用于冷却刚挤出的长丝束的装置

技术领域

本发明涉及用于冷却刚挤出的长丝束以生产纱线的装置。

背景技术

在合成纱线生产中众所周知的是，多股细长丝缕由聚合物熔体经由纺丝嘴的多个嘴口被挤出。在此，长丝缕形成丝束，其在冷却时集合形成纱线。为了长丝缕在纱线结构中不结合，长丝缕在挤出之后必须被冷却以便凝固。长丝缕冷却通常通过作用于长丝缕的冷却空气流发生。但是，长丝束内的所有长丝缕理想地在此必然经受均匀冷却以便形成理想均匀的物理性能。

在现有技术中知道了许多用于冷却刚挤出的长丝缕装置，所述装置为了产生冷却空气流能够基本上被分为多组。在例如从DE4404258A1中知道的第一组中，横向定向的冷却空气流被引导到挤出的长丝缕上。为此，被结合至在此输送空调空气且通过鼓风机壁横向取向地撞击长丝的鼓风腔室的鼓风机壁在长丝移动方向上延伸。这种也称为横流骤冷器的装置具有相对好的冷却作用，但其根本缺点是长丝束只从一侧被冷却空气流冲击。

为了从所有侧面将冷却空气流引导至长丝束，知道了第二种通用类型的冷却装置，在此，长丝束在筒形冷却通道内被引导，该冷却通道具有透气壁且布置在鼓风腔室内。被引导入鼓风腔室中的冷却空气于是经由冷却通道的透气壁从外到内地进入冷却通道以冷却长丝缕。横向取向的冷却空气流于是可以在长丝束的整个周面产生。这种冷却在行业内也被称为径向骤冷并且例如在US5219582中有所披露。但是，这种径向骤冷器具有以下根本缺点，冷却空气流必须经由长丝出口在与长丝缕输出相同的方向上被排出。在长丝缕移动方向上设计的旁流在这里具有隔绝作用并且有碍于随冷却空气收缩。

横流骤冷以及径向骤冷还在长丝缕的仍是熔融的区域中产生横向取向的冷却空气流。就此而言，需要长丝缕在受到冷却空气冲击时已经充分初步凝固而不会在受到冷却空气冲击时遭遇任何横截面变化，尤其是外长丝缕的横截面变化。

为了获得通过正压比较轻微地产生的冷却空气流，例如从DE10048133A1还知道了如下装置，冷却通道以其下端被连接至抽吸装置，从而在冷却通道内产生负压。在这里，冷却空气在具有透气壁的冷却通道上部内被抽吸。这导致基本上在长丝移动方向上被引导的冷却空气流。但在这里也出现以下问题，因从纺丝嘴抽出长丝而在长丝缕皮壳上形成的旁路气流被在纱线移动方向上指向的冷却空气流移位不足。因此，这种用于在纱线移动方向上产生冷却空气流的装置在纱线生产中尚未证明是成功的。

但是，这种类型的装置由现有技术、即DE11194567A1公开了，在此，与长丝移动方向相反地产生的冷却空气流被用于冷却长丝。因此，很早就已经尝试借助直接布置在纺丝嘴下方的抽吸装置来产生这种冷却空气流。这种抽吸装置通常被用于排除废气，所述废气是在挤出聚合物熔体、尤其在挤出聚酰胺时产生的并且导致不希望有的污染。

在由DE1119456A1公开的用于冷却长丝束的装置中，冷却筒直接在纺丝嘴下方布置在抽吸装置上。长丝缕穿过冷却筒，其中冷却空气借助抽吸装置的抽吸作用在冷却筒的下端进入并在冷却筒内产生逆流。冷却空气于是与长丝缕移动方向相反地流动，使得冷却空气流与在长丝周面上的潜在旁流相反地取向。在已知装置中的抽吸装置直接作用于冷却筒的入口侧，结果，必然在纺丝嘴下方产生相对高的负压以使冷却空气逆流盛行于冷却筒内。但是，这种强烈抽吸作用导致在冷却筒出口侧的空气进入中的不希望有的空气湍流，所述空气湍流尤其不利地影响到所有长丝缕的冷却均匀性。

发明内容

尽管考虑了用于产生冷却空气流以在纱线生产中冷却刚挤出的长丝的许多变型，但现在的目的是改进这种用于利用冷却空气的逆气流冷却长丝缕的装置，使得长丝缕能够以高度均匀性来生产以产生合成纱线。

根据本发明，如此实现此目的，该冷却筒在长丝入口和长丝出口之间至少具有上透气纵向部分和下闭合纵向部分，并且该冷却筒的闭合纵向部分在长丝出口被分配空气定向机构，借此能够将由抽吸装置抽吸的冷却空气引导至该冷却筒。

本发明具备如下特殊优点，借助纵向部分对冷却筒周面的抽吸作用和冷却空气的逆气流以不受干扰的方式在冷却筒的闭合纵向部分中作用以冷却长丝。此外，经由长丝出口所抽吸的冷却空气能有利地通过定向机构被如此引导，即，也在相对高的负压下在冷却筒内产生均匀的逆气流。因为在冷却筒的长丝出口处有定向机构，冷却空气的流通量尤其也能有利地适应于各自纱线类型。

为了允许冷却空气以理想无湍流的方式进入，优选实现以下的本发明改进方案，该空气定向机构由环形进流嘴形成，其朝向环境具有入口横截面并朝向冷却筒具有出口横截面。因此，有利地可以实现自环境抽吸的冷却空气的集束。

为此，该进流嘴的入口横截面大于该进流嘴的出口横截面，其中该进流嘴的在这两个横截面之间的过渡壁被设计成圆锥形和/或被倒圆。因此可以利用用于影响空气进入冷却筒的喷嘴作用。在冷却筒内的冷却空气流的均匀化尤其对长丝缕的乌斯特值配置具有很积极的影响。

但或者也可以在长丝入口处经过更长入口距离地实现空气进入。为此规定了如下的本发明改进方案，空气定向机构由空心柱形的进流筒构成，其朝向冷却筒所具有的流动横截面具有基本相同的尺寸，并且其在冷却筒的延伸范围内被保持在长丝出口处。自环境抽吸冷却空气能仅通过进流筒长度被影响。进流筒构型越长，通过抽吸作用可被吸入冷却筒中的空气量越小。

为了允许抽吸环境空气经过进流筒长度进入，规定了以下的本发明改进方案，该进流筒在筒体上具有多个进流开口，它们以分散于周面的方式配置。在冷却筒内的冷却空气的均匀化供应也可以通过这种方式实现。另外，影响空气量可以借助进流开口的可调的打开横截面实现。

但或者也可以通过如下的本发明改进方案来影响在进流筒处的流入空气量，进流筒在自由端处具有借此可以改变进流筒的进流横截面的可调的出口孔。因此可以在进流筒处与径向供应的冷却空气相关地影响轴向供应的冷却空气。

因为作为逆流而流动的冷却空气根据经验对长丝缕产生强烈冷却作用，故以下的本发明改进方案特别适于生产细长丝支数。为此，定向机构由空心柱形的出口筒形成，其借助自由上端突入冷却筒中并且与冷却筒的闭合纵向部分一起形成环形进流缝隙。就此而言，冷却空气一开始通过进流缝隙被吸入冷却筒中，而没有接触长丝缕。在冷却筒内的、冷却空气在此随长丝收缩的冷却部段能有利地通过突入冷却筒中的出口筒长度被影响。长丝缕越细，出口筒突入冷却筒越长。

为了保证抽吸冷却空气仅经由进流缝隙进入冷却筒，还规定了该出口筒穿过长丝出口并且借助自由下端从冷却筒伸出。长丝缕于是以非接触方式被引导经过空心柱形的出口筒。自环境供应的冷却空气于是仅在冷却筒内遇到长丝缕一次。

为了在冷却筒的透气纵向部分上产生均匀抽吸作用，以下的本发明改进方案是尤其有利的，冷却筒的透气纵向部分布置在封闭的抽吸腔室中并且该抽吸腔室被连接至抽吸装置。因此，抽吸腔室包围冷却筒的各自纵向部分以对冷却筒经过整个纵向部分地产生从内到外的径向空气流。在此，在冷却筒内产生的负压导致在整个冷却筒内的期望的逆气流。为了冷却长丝所耗用的冷却空气在此可以有利地通过抽吸腔室被排出。结果，有利地防止耗用冷却空气与长丝束一起离开。

为了产生作用于冷却筒的透气纵向部分的周面的均匀吸气流，如下的本发明改进方案被证明是特别成功的，该冷却筒的闭合纵向部分穿过负压腔室，该负压腔室布置在抽吸腔室下方并被连通至抽吸腔室，并且该抽吸装置被连接至负压腔室。作用于冷却筒的透气纵向部分的周面的均匀负压于是可以在抽吸腔室的整个横截面范围产生。非均匀分布在抽吸腔室内的吸气流于是能有利地得以避免。进入抽吸腔室的耗用冷却空气由布置在抽吸腔室下方的负压腔室接收并且通过抽吸装置被排出。

为了能够将整个横截面用于排出耗用冷却空气，所述抽吸腔室和负压腔室通过透气隔板(bulkhead)相互连接，其中该隔板形成抽吸腔室的底部。

通常，合成纱线的生产在纺丝位置中进行，在该纺丝位置中作为纱线片(threadgroup)彼此平行相邻地产生多根纱线。就此而言，本发明不限于冷却长丝片。因此可能的是多个冷却筒以其透气纵向部分被保持在抽吸腔室内。在此，冷却筒以与纺丝嘴相似的方式被保持以成行布置在纺丝箱(spinning beam)上。在多个冷却筒内的多股逆气流于是能有利地通过一个抽吸腔室来产生。

根据本发明的用于冷却刚挤出的长丝束以生产合成纱线的装置尤其适用于大长丝支数以获得长丝缕的均匀冷却。

附图说明

以下，通过几个实施例参照附图来更详细解释根据本发明的用于冷却刚挤出的长丝束的装置，其中：

图1示意性示出根据本发明的用于冷却刚挤出的长丝束的装置的第一实施例的横截面图；和

图2至图4分别示意性示出根据本发明的用于冷却刚挤出的长丝束的装置的其它实施例的横截面图。

具体实施方式

根据本发明的用于冷却刚挤出的长丝束的装置的第一实施例的横截面图在图1中被示意性示出。该实施例具有冷却筒1，其在上端形成长丝入口2并在下端形成长丝出口3。冷却筒1具有多个不同的纵向部分，其中，至少其中一个纵向部分1.1通过透气筒壁4形成。冷却筒1的透气纵向部分1.1以低于长丝入口2的方式配置在冷却筒1的上侧区域中。

通过闭合筒壁5形成的闭合纵向部分1.2在透气纵向部分1.1的下方延伸。冷却筒1的闭合纵向部分1.2的闭合筒壁5延伸至长丝出口3。冷却筒1的纵向部分1.1和1.2优选通过单独的筒壁4、5来配置。原则上，也可以一体实施冷却筒1。

冷却筒1以透气纵向部分1.1穿过抽吸腔室6。抽吸腔室6在透气筒壁4区域中包围冷却筒1的周面。抽吸腔室6借助腔室壳体6.1相对于环境被封闭。被冷却筒1的闭合纵向部分1.2穿过的负压腔室8配置在抽吸腔室6的下方。抽吸腔室6的底部由透气隔板7形成，隔板将抽吸腔室6与负压腔室8隔开。隔板7在透气筒壁4与闭合筒壁5之间的过渡区内包围冷却筒1。冷却筒的闭合纵向部分1.2因此在负压腔室8内延伸并穿过后者。在这里，可以在负压腔室8的下侧配置冷却筒1的长丝出口3，或者将其配置成与负压腔室8的下侧间隔开。在图1所示的实施例中，冷却筒1的长丝出口3被设计成与负压腔室8的下侧间隔开。

负压腔室8借助同轴横截面与抽吸腔室6相关地包围冷却筒1。负压腔室8与环境相关地通过腔室壳体8.1被封闭。

在负压腔室8的一侧，腔室壳体8.1具有抽吸口8.2，抽吸端口9与之相连。抽吸端口9将负压腔室8连接至抽吸装置10。抽吸装置10具有至少一个负压源10.1用于在负压腔室8内产生负压。抽吸装置10通常甚至可以具有用于准备且过滤耗用冷却空气的其它装置，该装置在此未被示出。

在长丝入口2区域中具有切口11.1的密封11被设置在抽吸腔室6上方。密封11被设想成整个冷却装置能以密封方式被直接保持在纺丝箱的下侧处。

空气定向机构14在负压腔室8下方被分配给冷却筒1的长丝出口3。空气定向机构14在此实施例中由进流嘴15形成。进流嘴15直接在冷却筒1的末端被分配给长丝入口3并且通过例如在此未示出的支座被保持在负压腔室8的下侧。进流嘴15与长丝出口3相关地具有出口横截面15.2。入口横截面15.1与环境相关地配置在进流嘴15上，所述入口横截面15.1大于出口横截面15.2。出口横截面15.2对应于冷却筒1的流动横截面。在入口横截面15.1和出口横截面15.2之间的进流嘴15具有被倒圆的过渡壁15.3。但或者也可以借助圆锥体配置进流嘴15的过渡壁15.3。

在工作中如此安放该装置，冷却筒1以基本与纺丝嘴12同轴的方式被保持。为了解释功能，纺丝嘴12在图1中通过虚线被示出。来自纺丝嘴12的多个嘴口的多个长丝缕13经由纺丝嘴12被挤出。长丝缕以丝束形式布置并穿过冷却筒1。为了解释功能，长丝缕13也在此实施例中仅通过虚线被示出。

为了冷却刚挤出的长丝束，借助抽吸腔室6和透气筒壁4被传入冷却筒1内部的负压在负压腔室8内通过抽吸装置10的负压源10.1产生。结果产生抽吸作用，使得进流嘴15的入口横截面15.1形成空气入口。抽吸穿过进流嘴15的冷却空气经由长丝出口3被直接引导入冷却筒1。因此从环境抽吸作为在冷却筒1内从长丝出口3到长丝入口2的逆气流形成的冷却空气。于是，冷却空气与长丝13的移动方向相反地流动。在抽出长丝缕13时所设计的在长丝缕周面上的旁通流于是可以有利地通过相反的冷却空气流被断开以冷却长丝缕。另外，经由进流嘴15的冷却空气的供应还导致均匀化的平稳空气流。

在图1还有随后的图中的冷却空气流通过箭头被示意性示出。

在冷却该长丝缕时，冷却空气流通过冷却筒1的透气筒壁4被抽排到抽吸腔室6中并且从所述抽吸腔室6借助负压腔室8来到抽吸装置10。长丝冷却所耗用的冷却空气于是自加工过程中被排出。于是可有利地避免跑出至环境。

与此同时，废气例如像在挤出长丝缕时在纺丝嘴下方出现的单体或低聚物可以被直接共同排出。

为了在有大量长丝缕且尤其是有比较大的纱线支数的情况下实现理想长的冷却不愿，根据本发明的用于冷却刚挤出的长丝片的装置的另一实施例在图2的横截面图中被示意性示出。根据图2的实施例基本上与根据图1的实施例相同。就此而言，将仅解释区别之处，此外参照在先描述以免重复。

在如图2所示的本发明装置的实施例中，冷却筒1的、抽吸腔室6的和负压腔室8的结构与先前实施例相同。仅在根据图2的实施例中被分配给长丝出口3的空气定向机构14由进流筒16形成。进流筒16在冷却筒1的延长部中布置在长丝出口3上。进流筒16在此也可以通过在此未示出的支座被保持在负压腔室8的下侧。进流筒16相比于冷却筒1具有尺寸基本相同的流动横截面且因此在长丝出口3处形成冷却筒1的延长部。于是，进流筒16在下端形成进流开口16.1，抽吸冷却空气经此进入并被引导入冷却筒1。

为了获得朝向冷却筒1的理想均匀化的气流，设计成分散于整个周面的多个进流开口16.2配置在进流筒16的筒体上。进流开口16.2可以例如由筛状筒壁或穿孔金属板形成。就此而言，横向取向的抽吸流在进流筒16的长度范围产生，所述横向取向抽吸流与轴向流入的冷却空气一起被共同引导至冷却筒1。在此由进流筒16形成的冷却部段尤其可以被附加用于借助冷却空气的逆气流冷却长丝缕。

为了以轴向方式进入的冷却空气和以径向方式进入的冷却空气在进流筒16处相互影响，根据本发明的用于冷却刚挤出的长丝片的装置的另一实施例在图3中被示出。图3的实施例与根据图2的实施例相同，因此以前说明在此也适用。与根据图2的实施例的唯一区别之处在于可调节的出口孔17布置在进流筒16的自由端处。为了抽吸冷却空气进入被配置在进流筒16的端部处的进流横截面16.1可以通过出口孔17被改变。因此可以获得经由在进流筒16的筒体上的进流开口16.2所供应的冷却空气的主要部分。在进流筒16的筒体上的进流开口16.2就所述进流开口16.2尺寸而言在此还可以与距长丝出口3的间距相关地改变。也可以借助调节装置改变进流开口16.2的开口宽度在进流筒16的周面上的打开的进流开口16.2的数量。于是可以实现用于生产不同类型的纱线的灵活冷却条件。

为了尽管有冷却空气的逆气流也能够理想地生产细长丝缕，根据本发明的用于冷却刚挤出的长丝束的装置的另一实施例在图4的横截面图中被示意性示出。根据图4的实施例基本上与根据图1的实施例相同，因此，在此仅解释区别之处，此外参照上述说明。

在如图4所示的根据本发明的用于冷却刚挤出的长丝束的装置的实施例中，冷却筒1的、抽吸腔室6的和负压腔室8的结构与根据图1的实施例相同。仅在根据图4的实施例中设置在负压腔室8的下侧的空气定向机构14由出口筒18形成。出口筒18设计成空心柱形并且包围长丝缕13。在此，出口筒以自由上端突入冷却筒1中，其中，出口筒18就外径而言被设计成比冷却筒1的内径小。于是在冷却筒1的闭合纵向部分1.2与出口筒18之间形成环形进流缝隙19。为此，出口筒18的上端18.1布置在冷却筒1内。出口筒18穿过长丝出口3并且借助下端18.2从冷却筒1突出。这导致在出口筒18与冷却筒1之间的环形进流缝隙19。在此借助冷却筒1内的负压被抽吸的冷却空气基本上通过环形进流缝隙19被抽吸并被引导入冷却筒1中。冷却空气在出口筒18的上端18.1撞击长丝缕13，使得相对短的冷却部段用于冷却长丝缕。冷却部段的长度因此可以由出口筒18的位置来决定。

根据本发明的用于冷却刚挤出的长丝束的装置适用于生产纺织纱线和工厂纱线或甚至地毯纱线。在此重要的是长丝片能够以丝束形式被引导穿过冷却筒。