DE1660375A1

DE1660375A1 - Vorrichtung zum Spinnen von Kunstfaeden

Info

Publication number: DE1660375A1
Application number: DE19661660375
Authority: DE
Inventors: Gunter Goossens
Original assignee: Inventa AG fuer Forschung und Patentverwertung
Current assignee: Inventa AG fuer Forschung und Patentverwertung
Priority date: 1965-03-03
Filing date: 1966-02-28
Publication date: 1972-04-06
Also published as: NL6602709A; NO120378B; LU50560A1; US3500499A; BE677301A; GB1116007A; FI44146B; CH432711A; AT282806B; ES323682A1

Description

Vorrichtung zum Spinnen von Kunstfäden

Die Erfindung hat eine neue Vorrichtung zum Spinnen von Kunstfäden zum Gegenstand.

Beim Jpinnen von vollsynthetischen iümstfäden wird die dpinnmesse aus dem spinnkopf bei relativ hoher Temperatur, z.B. JOO G, und relativ hohem Druck, ζ.ΰ. 200 at., durch Filter und dpinn-Öffnuncren gepresst, Dichtungsprobleme machen sich dabei störend bemerkbar. Js ist kaum möglich, die gegeneinander abzudichtenden Teile durcb Vorspannung so stark elastisch zu verformen, dass die zur abdichtung erforderliche Anpresskraft trotz der druck- und temperaturoedingten plastischen Verformung der bisher üblichen Dichtungen während den gewünschten langen ^etriebszeiten erhalten bleibt. Die Lösung der Dichtungsproblerne wird ferner dadurch erschwert, dass die 2-vvei üauptteile der spinnvorrichtung, Düsenplatte und Filt-sr, leicht auswechselbar sein müssen. Außerdem muss man wegen der -erforderlichen großen Anzahl von dpinnvorrichtungen nach einfachen und billigen Ausführungen streben, tfilterverstopfun- ^en, Verstopfungen der .Düsenlöcher und Undichtigkeiten sind die uauptUrsachen, die das Auswachsein der dpinnvorrichtungen nach gewissen opinnzeiten nötig machen.

^m die Anpresskraft auf die dichtungen auch dann aufrechtzuerhalten, wenn diese sich unter dem .einfluss von Druck und temperatur plastisch verformen, hat man Dereits das "Prinzip der ^Selbstdichtung" vorgeschlagen, xiierbei wird der eigene Druck der Spinnmasse ausgenützt. Die dpinnvorrichtungen werden konstruktiv so gestaltet, dass die Dichtflächen vom Druck der Spinnmasse nicht auseinander, sondern gegeneinander gepresst werden und dass die gegeneinander abzudichtenden i'eile der plastischen Verformung der Dichtungen folgen können, indem sie ihre Lage verändern. -Drotzdem konnte bisher eine funktionierende spinnvorrichtung , ausschließlich nach dem Prinzip der oelbstdichtung, trotz der dabei zu erwartenden mannigfaltigen Vorteile niciit verwirklicht werden, weshalb u.a. die maximal möglichen - und -B'ilterstandzeiten infolge der zu kurzen üetrieoszeiten

der Dichtungen ois heute nicht völlig ausgenutzt werden konnten.

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-P-

In den Abbildungen bzw. fig., 1, 2, 3 sind bekannte Spannvorrichtungen mit je drei Dichtungsstellen, von denen mindestens eine nicht nach dem Prinzip der Selbstdichtiur; aroeitet, dargestexlt. Darin bedeuten:

1 Düsenplatte,

2 FilterstützDlatte,

3 Filter,

5,6 Dichtungen nach dem xrinzip der selbstdichtung, 7,8 vorgespannte Dichtungen,

9 vorgespannte Dichtung mit Unterstützung der Anpresskraft infolge Druckabfalls im Filter.

Alle diese Vorrichtungen erreichen trotz der vorgesehenen drei Dichtungen nicht die gewünschten langen oSetriebszeiten.

us wurde nun gefunden, dass sich eine Vorrichtung zum Spinnen von Kunstfäden, in welcher die opinnmasse in bekannter »»eise aus dem »Spinnkopf durch den auf der Filterstutzplatte ruhenden Filter der die Spinnöffnungen enthaltenden Düsenplatte aufliesst, und welche die oben erwähnten Nachteile nicht aufweist, verwirklichen lässt, wenn unter ausschließlicher Anwendung des Prinzips der Selbstdichtung die Anzahl der Dichtun~sstellen auf zwei beschränkt wird.

Gegenstand der Erfindung ist eine Spinnvorrichtung zur Herstellung vollsynthetischer Kunstfäden, mit Düsenplatte, einer darüberliegender Filterstützplatte mit Filter, sowie einer rialterung für diese eigentlichen opinnorgane, mit dem Kennzeichen, dass in diesem Aggregat lediglich zwei Dichtungen vorgesehen sind, welche beide durch den Druck der opinnmasse im Innern in Dichtstellung.gepresst werden.

In den Abbildungen bzw. Fig. 4 bis 8 sind verschiedene Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht. Sie sind durch folgende einzelteile gekennzeichnet.

A. am opinnvorgang direkt beteiligte leilei Düsemplatte 1,

Filterstützplatte 2, _

Filter 3; !

am

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B. zur Hal te mney dienende Teile:

.-Spinnkopf 10
D'Iseiifassung 11,
Druckplatte 12,
.-. j t '·) t ζ vori'i c ht ung 14;

G. Diebtungen:

ilachdichtung 5 ,

Dichtung mit etwa quadratischem querschnitt 6,

Die Funktionen dieser Teile sind hei jedem der fünf Beispiele gleich. o.ißxtiiche fünf Beispiele enthalten nur Dichtungen, bei denen das x-rinzip der selbstdichtung angewandt ist. Allen diesen Ausführungsformen sind die Merkmale gemeinsam:

a) Dichtungen 5 und 6, die vom Druck der Spinnmasse angepresst werden;

b) Abdichtung des Filters (.interne Dichtung) durch Verwendung einer Druckplatte 12,mit einer oder mehreren i^apillaren 13, in denen beim Durchströmen der .opinnsiasse ein Druckabfall entsteht, der wiederum ein Anpressen der Druckplatte auf den Filterrand bewirkt.

Di;? zwei ^auptteile Düsenplatte 1 und Filter 3 werden mit der ü'ilterstützplatte 2 in der Düsenfassung 11 zusammengefasst und im spinnkopf 10 dichtend befestigt. Die durch den Druck der üpinnmasse hervorgerufenen Axialkräfte werden üoer Dichtung 6 und Stützvorrichtung 14 in den «Spinnkopf 10 eingeleitet. Die Dichtung 6 kann das .abdichten der D'isenfassung 11 gegen den .Spinnkopf 10 übernehmen, -.vie in Abb. 4 bis 7 dargestellt , oder sie kann, wie Abb. 8 zeigt, die D^;isenplatt;e 1 gegen die Düsenfassung 11 abdichten.

Abu. 9 zeigt, wie sich die Dichtung 6 durch Absenken der Düsenfassuij^ 11 bzw. der Düsenplatte 1 plastisch verformt und sich durch Aufweitung an das äußere Gegenstück anpresst. Der zunächst scharfkantige dichtungsring 6 erreicht bereits bei geringer Andrückkraft, wie sie beim Einsetzen der Vorrichtung mühelos erreicht wird^ eine ge-

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nügende Anfangsdichtigkeit, so dass sich.der für das endgülte Anpressen erforderliche Innendruck sofort aufbauen kann.

Die zweite Dichtung 5 kann als Flachdichtung ausgeführt werden; sie wird nur in axialer Sichtung angepresst. Dies .geschieht durch den Druck über der Druckplatte 12, welcher sich aus den Druckabfällen in der Spinndüse, der Stützplatte, dem .Filter und der Kapillare 13 summarisch zusammensetzt. Durch den in der Kapillare 13 entstehenden Druckabfall wird die Druckplatte 12 auf den Hand des Filters gepresst, so dass ein Umströmen des Filters unmöglich wird, da die Eandein- . fassung dichtet.

Der Filterrand kann auch auf andere Art gepresst werden. Die Druckplatte 12 wird in diesem Falle, z.B. durch Klemmvorrichtungen mit Gewinde oder Federn ersetzt. ■ ■

Die Ausfuhr-ungsf ormen der erfindungs^emtißen Vorrichtung zum Spinnen von Kunstfüden gemäß Abb. 4 bis 6 sind insbesondere für kleine Düsenplatt endurchmess er (unter 100 mm) , diejenigen gemäß Abu. 7 für nicht runde Düsenplatten und diejenige gemäß Abb. 8 für große Düsenplatten- durchmesser (über 100 mm) geeignet.

Mit den Vorrichtungen der Erfindung ist es gelungen, die Betriebszeit der Dichtungen so weit zu erhöhen, dass ein Auslaufen der -Spinnmasse während des Spinnens praktisch ausgeschlossen ist. Versuche haben gezeigt, dass die üetriebszeit der Gesamtvori-ichtung nunmehr lediglich durch "diejenige des Filters begrenzt wird. Die Filterstandzeit, die vom Reinheitsgrad der Spinnmasse und dem gebotenen Reinheitsgrad'des zu spinnenden Fadens abhängt, stellt die natürliche optimale Grenze der Betriebszeit einer Spinnvorrichtung dar. . ₌

Eine noch bessere Ausnutzung der Filterfläche wird erreicht, indem die Filtersti'itzplatte so aufgerauht wird, dass zwischen ihr und dem Filtergewebe nur noch Punkt- oder Linienberührung besteht, so dass eine -_ouerströmung unter dem Filtergewebe ermöglicht wixä. Dadurch wird erreicht, dass auch diejenigen i'eile des Filtergewebes durchströmt werden, die nicht unmittelbar über einem Loch der Stützplatte liefen. Der i^and des Filtergewebes wird eiwefasst, z.ß. mit Aluminiumblech, und zur Ver-

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meidung interner Lecks auf den nicht aufgerauhten Rand der .Ütützplatte gepresst.

In gewissen Fällen kann auf dieFilterstützplatte 2 verzichtet werden« Das Filter wird dann direkt.zwischen Düsenplatte 1 und Druckplatte 12 eingeklemmt. Die^rs trifft z.B. zu, wenn die opinnoffnungen in der Düsenplatte so angeordnet sind, dass eine genügende Ausnützung der Filterflache erreicht werdenkann, oder wenn die .öpinnmasse. so rein ist, dass auch bei. langen üpinnzeiten nur wenige grobe Bestandteile zurückzuhalten sind. Ferner muss eine gleichmäßige ßeaufschlagung der einzelnen btiinnoffnungen gewährleistet sein« Die Überseite der Düsenplatte, welche in diesem Fall die Holle der Filterstützplatte übernimmt, kann .ebenso" aufgerauht werden, wie dies f":r die Filter stützplatte 2. Geschrieben wurde»-

Zur weiteren Erläuterung der iirfindung wird in der Anlage noch eine beiieifsaai^ige v^rergleicrLsskizze überreicht. Vorschriftsmäßige iixem-J)Ia. e werden später nachgereicht.- . .

Auf dieser okizze ist der Spinnkopf mit dem.-be.zugszeichen (10) bezeichnet ^ in dem alle übrigen Teile jeweils als zusa/uaengeDaute Ein." tiyit eintreyetzt und auch als solche, beispielsweise nach dem Undichtwerden einer Dichtung, wieder-ausgewechselt werden.

Das lin.-ce üild stellt die herköinmliche Yorrichtunp; dar.. Hier ist. sin Düsenfilterpaket, bestehend aus Düsenplatte 1,, .etützplatte 2, Filter 3 , Festkörper 15 mit Hilfe der Düsenfassung 11 und einer rress-ochraube 16 fest zusammengeschrwibt und durch starkes Anziehen der letzteren vorgespannt. Dabei werden die zwischen den 'feilen 1, 2 und 15 angeordneten Dichtungen 8 und 9 fest zusammengepresst und die Dichtung 8 fungiert gleichzeitig als liandeinfassung des Filters 3- Die Düsenfassung wird auf Zug beansprucht. Die Dichtung 7 win est nach dem Sinuau des. auswechselbarenDüsenfilterp^kets durch. Anziehen der schrauben 17 acgepresst. während des opinxvens sind die Hoair«urne im Innern der-Vorrichtung mit der unter

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hohen Druck stehenden geschmolzenen Jpinnmasse gefüllt, wie das Diagramm zeigt, setzten'.Filter* und Düsenplatte der .Schmelze den Tüßten widerstand entgegen und-.werden daher nach .unten, d.h. in der okizze nach rechts gedrückt. Dementsprechend wird der Presskörper nach oben, d.h. in der Zeichnung nach links gedrückt, .»/oil 'der hydrostatische Flüssigkeitsdruclc sich in 3oder ^icntung gleich stark auswirkt. Die iTess-Ücaraube 16 verhindert, jedoch eine bewe des Presskörpers 15 nach oben gegen die Dichtung ? und infolgedessen ist zum anpressen der letzteren ¥/eiterhin nur die Vorspannung der" Schrauben 17 wirksam, "um die Dichtheit der Dichtung 8 zu gewährleisten, kann aber auf das Anziehen der Press-.oehra-„..be 16 nicht verzichtet werden. Der Druck im Zuflusskanal 4 und der Druck über dem Filter wirkt der Anpresskraft der achrauben 17 und andererseits der Anpresskraft der Press-Schraube 16 entgegen, d.h. der Druck·der Schmelze mindert die mechanischen Kr aft e., mit denen die Dichtungen 7 und 8 dichtgepresst werden sollen. Unter der !Einwirkung der relativ hohen Spinnteinperaturen verlieren die Dichtungswerkstoffe an mechanischer Festigkeit , so dass sie: zu fließen oeglnnen und dex¹ Anpresskraft ausweichen. Die Dichtflächen, zwischen denen die Dichtungen angeordnet sind, können wegen der Art ihres »/erkstoffs dieser fließenden Ausweichbewegung der Dichtungen-nicht folgen und infolgedessen wird das Düsenfilterpaket undicht.

Diese Problematik wird durch die im rechten Bild der okizze dargestellte Torrichtung der Erfindung überwunden.

liei ihr wird die glockenförmige Düsenfassung 12 vom Druck der zu verspinnenden Schmelze nach oben (,im Bild nach links) gedruckt - ähnlich wie der Presskörper 15 des Standes der Technik im- linken \t>iId. Die. Diisenfassung 12 ist aber nicht durch eine Press-ochraube gehalten, sondern stutzt sich ausschließlich gegen die Dichtung 5 ab. ueginnt letztere infolge der hohen Temperatur weich zu werden, so kann die Düsenfassung 12 ihr folgen und sie solange zusammenpressen, bis sich zwischen den Dichtflächen nur noah ein dünner Film aus Dichtungswerk-

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stoff befindet, der nicht mehr fließt und sich nicht weiter zusammenpressen lässt. Die praktische Erprobung hat gezeigt, dass auch während extrem langer ununterbrochener Spinnzeiten von Hunderten von Stunden die Dichtung dank der erfindungsgemäßen Anordnung völlig dicht bleibt, iiuch im Dauerversuch kam aus einer solchen Dichtung die Schmelze nicht zum .Auslaufen, während bei der Vorrichtung des Standes der Technik flinkes Bild; ein derartiges Auslaufen sehr häufig ist und zum Unterbrechen des upinnvorganges zwingt.

Die stark ausocezogeheij Linien in der Skizze zeigen den Verlauf der durch den Druck der Schmelze verursachten Kräfte im Innern der Spinnvori'ichtung. uan sieht, dass von der.. Schmelze her an den Dichtungen 7 und 8 Zugkräfte wirksam werden, die durch Vorspannung kompensiert wenden müssen. Diese Dichtungen sind daher nicht selbstdichtend. Dagegen herrschen an den Dichtungen 5 und 6 der Vorrichtung der Erfindung von der Schmelze her Druckkräfte und infolgedessen sind diese Dichtungen seljstaichtend.

j3ei der herkömmlichen Vorrichtung auf dem linken Bild entweicht die an der Dichtung 8 , der Filtereinfassung , austretende Schmelze aus dem Druckraum der Vorrichtung und tritt erfahrungsgemäß in aller Regel durch den vom G-ewinde 11/16 gebildeten Spalt hindurch , um dann im Spalt 10/11 herabzurinnen. Die so austretende Schmelze fehlt dann ax-i dosierten Volumen der durch die Spinndüse auszupressenden Spinnmasse und macht sich in Titerschwankungen (Variation von fadenstärke und -ß'adengewicht) sehr störend be2._;erkoar.

u±e Vorrichtung der Erfindung schaltet diese Störung aus, indem sie z'nisciien dejn mit Spinnschmelze gefüllten Druckraum der Vorrichtung mi. de:a -lUüenraum nur zwei , selostdichtende , Dichtungen 5 und 6 aufweist, die von der unter hohem Druck stehenden !spinnschmelze ständig f,esren ihren ,oitz angepresst und daher auch bei extrem langen Spinnzeiten nicht undicht werden.

^ami wandert au-r , ,,ie weiter oben erwähnt, die Düsanplatte im Verlauf des ivriuresbeiis und Verformens der Dichtung um eine gewisse

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Strecke nach unten, während' die Düsenfassung 12 mit dein Zusammenpressen der Dichtung 5 um eine gewisse. Strecke nach oben wandert. Dabei würde schließlich das Filter 3 nur noch lose, mit seinem Eigengewicht, und der Kraft , die die Schmelze zur Überwindung des Filterwiderstandes ausübt, auf der Stützplatte 2 aufliegen. In diesem Fall kann es vorkommen, dass sich der Rand des Filters wellig wirft und infolgedessen nicht mehr plan auf dem Hand der Stützplatte 2 aufliegt. Durch diese Wellen hindurch kann !infiltrierte, also ungereinigte Schmelze, den Filterrand umfließen und so , ohne im Filter geläutert worden zu sein, zur Düse gelangen und diese gegebenenfalls verstopfen. Um sich auch gegen diese Möglichkeit zu sichern, wird eine weitere Dichtung , nämlich filtrierter und unfiltrierter Schmelze vorgesehen, zweckmäßigerweise wird diese Funktion vom eingefassten Hand der Filterscheibe selbst übernommen. Diese Dichtung bildet aber keine Abdichtung gep;en den Außenraum und muss auch keinen hohen Ansprüchen bezüglich Dichtheit genügen, so dass sie eine niedrigere Rangstufe als die Dichtungen 5 und 6 einnimmt. Tritt an dieser,- , _ internen , Dichtung Schmelze durch ein feines Leck aus, so kann sie wegen der Feinheit des Spaltes, durch den sie hindurchtreten musste,

ebenfalls als filtriert gelten., . " ■■

ihre- Anpresskraft Diese interne Dichtung erhält/ebenfallsvom Druck der Spinnschmelze.

Damit der dichtende Hand des Filters" 3 sauoer unl flach auf dem xtand der Stützplatte 2 aufliegt, wird er durch die Druckplatte 12 flach auf diesen hinabgedrückt und dort festgehalten, Λ-obei die genannte Druckplatte vie" ein Kolben wirkt. Die gesamte .Schmelze muss duicl die feine -üohrung 13 hindurchtreten und erleidet in dieser Kapillare einen .n-ewis&en Druckverlust, so dass der Druck ob.erhalo der Druckplatte 12 groiler "als unterhalb derselben ist. Dadurch wird in Durchflussrichtung eine Üraft ausgeübt, welche das aus Düsenplatte 1 , otützplatte 2 und Filter 3 bestehende laket zusammenpresst, /uif diese tVeise wird eine einwandfreie ADdichtung im Vorricctnn "sinnern zwischen unfiltrierter und filtrierte!.· .ocbirielze erreicht.

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In den gleichzeitig eingereichten TforschriftsmöBlgen Zeichnungen werden die ^eziigszeiohen wie folgt berichtigt-: - .

Filter = 5 .' '- - " ".y

•Druckplatte =12 *

Dusenfassung =11

BAP OBfGlNAt

Claims

DnMEDtGER 1860375 /ο Patentansprüche :

1. spinnvorrichtung zur Herstellung von vollsynthetischen Kunstfäden, mit einer Düsenplatte, einer' darüberliegenden Filterstützplatte, einem darüberliegenden Filter sowie einer Halterung für diesey dadurch gekennzeichnet, dass in diesem Aggregat lediglich zwei plastisch verformbare Dichtungen vorgesehen sind, die beide durch den Druck der Spinnmasse im Innern der Vorrichtung in Dichtstellung gepresst werden.

2. Yorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterstützplatte weggelassen und deren Funktion von der Düsenplatte übernommen ist. .

3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter zur Vermeidung interner Lecks, die das Ausmaß der Filterporösität übersteigen , mit Hilfe einer Druckplatte derart dichtend auf den auf den Band der Filterstutzpiatte gepresst wird, dass die Anpresskraft durch Druckabfall der Spinnmasse beim Durchströmen der Kapillaren erzeugt wird*

4« Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenplatte beliebig, insbesondere zwecks Erzielung guter Kühlung im Fadenbündel auch !.anglich geformt ist.

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