KR100319308B1 - 스피닝빔 - Google Patents

Abstract

스피닝 빔의 가열박스(1)로부터 내부에(노즐스로트(25)에) 지지된 노즐패키지로의 열전달은 패키지용 고정장치(24)에 집열요소(27)가 구비되는 방식에 의하여 향상된다. 이 집열요소에는 작동중에 포화증기가 가해지며, 포화증기로부터 열을 수용하도록 응축면이 구비되어 있다. 수용된 열은 적어도 하나의 히트브리지를 통하여 패키지에 전달된다.

Description

스피닝

[도면의 간단한 설명]

제 1도는 선출원 PCT/CH94/00123 에 따른 스피닝 빔의 개략 단면도,

제 2도는 본 발명에 따른 스피닝 빔의 개략 단면도,

제 3도는 제 2도에 따른 스피닝 빔의 가열박스의 정면도,

제 4도는 제 2도에 따른 스피닝 빔의 레이아웃도,

제5A도 및 제5B도는 집열요소(heat receiving element)의 변형배열을 도시하는 도면으로,

제5B도는 제5A도의 화살표(B) 방향에서 본 도면,

제6A도 및 제6B도는 노즐패키지(nozzle package)용 스로트의 상부끝에 있는 집열요소의 다른 실시예를 도시하는 도면으로, 제6B도는 제6A도의 화살표(B) 방향에서 본 도면.

[발명의 상세한 설명]

본 발명은 제 1특징에 있어서, 합성 폴리머로 제작된 필라멘트를 용융 스피닝하기 위한, 보다 상세하게는 미세 필라멘트를 스피닝하기 위한 스피닝 빔에 관한 것이다. 이 빔은 예컨대, 일체로 되어있는 용융체 펌프, 용융체 도관 및 스피닝 노즐수용수단을 구비한 가열박스로 구성된다. 예비수단으로 부터 나와 빔으로 들어가는 용융체는 스프닝빔에 일체로 되어 있는 용융체 통로를 통하여 스피닝 펌프와 노즐포트로 분배된다.

본 발명은 제 2특징에 있어서, 예컨대 폴리아미드, 폴리에스테르 또는 폴리프로필렌으로 제작된 엔드리스 필라멘트를 스피닝하는 스피닝 빔의 교환부를 위한 가열시스템에 관한 것이다.

이와같은 부분에 대한 하나의 예가 소위 노즐패키지이며, 이 패키지는 작동중에 "노즐스로트" 내의 스피닝 빔 내부에 수용되어 있으며, 세척을 위해 유사한 패키지를 주기적으로 교환되어야만 한다. 노즐 스로트는 가열박스내에 구비된다. 노즐패키지는 보어를 구비한 방사구를 수용하며, 여기에서 필라멘트는 용융체 덩어리로부터 형성된다. 노즐패키지, 보다 상세하게는 방사구는 작동중에 패키지로부터 계속적으로 빠져나오는 열에 의하여 소정의 온도로 유지되어야만 한다. 패키지 자체는 통상 가열장치를 포함하고 있지 않다. 패키지의 열손실은 자체의 운반자로부터의 열전달에 의해 보상된다. 이와같은 배열에 있어서는 운반자부분으로 부터 교환부로의 열전달이 과대해지는 문제점이 발생한다.

(종래의 기술)

독일 실용신안등록 출원 제 8407945호(DE-Gmb 8407945)로부터 원형단면을 구비한 스피닝빔이 공지되어 있다. 이 출원에 의한 실시예의 장점으로서, 폴리머를 운반하는 스피닝 펌프가 측벽에 의해 둘러싸여 있으며 필라멘트가 형성되는 노즐패키지가 개시되어 있으며, 중간의 공간이 증기 열운반자에 의해 직접 균일하게 채워져 있는 것이 개시되어 있다. 유사한 배열이 유럽특허 제163 248 호(EP 163 248)(제 4도)에 도시되어 있다.

열손실을 방지하기 위해서 스피닝 빔은 외부표면이 실질적으로 절연되어 있다. 필라멘트가 노즐보어로부터 빠져나온 직후 냉각장치, 보다 상세하게는 블로샤프트의 작동에 의한 필라멘트의 순간 냉각이 층두께의 증가로 인해 방해되기 때문에 노즐패키지 영역에서 아래쪽으로 향한 외부표면을 충분히 절연하는 것은 설계의 관점에서 볼때 불가능한 것이다.

특히 매우 미세한 필라멘트를 생산하는 동안에, 용융된 폴리머의 통화량은 상대적으로 적으므로 열손실은 보상될 수 없거나 용융된 폴리머로부터 열을 공급함으로써 재차 보상되는 것이 매우 곤란하게 되기 때문에, 스피닝 빔에는 위에서 개략적으로 설명한 바와같이 기상(氣狀)이 될때까지 가열된 열운반자가 공급되어져야만 하므로 상기한 열손실은 증기의 응축에 의해 보상될 수 있다.

이러한 관점에서 절연되지 않은 방사구를 충분히 균일하게 가열하는 것이 특히 중요하다. 이 목적은 종래기술의 개시에 따른 스피닝 빔에 의해서는 충분히 달성되지 못하는데, 왜냐하면 특히 이 영역에서 증기 열운반자의 응축에 의한 열전달이 부적절한 기하학적 형상 및 축적된 응축수로 인해 크게 제한되며, 이와동시에 빔의 열손실은 배열이 불충분할 수 밖에 없는 절연체로 인해 빔의 최상부에서 일어나게 된다.

방사구로의 적절한 열전달의 문제를 해결하기 위해 이 지점에서 수행된 조치의 예들이 유럽특허출원 제 163248 호(EP-A-163248)에 개시되어 있다. 위에서 언급한 조치는 강고하게 장착된 캐리어부와 노즐패키지 사이에 열전달경로("히트브리지")의 형성을 주목적하는 것이다. 이 시스템이 필요열량을 히트브리지의 캐리어끝으로 공급할 수 있다는 것은(별도의 정보가 주어지지 않더라도) 일반적으로 가정해 볼 수 있다. 이 가정은 그렇게 쉽게 증명되지는 않는다.

(선출원)

다음과 같은 선출원의 내용은 본 출원의 상세한 설명중에 포함되어 있다: 1993년 6월 21일자 스위치 특허출원 제 1853/93호, 1994년 6월 20일자 PCT 특허출원 제PCT/CH94/001123호, 및 1993년 9월 7일자 독일 실용신안등록출원 제 93 13586호

(본 발명)

본 발명의 제 1특징에 따른 목적은 스피닝 빔의 열손실 감소로 이루어진다. 이 목적은 특허청구범위 제 1항에 따르는 스피닝 빔에 의해 달성된다. 빔의 상부영역안으로 상대적으로 높게 돌출해 있는 스피닝 빔 블록을 가열하는데 필요한 공간이 유지된다. 열교환 표면을 증대시키는 한편 이와동시에 응축수의 방출량을 유지하기 위한 리브가 추가적으로 구비됨으로써 하부영역에 있는 내부공간 구조물의 기하학적 형상의 변화는 노즐패키지를 가열하는데 있어서의 개량에 상당한 기여를 할 수 있게 되는데, 이것은 본 발명의 제 2특징과 관련하여 아래에서 매우 상세하게 설명될 것이다.

더욱이 위에서 언급한 사항에 의해서는 또다른 2가지 문제점에 대한 해결책이 마련되지 않았으며, 이 2가지 문제점이란 즉,

- 불가피한 스피닝 빔의 열팽창을 고려한 펌프드라이브의 스피닝 펌프와의 비용이 적게드는 연결; 및

- 증기 열운반자의 발생 및 이송 시스템에 있어서 만족할만한 열손실 범위내에서의 가열박스로의 열운반자의 공급에 관한 것이다.

이 2가지 목적은 특허청구의 범위 제 2항 및 3항에 따른 스피닝 빔에 의해 달성된다. 제 3항에 기재된 바와같이 증발기는 하나 또는 수개의 응축수 또는 증기라인에 의해서 스피닝 빔과 연결되어 있는 것이 바람직하다. 그러나, 최적의 배열이 아닌 경우에는, 응축수 귀환이 동시에 이루어지는 결합된 충분한 크기의 증기라인이 구비될 수도 있다.

바람직한 해결책으로서 위에서 언급한 3가지 목적은 모두 상기 특허청구의 범위 제 1 내지 3항의 특징들의 조합에 의해 달성된다.

스피닝 빔내의 가열 운반자와 열이 운반된 부분사이의 열유동을 이 유동이 항상 소정방향으로 일어나게 하는 방식으로 조정하는 것이 제 2특징에 따른 본 발명의 목적이다.

온도강하가 열이 운반된 부분의 방향으로 항상 확대된다는 사실로 인하여, 열이 히트브리지를 통하여 노즐 패키지에서 추가적으로 빠져나오지 않게되는 것이 보장된다. 온도강하가 열이 운반된 부분의 방향으로 가능한한 급하게 확대되는 것이 아울러 보장된다면 열전달은 열이 운반된 부분쪽으로 최적화될 수 있다.

가열시스템은 바람직하게는 가열매체로서 포화증기를 갖는 응축가열부를 포함한다. 바람직하게는, 적어도 응축면은 히트브리지에 충분히 구비되어 포화증기로부터 히트브리지로의 필요열전달을 보장하도록 되어 있다. 응축면은 또한 히트브리지로부터 이격된 위치에 구비될 수 있으므로, 이 표면으로부터 브리지로의 열유동이 원하는 만큼의 온도강화가 곤란하게 될 정도까지 악화되지 않는 조건에 놓이게 된다.

응축면은 바람직하게는 이와같은 방식으로 배열되거나/배열되며 이와같은 보조수단은 작동동안 표면에(응축수를 제외한) 포화증기가 가해지도록 구비된다. 응축면은 응축된 포화증기의 유출이 적절히 이루어지도록 매끄럽게 되어 있는 것이 바람직하다. 표면장력도 또한 예컨대 코팅에 의해서 증대되어 수적(水滴)의 형성을 촉진하도록 되어 있다. 보조수단은 표면으로 부터 응축수를 계속해서 제거하기 위해 예컨대, 방출도관을 포함할 수도 있다.

통상적으로, 가열될 부분에 각각 할당된 복수의 히트브리지가 형성된다. 이 경우에, 히트브리지에 각각 할당된 별개의 집열요소가 구비될 수도 있다. 복수의 히트브리지(예컨대, 모든 브리지)에 할당된 대형 집열요소가 구비되는 것도 또한 가능하다.

응축면은 가능한한 크게 배열되도록 되어 있다. 이 표면은 표면으로부터 브리지로의 열안내 경로의 형성도 또한 가능하게 해준다. 이 경로는 충분히 큰(바람직하게는 가능한한 최대인) 단면으로 구비된다. 이 표면은 또한 브리지로부터 멀어지는 방향으로 테이퍼져 있는 요소상에 구비될 수도 있다.

본 발명에 따른 실시예들은 도면을 참조로 아래에 매우 상세하게 설명될 것이다.

제 1도는 노즐패키지(보다 상세하게는 방사구 고정장치)를 구비한 스피닝 빔의 단면도를 도시한다. 이 스피닝 빔은 예컨대 독일실용신안등록 출원 제 8407945호의 도면에 도시된 바와같이 용융체도관과 용융체 펌프가 돌출되어 들어가 있는 가열박스(100)를 포함한다. 수용수단(102)은 예컨대 용접에 의해 가열박스(100) 내에 삽입되며, 이 수단은 플로오(104)를 통해 안쪽으로 폐쇄된 측벽(103)으로 구성된다. 수용수단(102)은 노즐포트(nozzle pot)(106)가 삽입되어 있는 원통형 내부공간(105;"노즐스로트")을 에워싸고 있다. 이를 위해 내부챔버(105)는 원통형 개구부(107)를 통하여 외부공간으로 개방되어 있다. 플로오(104)는 용융체펌프(도시되지 않음)에 연결된 용융체덕트(108)에 의해 관통되어 있다.

노즐포트(106)는 회전체이다. 수용수단(102)과 마찬가지로, 도면에 단면도로 도시되어 있다. 노즐포트(106)는 층을 이룬 구성요소 즉, 방사구(109), 필터케이싱(110) 및 나사식 링(111)으로 구성된다. 이 3개의 구성요소는 중공실린더(112) 내에 삽입되며, 이 실린더는 그 쇼울더(113)로 방사구(109)를 지지한다. 중공실린더(112)는 나사식 링(111)의 측면쪽이 암나사져 있으며, 이 암나사부분이 나사식 링(111)의 숫나사부분(115)과 나사결합된다. 나사식 링(114)을 중공실린더(112)에 나사결합시키기 위해, 나사식링(111)에는 포켓형의 구멍(116및 117)이 구비되어 있으며, 이 구멍안으로 정합후크형 렌치가 끼워맞춤된다. 나사식 링(111)을 중공실린더(112)안으로 나사결합시키는 것은 방사구(109)에 면해 있는 필터 케이싱(110)의 측면의 원통형 돌출부(118)에 의해 제한된다. 나사식 링(111)이 나사결합되어 들어감에 따라 돌출부(118)가 방사구(109)의 표면(119)에 맞물릴때 노즐포트(106)의 전체 길이가 정해진다. 원통형 돌출부(118) 내부에는 패킹링(120)으로 채워진 환형오목부가 배치되어 있다. 패킹링(120)은 처리될 덩어리(mass)의 압력에 의해 바깥쪽으로 원통형 돌출부(118)에 대해 가압되며, 이 덩어리는 표면(119)과 필터케이싱(110)의 하부표면(122) 사이의 중간 공간(121)을 채워, 필터케이싱(110)과 방사구(109) 간의 압력이 영향을 미칠때 자동적으로 밀봉이 이 압력으로 조절되도록 한다.

노즐포트(106)의 구성요소로서 쇼울더(113)에 의해 방사구를 지지하고 있는 중공실린더(112)는 도시된 조립상태에서 중공실린더(112) 상의 지지부(124)에 대향하는 쇼울더(123)에 의하여 수용체(102) 내에 유지된다. 쇼울더(123)는 수용수단(102)의 측벽(103) 내에 삽입되어 보울트(126)에 의해 측벽(103)과 긴밀히 나사결합된 삽입부(125)의 구성요소이다. 쇼울더(123)와 지지부(124)는 노즐포트(106)를 축방향으로 고정시키는 총검꽃이형 걸쇠(bayonet catch)를 함께 형성한다. 동시에, 이 걸쇠는 쇼울더(123)와 지지부(124)를 통하여 직접적인 히트브리지를 형성하며, 이 히트브리지를 통해 방사구(109)가 직접 가열된다. 중공실린더(112), 따라서 노즐포트(106)를 약 90° 정도 회전시킴으로써 수용체(102)와 노즐포트(106) 사이의 연결이 풀린다. 노즐포트(106)는 예컨대 필터케이싱(110)과 방사구(109)를 세척하고자할 때 원통형 개구부(107)를 통해 수용체(102)에서 떼내어져, 단부품으로 조립해제될 수 있다.

노즐포트(106)의 수용체(102) 안으로의 삽입중에, 패킹디스크(127)는 유효하게 작동하여, 패킹디스크(127)를 수용하기 위한 원추형 내주표면(128)이 구비된 나사식 링(111) 안에 실질적으로 원추형 배열을 이루며 삽입된다. 패킹디스크(127)는 그 외부에지(129)가 링쇼울더(130)상에 놓이는데, 이 링 쇼울더는 필터케이싱(110)상에 놓여있는 용융체 분배기(131)의 구성요소이다. 상기 용융체분배기(131)는 여기에서는 노즐포트(106)의 일부분이다. 이것은 용융체덕트(108)를 통해 노즐포트의 내부로 흘러들어가는 용융체를 효과적인 방식으로 분배하는데 사용된다.

노즐포트(106)가 조립된 상태에서 패킹디스크(127)는 링쇼울더(130) 상에 놓여있으며, 이에 따라 패킹디스크는 나사식 링(111)의 원추형 내부표면(128)과 맞물리면서 플로오(132) 안으로 뻗어올라가며, 패킹디스크의 플로오(132)는 용융체덕트(108)와 일렬로 되어 있는 관통구멍(133)를 에워싼다.

도면에 도시된 바와같이, 패킹디스크(127)의 플로오(132)는 나사식링(111)의 표면 약간 위로 돌출하므로, 걸쇠의 폐쇄시에 플로오(132)는 수용체(102)의 기부(104) 하부 표면(135)에 매우 가깝게 착좌된다. 이러한 방식으로(용융체덕트(108)가 뚫려 있는) 수용체(102) 기부(104)와 노즐포트(106) 사이의 노즐포트(106) 쪽으로의 밀봉이 노즐포트(106) 내부에 작용하는 압력을 이용함으로써 이루어지는데, 이 압력은 그 크기에 따라 하부표면(135)과 나사식링(111)의 원추형 내부표면(128)으로 패킹링(127)을 가압한다. 더욱이, 패킹디스크(127)는 나사식 링(111)과 필터케이싱(110) 사이의 접촉위치(136) 쪽으로 외향가압되므로 여기에서 확고한 밀봉도 또한 달성된다.

작동중에 용융체 유동은 다음과 같이 진행된다: 용융체는 용융체 덕트(108)로부터 관통구멍(133)을 통해 용융체 분배기(131)로 이동하며 이 구멍을 통해 용융체가 유동하여 덕트(137)에 도달하는데, 이 덕트중 2개만이 도시되어 있다. 도시된 실시예에는 이와같은 덕트가 약 124개 정도가 있다. 그다음 용융체는 그리드(139)에 의해 아래쪽으로 폐쇄된 필터(138)를 통하여 유동한다. 덕트(140)(이러한 덕트가 약 50 개정도 있음)는 필터 케이싱(110)에도 또한 형성되어 있으며, 여기에서 부터 용융체는 중간공간(121)에 도달한다. 이때 용융체는 보어(141)를 통하여 방사구(109)를 관통하는데, 이 보어는 방사구(109)의 하부 말단표면(142)에 있는 모세관에서 끝난다. 별개의 필라멘트가 여기에서 빠져나와 별개의 실에 접합된다.

제 2도는 폴리머를 용융방사하기 위한 유사한 스프닝 빔을 도시하는데, 가열박스(1)를 구비하고 있으며 이 가열박스의 단면은 박스형 또는 튜브형이며, 이 박스는 노즐패키지 부분이 쐐기와 비슷한 모양으로 테이퍼져 있다. 이 박스내에서 기상(氣狀)의 열운반자(heat carrier)는 가열될 표면(2)상에서 응축될 수 있다. 가열박스에 구성요소들이 용접되어 있으며, 이 구성요소들은 압출기에서 시작되어 가열박스(1)에 있는 스피닝펌프로 끝나 있고 또 이 펌프에서 시작되어 아래쪽에서 스피닝빔안으로 삽입되는 스피닝노즐 패키지로 끝나있는 용융체 도관으로 부터 폴리머 용융체를 운반하는데 사용된다. 이와 관련하여, 스피닝 빔에 대한 설명이 1993 년 11 월에 "케미파세르/텍틸인듀슈트리" 사에서 발행된 저서 "에네르기프뤼세 운트 에네르기스파르포텐티알레바이데르 헤르슈테륭 운드 페라르 바이통 폰 포이(Energieflsse and Energiesparpotentialebei der Herstellung und Verarbeitung von POY Energy Flows and Energy Saving Potentials in Producing and Manufacturing POY)"(저자; Dr. 클라우스 마이어(Klaus Meier)에 기재되어 있다.

스피닝펌프(5)는 제 2도에 도시된 바와같이 범내에 구비되어 있으며,펌프축(4)을 통하여 별개의 기어모터(3)에 의해 구동되는데, 이때 기어모터는 상기 펌프축(4)으로 부터 약간 떨어져있는 가열박스(1)에 강고하게 연결된 콘솔(6) 상에 장착되었다. 이 연결부는 제한된 열전도 성능을 부여한다. 그러므로, 가열박스(1)의 열팽창은 드라이브의 기능에 악영향을 미치게되는 펌프축(4)의 오정렬을 전혀 일으키지 않는다. 스피닝 빔의 가열후 펌프기어(3)와 기어의 정렬을 위한 특수지지장치가 필요하지 않게 된다. 스피닝 빔의 하나의 실시예에 있어서 스피닝펌프(5)는 위로 부터 가열박스안으로 설치될 수 있으며(수직펌프축);다른 실시예에 있어서 스피닝 펌프는 측면으로 부터 설치될 수 있다(수평펌프축).

종래의 해결책과는 대조적으로, 도시된 실시예는 스피닝펌프 드라이브(3)용 독립서스펜션을 전혀 필요로 하지 않는다. 이와같은 별도의 서스펜션은 가열박스와 모터캐리어 사이에서 상당한 온도감소가 일어나는 단점을 가지고 있는데, 이것은 박스와 캐리어에 길이변화가 서로 달라지게 하여 결국 오정렬을 가져온다. 이러한 해결책에 따르면, 캐리어 따라서 모터도 마찬가지로 가열박스의 열팽창중에 이리저리 움직이게 된다. 이러한 열팽창은 따라서 미미한 오정렬상태만을 야기하므로 펌프드라이브가 가열된 스피닝빔과 더이상 통상적인 정렬상태에 있을 필요는 없다. 그 중요성은 가열박스가 쉽게 6m 의 길이에 도달할 수 있고, 그에 따라 별개 위치에서의 길이변화가 추가되리라는 점이 거론될때 명백해질 것이다.

모든 콘솔은 각각의 스피닝펌프 드라이브축에서 약간(가능한한 최소로) 떨어져 배열된다. 가열박스를 구비한 콘솔의 연결부는 적어도 제한된 범위까지 열전도성을 갖는다.

박스를 가열하는 종래의 시스템에 있어서, 복수의 스피닝 빔이 설치되는 중앙위치에 가열증기가 마련된다. 이 해결책은 증발자체만을 놓고볼때 효과적이며 경제적이다. 하지만, 분배손실을 고려해볼때 균형은 깨지게될 것이다. 본 해결책에 따르면, 모든 스피닝 빔은 자체 증발기를 구비한다.

그러므로, 열운반자를 위해 스피닝 빔(1)에는 스피닝 빔의 절연부(7)에 합체된 증발기(8)가 구비되어 있으므로 증발기(8)로부터 가열박스(1)로의 연결라인(9)은 최소 길이에 도달하게 된다. 따라서, 중앙처리위치로 부터의 통상길이가 긴 증기라인의 열손실은 배제된다. 도면은 발생기(8)와 박스(1) 사이의 덮여지는 경로는 매우 짧고 절연이 잘되어 있다. 열손실은 따라서 작아지게 된다. 이 가열박스는 그러므로 미세한 타이터(titre)의 부분연신사(POY)(섬유사)를 스피닝하는 동안 특히 유리하다.

가열박스의 내부에 있는 구성요소는 다음과 같다:

별개의 스피닝펌프로의 용융체 유동을 중단하기 위한, 분배기(11), 정지혼합기(12)및 멈춤밸브(13;제 3도)를 구비한 튜브운반시스템(10)이 제 4도에 도시되어 있으므로, 필요에 따라

스피닝 펌프는 다른 스피닝 위치에 영향을 미치지않으면서 교환될 수 있다. 이 라인 시스템은 가열박스로 안내된 용융체를 상기 가열박스안에 용접된 펌프블록(14; 제 3도)으로 분배한다. 자체의 부품을 위한 펌프블록에는 스피닝펌프(5) 장착용 장착면(15;제 3도) 및 스피닝 노즐 패키지의 종모양 패킹(127) 용 접촉면(132)이 구비되어 있다(제 1도참조).

스피닝펌프용 장착면은 가열박스의 병모양(pot-like)오목부(17)의 플로오상에 위치한다. 오목부(17)는 예컨대, 장착면을 이루는 펌프블록(14)의 부분이 가열박스벽을 관통하는 튜브부분(18)에 용접되도록 구비될 수 있다. 펌프블록(14)의 배열은 펌프블록을 튜브부분(18)과 함께 용접하기 전에 장착면(15)의 최종처리를 가능하게하며, 이것은 가열박스벽과의 연결을 야기한다. 스피닝 펌프로의 용융체 덕트(19)와 펌프블록 내부의 노즐패키지로의 덕트(20)는 깊은 구멍드릴링을 통해 형성된다. 모든 펌프블록(14)은 4개의 노즐패키지를 구비하고 있으며 따라서 4개의 덕트(20)를 포함하고 있으며 그 중의 하나는 제 3도의 좌측블록(14)내에 부분단면으로 도시되어 있고, 나머지 3개는 파선으로 표시되어 있다.

소위 보호판(21;제 3도)은 장착면(15)과 실제 스피닝펌프(5) 사이에 배치되어 있다. 스프닝펌프쪽으로 향한 보호판(21)의 표면이 스피닝펌프를 교환하는 동안 부주의로 손상되면, 이 보호판(21)은 펌프블록(14)상에 추가적인 작업을 할 필요없이 교체될 수 있다. 더욱이, 서로 다른 보호판(21)에 용융체 덕트의 서로 다른 배열을 제공함으로써 서로 다른 스피닝펌프(5)가 펌프블록(14)상에 장착될 수 있다.

필요하다면, 압력센서(22;제 2도)용 보어는 보호판(21)내에 부착될 수 있다. 보어 축선과 일렬로 되어 있는 보호튜브(23)는 가열박스와 스피닝펌프(5)를 에워싸는 튜브부분안에 용접되므로, 압력센서는 바깥쪽으로 부터 횡방향으로 보호판(21) 또는 펌프블록(14)내에 나사결합 가능하게 된다.

스테인리스스틸로 제작된 펌프블록은 내열성 C- 스틸로 제작된 노즐블록(24)에 용접된다. 각 노즐블록은 다수의 병모양보어(25)를 구비하고 있으며, 이 보어내에는 노즐패키지가 아래쪽에서 삽입된다. 보어는 노즐블록의 하부측면상의 평평한 U형 오목부(26)로 부터 시작된다.

모든 병모양 보어(25)위로 뻗어있는 슬롯(28)은 상기 보어가 위에서 부터 모따기되는 방식으로 노즐블록(24)의 상부측으로 밀링가공된다. 각각의 펌프블록(14)은 상기 슬롯안으로 삽입되어 노즐블록과 함께 용접된다.

노즐블록(24)은 가열박스의 플로오부분안에 용접된 길이방향 운반요소(특히 제 3도참조)를 포함한다. 도시된 실시예에서 상기 플로오부분은 아래에 상세히 설명될 프레임(70)을 포함한다. 병모양 수용체(25;제 1도의 노즐스포트(105)와 비교할 것)는 노즐블록(24)안으로 보링가공되어 있으며 사이에 얇은 측벽(72)이 끼워져 있다. 노즐스로트(25)는 각각 예컨대 제 1도와 같이 노즐패키지를 수용하고 있다.

잠금스트립(도시되지 않음)은 길이방향 측면상의 U형 오목부(26)안으로 아래쪽으로부터 삽입된 후 노즐블록(24)과 함께 나사결합된다. 아래쪽의 방사구상에 구비된 스트립과 돌출부에 의하여 노즐패키지는 총검을 꽃는 방식으로 90° 회전시킴으로써 노즐블록(24)과 잠금상태로 되어 형성된다. 히트브리지는 잠금스트립의 접촉면과 노즐패키지상의 돌출부에 의해 발생되며, 방사구 영역에서 노즐패키지에 추가적인 열을 공급한다.

가열박스의 내부에서, U 형 오목부(26)에 인접한 노즐박스(24)에는 노즐블록(24,26)의 외측면, 잠금스트립 그리고 노즐패키지의 하부측면으로의 짧은 경로를 거쳐 응축열을 안내하는 날개모양 응축면(27)이 구비되어 있다.

가열박스의 최하부 표면(42)부근의 챔버(40)는 방출튜브(44,제 2도)를 통해증기발생기(8)에 연결되어 있다. 따라서, 증기발생기는 튜브(44)의 상부끝 아래쪽에 배치되는데, 여기에서 발생기는 가열박스안으로 개방되어 있다. 가열박스 내부챔버안의 증기는 히트싱크의 표면에서 응축되며 응축수는 예열챔버(40)에 의해 형성된 "홈통(gulley)"안으로 흘러내려간다. 응축수는 이 홈통에 집수되어 이 홈통으로 부터 튜브(44)를 통해 발생기(8)로 되돌아 흘러들어 간다. 이 홈통의 단면은 응축수의 수위가 노즐블록(24)의 가장 아랫부분으로 전달되는 열이 손실되지 않을 정도의 높이까지만 상승하도록 하는 방식으로 선택된다.

본 발명에 따른 증발의 개념을 이용함으로써 증기뿐만 아니라 방출응축수를 단일도관(도시되지않음)을 통하여 공급하는 것이 가능하게 된다. 이 이음매 도관은 반드시 적절한 단면으로 구비되어져야만 하므로 증기는 가열박스 방향으로 상부에 흘러 들어가며 도관 플로오상의 응축수는 증발기로 되돌아 흘러들어 간다.

박스의 하부는 최대 열손실원이 된다. 가열박스측벽(54,56)이 테이퍼져 있기 때문에 이 벽과 위벽(mantle)표면(60)사이에 절연재료(58)의 구비가 가능하며, 블로샤프트(blow shaft)의 상부끝을 형성한다. 이 방식에 의해 가열박스의 열손실을 실질적으로 감소시킬 수 있으며, 이것은 공조시스템상에서의 각각의 변형을 방지한다. 가열박스의 상부부분의 수직벽(62,64)은 박스내부에 충분한 양의 증기를 수용하기 위한 공간을 조성하여, 스피닝중에 가열박스내의 온도조건을 균일하게 유지하도록 되어 있다.

노즐블록(24)의 최하부분으로의 열전달과 이 부분내에서의 열손실의 방지는 방사구(109; 제 1도)가 스피닝중에 이 부분에 위치하기 때문에, 제 1도에 따른 실시예에 있어서는 특히 중요하다. 표면(48;제 2도 및 3도)은 그러므로 응축수를 집수홈통안으로 안내하도록 배열되어 있으며, 이로 인해 이 홈통의 플로오는 오목부(26)로 부터 약간 오프셋 되어 있다. 노즐블록(24)의 최하부분에 있는 포화증기로부터의 열전달을 향상시키기 위해, 이 부분에는 표면(48)에서 먼쪽으로 돌출해 올라가 있는 리브(27)가 구비되어 있다. 리브는 최하영역에서 구멍(52)을 구비하고 있어 응축수의 집수홈통으로의 방출을 가능하게 해준다. 위에서 언급한 응축면은 상기 리브(27)상에 형성되어, 리브(27)가 집열요소로서 기능할 수 있도록 해준다. 리브(27)는 저온의 유니트 하부부분으로 부터 증기로 채워져 있는 챔버까지 뻗어 있으며, 이로 인해 리브둘레의 증기는 응축수에도 홈통 폴로오에도 인접해 있지 않게 된다.

제 2도에 따른 배열은 리브(27)가 스피닝빔내에 길이방향 부품으로서 장착되어 위에서 언급한 챔버(70)를 형성하는 프로파일을 갖는 단품(one piece)으로 형성될 수 있기 때문에 특히 유리하다. 2 개의 히트브리지가 각각의 노즐패키지용으로 걸쇠의 지지부(124)와 쇼울더(123)에 의해 형성되어 있으며(제 1도), 이 걸쇠에 의해 노즐패키지는 스로트내에 유지된다. 쇼울더(123)는 패키지의 위벽면(M)으로 부터 반경방향 바깥쪽으로 뻗어 있으며, 직경방향으로 서로 대향하여 배치되어 있다. 패키지가 내장된 상태로 될때 각 쇼울더(123)는 각각의 멈춤쇠(detent)표면(도시되지않음)을 밀어낸다. 쇼울더(123) 즉 접촉면은 각각 패키지의 길이방향 축선에 대하여(즉, 스피닝 방향에 대하여), 히트브리지와 리브(27) 사이에 가능한한 최단 열유동 경로가 형성되도록 하는 각도 위치에 배치된다. 예컨대 제 3도에 따른 배열에서는 쇼울더가 프레임의 길이방향 축선에 평행한 2개의 열로 배열되는 것이 바람직하다.

각각의 히트브리지는 소정의 단면을 가지고 있다. 리브(27)가 존재하지 않는다면, 이 단면은 가열박스의 하부에지 부분내에 비교적 작은 응측면을 구비할뿐이다. 리브(27)에 의하여, 히트브리지로 할당된 응축면을 상당히 연장시킬 수 있게 된다. 이 표면은 또한 리브가 가열박스이 하부에지부분으로 부터 경사져 뻗어 올라가 있으므로 이 예지부분에만 배열되는 것은 아니다. 리브(27)는 그러므로 응축면을 구비한 집열요소 또는 열안내요소의 한 예가 되며, 이 응축면은 작동중에 포화증기를 받게되어 가열박스내의 포화증기로 부터 히트브리지로 열을 전도한다.

본 발명은 그러나 이 실시예로만 제한되는 것은 아니다. 집열요소는 반드시 가열박스의 일부분과 단부품으로 형성될 필요는 없으나, 가열박스에 부착될 수 있다. 집열요소는 또한 반드시 스피닝빔의 길이방향으로 뻗어 있는 길이방향 요소로서 배열될 필요도 없다. 예컨대, 집열요소는 히트브리지로 각각 할당되어 예컨대, 반경방향으로 배열된 평면 또는 횡방향 평면에 배치되어 구비되는 것이 가능하다. 그예가 제5A도 및 제5B도에 개략적으로 예시되어 있으며 아래에 보다 상세하게 설명될 것이다.

본 발명은 각각의 스로트의 하부에지부분에 있는 히트브리지가 구비되어 방사구로의 열전달을 향상시키도록 되어 있는 스피닝빔에 있어서 특히 유리하다. 그러나, 본 발명은 이 실시예로 국한되지 않는다. 예컨대, 용융체 공급부 둘레에 있는 즉, 스로트의 최상부 끝에 있는 시일에 의하여 가열박스와 노즐패키지 사이에히트브리지를 구비하는 것이 알려져 있다.

이와같은 히트브리지는 또한 보다 직접적인 히트브리지가 방사구에 하부에지부분에서 추가적으로 구비될때 구비될 수 있다. 시일을 통한 히트브리지로의 열유동을 향상시키기 위한 집열요소는 예컨대 제6A도 및 제6B도에 따라 배열될 수 있다.

제 5도 및 제 6도에 도시된 실시예에서 제 2도 내지 4도의 부품과 동일한 부품은 동일한 참조번호로 도시되어 있다. 이러한 부품들은 여기에서 재차 설명되지 않을 것이다. 제 2도에 따른 길이방향 리브(27) 대신에 제 5도에 따른 프레임(70A)이 각각의 노즐블록에 상용되는 6개의 핀(fin)을 구비하고 있으며, 이 핀은 각각 3개씩 2개군으로 배열되어 있는데, 이때 일군의 핀은 참조번호(80)로, 나머지 일군은 참조번호(82)로 제 5도에 도시되어 있다. 제5B도는 모든 핀이 박판으로서 실질적으로 반경방향인 "평면" 에 배열되어 있는 것을 도시한다. 노즐블록(24)에 부착될 핀(82)의 내부에지는 하나의 히트브리지 각각의 끝 둘레에 무리져 있다. 나머지군의 핀(80)은 따라서 제 2히트브리지의 끝대향측에 배열되어 있는데 즉, 이 나머지군의 핀은 각각 가열군의 영역에 집중되어 있다.

제 6도에 따른 수정예에 있어서, 노즈블록의 하부부분은 제 2도에 따라 리브(27)를 갖는 프레임(70)내에 부착된다. 게다가, 각 블록의 상부에는 가열박스의 중앙에 있는 포함증기를 받게되어 이 증기로 부터 노즐블록(24)으로 열을 안내하는 8개의 핀(84)이 구비되어 있다. 그러므로, 열전달이 하부히트브리지를 통해서 뿐만 아니라 상부히트브리지를 통해서(즉, 시일을 통해서) 향상된다. 물론, 핀도또한 핀(80,82)을 추가적으로 형성하여 리브(27)를 대신하도록 아래쪽으로 뻗어내려질 수 있다. 노즐패키지가 하부부분에서 히트브리지를 전혀 구비하고 있지 않은 경우에 핀 또는 리브는 명백히 노즐블록의 상부끝상에만 구비될 수 있어, 어떤 경우에도 시일을 통한 열전달을 향상시키도록 되어있다. 하부부분에 노즐패키지용 부착수단이 전혀 구비되지 않더라도, 열안내 요소는 어떤 경우에도 방사구로의 열전달을 향상시키도록 패키지와 그 운반자사이에 구비될 수 있다.

집열요소(예컨대, 리브(27) 또는 핀(80,82,84))는 저항력이 세고 열전도성이 큰 바람직하게는 금속과 같은 재료로 제작되어야만 한다. 이러한 점에서 볼때, 집열요소 자체의 재료에 대해서 뿐만아니라 노즐블록과 짝을 이루는 부재에 대해서도 주의를 할 필요가 있으므로, 외란 및 손실과 무관하게 모인 열이 노즐블록으로 진행될 수 있도록 되어 있다.

(스피닝빔의 모든 부품뿐만 아니라) 집열요소는 압력용기에 대한 모든 안전수칙에 부합되어야만 한다. 그러므로 이들 요소는 예컨대, 보일러판 또는 오스테나이트계강과 같은 강으로 제작되는 것이 바람직하다.

리브(27)는 어느 위치에서도 5㎜이상의 두께를 가지며, 바람직하게는 약 10㎜ 또는 그보다 약간 작은 두께인 것이 바람직하다. 리브(27)의 폭(예컨대, 히트브리지로부터 노출 끝부까지의 치수는 20㎜이상인 것이 바람직한데, 예컨대 30㎜ 또는 약간 더 큰 것이 바람직하다.

Claims (11)

1. 기상의 열운반자가 가열될 표면상에서 응축될 수 있는 가열박스를 구비한, 필라멘트를 용융스피닝하기 위한 스피닝 빔에 있어서, 가열박스 프로파일은 아래쪽으로 또는 방사구(노즐 패키지) 영역의 바닥부분에서 테이퍼져 있는 것을 특징으로 하는 스피닝 빔.
2. 기상의 열운반자가 가열될 표면상에서 응축될 수 있는 가열박스를 구비한, 필라멘트를 용융스피닝하기 위한 스피닝 빔에 있어서, 스피닝펌프 드라이브는 일부분이 가열박스에 강고하게 부착되어 있는 콘솔에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 스피닝 빔.
3. 기상의 열운반자가 가열될 표면상에서 응축될 수 있는 가열박스를 구비한, 필라멘트를 용융스피닝하기 위한 스피닝 빔에 있어서, 스피닝 빔을 작동하는데 필요한 열전달자 증기는 스피닝 빔 절연체내에 합체 되어 있는 증발기내에서 발생되므로 증발기로 부터 가열 박스로의 연결라인은 길이가 짧게 되어 있는 것을 특징으로 하는 스피닝 빔.
4. 모든 수용체내에는 패키지를 수용하는 동안 수용된 빔과 노즐패키지 사이에 적어도 하나의 히트브리지가 발생되며 빔은 히트브리지로 열을 전도시키도록 증기와 같은 가열 매체로 채워질 수 있는 가열박스를 포함하고 있는, 교환식 노즐패키지용 스로트를 구비한 엔드리스 필라멘트를 스피닝하기 위한 스피닝 빔에 있어서, 스피닝 빔은 작동중에 가열매체가 가해지는 표면을 구비한 집열요소를 구비하고 있으므로 이 집열요소는 상기 표면을 통하여 가열매체로 부터 히트브리지로 열을 전도시켜 이러한 방식에 의해 온도강하가 히트브리지를 통하여 가열박스에서 멀어지는쪽으로 확대되는 것을 보장하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 스피닝 빔.
5. 제 4항에 있어서, 집열요소는 복수의 스로트로 할당되어 있는 것을 특징으로 하는 스피닝 빔.
6. 제 5항에 있어서, 집열요소는 가열박스안에 설치된 프로파일을 구비한 단부품으로 제작되는 것을 특징으로 하는 스피닝 빔.
7. 제 4항에 있어서, 집열요소는 단일 스로트로 할당되어 있는 것을 특징으로 하는 스피닝 빔.
8. 제 4항 내지 제 7항중 어느 한항에 있어서, 집열요소는 히트브리지에서 멀어지는 쪽으로 테이퍼져 있는 단면을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 스피닝 빔.
9. 제 4항 내지 제 7항중 어느 한항에 있어서, 응축된 열매체를 히트브리지로부터 이격된 상태로 유지하거나 또는 이격된 위치로 인도하도록 되어 있는 수단이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 스피닝 빔.
10. 제 4항 내지 제 7항중 어느 한항에 있어서, 히트브리지는 스로트의 최하부 에지부분에 구비되어 있으며 집열요소는 이 부분으로부터 경사진 상태로 뻗어 올라가 있는 것을 특징으로 하는 스피닝 빔.
11. 제 4항 내지 제 7 항중 어느 한항에 있어서, 히트브리지는 용융체 공급부의 부근에 구비되어 있으며 적어도 하나의 집열요소는 방사구 부근의 스로트상에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 스피닝 빔.