专利名称：过滤装置和纺丝头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于纺丝头的过滤装置和一种用来生产人造长丝的纺丝头，它具有一壳体，塑料熔液在壳体内在其流出喷丝嘴之前在压力作用下流过一带有过滤材料的过滤元件，此过滤元件通过一分配装置根据熔液压力的强弱得到轴向压紧力，它在关闭密封间隙的情况下作用在过滤元件的密封棱上。
在所谓的熔融纺丝时聚合物熔液必须在即将流过喷丝板之前借助于一砂粒过滤器、金属粉末过滤器或滤烛经受最精细的过滤。由EP 0658 638 B1已知，聚合物熔液引导流过许多并联设置的由金属丝织物组成的滤烛有这样的缺点，实际上排除了全部滤烛同时入流的可能性，其结果是，个别滤烛先污染，并且在短时间运行后全部滤烛必须清洗或更换。
虽然在按DE 4 225 341 A1的这一类型纺丝头中推荐了一种唯一的环形过滤元件，它包含一在壳体内部的混和装置，它用来使经过过滤的熔液流在充分地均匀混和的情况下从过滤器出来后混合在一起；不过已知过滤元件压力稳定性差，并且夹紧的过滤元件的弹性不足以通过其密封棱封闭其可能出现的密封间隙形式的泄漏部位。为了应付这一缺点，虽然实际上已经转变到用碟形过滤器组代替环形过滤元件；但是由于由此决定的熔液流在具有碟形过滤盘的过滤元件内的偏转便导致一种在能量方面不合算的流动特性，这阻碍塑料熔液本身的过滤过程。上述解决方案实施起来也较贵。
其次由DE 4 227 114已知一种纺丝头，其中由于通过一分配装置的径向支承虽然提高了环形过滤器的稳定性，但是其结果是过滤元件可非常不均匀地流过。
由US-PS’n 4,661,249和2,881,474已知具有一支承管的过滤元件，它具有壁面上的液体通道，它们被过滤材料所包围。这里过滤元件端侧固定地夹紧在过滤装置的壳体件内，因此那里只能达到可预先规定密封值的范围内的密封。如果由于静态夹紧在密封件中出现沉淀现象，就会产生密封性的损失。
从这种技术现状出发本发明的目的是，创造一种用于纺丝头的改进的过滤装置，它允许一种在能量方面有利的过滤器运行，压力稳定，保证良好的持续的密封性和实施起来成本低廉。具有权利要求1和2特征的过滤装置实现上述目的。
本发明另一个目的是，这样地改进开头所述这一类纺丝头，使得形成一种特别均匀的塑料熔液，以便在出口处产生多纤维合成长丝。具有按权利要求12特征的纺丝头实现上述目的。
按权利要求1特征部分过滤元件在形成一可更换的结构单元的情况下具有一带有侧壁上的液体通道的被过滤材料包围的支承管，过滤元件至少在一端以其密封棱轴向突出于支承管和/或轴向缩回，通过这种方法形成一压力稳定的结构单元，它即使在高熔液压力时也能功能可靠地工作。因为对于塑料熔液流通方向在过滤元件整个长度上均匀地沿一个方向进行，这种流动在能量方面是有利的，并且熔液的流动不经受人为的阻力。通过过滤器材料的形成当时的密封棱的突出的或缩回的末端，在规定的过滤元件的弹性特性时保证可能出现的密封间隙形式的流通部位可靠的密封。因为上述过滤元件可以由标准构件制成，特别是由常用的金属丝织物过滤材料制成，因此它的制造成本低廉。
上述按本发明的结果也可以按权利要求2的特征部分通过这样的方法达到，即至少在其一端上过滤元件设有一平面分布的密封棱，其中过滤元件的总刚度这样地选择，使得在压紧力作用下关闭密封间隙。因此随着压紧力的不同对于过滤器连同纺丝头实现一种动态工作的密封系统，它随着压紧力的增加进行明显的密封。
按本发明的纺丝头的特征特别是，塑料熔液从进入到流出均匀地且没有不同的逗留时间地行进。熔液流通的支承管和分配器头之间形成的输出腔保证过滤元件均匀的流通和经过过滤的待输出的塑料熔液的无阻碍的引出。其中通过支承管达到过滤元件的高的压力稳定性。
为了得到有利的流动图，将输出腔自由流通的横截面通过分配器头直到出口的锥形收缩加以扩大，则特别有利。
为了改善塑料熔液侧面流入过滤元件可以在加压板和分配器头之间的压出器上将加压板的底面倒棱，它起相对于过滤元件的密封棱的密封面的作用。由此避免不利于流体技术的积流死角(Stauecken)。
为此加压板底面最好向纺丝头内塑料熔液流出的方向倾斜一个0°至45°的角度。
为了使熔液在过滤元件末端，特别是过滤元件朝向加压板的末端处没有明显的阻碍地可靠流入过滤材料，支承管和过滤材料连接成一圆柱形过滤外壳，在其末端上形成过滤元件的密封面。这里过滤材料在过滤元件朝向加压板的末端处以其密封棱轴向突出于或缩入支承管，使得不形成积流死角，特别有好处。
过滤器外壳的弹性令人意外地不受支承管径向稳定性的限制。由于支承管中的流体通道过滤器外壳具备这样的轴向弹性，它在轴向压紧力的作用下通过过滤元件的密封棱在动力学方面支持密封间隙的闭合。过滤元件的弹性还可以通过这样的方法加以促进和提高，即使得过滤元件不使用由相当刚硬的材料制成的端盖，而是其弹性仅仅通过过滤材料的压实和相应的单端焊接达到即可。
其它优良的结构是从属权利要求的内容。
下面借助于附图对用于纺丝头的过滤装置加以较详细的说明。
它们以原理性的和不按比例的视图表示
图1通过带有按本发明的过滤装置的按本发明的纺丝头的纵剖视图；图2通过带有支承管和过滤材料的过滤元件的纵剖视图；图2a通过带有支承管和过滤材料的另一种过滤元件的纵剖视图；图3通过按图2的支承管的纵剖视图。
图1中总体以10表示一用来由塑料熔液(未画出)，特别是聚合物熔液，制造人造长丝的纺丝头。纺丝头10具有一空心圆柱形的壳体，它具有一用于塑料熔液流入的上入口14和一用于安装喷丝嘴的下出口16，该喷丝嘴具有大量用于多纤维合成长丝的单丝的喷出的喷嘴孔(未画出)。为了产生塑料单丝下出口16以常用的，因此没有具体画出的方式用一喷丝板封闭。按向图1的观察方向看附图右半部分表示纺丝头处于起始位置，左半部分表示工作位置，在工作位置在塑料熔液的压力和力的作用下纺丝头10的可动部分表示在其工作位置。
对于塑料熔液的过滤过程在熔液通过喷丝板从喷丝嘴中流出之前在压力作用下流过一带有过滤材料20的过滤元件18，其中流动方向沿径向从外向内进行。这种过滤元件18在图2中以更详细的图示画出。过滤材料20根据熔液压力的强弱通过一分配装置22受到轴向压紧力，此压紧力在关闭作为塑料熔液可能的流通部位的密封间隙24的情况下作用在过滤元件18的密封棱26,28上。过滤元件18在形成一可更换的结构单元的情况下，如图2所示，具有一带有用于塑料熔液的液体通道32的支承管30，其中为了视图比较简单起见，在画出支承管30的图3中没有画出所有的通道32。但是它们按3组相互搭配地均匀分布在筒形支承筒30的外围上。
这里过滤材料20在与支承管30贴紧的情况下包围支承管。此外如图2所示，向朝图面的观察方向看过滤材料20在上端处以其密封棱28轴向突出于支承管30，在下端处轴向缩入。
密封材料20最好由一由金属丝织物制成的打褶的过滤器外壳或由一金属尤其是优质钢的纤维无纺布组成。为了连接外壳末端它们通过一纵向焊缝(未画出)相互连接，形成一圆柱形空心体。代替打褶过滤外壳也可单层或多层地卷绕在支承管30上(未画出)。在所示实施形式中过滤器外壳34由一多层的、过滤精度在5μm至500μm之间的，特别是50μm至150μm之间的优质钢丝织物组成。这种过滤材料在市场上以商标"Chemicron"供货。如果如所示情况那样，过滤器34的外壳是打褶的，那么对于每个过滤器折皱得到一在过滤器外壳34相对端面上的独立的密封棱26,28。除了打褶的过滤器外壳34的结构外它也可以由一具有平整外围的完全圆柱形的过滤器外壳。其次所用过滤材料20可以构成一体的或单件的过滤器外壳34，其中支承管30是整个过滤元件内置的整体组成部分。在必要情况下在一种没有画出的实施形式中也可以完全取消支承管30，仅仅由过滤元件筒构成。
过滤器外壳34具备一可预先规定的弹性，它在已经提及过的轴向压紧力的作用下在过滤过程，也就是纺丝头10工作期间通过过滤元件18的密封棱26,28支持当时的密封间隙24的闭合。其次如图2所示，这里过滤元件18的密封棱26,28相对于支承管30端的圆形平面36向塑料熔液进入纺丝头10的方向倾斜一可预先规定的角度，特别是15°。由此形成平行于所述圆形平面36的径向凸缘38，它如按图2的视图中那样在密封外壳34中相应地密封，从而做成圆盘形。即使如前所述，过滤器外壳做成空心圆柱形，也形成上述的密封。外围一侧通过密封棱26,28提供密封。通过与过滤器外壳34共同作用的支承管30达到有效的密封作用和防漏，使得总体来说达到过滤元件18的密封作用。
在制造方面过滤元件18的密封棱26,28分别由一圆周焊缝40构成(参见图2)，它沿过滤器外壳34的打褶的折缝完全覆盖端面。这里圆周焊缝40通过磨削等等这样地后续加工，使密封棱26,28沿一封闭的圆弧平坦地分布，以保证其密封的目的。
分配装置22具有一在其上端带一加压板44的分配头42。分配头42在壳体12内可纵向移动地在一圆柱形支承座46之内移动。其中过滤元件18包围所述分配头42的外围，并以其一端支承在加压板44的底面上，以其另一端支承在支承座46的一凸缘48上。这里加压板44的底面和凸缘48的顶面同样设有一倾角，它相当于密封棱26、28的倾角，相对于水平面最好为15°。
但是也可以做成具有0°倾角的加压板44底面。这里可以在过滤元件密封棱26和分配装置22的密封面之间设一密封圈(未画出)，以封闭密封间隙24。
但是对于上述结构特别有利的是，采用按图2a的过滤元件，而不用单独的密封圈。对于过滤元件的这种变型实施形式采用与上面介绍的过滤元件相同的附图标记，并且这种新的实施形式也只是在它和上述实施形式有明显不同的方面才加以说明。如特别地在图2a中放大表示的局部Y所示，沿朝向图面的观察方向看密封棱28相对于支承管30轴向缩入地设置。在过滤元件18的另一端，如局部放大图X所示，密封棱26平面形分布地设置，也就是说与支承管30所属的自由端一起位于一水平面内。按图2a的过滤元件18的总刚度的大小这样来选择，使得在纺丝头和特别是其加压板44越来越大和最后保持不变的压紧力的作用下密封间隙24的闭合非常明显地进行，直至达到最大的密封效果，因此在基本上构成密封棱26,28的圆形焊缝区域达到可靠的密封。
过滤元件18的外围和支承座46围成一输入腔50，其容积大小这样来确定，使得可能出现的死区保持尽可能小。支承管30与分配头42同样围成一塑料熔液的输出腔52，其中输出腔52也可以由单个纵向通道组成，它们在其外围侧设置在分配头42上，并且在其纵向可以沿支承管30的整个高度延伸。从朝图1的观察方向看输入腔50锥形地从上向下逐渐缩小，而输出腔52从上向下锥形地扩大。实际表明，这在减小死区的同时导致流过过滤元件18时最佳的流动特性。
分配头42通常和一控制头54共同作用，控制头可纵向移动地在壳体12内沿内壁移动，并随着向分配头42方向加大的进给运动开始成为相对于壳体12的边缘密封件56。为了使塑料熔液输入到加压板44上控制头54具有一中央孔58，塑料熔液从那里出发均匀分配在加压板44整个上表面上。通过一周边上的纵向通道60塑料熔液从那里出发进入输入腔50。控制头54相对于分配头42通过一弹性隔离座62支承，隔离座为部分扇形形式的碟形弹簧。该隔离座又可以以其下端相应地支承在支承座46的一边缘凸缘上或分配头42上，以限制控制头54的行程。
在控制头54从其右面的未操作位置进给运动到左面的工作位置时它移动一预先规定的行程。如果在克服隔离座62的自由弹簧行程以后上述力连同塑料熔液在分配头42的加压板44上的压力沿分配头方向向下运动，在过滤元件18的密封棱26,28上产生加大的夹紧力，并使分配头42和过滤元件18之间或过滤元件和支承座之间作为可能的流通部位的密封间隙24可靠地关闭。这样通过这样地夹紧的过滤元件18的弹性在密封件本身产生动态变形的情况下得到更好的密封效果。
权利要求
1．用于用来制造人造长丝的纺丝头(10)的过滤装置，纺丝头具有一壳体(12)，塑料熔液在壳体内在其流出喷丝嘴之前在压力作用下流过一带有过滤材料(20)的过滤元件(18)，过滤元件根据熔液压力的强弱通过分配装置得到一轴向压紧力，它在密封间隙(24)关闭时作用在过滤元件(18)的密封棱(26,28)上，其特征在于过滤元件(18)在形成一可更换的结构单元的情况下具有一带有侧壁液体通道(32)的支承管(30)，它被过滤材料(20)包围，过滤材料至少在一端以其密封棱(26)轴向突出于或缩入支承管(30)。
2．用于用来制造人造长丝的纺丝头(10)的过滤装置，纺丝头具有一壳体(12)，塑料熔液在壳体内在其流出喷丝嘴之前在压力作用下流过一带有过滤材料(20)的过滤元件(18)，过滤元件根据熔液压力的强弱通过一分配装置(22)得到一轴向压紧力，它在密封间隙(24)关闭时作用在过滤元件(18)的密封棱(26,28)上，其特征在于过滤元件(18)在形成一可更换的结构单元的情况下具有一带侧壁液体通道(32)的支承管(30)，它被过滤材料(20)包围，过滤材料至少在一端具有一平面分布的密封棱(26)，过滤元件(18)的总刚度这样来选择，使得在压紧力作用下由于过滤元件(18)的弹性使密封间隙(24)被关闭。
3．按权利要求1或2的过滤装置，其特征在于过滤材料(20)由一种由金属丝织物组成的打褶的过滤器外壳(34)构成，其相邻的相对末端通过一纵向焊缝相互连接。
4．按权利要求1的过滤装置，其特征在于过滤器外壳(34)具备一预先规定的弹性，它在轴向压紧力的作用下通过过滤元件(18)的密封棱(26,28)支持密封间隙(24)的关闭。
5．按权利要求1至4之任一项的过滤装置，其特征在于过滤元件(18)密封棱(26,28)之至少一个相对于支承管(30)末端的圆形平面向塑料熔液流入纺丝头(10)的方向倾斜一预先规定的角度值，最好是0°至40°，尤其是15°。
6．按权利要求3至5之任一项的过滤装置，其特征在于过滤元件(18)的密封棱(26,28)各自通过一周向焊缝(40)构成，它完全覆盖过滤器外壳(34)的端面。
7．按权利要求6的过滤装置，其特征在于周向焊缝这样地后续加工，使密封棱(26,28)沿一封闭的、放在折皱内的圆弧平面形地分布。
8．按权利要求1至7之任一项的过滤装置，其特征在于分配装置(22)具有一带加压板(44)的分配头(42)，分配头在壳体(12)内纵向可移动地在一支承座(46)之内移动，过滤元件(18)包围分配头(42)的外围地以一端支承在加压板(44)上，以另一端支承在支承座(46)上。
9．按权利要求8的过滤装置，其特征在于过滤元件(18)的外围与支承座(46)围成一塑料熔液的输入腔(50)，支承管(30)与分配头(42)围成一塑料熔液的输出腔(52)。
10．按权利要求8或9的过滤装置，其特征在于分配头(42)与一控制头(54)共同作用，控制头可在壳体(12)内纵向移动，随着向分配头(42)方向的进给运动的加大它开始成为相对于壳体(12)的密封件(56)。
11．按权利要求1至10之任一项的过滤装置，其特征在于塑料熔液是聚合物熔液，过滤材料(20)由一多层的优质钢丝织物组成。
12．用来制造人造长丝的纺丝头，具有一壳体(12)，它在出口端具有一有大量喷嘴孔的喷丝嘴，在入口端具有一带熔液入口(58)的控制头(54)；纺丝头还具有一分配装置(22)和一在控制头(54)和喷丝嘴之间的过滤元件(18)，其中分配装置(22)和过滤元件(18)通过熔液压力一起固定在支承座(46)上，其中过滤元件(18)以一个密封棱(28)贴合在支承座(46)的一密封面上，以另一密封棱(26)贴合在分配装置(22)的密封面上，其中分配装置(22)以一加压板(44)支承在过滤元件(18)上，以一分配头(42)伸入过滤元件(18)内，并且其中塑料熔液在其从喷丝嘴中流出之前在压力作用下流过过滤元件(18)的过滤材料(20)，并借助于分配头(42)引入喷丝嘴内，其特征在于过滤元件(18)在其朝向分配头(42)的内侧上具有一带侧壁液体通道(32)的支承管(30)，以支承过滤材料(20)，并且在支承管(30)和分配头(42)之间形成一输出腔(52)。
13．按权利要求12的纺丝头，其特征在于支承管(30)和分配头(42)之间的输出腔(52)通过分配头(42)朝出口端方向的锥形收缩形成。
14．按权利要求12或13的纺丝头，其特征在于加压板(44)和分配头(42)之间的分配装置(22)的密封面由加压板(44)的底面构成。
15．按权利要求14的纺丝头，其特征在于加压板(44)的底面向塑料熔液从纺丝头(10)中流出的方向倾斜一可预先规定的角度，最好是0°至40°，尤其是15°。
16．按权利要求12至15之任一项的纺丝头，其特征在于支承管(30)和过滤材料(20)连接成一圆柱形过滤器外壳(34)，在其端部上形成过滤元件(18)的密封面(26,28)。
17．按权利要求16之纺丝头，其特征在于过滤材料(20)在朝向加压板(44)的端部以其密封棱(26)轴向突出于支承管(30)。
18．按权利要求16或17的纺丝头，其特征在于过滤器外壳(34)具备预先规定的弹性，它在轴向压紧力的作用下通过过滤元件(18)的密封棱(26,28)支持密封间隙(24)的关闭。
19．按权利要求16至18之任一项的纺丝头，其特征在于过滤元件(18)的密封棱(26,28)分别由精加工过的圆周焊缝(40)构成，它完全覆盖过滤器外壳(34)的端面。
20．按权利要求12至19之任一项的纺丝头，其特征在于过滤材料(20)由一种打褶的金属丝织物或打褶的无纺布组成。
全文摘要
本发明涉及一种用于用来制造人造长丝的纺丝头(10)的过滤装置以及纺丝头(10)本身,它具有一壳体(12),塑料熔液在此壳体内在其流出喷丝嘴之前在加压作用下流过具有过滤材料(20)的过滤元件(18),过滤元件通过分配装置(22)根据熔液压力的强弱得到一轴向压紧力,它作用在过滤元件(18)的密封棱(26,28)上,使密封间隙(24)闭合。通过过滤元件(18)和/或其弹性特性的特殊几何设计可以达到一种能量方面有利的过滤器运行,其中过滤系统压力稳定,并保证良好的持续密封。
文档编号D01D4/08GK1304462SQ99807093
公开日2001年7月18日 申请日期1999年6月2日 优先权日1998年6月8日
发明者拉尔夫·弗努克, 诺伯特·朗, 于尔根·豪斯多夫, 马库斯·赖希魏因, 罗兰·尼奇克, 约尔格·亚历山大, 斯特凡·贝歇尔 申请人:Hydac处理技术有限公司, 巴马格股份公司