用于熔融纺丝及冷却长丝组的装置和方法与流程

本发明涉及根据权利要求1前序部分的用于熔融纺丝及冷却长丝组的装置，以及涉及根据权利要求9前序部分的能够借助这种装置执行的方法。

在合成纤维束或者纱线的熔融纺丝的情形下，多个细纱线状长丝通过纺丝嘴的喷孔被挤出。为此，熔化的聚合物在高压下供给至纺丝嘴。为了要形成纤维束或者多个纱线，多个束状长丝被组装成整体或者成捆。在组装之前，用冷却气流来冷却长丝，使得离开喷孔的长丝的熔合状态转换为凝固状态。冷却所有长丝的均匀性对纤维束或者纱线的质量具有重要意义。为了要冷却非常大量的长丝，采用公知方法和装置，在该情形下多个长丝通过环形纺丝嘴被挤入环形长丝帘，在该情形下在长丝帘内通过实施为鼓风机仓的空气仓从内侧到外侧径向所产生的冷却气流来实现冷却。例如，该类型装置公知于ep1467005a1。用于冷却长丝组的冷却气流由具有多孔外筒的鼓风机仓生成，使得均匀的冷却气流以径向方式离开鼓风机仓的整个圆周，穿过长丝帘以冷却长丝。

为了能够跟上更高生产速度以及更高生产率的趋势，借助纺丝嘴挤出多个长丝，布置非常高数量以及密度的喷孔，使得长丝组被引导在具有较高密度的长丝帘中。在该类型情形下在公知方法和公知装置中，冷却气流当经过长丝帘时从内侧至外侧被加热。该效应导致长丝帘的外侧长丝未被冷却到与长丝帘的内侧长丝相同的程度。但是，冷却上的这些差异消极地影响纤维束或者纱线的质量。除了在高生产率的情形下均匀冷却长丝，整个系统的空间要求越来越重要。空间要求越高，就必须提供越多机构用于生产库。在ep1467005a1中，除了从内侧冷却长丝帘，设置成进一步从外侧冷却，以便实现均匀冷却多个长丝。但是该额外冷却装置增加了每个纺丝嘴的空间要求，因而还增加了整个系统的空间要求。

因而，本发明的目的是提供一种通用类型装置以及关联的方法，借此能够在最小的空间纺成尽可能多的长丝，其中，尽管如此能均匀地冷却所有长丝。

该目的根据本发明而实现，做法是除了以长丝帘形式行进在空气仓外部的长丝外，呈长丝束形式的长丝在空气仓内被引导。空气仓构造为中空筒形。在冷却长丝方面，该空气仓的内周和外周与长丝连接。为了使在空气仓内行进以及在空气仓外部行进的长丝与冷却空气接触，一方面该空气仓的外周以及另一方面该空气仓的内周构造为至少局部透气的套管。因而穿孔外筒和穿孔内筒尤其是空气仓的固有部分。此处是否借助空气仓吸入或者吹走冷却空气是无关紧要的。借助该装置创建主要径向于长丝流动的冷却气流，并且所有长丝能够以均匀方式释放它们的热能。能够借助行进在空气仓内的额外长丝在较小空间中纺成更多长丝。在相同生产率下，整个系统的空间要求将降低，使得用于提供工厂库的成本降低。同样地，用于系统的钢铁厂的成本和用于电气及流体技术线系统的成本降低。

该中空筒形空气仓要求喷孔在纺丝嘴装置中的特殊布置。纺丝嘴装置由一个或者多个熔体歧管以及一个或者多个纺丝嘴组成。在邻近空气仓的纺丝嘴装置的环形区域中不存在喷孔。此外，在每个情况下布置多个喷孔的一个喷孔区域存在于该环形区域内部以及外部。与仅在空气仓外侧具有喷孔的常规纺丝嘴装置相反，借助当前提议的喷孔的布置，在相同空间中能够放置基本上更多喷孔，始终处于能够实现适当冷却的先决条件下。使用一个或者多个纺丝嘴的潜能向设计工程师提供了在其他问题(诸如系统的密封性)方面找到装置的优化构造的机会。

尽管引导长丝存在各种方式，但是所有长丝被尽可能均匀地冷却。为此，大致需要外筒和内筒具有不同的气动阻力值。此处两个筒的这些气动阻力值相互调整，从而实现该非常精确的均匀冷却。

空气仓具有至少一个连接器，借助其将冷却空气供给至空气仓或者从空气仓排放。

在本发明的一个特别优选实施例中，分离筒布置在空气仓的内部。因而，创建邻近外筒的外管路以及邻近内筒的内管路。通过该分离利于均匀冷却长丝帘和长丝束，这是由于长丝帘的冷却空气以及长丝束的冷却空气在空气仓中不混合。

借助该空气仓内的分离，对外管路和内管路中的流动进行单独支配变得可行。为此，在本发明的一个进一步设计实施例中，至少一个空气连接器分配至每个管路。因而另一流动状态能够设定在每个管路中。

在一个可替换实施例中，通过用于流动影响的对应机构来实施不同流动状态的该调节。为此，在特定情形下可调节的节流阀分配至每个内管路和外管路。在该情况下，用于空气仓的单个空气连接器将满足要求，然而，其中，能够分别在外管路和内管路中存在或者调节不同的状态。此外这些节流阀能够履行流动校正的功能。

借助上文图示的装置特征能够实施一种方法，借助该方法，均匀地冷却从纺丝嘴装置纺成的所有长丝。此处，尤其大量的喷孔布置在纺丝嘴装置中的最小空间中。例如在短纤维处理中显示出均匀的冷却，因为生成的所有短纤维在其属性方面处于期望容差范围内。

参考附图，借助根据本发明的装置的一些示范实施例，下文将更详细解释根据本发明的装置和根据本发明的方法。

在图中：

图1示意地示出了根据本发明的装置的第一示范实施例的截面图；

图2示意地示出了根据本发明的装置的第一示范实施例的沿着线aa的截面图；

图3示意地示出了根据本发明的装置的第二示范实施例的截面图；

图4示意地示出了根据本发明的装置的第二示范实施例的沿着线aa的截面图；

图5示意地示出了根据本发明的装置的第三示范实施例的截面图。

相同附图标记使用在所有附图中。图1图示了用于实施根据本发明的方法的根据本发明的装置的第一示范实施例的截面图。

所述装置包括纺丝装置1和布置在纺丝装置1下方的冷却装置11。纺丝装置1在下侧具有纺丝嘴装置，纺丝嘴装置包括熔体歧管4和纺丝嘴5。该纺丝嘴5布置在纺丝嘴装置的下侧并且具有多个喷孔6。这些喷孔6布置在两个喷孔区域中，其中，第一区域由布置在外侧的喷孔6的环形成，第二区域在第一区域内由喷孔6的圆形布置形成。纺丝嘴5借助熔体歧管4连接至纺丝泵2。纺丝泵2借助熔体供给器3连接至熔体发生器(此处未图示)，优选连接至挤出机或者缩聚单元。纺丝泵2、熔体歧管4和纺丝嘴5被加热。为此，例如，一般来说采用所谓的纺丝横梁，多个纺丝嘴彼此相邻地保持在该纺丝横梁上。

纺丝装置1下方的冷却装置11具有空气仓12和与其关联的空气管路20。空气仓12具有多孔外筒13和多孔内筒14，这两者例如能够由无纺布、泡沫材料、丝网或者烧结材料制造。

空气仓12在自由端部邻近纺丝嘴5。空气仓12同心于纺丝嘴5地保持，使得空气仓12被长丝帘9包围，并且使得空气仓12包围长丝束10。从纺丝嘴5挤出的长丝组7由该长丝帘9以及该长丝束10组成，其中，在每个情况下一个喷孔区域存在于纺丝嘴5中，用于挤出长丝帘9和长丝束10。

为了供给空气仓12冷却空气，空气管路20连接至空气仓12。该空气管路20连接至鼓风机21.1，借助鼓风机21.1向空气仓12供给冷却空气，或者借助鼓风机21.1使得冷却空气从空气仓12排放。

在操作状态，借助纺丝泵2经由熔体歧管4在高压下将熔化聚合物供给至纺丝嘴5。在纺丝嘴5内，聚合物熔体被迫使通过在下侧构造的喷孔6，从而创建多个束状长丝8。挤出的长丝组7形成环形长丝帘9以及圆形长丝束10，它们从纺丝嘴5通过抽出单元(此处未图示)均匀抽出。

为了要冷却新挤出的长丝组7，借助空气管路20将冷却介质(优选冷却空气)供给至空气仓12并且进一步引导到位于外筒13和内筒14之间的空气仓12内的空间中。现在冷却介质借助空气仓12的外筒13均匀离开而到达外部，以及借助内筒14均匀离开到达内部。在空气仓12的内周和外周上产生沿长丝组7的方向引导冷却气流的径向离开流。冷却气流穿过长丝组7，从而从长丝组7的长丝8吸收热，使得仍是液体的长丝8将逐渐凝固。

可替换地，冷却介质还能够借助鼓风机21.1从空气仓12排放。在该情况下，来自环境的环境空气被吸入。该环境空气用作冷却空气，使得该冷却空气首先穿过长丝组7，从而长丝8将它们的热量释放至冷却空气。在这之后，冷却空气借助外筒13和内筒14立即流入空气仓12。冷却空气再次借助空气管路20离开空气仓12。

外筒13和内筒14的材料相互匹配，从而创建用于长丝帘9和长丝束10的优化以及优选均匀冷却条件。为此，例如，能够使用具有不同气动阻力值的两个不同的无纺布。

此处图示的纺丝嘴的构造实施例仅是示范的。因而两个喷孔区域同样能够由两个不同纺丝嘴5形成。各个喷孔区域还能够由多个纺丝嘴组成。例如，为了将塑料熔体朝向长丝帘9挤入，能够布置多个圆形纺丝嘴以便形成环。长丝束10从喷孔6挤出，喷孔6还能够分布在多个纺丝嘴上。

此外，能够使用一个或者多个熔体歧管4和一个或者多个纺丝泵2以用于一个或者多个纺丝嘴5的供给。

图2示意地图示了沿着图1的第一示范实施例的线a-a截取的截面图。

此处能够特别好地识别长丝组7以及空气仓12的区域的同心布置。空气仓12的内筒14围绕长丝束10布置。外筒13围绕内筒14布置。冷却空气供给到这两个筒之间的空间或者从这两个筒之间的空间排放。长丝帘9的长丝8以环形方式围绕外筒13布置。正如由箭头指示的，冷却空气主要以径向方式流经长丝组7。如果正压存在于空气仓12中，那么沿实心箭头指向的方向，冷却空气径向向外流经长丝帘9并且径向向内流经长丝束10。如果负压施加至空气仓12，那么沿虚箭头指向的方向，冷却空气径向向内流经长丝帘9以及径向向外流经长丝束10。

在该视图中要强调的是，在最小的空间中如何能够纺成并且冷却尽可能多的长丝8。

图3图示了用于实施根据本发明的方法的根据本发明的装置的第二示范实施例的截面图。许多元件对应于图1的第一示范实施例的元件；基于该原因，此处将仅讨论变型。

此处分离筒15布置在外筒13和内筒14之间，从而创建分配至外筒13的外管路16以及分配至内筒14的内管路17。因为扩展了调谐冷却气流通过长丝束10和长丝帘9的可能性。为此，外管路16和内管路17被分配有用于流动影响的分离机构。内节流阀19布置在空气管路20和内管路17之间的过渡处。外节流阀18布置在空气管路20和外管路16之间的过渡处。内节流阀19和外节流阀18在它们的流动阻力方面能够可选地调节。此外，能够以这种方式指定这两个节流阀，使得它们用作流动校正。与图1的第一示范实施例一样，鼓风机21.1能够用于供给冷却空气至空气仓12或者用于从空气仓12排放冷却空气。

图4示意地图示了沿着图3的第二示范实施例的线a-a截取的截面图。由于所有其他元件相同，因此此处将仅讨论相对于图2的第一示范实施例的变型。在该视图中，两个示范实施例的不同之处仅在于分离筒15，其将外筒13和内筒14之间的空间再分为外管路16和内管路17。

图5示出了根据本发明的装置的第三示范实施例。除了下文描述的不同的观点，第三示范实施例具有与图3的第二示范实施例相同的构造。外节流阀18和内节流阀19不存在于该示范实施例中。基于该原因，外管路16和内管路17均分别具有单独的空气供给装置以及空气排放装置。为此，空气管路20被相应的分离机构细分。因而外管路16被分配有鼓风机21.1，内管路17被分配有另一鼓风机21.2。以该方式，还能够以相互独立的方式调节用于长丝束10和长丝帘9的冷却气流。具有两个鼓风机的该变型提供了用于冷却空气引导的多方面可能性。因而，内管路17和外管路16均能够被施加正压，或者这两者被施加负压。此外能够交替控制。因而，外管路16能够被吸入，内管路17能够被施加正压，或者反之亦然。

借助上述装置和方法能够特别经济地生产短纤维。为了要制造这种短纤维，长丝在冷却之后被初始抽吸，随后卷曲，最后切割。例如，这种聚合物纤维用作纺织工业中棉纤维的代替品。