Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung
zum Transport von Dampf durch mindestens einen runden Spinndüsenschacht
mit unter der mindestens einen runden Spinndüsenplatte angeordneter
Absaugvorrichtung zum Verspinnen von Polyamiden, wie PA 6 oder PA 6.6.
Verfahren und Vorrichtungen zum Transport von Dampf durch
Spinndüsenschächte sind bekannt. In Franz Fourné, Synthetische Fasern,
Carl Hanser Verlag München, Wien 1995, Seite 64, 348 und 362, wird
herausgestellt, daß es vorteilhaft ist, eine Spinndüsenbeschleierung
mit Dampf, der in der Regel überhitzt ist, durchzuführen. Durch diese
Maßnahme würden die Spinndüsenunterseiten zwei- bis viermal so lange
sauber und brauchbar sein. Besonders vorteilhaft sei die
Spinndüsenbeschleierung beim Spinnen von Polyamid-6.6-Fäden.
In der EP-B0 581 145 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Herstellung von Fasern beschrieben, die während des Verspinnens
störende Gase und/oder Dämpfe abgeben. Bei diesem Verfahren ist unter
anderem vorgesehen, die bei diesem Verfahren anfallenden störenden Gase
und/oder Dämpfe aus der Vorrichtung abzuziehen und einem
Gasreinigungssystem zuzuführen.
Aus Rogowin, Chemiefasern, Georg Thieme Verlag Stuttgart,
New York 1982, Seite 221, ist es bekannt, daß es sich bei der
Polymerisationsreaktion von Caprolactam um eine Gleichgewichtsreaktion
handelt, und daß das im Polymeren noch vorhandene Lactam, das bei
258 °C siedet, die Spinnbedingungen erheblich verschlechtert. Dies
beruht darauf, daß die Dämpfe des Lactams, wenn sie zusammen mit der
Polymerschmelze aus den Spinndüsen austreten, zu Fadenbrüchen führen
können. Ähnliche Nachteile sind auch bei dem Verspinnen von Polyamid-6.6-Fäden
festzustellen.
Es ist ferner allgemein bekannt, daß beim Verspinnen von Polyamid-6- oder
Polyamid-6.6-Fäden runde Spinnköpfe mit runden Spinndüsenplatten
eingesetzt werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Transport
von Dampf durch mindestens einen runden Spinndüsenschacht mit unter der
mindestens einen runden Spinndüsenplatte angeordneter Absaugvorrichtung
zum Verspinnen von Polyamiden, wie PA 6 oder PA 6.6 zu schaffen, bei
dem sichergestellt ist, daß die Außenseite der jeweiligen
Spinndüseneinheit möglichst homogen mit dem Dampf beaufschlagt wird und
ferner eine homogene Spinndüsenbeschleierung an den jeweiligen
Spinndüsenunterseiten realisiert wird. Gleichzeitig soll sichergestellt
sein, daß die störenden Lactamdämpfe bzw. ausdampfenden Verbindungen
nahezu vollständig zusammen mit dem Dampf unmittelbar an den
Unterseiten der Spinndüsen aus der Apparatur abgezogen werden können.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens zu schaffen.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch ein Verfahren zum
Transport von Dampf durch mindestens einen runden Spinndüsenschacht mit
unter der mindestens einen runden Spinndüsenplatte angeordneter
Absaugvorrichtung zum Verspinnen von Polyamiden, wie PA 6 oder PA 6.6
gelöst, bei dem der Dampf tangential in den oberen Teil des jeweiligen
Spinndüsenschachtes eingebracht und durch mindestens eine
schraubenförmig verlaufende Nut, die außen um die jeweilige
Spinndüseneinheit angeordnet ist, nach unten geleitet wird, und bei dem
der Dampf am unteren Ende der Spinndüseneinheit gegen eine kreisförmig
horizontal angeordnete Nut geleitet wird und dort eine Änderung der
Störmungsrichtung zur Spinndüsenplatte hin erfährt, bei dem der Dampf
über die innere Kante der kreisförmigen horizontal angeordneten Nut
über einen ersten Ringspalt zur Spinndüsenplatte geleitet und an der
Spinndüsenplatte horizontal über einen zweiten Ringspalt durch die
Absaugvorrichtung abgesaugt wird. Unter Dampf ist hierbei Wasserdampf
oder der Dampf von rückstandslos verdampfbaren wässrigen Lösungen zu
verstehen.
Jeder Spinndüsenschacht ist als Hohlzylinder ausgebildet. In jedem
Spinndüsenschacht ist die ebenfalls zylindrische Spinndüseneinheit
angeordnet, die in ihrem unteren Teil jeweils eine runde
Spinndüsenplatte fixiert. In der Regel ist es vorteilhaft, zwei
schraubenförmig verlaufende Nuten anzuordnen, so daß der Dampf an der
jeweiligen Spinndüseneinheit in zwei Teilströmen nach unten geleitet
wird. Dabei sollten die schraubenförmig verlaufenden Nuten versetzt
zueinander angeordnet sein. Die mindestens eine schraubenförmig
verlaufende Nut kann beispielsweise als Rundnut, Rechtecknut,
Dreiecksnut oder Polygonnut gestaltet sein. Es hat sich gezeigt, daß
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine gleichmäßige Beaufschlagung
der Außenseite der jeweiligen Spinndüseneinheit mit Dampf erfolgt. Der
größte Teil des Dampfes strömt tangential durch die mindestens eine
schraubenförmig verlaufende Nut vom oberen Teil der Spinndüseneinheit
zum unteren Teil der Spinndüseneinheit, was die gleichmäßige
Einstellung der erforderlichen Temperatur in der Spinndüseneinheit
erleichtet. Durch das Auftreffen des Dampfes am unteren Ende der
Spinndüseneinheit gegen die kreisförmige horizontal angeordnete Nut
wird die Strömungsrichtung zur Spinndüsenplatte hin umgelenkt, und es
erfolgt eine homogene Beaufschlagung der Unterseite der
Spinndüsenplatte mit Dampf über die innere Kante der kreisförmigen
horizontal angeordneten Nut. Die kreisförmige horizontal angeordnete
Nut sollte in vorteilhafter Weise an der Innenseite kantenlos gestaltet
sein und somit den Querschnitt einer Wanne aufweisen. Diese innere
Kante der kreisförmigen horizontal angeordneten Nut bildet direkt
unterhalb der Spinndüsenplatte einen ersten Ringspalt aus, der ein
relativ kraftvolles Beaufschlagen der Unterseite der jeweiligen
Spinndüsenplatte mit Dampf ermöglicht. Sind mehrere schraubenförmig
verlaufende Nuten angeordnet, so wird die jeweilige Spinndüsenplatte an
mehreren Stellen mit Dampf aus einzelnen Teilströmen in vorteilhafter
Weise beaufschlagt.
Direkt unterhalb des ersten Ringspalts ist beispielsweise im Abstand
von 5 bis 25 mm ein zweiter Ringspalt angeordnet, der bereits einen
Teil der Absaugvorrichtung darstellt und der durch einen kreisförmigen
horizontal angeordneten Kragen gebildet wird. Der an der
Spinndüsenplatte befindliche Dampf wird somit direkt über den zweiten
Ringspalt in möglichst geringer Entfernung zur Unterseite der
Spinndüsenplatte abgesaugt. Auf diese Weise werden die nachteiligen
Lactamdämpfe bzw. ausdampfenden Verbindungen zusammen mit dem Dampf aus
der Apparatur ausgetragen und somit vermieden, daß diese in den
unterhalb der Absaugvorrichtung angeordneten Blasschacht gelangen und
das eigentliche Verspinnen nachteilig beeinflussen. Die
Absaugvorrichtung ist in vorteilhafter Weise fest oder lösbar an
mindestens einer Stelle mit der heißen Spinndüseneinheit verbunden,
wobei der Vorteil darin liegt, daß der Absaugkanal der
Absaugvorrichtung, ausgehend von der Spinndüseneinheit, durch
Wärmeleitung aufgeheizt wird, so daß eine Ablagerung der Lactamdämpfe
bzw. ausdampfenden Verbindungen im Absaugkanal vermieden wird.
Die mindestens eine schraubenförmig verlaufende Nut, die außen um die
Spinndüseneinheit angeordnet ist, kann beispielsweise direkt in den
Düsenschacht eingearbeitet werden, wobei dann dafür zu sorgen ist, daß
die Außenseite der Spinndüseneinheit eine glatte Mantelfläche aufweist.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der
Dampf durch mindestens eine schraubenförmig verlaufende Nut geleitet
wird, die außen an der Spinndüseneinheit angeordnet ist. Die Anordnung
der mindestens einen schraubenförmig verlaufenden Nut kann auf diese
Weise relativ einfach gestaltet werden. Gleichzeitig ist gewährleistet,
daß die mindestens eine schraubenförmig verlaufende Nut auf relativ
einfache Weise durch einen kurzzeitigen Ausbau der Spinndüseneinheit
gereinigt werden kann. Wäre die mindestens eine schraubenförmig
verlaufende Nut beispielsweise in den Spinndüsenschacht eingearbeitet,
so wäre eine Reinigung der mindestens einen schraubenförmig
verlaufenden Nut nur mit einem größeren Aufwand möglich.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der
Dampf durch mindestens eine schraubenförmig verlaufende Nut geleitet
wird, die durch ein Trapezgewinde gebildet wird. Das Trapezgewinde
sollte dabei in besonders vorteilhafter Weise als Flachtrapezgewinde
ausgebildet sein. Trapezgewinde weisen in der Regel keine sehr scharfen
Ecken und Kanten auf, was sich vorteilhaft auf den Transport des
Dampfes in der mindestens einen schraubenförmig verlaufenden Nut
auswirkt. Gleichzeitig wird die Verschmutzung der mindestens einen
schraubenförmig verlaufenden Nut relativ gering gehalten. Sofern
vorgesehen ist, mehrere schraubenförmig verlaufende Nuten anzuordnen,
so ist vorteilhaft, das Trapezgewinde mehrgängig auszubilden. Dies hat
den Vorteil, daß der durch die schraubenförmig verlaufenden Nuten nach
unten an der Spinndüseneinheit geführte Dampf in Form von Teilströmen
an mehreren Stellen auf die kreisförmige horizontal angeordnete Nut
unterhalb der Spinndüsenplatte auftrifft, was eine gleichmäßige
Beaufschlagung der Spinndüsenplatte mit dem Dampf erleichtert. In der
Regel reicht es dabei in vorteilhafter Weise aus, daß Trapezgewinde
zweigängig auszubilden, so daß der Dampf in zwei Teilströme aufgeteilt
wird.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist
vorgesehen, daß der Dampf nach dem Passieren der inneren Kante der
kreisförmigen horizontal angeordneten Nut über eine nach innen schräg
nach unten verlaufende Ringfläche zur Spinndüsenplatte geleitet wird.
Die schräg nach unten verlaufende Ringfläche bildet dabei die Form
eines Kanals, was sich vorteilhaft auf die Strömung an der Spinndüsenplatte
auswirkt, die dann weitgehend parallel zur Spinndüsenplatte
verläuft.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist
vorgesehen, daß die Strömungsrichtung des Dampfes in der
Absaugvorrichtung über Leitbleche eingestellt wird. Dabei ist
vorteilhaft, daß der lactamhaltige Dampf bzw. die ausdampfenden
Verbindungen im Absaugkanal der Absaugvorrichtung auf relativ einfache
Weise einer Abgassammelleitung zugeführt werden kann, besonders dann,
wenn in einer Apparatur mehrere Spinnköpfe nebeneinander angeordnet
sind.
Die der Erfindng zugrunde liegende Aufgabe wird ferner durch die
Schaffung einer Vorrichtung gelöst, bestehend aus
- einer mit mindestens einem zylindrischen Spinndüsenschacht
tangential verbundenen Zufuhrleitung für Dampf,
- einer Spinndüseneinheit pro Spinndüsenschacht mit jeweils einer
runden Spinndüsenplatte und mindestens einer um die
Spinndüseneinheit angeordneten schraubenförmig verlaufenden Nut,
- einer unter einer jeden Spinndüseneinheit unmittelbar unter der
mindestens einen um die Spinndüseneinheit angeordneten
schraubenförmig verlaufenden Nut horizontal angeordneten
kreisförmigen Nut, welche mit der Unterseite der Düsenplatte einen
ersten Ringspalt bildet,
- einer unter der mindestens einen Spinndüsenplatte angeordneten
Absaugvorrichtung, die unter jeder horizontal angeordneten Nut
einen kreisförmigen horizontal angeordneten Kragen aufweist,
welcher einen zweiten Ringspalt bildet.
Der kreisförmige horizontal angeordnete Kragen bildet den zweiten
Ringspalt, über welchen der lactamhaltige Dampf bzw. die ausdampfenden
Verbindungen durch die Absaugvorrichtung abgesaugt werden. Gleichzeitig
ist in vorteilhafter Weise sichergestellt, daß die Spinndüseneinheit
außen gleichmäßig mit Dampf beaufschlagt wird und die vorhandenen
Spinndüsenplatten gleichmäßig mit Dampf beaufschlagt werden, wodurch
sich die Betriebszeiten der Spinndüsenplatten in vorteilhafter Weise
verlängern lassen. Die Absaugvorrichtung ist fest oder lösbar an
mindestens einer Stelle mit mindestens einer Spinndüseneinheit
verbunden, wodurch in vorteilhafter Weise sichergestellt ist, daß der
Absaugkanal der Absaugvorrichtung durch Wärmeleitung beheizt wird.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die
mindestens eine schraubenförmig verlaufende Nut außen an der jeweiligen
Spinndüseneinheit angeordnet ist. Dies kann auf relativ einfache und
vorteilhafte Weise erfolgen, da die Spinndüseneinheit relativ leicht
zugänglich ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist außen auf der
Spinndüseneinheit mindestens ein Trapezgewinde angeordnet. Dabei ist es
vorteilhaft, mehrgängige Flachtrapezgewinde einzusetzen, wobei sich ein
zweigängiges Flachtrapezgewinde besonders bewährt hat.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß an die
kreisförmig horizontal angeordnete Nut eine nach innen schräg nach
unten verlaufende Ringfläche benachbart angeordnet ist. Die nach unten
verlaufende Ringfläche bildet einen Kanal, so daß die
Strömungsbedingungen optimiert werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die
Absaugvorrichtung lösbar mit dem Spinnkopf verbunden ist. Dabei ist es
besonders vorteilhaft, wenn die Absaugvorrichtung über federbelastete
Scharniere fixiert ist und unterhalb der Spinndüseneinheit weggeklappt
werden kann. Es ist jedoch auch möglich, die Absaugvorrichtung über
Gelenke schwenkbar zu lagern. Ist die Absaugvorrichtung lösbar mit dem
Spinnkopf verbunden, so ist vorteilhaft, daß die einzelnen Spinndüsen
für Wartungszwecke zugänglich sind. Gleichzeitig ist während des
Verspinnens eine Beheizung des Absaugkanals durch Wärmeleitung in
vorteilhafter Weise möglich.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind in der
Absaugvorrichtung Leitbleche für den Dampf angeordnet. Durch die
Leitbleche kann der Dampf in die gewünschte Richtung umgelenkt werden
und somit auf relativ einfache Weise einer Abgassammelleitung zugeführt
werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher und
beispielhaft erläutert, wobei:
Fig. 1 einen Spinnkopf mit unter einer Spinndüsenplatte angeordneter
Absaugvorrichtung im Querschnitt, Fig. 2 eine Variante des Spinnkopfs mit unter einer Spinndüsenplatte
angeordneter Absaugvorrichtung im Querschnitt, und Fig. 3 die Draufsicht auf den Abgaskanal mit angeordneten Leitblechen
zeigt.
In Fig. 1 ist ein Spinnkopf mit unter der Spinndüsenplatte (10)
angeordneter Absaugvorrichtung (14, 15) im Querschnitt dargestellt. Im
Spinndüsenschacht (5), der am Spinnbalken (1) angeordnet ist, ist eine
zylindrische Spinndüseneinheit (6) angeordnet. Die Spinndüsenheit (6)
weist in ihrem unteren Teil eine runde Spinndüsenplatte (10) auf. Der
Dampf gelangt über die Zufuhrleitung (3), die im Heizraum (2) der
Apparatur verläuft, aus dem Dampfauslaß (4) tangential in den oberen
Teil des Spinndüsenschachtes (5). Von dort gelangt der Dampf über die
schraubenförmig verlaufende Nut (7) an der Außenseite der
Spinndüseneinheit (6) nach unten. Die schraubenförmig verlaufende Nut
(7) wird durch ein außen auf der Spinndüseneinheit (6) angeordnetes
Trapezgewinde gebildet. Am unteren Ende der Spinndüseneinheit (6) wird
der Dampf gegen eine kreisförmige horizontal angeordnete Nut (8)
geleitet und erfährt dort eine Änderung der Strömungsrichtung zur
Spinndüsenplatte (10) hin. Der Dampf gelangt schließlich über die
innere Kante (9) der kreisförmigen horizontal angeordneten Nut (8) über
einen ersten Ringspalt (11) zur Spinndüsenplatte (10). Der Dampf wird
anschließend von der Spinndüsenplatte (10) aus horizontal über einen
zweiten Ringspalt (12) durch die Absaugvorrichtung (14, 15) abgesaugt.
Die Absaugvorrichtung (14, 15) wird im wesentlichen durch den
Absaugkanal (14) und durch die Isolierung (15) gebildet. Der zweite
Ringspalt (12) wird durch den kreisförmig angeordneten Kragen (13)
gebildet, der ein Teil der Isolierung (15) und somit ein Teil der
Absaugvorrichtung (14, 15) darstellt. Der lactamhaltige Dampf bzw. die
ausdampfenden Verbindungen werden über den Absaugkanal (14) aus der
Apparatur abgeführt, wodurch vermieden wird, daß diese in den Blaskanal
(16) gelangen und sich dort nachteilig auf das Verspinnen von PA-6- oder
PA-6.6-Fäden auswirken.
In Fig. 2 ist eine Alternative des Spinnkopfs mit unter der
Spinndüsenplatte (10) angeordneter Absaugvorrichtung (14, 15)
dargestellt. Der Dampf wird nach dem Passieren der inneren Kante (9)
über eine nach innen schräg nach unten verlaufende Ringfläche (17) zur
Spinndüsenplatte (10) geleitet. Die nach innen schräg nach unten
verlaufende Ringfläche (18) bildet einen Kanal aus, was zur
Strömungsoptimierung beiträgt.
In Fig. 3 ist der Absaugkanal (14) mit den im Absaugkanal (14)
angeordneten Leitblechen (17) dargestellt. Die Bleche (17) sind dabei
so angeordnet, daß der in den Absaugkanal (14) eintretende
lactamhaltige Dampf bzw. die ausdampfenden Verbindungen in jeweils
gewünschter Weise umgelenkt und einer Sammelleitung (nicht dargestellt)
zugeführt werden kann. Die Anordnung von Leitblechen (17) ist besonders
dann vorteilhaft, wenn mehrere Spinnköpfe nebeneinander angordnet sind
und eine einzige gemeinsame Sammelleitung für den abgesaugten Dampf
vorgesehen ist.