Die Erfindung geht aus von einem Spinnsystem für die Herstellung
von Monofilfäden, bei dem ein Spinnwerkzeug einen Polymerkanal
abschnitt für eine Polymerschmelze aufweist, der in einen Düsen
block übergeht, mit Spannplatten, die zum Halten des Düsenblocks
ausgebildet sind und an ihren den Düsenblock umfassenden Enden
Backen aufweisen, die den Düsenblock untergreifen und den Düsen
block an das Spinnwerkzeug pressen, und mit Klemmvorrichtungen,
die in Bohrungen der Spannplatten greifen.
Ein derartiges Spinnsystem ist durch die DE 33 24 833 A1 bekannt
geworden.
Bei dem bekannten Spinnsystem werden eine Abdeckplatte und
eine Düsenplatte von zwei Seitenplatten zusammengehalten. Die
Seitenplatten weisen abgeschrägte Auflageleisten auf, die die
Abdeckplatte und die Düsenplatte umgreifen. Werden nun die
Seitenplatten mit der Abdeckplatte und/oder der Düsenplatte
verschraubt, so werden je nachdem, wie stark die Andrück
schrauben angezogen werden, die Abdeckplatte und Düsenplatte
mehr oder weniger stark aneinander gepreßt.
In einer weiteren Ausführungsform sind bei dem bekannten Spinn
system einerseits die Auflageleisten der Seitenplatten, die
die Düsenplatte umgreifen, als Schwalbenschwanzverbindungen
ausgeführt, die mit der Düsenplatte zusammenwirken, und anderer
seits sind die Auflageleisten der Seitenplatten sowie die ent
sprechenden Auflagenflächen der Auflageleisten an der Abdeck
platte abgeschrägt. Werden nun die Seitenplatten oberhalb der
Abdeckplatte miteinander über Zuganker verschraubt, so werden
die Abdeckplatte und die Düsenplatte aneinander gepreßt.
Schraubverbindungen haben den
Nachteil, daß sie nur eine lokal begrenzte Pressung erzeugen
können. Wird über eine gewisse Länge eine hohe Dichtigkeit
zwischen Abdeckplatte und Düsenplatte gefordert, so müssen die
Seitenplatten mit der Abdeckplatte und/oder der Düsenplatte
mittels mehrerer Schrauben verschraubt werden. Damit eine an
nähernd gleichmäßige Pressung zwischen Abdeckplatte und Düsen
platte erreicht wird, müssen die Schrauben mit
Hilfe eines Drehmomentenschlüssels angezogen werden. Dieser
Arbeitsvorgang kann bei Betriebstemperaturen um T = 300°C nur
unter erschwerten Bedingungen ausgeführt werden und ist zudem
zeitaufwendig.
Ein schneller Wechsel eines z. B. verschmutzten Düsenblocks ist
ferner bei dem bekannten Spinnsystem schon deshalb nicht mög
lich, weil zuerst die Schraubenverbindungen, die die Düsenplatte
und die Abdeckplatte zusammenhalten, vollkommen gelöst werden
müssen.
Weiterhin ist aus der DE 26 27 453 C2 eine Vorrichtung zum
Herstellen synthetischer Fäden nach dem Schmelzspinnverfahren
bekanntgeworden, bei der eine Düsenplatte in einem zylinder
förmigen Gehäuse mit einem Deckel, der einen Polymerkanal auf
weist, verschraubt ist. Über den Polymerkanal wird der Düsen
platte die Schmelze zugeführt. Soll bei dieser Ausführungsform
die Düsenplatte ausgewechselt werden, so muß das Gehäuse vom
Deckel abgeschraubt werden. Dies bedarf bei Gehäusetemperaturen
um T = 300°C, sofern man die bekannte Vorrichtung nicht zuerst
abschaltet und abkühlen läßt, besonderer Sicherheitsvorkehrungen
und die Auswechslung der Düsenplatte ist deshalb mühsam, da
bekannterweise diese Vorrichtungen im Bereich des Spinnkopfes
schlecht zugänglich sind.
Aus der DD-PS 2 03 336 ist ein weiteres Spinnsystem bekannt, bei
dem ein Einlaufkörper, der eine Düsenplatte aufnimmt, von unten
über Schrauben an einem Düsenpaketoberteil befestigt ist. Im
Düsenpaketoberteil sind zwei Filtereinheiten angeordnet, die
während des Betriebs des Systems ausgewechselt werden könnnen.
Auch bei diesem Düsenpaket kann die Düsenplatte nur mühsam unter
erschwerten Bedingungen ausgewechselt werden. Ferner ist der
Einlaufkörper mit dem Düsenpaketoberteil verschraubt, wodurch
das Einstellen eines gleichmäßigen Anpreßdruckes der Düsenplatte
an das Düsenpaketoberteil erschwert wird.
Schließlich ist durch die JP-A 60-28 508 (s. Pat. Abstr. of Jap. C-287, 20. 6 .85, Vol. 9 (No. 145)) ist ein Verfahren zum auto
matischen Wechseln von Spinnpaketen bekanntgeworden, bei dem
das Spinnpaket über eine Führungsschiene und einen Lift in
eine gewünschte Spinnposition gebracht werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spinnsystem
der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß der
Düsenblock sicher im Spinnsystem gehalten
werden kann und daß während des Betriebs des Spinnsystems
einzelne Elemente des Spinnwerkzeugs einfach ausgewechselt
werden können, so daß keine langen Stillstandszeiten entstehen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Klemmvorrichtungen Exzenter sind, und daß die Spannplatten über
die Exzenter in vertikaler Richtung verschiebbar sind und den
Düsenblock anheben oder absenken.
Dies ermöglicht auf einfache Weise, den Düsenblock
einfach trennbar mit den Kanalteilen, über die
dem Düsenblock die Polymerschmelze zugeführt wird, zu verbinden.
Über die Exzenter entsteht über die direkt wirkende
Vertikalkraft eine Linienpressung, mittels der der Düsenblock
an die Kanalteile gepreßt wird.
Ferner
können über die Exzenter die Spannplatten soweit abgesenkt
werden, daß ein verschmutzter Düsenblock seitlich aus der Spinn
ebene leicht herauszudrücken ist. Anschließend kann ein be
triebsbereiter Düsenblock ebenfalls seitlich über die Backen
in die Spinnebene geschoben werden. Die Exzenter heben durch
Drehung die Spannplatten an und erzeugen die Vertikalkraft,
die zur Abdichtung der Trennebene not
wendig ist.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung werden die Exzenter
durch Schaltglieder betätigt. Als Schaltglieder werden bevorzugt
Pneumatikzylinder, Hydraulikzylinder oder dergleichen einge
setzt, die auf gegenläufig bewegte Spannhebel drücken und die
Exzenter bewegen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung münden die Backen seit
lich über die Spannplatten hinaus in Führungsschienen, in denen
der Düsenblock bis außerhalb des Spinnwerkzeugs führbar ist.
Dies hat den Vorteil, daß der Düsenblock schnell ausgewechselt
werden kann. Dadurch werden längere Standzeiten eines Spinn
systems vermieden und die Wirtschaftlichkeit einer Produktions
anlage erhöht.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Düsen
block Teil eines Düsenpakets, das ein Düseneinsatz-Unterteil
aufweist, das den Düsenblock, eine Lochplatte, ein Sieb und
ein Düseneinsatz-Oberteil aufnimmt.
Durch den modulierten Aufbau können einzelne Bauteile einfach
ausgewechselt werden.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind die Backen als
Schwalbenschwanzverbindungen ausgeführt, die mit dem Düsen
einsatz-Unterteil zusammenwirken.
Über die Verbindungsart des Düseneinsatz-Unterteils mit den
Backen der Spannplatten entsteht zwischen dem Düsenblock und
den angrenzenden Teilen eine Linienpressung, die im Gegensatz
zur punktförmigen Pressung über Durchgangsschrauben den Düsen
block gleichmäßig an die Kanalteile preßt. Der Wärmeübergang
von den geheizten Kanalteilen auf den Düsenblock und auf die
sie umgebenden Teile ist somit besonders gut. Ferner wird durch
die Verbindungsart der Düsenblock besonders sicher und gleich
mäßig geführt.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung der
Zeichnung.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand
von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert. Es
zeigt
Fig. 1 eine seitliche Prinzipdarstellung, teilweise
aufgebrochen, eines Ausführungsbeispiels eines
erfindungsgemäßen Spinnsystems;
Fig. 2a eine Vorderansicht eines geschlossenen Spinnwerk
zeugs mit einem neuen Düsenpaket in einer Füh
rungsschiene;
Fig. 2b eine Vorderansicht eines geöffneten Spinnwerk
zeugs mit einem verschmutzten Düsenpaket in einer
Führungsschiene;
Fig. 3 ein Spinnwerkzeug in einer Schnittdarstellung
III-III, in vergrößertem Maßstab, gemäß Fig. 1;
Fig. 4 eine Schnittdarstellung des Düsenpakets, im
vergrößerten Maßstab, gemäß Fig. 1.
In Fig. 1 ist ein Spinnsystem 1 dargestellt, das von einer
Polymerschmelze 2 durchströmt wird. Ein Verbindungsrohr 3
mit einem Polymerkanal 4 verbindet das Spinnsystem 1 ein
gangsseitig mit einem nicht dargestellten dynamischen Mi
scher und einem Extruder, die dem Spinnsystem 1 die flüssige
Polymerschmelze 2 zuführen.
An das Verbindungsrohr 3 ist ein Schmelzefilter 5 angekop
pelt, das aus einem Gehäuse 6 und einem in dem Gehäuse 6
verschiebbaren Kolben 7 besteht. Der Kolben 7 enthält Sieb
aussparungen 8, die mit Siebpaketen 10 bestückt sind.
Die Polymerschmelze 2 strömt durch das Schmelzefilter 5, das
Verschmutzungen in der Polymerschmelze 2 ausfiltert. Durch
Verschieben des Kolbens 7 kann ein verschmutztes Siebpaket
10 bei Betrieb des Spinnsystems 1 ausgewechselt werden. Bei
dem Wechsel des Spinnpakets 10 wird der Massenfluß der
Polymerschmelze 2 nicht unterbrochen.
Die Polymerschmelze 2 strömt aus dem Schmelzefilter 5 in
einen Polymerverteiler 20, der über eine erste Flanschver
bindung 21 lösbar mit dem Schmelzefilter 5 verbunden ist.
Der Polymerverteiler 20 teilt den Polymerkanal 4 in Seiten
kanäle 24 auf, von denen in Fig. 1 nur einer dargestellt
ist. Die Polymerschmelze 2 kann homogen und gleichmäßig auf
die Seitenkanäle 24 verteilt werden.
Von den Seitenkanälen 24 strömt die Polymerschmelze 2 in
Dosiereinheiten 30, von denen Fig. 1 nur eine zeigt, die
jeweils ausgangsseitig an zweite Flanschverbindungen 26 der
Seitenkanäle 24 des Polymerverteilers 20 angeschlossen sind.
Die Dosiereinheiten 30 nehmen in ihren teilbaren Gehäuse
blöcken 31 eine Spinnpumpe 32 auf, die mit einem stufenlos
regelbaren Spinnpumpenantrieb 33 ausgerüstet ist. In den
Ausgang der Spinnpumpe 32 ist ein statischer Mischer 34
integrierbar. Die Dosiereinheiten 30 sind über Befestigungs
konsolen 35 raumfest aufgestellt. Die Polymerschmelze 2
strömt in jeder einzelnen Dosiereinheit 30 ohne Umlenkung
exakt mengendosiert in den statischen Mischer 34. Der stati
sche Mischer 34 gleicht Inhomogenitäten und Temperaturgra
dienten in der Polymerschmelze 2 aus.
Das Spinnsystem 1 ist so ausgelegt, daß eingangsseitig an
der Dosiereinheit 30, eine Temperatur 36 und ein Druck 37
der Polymerschmelze 2 gemessen werden. Dadurch ist es mög
lich, den Druck 37 der Polymerschmelze 2 unmittelbar vor der
Spinnpumpe 32, unabhängig von dem Verschmutzungsgrad der
Siebpakete 10 im Schmelzefilter 5 oder eventuell weiterer
Druckverluste, konstant zu halten. Der Druck 37 der Poly
merschmelze 2 wird am Spinnpumpeneingang überprüft und eine
Signalrückmeldung an vorangeschaltete Geräte, wie z. B. an
den Extruder, wird als Regelgröße so verarbeitet, daß der
Druck 37 der Polymerschmelze 2 am Spinnpumpeneingang kon
stant ist. Eine vergleichbare Regeleinrichtung ist für die
Temperatur 36 der Polymerschmelze 2 an dieser Stelle des
Spinnsystems 1 vorgesehen.
Die Spinnpumpe 32 mit dem integrierten Mischer 34 wird im
vorgewärmten Zustand in den teilbaren Gehäuseblock 31 der
Dosiereinheit 30 eingelegt. Für den Betrieb der Spinnpum
pe 32 ist keine zusätzliche Fixierung oder Justierung not
wendig. Somit kann die Spinnpumpe 32 für z. B. Wartungszwecke
schnell und einfach ausgetauscht werden.
Die Polymerschmelze 2 strömt von der Dosiereinheit 30 in
einen Polymerkanalabschnitt 4′ eines mit der Dosierein
heit 30 verbundenen Spinnwerkzeuges 40. Das Spinnwerkzeug 40
enthält ein erstes Kanalteil 41 mit einem oder mehreren
Polymerkanalabschnitten 4′. Der Polymerkanalabschnitt 4′
weitet sich im ersten Kanalteil 41 und/oder in einem zweiten
Kanalteil 42 in einen Flußkanal 43. Das zweite Kanalteil 42
ist von dem ersten Kanalteil 41 trennbar. In ihren gegensei
tigen Anlageflächen ist der Flußkanal 43 als Flachbügelkanal
ausgeformt. Der Flußkanal 43 verteilt die Polymerschmelze 2
gleichmäßig über seine Breite. Der Flußkanal 43 ist dafür
längs seiner Breite mit einer sich ändernden Raumkontur
ausgebildet. Dies wird weiter unten zu Fig. 3 beispielhaft
für das erste Kanalteil 41 gemäß Schnitt III-III von Fig. 1
noch erläutert.
Die Polymerschmelze 2 in Fig. 1 strömt homogen und gleich
mäßig verteilt über die gesamte Breite des Flußkanals 43
einer Öffnung 45 am unteren Ende des Flußkanals 43 zu, die
über ihre gesamte Breite eine konstante Weite aufweist.
An die Öffnung 45 wird über eine erste und zweite Spann
platte 52, 53 ein Düsenpaket 50 angepreßt. Die Spannplat
ten 52, 53 umfassen die Kanalteile 41, 42 an deren Breitsei
ten und liegen verschiebbar an diesen Seiten an. Die Spann
platten 52, 53 sind an den das Düsenpaket 50 umfassenden
Enden als Backen 54, 55 ausgebildet, die senkrecht zu den
Seiten der Spannplatten 52, 53 das Düsenpaket 50 umgreifen
und es an die Kanalteile 41, 42 pressen.
In dem Düsenpaket 50 wird die Polymerschmelze 2 gleichmäßig
in Fäden aufgeteilt, die anschließend das Spinnwerkzeug 40
verlassen und nachgeschalteten Einrichtungen zugeführt
werden. Zu Fig. 4 wird anhand einer Schnittdarstellung des
Düsenpakets 50 die Verteilung der Polymerschmelze 2 noch
näher erläutert.
Das Spinnwerkzeug 40 ist in Fig. 1 über einen Träger 65
lösbar mit einer vertikal verstellbaren Halterung 75 verbun
den, die in einer raumfest gehaltenen Schiene 76 horizontal
verschiebbar ist.
In Fig. 2a und 2b sind Vorderansichten des geschlossenen und
geöffneten Spinnwerkzeuges 40 dargestellt.
Die Fig. 2a zeigt die Vorderansicht des Spinnwerkzeuges 40
in geschlossenem Zustand der ersten Spannplatte 52 auf der
Vorderseite und der zweiten, nicht dargestellten Spannplatte
53 auf der Rückseite des Spinnwerkzeugs 40. Über die bei
spielhaft dargestellte Exzenter-Klemmverbindung wird das
Düsenpaket 50 über die Spannplatten 52, 53 an die Unter
seiten der Kanalteile 41, 42 gepreßt. Als Schaltglieder für
die Vertikalverschiebung sind ebenfalls beispielhaft die
gegenläufigen Spannhebel 70, 70′ und ein Pneumatikzylinder
71 dargestellt. In die Führungsschiene 72 ist ein Düsenpaket
51 eingelegt, das im Bedarfsfall bei geöffneten Spann
platten 52, 53 über eine Einschiebevorrichtung 74 im Aus
tausch für ein defektes oder verschmutztes Düsenpaket 50 in
das Spinnwerkzeug 40 eingeschoben werden kann.
Die Fig. 2b zeigt das geöffnete Spinnwerkzeug 40. Über den
ausfahrbaren Pneumatikzylinder 71 werden die Spannhebel 70,
70′ gegenläufig bewegt. Exzenter 66, 66′ auf der Vorderseite
und nicht dargestellte Exzenter auf der Rückseite
des Spinnwerkzeugs 40 drehen sich und die Spannplatten 52,
53 verschieben sich nach unten. Es entsteht ein Freiraum
zwischen den Kanalteilen 41, 42 und dem Düsenpaket 50, 50′.
Mit der Einschiebevorrichtung 74 kann das bereit
gestellte Düsenpaket (51 in Fig. 2a) in der Führungsschiene 72 in das
Spinnwerkzeug 40 eingeschoben werden. Gleichzeitig wird
dabei das Düsenpaket 50 aus dem Spinnwerkzeug 40 heraus in
die Führungsschiene 73 gedrückt. Wird nun der Pneumatik
zylinder 71 wieder geschlossen, ist das Spinnwerkzeug 40 mit
dem neu eingelegten Düsenpaket 50′ betriebsbereit.
In Fig. 3 ist der Schnitt III-III gemäß Fig. 1 des Spinn
werkzeugs 40 dargestellt. Der Polymerkanalabschnitt 4′ im
Kanalteil 41 mündet unter 90° in den Flußkanal 43, der die
Form eines Flachbügelkanals aufweist. Die geschlossene
dreidimensionale Raumkontur des Flußkanals 43 entsteht durch
das Zusammenfügen der Kanalteile 41, 42. Die Form des Fluß
kanals 43 errechnet sich aus der Fließkurve der zu verarbei
tenden Polymerschmelze 2 und aus ihren Produkteigenschaften.
Die dreidimensionale Raumkontur wird mit der Zielsetzung
numerisch so ermittelt, daß sich im Flußkanal 43 die Poly
merschmelze 2 bei stetiger Strömungsgeschwindigkeit gleich
mäßig über die Breite des Flußkanals 43 verteilt und mit
konstanter Strömungsgeschwindigkeit in die Öffnung 45 des
Flußkanals 43 fließt. Für Polymerschmelzen 2 mit unter
schiedlichen Fließ- und Produkteigenschaften ergeben sich
unterschiedliche Raumgeometrien der Flußkanäle 43, wenn die
Verteilung der unterschiedlichen Polymerschmelzen 2 gleich
mäßig in den Flußkanälen 43 ist und die Polymerschmelzen 2
mit konstanter Strömungsgeschwindigkeit aus den Flußkanälen
43 ausströmen sollen. Die Raumgeometrie eines Flußkanals 43
kann auf Polymerschmelzen 2 so abgestimmt werden, daß meh
rere Polymerschmelzen 2 mit ähnlichen Fließ- und Produkt
eigenschaften in einem einzigen Flußkanal 43 gleichmäßig
verteilt werden können. Handelt es sich jedoch um die Verar
beitung von sehr unterschiedlichen Polymerschienen 2,
müssen die Kanalteile 41, 42 mit dem Flußkanal 43 ausgewech
selt werden.
In Fig. 4 ist das Düsenpaket 50 gemäß Fig. 1 im Schnitt
vergrößert dargestellt. Es wird seitlich von den Spann
platten 52, 53 und den Backen 54, 55 begrenzt, die in eine
Führungskante des Düseneinsatz-Unterteils 60 greifen. Das
Düsenpaket 50 setzt sich aus dem Düseneinsatz-Unterteil 60,
dem Düsenblock 59, der Lochplatte 58, dem Sieb 57 und aus
dem Düseneinsatz-Oberteil 56 zusammen, das im Spinnwerkzeug
40 an Unterseiten der Kanalteile 41, 42 grenzt. Durch die
Backen 54, 55 wird das Düsenpaket 50 längs seiner Breite
beidseits linienförmig geführt. Die Verbindung zwischen den
Backen 54, 55 und dem Düseneinsatz-Unterteil 60 kann unter
schiedlich ausgeführt sein, wie z. B. als Schwalbenschwanz
verbindung. Es entsteht eine Linienpressung zwischen dem
Düsenpaket 50 und den Unterseiten der Kanalteile 41, 42.
Der Düsenblock 59 ist als Rechteckdüse ausgebildet, bei der
die Düsenöffnungen auf einer oder mehreren parallelen Linien
angeordnet sind. Bei mehreren Linien stehen die Düsen zweck
mäßigerweise auf Lücke. Dem Düsenblock 59 wird die Poly
merschmelze 2 über die Lochplatte 58 zugeführt. Die Bohrun
gen in der Lochplatte 58 verteilen die Polymerschmelze 2
gleichmäßig über die Rechteckdüse. Über den Bohrungen der
Lochplatte 58 liegt das engporige Sieb 57 aus z. B. Metall
vlies. Aus der Polymerschmelze 2 werden mit diesem Sieb 57
Feinstverschmutzungen gefiltert. Zusammen mit der Vorfilte
rung der Polymerschmelze 2 im Schmelzefilter 5 wird ein
qualitativ hochwertiges Produkt erreicht, das besonders gute
Eigenschaften beim Verspinnen zu Monofilfäden aufweist.
Durch die Vorfilterung der Polymerschmelze 2 wird die Stand
zeit des Düsenpaketes 50 wesentlich erhöht, da das Sieb 57
nur noch Feinstverschmutzungen aus der Polymerschmelze 2
filtert. Über Bohrungen in dem Düseneinsatz-Oberteil 56
tritt die Polymerschmelze 2 in das Düsenpaket 50 ein.