DE10048133A1 - Vorrichtung zum Abkühlen einer synthetischen Filamentschar beim Schmelzspinnen - Google Patents

Abstract

Es ist eine Vorrichtung zum Abkühlen einer Filamentschar beim Schmelzspinnen beschrieben. Die Vorrichtung weist einen oberen Kühlschacht (Vorkühlschacht) und einen unteren Kühlschacht (Nachkühlschacht) auf. Beide Kühlschächte sind unterhalb der Spinndüse untereinander angeordnet und mit einem Kühlstromerzeuger derart verbunden, daß in dem Vorkühlschacht ein Kühlmedium eintritt und ein sich in Fadenlaufrichtung gerichteter Kühlmedienstrom in dem Nachkühlschacht ausbildet, wobei der Nachkühlschacht eine von der Filamentschar durchlaufene Querschnittsverengung aufweist, um den Kühlmedienstrom zu beschleunigen. Erfindungsgemäß ist zur Ausbildung der Querschnittsverengung ein auswechselbares Füllstück innerhalb des Nachkühlschachtes angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abkühlen einer synthetischen Fila­ mentschar beim Schmelzspinnen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Vorrichtung ist aus der EP 06 82 720 bekannt.

Beim Schmelzspinnen von multifilen Fäden hat sich herausgestellt, daß sich eine verlangsamte, möglichst streßfreie Abkühlung der Filamente nach Austritt aus der Spinndüse positiv auf die physikalischen Eigenschaften des Fadens sowie auf die Produktionsgeschwindigkeit bei Herstellung des Fadens auswirkt. So konnte bei­ spielsweise bei der Herstellung eines POY-Garnes aus PES die Abzugsgeschwin­ digkeit und damit die Verstreckung erhöht werden, ohne daß sich die für die Weiterverarbeitung des Garns erforderlichen Dehnungswerte verändern. Die be­ kannte Vorrichtung weist hierzu unterhalb einer Spinndüse einen oberen Kühl­ schacht, der hier als Vorkühlschacht bezeichnet wird, und einen mit dem oberen Kühlschacht verbundenen unteren Kühlschacht auf, der hier als Nachkühlschacht bezeichnet wird. Der Vorkühlschacht und der Nachkühlschacht werden von der Filamentschar durchlaufen. Der Nachkühlschacht ist auf einer Auslaßseite mit einem Kühlstromerzeuger verbunden, der in dem Nachkühlschacht einen Unter­ druck erzeugt. Der Vorkühlschacht weist eine gasdurchlässige Wandung auf, durch welche ein Kühlmedium zur Abkühlung der Filamentschar eintreten kann. Aufgrund des im Nachkühlschacht vorherrschenden Unterdruckes bildet sich ein Kühlmedienstrom aus, in dem das Kühlmedium von dem Vorkühlschacht in Richtung des Nachkühlschachtes geleitet wird. Der Nachkühlschacht weist im Einlaufbereich eine Querschnittsverengung auf, die von der Filamentschar durch­ laufen wird. Innerhalb dieser Querschnittsverengung wird der Kühlmedienstrom auf eine Fließgeschwindigkeit beschleunigt, um die Reibung zwischen den Fila­ menten und der angrenzenden Luftschicht derart zu beeinflussen, daß eine span­ nungsinduzierte Kristallisation verzögert einsetzt und die sich Filamente mög­ lichst streßfrei in einem Erstarrungsbereich innerhalb des Nachkühlschachtes ver­ festigen. Die Beschleunigung des Kühlmedienstroms ist hierbei maßgeblich von der Ausbildung der Querschnittsverengung in dem Nachkühlschacht abhängig. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß zur Herstellung von hochorientierten (HOY) oder vororientierten (POY) Fäden unterschiedliche Anforderungen an die Ausbil­ dung der Querschnittsverengung gestellt werden. Zudem ist zu berücksichtigen, ob das zu beschleunigende Kühlmedium eine Filamentschar mit feinen oder dic­ ken Filamenttitern zur streßfreien Abkühlung begleiten muß.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß die Querschnittsverengung im Nachkühlschacht dem jeweili­ gen herzustellenden Fadentyp angepaßt werden kann.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen, bei wel­ cher der Kühlmedienstrom im Nachkühlschacht in Abhängigkeit von den Anfor­ derungen zur Kühlung der Filamentschar einstellbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen Nachkühlschacht unterhalb des Vorkühlschachtes auf, in welchem die Querschnittsverengung durch ein auswech­ selbares Füllstück gebildet wird. Die Querschnittsverengung hängt damit von der Formgebung des Füllstückes ab, so daß der Nachkühlschacht mit einer dem Pro­ zeß angepaßten Querschnittsverengung ausführbar ist. So wurde festgestellt, daß beim Schmelzspinnen von hochorientierten Fäden (HOY) die Querschnittsveren­ gung im wesentlichen aus einem Einlaufkegel und einem Auslaufkegel besteht, die unmittelbar aneinander grenzen, so daß die Querschnittsverengung im we­ sentlichen kein oder ein nur sehr kleines zylindrisches Teilstück aufweist. Dem­ gegenüber ist bei der Herstellung von vororientierten Fäden (POY) die Quer­ schnittsverengung mit einem deutlich zylindrischen Teilstück mindestens von mehreren Millimetern auszuführen. Durch Auswechseln des Füllstückes im Nachkühlschacht läßt sich somit die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstel­ lung jedes beliebigen Garntyps einsetzen.

Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Füllstück gegenüber zumindest einer Wand des Nachkühlschachtes angeordnet, so daß sich die Querschnittsverengung zwischen dem Füllstück und der Wand des Nachkühl­ schachtes ausbildet. Diese Weiterbildung ist - besonders vorteilhaft, um die Fila­ mentschar mehrerer in Reihe angeordneter Spinndüsen gleichzeitig abzukühlen. Dabei besteht die Möglichkeit, daß die Wand des Nachkühlschachtes zur Führung des Kühlmedienstroms gerade oder geformt ausgebildet ist. Entsprechend der ge­ wünschten Querschnittsverengung wird der geraden oder verformten Wand des Nachkühlschachtes ein entsprechendes Füllstück zugeordnet, um sodann den Kühlmedienstrom sowie die Filamentschar zu führen und zu beschleunigen.

Bei Verwendung von mehreren Spinndüsen in einer Ebene ist die Ausbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 besonders vorteilhaft. Hierbei wird der Nachkühl­ schacht zu beiden Seiten der Spinndüsen durch jeweils eine Seitenwand begrenzt. An einer der Seitenwände ist das Füllstück angebracht, so daß sich ein spaltförmi­ ger Durchlaß in dem Nachkühlschacht für die Filamentschar ausbildet.

Bei Verwendung einer Spinndüse, bei welcher die Düsenbohrungen auf einer ge­ schlossenen Reihe angeordnet sind, oder bei Verwendung von mehreren Spinndü­ sen, die ebenfalls zu einer geschlossenen Reihe angeordnet sind, ist die Ausbil­ dung der Erfindung gemäß Anspruch 4 besonders vorteilhaft. Hierbei bildet die Querschnittsverengung zwischen dem Füllstück und der Wand des Nachkühl­ schachtes innerhalb des Nachkühlschachtes einen ringförmigen Durchlaß für die Filamentschar.

Eine derartige Ausbildung ist besonders vorteilhaft zur Abkühlung einer Fila­ mentschar einer Spinndüse, die durch einen zylinderförmigen Nachkühlschacht geführt werden. Dabei ist die erfindungsgemäße Vorrichtung bevorzugt mit einem Rohr als Nachkühlschacht ausgebildet. Das Füllstück besitzt eine zur Rohrwand kongruente Kontur mit einem vor dem engsten Querschnitt ausgebildeten strö­ mungssymmetrischen Ende. Durch diese Ausbildung ist es möglich, daß jedes einzelne Filament gleichmäßig durch die Querschnittsverengung geführt wird, wobei der beschleunigte Kühlmedienstrom gleichmäßig an den Filamenten wirkt. Um die Filamentschar zu einem hochwertigen Faden zusammenzuführen, ist die Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Anspruch 6 besonders vor­ teilhaft. Hierbei wird ein besonders turbulenzarmer Kühlmedienstrom erzeugt, so daß die Filamente der Filamentschar mit hoher Gleichmäßigkeit abgekühlt wer­ den. Hierzu weist das Rohr auf der Einlaufseite einen Konfusor und auf der Aus­ laßseite einen Diffusor auf. Der Konfusor und der Diffusor liegen sich mit ihrem engsten Querschnitt gegenüber, wobei bevorzugt das Füllstück zwischen dem Konfusor und dem Diffusor angeordnet ist.

Um bei einem ringförmigen Durchlaß die Querschnittsverengung möglichst sym­ metrisch in dem Nachkühlschacht auszubilden, ist das Füllstück gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung pendelnd befestigt, so daß eine Bewegung des Füllstückes im wesentlichen quer zur Fadenlaufrich­ tung ausführbar ist. Durch den in dem Nachkühlschacht in Fadenlaufrichtung ge­ richteten Kühlmedienstrom wird eine Zentrierung des Füllstücks innerhalb des Nachkühlschachtes erreicht. Damit wird die Gleichmäßigkeit der Abkühlung der Filamente weiter erhöht.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 8 bie­ tet die Möglichkeit, den Angriffspunkt des beschleunigten Kühlmediums an die Filamentschar zu verändern. Hierzu ist das Füllstück innerhalb des Nachkühl­ schachtes in oder entgegen der Fadenlaufrichtung höhenverstellbar ausgeführt. Damit können zum einen bei Anfahren des Prozesses Feineinstellungen der Kühl­ vorrichtung vorgenommen werden. Da bekannt ist, daß die physikalischen Eigen­ schaften des Fadens besonders günstig beeinflußbar sind, wenn die spannungsin­ duzierte Kristallisation verzögert einsetzt, ist insbesondere darauf zu achten, daß die Erstarrung der Filamente erst unterhalb der Querschnittsverengung in dem Nachkühlschacht erfolgt. Durch die Höhenverstellbarkeit des Füllstückes läßt sich daher gezielt die spannungsinduzierte Kristallisation derart beeinflussen, daß sich auf jeden Fall eine Erstarrung erst im vorgesehenen Erstarrungsbereich des Nach­ kühlschachtes einstellt.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Kühlstromerzeuger als Gebläse ausgebildet, welches mit dem Vorkühl­ schacht verbunden ist. Hierbei wird das Kühlmedium in den Vorkühlschacht ein­ geblasen. Diese Anordnung ist insbesondere geeignet, um eine an der Quer­ schnittsverengung wirkende hohe Druckdifferenz zu erzeugen.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Kühlstromerzeuger als Unterdruckquelle ausgebildet. Die Unterdruckquelle ist hierbei mit der Auslaß­ seite des Nachkühlschachtes verbunden. Mit dieser Anordnung wird insbesondere eine Druckdifferenz im Bereich unterhalb des atmosphärischen Druckes erreicht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist aufgrund ihrer flexiblen Ausführbarkeit zum Schmelzspinnen von Filamentscharen geeignet, die aus PES, PA oder PP bestehen. Die Vorrichtung ist unabhängig davon, ob die Filamentschar bündel­ förmig zur Herstellung von einzelnen multifilen Fäden oder vorhangförmig zur Herstellung von Spinnvlies geführt wird. Ebenso ist es möglich, daß die Filament­ schar nach Abkühlung in einer Kanne zur Erzeugung von Stapelfasern abgelegt wird. Die Vorrichtung ist jedoch vorzugsweise zur Herstellung von multifilen Fäden geeignet. Hierbei können durch entsprechende Nachbehandlung der zu ei­ nem Faden zusammengeführten Filamentschar beispielsweise vollverstreckte Fä­ den (FDY), vororientierte Fäden (POY) oder hochorientierte Fäden (HOY) herge­ stellt werden.

Anhand der beigefügten Zeichnungen werden einige Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie weitere Vorteile näher beschrieben.

Es stellen dar:

Fig. 1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemä­ ßen Vorrichtung zur Abkühlung einer bündelförmigen Filament­ schar;

Fig. 2 schematisch ein weiters Ausführungsbeispiel einer erfindungsge­ mäßen Vorrichtung zur Abkühlung einer bündelförmigen Filament­ schar;

Fig. 3 schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vor­ richtung zur Abkühlung einer reihenförmigen Filamentschar.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung ist ein Vorkühlschacht 5 direkt unterhalb eines beheizten Spinnkopfes 2 angeordnet. Der Spinnkopf 2 weist auf seiner Un­ terseite eine Spinndüse 3 auf. Auf der Oberseite ist der Spinnkopf 2 über eine Schmelzeleitung 1 mit einer Pumpe oder einem Extruder (hier nicht dargestellt) verbunden. Die Spinndüse 3 weist auf ihrer Unterseite zahlreiche Düsenbohrun­ gen auf, aus denen eine Filamentschar 4 extrudiert wird.

Der Vorkühlschacht 5 weist eine zylinderförmige Wandung 6 auf. Die Wandung 6 umschließt die Filamentschar 4. Die Wandung 6 ist gasdurchlässig ausgebildet. Unterhalb des Vorkühlschachtes 5 ist konzentrisch zum Vorkühlschacht 5 ein Nachkühlschacht 8 angeordnet. Der Nachkühlschacht 8 wird hierbei durch ein Rohr 9 gebildet. Das Rohr 9 ist auf der Einlaufseite der Filamentschar über einen Konfusor 11 mit der Wandung 6 des Vorkühlschachtes 5 verbunden. Auf der Auslaßseite des Nachkühlschachtes 8 mündet das Rohr 9 in eine Auslaßkammer 18. In der Auslaßkammer 18 wird die Filamentschar von einem Siebzylinder 19 umschlossen, der im wesentlichen koaxial zur Filamentschar 4 und koaxial zum Rohr 9 angeordnet ist. Die Auslaßkammer 18 weist auf der Unterseite einen Aus­ laß 20 auf, durch welchen die Filamentschar 4 aus dem Nachkühlschacht 8 ge­ führt wird. An einer Seite der Auslaufkammer 18 mündet ein Saugstutzen 21 in die Auslaufkammer 18. An dem Saugstutzen 21 ist ein Kühlstromerzeuger 13 angeschlossen. Der Kühlstromerzeuger 13 ist hierbei als eine Unterdruckquelle ausgebildet, die einen Unterdruck in der Auslaßkammer 18 und damit in dem Nachkühlschacht 8 erzeugt. Die Unterdruckquelle 13 kann hierbei beispielsweise als Pumpe oder Gebläse ausgebildet sein.

In dem Rohr 9 des Nachkühlschachtes 8 ist zur Bildung einer Querschnittsveren­ gung 12, durch welche die Filamentschar 4 geführt wird, ein Füllstück 7 im Ein­ laufbereich des Nachkühlschachtes 8 angeordnet. Das Füllstück 7 liegt im we­ sentlichen formschlüssig an der Wand des Rohres 9 an. Zur Bildung der Quer­ schnittsverengung 12 ist in dem Füllstück 7 eine Bohrung 10 eingebracht. Die Bohrung 10 besitzt auf der Einlaufseite einen Einlaufkegel 14 und auf der Aus­ laufseite einen Auslaufkegel 15, die von der Filamentschar 4 durchdrungen wer­ den. Das Füllstück 7 ist an einer Seite des Nachkühlschachtes 8 an einer Führung 22 befestigt. In der Führung 22 läßt sich das Füllstück 7 in Fadenlaufrichtung oder entgegen der Fadenlaufrichtung derart verstellen, daß die Querschnittsverengung 12 in ihrer Höhenlage veränderbar ist. Zum Auswechseln des Füllstücks 7 wird das Füllstück 7 in der Führung 22 in Fadenlaufrichtung aus dem Rohr 9 heraus verschoben. Auf der Unterseite der Auslaufkammer 18 ist zur Bildung des Aus­ lasses 20 eine verschwenkbare Tür 34 vorgesehen, die ein Herausführen und Wie­ dereinführen des Füllstücks ermöglicht.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung wird die aus der Spinndüse 3 frisch extrudierte Filamentschar 4 zunächst durch den Vorkühlschacht 5 und anschlie­ ßend direkt durch den Nachkühlschacht 8 geführt. Zur Abkühlung wird ein Kühl­ medium, vorzugsweise eine Kühlluft, mittels des Kühlstromerzeugers 13 durch die gasdurchlässige Wandung 6 eingesogen. Die Wandung 6 ist bei Verwendung einer Rundspinndüse vorzugsweise zylinderförmig ausgebildet, damit die Fila­ mentschar von allen Seiten gleichmäßig gekühlt wird. Hierbei wird durch den auf der Auslaßseite des Nachkühlschachtes 8 angeschlossenen Kühlstromerzeuger 13 ein Unterdruck in dem Nachkühlschacht 8 erzeugt. Aufgrund der Wirkung des Unterdruckes sowie durch die Filamentbewegung wird die am Umfang der Wan­ dung 6 des Vorkühlschachtes 5 anstehende Umgebungsluft in den Vorkühlschacht 5 hineingesogen. Unter Wirkung des Kühlstromerzeugers 13 wird somit das Kühlmedium aus dem Vorkühlschacht 5 in den Nachkühlschacht 8 eingesogen. Es bildet sich ein Kühlmedienstrom aus, der über den Konfusor 11 in das Rohr 9 des Nachkühlschachtes 8 geführt wird. Hierbei wird der Kühlmedienstrom durch die Bohrung 10 des Füllstückes 7 geleitet. Die durch das Füllstück 7 gebildete Quer­ schnittsverengung 12 führt nun zu einer Beschleunigung des Kühlmedienstroms. Der beschleunigte Kühlmedienstrom bewirkt eine Unterstützung der Filamentbe­ wegung. Für den Fall, daß die Fließgeschwindigkeit des Kühlmedienstroms gleich der Laufgeschwindigkeit der Filamentschar ist, findet keine wesentliche Faden­ reibung zwischen der angrenzenden Luft und der Filamentschar statt. Für den Fall, daß die Fließgeschwindigkeit größer ist als die Laufgeschwindigkeit der Fi­ lamente wirkt die Fadenreibung an der Filamentschar fördernd. Hierbei ist die Abkühlung der Filamentschar 4 derart eingestellt, daß der Erstarrungspunkt der Filamente der Filamentschar 4 kurz unterhalb oder im unteren Bereich der Quer­ schnittsverengung 12 liegt. In Abhängigkeit von dem Polymertyp und dem Fila­ menttiter läßt sich nun durch die Höhenverstellung des Füllstückes 7 der Nach­ kühlschacht 8 derart einstellen, daß die Erstarrung der Filamentschar in dem vor­ gesehenen Sollbereich eintritt.

Auf der Auslaßseite des Nachkühlschachtes 8 wird das Kühlmedium durch den Siebzylinder 19 zur Auslaßkammer 18 in den Saugstutzen 21 eingesogen und ab­ geführt. Das Kühlmedium kann hierbei beispielsweise zu einer Klimaeinrichtung geführt werden, in welcher das verbrauchte Kühlmedium aufbereitet wird.

In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrich­ tung zur Abkühlung einer Filamentschar dargestellt. Die Vorrichtung ist im we­ sentlichen identisch zu der in Fig. 1 dargestellten und beschriebenen Vorrichtung. Insoweit wird auf die vorhergehende Beschreibung Bezug genommen, und nur die Unterschiede werden nachfolgend erläutert.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung ist der Nachkühlschacht 8 durch ein Rohr 9 gebildet, das im wesentlichen koaxial zu dem Vorkühlschacht 5 angeord­ net ist. Auf der Auslaßseite mündet das Rohr 9 in eine Auslaßkammer 18, an wel­ cher ein Kühlstromerzeuger 13 angeschlossen ist. Auf der Unterseite der Auslauf­ kammer 18 ist durch eine Tür 34 ein Auslaß 20 gebildet, durch welchen die Fila­ mentschar den Nachkühlschacht 8 verläßt.

Auf der Einlaufseite des Nachkühlschachtes 8 ist in dem Saugrohr 9 ein Füllstück 7 angeordnet. Das Füllstück 7 ist pendelnd in dem Rohr 9 befestigt. Die Befesti­ gung könnte beispielsweise durch einen Seilzug erfolgen, welcher zwischen dem Spinnkopf 2 und dem Füllstück 7 angeordnet ist. Es ist jedoch auch möglich, die Befestigung von außen durch eine radial zum Rohr 9 ausgebildete Führung auszu­ führen. Das Füllstück 7 besitzt eine Hüllkontur, die kleiner ist als der Innen­ durchmesser des Rohres 9 und im wesentlichen kongruent zu der Wand des Roh­ res 9. Auf der zur Spinndüse gewandten Seite besitzt das Füllstück 7 ein strö­ mungssymmetrisches Profil 23, das beispielsweise die Form eines Trichters auf­ weist. Zwischen dem Füllstück 7 und der Rohrwand 9 bildet sich somit eine Quer­ schnittsverengung 12 aus. Die Querschnittsverengung 12 bildet einen ringförmi­ gen Durchlaß 23, durch welchen die Filamentschar 4 geführt wird.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung wird aufgrund des vom Kühlstromer­ zeuger 13 erzeugten Unterdrucks in dem Vorkühlschacht 5 ein Kühlmedium, vor­ zugsweise eine Kühlluft, durch die gasdurchlässige Wandung 6 eingesogen. Dabei trifft die Kühlluft auf die frisch extrudierten Filamente der Filamentschar 4. Die Filamentschar 4 wird durch die Spinndüse 3 extrudiert. Die Spinndüse 3 ist hier­ bei vorzugsweise als Ringdüse ausgeführt, so daß die Düsenbohrungen in einer oder mehreren Reihen ringförmig angeordnet sind. Die Filamentschar 4 wird nun durch Wirkung der Kühlluft und des Füllstückes 7 aufgefächert und durch den ringförmigen Durchlaß 23 geführt. Dabei wird sich durch die Querschnittseinen­ gung 12 ein beschleunigter Kühlmedienstrom in Fadenlaufrichtung ausbilden. Aufgrund der beweglichen Anordnung des Füllstückes 7 wird das Füllstück 7 sich innerhalb des Rohres 9 zentrieren, so daß sich ein gleichförmiger Durchlaß 23 innerhalb des Saugrohres zwischen dem Füllstück 7 und der Rohrwand 9 ausbil­ det. Nachdem die Filamentschar 4 den Durchlaß 23 passiert hat, werden die Fila­ mente der Filamentschar bis zur Erstarrung abgekühlt und innerhalb oder wie ge­ zeigt außerhalb des Nachkühlschachtes zu einem Faden zusammengeführt. Das Füllstück 7 ist in dem Nachkühlschacht 8 höhenverstellbar ausgebildet, so daß ebenfalls eine Einstellung der Kühlbedingungen möglich ist.

Um bei Durchtritt der Filamentschar 4 durch den Durchlaß 23 möglichst einen turbulenzarmen Kühlmedienstrom zu erhalten, besitzt das Füllstück 7 auf der zum Auslaß 20 gewandten Seite ebenfalls ein trichterförmiges Ende.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vor­ richtung wird die Filamentschar nach dem Extrudieren auf einen größeren Teil­ kreisdurchmesser aufgefächert, um durch den ringförmigen Durchlaß 23 zu lau­ fen. Es ist jedoch auch möglich, den Durchlaß 23 mit einem Teilkreisdurchmesser auszuführen, der ein Einschnüren der Filamentschar 4 erfordert. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Spinndüse 3 auch vorteilhaft durch mehrere Spinndüsen ausgebildet sein, die auf einem Teil­ kreisdurchmesser angeordnet sind. Jede der Spinndüsen erzeugt ein Filamentbün­ del, so daß die Vielzahl von Filamentbündeln die Filamentschar 4 bildet, die durch den Ringspalt 23 des Nachkühlschachtes geführt werden. Nach Verlassen des Nachkühlschachtes wird die Filamentschar entsprechend der Anzahl der Fi­ lamentbündel zu einer Mehrzahl von Fäden aufgeteilt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung stellt somit einen großen Anwendungsbereich zur Abkühlung von Filamenten dar.

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abkühlung einer reihenförmig angeordneten Filamentschar dargestellt. Hierzu ist der Vorkühlschacht 5 mit zwei im wesentlichen parallel verlaufenden gasdurch­ lässigen Wandungen 6.1 und 6.2 direkt unterhalb eines Spinnkopfes 2 angeordnet. Der Spinnkopf 2 kann eine oder mehrere Spinndüsen 3 hintereinander angeordnet aufweisen. Jede der Spinndüsen 3 kann eine bündelförmige Filamentschar oder eine vorhangförmige Filamentschar erzeugen. Zu beiden Seiten der gasdurchläs­ sigen Wand 6.1 und 6.2 ist jeweils eine Druckkammer 25.1 und 25.2 ausgebildet. Die Druckkammern 25.1 und 25.2 sind über die Leitungen 26 und 27 mit einem Kühlstromerzeuger 13 verbunden. Der Kühlstromerzeuger 13 ist in diesem Fall als Gebläse ausgebildet, welcher ein Kühlmedium in die Druckkammer 25.1 und 25.2 und damit durch die Wandung 6.1 und 6.2 bläst. Unterhalb des Vorkühl­ schachtes 5 ist der Nachkühlschacht 8 angeordnet. Der Nachkühlschacht 8 weist zwei sich gegenüberliegende Seitenwände 16 und 17 auf, die die Filamentschar 4 einschließen. Zwischen den Seitenwänden 16 und 17 ist ein Füllstück 7 angeord­ net. Das Füllstück 7 ist an der Seitenwände 17 höhenverstellbar angebracht. Das Füllstück 7 besitzt gegenüberliegend zu der Seitenwand 16 ein Strömungsprofil 33 zur Bildung einer Querschnittsverengung 12. Hierbei bildet sich zwischen dem Füllstück 7 und der Seitenwand 16 ein spaltförmiger Durchlaß 32 aus.

Auf der Auslaßseite des Nachkühlschachtes 8 ist ein Auslaß 31 vorgesehen, durch welchen die Filamentschar 4 aus dem Nachkühlschacht 8 austritt. Der Auslaß 31 ist schlitzförmig und erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Spinnkopfes 2. An den Enden des Spinnkopfes 2 sind sowohl der Vorkühlschacht 5 als auch der Nachkühlschacht 8 durch Querwände (hier nicht gezeigt) verschlos­ sen. Das Füllstück 7 ist zum Auswechseln in Fadenlaufrichtung an der Seiten­ wand 17 verschiebbar und durch den Auslaß 37 ausführbar.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Anordnung wird im Vorkühlschacht 5 ein Überdruck durch den Kühlstromerzeuger 13 aufgebaut. In dem Nachkühlschacht 8 herrscht unterhalb der Querschnittsverengung 12 ein atmosphärischer Druck, so daß das Kühlmedium aus dem Vorkühlschacht 5 über die Querschnittsverengung 12 ex­ pandiert. Dabei wird ein Kühlmedienstrom erzeugt, der in Fadenlaufrichtung zur Auslaßseite des Nachkühlschachtes 8 strömt. Die Fortbewegung der Filamente wird unterstützt, so daß eine verzögerte Abkühlung, insbesondere eine verzögerte spannungsinduzierte Kristallisation, stattfindet. Zur Regelung des Kühlstromer­ zeugers wird der Druck in der Druckkammer 25.1 über den Drucksensor 23 erfaßt und durch eine Steuereinrichtung 30 abgeglichen. Bei Abweichung eines vorge­ gebenen Sollwertes wird eine entsprechende Ansteuerung des Kühlstromerzeu­ gers 13 erfolgen.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Vorrichtungen sind in ihrem Aufbau bei­ spielhaft angegeben. Der Vorkühlschacht könnte beispielsweise auch als eine so­ genannte Querstromanblasung ausgeführt sein, bei welcher das Kühlmedium nur von einer Seite auf die Filamentschar trifft. Ebenso ist es möglich, bei dem rohr­ förmigen Nachkühlschacht 8 ein zusätzliches Kühlmedium im Einlaufbereich des Nachkühlschachtes 8 einzuführen.

Bezugszeichenliste

1

Schmelzeleitung

2

Spinnkopf

3

Spinndüse

4

Filamentschar

5

Vorkühlschacht

6

Wandung

7

Füllstück

8

Nachkühlschacht

9

Rohr

10

Bohrung

11

Konfusor

12

Querschnittsverengung

13

Kühlstromerzeuger

14

Einlaufkegel

15

Auslaufkegel

16

Seitenwand

17

Seitenwand

18

Auslaßkammer

19

Siebzylinder

20

Auslaß

21

Saugleitung

22

Führung

23

Durchlaß

24

Strömungsprofil

25

Druckkammer

26

Leitung

27

Leitung

28

Einlaß

29

Drucksensor

30

Steuereinrichtung

31

Auslaß

32

Durchlaß

33

Strömungsprofil

34

Tür

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Abkühlen einer synthetischen Filamentschar beim Schmelzspinnen mit einem oberen Kühlschacht (Vorkühlschacht), der un­ terhalb einer Spinndüse angeordnet ist und zumindest eine gasdurchlässi­ gen Seitenwand gegenüber der Filamentschar aufweist, mit einem im Fa­ denlauf unterhalb des Vorkühlschachtes angeordneten unteren Kühl­ schacht (Nachkühlschacht) und mit zumindest einem Kühlstromerzeuger, wobei der Vorkühlschacht, der Nachkühlschacht und der Kühlstromerzeu­ ger derart miteinander verbunden sind, daß ein Kühlmedium in den Vor­ kühlschacht eintritt und daß sich ein in Fadenlaufrichtung gerichteter Kühlmediumstrom in dem Nachkühlschacht ausbildet, wobei der Nach­ kühlschacht eine von der Filamentschar durchlaufene Querschnittsveren­ gung aufweist, um den Kühlmediumstrom zu beschleunigen, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Füllstück innerhalb des Nachkühlschachtes zur Bil­ dung der Querschnittsverengung angeordnet ist und daß das Füllstück auswechselbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllstück gegenüber zumindest einer Wand des Nachkühlschachtes angeordnet ist, so daß sich die Querschnittsverengung zwischen dem Füllstück und der Wand des Nachkühlschachtes ausbildet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Quer­ schnittsverengung zwischen dem Füllstück und der Wand des Nachkühl­ schachtes innerhalb des Nachkühlschachtes einen spaltförmigen Durchlaß für die Filamentschar bildet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Quer­ schnittsverengung zwischen dem Füllstück und der Wand des Nachkühl­ schachtes innerhalb des Nachkühlschachtes einen ringförmigen Durchlaß für die Filamentschar bildet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachkühl­ schacht durch ein Rohr gebildet wird und daß das Füllstück eine zur Rohrwand kongruente Kontur und ein vor dem engsten Querschnitt ausge­ bildetes strömungssymmetrisches Ende aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr auf der Einlaufseite einen Konfusor und auf der Auslaßseite einen Diffusor aufweist, wobei der Konfusor und der Diffusor sich mit ihren engsten Querschnitten gegenüberliegen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllstück innerhalb des Nachkühlschachtes derart pendelnd befe­ stigt ist, daß eine Bewegung im wesentlichen quer zur Fadenlaufrichtung durch das Füllstück ausführbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllstück innerhalb des Nachkühlschachtes in oder entgegen der Fadenlaufrichtung höhenverstellbar ausgeführt ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kühlstromerzeuger ein Gebläse ist, welches mit dem Vorkühlschacht verbunden ist, um das Kühlmedium in den Vorkühl­ schacht und dem Nachkühlschacht zu blasen.

10. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kühlstromerzeuger eine Unterdruckquelle ist, welche mit dem Nachkühlschacht verbunden ist, um das Kühlmedium aus dem Nach­ kühlschacht und dem Vorkühlschacht zu saugen.