungen mit hohem Kaltluftverbrauch mit einer herkömmlichen Klimaanlage betrieben werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist hierzu zumindest ein dem Hauptgebläse nachgeordnetes Zusatzgebläse auf, das in der Hauptleitung oder in einer der Versorgungsleitungen angeordnet ist.
Um an jeder der durch eine Hauptleitung versorgten Spinnstationen eine flexible Kaltluftversorgung zu erhalten, ist die Verfahrensvariante bevorzugt verwendet, bei welcher der Luftdruck der Kaltluft für jede Spinnstation unabhängig voneinander durch mehrere Zusatzgebläse erhöht wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist hierzu mehrere Zusatzgebläse auf, die auf die Versorgungsleitungen verteilt sind und die unabhängig voneinander antreibbar ausgebildet sind.
Es hat sich gezeigt, dass je nach Ausführung der Kühleinrichtung der Luftdruck der Kaltluft nach der Erhöhung auf einen Überdruck im Bereich von 700 Pa bis 2.000 Pa liegen sollte. Damit lassen sich auch pneumatische Abkühlsysteme sicher mit Kaltluft versorgen, bei welcher pro Faden ein Kühlluftstrom erzeugt werden muss.
Insbesondere in den Anwendungsfällen, bei welchen relativ hohe Durchflussmengen zur Abkühlung der Fäden genutzt werden, hat sich gezeigt, dass eine Veränderung der Durchflussmenge der Kaltluft in Abhängigkeit vom jeweiligen Betriebszustand vorteilhaft ist. Insoweit ist die Verfahrensvariante besonders günstig, bei welcher eine Durchflussmenge der Kaltluft an einer der Spinnstationen bei einer Änderung eines Betriebszustandes der betreffenden Spinnstation individuell verändert wird.
Insbesondere bei Prozessbeginn zum Anspinnen und Anlegen der Fäden werden verminderte Durchflussmengen der Kaltluft benötigt, so dass die Verfahrensvariante insbesondere in der Version genutzt wird, bei welcher die Durchflussmenge der Kaltluft der Spinnstation zwischen einer Ruhemenge der Kaltluft und einer Betriebsmenge der Kaltluft verstellt wird. Sobald das Anspinnen und Anlegen der Fäden in der Spinnstation erfolgt ist, lässt sich die Kaltluftversorgung auf die Betriebsmenge der Kaltluft einstellen, so dass für die Produktion der Fäden erforderliche Abkühlung einsetzt.
Die Verstellung der Durchflussmenge wird vorzugsweise unmittelbar durch das Zusatzgebläse ausgeführt. Es ist jedoch auch möglich, die Einstellung der Durchflussmenge der Kaltluft durch eine Drosselklappe vorzunehmen, die der Spinnstation zugeordnet ist und unmittelbar in der Versorgungsleitung eingreift.
Je nach Automatisierungsgrad kann die Drosselklappe sowohl manuell durch eine Bedienperson oder elektrisch über einen Stellaktor bedient werden.
Die Grundversorgung der Kaltluft erfolgt bevorzugt nach der Verfahrensvariante, bei welcher das Hauptgebläse einen Luftdruck der Kaltluft zur Speisung aller Spinnstationen in Überdruckbereich von 400 Pa bis 700 Pa erzeugt. Damit besteht die Möglichkeit, innerhalb einer Spinnanlage auch derartige Spinnstationen an der Hauptversorgung anzuschließen, bei welcher nur geringe Durchflussmengen an Kaltluft benötigt werden. So können auch vorzugsweise unterschiedlich ausgebildete Spinnstationen an einer Klimaanlage angeschlossen werden. Zudem lassen sich bei betriebsbedingten Verstellungen auch die Ruhemengen an Kaltluft unmittelbar durch die Klimaanlage ohne Aktivierung eines Zusatzgebläses bereitstellen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist zur Durchführung des Verfahrens zumindest ein dem Hauptgebläse nachgeordnetes Zusatzgebläse zur Erhöhung eines Luftdruckes der Kaltluft auf, das in der Hauptleitung oder in einer der Versorgungsleitungen angeordnet ist.
Üblicherweise sind die Spinnstationen innerhalb einer gesamten Spinnanlage zur Herstellung der synthetischen Fäden identisch ausgebildet, so dass die in den Spinnstationen erzeugten Fäden mit jeweils identisch ausgebildeten Kühleinrichtungen abgekühlt werden. Insoweit ist die Weiterbildung der Erfindungsgemäßen Vorrichtung bevorzugt verwendet, bei welcher mehrere Zusatzgebläse vorgesehen sind, die auf die Versorgungsleitungen verteilt sind und die unabhängig voneinander antreibbar ausgebildet sind.
Die Zusatzgebläse sind dabei vorzugsweise unabhängig voneinander durch mehrere Gebläsemotoren antreibbar.
Durch zugeordnete Steuergeräte lassen sich zudem die Gebläsemotoren individuell betreiben, so dass die Einstellung der Durchflussmengen der Kaltluft vorzugsweise unmittelbar durch die Zusatzgebläse erfolgen kann. Um eine gleichmäßige Kaltluftmenge bereitstellen zu können, ist die Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besonders vorteilhaft, bei welcher mehrere Drucksensoren auf die Versorgungsleitungen verteilt angeordnet sind und bei welchen die Drucksensoren und die Steuergeräte der Gebläsemotoren in jeweils einen Steuerkreis zur Steuerung der Zusatzgebläse eingebunden sind. Somit lässt sich vor jeder Spinnstation eine kontinuierlich und gleichmäßige Kaltluftversorgung einstellen.
Darüberhinaus hat sich die Einbindung der Steuergeräte in einer Stellensteuereinheit bewährt, um die vom Betriebszustand der Spinnstation abhängigen Einstellungen der Kaltluftversorgung vornehmen zu können. So ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Stellensteuereinheit mit einer Fadenüberwachungseinheit gekoppelt, so dass unmittelbar bei einem Fadenbruch und einer Prozessunterbrechung eine Umstellung der Kaltluftversorgung erfolgen kann.
Alternativ lässt sich die Durchflussmenge der Kaltluft pro Spinnstation jeweils durch eine Drosselklappe einstellen, die auf die Versorgungsleitungen verteilt sind und die manuell oder elektrisch bedienbar ausgebildet sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung werden nun anhand einiger Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Bezug zu den beigefügten Figuren näher erläutert.
Es stellen dar:
1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
2 schematisch eine Drosselklappe des Ausführungsbeispiels nach 1 in verschiedenen Schaltstellungen zur Einstellung einer Durchflussmenge
3 bis 5 schematisch mehrere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
6 schematisch eine Spinnstation eines der Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung
In 1 ist schematisch eine Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Bei dem Ausführungsbeispiel sind übersichtshalber nur zwei Spinnstationen zur Herstellung von zwei Fadengruppen von jeweils fünf Fäden dargestellt. Üblicherweise sind eine Mehrzahl derartiger Spinnstationen nebeneinander angeordnet, um eine Vielzahl von synthetischen Fäden herzustellen. So ist auch die Anzahl der Fäden pro Spinnstation beispielhaft. Üblicherweise werden mindestens 8 bis max. 32 Fäden in einer Spinnstation parallel extrudiert und abgekühlt.
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Spinnstationen 1.1 und 1.2 nebeneinander angeordnet. Die Spinnstationen 1.1 und 1.2 sind identisch ausgebildet. So weist jede der Spinnstationen 1.1 und 1.2 jeweils einen Spinnbalken 2 und einen unterhalb des Spinnbalkens 2 angeordnete Kühleinrichtung 6 auf. Der Spinnbalken 2 trägt an seiner Oberseite eine Spinnpumpe 3, die über einen Schmelzezulauf 4 mit einer hier nicht dargestellten Schmelzequelle verbunden ist. Die Spinnpumpe 3 ist als Mehrfachpumpe ausgebildet und wird über die Antriebswelle 5 angetrieben.
Über ein innerhalb des beheizten Spinnbalkens 2 angeordneten Verteilersystem ist die Spinnpumpe 3 mit einer Mehrzahl von Spinndüsen verbunden, die an der Unterseite des Spinnbalkens 2 gehalten sind (hier nicht dargestellt).
Die unterhalb des Spinnbalkens 2 angeordnete Kühleinrichtung 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Druckkammer 8 und mehrere an der Unterseite der Druckkammer 8 angeschlossene Kühlrohre 7 gebildet. Hierbei ist jeweils ein Kühlrohr 7 einer hier nicht dargestellten Spinndüse zugeordnet, mm jeweils die Filamentschar eines Fadens abzukühlen. So ist pro Kühlrohr 7 ein Faden 27 durch einen unterhalb des Kühlrohres 7 angeordneten Fadenführer 34 geführt.
Um die Kühleinrichtung 6 in der Spinnstation 1.1 und 1.2 mit einer Kaltluft zu versorgen, ist jeweils eine Versorgungsleitung 9.1 und 9.2 den Spinnstationen 1.1 und 1.2 zugeordnet. Die Versorgungsleitungen 9.1 und 9.2 münden jeweils in die Druckkammer 8 der Kühleinrichtung 6 der jeweiligen Spinnstation 1.1 und 1.2. Mit dem gegenüberliegenden Ende sind die Versorgungsleitungen 9.1 und 9.2 an einer Hauptleitung 10 angeschlossen. Die Hauptleitung 10 ist mit einer Klimaanlage 11 verbunden, durch welche innerhalb der Hauptleitung 10 ein Hauptstrom einer Kaltluft erzeugt wird. Hierzu weist die Klimaanlage 11 ein Hauptgebläse 12 auf, das durch einen Gebläseantrieb 30 angetrieben wird.
Unmittelbar vor den Abzweigungen der Versorgungsleitungen 9.1 und 9.2 ist in der Hauptleitung 10 ein Zusatzgebläse 29 angeordnet, das dem Hauptgebläse 12 nachgeordnet ist. Das Zusatzgebläse 29 ist über ein Gebläsemotor 33 angetrieben, welcher über ein Steuergerät 18 gesteuert wird. Das Steuergerät 18 ist mit einer Steuereinrichtung 19 gekoppelt.
Jedem der Versorgungsleitungen 9.1 und 9.2 ist jeweils eine Drosselklappe 13.1 und 13.2 zugeordnet, um die durch die Versorgungsleitung 9.1 und 9.2 jeweils den Spinnstationen 1.1 und 1.2 zugeführte Kaltluft in ihrer Durchflussmenge einstellen zu können. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Drosselklappe 13.1 manuell verstellbar ausgeführt und weist ein Handrad 14 zur Verstellung der Drosselklappe auf. Demgegenüber ist die Drosselklappe 13.2 beispielhaft elektrisch verstellbar ausgeführt, wobei die Verstellung der Drosselklappe 13.2 durch einen Ventilaktor 21 und einer Ventilsteuerung 22 erfolgt. Die Ventilsteuerung 22 wird hierbei vorzugsweise über eine Bedienstation oder eine Steuereinrichtung aktiviert.
An dieser Stelle sei ausdrücklich vermerkt, dass die Drosselklappen 13.1 und 13.2 vorzugsweise bei allen Spinnstationen 1.1 und 1.2 identisch ausgebildet sind. Es ist in diesem Ausführungsbeispiel nur beispielhaft dargestellt, dass die Drosselklappen manuell oder elektrisch verstellbar ausgeführt sein könnten.
Die mit der Klimaanlage 11 verbundene Hauptleitung 10 erstreckt sich über die hier nicht dargestellten Spinnstationen. Insoweit ist pro Spinnstation zumindest eine Versorgungsleitung an der Hauptleitung 10 angeschlossen.
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel werden in den Spinnstationen 1.1 und 1.2 jeweils parallel mehrere Fäden aus einer zugeführten Polymerschmelze extrudiert und anschließend abgekühlt. Nach der Abkühlung der Fäden werden diese über ein Galettensystem (hier nicht dargestellt) abgezogen, verstreckt und anschließend zu Spulen aufgewickelt. Hierzu sind jeder Spinnstation 1.1 und 1.2 jeweils ein Galettensystem und eine Aufwickeleinrichtung zugeordnet, die hier nicht gezeigt sind. So lässt sich in jeder Spinnstation 1.1 und 1.2 eine Gruppe von Fäden kontinuierlich aus einer Polymerschmelze erzeugen.
Zur Abkühlung der Fäden wird über der Klimaanlage 11 eine Kaltluft bereitgestellt, die über das Hauptgebläse 12 in die Hauptleitung 10 eingeblasen wird. Hierbei wird die Kaltluft mit leichtem Überdruck in der Hauptleitung geführt, der vorzugsweise in einem Bereich zwischen 200 Pa bis 700 Pa liegt.
Um eine relativ große Durchflussmenge an Kaltluft pro Spinnstation 1.1 und 1.2 bereitstellen zu können, wird über das Zusatzgebläse 29 eine Druckerhöhung in der Kaltluft erzeugt. So lässt sich der Luftdruck der Kaltluft in der Hauptleitung 10 durch das Zusatzgebläse 29 auf einen Überdruck im Bereich von 700 Pa bis 2.000 Pa erhöhen. Damit wird über die Versorgungsleitungen 9.1 und 9.2 jeder der Kühleinrichtung 6 jeweils eine Kaltluft mit einem erhöhten Luftdruck bereitgestellt.
Je nach Betriebszustand der Spinnstation 1.1 oder 1.2 wird über die jeweilige Versorgungsleitungen 9.1 und 9.2 angeordneten Drosselklappen 13.1 und 13.2 eine vordefinierte Durchflussmenge der Kaltluft eingestellt und den Kühleinrichtungen 6 zugeführt. Dementsprechend werden die Drosselklappen 13.1 und 13.2 in jeweils eine erste Schaltstellung zur Einstellung der benötigen Durchflussmengen eingestellt.
Am Anfang eines Prozesses oder nach einem Fadenbruch ist es erforderlich, dass die Fäden in das Galettensystem und die Aufwickeleinrichtung angelegt werden. Diese Anlegevorgänge werden bei reduzierten Produktionsgeschwindigkeiten ausgeführt, so dass eine auf Produktionsgeschwindigkeit eingestellte Durchflussmenge der Kaltluft in der Kühleinrichtung 6 den Anlegevorgang behindert und stört. Ebenso stellt das Anspinnen bei Prozessbeginn besondere Anforderungen, um die frisch extrudierten Fäden einzeln durch die Kühlrohre 7 führen zu können. Insoweit sind Einstellungen der Kaltluftzufuhr der Kühleinrichtung 6 erforderlich, die eine veränderte Durchflussmenge ergeben. So lässt sich beispielsweise die Kaltluftversorgung in der Versorgungsleitung 9.1 durch die Drosselklappe 13.1 auf eine Betriebsmenge oder eine Ruhemenge der Kaltluft einstellen. Die Betriebsmenge der Kaltluft wird zur Abkühlung der Fäden genutzt und die Ruhemenge der Kaltluft, die vorzugsweise kleiner ist als die Betriebsmenge, wird bei Prozessunterbrechung oder Prozessanläufen eingestellt. Damit können das Neuanlegen der Fäden optimiert werden, so dass kurze Unterbrechungszeiten realisierbar sind.
In 2 sind verschiedene Schaltstellung der Drosselklappe 13.1 in der Versorgungsleitung 9.1 beispielhaft gezeigt. Die Schaltstellungen werden hierbei durch unterschiedliche Stellungen der Drosselklappe 13.1 innerhalb der Versorgungsleitung 9.1 erreicht. So ist in 2.1 die Drosselklappe 13.1 in einen maximal geöffneten Zustand dargestellt, so dass die zugeführte Durchflussmenge der Kaltluft unvermindert in die Drosselklappe 13.1 passieren kann.
In 2.2 ist ein veränderte Schaltstellung der Drosselklappe 13.1 gezeigt, wobei innerhalb der Versorgungsleitung 9.1 ein reduzierter Öffnungsquerschnitt durch die Drosselklappe 13.1 freigegeben ist. Dadurch wird eine reduzierte Durchflussmenge der Kaltluft eingestellt. Diese Stellung könnte beispielsweise genutzt werden, um eine Ruhemenge der Kaltluft an der Spinnstation einzustellen.
In 2.3 ist eine geschlossene Stellung der Drosselklappe 13.1 dargestellt, so dass die Kaltluftversorgung in der Versorgungsleitung 9.1 unterbrochen ist und somit der Spinnstation 1.1 keine Kaltluft zugeführt wird. Diese Stellung lässt sich vorzugsweise bei Wartungsarbeiten an der Spinnstation einstellen.
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel lässt sich die zentrale Versorgung der Kaltluft in der Hauptleitung 10 noch dadurch verbessern, dass in der Hauptleitung 10 ein Drucksensor 28 angeordnet ist. Der Drucksensor 28 ist in der 1 gestrichelt dargestellt. Der Drucksensor 28 ist mit der Steuereinrichtung 19 verbunden, in welcher die durch den Drucksensor 28 signalisierten Luftdrücke einen Soll-Ist-Vergleich erhalten. Sobald ein ungewünschter Abfall oder eine ungewünschte Überhöhung des Luftdruckes der Kaltluft in der Hauptleitung 10 vorherrscht, wird über die Steuereinrichtung 19 das Zusatzgebläse 29 in seiner Leistung verändert. Hierzu erhält das Steuergerät 18 über die Steuereinrichtung 19 entsprechende Steuerbefehle, so dass der Gebläsemotor 33 mit erhöhter oder reduzierter Drehzahl das Zusatzgebläse 29 antreibt. Diese Alternative der zentralen Kaltluftversorgung ist besonders vorteilhaft, um individuell Einstellungen in den Spinnstationen ausgleichen zu können.
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Einstellungen der Kaltluftversorgung an den Spinnstationen 1.1 und 1.2 vorzugsweise manuell durch eine Bedienperson ausgeführt. Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, derartige Einstellungen automatisiert auszuführen und in dem Steuerungskonzept der Maschine zu integrieren.
In 3 ist hierzu ein Ausführungsbeispiel gezeigt, das im Aufbau im wesentlichen identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach 1 ist, so dass zu der vorgenannten Beschreibung Bezug genommen wird und an dieser Stelle nur die Unterschiede erläutert werden.
Die Spinnstationen 1.1 und 1.2 sind identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach 1 aufgebaut und weisen jeweils eine Kühleinrichtung 6 auf. Die Kaltluftversorgung der Kühleinrichtungen 6 erfolgt über eine zentrale Klimaanlage 11, die eine Kaltluft über ein Hauptgebläse 12 in die Hauptleitung 10 einspeist. An der Hauptleitung 10 sind die Kühleinrichtungen 6 der Spinnstationen 1.1 und 1.2 jeweils über die Versorgungsleitungen 9.1 und 9.2 angeschlossen. In jeder der Versorgungsleitungen 9.1 und 9.2 ist ein Zusatzgebläse 29.1 und 29.2 angeordnet. Die Zusatzgebläse 29.1 und 29.2 werden durch separate Gebläsemotoren 33.1 und 33.2 angetrieben, die durch separate Steuereinrichtungen 18.1 und 18.2 gesteuert werden. Die Steuereinrichtungen 18.1 und 18.2 sind mit einer zentralen Steuereinrichtung 19 gekoppelt.
Jeder der Spinnstationen 1.1 und 1.2 weist eine Bedienungsstation 20.1 und 20.2 auf, die mit der Steuereinrichtung 19 verknüpft sind. Über die Bedienungsstationen 20.1 und 20.2 lassen sich Steuerbefehle über eine Bedienperson eingeben, um beispielsweise eine bestimmte Durchflussmenge an Kaltluft über die Zusatzgebläse 29.1 und 29.2 einstellen zu können. Ebenso lassen sich die vom Betriebszustand der jeweiligen Spinnstation abhängigen Einstellungen der Kaltluftversorgung über die Bedienungsstation 20.1 und 20.2 vorgeben. Um eine Grundversorgung der Kaltluft über die Klimaanlage in einem bestimmten Niveau halten zu können, ist im Bereich der Klimaanlage 11 die Hauptleitung 10 mit einer Bypassleitung 15 und einem Bypassventil 16 ergänzt. Die Bypassleitung 15 mündet in die Umgebung, so dass durch das Bypassventil 16 ein Nebenstrom der Kaltluft unmittelbar aus der Hauptleitung 10 abgeführt werden kann. Das Bypassventil 16 ist über einen Ventilaktor 21 steuerbar, der über eine Ventilsteuerung 22 aktiviert wird. Die Ventilsteuerung 22 ist mit der Steuereinrichtung 19 gekoppelt.
Im weiteren Verlauf der Hauptleitung 10 ist ein Drucksensor 28 vorgesehen, der mit der Steuereinrichtung 19 verbunden ist und der den Luftdruck der Kaltluft misst, der durch das Hauptgebläse 12 in die Hauptleitung 10 eingeblasen wird. So lässt sich innerhalb der Steuereinrichtung 19 ein durch den Drucksensor 28 zugeführten Drucksignal ständig überwachen und in Abhängigkeit von einem Ist-Soll-Vergleich entsprechende Ventilsteuerungen an den Bypassventil 16 ausführen. Damit lässt sich eine vergleichmäßigte Versorgung aller angeschlossenen Spinnstationen 1.1 und 1.2 erreichen.
Um die Vorkommnisse innerhalb einer Spinnstation bis zum Aufwickeln der Fäden mit in das Steuerungskonzept einbinden zu können, ist in 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, das im Aufbau im wesentlichen identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach 3 ausgeführt ist. Insoweit wird an dieser Stelle Bezug der zuvor genannten Beschreibung genommen und nur die wesentlichen Unterschieder erläutert.
Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind in den Spinnstationen 1.1 und 1.2 zugeordneten Galettensysteme 25.1 und 25.2 sowie Aufwickeleinrichtungen 26.1 und 26.2 schematisch dargestellt. Die Galettensysteme 25.1 und 25.2 sind üblicherweise unmittelbar unterhalb der Kühleinrichtung 6 der Spinnstation 1.1 und 1.2 angeordnet, um die Fadenschar aus der Kühleinrichtung 6 abzuziehen. Den Galettensystemen 25.1 und 25.2 sind die Aufwickeleinrichtungen 26.1 und 26.2 nachgeordnet, in welchem die Fäden parallel nebeneinander jeweils zu Spulen gewickelt werden. Zwischen dem Galettensystem 25.1 und der Aufwickeleinrichtung 26.1 ist eine Fadenüberwachungseinheit 24.1 angeordnet, um beispielsweise einen Fadenbruch zu detektieren. Die Fadenüberwachungseinheit 24.1 ist in einer Stellensteuereinheit 23.1 verbunden, die der Spinnstation 1.1 zugeordnet ist und mit der Bedienstation 20.1 gekoppelt ist. Die Stellensteuereinheit 23.1 ist ebenfalls mit dem Steuergerät 18.1 des Gebläsemotors 33.1 verbunden, um das Zusatzgebläse 29.1 in der Versorgungsleitung 9.1 zu steuern. Um in der Versorgungsleitung 9.1 einen vorbestimmten Überdruck bei der Kaltluftversorgung einhalten zu können, ist ein Drucksensor 28.1 vorgesehen, welcher dem Zusatzgebläse 29.1 in der Versorgungsleitung 9.1 nachgeordnet ist. Der Drucksensor 28.1 ist mit der Stellensteuereinheit 23.1 gekoppelt. Innerhalb der Stellensteuereinheit 23.1 lässt sich somit durch eine Ist-Soll-Analyse ein vorgegebener Luftdruck der Kaltluft unmittelbar bei der Versorgung der Kühleinrichtung 6 in der Spinnstation 1.1 auf einen vorbestimmten Wertebereich einhalten.
Analog zu der Spinnstation 1.1 ist die Spinnstation 1.2 ebenfalls einer Stellensteuereinheit 23.2 zugeordnet, die mit der Bedienstation 20.2, der Fadenüberwachungseinheit 24.2, dem Drucksensor 28.2 und dem Steuergerät 18.2 verbunden ist. Durch die zusätzliche Verknüpfung mit einer Fadenüberwachungseinheit lässt sich somit die Einstellung der Kühlluftströme der Kaltluft in den Spinnstationen derart automatisieren, so dass bei Erkennen eines Fadenbruches unmittelbar eine geänderte Einstellung der Durchflussmenge der Kaltluft an den betreffenden Zusatzgebläse 29.1 oder 29.2 eingestellt werden kann. Nach Beseitigung der Prozessstörung und nach dem Neuanlegen könnte dann über die Bedienstationen 20.1 oder 20.2 jeweils eine Rückstellung zur erhöhten Kaltluftversorgung an dem Zusatzgebläse 29.1 und 29.2 über die Stellensteuereinheiten 23.1 und 23.2 eingestellt werden.
Zur Grundversorgung der Kaltluft in der Hauptleitung 10 ist bei diesem Ausführungsbeispiel nach 4 die Klimaanlage 11 ebenfalls mit einem Hauptgebläse 12 ausgebildet, das über einen Gebläseantrieb 30 angetrieben wird. Hierbei ist dem Gebläseantrieb 30 eine Hauptgebläsesteuerung 17 zugeordnet, die eine Veränderung der durch das Hauptgebläse 12 erzeugte Kaltluftstrom ermöglicht. Die Hauptgebläsesteuerung 17 ist mit einer hier nicht dargestellten zentralen Steuereinrichtung verbunden.
Wie bereits eingangs genannt, werden derartige Ausführungsbeispiele mit einer Mehrzahl von Spinnstationen betrieben, die vorzugsweise in einer Reihenanordnung nebeneinander angeordnet sind. Hierbei ist es durchaus üblich, dass nicht alle Spinnstationen identisch ausgebildet sind, so dass beispielsweise unterschiedliche Kühleinrichtungen zur Abkühlung der Fäden verwendet werden. Um dennoch an bestimmten Spinnstationen eine individuell Einstellung der Kühlluftströme zu ermöglichen, ist in 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt. Bei dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die ersten drei Spinnstationen dargestellt, wobei die Spinnstationen 1.1 und 1.2 identisch zu dem vorgenannten Ausführungsbeispiel ausgeführt sind. Die Spinnstation 1.3 dagegen weist eine Kühleinrichtung 6 auf, bei welcher keine Kühlrohre zur Abkühlung der Fäden verwendet werden. Die Spinnstationen 1.1 und 1.2 sind identisch zu den Spinnstationen 1.1 und 1.2 des Ausführungsbeispiels nach 4 ausgebildet.
Demgegenüber ist die Spinnstation 1.3 über eine Versorgungsleitung 9.3 mit der Hauptleitung 10 verbunden. Hierbei wird der der Spinnstation 1.3 zugeführte Kaltluft allein durch die Einstellung des Hauptgebläses 12 der Klimaanlage 11 bestimmt. Diese durch die Klimaanlage erzeugte Kaltluftversorgung wird in den Spinnstationen 1.1 und 1.2 als Grundversorgung aufgenommen und durch die Zusatzgebläse 29.1 und 29.2 verstärkt.
In 5 ist die Klimaanlage 11 mit einer Gebläsesteuerung 31 erweitert, die auf die Hauptgebläsesteuerung 17 des Hauptgebläses 12 einwirkt. In der Hauptleitung 10 ist ein Drucksensor 28.3 vorgesehen, welcher den durch das Hauptgebläse 12 erzeugten Luftdruck der Kaltluft kontinuierlich erfasst. Die Drucksignale des Drucksensors 28.3 werden der Gebläsesteuerung 31 aufgegeben, so dass der Gebläseantrieb entsprechend der geforderten Leistungen des Hauptgebläses steuerbar ist.
In 6 ist ein Ausführungsbeispiel einer Spinnstation dargestellt, wie sie beispielsweise in den Ausführungsbeispielen nach 1 bis 5 vorteilhaft einsetzbar wäre. Das Ausführungsbeispiel einer Spinnstation weist einen Spinnbalken 2 auf, der eine Mehrzahl von Spinndüsen 38 trägt, die über ein Verteilerleitungssystem 39 mit einer Spinnpumpe 3 verbunden sind. Der Spinnbalken 2 ist beheizbar ausgebildet, um die schmelzeführenden Bauteile zu beheizen.
An der Unterseite des Spinnbalkens 2 ist eine Druckkammer 8 angeordnet, die durch eine Hubeinrichtung 40 gehalten ist und in ihrer Höhe relativ zum Spinnbalken 2 verstellbar ausgebildet ist. Die Druckkammer 8 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Oberkammer 35 und eine Unterkammer 36 auf, die durch eine gasdurchlässige Zwischenwand 41 voneinander getrennt sind. Eine Versorgungsleitung 9.1 ist an der Unterkammer 36 der Druckkammer 8 angeschlossen, so dass ein in die Unterkammer 36 einströmender Kaltluftstrom auf die Oberkammer 35 verteilt wird. Innerhalb der Oberkammer 35 sind koaxial zu den Spinndüsen 38 Kühlzylinder 34 angeordnet, die eine gasdurchlässige Wand aufweisen. Die Kühlzylinder 34 umschließen jeweils das durch die Spinndüsen erzeugte Filamentbündel, welches üblicherweise zu einem Faden zusammengeführt wird. Über die Kühlzylinder 34 wird somit der in die Oberkammer 35 gelangte Kaltluftstrom aufgeteilt und in Teilströmen den extrudierten Filamentbündeln zugeführt.
In Verlängerung der Kühlzylinder 34 ist jeweils ein Rohrstutzen 37 und ein Kühlrohr 7 vorgesehen, um die Abkühlung der Filamente auszuführen. Die Rohrstutzen 37 durchdringen die Unterkammer 36, an dessen Unterseiten die Kühlrohre 7 gehalten sind. Die Kühlrohre 7 weisen in ihrem Fadenverlauf eine Querschnittverengung auf, so dass die über die Kühlzylinder 34 eingeleiteten Teilströme eine zusätzliche Beschleunigung erhalten, um möglichst hohe Spinngeschwindigkeiten zu erreichen.
Um eine große Anzahl von Fäden mit einer der Spinnstationen zugeführten Kühlluftstrom gleichmäßig kühlen zu können, sind hohe Durchflussmengen der Kaltluft erforderlich, die im Bereich von 40 bis 120 m²/h liegen können. Hierzu sind Überdrücke der Kaltluft im Bereich von 700 Pa bis 2.000 Pa erforderlich.
Bei dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel lässt sich die Steuerung der Hubeinrichtung 40, um beispielsweise bei einem Wartungszyklus die Kühleinrichtung 6 von dem Spinnbalken 2 zu trennen, vorteilhaft ebenfalls mit einer zentralen Steuereinrichtung 19 oder eine Stellensteuereinheit 23.1 oder 23.2 kombinieren, so dass die Einstellung der Durchflussmenge der Kaltluft in Abhängigkeit von der Steuerung der Hubeinrichtung 40 ausführbar ist.
Das in 6 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Spinnstation ist nur beispielhaft. Grundsätzlich können die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgebildeten Spinnstationen und die durch das erfindungsgemäße Verfahren betriebene Spinnstationen auch Kühleinrichtungen ohne Kühlrohre aufweisen. So lassen sich auch vorteilhaft Kühleinrichtungen derart betreiben, die mittels einer Blaswand den Kühlluftstrom quer auf eine Fadenschar leiten. Besonders vorteilhaft können auch derartige Kühleinrichtungen genutzt werden, bei welcher die einzelnen Faden durch Blaskerzen gekühlt werden. Wesentlich hierbei ist, dass die Kaltluftversorgung unabhängig von einer zentralen Klimaanlage individuell durch ein Zusatzgebläse angepasst werden kann. So lassen sich auch große Durchflussmengen der Kaltluft mit entsprechend hohem Luftdruck der Kaltluft realisieren.
Die in den 3 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiele könnten zur Einstellung der Durchflussmengen an Kaltluft auch dadurch ergänzt werden, dass in den Versorgungsleitungen zusätzlich die aus dem Ausführungsbeispiel nach 1 bekannten Drosselklappen eingesetzt würden. Somit könnte jedem Zusatzgebläse eine Drosselklappe nachgeordnet werden, so dass eine flexible Verstellmöglichkeit zur Einstellung der Kaltluftversorgung pro Spinnstation gegeben ist.
Bezugszeichenliste

1.1, 1.2, 1.3: Spinnstation
2: Spinnbalken
3: Spinnpumpe
4: Schmelzezulauf
5: Antriebswelle
6: Kühleinrichtung
7: Kühlrohr
8: Druckkammer
9.1, 9.2, 9.3: Versorgungsleitung
10: Hauptleitung
11: Klimaanlage
12: Hauptgebläse
13.1, 13.2: Drosselklappe
14: Handrad
15: Bypassleitung
16: Bypassventil
17: Hauptgebläsesteuerung
18, 18.1, 18.2: Steuergerät
19: Steuereinrichtung
20.1, 20.2: Bedienstation
21: Ventilaktor
22: Ventilsteuerung
23.1, 23.2: Stellensteuereinheit
24.1, 24.2: Fadenüberwachungseinheit
25.1, 25.2: Galettensystem
26.1, 26.2: Aufwickeleinrichtung
27: Fäden
28, 28.1, 28.2: Drucksensor
29, 29.1, 29.2: Zusatzgebläse
30: Gebläseantrieb
31: Gebläsesteuerung
32: Fadenführer
33, 33.1, 33.2: Gebläsemotor
34: Kühlzylinder
35: Oberkammer
36: Unterkammer
37: Rohrstutzen
38: Spinndüse
39: Verteilerleitungssystem
40: Hubeinrichtung
41: Zwischenwand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2005/052224 A1 [0002]
WO 2005/05224 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Schmelzspinnen und Abkühlen einer Vielzahl synthetischer Fäden, bei welchem die Fäden in Gruppen in mehreren nebeneinander betriebenen Spinnstationen extrudiert und abgekühlt werden, bei welchem den Spinnstationen jeweils eine Kaltluft zur Abkühlung der betreffenden Fäden zugeführt wird und bei welchem die Kaltluft durch ein Hauptgebläse einer Klimaanlage erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Luftdruck der Kaltluft durch ein Zusatzgebläse erhöht wird und dass die Kaltluft mit erhöhtem Luftdruck zumindest einem der Spinnstationen zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftdruck der Kaltluft für jede Spinnstation unabhängig voneinander durch mehrere Zusatzgebläse erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftdruck der Kaltluft auf einen Überdruck im Bereich von 700 Pa bis 2000 Pa erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Durchflussmenge der Kaltluft an einer der Spinnstationen bei einer Änderung eines Betriebszustandes der betreffenden Spinnstation individuell verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussmenge der Kaltluft der Spinnstation zwischen einer Ruhemenge der Kaltluft und einer Betriebsmenge der Kaltluft verstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussmenge der Kaltluft durch eines der Zusatzgebläse und/oder einer Drosselklappe in einer mit der Spinnstation verbunden Versorgungsleitung eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselklappe manuell oder über einen elektrischen Stellaktor bedient wird.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptgebläse einen Luftdruck der Kaltluft zur Speisung aller Spinnstationen im Überdruckbereich von 400 Pa bis 700 Pa erzeugt.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit mehreren Spinnstationen (1.1, 1.2), die jeweils eine Spinneinrichtung (2) mit mehreren Spinndüsen (38) und eine Kühleinrichtung (6) aufweisen, und mit mehreren den Spinnstationen (1.1, 1.2) zugeordneten Versorgungsleitungen (9.1, 9.2), welche an einer Hauptleitung (10) angeschlossen sind und die Kühleinrichtungen (6) parallel mit einen zentralen Hauptgebläse (12) einer Klimaanlage (11) zur Bereitstellung einer Kaltluft verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein dem Hauptgebläse (12) nachgeordnetes Zusatzgebläse (29) zur Erhöhung eines Luftdruckes der Kaltluft vorgesehen ist, das in der Hauptleitung (10) oder in einer der Versorgungsleitungen (9.1, 9.2) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Zusatzgebläse (29.1, 29.2) vorgesehen sind, die auf die Versorgungsleitungen (9.1, 9.2) verteilt sind und die unabhängig voneinander antreibbar ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzgebläse (29.1, 29.2) unabhängig voneinander durch mehrere Gebläsemotoren (33.1, 33.2) antreibbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass den Gebläsemotoren (33.1, 33.2) mehrere Steuergeräte (18.1, 18.2) zugeordnet sind, die unabhängig voneinander steuerbar ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Drucksensoren (28.1, 28.2) auf die Versorgungsleitungen (9.1, 9.2) verteilt angeordnet sind und dass die Drucksensoren (28.1, 28.2) und die Steuergeräte (18.1, 18.2) in jeweils einen Steuerkreis zur Steuerung der Zusatzgebläse (29.1, 29.2) eingebunden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb einer der Spinnstationen (1.1, 1.2) das Steuergerät (18.1, 18.2) des Gebläsemotors (33.1, 33.2) mit einer Stellensteuereinheit (23.1, 23.2) verbunden ist und dass die Stellensteuereinheit (23.1, 23.2) mit einer Fadenüberwachungseinheit (24.1, 24.2) gekoppelt ist.
Vorrichtung nach einen der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Drosselklappen (13.1, 13.2) vorgesehen sind, die auf die Versorgungsleitungen (9.1, 9.2) verteilt sind und die manuell oder jeweils durch einen Ventilaktor (21) bedienbar ausgebildet sind.