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Die Erfindung betrifft eine Schmelzspinnvorrichtung zu Herstellung von synthetischen Fäden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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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 angeordnete Spinndüsengruppen extrudiert und abgekühlt. So werden die durch eine Gruppe von Spinndüsen erzeugten Fäden gemeinsam durch eine zugeordnete Aufwickeleinrichtung zu Spulen gewickelt. Je nach Beschaffenheit der Aufwickeleinrichtung können dabei auch die Fäden, die durch zwei benachbarte Spinndüsengruppen erzeugt werden, gemeinsam zu Spulen gewickelt werden. Um die frisch durch die Spinndüsen extrudierten Fäden abkühlen zu können, ist jeder Gruppe von Spinndüsen eine Abkühleinrichtung zur Abkühlung der Fäden zugeordnet.
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Wie aus der
DE 10 2009 038 496 A1 bekannt ist, weist die Abkühleinrichtung zu jeder Gruppe der Spinndüsen eine separate Blaskammer zur Erzeugung einer Kühlluft auf. Hierbei werden die zugeführten Kühlluftströme durch eine gemeinsame Kühlluftstromquelle gespeist. Die Kühlluftstromquelle ist hierzu durch eine Hauptleitung angeschlossen. Durch die den Spinndüsengruppen zugeordneten Blaskammern lässt sich der Kühlluftstrom je nach Ausbildung der Blaskammer als quer gerichteter Luftstrom oder als radial gerichteter Luftstrom den Filamentsträngen zuführen. Der radial gerichtete Luftstrom wird hierzu durch eine Mehrzahl von Kühlzylindern erzeugt, die konzentrisch zu den Spinndüsen mit luftdurchlässiger Zylinderwand innerhalb der Blaskammer angeordnet sind.
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Zur Erzeugung von Fäden mit identischen physikalischen Eigenschaften ist es nun erforderlich, dass die extrudierten Filamentstränge unter gleichen Bedingungen abgekühlt werden. So ist die Erzeugung des Kühlluftstromes durch die separaten Blaskammern entscheidend, wie die auf die Filamentstränge gerichteten Kühlluftströme beschaffen sind. So wird der Volumenstrom des Kühlluftstromes im wesentlichen durch einen Überdruck in der jeweiligen Blaskammer bestimmt. Insbesondere in den Fällen, in denen die synthetischen Fäden beider Spinndüsengruppen gemeinsam durch eine Aufwickeleinrichtung zu Spulen gewickelt werden, können Abweichungen in den physikalischen Eigenschaften insbesondere in unterschiedlicher Dehnung, die durch unterschiedliche Abkühlungen verursacht werden, zu verschiedenen Spulenaufbauten, im Extremfall sogar zu Ausbauchungen der Spulen führen.
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Es ist nun Aufgabe der Erfindung, die gattungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von synthetischen Fäden derart zu verbessern, dass die Filamentstränge zweier Gruppen von Fäden mit möglichst identischen Kühlluftströmen abkühlbar sind.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Blaskammern durch eine Differenzdruckmesseinrichtung miteinander verbunden sind, durch welche eine Differenzdruck der Kühlluft innerhalb der Blaskammer detetktierbar ist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der Unteransprüche definiert.
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Die Erfindung nutzt die Erkenntnis, dass die durch eine Blaskammer erzeugten Kühlluftströme maßgeblich durch einen innerhalb der Blaskammer vorherrschenden Überdruck der Kühlluft bestimmt ist. Insoweit ist es erforderlich, dass in jeder Blaskammer ein identischer Überdruck der Kühlluft vorherrscht. Hierzu sind die Blaskammern durch eine Differenzdruckmesseinrichtung miteinander verbunden, durch welche ein Differenzdruck der Kühlluft innerhalb der Blaskammern detektierbar ist. Somit besteht die Möglichkeit, den jeweiligen Ist-Zustand der Kühlluft innerhalb der Blaskammern zu überwachen und mögliche Druckausgleichsvorgänge einzuleiten.
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Um selbst kleinste Druckabweichungen innerhalb der Blaskammer detektieren zu können, ist die Weiterbildung der Erfindung besonders vorteilhaft, bei welcher die Differenzdruckmesseinrichtung eine verformbare Membrane und eine mit der Membrane zusammenwirkende Sensoreinrichtung aufweist, wobei die Membrane zwischen zwei Flanschenden von Rohrstutzen eingespannt ist und wobei die gegenüberliegenden Anschlussenden der Rohrstutzen mit dem Blaskammern verbunden sind. So führen bereits kleinste Differenzdrücke im Bereich von 0 - 15 Pa zu einer deutlichen Formänderung an der Membrane, die über die Sensoreinrichtung erfassbar ist.
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Damit die Verformung der Membrane sicher detektierbar ist, weist die Sensoreinrichtung zumindest einen Sensor auf, der mit einem Abstand zur Membrane angeordnet ist und der mit einer Überwachungseinheit verbunden ist. Alternativ wird die Sensoreinrichtung jedoch bevorzugt mit mehreren Sensoren ausgebildet, die zur Erfassung einer Formänderung der Membrane in einem Abstand zu der Membrane angeordnet sind und die mit einer Überwachungseinheit verbunden sind. So lässt sich beispielsweise durch Abstandsveränderungen zwischen der Membrane und den Sensoren eine Druckdifferenz signalisieren.
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Die Sensoren sind hierzu bevorzugt mittig zur Membrane und auf beiden Seiten der Membrane verteilt angeordnet. Somit lässt sich feststellen, in welcher der Blaskammern ein erhöhter oder ein niedriger Überdruck der Kühlluft vorherrscht.
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Um eine zulässige Verformung der Membrane nicht zu überschreiten, ist die Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, bei welcher der Membrane mit einem Abstand zu jeder Seite jeweils ein Stützkorb zugeordnet ist, um eine Verformbarkeit der Membrane zu begrenzen. So kann es insbesondere bei einem Prozessbeginn oder einem Prozessabbruch zu überhöhten Differenzdrücken führen, die eine maximale Verformbarkeit der Membrane erzeugen.
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Zur Gewährleistung, dass beim Aufwickeln der Fäden diese unter gleichen Bedingungen mit gleichen physikalischen Eigenschaften gewickelt werden, ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt ausgeführt, bei welcher die Überwachungseinheit mit einem Steuergerät einer Aufwickelmaschine verbunden ist und durch welche Aufwickelmaschine die Fäden gemeinsam zu Spulen gewickelt werden. Damit besteht die Möglichkeit, bei einem unzulässigen Differenzdruck den Wickelvorgang der Fäden in der Aufwickelmaschine zu unterbrechen. Ebenso kann die Aufwickelmaschine nur dann die Fäden zu Spulen wickeln, wenn möglichst in den Blaskammern gleiche Konditionen zur Erzeugung der Kühlluftströme vorherrschen. Die Fäden können dabei einzeln oder nach einem Fachen jeweils als ein Verbundfaden aufgewickelt werden.
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Damit ein Druckausgleich in den Blaskammern möglichst schnell erfolgen kann, ist desweiteren vorgesehen, dass die Überwachungseinheit mit zumindest einem Druckstellmittel zur Einstellung eines Druckausgleichs in der Blaskammer verbunden ist, welches Druckstellmittel einen der Blaskammern zugeordnet ist. Damit lassen sich bevorzugt die Zufuhr der Kühlluft zu den Blaskammern regulieren, um eine Druckerhöhung oder eine Drucksenkung des in der Blaskammer vorherrschenden Überdruckes der Kühlluft zu erhalten.
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Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die Überwachungseinheit mit einem Anzeigemittel verbunden ist, welches Anzeigemittel einem Operator zugeordnet ist. So könnte das Anzeigemittel sowohl drahtlos als auch drahtgebunden mit der Überwachungseinheit verbunden sein, um dem Operator eine Benachrichtigung und Handlungsanweisung zu übermitteln. So ist es möglich, dass manuelle Druckstellmittel zur Erzeugung eines Druckausgleichs zwischen den Blaskammern durch den Operator bedient werden.
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In Abhängigkeit vom Fadentyp und Prozess lässt sich ein quergerichteter Kühlluftstrom oder ein radial gerichteter Kühlluftstrom zur Abkühlung der Filamentstränge nutzen. So weisen die Blaskammern gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung jeweils eine luftdurchlässige Blaswand auf, die einem Kühlschacht zur Erzeugung eines quer gerichteten Kühlluftstromes zugeordnet sind.
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Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, mehrere luftdurchlässige Kühlzylinder innerhalb der Blaskammer anzuordnen, durch welche jeweils ein Radial von außen nach innen gerichteter Kühlluftstrom erzeugbar ist und welche mittig unterhalb der Spinndüsen angeordnet sind. Unabhängig von der Ausführung der Blaskammern lässt sich dabei in jeder der Blaskammern identische Kühlluftströme zum Abkühlen der Filamentstränge erzeugen.
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Die erfindungsgemäße Schmelzspinnvorrichtung ist zur Herstellung von allen bekannten synthetischen Fäden aus Polyester oder Polyamid geeignet. So können sogenannte POY-, FDY-, IDY- und BCF-Garne hergestellt werden.
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Zur Erläuterung der Erfindung wird die erfindungsgemäße Schmelzspinnvorrichtung anhand einiger Ausführungsbeispiele unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
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Es stellen dar:
- 1 schematisch eine Längsschnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schmelzspinnvorrichtung zur Herstellung synthetischer Fäden
- 2 schematisch eine Querschnittsansicht des Ausführungsbeispiels aus 1
- 3 schematisch eine Rückansicht des Ausführungsbeispiels aus 1
- 4 schematisch eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels der Differenzdruckmesseinrichtung des Ausführungsbeispiels aus 1
- 5 schematisch eine Längsschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schmelzspinnvorrichtung
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In den 1, 2 und 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schmelzspinnvorrichtung schematisch in mehreren Ansichten dargestellt. 1 zeigt das Ausführungsbeispiel in einer Längsschnittansicht, 2 in einer Querschnittsansicht und 3 in einer Rückansicht. Insoweit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung für beide Figuren.
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Das Ausführungsbeispiel der Schmelzspinnvorrichtung zur Herstellung synthetischer Fäden zeigt zwei nebeneinander angeordnete Spinnstationen 1.1 und 1.2. Jede der Spinnstationen enthält eine Gruppe von Spinndüsen 2.1 und 2.2. Die Spinndüsen 2.1 und 2.2 sind jeweils an eine Unterseite eine beheizten Spinnbalkens 30.1 und 30.2 angeordnet. Jede der Spinndüsen 2.1 in der Spinnstation 1.1 über ein Schmelzevereilersystem 4.1 mit einer Spinnpumpe 3.1 verbunden. Die Spinnpumpe 3.1 ist über einen Schmelzezulauf 5.1 mit einer hier nicht dargestellten Schmelzequelle verbunden. Dementsprechend sind die Spinndüsen 2.2 der Spinnstation 1.2 durch ein Schmelzeverteilersystem 4.2 mit einer Spinnpumpe 3.2 gekoppelt. Der Spinnpumpe 3.2 wird über einen Schmelzezulauf 5.2 eine Polymerschmelze der Schmelzequelle zugeführt.
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Unterhalb der Spinnstationen 1.1 und 1.2 ist eine Abkühleinrichtung 6 angeordnet, die zwei separate Blaskammern 7.1 und 7.2 aufweist. Jede der Blaskammern 7.1 und 7.2 weist eine luftdurchlässige Blaswand 8.1 und 8.2 auf, die sich parallel seitlich neben den Spinndüsen 2.1 und 2.2 erstreckt. Die Blaskammern 7.1 und 7.2 sind mit ihren Blasenden 8.1 und 8.2 einem Kühlschacht 10 zugeordnet. Der Kühlschacht 10 erstreckt sich unterhalb der Spinndüsen 2.1 und 2.2 und wird von frisch extrudierten Filamentsträngen 13 durchdrungen.
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Die Blaskammer 7.1 ist über einen Zufuhrkanal 9.1 mit einer Klimaluftquelle 12 verbunden. Die Blaskammer 7.2 ist ebenfalls über einen separaten Zufuhrkanal 9.2 mit der Klimaluftquelle 1 gekoppelt. Innerhalb des Zufuhrkanals 9.1 und 9.2 ist jeweils ein Druckstellmittel 11.1 und 11.2 angeordnet. Die Druckstellmittel 11.1 und 11.2 sind jeweils durch eine manuell verstellbare Drosselklappe 25 gebildet, die einen durch die Klimaluftquelle 12 zugeführten Volumenstrom der Kühlluft beeinflussen.
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Wie aus den Darstellungen der 2 und 3 hervorgeht, sind die Blaskammern 7.1 und 7.2 durch eine Differenzdruckmesseinrichtung 15 miteinander verbunden. Die Differenzdruckmesseinrichtung 15 weist zwei miteinander verbundene Rohrstutzen 23 und 24 auf. Der Rohrstutzen 23 mit einem Anschlussende 23.2 mit der Blaskammer 7.1 verbunden. Dieses Situation ist in 2 dargestellt.
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Der Rohrstutzen 24 ist mit seinem Anschlussende 24.2 mit der Blaskammer 7.2 verbunden. An ihren Flanschenden 23.1 und 24.1 sind die Rohrstutzen 23 und 24 dichtend miteinander verbunden. Zur weiteren Erläuterung der Differenzdruckmesseinrichtung 15 wird zusätzlich zu der 4 Bezug genommen.
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In der 4 ist schematisch eine Querschnittsansicht der Flanschenden 23.1 und 24.1 der Rohrstutzen 23 und 24 dargestellt.
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Wie aus der 4 hervorgeht, ist zwischen den Flanschende 23.1 und 24.1 eine verformbare Membrane 16 eingespannt. Der Membrane 16 ist zu beiden Seiten jeweils ein luftdurchlässiger Stützkorb 20.1 und 20.2 zugeordnet, die ebenfalls über die Flanschenden 24.1 und 23.1 gehalten sind. Die Membrane 16 wirkt mit einer Sensoreinrichtung 17 zur Messung eines Differenzdruckes zwischen den Blaskammern 7.1 und 7.2 zusammen. Die Sensoreinrichtung 17 weist in diesem Ausführungsbeispiel zwei Sensoren 18.1 und 18.2 auf, die jeweils mittig zur Membrane 16 an den Stützkörben 20.1 und 20.2 gehalten sind. Die Sensoren 18.1 und 18.2 sind über Signalleitungen mit einer Überwachungseinheit 19 verbunden.
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Wie aus der Darstellung in 3 hervorgeht, ist die Überwachungseinheit 19 drahtlos mit einem Anzeigemittel 31 verbunden. Das Anzeigemittel 31 könnte stationär in einer Bedienungsstation angeordnet sein oder als mobiles Gerät einem Operator zugeordnet sein.
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Das Ausführungsbeispiel ist in den 1 und 2 in einem Betriebszustand dargestellt. So werden durch die Spinndüsengruppen 2.1 und 2.2 jeweils mehrere Bündel von Filamentsträngen 13 extrudiert, die nach einer Abkühlung zu einem Faden zusammengeführt werden. Zur Abkühlung wird den Blaskammern 7.1 und 7.2 der Abkühleinrichtung 6 jeweils ein Volumenstrom einer Kühlluft zugeführt. Dabei entsteht innerhalb der Blaskammern 7.1 und 7.2 ein Überdruck, der die Kühlluft durch die Blaswände 8.1 und 8.2 drückt, so dass ein quer gerichteter Kühlluftstrom zur Abkühlung der Filamentstränge 13 erzeugt wird. Um an den Filamentsträngen beider Spinndüsengruppen 2.1 und 2.2 identische physikalische Eigenschaften zu erzeugen, ist der Vorgang zur Verfestigung der Filamentstränge 13 maßgeblich. Daher wird durch jede der Blaskammern 7.1 und 7.2 eine im wesentlichen identischer Kühlluftstrom erzeugt. Um Veränderungen aufgrund unterschiedlicher Überdrücke in den Blaskammern 7.1 und 7.2 zu erfassen und zu elimenieren, sind beide Blaskammern 7.1 und 7.2 durch die Differenzdruckmesseinrichtung 15 verbunden.
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Wie aus der Darstellung in 4 hervorgeht, steht der Überdruck der Blaskammer 7.1 in den Rohrstutzen 23 an und wirkt auf die Membrane 16. Dementsprechend ist der Überdruck der Kühlluft der Blaskammer 7.2 an dem Rohrstutzen 24 und wirkt ebenfalls auf die Membrane 16 ein. Sollten die Überdrücke in den Rohrstutzen 23 und 24 unterschiedlich sein, kommt es zu einer Verformung der Membrane 16. Die Verformung der Membrane 16 wird entweder von dem Sensor 18.1 oder von dem Sensor 18.2 erfasst und der Überwachungseinheit 19 zugeführt. Im Fall eines unzulässigen Differenzdruckes zwischen den Blaskammern 7.1 und 7.2 wird durch die Überwachungseinheit 19 eine Bedienungsinformation an das Anzeigemittel 13 übertragen, und einem Operator gegenüber angezeigt. Der Operator ist dann in der Lage, die Druckstellmittel 11.1 oder 11.2 zu betätigen, damit ein Ausgleich des Differenzdruckes in den Blaskammern 7.1 und 7.2 erreicht wird.
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Für den Fall, dass die erzeugten Fäden der Spinndüsengruppen 2.1 und 2.2 gemeinsam durch eine Aufwickeleinrichtung an einer Spulspindel parallel zu Spulen gewickelt werden oder die Fäden der Spinndüsengruppen 2.1 und 2.2 jeweils zu Verbundfaden kombiniert werden und anschließend gemeinsam durch eine Spulspindel zu Spulen gewickelt wird, ist ein Eingriff in den Aufwickelvorgang von Vorteil. So können unterschiedliche Dehnungen in den Fäden zu unterschiedlichen Spulaufbauten und letztendlich zu unterschiedlichen Spuldurchmessern führen. So besteht die Möglichkeit, dass die Überwachungseinheit 19 direkt mit einem Steuergerät einer Aufwickelmaschine verbunden ist. So könnte beispielsweise die Aufwicklung der Fäden bei einem unzulässigen Differenzdruck zwischen den Blaskammern 7.1 und 7.2 abgebrochen werden. Insbesondere bei Prozessbeginn ist es vorteilhaft, die Aufwicklung der Fäden erst nach einem Druckausgleich in den Blaskammern 7.1 und 7.2 zu starten. So könnte beim Ausbleiben von Signalen der Sensoren 18.1 und 18.2 die Überwachungseinheit 19 ein Steuersignal erzeugen und dem Steuergerät der Aufwickelmaschine zu Freigabe der Aufwicklung zuführen.
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Das in 1 bis 3 dargestellte Ausführungsbeispiel ist grundsätzlich auch geeignet, die Blaskammern 7.1 und 7.2 mit separaten Klimaluftquellen gekoppelt sind. Hierzu sind in 1 die Klimaluftquellen 12.1 und 12.2 gestrichelt dargestellt.
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Zudem wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nach 1 bis 3 jeweils ein Kühlluftstrom durch die Blaskammern 7.1 und 7.2 erzeugt, der quer gerichtet ist und von einer Seite die Filamentstränge 13 durchdringt. Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, mit den Blaskammern 7.1 und 7.2 eine radial von außen nach innen gerichteten Kühlluftstrom zu erzeugen. Hierzu ist in 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schmelzspinnvorrichtung schematisch in einer Längsschnittansicht dargestellt. Das Ausführungsbeispiel nach 5 ist im wesentlichen identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach 1 bis 3, so dass an dieser Stelle nur die Unterschiede erläutert werden und ansonsten zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorgenannte Beschreibung Bezug genommen wird.
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Bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel der Schmelzspinnvorrichtung weist die Abkühleinrichtung 6 zwei Blaskammern 7.1 und 7.2 auf, die nebeneinander angeordnet sind und jeweils über einen Zufuhrkanal 9.1 und 9.2 mit einer Klimaluftquelle 12 verbunden ist. Die Blaskammern 7.1 und 7.2 erstrecken sich bis unterhalb der Spinndüsengruppen 2.1 und 2.2 und beinhalten zu jeder Spinndüsengruppe 2.1 und 2.2 mehrere Kühlzylinder 27. Die Kühlzylinder 27 weisen eine luftdurchlässige Zylinderwand auf, und bilden innerhalb der Blaskammer 7.1 und 7.2 jeweils einen Filamenteinlass 28 unmittelbar koaxial zu den Spinndüsen 2.1 und 2.2 sowie einen Filamentauslass 29 an den Unterseiten der Blaskammern 7.1 und 7.2. Die Kühlzylinder 27 durchdringen somit die Blaskammern 7.1 und 7.2. Die in den Blaskammern 7.1 und 7.2 enthaltene Kühlluft wird so mit von jedem der Kühlzylinder 27 radial von außen nach innen auf die Filamentstränge 13 geführt.
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Zur Einstellung des Volumenstromes der Kühlluft der Klimaluftquelle 12 ist jedem Zufuhrkanal 9.1 und 9.2 jeweils ein Druckstellmittel 11.1 und 11.2 zugeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel sind den Druckstellmitteln 11.1 und 11.2 jeweils ein Aktor 26.1 und 26.2 zugeordnet, um diesen Fall die Drosselklappen 25 zu verstellen. Die Aktoren 26.1 und 26.2 könnten über eine hier nicht näher dargestelltes Steuergerät direkt mit der Überwachungseinheit 19 der Differenzdruckmesseinrichtung 15 verbunden sein. Im Fall eines Differenzdruckes der Kühlluft in den Blaskammern 7.1 und 7.2 könnte somit eine automatisierte Einstellung zum Druckausgleich erfolgen.
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Die Funktion des in 5 dargestellten Ausführungsbeispiels der Schmelzspinnvorrichtung ist im übrigen identisch zu dem vorgenannten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schmelzspinnvorrichtung. Insoweit wird auch an dieser Stelle Bezug zu der vorgenannten Beschreibung genommen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009038496 A1 [0002, 0004]
