EP1678354A1 - Spinnkopf und filtereinrichtung für derartigen spinnkopf - Google Patents

Spinnkopf und filtereinrichtung für derartigen spinnkopf

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EP1678354A1
EP1678354A1 EP04765866A EP04765866A EP1678354A1 EP 1678354 A1 EP1678354 A1 EP 1678354A1 EP 04765866 A EP04765866 A EP 04765866A EP 04765866 A EP04765866 A EP 04765866A EP 1678354 A1 EP1678354 A1 EP 1678354A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
filter
distributor
filter ring
spinning head
melt
Prior art date
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Granted
Application number
EP04765866A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1678354B1 (de
Inventor
Andreas May
Stefan Becker
Markus Reichwein
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Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Original Assignee
Saurer GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Saurer GmbH and Co KG filed Critical Saurer GmbH and Co KG
Publication of EP1678354A1 publication Critical patent/EP1678354A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1678354B1 publication Critical patent/EP1678354B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D1/00—Treatment of filament-forming or like material
    • D01D1/10—Filtering or de-aerating the spinning solution or melt
    • D01D1/106—Filtering
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D4/00—Spinnerette packs; Cleaning thereof

Definitions

  • the invention relates to a spinning head for melt spinning a plurality of synthetic filaments according to the preamble of claim 1 and a filter device for a spinning head according to the preamble of claim 12.
  • a generic spinning head and a generic filter device are known from EP 1 093 535 B1.
  • the known spinning head has a filter device which contains a cylindrical filter ring element.
  • the filter ring element is formed by a support tube and a filter jacket surrounding the support tube, the support tube and the filter jacket being joined to form a sealing edge on the support ends.
  • the filter ring element is held in a self-sealing manner within the spinning head by a distributor piece, the melt flow flowing through the circumference of the filter ring element flowing through the filter jacket from the outside inwards.
  • Spinning heads and filter devices of this type have proven themselves in the spinning of synthetic fibers for textile applications. However, there are natural limits in terms of melt throughput and service life, which an application for melt spinning synthetic fibers for technical applications with high melt throughputs only permits to a limited extent.
  • spinning heads with filter devices are known, for example, from US 4,405,548 or DE 199 15 700 AI (US 6,171,536), which are based on an annular filter element, the filter elements being U-shaped or have a V-shaped cross section.
  • filter devices have the disadvantage that the filter elements are not can be held self-sealing in the spinning head, so that a special sealing effort is inevitable when using the known filter device.
  • EP 0 178 570 AI discloses a spinning head and a filter device in which the filter device is formed by a plurality of individual filters used in a circular arrangement. In this case, a plurality of individual feed elements must be arranged sealingly between the melt inlet and the nozzle bores, so that the sealing requirements increase even further.
  • the invention is based on the object of equipping a spinning head of the type mentioned at the outset with the greatest possible filter capacity and at the same time avoiding the disadvantages mentioned.
  • Another object of the invention is to provide a filter device which is particularly suitable for high melt throughputs and which is suitable for self-sealing assembly in a spinning head.
  • the object according to the invention is achieved in that a separate second filter ring element is provided, which is arranged at a distance from the first filter element located on the outside and from the inside to the outside can be flowed through, a delivery space being formed between the two filter ring elements.
  • the object of the invention is achieved in that the filter ring element is assigned a second filter ring element with a smaller diameter at a distance, through which a partial flow of the melt flow flows from the inside to the outside, that the support ends of the filter ring elements are designed to be concentric sealing edges, and that both Filter ring elements have an essentially equal stiffness.
  • the arrangement and design of the two filter ring elements according to the invention has the consequence that a uniform, homogenized melt flow for melt spinning is achieved at high melt throughput rates.
  • the flow through each of the filter ring elements is very even.
  • the nested design of the filter ring elements also leads to a compact design. Due to the substantially equal stiffness of the filter ring elements, a common fixation within the spinning head is possible without the risk of local leaks.
  • the distributor ring contains a distributor head, which abuts an upper support end of the filter ring elements, and a distributor collar, which projects into the delivery space between the filter ring elements.
  • the distributor ring is kept movable.
  • the distributor ring is thus particularly suitable, on the one hand, to form a seal between the distributor head and the upper support ends of the filter ring elements, and on the other hand to seal off the dispensing space from the melt inlet Increase the stability of the filter ring elements to ensure radial support.
  • the distributor collar has a plurality of webs distributed around its circumference on both sides, which abut the filter ring elements.
  • a holding plate is provided between the inlet plate and the nozzle plate, by means of which a support for the lower support ends of the filter ring elements is formed.
  • the holding plate has an annular distributor chamber above the support, in which the filter ring elements are held.
  • an optimized melt feed to the individual filter ring elements can be carried out.
  • the supply of melt from the melt inlet to the distributor chamber can advantageously take place through an outer ring channel and an inner ring channel which is formed between the distributor ring and the holding plate at the opposite support end of the filter ring elements.
  • the holding plate can also be used to distribute the melt to the individual nozzle bores of the nozzle plate after it has left the discharge space.
  • at least one distributor groove is formed on the underside of the holding plate.
  • the distributor groove can be expanded to form a groove system by additional partial grooves, so that both annular and circular nozzle bore arrangements in the nozzle plate can be supplied with a melt evenly.
  • the filter ring elements are preferably each formed by a support cylinder with fluid passages on the wall and a filter jacket.
  • the outer support cylinder with the outer filter jacket and the inner support cylinder with the inner filter jacket are each connected to a unit.
  • the desired rigidity can be influenced by the fluid passages in the support cylinder on the wall side.
  • the size and the number of fluid passages can be designed differently for the two filter ring elements.
  • the outer filter jacket and the inner filter jacket are preferably formed by a pleated filter material in order to obtain the largest possible filter area.
  • the pleated filter material can advantageously be formed as a wire mesh or a fleece.
  • FIG. 1 shows schematically a longitudinal sectional view through a spinning head according to the invention with a filter device according to the invention
  • Fig. 2 schematically shows a longitudinal section of the filter device according to the invention from the embodiment of the spinning head according to Fig. 1;
  • Fig. 3 schematically shows a cross section of the filter device according to the invention from the embodiment of the spinning head according to Fig. 1; 4 schematically shows a longitudinal sectional view of a further exemplary embodiment of the spinning head according to the invention.
  • a first exemplary embodiment of the spinning head according to the invention is shown schematically in a longitudinal sectional view.
  • the spinning head has a cylindrical housing 1.
  • an inner housing collar 7 is formed on the underside of the housing 1.
  • a nozzle plate 5 guided inside the housing 1.
  • the nozzle plate 5 has a plurality of nozzle bores 6> on its underside, which are connected to the top of the nozzle plate 5 by nozzle channels 35.
  • an internal thread 8 is formed, through which an inlet plate 2 is guided inside the housing 1.
  • the inlet plate 2 has a central one.
  • the melt inlet 3 is connected to the underside of the inlet plate 2 via inlet channels 23.
  • a filter device 4 is formed within the housing 1, through which the inlet channels 23 formed in the inlet plate 2 are connected to the nozzle channels 35 of the nozzle plate 5.
  • a holding plate 17 is arranged between the inlet plate 2 and the nozzle plate 5 for receiving and holding the filter device 4.
  • the inlet plate 2 is inserted into the housing 1 such that the sealing gaps between the nozzle plate 5 and the holding plate 17 and between the inlet plate 2 and the holding plate 17 are sealed.
  • An annular distributor chamber 18 is formed in the holding plate 17 and is connected via a passage 32 to a distributor groove 19 on the underside of the holding plate 17.
  • the passage 32 is also annular.
  • the holding plate 17 consists of an outer and an inner half. Symmetrical to the passage 32 is a first one, outer filter ring element 9 and a second, inner filter ring element 10 arranged within the distribution chamber 18. The structure of the filter ring elements 9 and 10 is described in more detail below.
  • the outer filter ring element 9 and the inner filter ring element 10 are cylindrical and are arranged at a distance from one another.
  • a distribution ring 12 bears against an upper support end 15.
  • the distributor ring 12 is formed by the distributor head 13 formed outside the filter ring elements 9 and 10 and the distributor collar 14 projecting between the filter ring elements 9 and 10.
  • the distributor ring 12 is supported on the upper side of the holding plate 17 to the opposite inlet plate 2 by a spring element 25.
  • the distributor head 13 extends essentially over the entire opening cross section of the distributor chamber 18 within the holding plate 17, an inner ring channel 21 formed between the holding plate 17 and the distributor ring 12 on the inner circumference of the distributor head 13 and an intermediate ring on the outer circumferential side of the distributor head 13 the outer ring channel 20 formed are arranged in the distributor ring 12 and the holding plate 17.
  • An inlet chamber 22, in which the inlet channels 23 open, is formed above the distributor head 13 on the underside of the inlet plate 2.
  • the inlet chamber 22 is connected to the distribution chamber 18, which is divided into an outer and an inner half by the filter ring elements 9 and 10.
  • a discharge space 11 is formed between the filter ring elements 9 and 10, the lower support ends 16 of the filter ring elements 9 and 10 being supported on the holding plate 17 at the lower end of the distribution chamber 18.
  • the distributor collar 14 of the distributor ring 12 protruding into the discharge space 11 has a plurality of webs 24 on its inner and outer longitudinal sides, through which the filter ring elements 9 and 10 are supported radially.
  • a melt of a polymer is fed to the spinning head under pressure via the melt feed 3.
  • the melt reaches the feed chamber 22 via the feed channels 23.
  • a part of the flow of the melt flow passes through the outer ring channel 20 into the outer half of the distribution chamber 18 from the feed chamber 22 and a second part of the melt flow flows into the inner ring channel 21 Half of the distribution chamber 18.
  • a resulting compressive force is generated on the distributor ring 12, which presses the distributor ring 12 in the direction of the nozzle plate 5.
  • the lower support end 16 of the filter ring elements 9 and 10 is pressed against the support of the holding plate 17 and the upper support end 15 against the underside of the distributor head 13.
  • the sealing edges formed on the support ends 15 and 16 thus lead to a seal between the distributor chamber 18 and the delivery space 11.
  • the filter ring elements 9 and 10 are flowed through uniformly.
  • a partial flow flowing from the outside of the distribution chamber 18 inwards in the direction of the discharge space 11 acts on the outer filter ring element 9.
  • an opposite partial flow acts on the inner filter ring element 10, which flows from the inside out of the distribution chamber 18 to the outside in the direction of the discharge space 11.
  • the partial flows are brought together via the distributor collar 14 and guided into the distributor groove 19 via the passage 32.
  • the melt reaches the nozzle channels 35 from the distributor groove 15 in order to be extruded through the nozzle bores 6 as a plurality of synthetic filaments.
  • the filter ring elements 9 and 10 can be designed according to the following exemplary embodiment. 2 and 3, a filter device according to the invention for a spinning head is shown schematically in several views. 2 schematically shows a longitudinal section and FIG. 3 schematically shows a cross section. So far no explicit reference is made to one of the figures, the following description applies to both figures.
  • the filter device has an outer filter ring element 9 and an inner filter ring element 10 with a smaller diameter.
  • the diameter of the two filter ring elements 9 and 10 is selected such that there is a sufficient distance between the filter ring elements 9 and 10 to form a delivery space 11.
  • the fixing and assignment of the filter ring elements 9 and 10 is preferably achieved by a distributor ring 12.
  • the distributor ring 12 is shown in dashed lines in FIGS. 2 and 3.
  • the assignment and fixing of the filter ring elements in FIGS. 9 and 10 can, however, also be achieved by other equivalent means.
  • the outer filter ring element 9 is formed by a support cylinder 26 and a filter jacket 29 surrounding the support cylinder 26.
  • the support cylinder 26 and the filter jacket 29 are each joined together at the upper support end 15 and at the lower support end 16 and each form a circumferential sealing edge 31.
  • the support cylinder 26 has a plurality of fluid passages 27.
  • Such a filter ring element is known for example from EP 1 093 535, so that reference can be made here.
  • the filter jacket 29 is preferably formed by a pleated filter material.
  • the inner filter ring element 10 is constructed identically to the outer filter ring element 9 with the only difference that an inner filter jacket 30 is arranged on the support cylinder 28.
  • the inner filter jacket 30 and the support cylinder 28 are also joined together at the support ends 15 and 16 to form a sealing edge 31.
  • further explanation about the inner filter ring element 10 can be dispensed with.
  • the formation of the fluid passages 27 in the support cylinders 26 and 28 are selected in particular with a view to an essentially uniform axial rigidity of the filter ring elements 9 and 10. However, it is also possible to vary the wall thickness of the support cylinders 26 and 28 in consideration of the fluid passages 27 in order to equalize an axial rigidity.
  • the support cylinders 26 and 28 are supported by the distributor ring 12.
  • the distributor ring 12 on its collar which grips between the support cylinders 26 and 28 has on both sides a plurality of webs 24 which bear against the support cylinders 26 and 28.
  • the intermediate space between the webs 24 forms the delivery space 11.
  • the filter device shown in FIGS. 2 and 3 is thus suitable for bringing two partial melt streams together after the filtration.
  • an external partial melt flow can be conducted from the outside in and an internal partial melt flow from the inside to the outside.
  • the sealing edges 31 formed on the support ends 15 and 16 ensure a self-sealing insert within the spinning head.
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a spinning head according to the invention schematically in a longitudinal section.
  • the components with the same function were identified with identical reference symbols.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 4 is essentially identical to the previous exemplary embodiment according to FIG. 1, so that only the differences are explained at this point.
  • a nozzle plate 5 is arranged on the underside, which has a circular arrangement of nozzle bores 6.
  • a holding plate 17 is arranged between the nozzle plate 5 and the inlet plate 2 and an additional distribution plate 33 is arranged between the holding plate 17 and the nozzle plate 5.
  • the holding plate 17 has an annular distributor chamber 18 which over a Passage 32 is connected to the underside of the holding plate 17.
  • the passage 32 is in this case carried out through a plurality of bores formed in a circular arrangement, so that the holding plate consists of one part.
  • the filter ring elements 9 and 10 are symmetrical to the passage 32 by means of a distributor ring 12 arranged at the upper support end 15.
  • the distributor ring 12 is formed here by a distributor collar 14 and a plate-shaped distributor head 13.
  • An inlet chamber 22 is formed above the distributor ring 12 in the inlet plate 6 and is connected to the outer and inner half of the distributor chamber 18 by an outer ring channel 20 and by a plurality of inlet channels 36.
  • the distributor plate 33 which has a plurality of distributor grooves 19 and distributor bores 34, is arranged below the holding plate 17.
  • the groove and bore system within the manifold plate 33 is exemplary.
  • the melt discharged from the discharge space 11 through the passage 32 is evenly distributed over the nozzle channels 35 of the nozzle plate 5.
  • FIGS. 1 and 4 represent a preferred variant of the spinner head according to the invention with a self-sealing filter device.
  • the spinner head according to the invention can also be advantageously designed with the variants in which the filter device is not self-sealing but rather is produced by, for example, clamping forces. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)

Abstract

Es ist ein Spinnkopf zum Schmelzspinnen von einer Vielzahl von synthetischen Filamenten sowie eine Filtereinrichtung für einen derartigen Spinnkopf beschrieben. Hierbei ist zwischen einer Einlassplatte mit einem Schmelzezulauf und einer Düsenplatte mit mehreren Düsenbohrungen eine Filtereinrichtung angeordnet, die ein zylinderförmiges von außen nach innen durchströmtes Filterringelement aufweist. Um bei großen Schmelzedurchsatzraten eine ausreichende Filterfläche zu bilden, ist erfindungsgemäß dem ersten Filterringelement ein separates zweites Filterringelement zugeordnet, das mit Abstand zu dem außen liegenden ersten Filterringelement angeordnet ist. Hierbei wird ein erster Teilstrom der Schmelze durch das erste Filterringelement von außen nach innen und ein zweiter Teilstrom der Schmelze durch das zweite Filterringelement von innen nach außen geführt, um in einem zwischen dem Filterringelementen gebildeten Abgaberaum zusammengeführt zu werden.

Description

Spinnkopf und Filtereinrichtung für derartigen Spinnkopf
Die Erfindung betrifft einen Spinnkopf zum Schmelzspinnen einer Vielzahl von synthetischen Filamenten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Filtereinrichtung für einen Spinnkopf gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
Ein gattungsgemäßer Spinnkopf sowie eine gattungsgemäße Filtereinrichtung sind aus der EP 1 093 535 Bl bekannt.
Beim Extrudieren von Polymerschmelzen wird die Schmelze vor dem Durchtritt durch eine Vielzahl von Düsenbohrungen einer Düsenplatte innerhalb des Spinnkopfes gefiltert. Hierzu weist der bekannte Spinnkopf eine Filtereinrichtung auf, die ein zylinderformiges Filterringelement enthält. Das Filterringelement ist durch ein Stützrohr und ein das Stützrohr umschließenden Filtermantel gebildet, wobei an den Stützenden das Stützrohr und der Filtermantel zu einer Dichtkante zusammengefügt sind. Das Filterringelement wird innerhalb des Spinnkopfes durch ein Verteilerstück selbstdichtend gehalten, wobei der Schmelzestrom über den Umfang des Filterringelementes verteilt von außen nach innen den Filtermantel durchströmt. Derartige Spinnköpfe und Filtereinrichtungen haben sich beim Spinnen synthetischer Fasern für textile Anwendungen bewährt. Jedoch treten hierbei hinsichtlich Schmelzedurchsatz und Lebensdauer natürliche Grenzen auf, die eine Anwendung zum Schmelzspinnen synthetischer Fasern für technische Anwendungen mit großen Schmelzedurchsätzen nur bedingt ermöglicht.
Um für die Realisierung hoher Schmelzedurchsätze entsprechend große Filterflächen zur Verfügung zu stellen, sind beispielsweise aus der US 4,405,548 oder der DE 199 15 700 AI (US 6,171,536) Spinnköpfe mit Filtereinrichtungen bekannt, die auf ein ringförmiges Filterelement basieren, wobei die Filterelemente einen U-förmigen oder V-förmigen Querschnitt aufweisen. Derartige Filtereinrichtungen besitzen jedoch den Nachteil, dass die Filterelemente nicht selbstdichtend in dem Spinnkopf gehalten werden können, so dass ein besonderer Dichtungsaufwand beim Einsatz der bekannten Filtereinrichtung unumgänglich ist. Demgegenüber ist aus der EP 0 178 570 AI ein Spinnkopf und eine Filtereinrichtung bekannt, bei welcher die Filtereinrichtung durch mehrere in einer kreisförmigen Anordnung eingesetzten Einzelfilter gebildet ist. Hierbei müssen somit eine Mehrzahl von Einzelfüterelementen dichtend zwischen dem Schmelzezulauf und den Düsenbohrungen angeordnet werden, so dass die Dichtungsanforderungen sich noch weiter erhöhen.
Bei den bekannten Lösungen, bei welchem profilierte Filterelemente verwendet werden, besteht zudem das Problem, dass durch die Formgebung der Filterelemente die Durchflusscharakteristik über die gesamte Oberfläche des Filterelementes unterschiedlich ist, so dass bevorzugte Durchflussbereiche entstehen, die dann zu einer ungleichmäßigen Nutzung des Filtermaterials führen. Dabei stellt sich innerhalb des Spinnkopfes kein gleichmäßiger Schmelzestrom ein.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Spinnkopf der eingangs genannten Art mit einer größtmöglichen Filterkapazität auszustatten und dabei die genannten Nachteile zu vermeiden.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine insbesondere für hohe Schmelzedurchsätze geeignete Filtereinrichtung zu schaffen, die zur selbstdichtenden Montage in einem Spinnkopf geeignet ist.
Für einen Spinnkopf wird die erfindungsgemäße Aufgabe dadurch gelöst, dass ein separates zweites Filterringelement vorgesehen ist, das mit Abstand zu dem außen liegenden ersten Filtemngelement angeordnet ist und das von innen nach außen durchströmbar ist, wobei zwischen den beiden Filterringelementen ein Abgaberaum gebildet ist.
Für eine Filtereinrichtung wird die erfindungsgemäße Aufgabe dadurch gelöst, dass dem Filterringelement im Abstand ein zweites Filterringelement mit kleinerem Durchmesser zugeordnet ist, welcher von einem Teilstrom des Schmelzestromes von innen nach außen durchströmt wird, dass die Stützenden der Filterringelemente zu konzentrischen Dichtkanten ausgebildet sind und dass beide Filterringelemente eine im wesentlichen gleichgroße Steifigkeit aufweisen.
Die erfindungsgemäß Anordnung und Ausbildung der beiden Filterringelemente hat zur Folge, dass ein gleichmäßiger, homogenisierter Schmelzestrom zum Schmelzspinnen bei hohen Schmelzedurchsatzraten erzielt wird. Jeder der Filterringelemente wird sehr gleichmäßig durchströmt. Die geschachtelte Bauweise der Filterringelemente führt zudem zu einer kompakten Bauform. Durch die im wesentlichen gleichgroße Steifigkeit der Filterringelemente ist eine gemeinsame Fixierung innerhalb des Spinnkopfes ohne Gefahr örtlicher Undichtigkeiten möglich.
Zur Fixierung der Filterringelemente zueinander hat sich insbesondere die Weiterbildung der Erfindung bewährt, bei welcher ein Verteilerring den Filterringelementen zugeordnet ist. Hierbei enthält der Verteilerring einen Verteilerkopf, der jeweils an einem oberen Stützende der Filterringelemente anliegt, und einen Verteilerkragen, der in den Abgaberaum zwischen den Filterringelementen ragt. Bei einer selbstdichtenden Anordnung der Filtereinrichtung innerhalb des Spinnkopfes ist der Verteilerring beweglich gehalten.
Der Verteilerring ist somit besonders geeignet, um einerseits eine zwischen dem Verteilerkopf und den oberen Stützenden der Filterringelemente eine Abdichtung des Abgaberaumes gegenüber dem Schmelzezulauf zu bilden und andererseits zu Erhöhung der Stabilität der Filterringelemente eine radiale Abstützung sicherzustellen. Hierzu weist der Verteilerkragen zu beiden Seiten an seinem Umfang verteilt mehrere Stege auf, die an den Filterringelementen anliegen.
Zur Sicherstellung einer Zentrierung insbesondere an einem beweglich gehaltenen Verteilerring ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine zwischen der Einlassplatte und der Düsenplatte angeordnete Halteplatte vorgesehen, durch welche eine Abstützung der unteren Stützenden der Filterringelemente gebildet ist.
Hierbei ist besonders vorteilhaft, wenn die Halteplatte oberhalb der Abstützung eine ringförmige Verteilerkammer aufweist, in welcher die Filterringelemente gehalten sind. Somit lässt sich durch Formgebung der Wandungen der Verteilerkammer eine optimierte Schmelzezuführung zu den einzelnen Filterringelementen ausfuhren. Die Sclnuelzezuführung von dem Schmelzezulauf zu Verteilerkammer kann dabei vorteilhaft durch einen äußeren Ringkanal und einen inneren Ringkanal erfolgen, der sich zwischen dem Verteilerring und der Halteplatte am gegenüberliegenden Stützende der Filterringelemente ausbildet.
Die Halteplatte kann auch dazu genutzt werden, um die Schmelze nach Austritt aus dem Abgaberaum zu den einzelnen Düsenbohrungen der Düsenplatte zu verteilen. Hierzu ist zumindest eine Verteilernut auf der Unterseite der Halteplatte ausgebildet. Die Verteilernut lässt sich durch weitere Teilnuten zu einem Nutensystem erweitern, so dass sowohl ringförmige als auch kreisförmige Düsenbohrungenanordnungen in der Düsenplatte gleichmäßig mit einer Schmelze versorgt werden können.
Es ist jedoch auch möglich, zwischen der Halteplatte und der Düsenplatte eine zusätzliche Verteilerplatte anzuordnen, durch welche die Verteilung der Schmelze ausgeführt wird. Zur Realisierung einer ausreichenden, Druckstabilität bei günstigen Durchströmungseigenschaften sind die Filterringelemente vorzugsweise durch jeweils einen Stützzylinder mit wandseitigen Fluiddurchlässen und einem Filtermantel gebildet. Hierbei ist der äußere Stützzylinder mit dem außen liegenden Filtermantel und der innere Stützzylinder mit dem innen liegenden Filtermantel zu jeweils einer Einheit verbunden. Durch die in dem Stützzylinder wandseitig eingebrachten Fluiddurchlässen lässt sich die gewünschte Steifigkeit beeinflussen. So können die Größe und die Anzahl der Fluiddurchlässe bei beiden Filterringelementen unterschiedlich ausgebildet sein.
Der äußere Filtermantel und der innere Filtermantel werden vorzugsweise durch ein plissiertes Filtermaterial gebildet, um eine größtmögliche Filterfläche zu erhalten. Das plissierte Filtermaterial lässt sich dabei vorteilhaft als Drahtgewebe oder einem Vlies ausbilden.
Weitere Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Spinnkopfes sowie eines Ausfuhrungsbeispiels des Filterringelementes unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
Es stellen dar:
Fig. 1 Schematisch eine Längsschnittsansicht durch einen erfindungsgemäßen Spinnkopf mit erfindungsgemäßer Filtervorrichtung;
Fig. 2 schematisch einen Längsschnitt der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung aus dem Ausführungsbeispiel des Spinnkopfes nach Fig. 1;
Fig. 3 schematisch einen Querschnitt der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung aus dem Ausführungsbeispiel des Spinnkopfes nach Fig. 1 ; Fig.4 schematisch eine Längsschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgernäßen Spinnkopfes.
In Fig. 1 ist ein erstes Ausfuhrungsbeispiel des erfindungsgemäßen Spinnkopfes schematisch in einer Längsschnittsansicht dargestellt. Der Spinnkopf weist ein zylindrisches Gehäuse 1 auf. An der Unterseite vom Gehäuse 1 ist ein innen liegender Gehäusekragen 7 ausgebildet. An dem Gehäusekragen 7 liegt eine innerhalb des Gehäuses 1 geführte Düsenplatte 5. Die Düsenplatte 5 weist an ihrer Unterseite eine Vielzahl von Düsenbohrungen 6> auf, die durch Düsenkanäle 35 mit der Oberseite der Düsenplatte 5 in Verbindung stehen.
Am oberen Ende vom Gehäuse 1 ist ein innen liegendes Gewinde 8 ausgebildet, durch welches eine Einlassplatte 2 innerhalb des Gehäuses 1 geführt wird. Die Einlassplatte 2 besitzt einen mittig ausgebildeten. Schmelzezulauf 3, der an einer hier nicht dargestellten Schmelzeleitung angeschlossen ist. Der Schmelzezulauf 3 ist über Zulaufkanäle 23 mit der Unterseite der Einlassplatte 2 verbunden.
Zwischen der Einlassplatte 2 und der Düsenplatte 5 ist eine Filtereinrichtung 4 innerhalb des Gehäuses 1 ausgebildet, durch welche die in der Einlassplatte 2 ausgebildeten Zulaufkanäle 23 mit den Düsenkanälen 35 der Düsenplatte 5 verbunden sind.
Zur Aufnahme und Halterung der Filtereinrichtung 4 ist zwischen der Einlassplatte 2 und der Düsenplatte 5 eine Halteplatte 17 angeordnet. Dabei ist die Einlaßplatte 2 derart in das Gehäuse 1 eingeführt, dass die Dichtspalte zwischen der Düsenplatte 5 und der Halteplatte 17 sowie zrwischen der Einlassplatte 2 und der Halteplatte 17 abgedichtet sind. In der Halteplatte 17 ist eine ringförmige Verteilerkammer 18 ausgebildet, die über einen Durchlass 32 mit einer Verteilernut 19 an der Unterseite der Halteplatte 17 verbunden ist. Der Durchlass 32 ist ebenfalls ringförmig ausgebildet. Hierzu besteht die Halteplatte 17 aus einer äußeren und einer inneren Hälfte. Symmetrisch zu dem Durchlass 32 ist ein erstes, äußeres Filterringelement 9 und ein zweites, inneres Filterringelement 10 innerhalb der Verteilerkammer 18 angeordnet. Der Aufbau der Filterringelemente 9 und 10 wird nachfolgend noch näher beschrieben. Das äußere Filterringelement 9 und das innere Filterringelement 10 sind zylindrisch ausgebildet und im Abstand zueinander angeordnet. An einem oberen Stützende 15 liegt ein Verteilerring 12 an. Der Verteilerring 12 wird durch den außerhalb der Filterringelemente 9 und 10 ausgebildeten Verteilerkopf 13 und dem zwischen die Filterringelemente 9 und 10 hinragenden Verteilerkragen 14 gebildet. Der Verteilerring 12 ist auf der oberen Seite der Halteplatte 17 zu der gegenüberliegenden Einlassplatte 2 durch ein Federelement 25 abgestützt. Dabei erstreckt sich der Verteilerkopf 13 im wesentlichen über den gesamten Öffhungsquerschnitt der Verteilerkarnmer 18 innerhalb der Halteplatte 17, wobei auf dem Innenumfang des Verteilerkopfes 13 ein zwischen der Halteplatte 17 und dem Verteilerring 12 gebildeter innerer Ringkanal 21 und auf der äußeren Umfangsseite des Verteilerkopfes 13 ein zwischen dem Verteilerring 12 und der Halteplatte 17 gebildeter äußerer Ringkanal 20 angeordnet sind. Oberhalb des Verteilerkopfes 13 ist auf der Unterseite der Einlassplatte 2 eine Zulaufkammer 22 ausgebildet, in welcher die Zulaufkanäle 23 münden. Durch den äußeren Ringkanal 20 und den inneren Ringkanal 21 ist die Zulaufkammer 22 mit der Verteilkammer 18 verbunden, die durch die Filterringelemente 9 und 10 in eine äußere und eine innere Hälfte geteilt ist.
Zwischen den Filterringelementen 9 und 10 ist ein Abgaberaum 11 ausgebildet, wobei sich die unteren Stützenden 16 der Filterringelemente 9 und 10 am unteren Ende der Verteilkammer 18 an der Halteplatte 17 abstützen. Der in den Abgäberaum 11 hineinragende Verteilerkragen 14 des Verteilerringes 12 weist auf seiner innen liegenden und außen liegenden Längsseiten jeweils mehrere Stege 24 auf, durch welche die Filterringelemente 9 und 10 radial abgestützt sind. In Betrieb wird dem Spinnkopf eine Schmelze eines Polymers unter Druck über den Schmelzezulauf 3 zugeführt. Dabei gelangt die Schmelze über die Zulaufkanäle 23 in die Zulaufkammer 22. Von der Zulaufkammer 22 gelangt ein Teil Strom des Schmelzestromes über den äußeren Ringkanal 20 in die äußere Hälfte der Verteilkammer 18 und ein zweiter Teil Strom des Schmelzestromes über den inneren Ringkanal 21 in die innere Hälfte der Verteilkammer 18. Hierbei wird eine resultierende Druckkraft an dem Verteilerring 12 erzeugt, die den Verteilerring 12 in Richtung der Düsenplatte 5 drückt. Somit wird das untere Stützende 16 der Filterringelemente 9 und 10 gegen die Abstützung der Halteplatte 17 und das obere Stützende 15 gegen die Unterseite des Verteilerkopfes 13 gedrückt. Die an den Stützenden 15 und 16 ausgebildeten Dichtkanten führen somit zu einer Dichtung zwischen der Verteilerkammer 18 und dem Abgaberaum 11. Die Filterringelemente 9 und 10 werden gleichmäßig durchströmt. Dabei wirkt an dem äußeren Filterringelement 9 ein von außen aus der Verteilkammer 18 nach innen in Richtung des Abgaberaumes 11 fließender Teilstrom. An dem inneren Filterringelement 10 wirkt dagegen ein entgegengesetzter Teilstrom, der von innen aus der Verteilkammer 18 nach außen in Richtung des Abgaberaumes 11 strömt. In dem Abgaberaum 11 werden die Teilströme über den Verteilerkragen 14 zusammengeführt und über den Durchlass 32 in die Verteilernut 19 geführt. Von der Verteilernut 15 gelangt die Schmelze in die Düsenkanäle 35, um als eine Vielzahl von synthetischen Filamenten durch die Düsenbohrungen 6 extrudiert zu werden.
Um einerseits eine gleichmäßige Durchströmung und andererseits eine möglichst große Filterfläche bieten zu können, können die Filterringelemente 9 und 10 gemäß dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel ausgebildet sein. La Fig. 2 und 3 ist eine erfindungsgemäße Filtereinrichtung für einen Spinnkopf in mehreren Ansichten schematisch dargestellt. Hierbei zeigt Fig. 2 schematisch einen Längsschnitt und Fig. 3 schematisch einen Querschnitt. Soweit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung für beide Figuren.
Die Filtereinrichtung weist ein äußeres Filterringelement 9 und ein mit kleinerem Durchmesser ausgebildetes inneres Filterringelement 10 auf. Die beiden Filterringelemente 9 und 10 sind im Durchmesser derart gewählt, dass zwischen den Filterringelementen 9 und 10 ein ausreichender Abstand zur Ausbildung eines Abgaberaumes 11 entsteht. Die Fixierung und Zuordnung der Filterringelemente 9 und 10 wird dabei vorzugsweise durch ein Verteilerring 12 erreicht. Der Verteilerring 12 ist in den Fig. 2 und 3 gestrichelt dargestellt. Die Zuordnung und die Fixierung der Filterringelemente in 9 und 10 kann jedoch auch durch andere äquivalente Mittel erreicht werden.
Das äußere Filterringelement 9 wird durch einen Stützzylinder 26 und einem dem Stützzylinder 26 umschließenden Filtermantel 29 gebildet. Der Stützzylinder 26 und der Filtermantel 29 sind jeweils an dem oberen Stützende 15 und an dem unteren Stützende 16 zusammengefügt und bilden jeweils eine umlaufende Dichtkante 31. Der Stützzylinder 26 weist mehrere Fluiddurchlässe 27 auf. Ein derartiges Filterringelement ist beispielsweise aus der EP 1 093 535 bekannt, so dass an dieser Stelle hierzu Bezug genommen werden kann.
Der Filtermantel 29 ist vorzugsweise durch ein plissiertes Filtermaterial gebildet.
Das innere Filterringelement 10 ist identisch zu dem äußeren Filterringelement 9 aufgebaut mit dem einzigen Unterschied, dass an dem Stützzylinder 28 ein innen liegender Filtermantel 30 angeordnet ist. Der innere Filtermantel 30 und der Stützzylinder 28 sind ebenfalls an den Stützenden 15 und 16 zu jeweils einer Dichtkante 31 zusammengefügt. Unter Bezug auf das zuvor genannte kann auf eine weitere Erläuterung zu dem inneren Filterringelement 10 verzichtet werden. Die Ausbildung der Fluiddurchlässe 27 in den Stützzylindern 26 und 28 sind insbesondere im Hinblick auf eine im wesentlichen gleichmäßige axiale Steifigkeit der Filterringelemente 9 und 10 gewählt. Es ist jedoch auch möglich, zur Vergleichmäßigung einer axiale Steifigkeit die Wandstärke der Stützzylinder 26 und 28 unter Berücksichtigung der Fluiddurchlässe 27 zu variieren. In Betrieb sind die Stützzylinder 26 und 28 durch den Verteilerring 12 abgestützt. Wie in Fig. 3 gestrichelt dargestellt, weist der Verteilerring 12 an seinem zwischen die Stützzylinder 26 und 28 greifenden Kragen zu beiden Seiten mehrere Stege 24 auf, die an den Stützzylindern 26 und 28 anliegen. Der Zwischenraum zwischen den Stegen 24 bildet den Abgaberaum 11.
Die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Filtereinrichtung ist somit geeignet, um zwei Teilschmelzeströme nach der Filtrierung zusammenzuführen. Hierbei lässt sich ein äußerer Teilschmelzestrom von außen nach innen und ein innerer Teilschmelzestrom von innen nach außen führen. Dabei gewährleisten die an den Stützenden 15 und 16 ausgebildeten Dichtkanten 31 einen selbstdichtenden Einsatz innerhalb des Spinnkopfes.
In Fig. 4 ist ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spinnkopfes schematisch in einem Längsschnitt dargestellt. Hierbei wurden die Bauteile gleicher Funktion mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist im wesentlichen identisch zu dem vorhergehenden Ausfuhrungsbeispiel nach Fig. 1 so dass an dieser Stelle nur die Unterschiede erläutert werden.
In dem Gehäuse 1 ist an der Unterseite eine Düsenplatte 5 angeordnet, die eine kreisförmige Anordnung von Düsenbohrungen 6 aufweist. Zwischen der Düsenplatte 5 und der Einlassplatte 2 ist eine Halteplatte 17 und eine zwischen der Halteplatte 17 und der Düsenplatte 5 zusätzliche Verteilplatte 33 angeordnet. Die Halteplatte 17 weist eine ringförmige Verteilerkammer 18 auf, die über einen Durchlass 32 mit der Unterseite der Halteplatte 17 verbunden ist. Der Durchlass 32 ist hierbei durch mehrere in kreisförmiger Anordnung ausgebildete Bohrungen ausgeführt, so dass die Halteplatte aus einem Teil besteht. Symmetrisch zu dem Durchlass 32 sind die Filterringelemente 9 und 10 durch ein am oberen Stützende 15 angeordneter Verteilerring 12. Der Verteilerring 12 wird hierbei durch einen Verteilkragen 14 und einen plattenförmigen Verteilerkopf 13 gebildet. Oberhalb des Verteilerringes 12 ist in der Einlassplatte 6 eine Zulaufkammer 22 ausgebildet, die durch einen äußeren Ringkanal 20 sowie durch mehrere Einlasskanäle 36 mit der äußeren und inneren Hälfte der Verteilerkammer 18 verbunden.
Unterhalb der Halteplatte 17 ist die Verteilerplatte 33 angeordnet, die mehrere Verteilernuten 19 und Verteilerbohrungen 34 aufweist. Das Nuten- und Bohrungssystem innerhalb der Verteilerplatte 33 ist beispielhaft. Hierbei wird die aus dem Abgaberaum 11 durch den Durchlass 32 abgeführte Schmelze gleichmäßig auf die Düsenkanäle 35 der Düsenplatte 5 verteilt.
Die Funktion des in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiels eines Spinnkopfes ist identisch zu dem vorhergehenden Ausfuhrungsbeispiel, so dass keine weitere Erläuterung hierzu erfolgt.
Die Ausführungsbeispiele nach Fig. 1 und 4 stellen eine bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Spinnkopfes mit einer selbstdichtenden Filtereinrichtung dar. Der erfindungemäße Spinnkopf lässt sich jedoch auch vorteilhaft mit den Varianten ausbilden, bei welchem keine selbstdichtende sondern eine durch beispielsweise Spannkräfte erzeugte Abdichtung der Filtereinrichtung erzeugt wird. Bezugszeichenliste
Gehäuse Einlaßplatte Schmelzezulauf Filtereinrichtung Düsenplatte Düsenbohrungen Gehäusekragen Gewinde äußeres Filterringelement inneres Filterringelement Abgaberaum Verteilerring Verteilerkopf Verteilerkragen oberes Stützende unteres Stützende
Halteplatte
Verteilerkammer
Verteilernut äußerer Ringkanal innerer Ringkanal
Zulaufkammer
Zulaufkanal
Stege
Federelement äußerer Stützzylinder
Fluiddurchlässe innerer Stützzylinder äußerer Filtermantel innerer Filtermantel
Dichtkante
Durchlass
Verteilerplatte
Verteilerbohrungen
Düsenkanal
Einlasskanal

Claims

Patentansprüche
1. Spinnkopf zum Schmelzspinnen von einer Vielzahl von synthetischen Filamenten mit einem Gehäuse (1) zur Aufnahme einer Einlassplatte (2) mit einem Schmelzezulauf (3) und einer Düsenplatte (5) mit mehreren Düsenbohrungen (6) und mit einer zwischen der Einlassplatte (2) und der Düsenplatte (5) angeordneten Filtereinrichtung (4), welche ein zylinderförmiges von außen nach innen durchströmtes Filterringelement (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein separates zweites Filterringelement (10) vorgesehen ist, das mit Abstand zu dem außen liegenden ersten Filterringelement (9) angeordnet ist und das von innen nach außen durchströmbar ist, wobei zwischen den beiden Filterringelementen (9, 10) ein Abgaberaum (11) gebildet ist.
2. Spinnkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verteilerring (12) den Filterringelementen (9, 10) zugeordnet ist, welcher mit einem Verteilerkopf (13) an jeweils einem oberen Stützende (15) der Filterringelemente (9, 10) anliegt und welcher mit einem Verteilerkragen (14) zwischen die Filterringelemente (9, 10) ragt.
3. Spinnkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilerkopf (13) und die oberen Stützenden (15) der Filterringelemente (9, 10) eine Abdichtung des Abgaberaumes (11) gegenüber dem Schmelzezulauf (3) bilden.
4. Spinnkopf nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilerkragen (14) an den zu den Filterringelementen (9, 10) gewandten Seiten mehrere Stege (24) zur radialen Abstützung der Filterringelemente (9, 10) aufweist.
5. Spinnkopf nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zwischen der Einlassplatte (2) und der Düsenplatte (5) angeordnete Halteplatte (17) vorgesehen ist, welche eine Abstützung der unteren Stützenden (16) der Filterringelemente (9, 10) bildet.
6. Spinnkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteplatte (17) oberhalb der Abstützung eine ringförmige Verteilerkammer (18) aufweist, in welcher die Filterringelemente (9, 10) gehalten sind, wobei zwischen dem Verteilerkopf (13) und der Halteplatte (17) am Ende der Verteilkammer (18) ein äußeren Ringkanal (20) und ein innerer Ringkanal (21) ausgebildet sind, durch welche die Verteilerkammer (18) mit dem Schmelzezulauf (3) verbunden ist.
7. Spinnkopf nach Ansprach 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteplatte (17) unterhalb der Abstützung eine Verteilernut (19) aufweist, durch welche der Abgaberaum (11) mit den Düsenbohrungen (6) der Düsenplatte (5) verbunden ist.
8. Spinnkopf nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteplatte (17) durch ein äußeres Teilstück und ein inneres Teilstück zweiteilig ausgebildet ist.
9. Spinnkopf nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Filterringelement (9) durch ein Stützzylinder (26) mit wandseitigen Fluiddurchlässen (27) und einem äußeren Filtermantel (29) gebildet ist, wobei der Stützzylinder (26) und der Filtermantel (29) an den Stützenden (15, 16) zusammengefügt sind.
10. Spinnkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Filterringelement (10) durch ein Stützzylinder (28) mit wandseitigen Fluiddurchlässen (27) und einem inneren Filtermantel (30) gebildet ist, wobei der Stützzylinder (28) und der Filtermantel (30) an den Stützenden (15, 16) zusammengefügt sind.
11. Spinnkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterringelemente (9, 10) an den Stützenden (15, 16) selbstdichtend zwischen dem Verteilerring (12) und der Halteplatte (17) gehalten sind.
12. Filtereinrichtung für einen Spinnkopf, bei welchem ein Schmelzestrom durch ein zylinderformiges Filterringelement (9) von außen nach innen geführt wird und bei welchem das Filterringelement (9) mit einem oberen Stützende (15) und einem unteren Stützende (16) selbstdichtend innerhalb des Spinnkopfes gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Filterringelement (9) im Abstand ein zweites Filterringelement (10) mit kleinerem Durchmesser zugeordnet ist, welcher von einem Teilstrom des Schmelzestrom von innen nach außen durchströmt wird, dass die Stützenden (15, 16) der Filterringelemente (9, 10) zu konzentrischen Dichtkanten (31) ausgebildet sind und dass beide Filterringelemente (9, 10) eine im wesentlichen gleich große Steifigkeit aufweisen.
13. Filtereinrichtung nach Ansprach 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterringelemente (9, 10) durch jeweils einen Stützzylinder (16, 28) mit wandseitigen Fluiddurchlässen (27) und einem Filtermantel (29, 30) gebildet sind, wobei der äußere Stützzylinder (26) mit dem außen liegen Filtermantel (29) und der innere Stützzylinder (28) mit dem innen liegenden Filtermantel (30) verbunden sind.
14. Filtereinrichtung nach Ansprach 13, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Filtermantel (29) und der innere Filtermantel (30) jeweils durch ein plissiertes Filtermaterial gebildet ist.
15. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterringelemente (9, 10) mit einem Verteilerring (12) kombiniert sind, welcher einen Verteilerkragen (14) zur Abstützung der Filterringelemente (9, 10) aufweist.
16. Verfahren zum Schmelzspinnen einer Vielzahl von synthetischen Filamenten aus einer Kunststoffschmelze, bei welchem die Schmelze vor dem Extradieren gefiltert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze vor dem Filtrieren in zwei Teilströme aufgeteilt wird, dass die Teilsströme durch zwei separate Filterelemente gefiltert werden und dass die Teilströme vor dem Extrudieren zusammengeführt werden.
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