用于熔融紡絲和冷卻合成長絲的設備的制作方法與工藝

本發明涉及用于熔融紡絲和冷卻合成長絲的設備。

背景技術：
CN1930329A中公開了用于熔融紡絲和冷卻合成長絲的一般設備。在合成細絲的生產中，細絲在各種情況下都是由剛擠出的長絲束形成。為此，紡絲噴嘴用來通過細小噴嘴開口由在壓力下供應的熔體擠出長絲。隨后，從紡絲噴嘴中的噴嘴板出現的長絲被冷卻并且在冷卻空氣的作用下得到鞏固。同時，長絲借助于取出導絲輥而被拉動并且被牽拉直到得到鞏固。一直到長絲得到鞏固都發生的這些效應對長絲線性密度的均勻性和連續性有決定性的影響，或者對細絲的整體線性密度有決定性的影響。從而，眾所周知的是，特別是在通過細絲的變化色彩特性進行進一步處理期間，細絲的線性密度的波動變得尤為明顯。由于在紡織領域中日益增長的質量要求，所以應當盡可能地避免長絲的線性密度的這種波動。在已知的設備中，從紡絲噴嘴出現的長絲直接進入冷卻滾筒，該冷卻滾筒利用氣體可滲透的吹風壁封閉長絲束。冷卻滾筒布置在與冷卻空氣源連接的驟冷箱的內側。經由冷卻滾筒傳導至長絲的冷卻空氣與長絲一起沿細絲運行方向進行傳導，并且被驟冷箱下方的冷卻管接納。在這種情況下，冷卻管的橫截面變窄，以便獲得冷卻空氣的額外加速。從而，可以影響處于長絲部分流體狀態中的長絲的冷卻以及長絲的牽拉。然而，在原理上存在的風險在于，由于冷卻管的橫截面變化而將會在冷卻管中形成流動分布。然而，這樣的流動分布的根本缺陷在于，在相同的條件下，在長絲束中不是所有的長絲都可以被冷卻 和牽拉。然而，為了與長絲一起接納從冷卻滾筒出現的冷卻空氣流而盡可能地不產生紊流，還已知有其它系統，例如US3,508,296A1中所述的系統。在已知的用于熔融紡絲和冷卻長絲的裝置中，具有閉合滾筒壁的冷卻管以沿軸線延伸冷卻滾筒的方式布置。在冷卻管內側集成有具有氣體可滲透壁的緩沖管，所述緩沖管保持在與冷卻管的滾筒壁相距一定距離處。從而，具體地，可以使得冷卻管內的周邊流動均勻化。然而，在具有高長絲線性密度的較厚長絲的冷卻中，已經表明，對于長絲的增大的強度和增大的速度，在冷卻管內形成不同的壓力條件。從而，已經確定的是，在冷卻管的入口區域中，從冷卻箱和冷卻滾筒吹出的冷卻空氣相對于環境產生正壓。相反，在冷卻管的出口端處，由于冷卻管內較大的長絲速度而出現相對于環境的負壓。這樣的壓差導致不能被緩沖管補償的疊加流動效應。

技術實現要素：
因此，本發明的目的是提供用于熔融紡絲和冷卻合成長絲的一般設備，使得具體地，能夠生產具有高長絲線性密度的長絲，而同時在長絲群組內具有高度的均勻化。這個目的是根據本發明實現的，其具有紡絲裝置和驟冷裝置，紡絲裝置具有用于擠出長絲的至少一個紡絲噴嘴，驟冷裝置具有至少一個冷卻滾筒，至少一個冷卻滾筒具有與紡絲噴嘴同軸地布置的氣體可滲透的吹風壁，其中冷卻滾筒布置在驟冷箱中，驟冷箱連接到冷卻空氣源，并且其中冷卻管以延伸冷卻滾筒的方式保持在驟冷箱的外側，以形成后冷卻段，其中冷卻管具有氣體可滲透的滾筒壁，該滾筒壁在驟冷箱外側的長度處于150mm至500mm的范圍內。本發明的區別在于，在冷卻管內形成均勻的大氣，在所述大氣中避免了冷卻空氣傳導中的周邊紊流和任何壓差。尤其是在冷卻管的下部區域中發生的與環境空氣的交換額外地帶來對長絲的額外冷卻效果。已經示出了為了以超過1000m/min的常規取出速度補償壓差，冷 卻管的氣體可滲透的滾筒壁應當具有150mm的最小長度。可以通過來自環境空氣的支持而獲得高長絲線性密度所需的冷卻效果，氣體可滲透的滾筒壁的長度優選地處于最多到500mm的范圍內。為了能夠以足夠的長絲穩定性進行冷卻管中的補償操作，優選地實施本發明的改進之處，其中冷卻管布置在紡絲噴嘴下方范圍為150mm至350mm內的距離處。從而，根據長絲股的厚度，能夠經由冷卻滾筒提供的冷卻空氣得到長絲的足夠的周邊鞏固。從而，在各種情況下，冷卻管與紡絲噴嘴的距離根據待生產的細絲的長絲線性密度進行選擇。根據本發明的另一個變型，冷卻管的面向驟冷箱的固定端部的內徑處于比進入的長絲束的包層直徑大10mm至30mm的范圍內。冷卻管的內徑應當實現長絲束進入冷卻管時滾筒壁與長絲束的長絲之間的最小距離。這樣的設計避免了在冷卻管的起始處的任何紊流。長絲束與在面向驟冷箱的固定端部處的冷卻管的滾筒壁之間的距離優選地為5mm至15mm，并且取決于紡絲噴嘴的直徑。為了使冷卻空氣經由冷卻滾筒的進入與在冷卻管中進行空氣傳導補償操作不一致，本發明的改進是尤其有利的，其中具有氣體不可滲透的滾筒壁的短的管套筒同軸地布置在冷卻滾筒和冷卻管之間，使得在驟冷箱的內側或外側形成短的中間冷卻段。因此，可以避免冷卻空氣的供應與冷卻空氣的排出之間的相互作用。通過本發明的另一個變型可以以特別積極的方式影響冷卻空氣的冷卻效果。為此，紡絲噴嘴具有噴嘴板，該噴嘴板具有兩個同軸地布置的孔圓，所述孔圓具有多個噴嘴開口，其中內側的孔圓的噴嘴開口和外側的孔圓的噴嘴開口以角度偏移的方式布置在噴嘴板上。這樣，實現長絲束中長絲的環形布置，所述長絲與冷卻滾筒基本上同軸地引導。從而，通過穿孔的冷卻滾筒供應的冷卻空氣以均勻的方式沖擊每個擠出的長絲。不管噴嘴開口的孔圓布置，為了在熔體停留時間保持相同的同時實現均勻分布，進一步設置的是，在噴嘴板的入口側上形成以星形方 式布置的分配通道，所述分配通道將噴嘴開口連接到紡絲噴嘴中的中心熔體入口。在這種情況下，指派給內側的孔圓的分配通道和指派給外側的孔圓的分配通道形成有相等的長度。為了能夠冷卻相對于長絲的其余部分以均勻方式在內側引導的長絲，本發明的改進也是有利的，其中噴嘴板上的內側的孔圓的直徑為至少50mm。因此，確保了在長絲束中的長絲之間具有有助于冷卻空氣進入和傳導的足夠距離。為了冷卻剛擠出的長絲，在冷卻滾筒的周邊處的冷卻空氣通過氣體可滲透的冷卻滾筒借助壓差被引導到冷卻滾筒的內部。為了在冷卻滾筒的整個周邊上實現冷卻空氣的均勻流動，本發明的改進是特別有利的，其中驟冷箱具有冷卻腔室和連接到冷卻腔室的分配腔室，其中冷卻滾筒布置在冷卻腔室中，并且其中分配腔室連接到冷卻空氣源。從而，經由冷卻空氣源供應的冷卻空氣能夠首先被收集。避免了驟冷箱內冷卻滾筒的直接單方面吹風。冷卻空氣可以被引導到冷卻腔室中，其中軸向流動分量與冷卻滾筒平行，因此在冷卻滾筒的周邊處出現均勻的分布。這樣的驟冷裝置的構造尤其適合于在紡絲裝置內同時冷卻多個長絲束。為此，紡絲裝置具有多個紡絲噴嘴，驟冷裝置的多個冷卻滾筒指派給該多個紡絲噴嘴。所有的冷卻滾筒一起布置在驟冷箱內，其中多個冷卻管中的一個指派給驟冷箱的下側上的冷卻滾筒中相應的一個。為了能夠在紡絲裝置上實施通常的維護工作，例如更換紡絲噴嘴，驟冷箱有利地以高度可調的方式形成。附圖說明參考附圖，基于根據本發明的多個示例性實施例，在下文中解釋本發明，其中：圖1示意性地示出了根據本發明的用于熔融紡絲和冷卻合成長絲的設備的第一示例性實施例的橫截面圖；圖2示意性地示出了圖1中所示的紡絲噴嘴的噴嘴板的平面圖；圖3示意性地示出了圖2的噴嘴板的橫截面圖；圖4示意性地示出了根據本發明的用于熔融紡絲和冷卻合成長絲的設備的另一個示例性實施方案的縱切面視圖；具體實施方式圖1示意性地示出了根據本發明的設備的第一示例性實施例的橫截面圖。示例性實施例具有紡絲裝置1和布置在紡絲裝置1下方的驟冷裝置2。在該示例性實施例中，紡絲裝置1示意性地示出為包括紡絲箱體3和保持在紡絲箱體3的下側上的紡絲噴嘴5。在紡絲箱體3的上側上，示出有熔體供應部4，其中在這里沒有更詳細地示出用于引導和傳送的裝置，該裝置大部分布置在加熱的紡絲箱體3中。為了擠出多個長絲，紡絲噴嘴5在其下側上具有噴嘴板6，下文中將更詳細地解釋該噴嘴板。在紡絲箱體3的下方布置有驟冷裝置2的驟冷箱7。驟冷箱7的內側具有冷卻腔室10和分配腔室12。在冷卻腔室10和分配腔室12之間布置有穿孔的分離板13。為了接納和引導通過紡絲噴嘴5擠出的長絲18，冷卻滾筒9穿過驟冷箱7的冷卻腔室10。冷卻滾筒9在兩端開口，并且具有圓柱形吹風壁19。在驟冷箱7中，圓柱形吹風壁19從驟冷箱7的上側33延伸，直到分離板13。冷卻滾筒9的吹風壁19以氣體可滲透的方式構造，并且可以由一個或多個組成部分構成，例如篩網、穿孔的板、織物或絲網。在使冷卻滾筒9沿軸向延伸的方式中，管套筒11設置在驟冷箱7內側，所述管套筒11貫穿分配腔室12，使得管套筒11的套筒壁20從分離板13延伸，直到驟冷箱7的下側34。管套筒11在兩端開口，以便在下側34處將長絲導出驟冷箱7。驟冷箱7通過連接通道14聯接到冷卻空氣源15。在該示例性實 施例中，冷卻空氣源15以舉例的方式示出為風扇。連接通道14形成在驟冷箱7的下部區域中，并且通向分配腔室12。填塞件8布置在驟冷箱7的上側33上，處于紡絲箱體3和驟冷箱7之間。填塞件8以環形的方式形成，并且將保持在紡絲箱體3的下側上的紡絲噴嘴5封閉。驟冷箱7借助其上側33和填塞件8保持在紡絲箱體3上，因此沒有通過冷卻滾筒9產生的冷卻空氣能夠在紡絲箱體3和驟冷箱7之間逸出。冷卻管16以沿軸向延伸冷卻滾筒9的方式布置在驟冷箱7的下側34上。冷卻管16通過固定端部35安裝在驟冷箱7的下側34處。冷卻管16的內徑相對于冷卻滾筒9和管套筒11同中心地固定。冷卻管16具有氣體可滲透的滾筒壁17。在該示例性實施例中，滾筒壁17被構造為具有多個開口，例如被構造為穿孔的板。在原理上，滾筒壁17也可以由其它氣體可滲透的材料形成，例如篩網或絲網。在操作中，由冷卻空氣源15吹出的冷卻空氣經由連接通道14進入分配腔室12。在這種情況下，冷卻空氣從分配腔室12經由穿孔的分離板13進入冷卻腔室10。在冷卻腔室10中，冷卻空氣圍繞冷卻滾筒9的整個周邊進行分配。由于冷卻腔室10與冷卻滾筒9的內側之間的壓力梯度，所以連續的冷卻空氣流穿過吹風壁19。作用在長絲18上的冷卻空氣流與長絲一起沿著豎向冷卻段被引導，該豎向冷卻段由相繼地布置的冷卻滾筒9、管套筒11和冷卻管16形成。冷卻滾筒9限定了主動冷卻區域，冷卻空氣供應到該主動冷卻區域中。冷卻滾筒9和冷卻管16之間的管套筒11形成中間冷卻段，在該中間冷卻段中形成組合的長絲/冷卻空氣流。鄰接的冷卻管16代表后冷卻段，其允許在冷卻管16的內側與環境之間進行空氣交換。從而，在環境與冷卻管的內側之間存在壓差的情況下，在冷卻空氣與環境空氣之間能夠進行交換。這樣，在冷卻管內側為正壓的情況下，冷卻空氣將能夠穿過滾筒壁17到外側。尤其是在冷卻管16的上部區域中可以觀察到這種效應。然而，相反，額外的環境空氣還將能夠經由滾筒壁17被吸入到冷卻管16的內側中。尤其是在冷卻管16的下部區域中可以觀察到這 種效應，并且基本上還通過增大長絲股的細絲速度來獲得這種效應。為了使后冷卻段中的冷卻均勻化，已經發現的是，冷卻管16的滾筒壁17的長度應當處于150mm至500mm的范圍內。冷卻管16的長度在圖1中用附圖標記N表示。因此，可以根據長絲線性密度來獲得長絲橫截面的均勻化冷卻效果和構造。在這種情況下，應當確保進入后冷卻段的長絲在其末梢區域具有足夠的強度。因此，冷卻管優選地布置成與紡絲噴嘴相距至少150mm的距離。在較高長絲線性密度的情況下，該距離應當盡可能地增大，其中冷卻管與紡絲噴嘴的下側之間的為350mm的最大距離是足夠的。紡絲噴嘴5的下側與冷卻管16之間的距離在圖1中用大寫字母K表示。為了支持均勻化冷卻效果，尤其是為了避免冷卻管16內側中的紊流，在長絲束18進入冷卻管16時長絲束18的長絲與冷卻管16的滾筒壁17之間的距離應當不會太小。在圖1中，冷卻管16的內徑用大寫字母D表示。進入冷卻管16的固定端部35中的長絲束18的包層直徑在圖1中用大寫字母B表示。冷卻管16的內徑D處于比進入冷卻管16的固定端部35中的長絲束的包層直徑B大10mm至30mm的范圍內。長絲束18與在冷卻管16的固定端部35處的滾筒壁17之間的距離取決于紡絲噴嘴5的直徑。具體地，為了能夠形成厚的長絲橫截面，而同時在長絲線性密度的形成中具有高的均勻化，優選地在紡絲噴嘴內側使用噴嘴板，所述噴嘴板具有在兩個孔圓上分布的多個噴嘴開口。在圖2和3中以多個視圖示意性地示出了這樣的噴嘴板。圖2示出了噴嘴板的入口側的平面圖，圖3示出了噴嘴板的橫截面。在沒有明確表示參考這兩個圖之一的情況下，以下的說明適用于兩個圖。噴嘴板6以圓形方式構造，以便插入到在上述設備中形成為圓形噴嘴的紡絲噴嘴5中。噴嘴板6具有上入口側27和下擠出側28。多個噴嘴開口21通到擠出側28上。具體地，從圖2的圖示中可以看到，噴嘴開口21布置成分布在兩個孔圓22和23上。內側的孔圓22中的噴嘴開口21和外側的孔圓23 中的噴嘴開口21以相對于彼此偏移的方式定位。內側的孔圓22與外側的孔圓23之間的角度偏移在這種情況下選擇為使得兩個孔圓22和23中相鄰的噴嘴開口21之間的間距增大。從圖2和3的圖示中可以看到，在噴嘴板6的入口側27上以星形的方式形成多個分配通道，以便在各種情況下將噴嘴開口21連接到形成于中心處的熔體入口26。分配通道分為兩組，其中指派給內側的孔圓22的分配通道用附圖標記24表示，指派給外側的孔圓23的分配通道用附圖標記25表示。分配通道24和25在噴嘴板6的入口側27的表面上具有相等的長度。因此，可以確保用于熔體分配到各個噴嘴開口的停留時間是相同的。對于這樣的紡絲噴嘴，例如能夠以高均勻化生產具有150den.的總體線性密度和48根長絲的細絲。在這種情況下，已經發現的是，具體地，48根長絲中的每一個都形成有基本上相同的長絲橫截面。此外，還能夠提高Uster值。根據本發明的用于熔融紡絲和冷卻合成長絲的設備優選地用于生產多個細絲，該多個細絲彼此平行地生產并且作為細絲群組進行處理和卷繞。圖4示出了根據本發明的設備的示例性實施例，其將例如適合于這樣的生產。圖4中所示的示例性實施例與根據圖1的示例性實施例具有基本上相同的結構，其中圖4所示的構造中包含了多重的圖1所示的單個狀態。因此，為了避免重復，在下文中僅僅解釋不同之處。在圖4所示的示例性實施例中，多個紡絲噴嘴5以彼此平行并且彼此并排成行的方式保持在紡絲箱體3上。紡絲噴嘴5中的每個通過多個分配線31連接到紡絲泵29。紡絲泵29被構造為多泵，并且直接聯接到熔體供應部4。紡絲泵29經由泵驅動器30而被驅動。紡絲泵29和分配線31與紡絲噴嘴5一起保持在加熱的紡絲箱體3中。這樣的紡絲裝置1是以舉例的方式給出。從而，多于四個的紡絲噴嘴也可以以布置成行或布置成Z字形的方式保持在紡絲箱體的下側上。布置在紡絲裝置1下方的驟冷裝置2具有驟冷箱7，該驟冷箱7沿著紡絲箱體3的整個長度延伸。多個冷卻滾筒9以及多個管套筒11以與紡絲噴嘴5同軸的方式集成在驟冷箱7內側。根據圖1的示例性實施例，驟冷箱7的結構同樣形成為兩個部分，因此冷卻滾筒9保持在冷卻腔室10中，管套筒11保持在分配腔室12中。冷卻腔室10和分配腔室12通過分離板13彼此分隔開，該分離板13具有多個開口，該多個開口用于冷卻滾筒9的區域中的長絲穿過。多個冷卻管16以延伸冷卻滾筒9的方式保持在驟冷箱7的下側34上。冷卻管以與圖1的示例性實施例相同的方式形成，并且具有氣體可滲透的滾筒壁17。在驟冷箱7的上側33上布置有填塞件8，該填塞件8由多個填塞件板構成并且密封驟冷箱7的上側33。驟冷箱7通過兩個提升氣缸32.1和32.2保持在框架(在這里沒有更詳細地示出)中，并且能夠經由提升氣缸32.1和32.2按照需要引導到操作位置和維護位置。在圖4中，驟冷箱7示出為處于操作位置。在維護位置中，驟冷箱7保持為與紡絲噴嘴5相距一定距離。從而，根據本發明的用于熔融紡絲和冷卻合成長絲的設備的圖4所示的示例性實施例尤其適用于生產具有高長絲均勻性的細絲群組。已經示出了由此生產的合成細絲尤其適合于在變形處理中進行進一步的處理，以便接下來生產染色織物。附圖標記列表1紡絲裝置2驟冷裝置3紡絲箱體4熔體供應部5紡絲噴嘴6噴嘴板7驟冷箱8填塞件9冷卻滾筒10冷卻腔室11管套筒12分配腔室13分離板14連接通道15冷卻空氣源16冷卻管17滾筒壁18長絲19吹風壁20套筒壁21噴嘴開口22內側的孔圓23外側的孔圓24內側分配通道25外側分配通道26熔體入口27入口側28擠出側29紡絲泵30泵驅動器31分配線32.1，32.2提升氣缸33上側34下側35冷卻管的固定端部