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Verfahren und Zahnradpumpe zur Auflösung der Blasen einer blasenhaltigen
Flüssigkeit und zur Zuteilung dieser Flüssigkeit in blasenfreiem Zustand
Die Erfindung
betrifft die Verbesserung eines Verfahrens und der Vorrichtungen für die Zuteilung
einer blatsenhaltigen Flüssigkeit in blasenfreier Form. Insbesondere betrifft sie
eine Verbesserung des Verfahrens und der Vorrichtungen zur Auflösung und Verdrängung
der Blasen aus einer Blasen enthaltenden Flüssigkeit vermittels einer Menge der
gleichen blasenfreien FlüsIgkeit sowie zur Zuteilung oder Dosierung Ider erhaltenen
blasenfreien Flüss1igkeit. Die vorliegende Erfindung ist von besonderem Nutzen bei
der Zuteilung geschmolzener fadenbildender Massen, die einer dauernden Zersetzung
unter Bildung gasförmiger Zersetzungsprodukte unterliegt, z. B. von synthetischen
linearen Polymeren.
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Der Ausdruck Zuteilung in oder vorliegenden Beschreibung und den
Patentansprüchen bedeutet die Weiterleitung einer Flüssigkeit mit einer im wesentlichen
gleichförmigen Geschwindigkeit, also eine genaue Dosierung. Flüssige fadenbildende
Massen werden, soweit sie blasenfrei sind, im allgemeinen mittels einer Präzisionspumpe,
z. B. einer Zahnradpumpe, einer Spinndüse zugeführt. D.ieses stößt bei Verwendung
der üblichen Präzisionszahnradpumpen nicht auf Schwierigkeiten, solange die Flüssigkeit
blasenfrei ist. Dagegen ergeben sich Schwierigkeiten bei der Zuteilung Blasen enthaltender
Flüssigkeiten. Zur Herstellung braucht barer Fäden müssen die Blasen in der fadenbildenden
Flüssigkeit durch Anwendung von Druck zur
Auflösung gebracht werden.
Da jedoch die Blasen in Ider Blasen enthaltenden Flüssigkeit stets ungleichmäßig
verteilt sind, wird die übliche Präzisionszahnradpumpe, die lediglich die Blasen
in der Flüssigkeit komprimiert und die Flüssigkeit weiterbefördert, notwendigerweise
die erhaltene blasenfreie Flüssigkeit entsprechend dem wechselnden Blasengeshalt
der nacheinander zugeführten, unter Druck gesetzten Flüssigkeit mit wechselnder,
ungleichförmiger Geschwindigkeit weiterleiten. Daher sind die üblichen Präzisionszahnradpumpen
unter diesen Umständen nicht in wider Lage, die blasenfreie Flüssigkeit genau zu
dosieren.
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Es ist ein Verfahren zum fortlaufen'den Herstellen von Formlingen,
wie Fäden,zGarnen, Bändern u. dgl., sehr einheitlicher Fein;h;eit oder gleichmäßigem
Deniertiter aus Massen, bei denen Blasenbildung auftritt, in einem Vongang vorgeschlagen,
in Idem die fiIm- bzw. fadenbildende Masse einem Druck ausgesetzt wird, der zur
Auflösung der Blasen ausreicht, worauf die blasenfreie Schmelzmasse unter Aufrechterhaltung
des Druckes einer Ausstoßvorrichtung, z. B. einer Spinudüse, zugeteilt wird. Dies
kann z. B. durch Verwendung zweier Pumpen in Serienschaltung erreicht werden, von
denen die erste die film- bzw. fadenbildende Masse unter Druck setzt und die erzeugte
blasenfreie Masse einer zweiten Pumpe übermittelt, die die blasenfreie Masse einer
geeigneten Ausstoßvorrichtung zuführt.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Darstellung eines verbesserten
Verfahrens und Vorrichtungen zur Auflösung der Blasen Bn - Bliasen enthaltenden
Flüssigkeiten und zur Zuteilung oder Dosierung der erhaltenen blasenfreien Flüssigkeiten,
d. h. zur Weiterleitung derselben mit im wesentlichen gleichförmiger Geschwindigkeit.
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Die Aufgaben werden nach der Erfindung ganz allgemein gelöst, indem
eine Blasen enthaltende Flüssigkeit, in die während Ides Weiterleitens mit gleichförmiger
Geschwindigkeit eine andere blasenfreie Flüssigkeit der gleichen Zusammensetzung
gepreßt wird, mit gleichförmiger Geschwindigkeit fortlaufend weitergefördert wird.
Dabei muß das Volumen der blasenfreien Masse mindestens so groß wie Idas der Blasen
der Blasen enthaltenden Flüssigkeit sein. Außerdem muß 1die Flüssigkeit in blasenfreiem
Zustand mit gleichförmiger Geschwindigkeit fortgesetzt weiterbefördert werden Nach
einer besonderen Ausführungsform der Erwindung wird blasenfreie Flüssigkeit vorab
durch Auflösung der Blasen einer vorher durch die Pumpe gegangenen blasenhaltigen
Flüssigkeit gewonnen.
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Die Erfindung - wird an Hand der Zeichnungen beispielsweise erläutert,
in denen mehrere Aus-- führungsformen der Erfindung veranschaulicht sind.
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Fig. I zeigt einen Querschnitt durch die Achsenebene der Zahnräder
einer gemäß dieser Erfindung gebauten Zahnradpumpe; Fig. 2 ist ein Aufriß der Innenfläche
einer Seitenplatte der Zahnradpumpe nach Fig. I; Fig. 3 stellt einen Aufriß der
Gehäuse- oder Mittelplatte und der Zahnräder der Pumpe nach Fig. I dar; Fig. 4 ist
ein Aufriß der Innenfläche der anderen Seitenplatte der Pumpe nach Fig. 1; Fig.
5 zeigt in vergrößertem Maßstab schematisch einen Teil der Zahnräder in Ansicht,
auf einen Teil der in Fig. 2 gezeigten Seitenplatte projiziert; Fig. 6 ist ein Querschnitt
in Richtung 66 nach Fig. 2; Fig. 7 ist ein Querschnitt in Richtung 7-7 nach Fig.
4; Fig. 8 gibt einen Aufriß der Innenfläche einer abgewandelten Form der Seitenplatte;
Fig. 9 veranschaulicht eine stark vergrößerte schematische Ansicht des wesentlichen
Teiles zwischen den ineinandergreifenden Zähnen der Zahnräder und der möglichen
zeitweisen Verbindung zwischen dem Druckkanal mit der Ausflußöffnung der Pumpe;
Fig. 10 zeigt ähnlich wie Fig. g eine stark vergrößerte Ansicht einer bevorzugten
Bauweise, bei der wider Druckkanal gegen die Ausflußöffnung geschlossen gehalten
wird; Fig. ii stellt eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach der vorliegenden
Erfindung im teilweisen Schnitt dar; Fig. I2 ist eine schematische Ansicht einer
abgeänderten Form der Seitenplatte für die in Fiig. 1I gezeigte Vorrichtung.
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In Fig. I bis 7 bezeichnet die Kennziffer 11 die rückwärtige Seitenplatte
der Zahnradpumpe, Ziffer I3 die Gehäuse oder Mittelplatte md 15 die vordere Seitenplatte.
Diese drei Platten werden durch nicht dargestellte geeignete Bolzen, Schrauben od.
dgl. zusammengehalten. In der Mittelplatte I3 sind zwei ineinandergreifende Zahnräder
I7 und 19 zwischen den Seitenplatten 11 und 15 in geeigneter Weise angeordnet und
auf je einer Antriebswelle 21 und 23 gelagert. Die Zahnradantriebswellen 21 und
23 sind in den Seitenplatten 11 und 15 drehbar gelagert, wobei die Welle 2I in den
Öffnungen 37 und 37a der entsprechenden Hinter- und Vorderplatte und die Welle 23
in den Öffnungen 39 und 39a der entsprechenden Hinter- und Vorderplatte ruhen.
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Die hintere Seitenplatte II ist mit einer Zuflußöffnung 33 und einer
Ausflußöffnung 35 für die Flüssigkeit versehen. Die Platte 11 hat ferner bogenförmige
Nuten 25 und 29 sowie Verbindungsrillen 27 und 3I, wobei die letzteren die bogenförmigen
Nuten 25 und zg mit Ausuehmungen 26 und 28 verbinden, die in der Nähe der Eingriffsstelle
der Zähne der Zahnräder 17 und 19 liegen (s. Fig. 5).
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Die verschiedenen Nuten liegen in der Innenfläche 1der Platten, wie
aus Fig. I deutlich zu ersehen ist. Die bogenförmigen Nuten 25 und 29 liegen gleichmittig
zu den Wellen 21 und 23, und zwar so, daß sie unter dem Umriß mehrerer Zähne der
Zahnräder I7 und 19 zwischen dem Zufluß 33 und dem Ausfluß 35 liegen. Eine kleine
Vertiefung oder Bohrung 4I, die die Verbindung mit der Zuflußöffnung 33 herstellt,
liegt ebenfalls in der Innen-
fläche der Platte 1 1 (s. Fig. 2 und
6). Zweck dieser Bohrung 41 ist, die Rillen 27 und 3I der Zuflußöffnung 33 so nahe
zu bringen, daß durch übermäßigen Druck aus den Rillen 27 und 3I zwischen der Seitenplatte
11 und der Mittelplatte 13 etwa austretende Flüssigkeit leichter der Zuflußöffnung
33 als der Ausflußöffnung 35 zufließt. Man kann zwischen die Bohrung 41 und die
Rillen 27 und 3I noch schmale Nuten 42 und 44 einbauen, um den Abfluß herauslecken,der
Flüssigkeit aus den zuletzt genannten Rillen in Richtung der Zuflußöffnung 33 sicherzustellen.
Diese Nuten 42 und 44 müssen jedoch ein wesentlich geringeres Fassungsvermögen haben
als die Flüssigkeitsmenge, die zwischen den ineinandergreifenden Zähnen der Zahnräder
I7 und 19 Platz hat. Die Vorderplatte 15 ist auf ihrer Innenfläche mit bogenförmigen
Nuten 25a und 29a und Verbindungsrillen 27a und 31a versehen, die spiegelbildlich
wie die Nuten in der rückwärtigen Seitenplatte II angeordnet sind. Die Platte 15
hat ferner eine kleine runde Vertiefung47, die in der Nähe des Punktes liegt, an
dem die Zahnräder außer Ein griff treten. Die Vertiefung 47 dient zum Ausgleich
eines Unterdruckes, der durch das Auseinanderkämmen der Zahnräder 17 und 19 entstehen
kann.
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Die Mittelplatte 13 hat zwei runde Ausnehmungen 5I und 53, in denen
die Zahnräder t7 und 19 mit so geringer Passung eingepaßt sind, daß gerade noch
ein freies Drehen der Zahnräder gewährleistet ist. Die Zahnradwellen 21 und 23 können
in Pfeilrichtung angetrieben werden. Kammern 43 und 45 stellen die Verbindung mit
dem Zufluß 33 bzw. dem Ausfluß 35 her und dienen zur Zuführung der Flüssigkeit nach
den Zahnrädern.
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Die Art und Weise, wie die fadenbildende Masse zwischen den Zähnen
der Zahnräder eingeschlossen, einem Druck ausgesetzt und den Nuten in den Seitenplatten
zugeführt wird, ist in Fig. 5 deutlicher dargestellt. Die Zahnräder I7 und 19 liegen
an der Stelle, an der ihre Zähne ineinandergreifen und die Flüssigkeit einschließen,
auf den Ausnehmungen 26 und 28 am Ende der Rillen 27 und 3I.
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Der Zahn 70 des Zahnrades 19 hat gerade eine solche Lage zu den Zähnen
72 und 74 des Zahnrades I7 erreicht, daß ,die fadenbildende Masse im Raum 76 zwischen
den Zähnen 72 und 74 völlig eingeschlossen ist und beginnt, die Masse unter Druck
zu setzen. Die Ausnehmung 28 am Ende der Rille 3I auf der hinteren Seitenplatte
II ist so angeordnet, daß die eingeschlossene, -fadenbildende Masse in die Rille
gedrückt wird. Der gleiche Vorgang spielt sich zur gleichen Zeit an der entsprechenden
Ausnehmung 28a am Ende der Rille 31a in der nicht sichtbaren Vorderseitenplatte
15 ab.
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Gleichzeitig hat der Zahn 74 in Fig. 5 gerade das Einpressen der zwischen
den Zähnen 70 und 78 befindlichen fadenbildenden Masse in die Ausnehmung 26 am Ende
der Rilile 27 beendet. Der Zahn 72 dringt gerade in den Raum zwischen den Zähnen
68 und 70 ein, um die eingeschlossene Masse in die Ausnehmung 26 und die Rille 27
und natürlich auch in die gegenüberliegende Ausnehmung 26a und die Rille 27a der
vorderen Seitenplatte, die in Fig. 5 nicht zu sehen sind, zu pressen. Wie später
dargelegt wird, ist für das wirksame Arbeiten der Pumpe der Abstand zwischen den
herannahenden Zähnen 68 und 72 an der Stelle, an dem sich der Raum zwischen den
Zähnen 68 und 70 zuerst nach der - Ausnehmung 26 hin öffnet, ausschlaggebend.
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Die in die Rillen 27 und 3I sowie 27a und 31a gepreßte Masse wird
in die entsprechenden bogenförmigen Nuten 25 und 29 sowie 25a und 29a und von dort
aus wiederum in die Räume zwischen den Zähnen, mit denen die bogenförmigen Nuten
in Verbindung stehen, gepreßt. Der der von der Zufluß- nach der Ausflußöffnung gepreßten
Masse zusätzlich erteilte Druck bewirkt die Auflösung aller etwa darin vorhandenen
Blasen.
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Im allgemeinen ist es zweckmäßig, die Zähne der Zahnräder so zu gestalten,
daß die eingeschlossene und durch die Rillen zugeführte Menge fadenbiMender Masse
etwas größer als theoretisch erforderlich ist, wodurch sichergestellt wird, daß
die Zahnräder der die blasenfreie fadenbil-dende Masse weiterfördernden Zähne voll
ausgefüllt sind. Dies ist besonders deswegen wünschenswert, weil der Blasengehalt
und die Geschwindigkeit, mit der die Blasenbildung vor sich geht, unbeständig und
daher ,der Blasengehalt der fadenbildenden, Masse nicht einheitlich ist, so daß
Sorge getragen werden muß, daß jederzeit die größtmögliche Menge an Blasen aufgelöst
werden kann. Daher muß eine Möglichkeit geschaffen werden, etwaige überschüssige
Materialmengen abgeben zu können. Im allgemeinen leitet man diese überschüssige
Masse wieder der Zuflußöffnung der Pumpe zurück, besonders wenn es sich um eine
ungleichmäßige Menge handelt; denn bei Leitung nach der Ausflußöffnung wäre eine
gleichförmige Zuteilung, auf die es ja ankommt, nicht mehr möglich. Diese Ableitung
kann auf verschiedene Weise erreicht werden. In einigen Fällen wird sie schon durch
die natürliche Gleitmöglichkeit zwischen den Zähnen des Zahnrades und der Mittelplatte
I3 herbeigeführt. Es kann aber auch der Querschnitt der - Zähne etwas vergrößert
werden. Ebenso gestattet die Gleitmöglichkeit zwischen den Zahnradflächen und den
Seitenpilatten 11 und 15 ein Zurückfließen der überschüssigen Masse nach der Zuflußöffnung.
Im letzteren Fall ist es wichtig, daß durch geeignete Lage der Zufluß- und Ausflußöffnung
zu den Rillen bzw. durch zusätzliche Rillen oder Vertiefungen der Widerstand gegen
den Schlupf zwischen den Rillen und der Zuflußöffnung an ihrer nächsten Stelle geringer
ist als an der Stelle der kleinsten Entfernung zwischen den Rillen und der Ausflußöffnung.
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Nach Fig. 2 liegt die Zuflußöffnung 33 näher an den Rillen 27 und
3I als ,die Ausflußöffnung 35.
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Das Zurückfließen der überschüssigen Menge nach der Zuflußöffnung
kann weiterhin durch eine Bohrung 41 der Zuflußöffnung nach Fig. z sichergestellt
werden. Diese Bohrung 41 braucht lediglich in der Platte 11 vorgesehen werden. Jedoch
können auch beide Seitenplatten 11 und 15 mit derartigen Vertiefungen ausgestattet
sein.
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Durch diese Bohrung wird die Entfernung an
der Steile,
wo die Verbindungsril;len 27 und 3I sich der Zuflußöffnung am meisten nähern, verkürzt
und dadurch der Abfluß überschüssiger Masse über die Zahnradfläche zwischen den
Zahnrädern und den Platten 11 bzw. 15 hindurch nach der Zuflußöffnung 33 erleichtert.
Wie erwähnt, können kleine Kanäle, z. B, die Kanäle 42 und 44, in der Platte ausgespart
sein, wodurch eine unmittelbare Verbindung zwischen den Rillen, in denen die fadenbildende
Masse den Zähnen zugeführt wird, und der Zuflußöffnung hergestellt wind und die
Breite und Tiefe der Kanäle 42 und 44 durch die Notwendigkeit bestimmt wird, den
gewünschten Druck aufrechtzuerhalten.
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Obwohl in den Zeichnungen die Länge der bogenförmigen Nuten 25 und
29 über einen Kreisbogen von annähernd I800 dargestellt ist, sind Abwandlungen im
Rahmen der Erfindung denkbar. Maßgebend für die Wahl ,der richtigen Länge sind:
die Konzentration der in der Masse befindlichen Blasen beim Spinnen oder Spritzen,
die Vfsl:osität der Spinnmasse und die gewünschte Dosier- oder Zuteilgenauigkeit.
Bekanntlich ist einer der Faktoren für die Bestimmung der Rillenlänge der Zeitraum,
während dessen die Masse dem Druck zur Auflösung der Blasen ausgesetzt werden muß.
Der Rillenlänge ist eine Grenze gesetzt, weil zwischen dem Rilllenende und der Ausfluß
öffnung eine genügende Entfernung vorhanden sein muß, um ein Durchdrücken der Flüssigkeit
von der Rille nach der Ausflußöffnung zu vermeiden. Ein solcher Schlupf würde die
Dosierfähigkeit der Pumpe zunichte machen. Die Ril-leul-änge unterliegt einer weiteren
Beschränkung, weil zwischen der Zuflußöffnung und den Rillen ein Raum liegen muß,
der keine oder jedenfalls nur wenige Rillen enthalten darf, wie bei der Besprechung
der Abflußmöglichkeiten für die überschüssige Menge aus den Rillen erwähnt wurde.
Am besten ist es, wenn die bogenförmigen Rillen so lang sind, daß sie sich über
min-- destens vier Zahnbreiten des Zahnrades erstrecken.
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In der Form der Rillen sind viele Abwandlungen möglich. So sind z.
B. in Fig. 8 die Rillen 27 und 3r derart verlängert, daß sie sich in der Rille 34
treffen. Ebenso können auch die Rillen, anstatt in der vorderen und der hinteren
Platte zu liegen, auch nur in einer Platte eingelassen sein. Jedoch sind zahlreiche
andere Möglichkeiten für den Abfluß der überschüssigen Masse nach der Zuflußöffnung
gebeben. In Fig 8 sind außer der Bohrung bei 41 bei 36 noch weitere Aussparungen
dargestellt, die diesen Vorgang erleichtern. Wie schon. gesagt, muß die zwischen
den Zähnen der Zahnräder eingeschlossene Masse unter ausreichendem Druck komprimiert
werden und ein genügender Volumen haben, damit die Blasen aufgelöst werden und das
Blasenvolumen der von der Zufluß- nach der Ausfluß öffnung der Pumpe geförderten
Masse verdrängt wird. Darüber hinaus ist es zur Erzielung einer gleichmäßigen Zuteilleistung
der Pumpe erforderlich, daß die den ineinandergreifenden Zähnen der Zahnräder von
der Ausflußöffnung her zuströmende Flüssigkeitsmenge auf einem im wesentlichen gleichbleibenden
Stand gehalten wird und größer ist als das Volumen der Blasen in der geförderten
blasenhaltigen Masse. Es ist daher besser, wenn die Verbindungsrillen 27 und 3I
(oder die Rille 34 in Fig. 8) sich nicht nach der Ausflußöffnung hin öffnen, so
daß ein Rückfließen von den Rillen nach der Ausflußöffnung nicht erfolgen kann.
Trotzdem kann in der Praxis gelegentlich eine geringe Verbindung zwischen Rillen
und Abfluß öffnung zugelassen werden.
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In Fig. g ist eine mögliche Bauweise dargestellt, in der zwischen
der Rille 34 und der Ausflußöffnung 35 eine geringe Durchtrittsmöglichkeit vorliegt.
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Bei näherer Betrachtung der Zeichnung sieht man, daß die Zahnlücke
110 zwischen den Zähnen 112 und 114 sich gerade eben nach der Rille 34 gin öffnet.
An diesem Punkt darf während der Drehbewegung der Zahnräder 19 und I7 die Entfernung
x zwischen dem Zahn II6, der gerade in die Zahnlücke 110 eintritt, und dem nächstfolgenden
Zahn nicht größer als 0,5 mm sein. Ist die Entfernung x größer, so ist die Zahnradpumpe
wegen übermäßi,gen und ungleichmäßigen Rückflusses der Masse aus der Rille 34 nach
der Abflußöffnung nicht imstande, die Flüssigkeit zuzuteilen. Daher ist die obige
Entferung von 0,5 mm als Grenzwert für die Wirksamkeit der Pumpe anzusehen. Die
Rille 34 liegt an der Seite der Mittellinie der Zahnräder, nach der Abflußöffnung
hin, um die Möglichkeit auch der geringsten Lücke zwischen der Rille 34 und der
Zuflußöffnung der Pumpe auszuschalten.
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Fig. 10 zeigt eine bevorzugte Bauweise, nach der die Rille 34 nach
der Ausflußöffnung 35 und natür- -lich ebenfalls nach der Zuflußöffnung 33 hin geschlossen
gehalten wind. Aus der Zeichnung ist zu ersehen, daß die Druckrille 34 schmaler
ist, als in der in Fig. g gezeigten Ausführungsform. Auch liegt die Rille 34 näher
an der strichpunktierten Mittellinie der Zahnräder I7 und 19. In der dargestellten
Lage ist der Zahn 112 des Zahnrades 19 gerade im Begriff, in die Lücke zwischen
Zahn 118 und Zahn 116 des Zahnrades I7 einzugreifen, währund die einander gegenüberliegenden
Zähne 112 und 118 noch die Rille 34 gegenüber der Abflußöffnung abschließen.
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Fig. II und I2 zeigen eine wesentlich abgeänderte Form der Vorrichtung
zur Durchführung der vorliegenden Erfindung und zeigen, daß die Erfindung nicht
auf die in Fig. I bis 10 dargestellten Vorrichtungen beschränkt ist. In Fig. II
und 12 bezeichnet die Kennziffer I50 eine Schmelzkammer zum Schmelzen der fadenthildenden
Masse, z. B. synthetischen linearen Polyamids. Die geschmolzene blasenhaltige Masse
wird in einem Trichter I52 gesammelt und von dort nach der Zuflußöffnung der Zahnradpumpe
154 geführt. Die Zahnradpumpe I54 ist, abgesehen von einer abgewandelten Seitenplatte,
ebenso gebaut, wie die in Fig. 1 bis 10 dargestellte. Mindestens eine der Seitenplatten
der Pumpe I54 ist so beschaffen, wie es in Fig. I2 gezeigt ist. Diese Seitenplatte
ist mit bogenförmigen Nuten 156 und 158 ausgestattet, die
an die
Zähne der Zahnräder grenzen. Die bogenförmigen Nuten I56 und i58 werden nicht durch
die zusammengepreßte, in den ineinandergreifenden Zahnrädern eingeschlossene Masse,
sondern durch die seitlichen Rillenöffnungen I60 und I62 von einer zweiten Pumpe
170 gespeist.
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Ein Rohr I63 kann mit dem Trichter I52 in Verbindung stehen, um unter
Druck Stickstoff in den Trichter einzuführen, wodurch die Blasen in der Masse teilweise
aufgelöst werden. Ein Rohr 172 verbindet den Trichter 152 mit der Zuflußöffnung
der Pumpe 154. Die aus der Ausflußöffnung der Pumpe I54 austretende Masse wird teilweise
durch die Spinndüsenpackung I80 der fadenbildenden Spinndüse I82 zugeführt. Ein
gleichbleibender, bestimmter Teil der von der Ausflußöffnung der Pumpe I54 abfließenden
Masse wird an die Zuflußöffnung der zweiten Zahnradpumpe I70 Idurch eine Zweigleitung
184 weitergegeben. Die Zahnradpumpe 170 ist eine gewöhnliche Präzisionszahnradpumpe,
wie sie allgemein beim Pumpen blasenfreier Massen verwendet wird. Die Förderleistung
der Pumpe muß weitgehend konstant, aber wesentlich geringer als die der Pumpe 154
sein. Die von der Ausflußöffnung der Pumpe 170 weitergeförderte Masse wird durch
ein Rohr I76 an die seitlichen Rillenöffnungen I60 und I62 (Fig. I2) Ider Seitenplatte
der Pumpe 154 weitergeleitet. Die Förderleistung der Pumpe I70 muß dem Volumen der
Blasen in der zwischen der Zu- und Ausfluß öffnung der Pumpe I54 geförderten Masse
mindestens gleich, möglichst jedoch größer sein. Die Pumpe I70 pumpt nur blasenfreie
Masse, da die Blasen in der zwischen der Zu- und Ausflußöffnung der Pumpe 154 weitergeleiteten
Masse von der durch die seitlichen Rillenöffnungen I60 und I62 zugeführten Masse
aufgelöst und verdrängt sind. Die Pumpe I54 teilt daher der Spinndüse eine blasenfreie
Masse zu, d. h. sie fördert dieselbe mit durchgehend gleichbleibender Geschwindigkeit.
Die Blasen können auch teilweise in der Masse in Lösung gebracht werden, bevor die
Masse der Pu.mpe 154 zugeführt wird. Das kann durch Einführung von Stickstoff unter
beliebigem Druck durch das Rohr 163 in den Trichter 152 erreicht werden.
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Nach der Erfindung ist es zur Auflösung der Blasen in einer blasenhaltigen
Flüssigkeit und zur Förderung der blasenfreien Flüssigkeit mit gleichförmiger Geschwindigkeit
wesentlich, daß die blasenfreie Flüssfgkeit, die in die weitergeführte, blasenhaltige
Flüssigkeit gepreßt wird, ein solches Volumen aufweist, das dem Gesamtvolumen der
Blasen in der weitergeförderten blasenhaltigen Flüssigkeit mindestens gleich ist.
Andernfalls können die Blasen nicht mit Hilfe der blasenfreien Masse aufgelöst und
verdrängt werden. Die überschüssige Masse wird infolge Hindurchpressens durch Spalte
zwischen den Pumpenteilen, also den Gehäuseplattenwandungen, oder durch besondere
Entleerungsrillen der Zuflußöffnung der Pumpe zugeführt. Das Höchstmaß an Blasen
an der Masse hängt davon ab, welche Art Pumpvorrichtung benutzt wird. Bei einer
Vorrichtung der in Fig. 1 bis 10 gezeigten Art darf der durchschnittliche Blasengehalt
in der Masse 4 Volumprozent nicht wesent-1-ich überschreiten, da die Menge der von
den ineinandergreifenden Zähnen der Zahnräder eingeschlossenen Masse etwa auf diesen
Prozentsatz beschränkt ist. In der in Fig. II gezeigten Vorrichtung dagegen kann
der Blasengehalt der blasenhaltigen Masse jede beliebige Höhe haben, und er wird
nur durch die Möglichkeit der Auflösung der Blasen in der Masse unter Druck begrenzt,
da die Pumpe I70 so eingerichtet werden kann, daß jede zur Auflösung und Verdrängung
der Blasen erforderliche Menge abgegeben werden kann.
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Obwohl die blasenfreie Flüssigkeit beliebig entnommen werden kann,
ist sie vorzugsweise aus dem Ausfluß der Pumpe, in der die Blasen der blasenhaltigen
Flüssigkeit aufgelöst und verdrängt werden, zu entnehmen. Daher erübrigt sich die
Anordnung einer anderen, getrennt liegenden Quelle für die blasenfreie Flüssigkeit,
z. B. von besonderen Behältern. Wenn die blasenfreie Flüssigkeit aus der Ausflußöffnung
der Pumpe austritt und zwecks Dosierung weitergefördert wird, so ist es wesentlich,
daß das mit gleichförmiger Geschwindigkeit geschieht.
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Eine nach Fig. g gebaute Pumpe der nachstehend beschriebenen Bauart
faßt etwa 40/0 der zugeteilten Masse und leitet sie der bogenförmigen Druckrille
zwecks Auflösung und Verdrängung der Blasen zu.
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Diese Pumpe löst daher die Blasen auf und führt mit gleichförmiger
Geschwindigkeit eine Flüssigkeit mit einem Blasengehalt von etwas weniger als 4
Volumenprozent zu. Dabei sind die Maße der Pumpe folgende: Kopfkreisdurchmesser
der Zahnräder ................ 25,133 mm Dicke der Zahnräder....... 9,987 mm Entfernung
der Zahnradmitten ................... 23,579 mm Zähnezahl der Zahnräder .. 26 Fußteilung
............... 28 Stirnteilung ............. 32 Anzahl der mit der bogenförmigen
Druckrille in Verbindung stehenden Zähne .................... 15 Spielraum zwischen
den Zähnen und der Mittelplatte * onOI9 mlm Spielraum zwischen den Zähnen und den
Seitenplatten ................ 0,010 mm Eine nach Fig. II konstruierte Vorrichtung
vermag ohne weiteres die Blasen einer Flüssigkeit mit einem Blasengehalt von 8 °/o
aufzulösen und mit gleichförmiger Geschwindigkeit zuzuteilen. Dies kann bei einer
Umlaufgeschwindigkeit der Pumpe I54 von 14 Umdrehungen je Minute und der Hilfspumpe
I70 mit einer Umlaufgeschwindigkeit von I,68 Umdrehungen je Minute erreicht werden,
wobei
die Abmessungen und Zwischenräume der Pumpen annähernd den
oben angegebenen entsprechen.
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Obwohl der oben beschriebene Vorgang und die Vorrichtungen zum Pumpen
vornehmlich auf die Verspinnung einer Schmelzmasse aus synthetischen linearen Polyamiden
zugeschnitten sind, kann man sie auch auf das Schmelzspinnen jeder anderen organischen
fadenbildenden Masse anwenden, die aus irgendeinem Grunde unter den vor oder während
des Spinnens herrschenden Verhälinissen der Blasenbildung unterliegt, vorausgesetzt,
daß die Gase sich unter Druck wieder auflösen und die Zersetzung langsam genug vor
sich geht, daß eine Zuteilung ermöglicht wird, bevor sich so viel Blasen gebildet
haben, daß die Löslichkeit unter den herrsuchenden Temperatur- und Druckverhältnissen
überschritten wird. Als Beispiel für solche fadenbildenden Massen, in denen Blasenbildung
auf-Treten kann, seien folgende Verbindungen genannt: synthetische lineare Polyamide,
d. h. synthetische lineare Polymere, die C O N H - Einheiten in geradlimger Kette
enthalten. Bei synthetischen linearen Polymeren, wie Polyestern, Po.ly äthern, Polyacetalen
und Polyester-Polyamid-Gemischen, können infolge der Blasenbildung ebenfalls Probleme
auftreten, die sich durch den in der vorliegenden Erfindung beschriebenen Vorgang
meistern lassen.
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Auch andere Arten synthetisciher Polymere, wie Äthylen-Polymere, Vinyl-Polymere,
Polystyrole und Derivate der Polyacryl-Säure, können nach der vorliegenden Erfindung
mit Erfolg versponnen werden. Das fadenbildende Gut, {das nach der vorliegenden
Erfindung benutzt wird, kann auch modifizierende Bestandteile enthalten, z. B. glanzverändernde
Zusätze, Stoffe zum Plastifizieren, Pigmente und Farbstoffe, Mittel zur Verhütung
der Oxyldation, Harze usw. Die vorliegende Erfindung kann auch vorteilhaft zum Spritzen
film- oder fadenbildender Massen verwendet werden, bei denen die Blasenbildung durch
die Anwesenheit einer modifizierenden Beimischung verursacht wird.
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Obwohl diese Erfindung im Hinblick auf das Spinnen oder Spritzen
film- oder fadenbildender Massen beschrieben ist, kann sie auch auf die Zuteilung
blasenfreier Massen beim Verspinnen von Borsten, beim Überziehen von Drähten usw.
Verwendung finden.
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Die vorliegende Erfindung kann auch mit Erfolg beim Verspinnen oder
Spritzen anderer Arten fadenbildender Lösungen benutzt werden, z. B. bei Cellulosexanthogenaten
oder anderen Cellulose-Derivat-Lösungen, bei denen durch Gasblasen Schwierigkeiten.
auftreten. Auch können diese Lösungen, wenn sie durch das Vorhandensein modifizierender
Zusätze oder aus anderen Gründen Blasen enthalten, einwandfrei mittels dieser Pumpe
zugeteilt werden.
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Die Erfindung kann auch Verwendung beim Pumpen von Flüssigkeiten
finden, die sich auf oder nahe dem Siedepunkt befinden, so daß die Flüssigkeit ohne
Dämpfe zugeteilt wird. Hierbei dient die Vorrichtung als Dosierungsvorrichtung.
Die erfindungsgemäße Pumpe kann auch für die Zuteilung von Flüssigkeiten benutzt
werden, die unter Gasentwicklung einer Zersetzung unterliegen.
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Bei Anwendung dieser Erfindung kann man Gebiete sehr gleichmäßiger
Eigenschaften herstellen, insbesondere Fäden von sehr einheitlichem Deniertiter
aus fadenbildenden Massen, die während des Verspinnens zur Blasenbildung neigen.
Dies wird durch eine einfache wirtschaftliche und betriebssichere Apparatur erreicht,
die geringe Anforderungen an die Wartung stellt und wenig Kraft verbraucht. Die
Anwendungsmöglichlkeiten der Vorrichtung sind besonders beim Verspinnen geschmolzener
Massen von Nutzen.
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Zahnradpumpen der neuen Bauweise zeigen etuen geringeren Verschleiß
als die bekannten Zahnradpumpen. Das beruht darauf, daß der Druck der Flüssigkeit,
wenn er über ein großes Zahnsegment geleitet wird, ausgeglichen wird, und ferner,
daß der Druck der Masse auf beiden Seiten der Zahnradlagerung gleich ist.