Der
Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Spinnkopf der eingangs
genannten Art mit einer größtmöglichen
Filterkapazität
auszustatten und dabei die genannten Nachteile zu vermeiden.
Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine insbesondere für hohe Schmelzedurchsätze geeignete
Filtereinrichtung zu schaffen, die zur selbstdichtenden Montage
in einem Spinnkopf geeignet ist.
Für einen
Spinnkopf wird die erfindungsgemäße Aufgabe
dadurch gelöst,
dass ein separates zweites Filterringelement vorgesehen ist, das
mit Abstand zu dem außen
liegenden ersten Filterringelement angeordnet ist und das von innen
nach außen durchströmbar ist,
wobei zwischen den beiden Filterringelementen ein Abgaberaum gebildet
ist.
Für eine Filtereinrichtung
wird die erfindungsgemäße Aufgabe
dadurch gelöst,
dass dem Filterringelement im Abstand ein zweites Filterringelement
mit kleinerem Durchmesser zugeordnet ist, welcher von einem Teilstrom
des Schmelzestromes von innen nach außen durchströmt wird,
dass die Stützenden
der Filterringelemente zu konzentrischen Dichtkanten ausgebildet
sind und dass beide Filterringelemente eine im wesentlichen gleichgroße Steifigkeit
aufweisen.
Die
erfindungsgemäß Anordnung
und Ausbildung der beiden Filterringelemente hat zur Folge, dass
ein gleichmäßiger, homogenisierter
Schmelzestrom zum Schmelzspinnen bei hohen Schmelzedurchsatzraten
erzielt wird. Jeder der Filterringelemente wird sehr gleichmäßig durchströmt. Die
geschachtelte Bauweise der Filterringelemente führt zudem zu einer kompakten
Bauform. Durch die im wesentlichen gleichgroße Steifigkeit der Filterringelemente
ist eine gemeinsame Fixierung innerhalb des Spinnkopfes ohne Gefahr örtlicher
Undichtigkeiten möglich.
Zur
Fixierung der Filterringelemente zueinander hat sich insbesondere
die Weiterbildung der Erfindung bewährt, bei welcher ein Verteilerring
den Filterringelementen zugeordnet ist. Hierbei enthält der Verteilerring
einen Verteilerkopf, der jeweils an einem oberen Stützende der
Filterringelemente anliegt, und einen Verteilerkragen, der in den
Abgaberaum zwischen den Filterringelementen ragt. Bei einer selbstdichtenden
Anordnung der Filtereinrichtung innerhalb des Spinnkopfes ist der
Verteilerring beweglich gehalten.
Der
Verteilerring ist somit besonders geeignet, um einerseits eine zwischen
dem Verteilerkopf und den oberen Stützenden der Filterringelemente eine
Abdichtung des Abgaberaumes gegenüber dem Schmelzezulauf zu bilden
und andererseits zu Erhöhung
der Stabilität
der Filterringelemente eine radiale Abstützung sicherzustellen. Hierzu
weist der Verteilerkragen zu beiden Seiten an seinem Umfang verteilt
mehrere Stege auf, die an den Filterringelementen anliegen.
Zur
Sicherstellung einer Zentrierung insbesondere an einem beweglich
gehaltenen Verteilerring ist gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine zwischen der Einlassplatte
und der Düsenplatte
angeordnete Halteplatte vorgesehen, durch welche eine Abstützung der
unteren Stützenden
der Filterringelemente gebildet ist.
Hierbei
ist besonders vorteilhaft, wenn die Halteplatte oberhalb der Abstützung eine
ringförmige Verteilerkammer
aufweist, in welcher die Filterringelemente gehalten sind. Somit
lässt sich
durch Formgebung der Wandungen der Verteilerkammer eine optimierte
Schmelzezuführung
zu den einzelnen Filterringelementen ausführen. Die Schmelzezuführung von
dem Schmelzezulauf zu Verteilerkammer kann dabei vorteilhaft durch
einen äußeren Ringkanal
und einen inneren Ringkanal erfolgen, der sich zwischen dem Verteilerring
und der Halteplatte am gegenüberliegenden
Stützende
der Filterringelemente ausbildet.
Die
Halteplatte kann auch dazu genutzt werden, um die Schmelze nach
Austritt aus dem Abgaberaum zu den einzelnen Düsenbohrungen der Düsenplatte
zu verteilen. Hierzu ist zumindest eine Verteilernut auf der Unterseite
der Halteplatte ausgebildet. Die Verteilernut lässt sich durch weitere Teilnuten zu
einem Nutensystem erweitern, so dass sowohl ringförmige als
auch kreisförmige
Düsenbohrungenanordnungen
in der Düsenplatte
gleichmäßig mit
einer Schmelze versorgt werden können.
Es
ist jedoch auch möglich,
zwischen der Halteplatte und der Düsenplatte eine zusätzliche
Verteilerplatte anzuordnen, durch welche die Verteilung der Schmelze
ausgeführt
wird.
Zur
Realisierung einer ausreichenden Druckstabilität bei günstigen Durchströmungseigenschaften
sind die Filterringelemente vorzugsweise durch jeweils einen Stützzylinder
mit wandseitigen Fluiddurchlässen
und einem Filtermantel gebildet. Hierbei ist der äußere Stützzylinder
mit dem außen
liegenden Filtermantel und der innere Stützzylinder mit dem innen liegenden
Filtermantel zu jeweils einer Einheit verbunden. Durch die in dem
Stützzylinder
wandseitig eingebrachten Fluiddurchlässen lässt sich die gewünschte Steifigkeit
beeinflussen. So können
die Größe und die
Anzahl der Fluiddurchlässe
bei beiden Filterringelementen unterschiedlich ausgebildet sein.
Der äußere Filtermantel
und der innere Filtermantel werden vorzugsweise durch ein plissiertes Filtermaterial
gebildet, um eine größtmögliche Filterfläche zu erhalten.
Das plissierte Filtermaterial lässt sich
dabei vorteilhaft als Drahtgewebe oder einem Vlies ausbilden.
Weitere
Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele
des erfindungsgemäßen Spinnkopfes
sowie eines Ausführungsbeispiels
des Filterringelementes unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
näher beschrieben.
Es
stellen dar:
1 schematisch
eine Längsschnittsansicht
durch einen erfindungsgemäßen Spinnkopf
mit erfindungsgemäßer Filtervorrichtung
2 schematisch mehrere Ansichten der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung
aus dem Ausführungsbeispiel
des Spinrkopfes nach 1.
3 schematisch
eine Längsschnittsansicht
eines weiteren Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Spinnkopfes
In 1 ist
ein erstes Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Spinnkopfes
schematisch
in einer Längsschnittsansicht dargestellt.
Der Spinnkopf weist ein zylindrisches Gehäuse 1 auf. An der
Unterseite vom Gehäuse 1 ist
ein innen liegender Gehäusekragen 7 ausgebildet.
An dem Gehäusekragen 7 liegt
eine innerhalb des Gehäuses 1 geführte Düsenplatte 5.
Die Düsenplatte 5 weist
an ihrer Un terseite eine Vielzahl von Düsenbohrungen G auf, die durch
Düsenkanäle 35 mit
der Oberseite der Düsenplatte 5 in
Verbindung stehen.
Am
oberen Ende vom Gehäuse 1 ist
ein innen liegendes Gewinde 8 ausgebildet, durch welches eine
Einlassplatte 2 innerhalb des Gehäuses 1 geführt wird.
Die Einlassplatte 2 besitzt einen mittig ausgebildeten
Schmelzezulauf 3, der an einer hier nicht dargestellten
Schmnelzeleitung angeschlossen ist. Der Schmelzezulauf 3 ist über Zulaufkanäle 23 mit der
Unterseite der Einlassplatte 2 verbunden.
Zwischen
der Einlassplatte 2 und der Düsenplatte 5 ist eine
Filtereinrichtung 4 innerhalb des Gehäuses 1 ausgebildet,
durch welche die in der Einlassplatte 2 ausgebildeten Zulaufkanäle 23 mit
den Düsenkanälen 35 der
Düsenplatte 5 verbunden
sind.
Zur
Aufnahme und Halterung der Filtereinrichtung 4 ist zwischen
der Einlassplatte 2 und der Düsenplatte 5 eine Halteplatte 17 angeordnet.
Dabei ist die Einlaßplatte 2 derart
in das Gehäuse 1 eingeführt, dass
die Dichtspalte zwischen der Düsenplatte 5 und
der Halteplatte 17 sowie zwischen der Einlassplatte 2 und
der Halteplatte 17 abgedichtet sind. In der Halteplatte 17 ist
eine ringförmige
Verteilerkammer 18 ausgebildet, die über einen Durchlass 32 mit einer
Verteilernut 19 an der Unterseite der Halteplatte 17 verbunden
ist. Der Durchlass 32 ist ebenfalls ringförmig ausgebildet.
Hierzu besteht die Halteplatte 17 aus einer äußeren und
einer inneren Hälfte.
Symmetrisch zu dem Durchlass 32 ist ein erstes, äußeres Filterringelement 9 und
ein zweites, inneres Filterringelement 10 innerhalb der
Verteilerkammer 18 angeordnet. Der Aufbau der Filterringelemente 9 und 10 wird
nachfolgend noch näher
beschrieben.
Das äußere Filterringelement 9 und
das innere Filterringelement 10 sind zylindrisch ausgebildet und
im Abstand zueinander angeordnet. An einem oberen Stützende 15 liegt
ein Verteilerring 12 an. Der Verteilerring 12 wird
durch den außerhalb
der Filterringelemente 9 und 10 ausgebildeten
Verteilerkopf 13 und dem zwischen die Filterringelemente 9 und 10 hinragenden
Verteilerkragen 14 gebildet. Der Verteilerring 12 ist
auf der oberen Seite der Halteplatte 17 zu der gegenüberliegenden
Einlassplatte 2 durch ein Federelement 25 abgestützt. Dabei
erstreckt sich der Verteilerkopf 13 im wesentlichen über den
gesamten Öffnungsquerschnitt
der Verteilerkammer 18 innerhalb der Halteplatte 17,
wobei auf dem Innenumfang des Verteilerkopfes 13 ein zwischen
der Halteplatte 17 und dem Verteilerring 12 gebildeter
innerer Ringkanal 21 und auf der äußeren Umfangsseite des Verteilerkopfes 13 ein
zwischen dem Vereilerring 12 und der Halteplatte 17 gebildeter äußerer Ringkanal 20 angeordnet
sind. Oberhalb des Verteilerkopfes 13 ist auf der Unterseite
der Einlassplatte 2 eine Zulaufkammer 22 ausgebildet,
in welcher die Zulaufkanäle 23 münden. Durch
den äußeren Ringkanal 20 und
den inneren Ringkanal 21 ist die Zulaufkammer 22 mit
der Verteilkammer 18 verbunden, die durch die Filterringelemente 9 und 10 in
eine äußere und
eine innere Hälfte
geteilt ist.
Zwischen
den Filterringelementen 9 und 10 ist ein Abgaberaum 11 ausgebildet,
wobei sich die unteren Stützenden 16 der
Filterringelemente 9 und 10 am unteren Ende der
Verteilkammer 18 an der Halteplatte 17 abstützen. Der
in den Abgaberaum 11 hineinragende Verteilerkragen 14 des
Verteilerringes 12 weist auf seiner innen liegenden und
außen
liegenden Längsseiten
jeweils mehrere Stege 24 auf, durch welche die Filterringelemente 9 und 10 radial abgestützt sind.
In
Betrieb wird dem Spinnkopf eine Schmelze eines Polymers unter Druck über den
Schmelzezulauf 3 zugeführt.
Dabei gelangt die Schmelze über die
Zulaufkanäle 23 in
die Zulaufkammer 22. Von der Zulaufkammer 22 gelangt
ein Teil Strom des Schmelzestromes über den äußeren Ringkanal 20 in
die äußere Hälfte der
Verteilkammer 18 und ein zweiter Teil Strom des Schmelzestromes über den
inneren Ringkanal 21 in die innere Hälfte der Verteilkammer 18. Hierbei
wird eine resultierende Druckkraft an dem Verteilerring 12 erzeugt,
die den Verteilerring 12 in Richtung der Düsenplatte 5 drückt. Somit
wird das untere Stützende 16 der
Filterringelemente 9 und 10 gegen die Abstützung der
Halteplatte 17 und das obere Stützende 15 gegen die
Unterseite des Verteilerkopfes 13 gedrückt. Die an den Stützenden 15 und 16 ausgebildeten
Dichtkanten führen
somit zu einer Dichtung zwischen der Verteilerkammer 18 und
dem Abgaberaum 11.
Die
Filterringelemente 9 und 10 werden gleichmäßig durchströmt. Dabei
wirkt an dem äußeren Filterringelement 9 ein
von außen
aus der Verteilkammer 18 nach innen in Richtung des Abgaberaumes 11 fließender Teilstrom.
An dem inneren Filterringelement 10 wirkt dagegen ein entgegengesetzter Teilstrom,
der von innen aus der Verteilkammer 18 nach außen in Richtung
des Abgaberaumes 11 strömt.
In dem Abgaberaum 11 werden die Teilströme über den Verteilerkragen 14 zusammengeführt und über den
Durchlass 32 in die Verteilernut 19 geführt. Von
der Verteilernut 15 gelangt die Schmelze in die Düsenkanäle 35,
um als eine Vielzahl von synthetischen Filamenten durch die Düsenbohrungen 6 extrudiert
zu werden.
Um
einerseits eine gleichmäßige Durchströmung und
andererseits eine möglichst
große
Filterfläche
bieten zu können,
können
die Filterringelemente 9 und 10 gemäß dem nachfolgenden
Ausführungsbeispiel
ausgebildet sein. In 2 ist eine erfindungsgemäße Filtereinrichtung
für einen
Spinnkopf in mehreren Ansichten schematisch dargestellt. Hierbei
zeigt 2.1 schematisch einen Längsschnitt und 2.2 schematisch einen Querschnitt. Soweit kein
ausdrücklicher
Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung
für beide
Figuren.
Die
Filtereinrichtung weist ein äußeres Filterringelement 9 und
ein mit kleinerem Durchmesser ausgebildetes inneres Filterringelement 10 auf.
Die beiden Filterringelemente 9 und 10 sind im
Durchmesser derart gewählt,
dass zwischen den Filterringelementen 9 und 10 ein
ausreichender Abstand zur Ausbildung eines Abgaberaumes 11 entsteht.
Die Fixierung und Zuordnung der Filterringelemente 9 und 10 wird
dabei vorzugsweise durch ein Verteilerring 12 erreicht.
Der Verteilerring 12 ist in der 2.1 und 2.2 gestrichelt dargestellt. Die Zuordnung und die Fixierung
der Filterringelemente in 9 und 10 kann jedoch
auch durch andere äquivalente
Mittel erreicht werden.
Das äußere Filterringelement
9 wird
durch einen Stützzylinder
26 und
einem dem Stützzylinder
26 umschließenden Filtermantel
29 gebildet.
Der Stützzylinder
26 und
der Filtermantel
29 sind jeweils an dem oberen Stützende
15 und
an dem unteren Stützende
16 zusammengefügt und bilden
jeweils eine umlaufende Dichtkante
31. Der Stützzylinder
26 weist
mehrere Fluiddurchlässe
27 auf.
Ein derartiges Filterringelement ist beispielsweise aus der
EP 1 093 535 bekannt, so
dass an dieser Stelle hierzu Bezug genommen werden kann.
Der
Filtermantel 29 ist vorzugsweise durch ein plissiertes
Filtermaterial gebildet.
Das
innere Filterringelement 10 ist identisch zu dem äußeren Filterringelement 9 aufgebaut
mit dem einzigen Unterschied, dass an dem Stützzylinder 28 ein
innen liegender Filtermantel 30 angeordnet ist. Der innere
Filtermantel 30 und der Stützzylinder 28 sind
ebenfalls an den Stützenden 15 und 16 zu
jeweils einer Dichtkante 31 zusamengefügt. Unter Bezug auf das zuvor
genannte kann auf eine weitere Erläuterung zu dem inneren Filterringelement 10 verzichtet
werden.
Die
Ausbildung der Fluiddurchlässe 27 in den
Stützzylindern 26 und 28 sind
insbesondere im Hinblick auf eine im wesentlichen gleichmäßige axiale
Steifgkeit der Filterringelemente 9 und 10 gewählt. Es
ist jedoch auch möglich,
zur Vergleichmäßigung einer
axiale Steifigkeit die Wandstärke
der Stützzylinder 26 und 28 unter
Berücksichtigung
der Fluiddurchlässe 27 zu
variieren. In Betrieb sind die Stützzylinder 26 und 28 durch
den Verteilerring 12 abgestützt. Wie in 2.2 gestrichelt dargestellt, weist der Verteilerring 12 an
seinem zwischen die Stützzylinder 26 und 28 greifenden
Kragen zu beiden Seiten mehrere Stege 24 auf, die an den
Stützzylindern 26 und 28 anliegen.
Der Zwischenraum zwischen den Stegen 24 bildet den Abgaberaum 11.
Die
in 2 dargestellte Filtereinrichtung
ist somit geeignet, um zwei Teilschmelzeströme nach der Filtrierung zusamenzuführen. Hierbei
lässt sich ein äußerer Teilschmelzestrom
von außen
nach innen und ein innerer Teilschmelzestrom von innen nach außen führen. Dabei
gewährleisten
die an den Stützenden 15 und 16 ausgebildeten
Dichtkanten 31 einen selbstdichtenden Einsatz innerhalb
des Spinnkopfes.
In 3 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Supnnkopfes
schematisch in einem Längsschnitt
dargestellt. Hierbei wurden die Bauteile gleicher Funktion mit identischen Bezugszeichen
gekennzeichnet.
Das
Ausführungsbeispiel
nach 3 ist im wesentlichen identisch zu dem vorhergehenden
Ausführungsbeispiel
nach 1 so dass an dieser Stelle nur die Unterschiede
erläutert
werden.
In
dem Gehäuse 1 ist
an der Unterseite eine Düsenplatte 5 angeordnet,
die eine kreisförmige
Anordnung von Düsenbohrungen 6 aufweist.
Zwischen der Düsenplatte 5 und
der Einlassplatte 2 ist eine Halteplatte 17 und
eine zwischen der Halteplatte 17 und der Düsenplatte 5 zusätzliche
Verteilplatte 33 angeordnet. Die Halteplatte 17 weist
eine ringförmige Verteilerkammer 18 auf
die über
einen Durchlass 32 mit der Unterseite der Halteplatte 17 verbunden
ist. Der Durchlass 32 ist hierbei durch mehrere in kreisförmiger Anordnung
ausgebildete Bohrungen ausgeführt,
so dass die Halteplatte aus einem Teil besteht. Symmetrisch zu dem
Durchlass 32 sind die Filterringelemente 9 und 10 durch
ein am oberen Stützende 15 angeordneter
Verteilerring 12. Der Vereilerring 12 wird hierbei
durch einen Verteilkragen 14 und einen plattenförmigen Verteilerkopf 13 gebildet.
Oberhalb des Verteilerringes 12 ist in der Einlassplatte
G eine Zulaufkammer 22 ausgebildet, die durch einen äußeren Ringkanal 20 sowie
durch mehrere Einlasskanäle 36 mit
der äußeren und
inneren Hälfte
der Verteilerkammer 18 verbunden.
Unterhalb
der Halteplatte 17 ist die Verteilerplatte 33 angeordnet,
die mehrere Verteilernuten 19 und Verteilerbohrungen 34 aufweist.
Das Nuten- und Bohrungssystem innerhalb der Verteilerplatte 33 ist beispielhaft.
Hierbei wird die aus dem Abgaberaum 11 durch den Durchlass 32 abgeführte Schmelze gleichmäßig auf
die Düsenkanäle 35 der
Düsenplatte 5 verteilt.
Die
Funktion des in 3 dargestellten Ausführungsbeispiels
eines Spinnkopfes ist identisch zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel,
so dass keine weitere Erläuterung
hierzu erfolgt.
Die
Ausführungsbeispiele
nach 1 und 3 stellen eine bevorzugte Variante
des erfindungsgemäßen Spinnkopfes
mit einer selbstdichtenden Filtereinrichtung dar. Der erfindungemäße Spinnkopf
lässt sich
jedoch auch vorteilhaft mit den Varianten ausbilden, bei welchem
keine selbstdichtende sonder eine durch beispielsweise Spannkräfte erzeugte
Abdichtung der Filtereinrichtung erzeugt wird.