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Anlage zum doppelseitigen fortlaufenden
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Verspinnen von Kunstpolymerfasern Die Erfindung betrifft eine Anlage
zum doppelseitigen fortlaufenden Verspinnen von Kunstpolymerfasern, die bausteinartig
von einem bis zum sechs Blöcken erweiterbar ist, kompakt ist, keinen nach unten
führenden Schaft und keine Klimatisierung der Umgebung benötigt und daher eine hohe
Kapazität hat, leicht und schnell installiert werden kann und mit geringen Kosten
verbunden ist. Dadurch, daß alle Filamente identischen optimalen Erwärmungs- und
anschließend Abkühlungsverhältnissen unterworfen werden können, können darüberhinaus
Garne erhalten werden, die anspruchsvoll sind und eine höhere Qualität haben.
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Eine Schmeizspinnanlage der herkömmlichen Art, die zum fortlaufenden
Verspinnen von Nylon und Polyesterpolymeren verwandt wird, besteht im Prinzip aus
einem Extruder, der das Polymer, das in Form von Bruchstücken oder Spänen zugeführt
wird, aufschmelzt, einem Spinnblock, der die Spinndüsen enthält, dem das aufgeschmolzene
Polymer vom Extruder zugeführt wird und der dieses über Dosierzahnradpumpen und
Verteilungsköpfe der verschiedenen Spinndüsen in genau dosierten Mengen zuführt,
wobei das Polymer im Inneren des Blockes durch erhitztes diathermisches Öl erwärmt
wird, einer Blaskammer, die die Filamente aus geschmolzenem Polymer von den Spin.ldüsen
mittels der klimatisierten Luft von einer zetren Klimaanlage abkühlt, einem nach
unten führenden Schaft, der die abgekühlten Filamente bis zu Spulensammeleinheiten
begleitet und sie unter Ausnutzung der Reibung der Luft stabilisiert, während die
Filamente nach unten wandern, um die Spannung zu erzeugen,
die zum
Aufspulen der Filamente zu Filamentspulen notwendig ist, und einem Aufnahmesystem,
das die Einheiten zum Sammeln der Filamente zu Filamentspulen umfaßt.
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Diese bekannten Spinnanlagen, gleichgültig, ob sie mit einer herkömmlichen
Spinngeschwindigkeit zwischen 1000 und 1500 m/min oder mit einer hohen Spinngeschwindigkeit
zwischen 3000 und 5000 m/min für vororientierte Garne arbeiten, haben alle beträchtliche
Nachteile und einen sehr komplizierten Aufbau. Gleichgültig, ob die gegenwärtig
erhältlichen Spinnblöcke einsei-tig arbeitende Blöcke, bei denen die Spinndüsen
in einer Reihe auf einer Seite vorgesehen und so angeordnet sind, daß es nur eine
Arbeitsfläche gibt, oder doppelseitige Blöcke sind, die die doppelte Anzahl von
Spinndüsen enthalten, die auf zwei gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind, so
daß diese Blöcke auf zwei Seiten arbeiten, kann diesbezüglich das diathermische
Ö1 durch ein Heizsystem erwärmt werden, das entweder außerhalb oder innerhalb des
Blockes vorgesehen ist.
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Im zuerst genannten Fall, der mehr veraltet ist, ergibt sich der Vorteil,
daß nur mit dem diathermischen Öldampf gearbeitet wird, was es erlaubt, daß alle
Spinndüsen und -köpfe im wesentlichen auf derselben konstanten Temperatur gehalten
werden können. Es muß jedoch ein äußerer Heizkessel zusammen mit den Zuleitungs-
und Rückleitungsrohren vorgesehen sein und darüber hinaus muß der Heizkessel entweder
elektrisch oder mit primärem diathermischem öl geheizt werden. Ein derartiges System
ist daher extrem kompliziert und mit hohen Kosten verbunden, so daß es nicht wirtschaftlich
ist.
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Die oben beschriebenen Mängel sind praktisch durch das
modernere
zweite System mit Innenheizung beseitigt, das elektrische Widerstandsheizelemente
verwendet, um das diathermische Öl im Spinnblock zu erwärmen, der somit als tatsächlicher
Heizkessel arbeitet, das zweite System selbst ist technisch jedoch mangelhaft ausgelegt,
da es im wesentlichen ein Hybridsystem ist. Der Grund dafür besteht darin, daß bestimmte
Teile, wie beispielsweise die Spinndüsen, im Bad des flüssigen diathermischen Öles
erwärmt werden, während andere Teile, wie beispielsweise die Polymerverteilungsköpfe,
im Bad des diathermischen öldampfes erwärmt werden.
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Da die Wärmeleitfähigkeit der Flüssigkeit kleiner als die des Dampfes
ist, haben diejenigen Spinndüsen, die am weitesten von den Widerstandsheizelementen
entfernt sind, eine niedrigere Temperatur als diejenigen, die nahe an den Widerstandsheizelementen
angeordnet sind, wobei dieser Temperaturunterschied zwischen zwei Spinndüsen, der
einige Grad betragen kann, ersichtlich negativ die physikalisch-chemischen Eigenschaften
der gebildeten filamente und somit die Produktqualität beeinflußt.
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Ein weiterer Nachteil ergibt sich aus dem Typ der Blaskammer, der
bei den gegenwärtig erhältlichen Spinnanlagen verwandt wird.
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In diese Kammer wird klimatisierte Kühlungsdruckluft für die geschmolzenen
Polymerfasern schnell durch ein Zuleitungsrohr geleitet, wobei zur Vermeidung einer
Konzentration am oberen Teil der Kammer und des Entstehens von Wirbeln, die die
Gleichmäßigkeit der zu kühlenden Garne in Richtung nach unten beträchtlich stören
können, verschiedene Einrichtungen, wie beispielsweise Metallblechunterteilungsplatten
oder
Einengungsplatten in der Vorkammer verwandt werden, die den Luftstrom zwingen, sich
über die gesamte Höhe der Blaskammer zu verteilen und somit die verschiedenen Zonen,
in die die Kammer unterteilt ist, bestimmten Mengen an klimatisierter Luft auszusetzen.
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Aufgrund des verwandten Aufbaus ist bei einer derartigen Kammer nicht
nur nicht sichergestellt, daß keine Wirbel auftreten und der Luftdurchsatz zu den
verschiedenen Zonen der Kammer konstant ist, eine derartige Kammer erlaubt es auch
nicht, das Geschwindigkeitsprofil der Kühlungsluft auf den geeignetsten Wert einzustellen.
Die einzige Einstellung, die möglich ist, erfolgt durch die Justierung des Ventils,
das die Vorkammer der Blaskammer mit dem Versorgungsrohr verbindet, wobei diese
Einstellung nur die Luftmenge ändert, die auf die Filamente trifft. Die Unmöglichkeit
der Einstellung des Geschwindigkeitsprofils, die dazu führt, daß eine geeignete
und wirksame Filamentkühlung nicht erreicht werden kann, macht es nicht nur unmöglich,
Produkte mit hoher Qualität zu erha-lten, sondern macht es gleichfalls notwendig,
einen nach unten laufenden Filamentschaft zu verwenden, der den Kühlbereich vergrößert,
was folglich konstruktive Komplikationen und Probleme hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit
mit sich bringt. Zusätzlich zu der Tatsache, daß die verschiedenen Einrichtungen
bei bekannten Anlagen kaskadenförmig übereinander angeordnet sind und jede eine
Arbeitsbühne benötigt, die gegenwärtig ein geeigneter fester Boden aus Beton oder
Baustahl ist, besteht der weitere Nachteil einer beträchtlich großen Höhe der Anlage
zwischen 9 bis 15 m, so daß sie platzraubend, mit hohen Kosten verbunden und schwierig
zu installieren ist.
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Es trifft zu, daß in den letzten Jahren kompakte doppelseitige Spinnanlagen
entwickelt wurden, die sich durch eine geringere Höhe zwischen 7 und 10 m auszeichnen.
Derartige Anlagen lösen jedoch nur das Auslegungsproblem, da weiterhin das doppelseitige
Verspinnen durch eine Anordnung von getrennten Einrichtungen erhalten wird, die
weiterhin die oben erwähnten Mängel und Beschränkungen aufwe-ist. Da das Problem
in der Tat noch nicht von der Verfahrensseite her angegangen wurde, ergibt sich
eine geringere Produktqualität verglichen mit herkömmlichen Anlagen, die einen Aufbau
und eine Auslegung verwenden, die herkömmlicher sind. Unter der Verwendung einer
kompakten Anlage wird somit bisher eine Anlage zweiter Qualität verstanden, die
für kleine Kapazitäten verwandt wird, eine geringe Vielseitigkeit hat und sich nur
für die Erzeugung von anspruchslosen Produkten schlechter Qualität eignet. Aus Verfahrensgründen
benötigen wiederum die gegenwärtig bekannten herkömmlichen und kompakten Anlagen
nicht nur klimatisierte Luft für die Kühlung der Fiiamente , sondern auch ein weiteres
System der Luftklimatisierung im Aufspulbereich, wo die Spulenbildung außerhalb
von bestimmten genau definierten Temperatur-und Feuchtigkeitsverhältnissen schwierig
oder sogar unmöglich ist. Das führt ersichtlich zu beträchtlichen Kosten zusätzlich
zu den konstruktiven Schwierigkeiten.
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Weitere Komplikationen beruhen auf der Tatsache, daß die Temperatur-
und Feuchtigkeitsverhältnisse, die vom Verfahrensstandpunkt her für das Aufspulen
notwendig sind, bei Temperaturen von 17 bis 220C und einer relativen Feuchtigkeit
von 60% liegen, und diese Verhältnisse für das Arbeits- und Bedienungspersonal gewiß
nicht sehr geeignet sind.
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Durch die Erfindung sollen die oben erwähnten Mängel dadurch beseitigt
werden, daß eine Anlage zum doppelseitigen fortlaufenden Verspinnen von Kunstfasern
geschaffen wird, die bausteinartig erweiterbar und kompakt ist, so daß sie folglich
leicht zusammenzubauen und wirtschaftlich zu installieren ist, da dafür nur sehr
wenig Platz und Zeit benötigt wird. Bei der erfindungsgemäßen Anlage soll es möglich
sein, alle Spinndüsen gleichmäßig wirtschaftlich und konstant mit Dampf zu erwärmen,
so daß Garne mit perfekten analogen physikalischen und chemischen Eigenschaften
und somit höheren Qualität erhalten werden können. Die erfindungsgemäße Anlage soll
ohne die herkömmlichen nach unten führenden Schäfte und die Luftklimatisierung der
Umgebung im Bereich der Spulen auskommen und somit Arbeitsbedingungen liefern, die
auch für die Bedienungspersonen komfortabel sind, indem die Anlage einen wirksamen
klimatisierten Kühl Luft strom erzeugen kann, der praktisch die Form eines geschlossenen
Kreises hat und je nach Wunsch einstellbar ist.
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Das wird im wesentlichen dadurch erzielt, daß ein doppelseitiger Spinnblock
verwandt wird, in dem die entsprechenden Rohre der beiden Seiten, die die Spinndüseneinheiten
enthalten, über einen darunterliegenden Sumpf verbunden sind, der diathermisches
01 zusammen mit elektrischen Widerstandsheizelementen enthält.
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In dieser Weise werden die Spinndüsen, die Verteilungsköpfe und die
Dosierpumpen des Blockes nur durch den Dampf des diathermischen Öls im Sumpf erwärmt,
wobei dieses Öl elektrisch verdampft wird. Zwischen den zwei Blaskammern der beiden
Seiten ist darüber hinaus eine Hochdruckkammer vorgesehen, in der die klimatisierte
Luft, die von einer zentralen Luftklimaanlage kommt, ihre kinetische Energie in
Druckenergie umwandelt, wobei die Druckkammer direkt
mit den Blaskammern
über Verteilungsplatten verbunden ist, die an dem Teil, an dem sie mit der Druckkammer
in Kontakt stehen, mit Klappen versehen sind, die es erlauben, die Plattenöffnung
durchgehend bis zum vollständigen Schließen einzustellen, so daß eine Feineinstellung
des Luftdurchsatzes möglich ist.
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Aufgrund der Tatsache, daß der Luftstrom nicht direkt in die Blaskammer
geleitet wird, sondern stattdessen durch eine Druckkammer geht, sind in dieser Weise
alle Wirbelprobleme beseitigt. Da darüber hinaus das Luftgeschwindigkeitsprofil
und der Luftdurchsatz nun auf den geeignetsten Wert über die gesamte Höhe der Blaskammern
eingestellt werden können, sind die herkömmlichen nach unten führenden Schäfte nicht
mehr notwendig. Durch ein vollständiges Schließen der unteren Platten der Blaskammer
kann wiederum der letzte Teil der Kammer dazu gebracht werden, sich wie ein nach
unten führender Schaft zu verhalten. Es erübrigen sich alle Beton- oder Baustahlböden,
so daß die Anlage nun auf einem selbsttragenden bausteinartigen Metallrahmen gehalten
ist, der auf verschiedenen Höhen die Kontroll- und Serviceplattformen umfaßt, die
zum Betreiben und Warten der Teile der Anlage notwendig sind.
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Die Verwendung eines Kontrollplattenaufbaus statt eines Betonbodens
bedeutet weiterhin, daß die klimatisierte Blasluft von der zentralen Luftklimaanlage
auch zum Klimatisieren des darunter liegenden Aufspulteiles verwandt werden kann,
indem die Blasluft nach ihrem Durchgang über die gerade gebildeten Spulen und nach
dem Kühlen der elektronischen Steuer- und Bedienungspulte, die die Aufwickeleinheiten
betreiben, dazu gebracht wird, in eine Aufnahmekammer für die klimatisierte Blasluft
einzutreten, die im Zwischenraum zwischen den beiden Seiten des doppelseitigen
Aufnahmeteils
vorgesehen ist, und anschließend zur zentralen Luftklimaanlage zurückzukehren, so
daß der Kreislauf geschlossen ist. Dadurch erübrigt sich eine zweite Luftklimaanlage
und wird nur der streng notwendige Bereich luftklimatisiert, was eine komfortablere
Arbeitsumgebung zusätzlich zu einer beträchtlichen Kosteneinsparung bewirkt.
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Alle Einrichtungen der Anlage sind bausteinartig erweiterbar, so daß
bis zu sechs Blöcke lediglich dadurch zusammengesetzt werden können, daß ein Extruder
mit geeigneter Kapazität gewählt wird.
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Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein besonders bevorzugtes
Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine schematische
Vorderansicht des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen doppelseitigen fortlaufenden
Spinnanlage für Kunstfasern, Fig. 2 eine Seitenansicht der in Fig. 1 dargestellen
Anlage, Fig. 3 eine vordere Schnittansicht durch den doppelseitigen Spinnblock der
in Fig. 1 dargestellten Anlage in vergrößertem Maßstab, und Fig. 4 eine vordere
Schnittansicht durch die Blas- und Druckkammern der in Fig. 1 dargestellten Anlage
in vergrößertem Maßstab.
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In der Zeichnung ist der Fördertrichter 1 eines Extruders 2 dargestellt,
dessen Zweck darin besteht, das in Bruchstücken oder Spänen über einen Zuführungschlauch
3 zugeführte Polymermaterial zu schmelzen und das geschmolzene Polymermaterial in
den doppelseitigen Spinnblock 4 über das Zuführungsrohr 5 zu befördern.
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Der doppelseitige Spinnblock 4 besteht im wesentlichen aus zwei gegenüberliegenden
in einer Reihe ausgerichteten Gruppen von Rohren 6i und 7i' wobei in Fig. 3 nur
ein Rohr pro Gruppe dargestellt ist und die anderen verdeckt sind, längs der beiden
Spinnseiten, die durch die Pfeile A und B jeweils angegeben sind. Die Rohrgruppen
sind miteinander über ein geschlossenes Konstruktionsbauteil 8 verbunden, das nach
unten hin einen Sumpf 9 bildet, der mit diathermischem Öl gefüllt ist, das über
elektrische Widerstandsheizelemente 10 erwärmt wird, die in das Öl eingetaucht sind.
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In jedem Rohr 6. und 7 ist die dem Rohr eigene Spinn-1 1 düseneinheit
11. und 12. jeweils aufgenommen, die ein 1 1 Filter 13 und die tatsächliche Spinndüse
14 umfaßt, der das geschmolzene Polymer vom Zuleitungsrohr 5 in einer dosierten
Menge durch die Köpfe 15 und 16 und die Dosierzahnradpumpen 17i und 18. jeweils
zugeführt wird. Die 1 1 Dosierpumpen 17i und 18i werden über eine Getriebemotoreinheit
21 über die Wellen 19i und 20i jeweils angetrieben.
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Das geschlossene Konstruktionsbauteil 8 ist schließlich nach außen
mit Steinwolle isoliert, die den Zwischenraum 22 zwischen den Bauteilen 8 und 4
füllt.
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Die geschmolzenen Polymerfilamente 23 von den Spinndüsen 14 des doppelseitigen
Spinnblockes 4 wandern von den beiden Seiten
A und B nach unten
und kühlen sich jeweils im Inneren der beiden Blaskammern 24 und 25 ab, die an jeder
Seite vorgesehen sind. Zwischen den Blaskammern 24 und 25 ist eine Hochdruckkammer
26 vorgesehen, die mit der Abgabeleitung 27 (Fig. 1) der zentralen Luftklimaanlage
verbunden ist, die nicht dargestellt ist. Die Druckkammer 26 steht auch in direkter
Verbindung mit den Blaskammern 24 und 25 über Luftverteilungsplatten 28, die auf
der Seite der Druckkammer 26 mit Klappen 29 versehen sind, deren Stellung vom vollständigen
Schließen bis zum vollständigen Öffnen der Platten einstellbar ist.
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Schließlich werden die abgekühlten Polymerfilamente 23' von den darüberliegenden
Blaskammern 24 und 25 auf Spulen 30 eines doppelseitigen Aufnahmesystems 31 a-ufgespult,
zwischen dessen beiden Seiten eine zweite Aufnahmekammer 32 für die klimatisierte
Blasluft vorgesehen ist. Diese Kammer 32 ist mit einer Absaug- oder Rückführungsleitung
33 der zentralen Luftklimaanlage verbunden, so daß der Luftkreislauf geschlossen
ist.
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Die Einrichtungen 2,4,24,25,31 der Anlage sind von einem selbsttragenden
bausteinartigen Metallrahmen 34 gehalten, der auf verschiedenen Höhen mit Kontroll-
und Serviceplattformen 35 versehen ist, die über Leitern 36 und 37 zum Bedienen
und Warten der Vorrichtung leicht zugänglich sind.
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L e e r s e i t e