熔纺纤维的冷却和上油装置的制作方法

专利名称：熔纺纤维的冷却和上油装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种熔纺纤维的冷却和上油装置，该装置具有一个设置在环形纤维阵列中心的骤冷棒(过滤棒)和一个称之为中心骤冷装置的整理装置。
中心骤冷装置被列举地示出和描述，其应用的可能性被简要地在1992年6月的第42/94年度的“化学纤维/纺织业”(Chemiefasern/Textilindustrie,42th/94th year,June 1992)的“生产熔纺合成纤维技术的现状与趋势”商业出版物中提及。
中心骤冷装置的一个重要构成是整理装置，在制备中采用该装置，新纺制的、在通过骤冷和冷却通道之后的地方与纤维导向件产生第一次机械接触的移动的聚合物纤维，即被由一个环形间隙喷出的纺丝整理剂(通常含有约99％的水)进行稳定整理和加湿，以便保护纤维的表面不受干摩擦并为进一步的处理提供适当的水和油的涂层。
关于中心骤冷系统的整理装置的位置设置的现有技术在德国专利申请的公开出版物3,629,731A1和3,708,168A1以及专利申请的公开出版物WO92/15732中已作了有关功能和技术设计的描述。这些出版物公开了将整理装置设计成具有至少一个环绕的环形开口间隙的环形陶瓷涂层的突出唇部。因此这样的整理装置也称之为一种准备环。这种结构的改进可以是这样的，即，将环形的间隙加宽一些并填充一种渗透纺丝整理剂溶液的材料，或者，突出唇部边缘的接触表面由一种狭窄的烧结金属环来代替。在连续的运转中，纺丝整理溶液的供给来自于一个计量供给泵，该计量供给泵在中心骤冷装置的外侧，其供给是通过一个供给管道供送到整理装置的内部的，由此，纺丝整理剂通过水平的环形间隙或径向向外的间隙被径向地分配并由此被纤维带走。
德国专利出版物2,919,331公开了一种具有一个在喷丝板的出口面上连续上油的装置的喷丝板。在这个方面，将纺丝整理剂施加到纺制的纤维上并不成为一个问题，但是具有硅油的喷丝板的出口表面的给湿和润湿是个问题。这种情况是在为了防止粘到喷丝板上的熔融材料滴落和防止沉积物的形成的时候出现的。为此目的，在喷丝板上安装了一个平板分配体，它可以是一种穿孔的金属薄片或滤网，该薄片或滤网由通过供给管供给的硅油保持湿润并在喷丝孔的附近有一些被冲压的切口。由于有这种切口，因此，纺制的纤维就有可能毫无障碍地通过。该出版物根本就没有有关配备一种确保与纺制的、以高速运动的纤维直接机械接触的、在冷却之后使得纺丝整理剂以恒定的间距和时间均匀地涂敷在纤维上的装置的任何建议。
有关纺丝整理剂涂敷到纤维上的速率(对于水和油都由重量百分比％表示)，在各种情况下都有一个最佳范围，该范围适用于纺丝方法、产品、现有的机器和生产纤维长丝的工作条件，除了其他要保持的各种条件外，还有一种无故障操作和高品质产品的基本要素。在给定的条件下，纺丝整理剂借助上油环向纤维涂敷的涂敷率对于在一个纺丝单元生产的整体的纤维量是大约成比例的，或者，分别与通过中心骤冷装置的各喷丝板的整个聚合物熔融体成比例。
在1992年，用于生产聚酯纤维的中心骤冷纺丝单元的能力，如起初提到的1992年6月的第42/94年度的“化学纤维/纺织业”的商业出版物所看到的那样，是2kg/min。对于工业生产来说，如在由W.Stibal(EMS-INVENTA AG)于1997年11月3-5日在瑞士苏黎世的PET’97的世界会议上有关“聚酯链”的专题中举行的名称为“EMS技术伙伴”的讲座中所述的那样，这是直到1996年所采用的标准设备所限定的极限。在1997年，3kg/min的产量成为可能，而1998年4kg/min的产量在小规模试验中进行了测试。这种发展由讲义的正文的图20所表示。如从图和其评述中可以看到的那样，对于每一次产量的增加都必须相应地增加骤冷棒和上油环的直径，即，不仅由于喷丝板的较大的直径，而且还由于容量的增加将意味着所需骤冷空气(用于纺制纤维的冷却和固化)的比例的增加和所需纺丝整理剂的增加，并且，甚至本身所增加的产量也要求为使得单个纤维总是以大约相同的速度和在大约相同的比表面积上供给所需的较大的直径。
更特别地，然而，在采用大的上油环的情况下，要保证纺丝整理溶剂在上油环的整个圆周上均匀分布将越来越困难。纺丝整理剂由纺丝整理剂的泵从整个圆周都打开的环形间隙泵送到整理装置的中心，在纺丝整理溶剂流的径向故障的情况下，会出现不均匀的分布，这种分布不均匀的可能性将随着其直径的增加而增加，但是这种可能性甚至在较小直径的情况下也会出现。在这方面，环形间隙的宽度的小误差，该环的一个非水平的位置或在某些场合下纺丝整理剂(该整理剂有时也被视为乳状液)中缺乏均匀性都会起到一定的作用。因此，尽管在常规设计中，有可能通过确保用一种洁净和均匀的溶液、通过生产具有环形间隙的最小公差的设备、通过精确调整水平位置，通过满意的、非常精确地制备纺丝整理剂来减小这些干扰因素，但是，如果这些因素出现，或多或少地，该系统总是保持着对所述干扰因素的敏感性。
在局部故障环境的情况下，在上油环圆周上，涂敷到纤维上的纺丝整理剂会不均匀，这种涂敷还会导致纤维的颠簸运行，并产生纺制纤维质量数据的很大的分布。在有许多干扰的情况下，例如，如果上油环不再水平和/或在环形间隙中，流体通道局部地受到由于被污染的纺丝整理剂溶液形成的沉积的阻碍，或者甚至完全停止的话，就存在不再有液体从相应的环形区域喷出的可能性，和存在上油环以干态在与纤维的接触界面上运行的可能性。除了产生对纤维的直接的机械摩擦(这种摩擦在中速或高拉伸速度的情况下将导致严重的毁坏)，这种结果将影响生产，甚至使得生产中中断下来，因为被聚集成一根纱或一束纱的通过中心骤冷装置的单根的丝线，不再紧密地聚集在一起，而是一方面以特别的湿的束纱的形式存在，而另一方面又以一种松散的、干的多股线或纱束的形式存在。这样的纤维束极有可能被缠绕到高速旋转的下一个生产设备上。牵引辊会优先缠住和携带任何超湿的纤维，这些纤维由于涂有过多的油而变得粘连，而另外，在生产短纤维的情况下，较干的伸出的单根的纤维将倾向于由在接收罐上的所谓的太阳轮缠绕，如果输送装置没有被立即制动，甚至会导致整个罐中的纤维被拉出来。
本发明的一个目的是增加具有整理装置的中心骤冷装置的可靠性和保证纺丝整理剂绕上油环的圆周更均匀的分布，而只需要一个附带的用于纺丝整理剂的计量泵和一个供给管道。
该目的由这样的用于骤冷和对熔纺纤维纤维上油的装置来实现，该装置具有一个设置在环状纤维阵列中部的骤冷棒(过滤棒)和一个整理装置，该整理装置通过一个供给管道，从一个附带的纺丝整理计量泵，被供以纺丝整理剂，并且当纤维从一个环形间隙通过时被润湿，该整理装置被分成相同尺寸的环形区段，这些环形区段被按照环状设置并且整理装置具有设置在该区段上游的流体分配元件，该流体分配元件均匀地将来自于供给管道的流动的纺丝整理溶液分配到所有区段上，由此纺丝整理剂穿过环形间隙。
而且，整理装置的所述区段的数目可以在6-48之间。
而且，流体分配元件可以由精密的流体计量喷嘴构成。
而且，在运行中，穿过精密流体计量喷嘴的压力差在0.03-0.50bar的范围内。
而且，所述的精密流体计量喷嘴是毛细管或毛细孔。
而且，流体分配元件具有相互配合的液体体积计量器。
而且，相互配合的液体体积计量器可以是在腔室中的成对的齿形转子，其一个轴通过轴配合并与另一对转子的相应轴机械连接。
而且，液体体积计量器可以是齿轮的形状或椭圆轮体积计量器。
现参照特别的实施例来描述本发明。


图1示出了本发明整理装置的一个总的示意图。
图2作为一种本发明的整理装置的机械改进，图示了本发明的一个实施例。
图3和4示出了本发明的整理装置的液压方面改进的一个实施例。
本发明总体上由如上所述的图1来示意性地表示。在这方面，参考标号的含义如下
1用于纺丝整理剂的计量泵。
2用于纺丝整理剂的的供给管道。
3整理装置。
4纺丝整理剂的流体的分岔。
5流体分配元件。
6整理装置的区段。
7区段的间隔。
恒定流量的纺丝整理溶液从用于纺丝整理剂的计量泵1，通过供给管2被提供到整理装置3。在整理装置3中，有一个在流体分配元件5中的纺丝整理剂流体的分岔4，分配元件5分别与每个相应的一个区段6连接并且其数目等于区段6的数目。环形设置的区段6都是相同的尺寸，并且由分隔装置7相互分隔开。分隔装置7只被尽可能完全地示意性地标示出环形间隙的圆周，该环形间隙无间断地连接到上述区段。在实际的设计中，分隔装置甚至可以终止于内部，以便流体在上油环的突出唇的边缘处从整个上油环的圆周上喷出，而纤维在任何地方都不会碰到不均匀的东西。
上游流体分配元件5用来保证纺丝整理溶液的流体在环形区段6中的均匀的分流，这样的元件被按照流体的流动来适当地设计，因此，基本上防止了干扰因素的影响。由于流体分配元件5的确定的作用，在间隙高度上的差异或上油环的倾斜设置将只是对单个区段6的分配有一个最小的影响。由于它是一种流体分配元件5，并且不是一种在环形间隙上的压差或用于将纺丝整理剂分配在环的圆周上的流体静力学的压力差，对于分段的整理装置来说，间隙的高度和制造误差都可以很大。进行大间隙的选择是可能的，并且这将不仅有利于简化生产，而且有利于显著地减小由于在纺丝整理溶液的一致性方面可能出现的不匀所造成的运行中的停车的危险。
各环形区段6被提供大致相同量的纺丝整理剂流体，并且上油环不可能再在任何一侧上有运行干燥的情况。如果有的话，只在区段区域内会出现不均匀分配，为此，明显地，考虑到流体的部分分配，在设计中区段6要尽可能的均匀些。另一方面，纺丝整理溶液在环的圆周上的分配将随着每次区段数量的增加而效果越好，因此，减小了整理装置中区段6的尺寸。由于通过上油环的纤维容易在上油环的圆周上侧向摆动几个毫米，为了将纺丝整理剂均匀地涂敷到纤维上，有必要将区段6的数目增加到一个无限大的程度。在实际中，6-48的区段数就够了。
根据本发明的一个优选的实施例，流体分配元件5都是相同精度的流体喷嘴。有利的是，其几何形状被这样来选择，即，在运行中，通过该精密度流体喷嘴的压差在0.03-0.50bar的范围内，因为不再考虑任何分配因素的影响，然而，此时由用于纺丝整理剂的计量泵1产生的压力不是过高。因此，在本实施例的情况下，用水压的方法保证了均匀的分配。特别有利的是该精密度流体喷嘴是一种毛细管或毛细孔。
根据本发明的流体分配元件5的进一步可能的改进，该元件5被设计成一种相互配合的体积计量器。在这种情况下，纺丝整理剂的流体得到机械地均匀分配。在采用液体体积计量器从情况下，有利的是，采用成对的带齿的转子。特别有利的是，采用齿轮体积计量器或椭圆轮体积计量器，当然，用于本发明的体积计量器必须适当的小，例如为微型元件。在齿轮体积计量器或椭圆轮体积计量器的情况下，腔室中两个齿形转子相互一直保持啮合并由流进液体的压力来驱动，每一转相应于一个精确的计量体积的位移。在公知的计量元件的情况下，通过流体的测量是采用单个的体积计量装置进行的，不向公知的计量元件那样，本发明中，几个体积计量器被结合在一起，以便在整理装置的内部获得一种强制的、包括相同部分的流体的同步位移(该流体来自于一个纺丝整理剂的池，它处于微量压力下并由一个附带的计量泵提供流体)的纺丝整理剂的流体的均匀分配，这样的流体被直接提供到上油环区段。
图2示意性地示出了根据本发明的整理装置的一个实施例。在此参考标号1-7与图1中的具有相同的意义。在这种情况下，流体分配元件5是一种齿形的体积计量器，该计量器在各种情况下都包括一对齿轮。被带动的第二齿轮未被示出，但是在各种情况下都示出了这样的齿轮，其轴通过一个轴8与另外的体积计量器机械地结合。可以将几个体积计量器安装在一个轴上。整理装置的环形几何形状指的是体积计量器被设置在数个以多边形的边缘安装的轴上，而它们被连接在一起并由例如锥形齿轮9、万向连接器或柔性轴传输动力。由于是通过轴连接的，因此，可以保证，所有的体积计量器实际上都以相同的速度运行。通过这些轴，补偿了所有由于流体阻尼阻尼的变化所产生的旋转力矩的差异。
对本发明更特别的描述应参见下面的实施例，该实施例如图3和涂所示由本发明的液压传动装置的实施例构成，该实施例不作为本发明基本要素的限制。
图3和图4示出了同一个整理装置。图4是一个侧视图，它是从整理装置的中心剖视的。图3是一个A-A水平剖视图。该整理装置3的外径可达210mm。纺丝整理剂的供送是通过供给管道2从计量泵和一个环形分配管或支管4进行的。该分配管具有池槽，并且在整理装置的内部产生纺丝整理溶液流体的分流。出于机械设计的各种原因(即由于整理装置的中心非常精确，该装置通常有一个环形结构，空气被供送到骤冷棒)，因此实际上分流并不在中心点进行，如图1和2所图示的那样，而是从绕虚拟中心的一个环形管进行的。分配管4向18个同样的毛细管5供送液体，该毛细管被机加工成该环形的中心构件上的孔并且构成了流体分配元件。毛细管的直径可达0.7mm而其长度可达30mm。各毛细管的顶端开通到一个区段6，各区段6被设置成位于中心构件顶端侧的凹槽并且由中间分隔装置7相互隔开，该分隔装置可以是竖立的。正好环绕延伸的向外开口的环形间隙位于整理装置3的中心和上部构件之间，其边缘形成了用于涂敷纺丝整理剂的下部和上部的突出唇，其间隙的高度10为0.2mm。在恰当称谓的间隙中，没有另外再细分的区段，因为区段6相当地接近圆周，并且中间分隔装置7已足以用于细分。
在纺丝整理剂的整体流率为0.7公升/分钟的情况下，测得通过毛细管的压差是0.10bar。该环形间隙还有另外的小于0.01bar的压差。因此，毛细管中的压差为环形间隙的10倍。整理装置可以倾斜一个45度的极限角度而较高的环的一侧不会有运行干燥的情况，该极限角度在生产实践中是不会出现的。在上油环被分段的情况下，由于配备了流体分流的毛细管，因此如果间隙的高度尚不相等以及相应地，要克服处于倾斜位置的较高侧的液压相对于毛细管的额外的压差是不被考虑的，并且对于将纺丝整理剂供给各个分段的供给率的分配的影响极小。
根据本发明，在中心骤冷的情况下，整理装置的明显的好处是，如上面已提到的那样该装置对干扰因素不敏感，这些因素如环形间隙的宽度差异、倾斜设置的情况或污物，并且纺丝整理剂溶液将在整个圆周上均匀喷出，此外也增加了整个中心骤冷装置和纺丝机的下道工序的运转的可靠性和有利于纺丝质量的均一化。还有可能的是，每个装置只有一个用于纺丝整理剂的计量泵。
以下要强调注意的说明是，在工厂化生产的情况下，会有许多具有相应数目的中心骤冷装置的并排设置的纺丝工位，上述用于各中心骤冷装置的纺丝整理剂计量泵没有必要各自以独立的带有各自的单独驱动装置的泵的形式出现，并且有利的是，该计量泵是具有一个共同的驱动装置的多个泵的一部分。
权利要求
1，一种熔纺纤维的冷却和上油装置，该装置具有一个设置在环状纤维阵列中部的骤冷棒和一个整理装置(3)，该整理装置通过一个供给管道(2)，从一个附带的纺丝整理计量泵(1)，被供以纺丝整理剂，并且当纤维从一个环形间隙通过时被润湿，其特征在于，该整理装置(3)被分成相同尺寸的环形区段(6)，这些环形区段被按照环状设置并且整理装置具有设置在该区段(6)上游的流体分配元件(5)，该流体分配元件均匀地将来自于供给管道(2)的流动的纺丝整理溶液分配到所有区段(6)上，由此纺丝整理剂穿过环形间隙。
2，如权利要求1所述的装置，其特征在于，整理装置(3)的所述区段(6)的数目在6-48之间。
3，如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，流体分配元件(5)由精密的流体计量喷嘴构成。
4，如权利要求3所述的装置，其特征在于，在运行中，穿过精密流体计量喷嘴的压力差在0.03-0.50bar的范围内。
5，如权利要求3或4所述的装置，其特征在于，所述的精密流体计量喷嘴是毛细管或毛细孔。
6，如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，流体分配元件(5)具有相互配合的液体体积计量器。
7，如权利要求6所述的装置，其特征在于，相互配合的液体体积计量器是在腔室中的成对的齿形转子，其一个轴通过轴(8)配合并与另一对转子的相应轴机械连接。
8，如权利要求6或7所述的装置，其特征在于，液体体积计量器是齿轮的形状或椭圆轮体积计量器。
全文摘要
一种熔纺纤维的冷却和上油装置,具有一个设置在环状纤维阵列中部的骤冷棒和一个整理装置,该整理装置通过一个供给管道,从一个纺丝整理计量泵,被供以纺丝整理剂,并且当纤维从一个环形间隙通过时被润湿,该整理装置被分成相同尺寸的环形区段,这些环形区段按照环状设置并且整理装置具有设置在该区段上游的流体分配元件,该流体分配元件均匀地将纺丝整理溶液分配到所有区段上,由此纺丝整理剂穿过环形间隙。
文档编号G01F3/10GK1223309SQ9910010
公开日1999年7月21日 申请日期1999年1月8日 优先权日1998年1月9日
发明者维尔纳·卡希, 克里斯蒂安·博伊曼, 维尔纳·斯蒂巴尔 申请人:埃姆斯-因文塔股份公司