DE2104219A1 - Pot life sprectrum enhancement - for viscous melts using special stirrers esp for extruded fibre prodn - Google Patents
Pot life sprectrum enhancement - for viscous melts using special stirrers esp for extruded fibre prodnInfo
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Abstract
Description
Vorrichtung zur Verbesserung des Verweilzeitspektrums von Flüssigkeiten.Device for improving the residence time spectrum of liquids.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbesserung des Verweilzeitspektrums von Flüssigkeiten, insbesondere von hochviskosen Schmelzen in Rohrleitungen mittels mehrerer, in einem rohrförmigen mit einem Ein- und Austrittsstutzen verschenen Hohlkörper ortsfest eingebauter Leitorgane.The invention relates to a device for improving the residence time spectrum of liquids, in particular of highly viscous melts in pipelines by means of several, in a tubular hollow body with an inlet and outlet nozzle Stationary built-in guide organs.
Bei der Herstellung von synthetischen Fäden wird die häufig als hochviskose Schmelze vorliegende Spinnfliissigkeit durch meistens mit Heizmitteln versehene Rohrleitungen von einem Vorratsbehälter zu einer oder mehreren Spinnstellen befördert. Dicse laminar fließenden hochviskosen Schmelzen bewegwn sich in Rohrleitungen bekanntlich über den Rohrquerschnitt gesehen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Die im Zentrum des Rohres liegenden, als Kernstromfäden bezeichneten Stromfäden fließen mit einer höheren und die in Wandnähe liegenden Randstromfäden mit einer geringeren Geschwindigkeit als der aus Mengendurchsatz iun Rohrquerschnitt berechneten mittleren Geschlfindikeit. Dementsprechend ist die Verweilzeit in einem Rohrabschnitt der in den Iternstrom-faden und in den Randstroltlfadell befindlichen Stofft eil chen unterschiedlich groß und hat somit ein breites Verweilzeitspektrum der Schmelze zur Folge.In the production of synthetic threads it is often called highly viscous Melt existing spinning liquid by mostly provided with heating means Pipelines conveyed from a storage container to one or more spinning stations. It is well known that these laminar flowing, highly viscous melts move in pipelines seen across the pipe cross-section with different Speeds. The flow filaments in the center of the pipe, known as core flow filaments flow with a higher and those near the wall with a lower speed than that calculated from the throughput in the pipe cross-section medium speed. The dwell time in a pipe section is corresponding the part of the fabric in the internal thread and in the edge thread Chen varies in size and therefore has a wide range of residence times for the melt result.
Dies ist insbesondere dann von großer Bedeutung, wenn die Rohre, durch die die Flüssigkeit bewegt wird, beheizt sind und die Flüssigkeit, wie dies z.B. bei hochviskosen Schmelzen der Fall ist, unter einer unkontrollierbar langen oder unkontrollierbar kurzen Wärmeeinwirkung eine chemische Veränderung erfährt. Die uneinheitliche Wärmeeinwirkung wird noch dadurch verstärkt, daß zu den unterschiedlichen Verweizeiten eine schnellere Erhitzung der Randstromfäden durch den unmittelbaren Kontakt mit der Rohrwandung hinzukommt 1 während die im Rohrzentrum liegenden und schneller fließenden Kernstromfäden entsprechend weniger erwärmt werden. In ungünstigen Fällen geht dies soweit, daß beispielsweise die Randstromfäden der hochviskosen Schmelze infolge einer Überhitzung für die Weiterverarbeitung völlig ungeeignet sind. Es ist leicht einzusehen, daß die aus einer derart geführten Schmelze ausgesponnenen, durch die am Rande einer Spinndüsenplatte liegenden Spinndüsenlöcher austretenden Kapillaren sich hinsichtlich ihrer Qualität von den in der Mitte der Spinndüsenplatte ausgesponnenen Kapillaren erheblich unterscheiden. Ein Multifilament mit Kapillaren starlc voneinander abweichender Qualität bereitet in der textilen Weiterverarbeitung große Schwierigkeiten und ist für vielerlei Verwendungszwecke völlig ungeeignet.This is particularly important when the pipes are going through which the liquid is moved, are heated and the liquid, as e.g. is the case with highly viscous melts, under an uncontrollably long or undergoes a chemical change in an uncontrollable short heat exposure. the inconsistent heat exposure is reinforced by the fact that to the different Dwell times a faster heating of the marginal current filaments by the immediate Contact with the pipe wall is added 1 while those in the center of the pipe and faster flowing core stream threads are correspondingly less heated. In unfavorable In cases, this goes so far that, for example, the edge flow threads of the highly viscous Melt completely unsuitable for further processing due to overheating are. It is easy to see that the spun out of a melt guided in this way, exiting through the spinneret holes located on the edge of a spinneret plate Capillaries differ in quality from those in the middle of the spinneret plate spun capillaries differ considerably. A multifilament with capillaries starlc Differing quality is a major factor in textile processing Difficulty and is completely unsuitable for many purposes.
Zur Vermeidung dieser nachteiligen Wirkungen werden bei einer bekannten Vorrichtung (DBGM 1 803 768) Rohreinbauten für laminare Strömungen vorgesehen, die durch Umlenkstücke die schnelleren zentralen Kernstromfäden in die Nähe der Rohrwandung und gleichzoitig die langsameren $Randstromfäden zur Rohrmitte lenken. Die Rohreinbauten gem. dieser bekannter Vorrichtung sind verhältnismäßig aufwendig in ihrer Herstellung und kompliziert in ihrem Einbau in die Rohrleitung. Sie müssen darüber hinaus mit sehr genauen Abmessungen gefertigt sein, damit jeweils die Gesamtheit der Kern- und Randstromfäden erfäßt und umgelenkt werden kann. Derartige Einbauten stellen ein beachtliches Strömungshinderis dar, das sich insbesondere dann nachteiling auswirkt, wenn zum Austausch der Stromfäden über größere Rohrlängen mehrere dieser Einbauten vorgesehen werden müssen.To avoid these adverse effects are known in a Device (DBGM 1 803 768) pipe installations for laminar flows provided, the the faster central core flow threads in the vicinity of the pipe wall by means of deflectors and at the same time direct the slower marginal stream threads to the middle of the pipe. The pipe fittings according to this known device are relatively expensive to manufacture and complicated to install in the pipeline. You also need to be with very precise dimensions, so that in each case the entirety of the core and edge flow threads can be detected and deflected. Provide such internals a considerable flow obstacle, which has a particularly negative effect, if several of these internals are used to exchange the current filaments over longer pipe lengths must be provided.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die unter Vermeidung der genannten Nachteile in einfacher Weise einen Austausch der Kern- und Randstromfäden in Rohrleitungen ermöglicht, wobei gleichzeitig eine teilweise Durchmischlung der verschiedenen Stromfäden erfolgt und die Stromfäden so geführt werden, daß die auch innerhalb der Kern- und Randstromfäden vorhandenen Randbereiche gegen Kernbereiche und umgekehrt weigehend ausgetauscht werden.The invention is therefore based on the object of providing a device of To create the type mentioned at the beginning, avoiding the disadvantages mentioned in a simple way an exchange of the core and edge flow threads in pipelines allows, at the same time a partial intermingling of the various stream filaments takes place and the stream threads are guided so that the core and within the Marginal flow threads pointing to existing marginal areas against core areas and vice versa be replaced.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem vorzugsweise zylindrischen Hohlkörper mindestens zwei im Windungssinn entgegengesetzt verlaufende, aus streifenförmigen Material geformte Schrauben vorgesehen sind, von denen eine hohle Außenschraube mit ihrem Aussenrand an der Innenwandung des Hohlkörpere verläuft und mit ihrem Innenrand eine Innenschraube ganz oder teil.-weise umschließt. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die an der Rohrwandung verlaufenden Randstromfäden mittels der hohlen Außenschraube abgeschält, etwas gedreht und zur Rohrmitte geführt. Die Innenschraube, die dem Windungssinn der Außenschraube entgegengesetzt verläuft, verdrängt die Kernstromfäden radial nach aus sen und erteilt ihnen eine leichte Drehung im entgeoengerichteten Sinn der Drehung der Randstromfäden. Durch die verschiedene Drehungsrichtung der Stromfäden bei gleichzeitiger axialer Bewegung des gesamten Flüssigkeitsstromes, beispielsweise einer Schmelze, treten an den Berührungspunkten Scherkräfte auf die einem intensiven Austausch zwischen Rand- und Kernstromfäden zur Folge haben. Durch die zwangsweise Ausbildung erschiedenen Strömungsrichtungen werden Quer- und Rückströmungen erreich, die den Austauscheffekt wirkungsvoll unterstützen.According to the invention the object is achieved in that in one preferably cylindrical hollow body at least two oppositely running in the direction of the windings, Screws formed from strip-shaped material are provided, one of which hollow outer screw runs with its outer edge on the inner wall of the hollow body and with its inner edge completely or partially encloses an inner screw. With of the device according to the invention are the edge flow threads running on the pipe wall peeled off using the hollow outer screw, turned a little and guided to the center of the pipe. The inner screw, which runs in the opposite direction to the direction of winding of the outer screw, displaces the core stream threads radially outwards and gives them a light weight Rotation in the opposite direction to the rotation of the marginal stream threads. Through the different Direction of rotation of the stream filaments with simultaneous axial movement of the whole Liquid flow, for example a melt, occur at the contact points Shear forces on the intensive exchange between edge and core stream threads have as a consequence. Due to the compulsory formation of different flow directions cross and return flows are achieved, which effectively support the exchange effect.
Die Temperatur- und Verweilzeitverteilung und damit die Viskositätsverteilung werden, über den Rohrquerschnitt gesehen, stark egalisiert.The temperature and residence time distribution and thus the viscosity distribution seen across the pipe cross-section, are strongly equalized.
Zur Vereifachung der Konstrujtion sicht eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor, daß die Innenschraube auf einem innerhalb des zylindrischen Hohlkörpers befestigten Zentralrohr angebracht ist und mit ihrem Innenrand an der Zentralrohrwandung verläuft.To simplify the construction view an embodiment of the invention Device before that the inner screw on an inside the cylindrical hollow body attached central tube is attached and with its inner edge on the Zentralrohrwandung runs.
In einfacher Weisc ist es somit möglich, die Innenschraube zentrierend innerhalb des zylindrischen Hohlkörpers anzubringen. Der Strömungsquerschnitt des Hohlkörpers ist nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung gleich oder größer als der Strölzlunssclllerschnitt des Ein- und Austrittsstutzens bzw. der Rohrleitung gehalten. Somit kann je nach den gegebenen Erfordernissen die Strömungsgeschwindigkeit gegenüber den Zu- und Abströmungsgeschwindigkeiten gleich gehalten, vergrößert oder verkleinert werden, um einen noch wirkungsvolleren Austausch zwischen den Rand- und Kernstromfäden zu erzielen.In a simple way, it is thus possible to center the inner screw to be attached within the cylindrical hollow body. The flow cross-section of the According to a further proposal of the invention, the hollow body is equal to or greater than the flow line of the inlet and outlet nozzle or the pipeline held. Thus, depending on the given requirements, the flow rate compared to the inflow and outflow velocities kept the same, increased or be reduced in size in order to enable an even more effective exchange between the and to achieve core stream threads.
Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Vorschlages sieht vor, daß die Innen- und Außenschraube über ihre Länge bei gleichbleibender Steghöhe gleiche Stcigungswinkel aufweisen. Die Drehung der Kernstromfäden um eine gedachte Mittelachse wird egeniiber der Drehung der abgeschälten llandstromfäden wesentlich vergrößert, was eine verstärkte Scherwirkung an den Berührungsstellen der verschiedenen Stromfäden zur Folge hat. Außerdem erfährt die voreilende Strömungsgeschwindigkeit der Kernstromfäden eine erhebliche Abbremsung gegenüber den Randstromfäden und führt zu einem verstärkten radialen Ausweichen der in der Rohrmitte bewegten Stromfäden.Another embodiment of the proposal according to the invention provides before that the inner and outer screw over their length with constant web height have the same angle of inclination. The rotation of the core stream threads around an imaginary The central axis becomes essential over the rotation of the peeled offshore stream filaments enlarged, resulting in increased shear at the points of contact of the various Electricity filaments. In addition, the leading flow velocity learns the core stream threads a considerable deceleration compared to the edge stream threads and leads to an increased radial evasion of the stream filaments moving in the middle of the pipe.
In manchen Fällen ist es zweckmäßig, die Kernstromfäden stärker durch die aus der Randzone abgeschälten und nach innen geführten Stromfäden verdrängen zu lassen, während die Kernstromfäden zwar gedreht, aber in ihrer voreilenden Geschwindigkeit weniger heftig abgebremst werden. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gegenstandes sieht daher vor, daß die Innen- und Außenschraube bei gleichbleibender Steghöhe gleiche Ganghöhen aufweisen.In some cases it is useful to pass the core stream threads more strongly displace the stream filaments peeled off from the edge zone and led inwards to let while the core stream threads twisted, but at their leading speed be slowed down less violently. An advantageous embodiment of the invention The object therefore provides that the internal and external screw at constant web height have the same pitch.
Zum Zwecke einer kontinuierlichen Angleichung der Geschwindi gkeit en, Drehungen und Temperaturen der Stromfäd en wird weiter vorgeschlagen, daß die Steghöhe der Außenschraube, in Strömungsrichtung gesehen, stetig zunimmt und/oder daß die Steghöhe der Innenschraube, in Strömungsrichtung gesehen, stetig abnimmt. In vorteilhafter Weise werden hierdurch, in Strömungsrichtung gesehen, zunächst nur Grcnzbereiche der Rand- und Kernströme erfaßt, bis am Ausgang der Vorrichtung ein vollständiger Austausch unter gl eichzeiti -ger Direhung der gesamten Stromfäden erfolgt ist. Die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach diesem Vorschlag eignet sich insbesonderc für viskose Flüssigkeiten, bei denen ein abbaudurch mechanische Beanspruchung zu befürchten ist.For the purpose of a continuous adjustment of the speed en, rotations and temperatures of the Stromfäd en is further proposed that the The web height of the outer screw, seen in the direction of flow, increases steadily and / or that the web height of the inner screw, seen in the direction of flow, decreases steadily. Advantageously, as a result, viewed in the direction of flow, initially only limited areas of the edge and core currents recorded until the exit of the device a complete exchange with simultaneous direction of the entire stream filaments is done. The embodiment of the device according to the invention according to this proposal is particularly suitable for viscous liquids that are subject to mechanical degradation Stress is to be feared.
Die räumlichen Abmessungen können nach einem Vorschlag der Erfindung dadurch stark verkleinert werden, daß unter Vermeidung eines Innenrohres die Innen- und Außenschrauben an ihren Ubersehneidungspunkten fest miteinander verbunden sind und somit die Innenschraube durch die Außenschraube zentrierend in der Rohrmitte gehalten wird. In vorteilhafter Weise sind die Schrauben am Ein- und Austrittsende mittels einer lösbaren halterung in dem Hohlkörper befestigt und können so in einfacher Weise zur Reinigung oder zum Austausch aus diesem entfernt werden. Zur schnelleren Temperaturangleichung ist nach einem weiteren Vorschlag der Hohlkörper mit einem Wärme- bzw. Kühlmantel versehen.The spatial dimensions can according to a proposal of the invention can be greatly reduced by avoiding an inner tube, the inner and external screws are firmly connected to one another at their intersection points and thus centering the inner screw through the outer screw in the middle of the pipe is held. The screws are advantageously at the inlet and outlet ends fixed in the hollow body by means of a detachable bracket and can thus be easily Way to be removed from this for cleaning or replacement. For faster According to a further proposal, temperature adjustment is the hollow body with a Provide a heating or cooling jacket.
Das Temperatur- und Viskositätsprofil über den ttohrquerschnitt kann so schnell durch die Zufuhr oder den Entzug von Wärme geregelt und ausgeglichen werden.The temperature and viscosity profile across the tube cross-section can so quickly regulated and balanced by adding or removing heat will.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die anscgegeben Austaltungen der Schrauben beschränkt. So kann das zur herstellung der Schrauben verwendete streifenförmige Material im Querschnitt die verschiedensten geometrischon Figuren, die Dreiecke, Quadrate, Trapeze aufweisen.It goes without saying that the invention is not limited to the specified embodiments of screws limited. So the strip-shaped used to manufacture the screws Material in cross section the most diverse geometrical figures, the triangles, Have squares, trapezoids.
Ebenso können die Schraubenstege z.B. mit Lochöffnungen versehen und/oder die Ränder gezahnt ausgeführt sein. Es ist auch denkbar, die Oberfläche der Stege mit dornartigen oder zapfenartigen Vorsprüngen ZU besetzen oder eine Kombination dieser Ausgestaltungen vorzusehen.Likewise, the screw webs can e.g. be provided with hole openings and / or the edges are serrated. It is also conceivable that the surface of the webs to occupy with thorn-like or pin-like projections or a combination to provide these configurations.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand de/r lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung mit gleichbleibender Steghöhe und gleichen Steigungswinkeln; Fig. 2 einen Schnitt durch die erfindungesgemäße Vorrichtung mit gleicher Steghöhe und Ganghöhe und Fig. 3 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung mit zunehmender St eghöh e der Außenschraube und abnehmend er Steghöhe der Innenschraube.The invention is based on the / r only exemplary embodiments Illustrative drawings explained in more detail. It shows: FIG. 1 a section through the device according to the invention with a constant web height and the same angle of inclination; 2 shows a section through the device according to the invention with the same web height and pitch and FIG. 3 shows a section through the device according to the invention increasing web height of the outer screw and decreasing web height of the inner screw.
Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem vor zugsweise zylindrischen Hohlkörper 1 mit einer Einlaßöffnung 2 und einer Auslaßöffnung 3. An der Einlaßöffnung 2 und Auslaßöffnung 3 sind jeweiks Flansche 4 und 4' zum Einbau in beispielsweise ein nicht gezeigtes Rohrleitungssystem vor gesehen* Zweckmäßigerweise ist zwischen dem zylindrischen Hohlkörper 1 und der anschließenden nicht gezeigten Rohrleitung ein Verbindungsstück 5 vorgesehen, das im gezeigten Auführungsb eispiel eine konische Form hat. Das Verbindungsstück 5 dient der Überleitung des Rohrleitungsquerschnitts auf den Querschnitt des vorzugsweise zylindrischen Hohlkörpers 1. An der Innenwandung des Hohlkörpers 1 verläuft die aus streifenförmigom Material meformte Außenschraube 6, die mit ihrem Irnienrand die Innenschraube 7 umschließt. Dic Innenschraube 7 ist auf dem innerhalb des Hohlkörpers 1 fest angebrachten Zentralrohr 8 angeordnet und liegt diesem mit ihrem Innenrand an. Das Zentralrohr 8, die Innenschraube 7 und die Außenschraube 6 sind mittels der Halterung 9 und 9 im zylindrischen IIolkörper 1 befestigt. Das zylindrische Innenrohr 8 ist an beiden Enden 10 und 10' verschlossen.The device consists essentially of a preferably cylindrical before Hollow body 1 with an inlet opening 2 and an outlet opening 3. At the inlet opening 2 and outlet port 3 are respectively flanges 4 and 4 'for installation in for example a pipeline system (not shown) * Appropriately is not shown between the cylindrical hollow body 1 and the subsequent one Pipeline a connector 5 is provided, the example shown in Auführungsb has a conical shape. The connecting piece 5 serves to transfer the pipe cross-section on the cross section of the preferably cylindrical hollow body 1. On the inner wall of the hollow body 1 extends the outer screw formed from strip-shaped material 6, which encloses the inner screw 7 with its Irnienrand. The inner screw 7 is arranged on the central tube 8 which is firmly attached inside the hollow body 1 and lies against this with its inner edge. The central tube 8, the inner screw 7 and the external screw 6 are by means of the holder 9 and 9 in the cylindrical IIol body 1 attached. The cylindrical inner tube 8 is closed at both ends 10 and 10 '.
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|---|---|---|---|
| DE19712104219 DE2104219A1 (en) | 1971-01-29 | 1971-01-29 | Pot life sprectrum enhancement - for viscous melts using special stirrers esp for extruded fibre prodn |
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| DE19712104219 DE2104219A1 (en) | 1971-01-29 | 1971-01-29 | Pot life sprectrum enhancement - for viscous melts using special stirrers esp for extruded fibre prodn |
Publications (1)
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| DE2104219A1 true DE2104219A1 (en) | 1972-08-10 |
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ID=5797297
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| DE19712104219 Pending DE2104219A1 (en) | 1971-01-29 | 1971-01-29 | Pot life sprectrum enhancement - for viscous melts using special stirrers esp for extruded fibre prodn |
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- 1971-01-29 DE DE19712104219 patent/DE2104219A1/en active Pending
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