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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage eines Spinndüsenpaketes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Montage eines Spinndüsenpaketes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5.
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Bei der Herstellung von synthetischen Fäden ist es erforderlich, dass eine Polymerschmelze zu einer Mehrzahl feinster Filamente extrudiert wird. Hierzu wird die Polymerschmelze durch eine Mehrzahl von feinen Kapillarbohrungen gedrückt. Die Kapillarbohrungen sind in Düsenplatten angeordnet, die mit Schmelzeverteilerplatten, Filterelementen und Dichtungsmittel zu einer Baueinheit kombiniert sind. Derartige Baueinheiten werden als Spinndüsenpakete bezeichnet. Aufgrund von Schmelzeablagerungen, die sich mit fortschreitender Betriebsdauer an Platten und Bohrungen des Spinndüsenpaketes absetzen, werden derartige Spinndüsenpakete regelmäßig gereinigt. Insoweit ist es bekannt, derartige Spinndüsenpakete demontierbar an einem Düsenträger zu befestigen, wobei der Düsenträger einen Schmelzeanschluss aufweist, der mit einem Schmelzeeinlass des Spinndüsenpaketes zusammenwirkt. Derartige Spinndüsenpakete sind daher bereits vormontiert und werden vor dem Einsatz an einem beheizten Düsenträger im montierten Zustand vorgeheizt.
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Bei der Montage derartiger Spinndüsenpakete werden die Düsenteile und Dichtungsmittel daher vorzugsweise in einem Düsentopf gehalten, und bei Montage gegeneinander verspannt. So dürfen einerseits die beim Extrudieren auftretenden Schmelzedrücke nicht zu Undichtigkeiten zwischen den Düsenteilen führen und andererseits dürfen keine temperaturbegünstigten Setzvorgänge zu einem Vorspannverlust der Dichtungen führen. Insoweit ist es bei der Montage derartiger Spinndüsenpakete üblich, dass die Düsenteile mit zumindest einem Dichtungsmittel im Düsentopf durch ein äußere Spannkraft miteinander verspannt und fixiert werden.
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Ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Montage eines Spinndüsenpaketes ist beispielsweise aus der
US 2,879,543 bekannt.
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Bei dem bekannten Verfahren und der bekannten Vorrichtung zur Montage eines Spinndüsenpaketes wird der Düsentopf in eine Halteeinrichtung gestellt. Die im Innern des Düsentopfes eingelegten Düsenteile mit zumindest einer Dichtung werden über einen Druckstempel belastet und gegen einen Topfboden des Düsentopfes gepresst. Anschließend erfolgt eine Fixierung der Düsenteile durch ein Schraubmittel, das im oberen Bereich des Düsentopfes über ein Gewinde mit dem Düsentopf verschraubt wird.
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Beim Einsatz eines relativ dünnwandigen Düsentopfes wurde festgestellt, dass der verspannte Zustand der Düsenteile durch Setzvorgänge und einer Längung des äußeren Düsentopfes nach Entlastung der Spannkraft teilweise wieder verlorenging. Durch den inneren Schmelzedruck im Betrieb des Spinndüsenpaketes können dann die Düsenteile voneinander abheben, so dass Undichtigkeiten unvermeidlich sind.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, das gattungsgemäße Verfahren und die gattungsgemäße Vorrichtung zur Montage eines Spinndüsenpaketes derart zu verbessern, dass selbst bei einem relativ dünnwandigen Düsentopfes des Spinndüsenpaketes keine wesentlichen Vorspannverluste zwischen den Düsenteilen auftreten.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, die Düsenteile innerhalb eines Spinndüsenpaketes bei der Montage über eine gleichmäßig verteilte Spannkraft zusammenzuführen und zu fixieren.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zur Montage eines Spinndüsenpaketes mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung zur Montage eines Spinndüsenpaketes mit den Merkmalen nach Anspruch 5 oder Anspruch 9 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.
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Die Erfindung macht sich die Elastizität des Düsentopfes zunutze, um die innere Verspannung der Düsenteile zu gewährleisten. Beim Verpressen der Düsenteile im Innern des Düsentopfes wird die Spannkraft nicht am Topfboden aufgenommen. Somit lassen sich die Düsenteile mit der Dichtung im Innern des Düsentopfes ohne äußere Gegenkraft am Topfboden verspannen. Die Elastizität des Topfbodens kann somit zum Aufbau einer Verspannung genutzt werden.
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Um eine möglichst hohe Elastizität des Düsentopfes ausnutzen zu können, ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt ausgeführt, bei welcher der Düsentopf beim Verspannen der Düsenteile und der Dichtung oberhalb des Topfbodens am Umfang abgestützt wird. Somit tritt beim Verspannen der Düsenteile im Innern des Düsentopfes eine Längung des Düsentopfes ein. Damit wird eine zusätzliche elastische Verformbarkeit des Düsentopfes genutzt, um nach Fixierung der Düsenteile im Düsentopf keinen wesentlichen Abbau der Vorspannung zu erhalten.
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Um diesen Effekt besonders nutzen zu können, wird der Düsentopf in einem oberen Drittel der Mantelfläche vorzugsweise in einer umlaufenden Stütznute abgestützt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt hierzu eine Halteeinrichtung, die den Topfboden des Düsentopfes ohne Kontakt frei hält. Zur Abstützung des Düsentopfes lässt sich dabei alternativ ein hohlzylindrischer Aufnahmeblock mit einer innenliegenden Durchmesserstufe nutzen, die mit einer Mantelstufe am Umfang des Düsentopfes zusammenwirkt. Alternativ lässt ich der hohlzylindrische Aufnahmeblock auch mit einem innenliegenden Stützkragen ausbilden, der mit einer Nut oder einem Kragen am Umfang des Düsentopfes zusammenwirkt.
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Zur Handhabung und sicheren Führung ist der Aufnahmeblock jedoch vorzugsweise mehrteilig ausgebildet, wobei der Stützkragen an zwei Halbschalen geteilt ausgeführt ist und wobei die Halbschalen gemeinsam mit dem Düsentopf von einem rohrförmigen Basishalter gehalten sind.
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Ein weiteres in Praxis oft auftretendes Problem, das die Spannkraft ungleichmäßig auf die Düsenteile und die Dichtungen innerhalb des Düsentopfes verteilt angreift, wird insbesondere durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Montage eines Spinndüsenpaketes gelöst, bei welcher der Druckstempel am Ende ein bewegliches Druckstück aufweist, das in einer Kalotte am Ende des Druckstempels gelagert ist. Durch die Beweglichkeit des Druckstückes lässt sich der Druckstempel jeweils der gegenüberliegenden Oberfläche der Düsenteile anpassen. So wird eine vorteilhafte gleichmäßige Verteilung der Spannkraft auf die Flächen der Düsenteile erreicht.
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Um Ungenauigkeiten zwischen dem Druckstempel und der Halteeinrichtung in der Parallelität und Auflageflächen ausgleichen zu können, ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt ausgeführt, bei welcher der Druckstempel am gegenüberliegenden Ende ein bewegliches Anschlussstück aufweist, das in einer Kalotte am Ende des Druckstempels gelagert ist. Damit lassen sich größere Toleranzbereiche beim Verspannen der Düsenteile ausgleichen, so dass eine gleichmäßige Verformung der Dichtung mit anschließender Fixierung erreichbar sind.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
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Es stellen dar:
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1 schematisch eine Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
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2.1 und 2.2 mehrere Ansichten eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
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3 schematisch ein Querschnitt eines Druckstempels des Ausführungsbeispiels nach 2.1
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In der 1 ist eine Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Montage eines Spinndüsenpaketes dargestellt. Das Spinndüsenpaket 1 ist hierzu in einer Halteeinrichtung 13 eingelegt.
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Das Spinndüsenpaket 1 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus einem hohlzylindrischen Düsentopf 2 mit einem Topfboden 15, der eine Ausspinnöffnung 30 aufweist. Im Innern des Düsentopfes 2 sind mehrere Düsenteile und eine Dichtung 7 angeordnet. Die Düsenteile werden in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Düsenplatte 3, eine Verteilerplatte 4, eine Filterplatte 6 mit einem Filterelement 5 und einem Anschlussadapter 8 gebildet, die sandwichartig in den Düsentopf 2 eingelegt sind. Zwischen dem Anschlussadapter 8 und der Filterplatte 6 ist die Dichtung 7 angeordnet.
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Der Anschlussadapter 8 bildet einen Schmelzeeinlass 9 und an einem aus dem Düsentopf 2 hervorragenden Kragen 31 ein Haltegewinde 32. Der Kragen 31 ist hohlzylindrisch ausgeführt und umspannt eine Auflagefläche 10 zur Aufnahme eines Druckstempels 14 einer hier nicht näher dargestellten Pressevorrichtung.
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Am offenen Ende des Düsentopfes 2 ist ein Innengewinde 12 ausgebildet, welches mit einem Schraubmittel 11 zur Fixierung der Düsenteile innerhalb des Düsentopfes 2 zusammenwirkt. Das Schraubmittel 11 ist in der in 1 dargestellten Situation in einer gelösten Stellung gezeigt.
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Zur Fixierung in der Halteeinrichtung 13 weist der Düsentopf 2 am äußeren Umfang eine umlaufende Mantelstufe 18 auf. Die Mantelstufe 18 wirkt mit einer innenliegenden Durchmesserstufe 17 eines hohlzylindrischen Aufnahmeblockes 16 zusammen. Der Düsentopf 2 wird in dem Aufnahmeblock 16 der Halteeinrichtung 13 derart gehalten, dass der Topfboden 15 ohne Kontakt frei gehalten ist. Der Düsentopf 2 wird nur am Umfang über die äußere Mantelstufe 18 durch den Aufnahmeblock 16 gestützt.
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Bei der Montage des Spinndüsenpaketes 1 werden zunächst die Düsenplatte 3, die Verteilplatte 4, die Filterplatte 6 mit dem Filterelement 5, die Dichtung 7 und der Anschlussadapter 8 lose in den Düsentopf 2 eingelegt. Am Ende wird das Schraubmittel 11 am offenen Ende des Düsentopfes 2 vorfixiert. Nun wird der so vorbereitete Düsentopf 2 in den Aufnahmeblock 16 der Halteeinrichtung 13 eingelegt und über die Durchmesserstufe 17 des Aufnahmeblockes 16 gehalten. Anschließend wird zum Verspannen der Düsenteile im Innern des Düsentopfes 2 der Druckstempel 14 mittels eines hier nicht dargestellten Kraftgebers beaufschlagt, so dass die Düsenteile mit der Dichtung 7 gegen den Topfboden 15 verspannt werden. Hierbei ist eine elastische Verformung des Topfbodens 15 sowie der Wandung des Düsentopfes 2 möglich. Um möglichst eine hohe Elastizität des Düsentopfes 2 ausnutzen zu können, ist die Mantelstufe 18 bevorzugt in einem oberen Drittel des Düsentopfes 3 ausgebildet.
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Nachdem die Spannkraft auf die Düsenteile an dem Düsentopf 2 durch den Druckstempel 14 aufgebracht ist, erfolgt eine Verschraubung des Schraubmittels 11 mit dem Düsentopf 2. Sobald die Düsenteile innerhalb des Düsentopfes 2 fixiert sind, wird die Spannkraft gelöst und der Druckstempel 14 entfernt. Das Spinndüsenpaket 1 ist nun für den Einsatz an dem Düsenträger vorbereitet.
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Das in 1 dargestellte Spinndüsenpaket 1 ist im Aufbau der Düsenteile und Anordnung und Anzahl der Dichtungen beispielhaft. Wesentlich hierbei ist, dass die innerhalb eines Düsentopfes 2 gehaltenen Düsenteile gegen einen nicht abgestützten Topfboden 15 des Düsentopfes 2 gepresst werden. Somit kann eine Elastizität des Topfbodens am Düsentopf 2 genutzt werden, um die inneren Spannkräfte zwischen den Düsenteilen zu erhalten.
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In den 2.1 und 2.2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Montage eines Spinndüsenpaketes dargestellt. Die 2.1 zeigt eine Seitenansicht der Komplettvorrichtung zur Montage des Spinndüsenpaketes und 2.2 eine Querschnittsansicht des Spinndüsenpaketes mit der Halteeinrichtung. Insoweit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung für beide Figuren.
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Wie insbesondere aus der Darstellung in 2.2 hervorgeht, ist das Spinndüsenpaket 1 im wesentlichen identisch zu dem vorgenannten Ausführungsbeispiel nach 1, so dass an dieser Stelle nur die Unterschiede erläutert werden.
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Das Spinndüsenpaket 1 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen Düsentopf 2 auf, der am äußeren Umfang eine umlaufende Nut 25 aufweist. Die Nut 25 ist vorzugsweise in einem oberen Drittel des Düsentopfes 2 angeordnet und wirkt beim Verpressen der Düsenteile im Innern des Düsentopfes mit einem Stützkragen der Halteeinrichtung zusammen.
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Wie aus der Darstellung in 2.1 und 2.2 hervorgeht, ist die Halteeinrichtung 13 durch einen mehrteiligen Aufnahmeblock 16 gebildet. Der Aufnahmeblock 16 weist einen rohrförmigen Basishalter 21 auf. Die Öffnung des Basishalters 21 sind zwei Halbschalen 20.1 und 20.2 gehalten, die jeweils einen innenliegenden Stützkragen 19.1 und 19.2 aufweisen, die in die Nut 25 des Düsentopfes 2 eingreifen. So werden die Halbschalen 20.1 und 20.2 gemeinsam um den Düsentopf 2 gelegt und anschließend mit dem Düsentopf 2 in den Basishalter 21 gesteckt. Die Halbschalen 20.1 und 20.2 ragen mit jeweils einem Zentrierende in die Öffnung des Basishalters 21 hinein.
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In der in den 2.1 und 2.2 gezeigten Situation wirkt die Halteeinrichtung 13 mit einer Presseinrichtung 34 zusammen. Die Presseinrichtung 34 weist einen an einem Gestell 24 gehaltenen Kraftgeber 22 auf, der auf einen Drucktempel 14 einwirkt. Der Druckstempel 14 liegt an einer Auflagefläche 10 des Anschlussadapters 8 an. Am gegenüberliegenden Ende ist der Druckstempel 14 mit dem Kraftgeber 22 gekoppelt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Kraftgeber 22 durch einen Hydraulikzylinder 23 gebildet, der in dem Gestell 24 gehalten ist.
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Zum Verspannen wird der Hydraulikzylinder 23 mit Druck beaufschlagt, so dass der Druckstempel 14 eine Spannkraft an den Düsenteilen innerhalb des Düsentopfes 2 erzeugt. Die Funktion zum Verspannen und Fixieren der Düsenteile im Düsentopf 2 ist identisch zu dem vorgenannten Ausführungsbeispiel, so dass an dieser Stelle keine weitere Erläuterung erfolgt.
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Um insbesondere Parallelitätsabweichungen und Flächentoleranzen beim Verspannen der Düsenteile ausgleichen zu können, weist der Druckstempel 14 jeweils an seinen Enden bewegliche Teile auf. In 3 ist eine Querschnittsansicht des Druckstempels 14 dargestellt. Am unteren Ende weist der Druckstempel 14 ein Druckstück 26 auf, das über eine Kalotte 27.1 am Ende des Druckstempels 14 beweglich gehalten ist. Das Druckstück 26 ist mit einem Befestigungsmittel 29 beweglich an dem Ende des Druckstempels 14 gehalten.
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An dem gegenüberliegenden Ende weist der Druckstempel 14 ein Anschlussstück 28 auf, das ebenfalls über eine Charlotte 27.2 beweglich gelagert ist und über ein Befestigungsmittel 29 geführt. Das Anschlussstück 28 weist am Ende ein Anschlussgewinde 33 auf, an welchem ein Kraftgeber anschließbar ist. Damit können sowohl Fluchtungsfehler als auch Flächenfehler zwischen dem Spinndüsenpaket und dem Kraftgeber vorteilhaft ausgeglichen werden, so dass eine gleichmäßige Verspannung aller Teile innerhalb des Düsentopfes möglich ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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