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Spinnanlage für Chemiefasern mit Anblaskasten und
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Spinnschacht Die Erfindung betrifft eine Spinnanlage für Chemiefasern
mit einem an die Spinndüsen anschließenden Anblaskasten und einem Spinnschacht.
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Es ist bekannt, daß die beim Spinnen von s3mthetischen Chemiefasern
in schmelzflüssigem Zustand aus den Spinnbohrungen der Spinndüse austretenden Einzelfäden
nicht nur intensiv, sondern auch außerordentlich gleichmäßig abgekühlt werden müssen,
da insbesondere von der gleichmäßigen, d.h. für alle Einzelfäden eines Fadenbündels
so weitgehend wie möglich gleichen Abkühlung der Grad der Gleichmäßigkeit der Einzelfäden
bezüglich des Variationskoeffizienten der Doppelbrechung in hohem Maße abhängt.
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Von den verschiedenen Möglichkeiten der Kühlung, die üblicherweise
durch Anblasung oder durch die von der Fadenschar m.itzerissene Umgebungsluft erfolgt,
wurde besonders für sehr hohe Spinngeschwindigkeiten und/oder große Fadenzahlen
die zentrale Anblasung für besonders geeignet gehalten. Das zentrale Kühlen von
innerhalb oder von außerhalb der Fadenschar verlangtejedoch wegen der erforderlichen
Zugänglichkeit der Spinndüsen zur lteinigung und zum Wechsel bisher erhebliche Zugeständnisse
bezüglich ihrer Gestaltung, und die ideale Rundumanblasung blieb - obwohl Gegenstand
einer eihe von Lösungsvorschlägen - ein Wunschbild. Soweit sich der Stand der Technik
mit ihr beschäftigt, werden Düsenreinigung und -wechsel und ihre Schwierigkeiten
nicht erwähnt. Bei einem bekanntgewordenen Lösungsvorschlag beispielsweise wird
die
Kühlluft zwangsweise durch die Mittelachse der einzelnen Spinnstellen
ins Innere der Fadenschar geleitet und radial nach außen, senkrecht zum allgemeinen
Fadenlauf, ausgeblasen (EP-A 0050483). Bei einem anderen Vorschlag (DE-OS 19 41
556) sollen die Schwierigkeiten dadurch überwunden werden, daß erst nach Durchlaufen
einer an der Spinndüse beginnenden sog. Absperrstrecke, in die weder Luft eingeblasen
noch sonstwie gefördert wird, die Fadenschar in einen Spinnschachtabschnitt gelangt,
der perforiert ist und der Umgebungsluft den Zutritt zur Fadenschar ermöglicht.
Da die frischgesponnenen Fäden in der sog. Absperrstrecke kaum gekühlt werden, verlängert
sich die erforderliche Kühlstrecke bis zur Erlangung eines stabilen Zustandes erheblich
und wird daher deutlich in den Bereich hinein verschoben, der - mit den bekannten
negativen Folgen - dem Zutritt der Umgebungsluft ohne wirksame Beeinflussungsmöglichkeit
offen ist.
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Der Erfindung liegt danach die Aufgabe zugrunde, eine Spinnanlage
bereitzustellen, die eine vor allem die frischgesponnenen Fäden schonende gleichmäßig
wirkende Rundumanblasung gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Spinnanlage für Chemiefasern
mit einem an die Spinndüsen anschließenden Anblaskasten und einem diesen durchdringenden
Spinnschacht gelöst, die sich dadurch auszeichnet, daß der Spinnschacht im Verteilerkasten
des Anblaskastens perforiert und in dem vorgeordneten Einlaßteil des Anblaskastens
nicht perforiert ist und daß Einlaßteil und Verteilerkasten durch Leitelemente zur
Vergleichmäßigung der Strömung des Anblasmediums verbunden sind. Der Spinnschacht
kann mit Vorteil zweigeteilt und der obere, von der Spinndüse ausgehende Teil des
Spinnschachts gegenüber dem unteren, feststehenden Teil teleskopartig verschiebbar
sein.
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Bei der Verbindung des oberen verschiebbaren Teils mit dem Spinnkopf
ist auf Luftdichtigkeit zu achten. Eine Luftleckage führt dazu, daß die in den Spinnschacht
eindringende Luft eine nach oben gerichtete Strömung erhält, die sodann zur Abkühlung
der Spinndüse führt. Hierdurch wird das Spinnergebnis beeinträchtigt. Aus diesem
Grunde sollte zum einen der Spinnkopf gegenüber dem Anblaskasten und dem Spinnschacht
in geeigneter Weise wärmeisoliert sein. Ferner ist eine einfach-öffnende und schließbare
Dichtung zwischen Spinnkopf und Anblaskasten vorzusehen. Hierbei kann es sich vorteilhafterweise
um ein zweiteiliges Labyrinth handeln, das aus ringförmigen Rillen am Anblaskasten
und aus in die Rillen eintauchenden Ringen am Spinnkopf besteht.Eine besonders gute
Abdichtwirkung ergibt sich, wenn die Rillen mit einer nichtverdampfenden Flüssigkeit
oder aber vorzugsweise auch mit Sand gefüllt werden. Vorzugsweise wird in diesem
Bereich auch ein temperaturbeständiges Glasrohr angebracht, so daß man in den Spinnschacht
hineinsehen kann.
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Um zu bewirken, daß die in dem perforierten Teil des Spinnschachts
eindringende Luft eindeutig nur eine Strömung nach unten erhält, kann am unteren
feststehenden Ende des Spinnschachts eine Absaugung vorgesehen werden. Eine derartige
Absaugung hat auch dann Vorteile, wenn beim Spinnen Monomere verdampfen, die zu
einer Verschmutzung des Spinnschachts führen können.
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Um eine Verschmutzung des unteren Teils des Spinnschachtes durch auskondensierende
Monomere zu verhindern, kann vorgesehen werden, daß der untere Teil des Spinnschachts
ständig oder in bestimmten Zeitabständen eine Wasserspülung erhält, durch die auf
der Innenwand des Spinnschachtes ein Wasserschleier herabläuft, der durch die Absaugung
wieder abgezogen wird. Die Gefahr des Auskondensierens der Monomere besteht insbesondere
im unteren feststehenden Teil des Spinnschachtes wo die Abkühlung der unmittelbar
nach dem Spinnen verdampften Monomere bereits entsprechend weit fortgeschritten
ist.
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Dabei geht die Erfindung aus von einem Stand der Technik, wie er beispielsweise
in der US-PS 3,672,801 beschrieben ist. Bei der dort erläuterten Spinneinrichtung
für Chemiefasern ist unter dem Spinnkopf unmittelbar anschließend an die Spinndüse
ein aus mehreren Teilen bestehender Anblaskasten vorgesehen. Der unmittelbar unter
der Spinndüse angeordnete Teil ist doppelwandig. Aus dem geschlossenen Hohlraum,
an den eine Absaugung angeschlossen ist, führen in einem Ring angeordnete feine
Bohrungen in den Innenraum, die der Absaugung entweichender Gase und evtl. Rauches
dienen. An diesen Teil nun ist der eigentliche Anblaskasten angeschlossen, der aus
einem äußeren, zylindrischen Mantel und zwei aufeinanderfolgenden Einsätzen besteht.
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Der der Spinndüse am nächsten liegende ist der eigentliche Anblasteil.
Ein relativ kurzes zylindrisches Rohrstück mit perforierter Wand weist einen zylindrischen
Einsatz aus mehreren Lagen Drahtsiebmaterial auf. Ihm schließt sich ein bis zum
Boden des Anblaskastens reichendes Austrittsrohr an, dessen Boden durch eine die
Form des austretenden Fadenbündels bestimmende Lochblende abgeschlossen ist.
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Ein Spinnschacht im üblichen Sinne ist nicht vorgesehen.
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Vielmehr ist in einigem Abstand vom Boden des Anblaskastens eine weitere,
entlang der Fadenschar verschiebbare Lochblende vorgesehen, die als Former und Führung
für die Fadenschar dienen soll. Eine Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden
Aufgabe stellt die beschriebene Spinnanlage nicht dar.
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Wenn in der vorausgegangenen Beschreibung der Erfindung und der nachfolgenden
Erläuterung der Zeichnung von Blasluft oder Anblasmedium die Rede ist, so ist darauf
hinzuweisen, daß durch den Anblasschacht zwar vorwiegend aufbereitete Luft bei Raumtemperatur
zugeführt wird, um die aus der Spinndüse austretenden Einzelfäden zu kühlen und
zu verfertigen. Es können aber auch andere gasförmige Medien zugeführt
werden,
sofern dies für den Spinnprozeß günstig ist, wie insbesondere ein Inertgas, z.B.
Wasserdampf, Stickstoff oder Gemische solcher Medien mit Luft.
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Ebenso ist der hier verwendete Begriff Kühlung so zu verstehen, daß
ein Temperaturgradient zwischen der Fadentemperatur und dem Blasmedium vorhanden
ist, ohne daß aber bereits eine qualitative Aussage über die Größe des Temperaturgradienten
gemacht wird. Da es sich bei dem Anblaskasten und dem Spinnschacht nach der Erfindung
um ein im wesentlichen geschlossenes System handelt, durch welches auf die Fäden
unterhalb der Spinndüse gezielt eingewirkt werden kann, ist hervorzuheben, daß die
erfindungsgemäße Spinnanlage nicht nur dazu geeignet ist, die erzeugten Fäden sehr
gleichmäßig unter die Erstarrungstemperatur der Polymerschmelze abzukühlen. Sie
ist aufgrund ihrer Konstruktion insbesondere auch geeignet, neben einer gleichmäßigen
Kühlung eine Temperatursteuerung während des Abkühlens der Fäden vorzunehmen, beispielsweise
den Verlauf der Abkühlung zu steuern, um bestimmte Verfahrensparameter einzuhalten
und beispielsweise das Dehnungsverhalten bzw. die Kristallinität oder dgl. der Fäden
zu beeinflussen.
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Die Erfindung wird anhand der beisegebenen Zeichnung näher erlautert.
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Es zeigen: Fig. 1 Schnitt in der Spinnschachtachse, schematisch; Fig.
2 Blick auf Anblaskasten und Trageinrichtung;
| Fig. 3 7 Schnitt und Draufsicht auf den geschlossenen und |
| bis 5 I geöffneten Druckkasten einer Anspinndüse. |
Fig.6,6a Schnitt durch den Oberteil des Spinnschachtes Fig.7, 8 Schnitte durch den
unteren Teil zweier SpinnScchte Unmittelbar an die Spinndüse 1 schließt der in Au-sstoßrichtung
der Fäden 2, d.h. in der Regel senkrecht nach unten verlaufende Spinnschacht 3 an.
Er ist an seinem oberen, in unmittelbarer Nachbarschaft der Spinndüse 1 beginnenden
Teil vom Anblaskasten 4 mit der Luftzuführung 5 umgeben.
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In der dargestellten Ausführungsform ist der Spinnschacht 3 in einen
unteren, feststehenden Teil 6 und einen oberen, in
Teil 6 teleskopartig
verschiebbaren Teil 7 aufgeteilt.
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Der verschiebbare Teil 7 des Spinnschachtes 3 ist im der Spinndüse
unmittelbar benachbarten Teilbereich luftdurchlässig, beispielsweise perforiert,
gelocht oder aus einem porösen Material gefertigt; die Luftdurchlässigkeit beschränkt
sich auf das innerhalb des Verteilerkastens 28 des Anblaskastens 4 verlaufende Teilstück,
sie kann aber auch unterhalb des Einlaßteils 27 auf der gesamten Länge des Spinnschachtteils
7 oder einem wesentlichen Teil derselben vorhanden sein. Gegebenenfalls kann sie
auch noch einen anschließenden Abschnitt des feststehenden Schachteils 6 umfassen.
;richtig ist, daß der Spinnschacht im Bereich des Einlaßteils nicht perforiert ist.
Nur dadurch läßt sich im Spinnschacht eine ruhige laminare Luftströmung erreichen.
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Der feststehende Teil 6 des Spinnschachts 3 durchstößt den Bühnen-
oder Geschoßboden 8, an dem er vermittels einer geeigneten Konstruktion 9 verankert
ist und von dem aus üblicherweise die Spinnstellen gewartet werden. Der verschiebbarespinnschachtteil
7 sitzt mit seinem oberen, an die Spinndüse 1 anschließenden Teil im Anblaskasten
4 und ist mit diesem durch den Flansch 10 zu einer Einheit verbunden.
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Anblaskasten 4 und Spinnschacht 3 sind an einer aus dem Tragarm 11
und dem Führungsschlitten 12 bestehenden Trageinrichtung aufgehängt. Die Gleitbahn
13 dient der Führung des Schlittens 12 und ist in der dargestellten Ausführungsform
eine senkrecht stehende Säule 13, die vom Schlitten 12 umfaßt wird. Sie ist am Bühnenboden
3 verankert und über eine Traverse 14 hier mit der - angedeuteten - Gebäudewand
15 verbunden. An der Traverse 14 sind zwei Umlenkrollen 16 und 17 angebracht, über
die ein das Gegengewicht 18 mit dem Führungsschlitten 12 verbindendes Seil 19 läuft.
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Fig. 2 zeigt einen Blick auf die zur Spinndüse 1 hin gelegene Oberseite
des Anblaskastens 4. Anders als in Fig. 1 ist hier die Trageinrichtung 11, 12 zusammen
mit der Luftzufuhr 5 auf eine Seite gesetzt, was der betriebsüblichen Anordnung
für den größten Teil der Anwendungsfälle entspricht. Zwar wurde die Anordnung in
Fig. 1 in erster Linie der größeren Deutlichkeit wegen gewählt, sie stellt jedoch
ebenfalls für eine Reihe von Fällen eine geeignete Ausführungsform dar.
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Während des Spinnbetriebs ist der Anblaskasten 4 zusammen mit dem
Spinnschacht 3 durch seine Flansche 20 mit den Gegenflanschen 21 des Spinnkopfes
22 verbunden. Eine geeignete Verbindung zeigt Fig. 6.Nach Fig. 6 ist der Flansch
20, an dem der Anblaskasten 4 und der poröse Spinnschacht 3 befestigt sind, als
eine ringförmige Rille 47 ausgebildet. An dem Gegenflansch 21 des Spinnkopfes 22
sitzt zunächst ein Isolierstück 46, durch welches die Wärmeübertragung vom Spinnschacht
bzw. Anblaskasten auf die Spinndüse unterbunden wird. An dem Isolierstück sitzt
ein Ring 48. Dieser Ring 48 taucht in die Rille 47 ein. Dabei kann die Rille mit
einem geeigneten fließfähigem Material, einer nichtverdampfenden Flüssigkeit, vorzugsweise
aber auch mit Sand gefüllt sein. Hierdurch wird das Innere des Spinnschachtes abgedichtet
währed andererseits die Bewegbarkeit des Spinnschachtes 3 mit dem Anblaskasten 4
gewährleistet bleibt. Der Ring 48 kann aus temperaturbeständigem Glas bestehen,
so daß eine Sichtkontrolle des Inneren des Spinnschachtes möglich ist. Dies ist
in der Detaildarstellung nach Fig. 6a zu sehen.Der Spinnkopf 22 wird über die Luftzuführung
5, die in das am Anblaskasten 4 sitzende konisch erweiterte Einlaßteil 23 mündet,
mit Anblasluft versorgt. Auch die Luftzuführung 5 weist in der Nähe des Anblaskastens
eine vorzugsweise schnell lösbare Verbindung, beispielsweise eine Flanschverbindung
24, 25, auf.Nach Lösen der beiden Verbindungen 20, 21 und 24, 25 kann bei der in
den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsform der bewegliche Spinnschachtteil 7
von Hand gegen die Wirkung der Gegengewichte 18 in den feststehenden Teil 6 des
Spinnschachtes 3 hineingeschoben werden, wonach die einzelnen Spinnstellen leichtzugänglich
sind.
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Das Aus- und Einfahren des Spinnschachtteils 7 kann beispielsweise
auch durch reversiblen Motorantrieb, durch hydraulische oder pneumatische Antriebe
oder in anderer Weise geschehen.
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Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Spinnschachts 3 mit Anblaskasten
4 wird erreicht, daß die Fäden 2 in einem Bereich, in dem sie am empfindlichsten
sind, von der umgebenden Atmosphäre abgeschirmt sind und ausschließlich durch die
mittels der Luftzuführung 5, 23 in den Anblaskasten 4 und von dort durch die luftdurchlässige
Wand des Spinnschachtteils 7 an die Fäden 2 herangebrachte aufbereitete Luft gekühlt
werden. Dabei wird insbesondere die Luft zuvor durch den siebförmigen Einsatz 26
zwischen dem Eintrittsteil 27 und dem Austrittsteil 28 des Anblaskastens 4 beruhigt,
so daß im Austrittsteil 28 eine wirbelfreie Strömung ohne Druckschwankungen besteht.
Die Kühlluft kann sodann längs des Fadenweges durch die Perforation des Spinnschachtes
austreten.
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Fig. 7 zeigt die Ausgestaltung des unteren, feststehenden Schachtteils
6. In seinem oberen Bereich weist dieser Schachtteil eine Ringdüse 53 auf, durch
die aus Anschlußleitung 51 und Ringkanal 52 ein Wasser schleier auf den Innenmantel
des Schachtteils 6 geführt wird. Der Wasserschleier wird am unteren Ende des Schachtteils
6 durch einen Ringkanal und eine Ringdüse 50 gemeinsam mit der Kühlluft und den
ausgedampften Monomeren wieder abgesaugt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 ist das untere Ende des Schachtteils
6 offen. Unterhalb des Schachtes befindet sich ein schräggestelltes Blech 55 mit
einem engen Fadenschlitz 56. Durch diese Bleche wird die Kühlluft, aber auch das
evtl. über Anschluß 51, Ringkanal 52 und Ringdüse 53 in den Spinnschacht eingeführte
Wasser seitlich abgelenkt und dort durch Absaugeinrichtungen 57 mit Absaugstutzen
58 abgesaugt. Mit 59 ist ein Filter bezeichnet, durch den insbe-
sondere
auskondensierende Monomere aus der Abluft ausgefiltert werden.
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Wie bereits zuvor erwähnt, können durch den Anblaskasten anstelle
von Luft auch andere gas- oder dampfförmige Anblasmedien zugeführt werden, wie beispielsweise
Wasserdampf oder dgl. Diese Medien können Temperaturen aufweisen, die bei Raumtemperatur
oder auch wesentlich darüber liegen, beispielsweise über 100 OC. Hierdurch kann
im Blasschacht Einfluß auf die Abkühlgeschwindigkeit genommen und bestimmte, hinsichtlich
der Fadeneigenschaften günstige Verfahrensparameter erzeugt werden.
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Die Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt III-III in Fig. 4 durch den Druckkasten
der Anspinndüse 31, deren Anschluß 32 mit einer nicht dargestellten Druckmittel-
insbesondere Druckluftquelle verbunden wird. Der aus dem unteren Deckel 33 und dem
oberen Deckel 34 bestehende Druckkasten der Anspinndüse 31 weist Löcher 35 und 36
auf, die miteinander fluchten und jeweils einen Durchlaß für ein Fadenbündel 2 bilden.
Der Querschnitt der Löcher 35 und 36 entspricht im wesentlichen dem Querschnitt
des Spinnschachtes 3 (bzw. 7).
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In das Loch 35 des unteren Deckels 33 ist ein Ring 37 mit Düsenlippe
38 eingesetzt. Der Ring 37 liegt auf einem Dichtungsring 39. Die Düsenlippen 38
bilden zusammen mit der Innenfläche des oberen Deckels 34 einen ringförmigen Düsenspalt
40, der zwischen 0,1 mm bis 0,5 mm, vorzugsweige 0,25 mm breit ist.
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Der Ring 37 ist von einem Ringraum 41 umgeben (Fig. 3 und 5).
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Fig. 4 stellt eine Draufsicht auf den oberen Deckel 34 bzw. auf den
geschlossenen Drucktasten 33, 34 dar. In den Löchern 36 im oberen Deckel 34 erkennt
man jeweils die innere Begrenzung der Ringe 37.
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Fig. 5 zeigt die Draufsicht auf den unteren Deckel 33 (Deckel 34 abgenommen).
Der Druckkasten weist Löcher zum Anspinnen von drei Fadenbündeln auf. Der umlaufende
abgestufte Rand 42 eines jeden Loches bildet jeweils zusammen mit dem Außenmantel
des in das Loch eingesetzten Ringes 37 den Ringraum 41. Ringräume 41 werden über
Kanäle 45, 44, 43 mit dem Druckmedium, insbesondere Druckluft beschickt.
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Benachbarte Ringräume 41 überschneiden sich teilweise auf Abschnitten
ihres Umfanges. Die Ringräume 41 sind über Querkanäle 43 mit Längskanälen 44 verbunden,
die ihrerseits über Kanäle 45 mit dem Druckmittelanschluß 32 in Verbindung stehen.
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Das über den Anschluß 32, die Kanäle 45, 44 und 43 in die Ringräume
41 eintretende Druckmittel strömt jeweils durch den von der kreisringförmigen Düsenlippe
38 und der Innenfläche des oberen Deckels 34 gebildeten Düsenspalt 40 entlang der
Innenwandung des Ringes 37 in axialer Richtung nach unten. Die Düsenlippen 38 sind
so geformt, daß der Strom des Druckmittels sich im wesentlichen an die Innenwandung
des Ringes 37 anschmiegt. Dabei werden die aus den Spinndüsen 1 austretenden Fadenanfänge
mit nach unten gerissen.
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In den Fig. 3 bis 5 weist die Anspinndüse 31 jeweils drei Anspinneinrichtungen
auf. Die Anspinndüse kann jedoch entsprechend der Anzahl der Spinndüsen in einer
Spinnanlage mehr oder weniger Einrichtungen zum Anspinnen aufweisen; sie kann am
Eingang oder am Ausgang des Verteilerkastens 28 angeordnet sein (Fig.1).
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In Verbindung mit der zuvor beschriebenen Anspinndüse 31 ist zu erwähnen,
daß diese während des Spinnbetriebes als ein zusätzliches Mittel zur Prozeßsteuerung
dienen kann.
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Insbesondere kann der Druckkasten außer dem Druckmittelanschluß noch
weitere Anschlüsse aufweisen, von denen Behandlungsmittel, vorzugsweise Kühlmittel
im Sinne der eingangs gegebenen Definition, in den Blasschacht eingeführt werden
können, um die Abkühlgeschwindigkeit der Fäden, die Kristallisation des Polymeren
oder dgl. zu beeinflussen. Bei einem im wesentlichen geschlossenen Anblassystem
bietet dies eine zusätzliche Möglichkeit, bestimmte Verfahrensparameter des Spinnprozesses
in einem Abstand von den Spinndüsenöffnungen zu steuern, wo die Filamente an ihrer
Oberfläche bereits eine Temperatur haben, die - je nach Abstand der Anspinndüse
31 von den Spinndüsen 1 - wesentlich unter der Spinntemperatur, aber ggf. noch oberhalb
der Einfriertemperatur liegt.
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BEZUGSZEICHENAUFSTELLUNG 1 Spinndüse 2 Fäden, Fadenschar 3 Spinnschacht
4 Anblaskasten 5 Zufuhrkanal für Anblasmedium 6 feststehender Schachtteil 7 verschiebbarer
Schachtteil 8 Bühnen-, Geschoßboden 9 Befestigungskonstruktion 10 Flansch 11 Tragarm
12 Führungsschlitten 13 Gleitbahn; Säule 14 Traverse 15 Gebäudewand, Verankerung
1 6 Umlenkrolle 17 Umlenkrolle 18 Gegengewicht 19 Seil 20 Flansch 21 Gegenflansch
22 Spinnkopf 23 Einlaßkanal 24 Flansch 25 Flansch 26 siebförmiger Einsatz, Verteilerblech,
Leitelemente 27 Eintrittsteil 28 Austrittsteil, Verteilerkasten 31 Anspinndüse 32
Anschluß 33 unterer Deckel )Druckkasten der Anspinndüse 34 oberer Deckel
35
Löcher im unteren Deckel 33 36 Löcher im oberen Deckel 34 37 Ring 38 Düsenlippe
39 Dichtungsring 40 Düsenspalt 41 Ringraum 42 abgestufter Rand 43 Querkanal 44 Längskanal
45 Kanal 46 Isolierstück 47 Rille 48 Ring 49 Deckel 50 Absaugung 51 Wasserzufuhr
52 Ringkanal 53 Ringdüse 54 Wasserschleier 55 Luftleitblech 56 Schlitz 57 Absaugkasten
58 Absaugstutzen 59 Filter