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Spinndüse und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, ein Werkzeug zur Gewinnung von langgestreckten Körpern mit im Querschnitt unterschiedlicher Struktur zu schaffen. Ein solcher Körper kann aus beliebigem anorganischen, z. B. metallischen, oder organischen, z. B. hochmolekularen Werkstoff bestehen und beliebi- gen, z. B. faden- oder bandförmigen Querschnitt besitzen.
Als Beispiel für einen solchen langgestreckten Körper sei ein Draht erwähnt, dessen aus einem bestimmten Metall bestehender Kern mit einem Mantel aus anderem Metall oder aus Glas, Emaille od. dgl. umgeben ist. Vor allem ist aber an die Gewinnung-von Kunstfasern gedacht, die den mehrschichtigen Aufbau natürlicher Fasern aufweisen, auf dem bekanntlich zahlreiche günstige Eigenschaften der +Naturfasern beruhen, die den heute bekannten Kunstfasern noch mangeln.
Zur Erzeugung von zusammengesetzten Fäden ist bereits mehrfach vorgeschlagen worden, Spinndüsenkörper mit Speiseräumen für mehr als eine Spinnflüssigkeit zu verwenden und die aus den Speiseräumen austretenden Flüssigkeitsstrahlen entweder nebeneinander oder unter Ausnutzung des zentralen Düsensogs ineinander aus einfachen Düsen austreten zu lassen. Infolge der unvermeidlichen Unterschiede in den Fliesseigenschaften der verschiedenenspinnflüssigkeiten besitzen die gewonnenen Fäden zwangsläufig unregelmässige und insbesondere fadenlängs sich ändernde Querschnittsform, die sich als entsprechende Unregelmässigkeiten insbesondere der mechanischen Eigenschaften des fertigen Fadens auswirken und seine Weiterverarbeitung erschweren.
Weiters ist es bereits bekannt, Hohlfäden mit verfestigter Innenwand oder einem oder mehreren losen Kernfäden mit Hilfe einer aus drei gleichmittigen Rohren bestehenden und aus verschiedenen Speiseräumen gespeisten Einzeldüse herzustellen. Diese bekannten Düsen besitzen jedoch im Hinblick auf ihre technische Herstellungsweise vergleichsweise grosse und daher ungeeignete Abmessungen. Ausserdem sind diese Einzeldüsenaggregate wegen ihrer geringen Mengenleistung unwirtschaftlich.'
Die Erfindung hat sich n'in zum Ziel gesetzt, eine Spinndüse zu schaffen, durch deren Gestaltung bzw. Verwendbarkeit alle den bekannten Formen anhaftende Nachteile vermieden werden.
Sie geht dabei von einer Spinndüse der letzt erläuterten Art, also von einer Spinndüse mit wenigstens zwei koaxial angeordneten rohrförmigen Kanälen, wobei die einzelnen Kanäle an die jeweils zugehörigen Speiseräume eines Spinnkopfes anschliessbar sind, aus und zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass jedes der Düsenrohre, welche die einzelnen Kanäle voneinander trennen, an wenigstens einer örtlich begrenzten Stelle mit dem jeweils nächsten inneren und/oder äusseren Düsenrohr durch eine Materialbrücke zu einem einheitlichen Gebilde verbunden ist und dass gegebenenfalls die einzelnen Düsenrohre im Bereiche der Anschlussstellen an die Speiseräume einen verstärkten Querschnitt aufweisen.
Eine solche Spinndüse weist gegenüber den bekannten Düsen dieser Art einen einfacheren Aufbau und eine höhere Betriebssicherheit auf und kann mit bedeutend kleineren Abmessungen hergestellt werden. Weiters ist es möglich, eine Mehrzahl solcher Düsen in einen gemeinsamen Spinnkopf einzusetzen, wie dies bei Spinnköpfen mit einstufigen Düsen bereits bekannt ist. Mit der erfindungsgemässenDüse ist es also auf wirtschaftliche Art möglich, langgestreckte Körper der eingangs beschriebenen Art herzustellen, deren Querschnitt aus mit unterschiedlichen, aus den verschiedenen Speiseräumen stammenden Materia-
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lien erfüllten Zonen besteht.
Der Ausdruck "Spinnen" soll dabei nur als Kurzausdruck für das umfassende Prinzip der plastischen Verformung von Materialien unter Druck oder Zug, also neben dem "Spinnen" im engeren technologischen Sinne auch die Verfahren des Strangpressens oder -ziehens, des Spritz- oder Pressgusses usw. umfassen. Die Spinndüse nach der Erfindung ermöglicht fernerhin die individuelle Behandlung des z. B. aus dem mittleren Kanal austretenden Materialstranges durch flüssige oder gasförmige Medien, die aus dem oder den äusserenKanälen austreten, oder umgekehrt die Einlagerung einer flüssigen oder gasförmigen Seele in ein aus dem oder den äusseren Kanälen austretendes, sich verfestigendes Material.
Beispielsweise können im ersteren Falle besondere Oberflächeneigenschaften chemischer oder physikalischer Natur erzeugt und im zweiten Falle Hohlfäden hergestellt werden. Beispielsweise kann die Aussenhaut sogenannte antistatische Eigenschaften besitzen, d. h. sich bei Reibung nicht elektrisch aufladen, wie dies bei vielen bekannten Kunstfasern der Fall ist. Man kann sie auch beispielsweise farbstoffaffin, d. h. leicht anfärbbar machen. Weiters kann das über die andern Düsenrohre hinausragende, freie Ende des mittleren Düsenrohres so lang und nachgiebig ausgebildet werden, dass es Quer-und/oder Rotationsschwingungen ausführen kann.
Zur Erzeugung solcher Schwingungen dienen mechanische und insbesondere elektromagnetische Schwingungserreger an sich bekannter Bauart, die am Düsenaggregat oder in einem umgebenden Medium, z. B. im Fällbad, angeordnet sind. Mit solchen schwingenden Düsen können gekräuselte Fasern hergestellt werden.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Düsenrohre wenigstens im Bereiche zwischen zwei aufeinanderfolgenden Anschlussstellen an den Spinnkopf z. B. durch gekrümmte Ausgestaltung längsnachgiebig ausgebildet. Diese Ausbildung ist deshalb zweckmässig, weil beim Zusammenschliessen des aus mehreren Teilen bestehendenSpinnkopfes infolge zu starken Zusammenpressens des zwischen den Teilen eingelegter Dichtungsmaterials eine axiale Verkürzung auftreten kann, die sich auf die Spinndüse stauchend auswirkt. Um anderseits zu verhindern, dass der auf die verformbare Dichtung ausgeübte Spanndruck sich in radialer Richtung auf das von ihr umschlossene Düsenrohr auswirkt und es schädlich zusammenstaucht, werden, wie bereits angeführt, die einzelnen Düsenrohre im Bereiche der Anschlussstellen mit einem verstärkten Querschnitt ausgestattet.
Weiters ist vorzugsweise die örtliche Verbindungsstelle wenigstens zweier Dusenrohre als schraubenlinienförmig verlaufende Rippe ausgebildet. Diese Form der Rippe ergibt einerseits eine fabrikatorische Erleichterung, wie sich aus der späteren Schilderung des erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung der Düsen klar ergibt, und anderseits den Vorteil, dass sich innerhalb des Düsenrohres, wenn überhaupt, nur geregelte, in axialer Richtung fo. tschreitende Turbulenzen und keine kurzer. Wirbel ausbilden können, die etwa die Querschnittsform des gebildeten Fadens schädlich beeinflussen könnten.
Aus dem gleichen Grunde erwies es sich erfindungsgemäss als zweckmässig, die Spinndüse derart auszugestalten, dass jeder Düsenkanal längs seiner axialen Erstreckung einen weiteren lichten Querschnitt besitzt, als im Vorbereich des Düsenmundes. Mit dem Begriff"Vorbereich des Düsenmundes" soll derjenige axiale Bereich des Düsenkanals kurz vor dem Düsenmund bezeichnet werden, der in Längserstreckung möglichst gleichförmigen Querschnitt und möglichst glatte Wandung besitzt und in dem die Strömung des Spinnmaterials vor dem Austritt aus dem Düsenmund gleichförmig wird. Hiedurch wird die Ausbildung eines in sich geschlossenen, gleichförmigen Materialstranges erreicht.
Ein weiteres Erfindungsziel besteht in der Ausbildung eines geeigneten Verfahrens zur Herstellung der erfindungsgemässen Spinndüse. Bei der Lösung dieser Aufgabe hat sich ergeben, dass es zweckmässig ist, von dem bekannten Verfahren zur Herstellung von Düsen, bei welchem von einem elektrolytisch mit einem Metall hoher chemischer Widerstandsfähigkeit überzogenen Metalldraht geringerer chemischer Widerstandsfähigkeit ausgegangen und der Metalldraht in einem späteren Vertahrensschritt zwecks Düsen- kanalbildung entfernt wird, Gebrauch zu machen.
Erfindungsgemäss werden auf einen nach dem ersten Verfahrensschritt hergestellten Verbunddraht weitere dichte Schichten elektrolytisch aufgebracht, die abwechselnd aus Metall geringerer und hoher chemischer Widerstandsfähigkeit bestehen, wobei jede widerstandsschwache Metallschicht jeweils in schmalen Zonensegmenten entfernt wird, und gegebenenfalls nach dem Aufbringen der letzten, widerstandsstarken Metallschicht jede der widerstandsstarken Metallschichten entsprechend der Länge der einzelnen Düsenrohre, z. B. durch Abstechen durchteilt und das widerstandsschwache Material chemisch entfernt wird.
An Stelle der vorzugsweisen Benutzung von Metall als Baustoff beim Aufbau der Düsenkörper können auch Materialien anderer, anorganischer oder organischer Natur verwendet werden, die gegenüber form- ändernden Verarbeitungsvorgängen mechanischer, thermischer oder chemischer Art unterschiedliche Wi- derstandsfähigkeit besitzen.
Anderseits kann anstelle des elektrolytischen Metallauftrags auch jedes andere, eine dichte Schicht-
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struktur ergebende Metallisierungsverfahren, z. B. das sogenannte Schoop'sche Metallspritzverfahren, Metallaufdampfung, insbesondere im Hochvakuum, Metallniederschlagung durch thermische Zersetzung instabiler Metallverbindungen, z. B. Hydride, Carbonyle usw., verwendet werden.
Es ist ersichtlich, dass die metallischen Bestandteile der Einrichtung und insbesondere der Düsen durch geeignete metallurgische Verfahren vergütet oder sonstwie in ihren Eigenschaften nachträglich beeinflusst werden können.
Die Entfernung des widerstandsschwachen Metalls aus den schmalen Brückenzonen kann nach allen bekannten Verfahren der Metallbearbeitungen erfolgen. Beispielsweise kann ein spanabhebendes Werkzeug, z. B. Drehstahl, ein umlaufender, schleifmittelbesetzter Draht od. dgl. benutzt werden. Die Metallentfernung kann aber auch thermisch, z. B. durch örtliches Wegschmelzen oder chemisch, d. h. örtliches Fortätzen geschehen.
Nach weiteren Merkmalen der Erfindung werden zweckmässig die an Metallschichten geringer chemischer Widerstandsfähigkeit angrenzenden Grenzschichten des Metallkörpers mit höherer chemischer Widerstandsfähigkeit aus besonders hartem Metall, z. B. Iridium elektrolytisch hergestellt und/oder zumindest die widerstandsstarken Metallschichten durch schichtenweise Auftragen und zwischengeschaltete Polier- und Verdichtungsbehandlung erzeugt.
Da das oberhalb der Trennstelle befindliche widerstandsstarke Material abfällt, liegt es im Sinne der wirtschaftlichen Verbesserung der Erfindung, dass vor dem Aufbringen der zweiten und jeder weiteren widerstandsstarken Metallschicht die jeweils vorangehende Metallschicht in dem Längenbereich der über die Länge des jeweils zu erzeugenden Düsenrohres hinausgeht mit einer Isolierschicht abgedeckt wird, und dass die Isolierschicht schliesslich nach Aufbringen der letzten Materialschicht wieder entfernt wird.
Zwecks besseren Verständnisses der Erfindung werden nunmehr nachstehend einige Ausführungsbeispiele von Spinndüsen mit dem Merkmal der Erfindung beschrieben und an Hand beigefügter Zeichnungen dargestellt sein. Fernerhin werden auch einige Ausführungsbeispiele für das Herstellungsverfahren der mehrstufigen Düsenkörper durch Worte und Zeichnungen näher erläutert werden.
Es zeigen : Fig. 1 einen Spinnkopf mit eingebauten dreistufigen Spinndüsen, im Längsschnitt, Fig. 2 eine dreistufige Spinndüse, wie sie in dem Spinnkopf gemäss Fig. 1 eingebaut ist, in schematischem Längsschnitt, Fig. 2a einen Querschnitt durch die Spinndüse längs der Schnittebene a-a der Fig. 2, Fig. 2b einen Querschnitt durch die Spinndüse längs der Schnittebene b - b der Fig. 1, Fig. 3 einen Ausschnitt aus dem Spinnkopf gemäss Fig. l im Gebiet des Speiseraumesfür das innerste Düsenrohr in vielfach vergrö- ssertem Längsschnitt, Fig. 4 einen ähnlichen Ausschnitt aus dem Spinnkopf gemäss Fig. 1 im Gebiet des Speiseraumes für das mittlere Düsenrohr im Massstab der Fig. 3, Fig.
5 - 7 eine Ausführungsform des Zusammenbaues des Spinnkopfes in drei Arbeitsstufen, im Teilquerschnitt etwa im Massstab der Fig. 3, Fig. 8 - 9 eine abgewandelte Ausführungsform einer zum Einsatz vorbereiteten, dreistufigen Spinndüse in zwei Herstellungsstufen, in schematischem Längsschnitt, Fig. 10-19 verschiedene Arbeitsstufen des Aufbaues einer dreistufigen Spinndüse ähnlich Fig. 2 in schematischem Längsschnitt, Fig. 20 eine Elektrolysieranlage zur Herstellung von Düsenkörpern, in schematischem Längsschnitt, Fig. 21 einen Spinnkopf mit eingebauten, dreistufigen Spinndüsen, im Längsschnitt längs der Linie b - b der Fig. 22, Fig. 22 einen Querschnitt durch den Spinnkopf längs der Linie a-a der Fig. 21, Fig.
23 eine schematische Darstellung des Aufbaues eines Spinnkopfes in gegenüber Fig. 21 vergrössertem Massstab im Längsschnitt, Fig. 24 einen Querschnitt längs der Linie a-a der Fig. 23, Fig. 25 eine schematische Darstellung des Aufbaues einer andern Ausführungsform eines Spinnkopfes ähnlich Fig. 23, im Längsschnitt, Fig. 26 eine schematische Darstellung des Aufbaues einer noch andern Ausführungsform eines Spinnkopfes ähnlich Fig. 23 im Längsschnitt, Fig. 27 eine schematische Darstellung des Aufbaues einer weiteren Ausführungsform eines Spinnkopfes ähnlich Fig 23, im Längsschnitt, Fig. 28 eine schematische Darstellung des Aufbaues einer wiederum andern Ausführungsform eines Spinnkopfes, im Längsschnitt gemäss Linie d-d - d der Fig. 29, und Fig. 29 einen Querschnitt längs der Linie c - c der Fig. 28.
Zunächst soll die Herstellung bzw. die Ausbildung einer Spinndüse nach der Erfindung beschrieben werden.
In den Figuren 2,2a und 2b ist eine Ausführungsform einer dreistufigen Spinndüse mit den Merkmalen der Erfindung, in schematischem Schnitt, dargestellt. Die Spinndüse besteht aus Hartgold. Das innere Düsenrohr Di hat die grösste Länge. Es wird von lem etwas kürzeren mittleren Düsenrohr Dm umhüllt, das, wie insbesondere aus Fig. 2a ersichtlich ist, zumindest im Gebiet eines Höhenabschnittes materialein- heitlich mit dem inneren Düsenrohr Di verbunden ist. Das mittlere Düsenrohr ist seinerseits von dem äusseren Düsenrohr Da umgeben, das wiederum etwa kürzer wie das mittlere Düsenrohr Dm ist und mit ihm, wie aus Fig. 2b ersichtlich ist, zumindest in einem Höhenabschnitt materialeinheitlich verbunden
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ist.
In dem in Fig. 2b abgebildeten Querschnitt sind im übrigen auch das mittlere Düsenrohr Dm und das innere Düsenrohr Di nochmals an zwei Stellen miteinander verbunden, die gegenüber der Verbindungsstelle gemäss Fig. 2a um 90 radial versetzt sind. Die lichte Weite der Düsenrohre hängt davon ab, welche Querschnittsdimension das Spinnerzeugnis haben soll. Brauchbare Textilfasern wurden beispielsweise mit Düsen gewonnen, bei denen das innere Düsenrohr eine lichte Weite von zo eine Materialstärke von 10 p, und die beiden äusseren Düsenrohre jeweils eine Ringbreite von 20 li und eine Materialstärke ebenfalls von 20 it besitzen.
Die Fig. 10 - 19 dienen zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung einer solchen dreistufigen Spinndüse, dessen Eigenart darin besteht, dass der Schichtauftrag ausschliesslich elektrolytisch erfolgt und demgemäss nur metallischer Werkstoff zur Anwendung kommt.
Als nur während des Düsenaufbaues benutztes und schliesslich wieder entferntes Hilfsmaterial dient Kupfer oder Silber, während als Werkstoff für die Spinndüse Hartgold (750 TI Au und 250 Tl Ag) verwendet wird.
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an späterer Stelle im Zusammenhang mit der Fig. 20 berichtet. Die Hartgoldschicht ihrerseits wird wieder elektrolytisch mit einer 20 je dicken Kupfer- oder Silberschicht 12 (Fig. 12) bedeckt.
Nun wird durch spanabnehmende Werkzeuge (Schleifscheibe, Fräser, Bohrer) in gewissen, durch die Längsdimension der endgültigen Spinndüse vorgegebenen Bereichen die zuletzt aufgebrachte Weichmetallschicht 12 und vorzugsweise auch etwas der darunterliegenden Hartmetallschicht 11 segmentförmig fortgenommen, so dass, wie dies aus den Fig. 13,13a bzw. 13', 13a' ersichtlich ist, eine rund oder eckig begrenzte Kerbe entsteht. An den eingeschnürten Stellen 13 bzw. 13'liegt also die Hartmetallschicht 11 frei. Nunmehr wird eine weitere Ringschicht 14 (Fig. 14) aus Hartmetall wiederum in einer Dicke von rund 20 bol galvanisch aufgebracht, die sich an den Einschnürungsstellen 13 materialeinheitlich mit der inneren Hartmetallschicht 11 verbindet.
Das Halbfabrikat gemäss Fig. 14 hat also an den Einschndrungsstellen einen Querschnitt, wie er in Fig. 2a dargestellt ist.
Im nächsten Arbeitsgang wird der obere Teil des bisher entstandenen Düsenhalbfabrikates gemäss Fig. 15 bis etwa unterhalb der Verbindungsstelle der Hartmetallschichten mit einem nichtmetallischen und gegen die Elektrolysierflüssigkeit beständigen Überzug 15 versehen. Auf den freibleibenden Teil der Hartmetallschicht 14 wird dann eine Weichmetallschicht 16 von 20 je Ringdicke elektrolytisch aufgebracht (Fig. 16), und diese Schicht wird in einem durch die gewünschte Bauhöhe des äusseren Düsenrohres vorgegebenen Höhenabschnitt bei 11 (Fig. 17) ebenso segmentförmig abgetragen, wie es bezüglich der Aussparung 13 im Zusammenhang mit den Fig. 13, 13a, 13'und 13a'näher erläutert worden ist.
Anschliessend wird, wiederum auf elektrolyrischem Wege, die letzte, äussere Diisenrohrschicht 18 (Fig. 18) in einer Stärke von etwa 20 p aufgebracht.
Die so elektrolytisch aufgebaute Spinndüse ist in Fig. 19 nochmals mit allen Schichten dargestellt.
Sie wird auf einer Präzisionsdrehbank mit Hilfe eines mikrometrisch verstellbaren, spanabhebenden Werkzeuges, z. B. Drehstahl oder Drehdiamant, an den Stellen 19 und 20 bis zu bestimmter Tiefe abgestochen. Die Einstechtiefe am Ort 19 wird so bemessen, dass die Lackschicht 15 und die Hartmetallschicht 14 vollständig durchtrennt, die innerste Hartmetallschicht 11 jedoch nicht beschädigt wird. Da zwischen den Hartmetallschichten 14 und 11 die Weichmetallschicht 12 liegt, macht die Durchführung dieses Arbeitganges keine Schwierigkeit.
Am Ort des Einstichs 20 wird nur die äusserste Hartmetallschicht 18 durchtrennt, die beiden andern Hartmetallschichten 14 und 11 dagegen bleiben unbeschädigt. Auch hier hilft die zwischen den Hartmetallschichten 18 und 14 befindliche Weichmetallschicht 16 als Sicherheitszone für das Einstichwerkzeug.
Anschliessend wird die Spinndüse durch Schneiden, Sägen oder Abstechen bei 21 und 22 auf die zum Einbau richtigen Masse gebracht und anschliessend einer chemischen Behandlung unterworfen, durch die die Schutzschicht 15 und alles Weichmetallmaterial, nämlich die Schichten 10, 12 und 16 fortgelöst werden. Hiezu hat sich siedende zuge Salpetersäure als geeignet erwiesen. Durch die Dampfentwicklung im siedenden Lösungsmittel und notfalls durch Anwendung von Vakuum wird dafür gesorgt, dass ständig frisches Lösungsmittel in die Düsenräume, die im Laufe des Herauslösungsprozesses immer tiefer werden, eindringt.
So entsteht schliesslich die in Fig. 2 dargestellte, einsatzfertige Spinndüse mit den drei Düsenrohren Di, Dm und Da.
In der Fig. 1 ist eine Ausführungsform eines Spinnkopfes, bei dem die erfindungsgemässen Düsen ver-
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wendbar sind, im Längsschnitt dargestellt. Der Spinnkopf besitzt einen rotationssymmetrischen Aufbau, ist aus säurefeste Chromnickelstahl aufgebaut und besteht aus einem vierteiligen Trägerkörper 23, den drei Abschlussringen 24 und dem Verteileraufsatz 25.
Der Trägerkörper 23 besteht aus vier ineinanderpassenden Rotationskörpern 23b - 23e von kegelförmigem Längsschnitt, von denen der innerste Teil 23b einen Vollkegel und die weiter aussen liegenden Teile 23c - 23e Hohlkegel darstellen.
Die vier Kegelkörper lassen zwischen sich drei Kanäle 23i, 23m und 23a frei, die als Spinnmaterialzuführungsleitungen dienen. Die vier Kegelkörper werden vorzugsweise aufeinander aufgeschrumpft und durch Distanzbolzen 26 in ihrer gegeseitigen, Lage fixiert. Die Ringkanäle 23i, 23m und 23a enden auf der Aussenseite des Trägerkörpers 23 in tangential anschliessenden Ringnuten von halbkreisförmigem Querschnitt. Rings um den Umfang des Trägerkörpers 23 verteilt sind fernerhin eine Vielzahl von in Richtung je einer Mantellinie verlaufenden Nuten vorgesehen, die je zur Aufnahme einer der früher beschriebenen, mehrstufigen Spinndüsen D dienen. Entsprechende Ringkanäle von ebenfalls halbkreisförmigem Querschnitt sind auf der Innenseite der Abschlussringe 24 vorgesehen.
Auf diese Weise ist es möglich, eine Mehrzahl von mehrstufigen Spinndüsen am Umfange des Trägerkörpers 23 zu haltern.
Die Fig. 3 und 4 zeigen in stark vergrössertem Massstabe den vorstehend beschriebenen Aufbau für das innerste Düsenrohr Di (Fig. 3) und das mittlere Düsenrohr Dm (Fig. 4).
In den Fig. 5 - 7 sind, ebenfalls in vergrössertem Massstabe, die Vorgänge beim Einsetzen einer Spinndüse zeichnerisch dargestellt. Die Spinndüse D wird im Gebiet zwischen zwei inneren Kanalöffnungen, d. h. praktisch im Gebiet der früher beschriebenen Einschnürungen des jeweils äusserstenDüsenrohres, mit einer Kittsubstanz 27 umgeben, die beispielsweise aus einem Phosphatzement besteht, wie er in der Dentaltechnik üblich ist, und dann mit Hilfe eines schneidenförmigen Werkzeugs 28 in die Mantelnut des Trägerkörpers 23 eingesetzt. Die über den Mantel des Trägerkörpers 23 hinausragende Kittmasse wird, vorzugsweise mit einem Teil des Mantelkörpers 23, abgeschliffen, und die Abschlussringe 24 werden aufgeschrumpft.
Der Kittauftrag wird natürlich so bemessen, dass die vorerwähnten Aussparungen von kreisförmigem Querschnitt um die inneren Düsenöffnungen Di, Dm, Da herum nicht zugesetzt werden. Um zu verhindern, dass die Düsen sich beim Einsetzen der Düsenkörper mit Kittresten usw. zusetzen, werden sie vorzugsweise je durch eine chemisch leicht zerstörbare Abdeckung 29, beispielsweise aus Lack verschlossen. Diese abschliessenden Lackhäubchen werden nach Fertigstellung des Spinnkopfes durch geeignete Lösungsmittel oder chemische Zersetzungsmittel wieder beseitigt.
Wie insbesondere aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, wird vorzugsweise die Eintrittsöffnung des jeweiligen Düsenrohres etwa in die Mitte des Ringkanals von kreisförmigem Querschnitt verlegt. Es bildet sich dann bei der Spinnmaterialförderung eine Zirkularströmung aus, die ein Zusetzen der engen Düsenrohre durch Verunreinigungen der Spinnmasse sowie strukturschädigende Materialstauungen weitgehend hintanhält. Ein weiterer Vorteil des Ringkanals liegt darin, dass die Düsenöffnungen nicht genau in der Ebene der Zuführungsleitungen 23i, 23m bzw. 23a angeordnet werden müssen.
Es ist ersichtlich, dass die Spinndüsen D an der Austrittsseite über die Abschlussfläche des Trägerkörpers 23 hinausragen können, um eine Adhäsion des aus dem äusseren Düsenkanal ausströmenden Spinnmaterials an der Spinnkopfvorderfläche und dadurch verursachte Fadenunregelmässigkeilen zu vermeiden, s. z. B. Fig. 21. Wenn jedoch der äussere Düsenkanal mit Gas oder einer nicht faserbildenden Flüssigkeit beschickt wird, brauchen die Spinndüsenköpfe nicht über die Spinnkopfvorderseite hinauszuragen.
Es empfiehlt sich, die fertige Spinndüse D vor dem Einsetzen in den Trägerkörper 23'mit einer leicht entfernbaren, mechanisch widerstandsfähigen Substanz, z. B. Kunststoff, oder durch schwaches, säurezerstörbares Metall auszufüllen, um ein Zerdrücken des formlabilen Düsenkörpers beim Ansetzen an den Trägerkörper zu vermeiden.
Die Kittsubstanz 27 kann auch aus Metall bestehen, das beispielsweise elektrolytisch aufgetragen wird.
Die Herstellung einer solchen metallischen, u. zw. aus einer porösen, dicken Goldschicht bestehenden Kittmasse ist in denFig. 8 und 9 schematisch erläutert. Die Spinndüse D wird zunächst ebenso wie bei dem früher beschriebenen Beispiel im Gebiet der inneren Düsenöffnungen mit Lackhäubchen 2 9 versehen und auf der übrigen freien metallischen Aussenseite auf elektrolytischem Wege mit Weichgoldflanschen 30 versehen. Das bei der früheren Herstellung des Hartmetallkörpers erforderliche Polieren zwischen aufeinanderfolgenden Elektrolysegängen kann praktisch fortfallen, da eine Porösität der Weichgoldschicht nicht stört.
Die so vorbereiteten Spinndüsen werden in gleicher Weise, wie es früher für die mit Kittsubstanz umkleideten Düsen beschrieben ist, zwischen Trägerkörper 23 und Abschlussringe 24 eingefügt.
Der weiter oben beschriebene Verteileraufsatz 25 (Fig. 1) besitzt Zuführungsleitungen 31 und ringförmige Ausfräsungen 32, die nach dem Aufsetzen des Teils 25 auf den Trägerkörper 23 in die Ringkanäle 23i 23m bzw. 23a einmünden. Die Teile 25 und 23 werden vorzugsweise miteinander verflanscht.
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In der Fig. 20 ist eine einfache Elektrolysierapparatur schematisch dargestellt. Die früher erwähnten, als innerste Hilfsseele 10 dienenden Kupfer- und Silberdrahtenden werden in einen metallischen, mit einem ringförmigen Auflageflansch versehenen Haltekopf 32 eingelötet. Mehrere solcher mit Draht bestückte Halteköpfe 32 werden in eine Lochplatte 33 eingesetzt, welche ihrerseits wieder auf die bügelförmige Kathode 34 aufgelegt wird. Das elektrolytisch aufzutragende Material bildet die Anoden 35. Die Elektrolyse wird zweckmässig periodisch unterbrochen und die gebildete Schicht mit Hilfe von Korund und/oder Diamantstaub verdichtet und auf Hochglanz poliert. Eine etwa erforderliche Entfettung wird in an sich bekannter Weise mit Hilfe alkalischer Zyankalilösung bewirkt.
Natürlich kann Polieren und Schichtverdichten auch durch Behandlung der vorübergehend aus ihren Halteköpfen 32 entfernten Drähte in Trommeln oder Rollapparaturen erfolgen. Es ist fernerhin möglich, die mit den Weichmetallschichten in Berührung kommenden Schichten des Hartmetalls, die also beim fertigen Düsenkörper die freien, mit dem Spinnmaterial in Berührung kommenden Oberflächen darstellen, durch geeignete Elektrolysierbäder als besonders harte, jedoch sehr dünne Grenzschicht, beispielsweise aus Iridium, auszubilden.
Es ist ersichtlich, dass an Stelle der vorstehend beschriebenen einfachen und periodisch arbeitenden Apparatur an sich bekannte, kc-ntinuierlich arbeitende Einrichtungen mit Erfolg anwendbar sind.
Erwähnt sei noch, dass Trägerkörper 23 und Verteileraufsatz 25 nicht nur aus Metall, sondern auch aus anderem Werkstoff, insbesondere organischer Natur, hergestellt werden konnen. Voraussetzung ist selbstverständlich, dass sich der gewählte Werkstoff gegenüber dem mit ihm in Berührung kommenden Spinnmaterial neutral verhält. Dieses ist beispielsweise bei gasförmiger Spinnsubstanz, die für die Gewinnung von Hohlfasern benötigt wird, ohne weiteres der Fall.
Die Erfindung ist nicht auf mehrstufige Spinndüsen mit gleichmittiger Anordnung der einzelnen Düsenstufen beschränkt, sondern betrifft auch Düsen mit exzentrisch angeordneten Teildüsen. Ebenso liegt es im Sinne der Erfindung, zumindest eine Düsenstufe aus einer Vielzahl von Düsenrohren zusammenzusetzen. Insbesondere kann die innerste Düsenstufe durch gleichzeitige Ummantelung einer Mehrzahl von Kerndrähten hergestellt werden.
Die Erfahrung hat gezeigt, dass es bei der Herstellung von Spinnfasern, deren Kern zumindest im Zeitpunkt der Entstehung eine geringere Formfestigkeit bzw. höhere Zusammendrückbarkeit als die sie umhüllende Schicht aufweist, was z. B. insbesondere für Hohlfasern gilt, zweckmässig ist, in dem die Kernsubstanz liefernden Düsenrohr einen Strömungswiderstand aufrechtzuerhalten, dessen Grösse die am Düsenmund von der Aussenhülle her ausgeübten Rückdruckkräfte weit übersteigt. Im einfachsten Ausführungsfall wird das innere Düsenrohr sehr lang und sehr eng ausgestaltet.
Der in Fig. 21 im Längs-und inFig. 22 im Querschnitt dargestellte Spinnkopf weist als Hauptbestand- teile die Trägerabschnitte ti, tnl, ta, tk und eine Mehrzahl von dreistufigen Spinndüsen d gleicher Ausgestaltung auf.
Die Abschnitte besitzen eine solche Form im Längsschnitt, dass sie im Sinne der Erfindung ineinanderzugreifen vermögen. Die beiden mittleren Trägerabschnitte tm und ta besitzen praktisch gleiche Gestalt. Auf ihrer Unterseite befindet sich eine zentrale Ausdrehung 1 mit etwa keglig begrenztem Boden und einem an die Ausdrehung sich anschliessenden und unter die Unterfläche hinausragenden Ringstutzen 2.
Auf der Oberseite besitzen sie einen zentralen Zapfen 3 und um diesen herum eine Ringnut 4. Der Aussendurchmesser des Zapfens 3 entspricht dabei dem Innendurchmesser der Bodenausdrehung 1 und der Querschnitt der Ringnut 4 dem Querschnitt des Bodenstutzens 2 mit so grosser Genauigkeit, dass diese paarigen Teile beim Aneinanderstecken der beiden Abschnitte mit genauem Passsitz ineinandergreifen. Die Tiefe der Ringnuten 4 ist dabei um soviel grösser als die Höhe des in sie hineinpassenden Ringstutzens 2, dass in den Ringraum 4 eine Dichtung 5 eingefügt werden kann. Der obere Trägerabschnitt ti ist auf seiner Oberseite glatt und besitzt nur auf der Unterseite die Ausdrehung 1 und den Ringstutzen 2.
Der untere Träger- abschnitt tk anderseits besitzt nur auf der Oberseite den zentralen Zapfen 3 und die Ringnut 4, während seine Unterseite im allgemeinen glattflächig ausgestaltet ist. Bei dem in Fig. 21 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt sie eine flache, ausgedehnte Ausdrehung 6, aus der die Mundstücke der Spinndüsen d herausragen.
Die mehrstufigen Spinndüsen d besitzen einen gleichartigen Aufbau, wie er beispielsweise aus Fig. 23 ersichtlich ist. Das innere Düsenrohr di hat die grösste Länge. Es wird von dem etwas kürzeren, mittleren
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das wiederum etwas kürzer als das mittlere Düsenrohr ist. Die Längen der einzelnen Düsenrohre di, dm und da sind dabei so auf die Ausmasse der Trägerabschnitte ti, m'ta und tk abgestimmt, dass ihre oberen Enden je bis in den Bereich der Ausdrehungen 1 der ihnen zugeordneten Trägerabschnitte hineinreichen.
Die Trägerabschnitte besitzen entsprechend angeordnete Durchbohrungen für den Durchtritt der Düsenroh-
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re, wobei ebenfalls auf möglichst genaue Passung geachtet wird.
Die Düsenrohre sind im Sinne des früheren Beispiels untereinander zumindest in einer Zone materiell überbrückt, damit sie ihre vorgeschriebene, gegenseitige Ausrichtung auch dann behalten, wenn sie beim Zusammenbau des Spinndüsenkopfes mechanischen Belastungen unterworfen werden. Solche Überbrückungen sind beispielsweise in Fig. 23 mit 7 bezeichnet.
Der Zusammenbau des Spinndüsenkopfes erfolgt in der Weise, dass die Spinndüsen in den untersten Trägerabschnitt tk eingesetzt und danach einander jeweils eine Dichtung 5 und ein weiterer Trägerab-
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den ist. Dann werden die Spannschrauben 8 eingesetzt und in üblicher Weise gleichmässig angezogen.
Hiedurch werden die'Dichtungen 5, die aus verformbarem, entsprechend chemisch widerstandsfähigem Material, z. B. Weichgold, Blei od. dgl. bestehen, plastisch deformiert und dringen, soweit dies überhaupt möglich ist, in die feinen Ringspalten zwischen den ineinandergreifenden Trägerteilen ein, so dass eine völlige Abdichtung entsteht. Um Längsstauchungen auf die Düsenrohre möglichst zu vermeiden, kann auch nach jedem Auffädeln eines weiteren Trägerabschnittes die vorher eingebrachte oberste Dichtung mittels einer Vorrichtung vorgepresst werden. Das Anziehen der Spannschrauben am Schluss ergibt dann nur noch minimale Längsverschiebungen.
An Stelle einer vorgeformten Dichtung kann auch nach dem Aufstecken eines Trägerteils auf die Düsengruppe ungeformtes Dichtungsmaterial in die Abdichtungsnut solcher Beschaffenheit eingeLracht werden, dass es sich zumindest beim Zusammenschliessen des Spinnkopfes zu einer den freien. Abdichtungsraum poren-und lückenfrei ausfüllenden Masse vereinigt. Beispielsweise kann das Dichtungsmaterial in geschmolzenem Zustande eingetragen werden. Die Verwendung von ungeformtem Dichtungsmaterial ist vor allem dann zweckmässig, wenn der Spinnkopf mehrkernige oder eng benachbarte Düsen aufweist. Aber auch das Schmelzen vorher aufgefädelter grob vorgebohrter"Tabletten"ist möglich.
Die in Fig. 25 dargestellte Spinndüse unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 23 dadurch, dass die Düsenrohre di, da und d jeweils in der Zone 51, die im zusammengebauten Zustande im Gebiet der Dichtung 5 liegt, eine grössere Wandstärke besitzen, durch die die radiale Druckfestigkeit dieser mechanisch besonders stark beanspruchten Zone erhöht wird. Die Randverstärkung wird durch zusätzlichen, z. B. elektrolytischen Metallauftrag erzeugt. Die Eigenart der in Fig. 26 dargestellten Spinndüse besteht darin, dass die Düsenrohre im Gebiet 52 zwischen zwei Dichtungen 5 eine leichte Bogenkrümmung aufweisen.
Diese Bogen wirken wie die in der Rohrleitungstechnik üblichen Ausgleichskrüm- mer, indem sie axialen Kräften durch Vergrösserung oder Verkleinerung des Krümmungsradius unter entsprechender Verlängerung oder Verkürzung des zwischen den Dichtungen 5 eingespannten Rohrteils nachgeben.
In Fig. 27 ist eine Ausführungsform einer mehrstufigen Spinndüse dargestellt, deren Besonderheit darin besteht, dass die zur Lagensicherung der ineinandersteckenden Düsenrohre di, da und dm dienenden Materialbrücken zu einer wendelförmigen Rippe 71 vereinigt sind. Die hiedurch erzielten, baulichen und betrieblichen Vorteile sind an früherer Stelle erörtert worden.
Die Eigenart der in Fig. 28 und 29 dargestellten Spinndüse besteht darin, dass sie drei Kerndüsenrohre di, in dreiecksymmetrischer Anordnung innerhalb eines mittleren Düsenrohres dm, aufweist, das selbst wiederum von dem äusseren Düsenrohr da, umhüllt ist. Auch bei dieser Ausführungsform sind die Düsenrohre di, dm und da, zonenweise durch Materialbrücken 72 miteinander verbunden.
Der zur Kennzeichnung der Erfindung benutzte Ausdruck"Vorbereich vor dem Düsenmund" gilt für die in Fig. 28 dargestellte Zone dv der Spinndüse, die, in Strömungsrichtung des Spinnmaterials gesehen, vor der Austrittsebene M der Spinndüse liegt und aus glattwandigen Rohrabschnitten besteht, deren lichter Querschnitt jeweils kleiner als die lichten Querschnitte des betreff enden Düsenrohrs einschliesslich der Eng- pässe im Bereich der Materialbrücken ist. Die Zone dv muss genau zentrisch ausgestaltet sein und darf diese Eigenschaft nicht verlieren, wenn die unterste Dichtung zusammengepresst wird. Deshalb ist die unterste Überbrückungszone vorzugsweise in allen Rohrstufen eines komplexen Düsenrohrs besonders sorgfältig und druckfest, z.
B. durch mehrfache Überbrückungen, ausgestaltet.
Wie insbesondere aus Fig. 21 erkennbar ist, ist die axiale Länge der zentralen Ausdrehungen 1 der Trägerabschnitte ti, tm und ta grösser als die der in sie hineinragenden Zapfen 3 der darunter befindlichen Trägerabschnitte t, ta und t.. Infolgedessen bleibt beim Zusammenschliessen zweier solcher Trä-
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rials im Bereich des Düsenrohreintritts zu erzielen, ist die Ausdrehung 1 entsprechend geformt und endet beispielsweise über einen kurzen, engen Kanal sk in einem Ringkanal sr von etwa kreisförmigem Axial-
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spielsweise gusstechnisch oder sintertechnisch hergestellt werden. Bei drehtechnischer Erzeugung besteht der Trägerabschnitt vorzugsweise aus zwei zusammengepassten, kegeligen Einzelteilen aufeinander geschliffener Kegelflächen.
Die Zuführung der Spinnmaterialien zu den Speiseräumen erfolgt durch seitliche Anschlussbohrungen zit zm und za.
Die vorstehende Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen dient nur zum besseren Verständnis der Erfindung, die nicht auf diese Beispiele beschränkt ist.
PATENTANSPRÜCHE ;
1. Spinndüse mit wenigstens zwei koaxial angeordneten rohrförmigen Kanälen zur Herstellung von zusammengesetzten oder hohlen Fäden, wobei die einzelnen Kanäle an die jeweils zugehörigen Speiseräume eines Spinnkopfes anschliessbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Düsenrohre, welche die einzelnen Kanäle voneinander trennen, an wenigstens einer örtlich begrenzten Stelle mit dem jeweils nächst inneren und/oder äusseren Düsenrohr durch eine Materialbrücke zu einem einheitlichen Gebilde verbunden ist und dass gegebenenfalls die einzelnen Düsenrohre im Bereiche der Anschlussstellen an die Speiseräume einen verstärkten Querschnitt aufweisen.