DE3808854A1 - Heizrohr zum aufheizen eines chemiefaserbuendels - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Heizrohr zum Aufheizen eines Chemiefaserbündels nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Solche Heizrohre werden in Spinnanlagen für Chemiefasern zur Aufheizung der frisch gesponnenen Fäden verwandt. Dabei kommt es zum einen auf die Verweilzeit des Fadens in der Heiz­ strecke an. Bei gegebener Fadengeschwindigkeit muß daher ein Heizrohr mit anderer Länge eingebaut werden, wenn zur Anpas­ sung an vorhandene Fadeneigenschaften - wie z.B. das Polymer, aus dem der zu behandelnde Faden besteht, der Gesamttiter des Fadens, der Filamenttiter der einzelnen Filamente - und/oder an angestrebte Fadeneigenschaften - wie z.B. Festigkeit, Dehnverhalten, Schrumpfverhalten - die Verweilzeit verändert werden soll.

Zum anderen kommt es aber auch darauf an, daß der Faden in einem Längenbereich erwärmt wird, in dem die zur vollen Orientierung führende Verstreckung erfolgt. Diese Verstrek­ kung macht sich durch eine erhebliche Geschwindigkeitszunahme des Chemiefaserbündels/Fadens bemerkbar. Diese Geschwindig­ keitszunahme soll zur Herstellung eines textilen Fadens mindestens auf die doppelte Fadengeschwindigkeit erfolgen. Da andererseits der Faden mit einer sehr hohen Geschwindigkeit von mehr als 4500 m/min abgezogen wird, erfolgt die entspre­ chende Geschwindigkeitszunahme nicht punktuell, sondern in einem Längenbereich, dessen Begrenzungen sich nicht genau bestimmen lassen.

Aufgabe der Erfindung ist, technische Mittel bereitzustellen, damit die Verweilzeit eines Fadens in einem Heizrohr bei gegebener Fadengeschwindigkeit ohne Austausch des Heizrohres verändert werden kann und damit ohne Längsverschiebung des Heizrohrs die Wärmezufuhr dem Längenbereich des Fadens ange­ paßt werden kann, in welchem sich bei einem einstufigen Spinn-Streck-Verfahren mit hoher Abzuggeschwindigkeit die Verstreckung ereignet.

Die Lösung der Aufgabe nach Anspruch 1 beruht auf dem Prinzip, den Heizer so auszugestalten, daß die vorhandene Heizlänge in ihrer Wirksamkeit auf den Faden einstellbar ist.

In der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 geschieht die Lösung dadurch, daß das Heizrohr in seiner Länge verän­ derbar ist. Hierzu kann das Heizrohr bei einer Ausbildung in zwei auf einer gemeinsamen Achse gegeneinander verschiebbare Rohrabschnitte aufgeteilt sein. Die einander zugekehrten Enden der Rohrabschnitte können beispielsweise teleskopartig ineinandergreifen oder durch einen Balg, insbesondere einen Faltenbalg, miteinander verbunden sein.

Die Beheizung des Heizrohres kann im Fadeneinlaufbereich oder/und im Fadenauslaufbereich erfolgen. Dabei kann jede der bekannten Beheizungsarten Anwendung finden. Bei einer Ausbil­ dungsform erfolgt die Beheizung durch Heizmanschetten, die auf die Heizrohrabschnitte jeweils im Einlaufbereich und/oder im Auslaufbereich aufgesetzt sind.

Vorteilhaft erhält das erfindungsgemäße Heizrohr einen Isoliermantel, der mindestens die einander zugekehrten Endbe­ reiche der beiden Rohrabschnitte umfaßt und der in Richtung der Rohrachse in seiner Länge veränderbar ist. Dieser Iso­ liermantel kann ein quer zur Heizrohrachse zweigeteilter, geschlossener Kasten sein. Der Kasten kann eine isolierende Auskleidung erhalten. Die Wandungen des zweigeteilten Kastens überdecken sich derart, daß sie ineinander gleitend gegenein­ ander verschiebbar sind. Alternativ können die beiden Kasten­ teile durch einen Balg oder Faltenbalg miteinander verbunden sein. Der Innenraum des Isoliermantels kann ebenfalls beheizt sein. Dazu kommt insbesondere ein Heizgas oder erhitzte Luft in Betracht.

Bei einer besonderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Heizrohres ist in diesem ein einteiliges, gute Gleiteigen­ schaften aufweisendes Führungsrohr eingesetzt. Es besteht vorzugsweise aus Metall oder einem anderen gegen die ange­ wandten Temperaturen beständigen Material und ist so dünn, daß es einfach auf die benötigte Heizrohrlänge zugeschnitten werden kann.

Bei der alternativen Lösung geschieht die Anpassung der Heiz­ länge an die Erfordernisse durch Unterbrechung der Wärmeüber­ tragung von der Heizeinrichtung zum Faden. Hierzu wird vorge­ schlagen, daß an dem Heizrohr außen oder innen eine Wärme­ isolierung angebracht wird, die den Wärmeübergang von der Heizeinrichtung auf den Faden auf einer Strecke, die kürzer als die Länge des Heizrohres ist, behindert.

Diese Möglichkeit bietet sich insbesondere bei Dampf- oder Flüssigkeitsheizungen und anderen Heizungen an, bei denen das als Verschleißteil leicht auswechselbare Heizrohr in ein mit der Heizeinrichtung fest verbundenes Außenrohr eingeschoben wird. Als Wärmeisolierung kommt auch ein Luftspalt zwischen dem Heizrohr und der das Heizrohr umschließenden Heizeinrich­ tung in Betracht, wobei sich der Luftspalt nur über eine Teillänge des Heizrohres erstreckt.

Eine technisch gleichwertige Lösung der Aufgabenstellung ergibt sich dadurch, daß die Rohrheizung in Teillängen unter­ teilt ist, die selbständig einstellbar sind.

Die Lösung, bei der die Heizwirkung durch wärmeabweisende Isolierrohre auf eine Teillänge des Heizrohres eingeschränkt wird, hat den Vorteil des geringen konstruktiven Aufwandes.

Diese Isolierrohre sind vorzugsweise aus einem Material mit schlechten Wärmeleiteigenschaften, beispielsweise aus Glas, zu fertigen.

Das Isolierrohr kann in das Heizrohr eingeschoben werden. Das Isolierrohr kann aber auch einen so großen Innendurchmesser haben, daß es außen über das Heizrohr geschoben werden und die Wärmezufuhr zu dem Heizrohr unterbinden kann. Die Ver­ weilzeit des Fadens kann durch Auswahl oder Herstellung von Isolierrohren unterschiedlicher Länge innerhalb weiter Bereiche variiert werden. Außerdem kann die in dem Isolier­ bereich an den Faden abgegebene Wärmemenge durch Auswahl der Wärmeleitfähigkeit des Isolierrohrs verändert werden. Das Anordnen der Isolierrohre kann erfindungsgemäß an allen Stellen der Heizrohrlänge erfolgen, vorzugsweise unten und/oder oben an den Enden.

Um zu verhindern, daß sich auch das Isolierrohr während des Betriebes aufheizt und Wärme an das Heizrohr und/oder den Faden abgibt, kann das Isolierrohr auch gekühlt sein. Das Aufheizen des Isolierrohres, das in das Heizrohr einschiebbar ist, wird auch dadurch unterbunden, daß das Isolierrohr mit einer Fadenführungsöse mit vermindertem Durchlaßquerschnitt versehen wird. Unter einer Fadenführungsöse ist eine Stelle mit kleinerem als dem Durchmesser der angrenzenden Bereiche, zu verstehen. Durch die Fadenführungsöse wird die von dem Faden mitgeschleppte heiße Luft abgestreift, da der Quer­ schnitt der Engstelle ungefähr dem Querschnitt des Fadens entspricht.

Vorteilhaft erfolgt die Anordnung der Fadenführungsöse im Fadeneinlaufbereich des Isolierrohres, wenn dieses am Faden­ auslaufbereich des Heizrohres eingeschoben ist.

Um zu vermeiden, daß die im Heizrohr aufgeheizte Luft durch den Faden in das Isolierrohr geschleppt wird und das Isolier­ rohr und den Faden erwärmt, wird das Isolierrohr, das am Auslauf des Heizrohres eingeschoben ist, an seiner Fadenein­ laufseite mit einer Fadenführungsöse versehen.

Eine Isolierung mit einer aktiven Kühlung wird auch dadurch erreicht, daß die Isolierrohre mit dem Heizrohr Luftspalte bilden. Wenn die Luftspalte zu den Enden des Heizrohres hin offen sind, ergibt sich eine aktive Kühlwirkung, da eine Luftzirkulation möglich ist.

Um gute Isoliereigenschaften und gute Fadengleiteigenschaften zu erzielen, wird weiterhin vorgeschlagen, die Isolierrohre mehrschichtig aufzubauen, insbesondere aus einer Schicht mit schlechter Wärmeleitfähigkeit, verbunden mit einer Schicht mit guten Fadenführungseigenschaften.

Um die gewünschte Isolierlänge in dem Heizrohr einzustellen, bestehen erfindungsgemäß zwei Möglichkeiten: Zum einen können die Isolierrohre, die aus verhältnismäßig leichtem und billi­ gem Material sind, auf die gewünschte Isolierlänge zuge­ schnitten werden. In diesem Fall schauen die Isolierrohre nicht aus den Enden des Heizrohres heraus. Zum anderen können Isolierrohre gegebener Länge nur mit einer Teillänge in das Heizrohr eingeschoben werden, bis sie die gewünschte Isolier­ länge abdecken. Hierbei ist es von Vorteil, wenn das Isolier­ rohr mit sichtbaren Markierungen auf seiner Oberfläche verse­ hen wird. So lassen sich bei einer großen Anzahl von Heizroh­ ren, die beispielsweise im praktischen Betrieb überwacht werden müssen, die jeweils eingeschobenen Isolierlängen leicht von außen überwachen.

Die Heizrohre können so ausgebildet sein, daß sie in Füh­ rungsrohre eingesteckt werden. Die Führungsrohre sind von außen beheizt. Hierbei ist das Heizrohr ein Verschleißteil, das leicht auswechselbar ist. Erfindungsgemäß wird bei dieser Ausführung vorgeschlagen, Teillängen des Heizrohres mit klei­ nerem Außendurchmesser als dem Innendurchmesser des Führungs­ rohres herzustellen. Es entstehen auf diese Weise wärmeiso­ lierende Luftspalte zwischen dem von außen beheizten Führungsrohr und dem Heizrohr.

Eine besonders bedienungsfreundliche Anpassung der Heizlänge an gewünschte Verweilzeiten läßt sich mit der Erfindung erzielen, wenn die Rohrheizung in Teillängen unterteilt ist, die selbständig einstellbar sind. Hierzu wird vorgeschlagen, mehrere Heizmanschetten in axialer Anordnung um das Heizrohr herumzulegen und diese jeweils einzeln regulierbar mit einer Energiequelle zu verbinden.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein zweigeteiltes Heizrohr mit teleskopartig inein­ andergreifenden Rohrabschnitten;

Fig. 2 ein zweigeteiltes Heizrohr mit Verbindung der beiden Rohrabschnitte durch einen Balg und Isoliermantel;

Fig. 3 einen gemeinsamen Isoliermantel für mehrere Heiz­ rohre;

Fig. 4 ein Heizrohr mit durch einen Faltenbalg verbundenen Isoliermantelteilen und Führungsrohr;

Fig. 5 ein Heizrohr mit unterschiedlich beheizbaren Teil­ längen;

Fig. 6 Heizrohre mit unterschiedlichen Isolierlängen;

Fig. 7 einen Heizkasten mit Führungsrohr und eingestecktem Heizrohr;

Fig. 8A, 8B ein aktiv gekühltes Isolierrohr;

Fig. 9 ein in ein Heizrohr einschiebbares Isolierrohr; Fig. 10 ein mehrschichtig aufgebautes Isolierrohr; Fig. 11 ein Isolierrohr mit Fadendüse;

Fig. 12 eine Spinnanlage mit einem Heizrohr.

Das Heizrohr 1 nach Fig. 1 besteht aus den beiden Rohrab­ schnitten 4, 5, deren Enden 8, 9 so geformt sind, daß der Rohrabschnitt 4 im entsprechend erweiterten Ende 9 des Rohr­ abschnitts 5 teleskopartig geführt ist. Im Fadeneinlauf­ bereich 2 und im Fadenauslaufbereich 3 ist jeweils eine Heizmanschette 6 auf das Heizrohr 1 aufgeschoben. In einer Reihe von Anwendungsfällen kann es ausreichend oder ange­ bracht sein, eine solche Heizmanschette 6 nur im Bereich 2 des Fadeneinlaufs oder nur im Bereich 3 des Fadenauslaufs vorzusehen. Die durch die beiden Endbereiche 8, 9 der Heiz­ rohrabschnitte 4, 5 gebildete Teleskopführung ermöglicht eine Anpassung der Heizrohrlänge und damit der Verweilzeit des Fadens 17 im Heizrohr 1 an die Gegebenheiten bezüglich der Unterschiede im Polymer, aus dem der zu behandelnde Faden 17 besteht, bezüglich des Gesamttiters sowie des Filamenttiters der eingestellten Fadengeschwindigkeit, der angestrebten Fadeneigenschaften bezüglich Festigkeit, Dehnverhalten, Schrumpfverhalten, usw. Dabei ist nicht von besonderer Bedeutung, ob das obere (4) in das untere Teil 5 eingesetzt ist oder umgekehrt.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizrohrs 1 dargestellt, bei der die beiden Heizrohrab­ schnitte 4, 5 durch einen Balg 10 miteinander verbunden sind. Das Heizrohr 1 ist in einen aus einer Hülle 13, 14 und einer Auskleidung 15, 16 bestehenden Isoliermantel 12 einge­ setzt. Der Isoliermantel 12 besteht aus dem oberen Mantelteil 13, 15 und dem unteren Mantelteil 14, 16. Beide Teile 13, 15 und 14, 16 sind hier so gestaltet, daß das obere Hüllenteil 13 über das untere (14) geschoben werden kann, während das obere Auskleidungsteil 15 in das untere Teil 16 eintaucht. Auf diese Weise ist eine gute Isolierung des Heizrohrs 1 erreicht, so daß ggf. auf eine der beiden Heizmanschetten 6 verzichtet werden kann.

Fig. 3 zeigt eine Anordnung, bei der mehrere Heizrohre 1 in einem gemeinsamen Isoliermantel 12 angeordnet sind. Eine solche Anordnung kann beispielsweise dann zweckmäßig sein, wenn die Beheizung des Heizrohres 1 oder eine zusätzliche Beheizung des Isoliermantelinneren 20 durch ein im Mantel­ inneren zirkulierendes heißes Gas, beispielsweise heiße Luft, vorgesehen ist. Auch bei dieser Ausführungsform besteht der hier nicht ausgekleidete Isoliermantel 12 aus zwei Teilen 13, 14, wobei das Teil 13 über das Teil 14 geschoben ist. Die beiden Abschnitte 4, 5 des Heizrohres 1 können beliebig, beispielsweise durch einen Faltenbalg 11, verbunden oder auch ohne Verbindung sein, letzteres beispielsweise bei zusätz­ licher Innenbeheizung des Mantels 12.

Die Fig. 4 schließlich gibt eine bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen Heizrohres 1 wieder. Das Heizrohr besteht aus den beiden Rohrabschnitten 4, 5. In das Heizrohr ist ein beide Abschnitte verbindendes Führungsrohr 18 eingesetzt. Dieses dünnwandige Führungsrohr 18 besteht bevorzugt aus einem Material, das zur Anpassung an die konkrete Heizrohr­ länge durch einfaches Werkzeug, beispielsweise einem Messer, zugeschnitten werden kann und das genügend hitzebeständig ist, gute Gleiteigenschaften und möglichst auch gute Wärme­ leitfähigkeit aufweist.

Das Heizrohr 1 mit dem Führungsrohr 18 ist in einem Isolier­ mantel 12 untergebracht, der aus der zweiteiligen Hülle 13, 14 und der ebenfalls zweiteiligen Auskleidung 15, 16 be­ steht. Die beiden Teile 13, 14 der Hülle sind durch einen Faltenbalg 19 miteinander verbunden, während die Ausklei­ dungsteile 15, 16 ähnlich gestaltet sind, wie in Fig. 2, und ineinandergeschoben werden können. Auch bei dieser Ausfüh­ rungsform kann eine zusätzliche Beheizung des Mantelinneren 20, beispielsweise durch zirkulierende Heißluft erfolgen, ggf. aber auch das Heizrohr 1 durch nur eine Heizmanschette 6 beheizt sein. Im übrigen ist darauf hinzuweisen, daß das Führungsrohr 18 bei allen Ausführungsformen des erfindungs­ gemäßen Heizrohres 1 anwendbar ist.

Fig. 5 stellt eine Form des erfindungsgemäßen Heizrohres 1 dar, bei dem die Rohrheizung durch fünf Heizmanschetten 23 in Teillängen unterteilt ist. Je zwei Heizmanschetten 23 am oberen und am unteren Ende sind kürzer als die mittlere Heiz­ manschette 23. Alle Heizmanschetten 23 umschließen das Heiz­ rohr 1 vollständig. Das Heizrohr 1 ist oben im Fadeneinlauf­ bereich mit einer Fadenführungsöse 37 versehen. Weiterhin ist es im Fadenauslaufbereich nach außen aufgebördelt (36). Hierdurch wird der Außendurchmesser des Rohres 1 im Auslauf­ bereich vergrößert, während er sonst über die axiale Lange gleich ist. Auf dieser Erweiterung stützen sich die von oben über das Heizrohr geschobenen Heizsegmente 23 ab, die von einem wärmeisolierenden Material 28 umschlossen sind. Zwischen den Segmenten befindet sich ebenfalls wärmeisolie­ rendes Material 28. Da die Heizungsart für die erfindungs­ gemäße Veränderung der wirksamen Heizlänge eine untergeord­ nete Rolle spielt, sind beispielhaft verschiedene Heizsysteme eingezeichnet. Die beiden oberen Heizmanschetten 23 werden durch elektrische Widerstandsheizungen betrieben. Jede Heiz­ manschette 23 steht für sich mit einer Spannungsquelle 24 in Verbindung, die über ein Potentiometer gesteuert wird. Die oberste Manschette 23 ist beispielhaft mit einer Gleich­ spannungsquelle 24, die Manschette darunter mit einer Wechselspannungsquelle 24 betrieben. Die mittlere Heizman­ schette 23 wird ebenso wie die beiden unteren durch ein fluides Heizsystem mit Heizwärme versorgt. Jede dieser drei Heizmanschetten 23 ist für sich mit einem gemeinsamen Vorlauf 25 und einem gemeinsamen Rücklauf 26 verbunden, die, in der Zeichnung nicht näher dargestellt, Teil eines Heizkreislaufs sind. In jedem Vorlauf 25 befindet sich ein Absperrhahn 27, mit dem Teillängen der Rohrheizung selbständig einstellbar sind.

Die Anzahl der Heizsegmente ist willkürlich gewählt und dient nur der beispielhaften Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 6 sind zwei Heizungsrohre 1, die jeweils unterschied­ liche Isolierlängen besitzen, in einem gemeinsamen Heizungs­ kasten 31 angeordnet. Der Heizungskasten 31 besteht aus einem quaderförmigen Blechkasten und besitzt auf der rechten Seite oben einen Anschlußstutzen 32 für den Heizungsvorlauf 25. An der linken Seite unten befindet sich ein Anschlußstutzen 32 für den Heizungsrücklauf 26. In den Kasten 31 sind zwei vertikal verlaufende, durchgehende Rohre 30 eingesteckt und mit diesem außen verschweißt (29). Deshalb ragen die Rohre 30 geringfügig über den Kasten 31 heraus. Der Kasten 31 ist flüssigkeitsgefüllt; die Flüssigkeit umschließt die einge­ schweißten Rohre 30 allseitig. In die eingeschweißten Rohre 30 sind zwei Heizrohre 1 eingesteckt. Sie besitzen an ihrem oberen Ende ein Erweiterung, die auf den eingeschweißten Rohren 30 aufliegt. Je ein Isolierrohr 22 ist in das linke Heizrohr 1 von oben und von unten eingeschoben und dort fest­ geklemmt. Zwischen dem oberen Isolierrohr 22 und dem Heizrohr 1 wird ein nach oben hin offener Luftspalt 39 gebildet. Das obere Isolierrohr 22 ist an seiner Fadeneinlaufseite mit einer Fadenführungsöse 37 versehen, die als Verschleißteil leicht auswechselbar in das Isolierrohr 22 eingesteckt ist.

Am unteren Ende des oberen Isolierrohrs 22 ist ein umlaufen­ der Steg 33 vorhanden, der einen umlaufenden Klemmring 34 aufnimmt. Der Steg 33 schließt den inneren Bereich 42 des Heizrohres 1 nach oben hin ab. Der umlaufende Klemmring 34 klemmt sich radial gegen das Heizrohr 1 und fixiert damit das Isolierrohr 22. An dem unteren Isolierrohr 22 ist an der Fadeneinlaufseite eine Fadenführungsöse 37 angebracht. Zwei umlaufende Stege 33 grenzen zwischen dem Isolierrohr 22 und dem Heizrohr 1 einen Luftspalt 39 ab. In die Stege 33 sind umlaufende Klemmringe 34 eingebracht, die das Isolierrohr 22 am Heizrohr 1 fixieren. Der untere Steg 33 bildet, in Faden­ laufrichtung gesehen, einen weiteren Luftspalt 39, der zu dem auslaufenden Ende des Heizrohres 1 hin offen ist. Eine im Isolierrohr 22 verlaufende Kühlschlange 40 wird von einem Kühlmittel durchströmt, welches in einem geschlossenen Kreis­ lauf durch einen Kühler 35 mittels einer Pumpe 36 getrieben wird. Das rechts in den Kasten eingeschobene Heizrohr 1 ist baugleich mit dem linken Heizrohr 1. Das oben eingeschobene Isolierrohr 22 besitzt jedoch eine wesentlich größere Isolierlänge. Zwei umlaufende Stege 33 bilden mit dem Heiz­ rohr einen abgeschlossenen Luftspalt 39 und einen weiteren nach oben hin offenen Luftspalt. In die Stege 33 sind umlau­ fende Klemmringe 34 eingelassen, die das Isolierrohr 22 gegen das Heizrohr 1 festklemmen. Das Isolierrohr 22 besitzt im Fadeneinlaufbereich eine auswechselbare Fadenführungsöse 37. Im Auslaufbereich des Heizrohres 1 ist eine Fadenführungsöse 37 dort in das Heizrohr 1 eingeklebt.

Fig. 6 zeigt die Draufsicht auf die Kastenheizung. Die Anord­ nung der beiden Heizrohre 1 ist symmetrisch zu den jeweiligen Außenseiten 43 des Heizungskastens 31. Die Schweißnaht 29 umschließt ringförmig die Einsteckrohre 30.

Fig. 7 zeigt den Ausschnitt aus einem Heizungskasten 31 mit einem eingesteckten Heizrohr. In ein vertikal durchgehendes Loch ist ein Einsteckrohr 30 in den Kasten eingeschweißt (29). In dieses eingeschweißte Rohr 30 ist das Heizrohr 1 eingeschoben. Das Heizrohr 1 besitzt an den Enden kleinere Außendurchmesser und bildet dort mit dem eingeschweißten Rohr 30 zu dessen Enden hin offene Luftspalte 39 nach oben und unten. Der obere Luftspalt ist länger als der untere, besitzt aber in diesem Fall die gleichen Durchmesserabmessungen. Es steht nur in dem mittleren Bereich mit dem eingeschweißten Rohr in Verbindung und ist dort in dieses eingeklemmt (38). Am Fadeneinlauf und am Fadenauslauf ist je eine Fadenfüh­ rungsöse 37 in das Heizrohr 1 eingeklebt.

In den folgenden Darstellungen wird auf weitere zweckmäßige Ausgestaltungsformen von Isolierrohren eingegangen, die an die Stelle der in Fig. 6 gezeigten Isolierrohre treten können.

In Fig. 8A, 8B ist ein längsgeschlitztes, quergeteiltes, zweiteiliges Isolierrohr 22 dargestellt. Durch den Schlitz 45 kann das Isolierrohr 22 beim Einklemmen zusammengedrückt werden. Je zwei auf dem Außenumfang angebrachte Ringnuten 44 sollen jeweils Luftspalte zwischen Isolierrohr und Heizrohr bilden. Das untere Isolierrohr 22 wird von sechs Kühlkanälen 40 axial durchzogen. Ein solches Isolierrohr 22 mit axial angeordneten Kühlkanälen 40 kann mit anderen Rohren gleichen Querschnitts kombiniert werden. In Fig. 8B ist ein Abschluß­ stück 55 gezeigt. Es verbindet jeweils zwei benachbarte Kühl­ kanäle 40 durch einen Verbindungskanal 51, so daß der Durch­ fluß sichergestellt ist. Wenn die beiden Isolierrohre 22 mit einer axialen Verschraubung zusammengepreßt werden, dichten zwischengelegte 0-Ringe 43 den Kühlkanal zwischen den kombi­ nierten Isolierrohren 22, 55 nach außen ab. Zur Verschraubung besitzt das obere Bauteil 55 drei winkellagig genau zu den drei axialen Bohrungen 41 des Unterteils 22 passend einge­ brachte Gewindelöcher 42.

Fig. 9 zeigt ein Isolierrohr 22, das außen mit Markierungen 54 versehen ist. Dadurch ist von außen erkennbar, wie weit das Isolierrohr 22 eingeschoben ist. Im Fadeneinlaufbereich besitzt das Isolierrohr 22 eine Engstelle 37. Die Engstelle 37 besteht aus Keramikwerkstoff. Sie hat kegelförmige Außen­ abmessungen, damit sie durch einfaches Einschieben in das Isolierrohr 22 leicht ausgewechselt werden kann. Eine Ringnut 44 mit halbkreisförmigem Querschnitt läuft auf der Oberfläche im oberen Bereich des Isolierrohres 22 um. Der mittlere Bereich des Isolierrohres unterhalb der umlaufenden Nut ist nicht bildlich dargestellt. Im unteren Teil des Isolierrohres 22 läuft eine nicht geschlossene Nut 44 mit rechteckförmigem Querschnitt um das Isolierrohr 22 herum. In diese Nut 44 ist eine Ringfeder 46 eingelegt, deren Außendurchmesser im unge­ spannten Zustand größer ist als der Außendurchmesser des Isolierrohres 22. Diese Ringfeder 46 wird beim Einschieben des Isolierrohres 22 zusammengedrückt und klemmt das Isolier­ rohr 22 fest. Axial verlaufende Kühlkanäle 40 sorgen für aktive Kühlung des Isolierrohres 22.

Fig. 10 zeigt ein dreischichtig aufgebautes, in ein Heizrohr 1 eingestecktes Isolierrohr 22. Es ist an der Heizrohrinnen­ wand mit einem elastischen, wärmeisolierenden Material 47 lösbar befestigt. Radial nach innen folgt eine Wärmeisolier­ schicht 48, auf die mit Hilfe eines Klebstoffes 49 eine verschleißfestere Fadenführungshülse mit Luftschleuse 50 aufgeklebt ist.

Fig. 11 zeigt ein in ein Heizrohr 1 eingeschobenes Isolier­ rohr 22, das oben mit einer fadenführenden Engstelle 37 ver­ sehen ist. Es bildet ein Bauteil mit der Engstelle 37. Auf seinem Außenumfang besitzt es drei umlaufende Nuten 44. Die Nuten 44 im oberen und im unteren Bereich nehmen je eine Ringfeder 46 auf, die das Isolierrohr 22 am Heizrohr 1 fest­ klemmen. Die Nut 44 im mittleren Bereich des Isolierrohres 22 besitzt wesentlich größere Abmessungen als die beiden anderen Nuten und bildet mit dem Heizrohr 1 einen isolierenden, allseitig geschlossenen Luftspalt 39.

Die gezeigten Ausführungsformen können nur exemplarisch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Heizrohres mit veränder­ barer wirksamer Heizlänge zeigen.

Weiterhin sind natürlich auch sinnvolle Kombinationen der einzelnen Merkmale denkbar, die aufgrund ihrer Vielfalt hier nicht alle dargestellt werden können, so daß die Beschreibung auf Beispiele beschränkt bleiben muß.

In Fig. 12 wird schematisch ein Schmelzspinnprozeß zum Her­ stellen eines voll orientierten Fadens gezeigt. Dieser ein­ stufige Spinnprozeß umfaßt die folgenden Schritte:
Ein geeignetes Polymer, wie z.B. Polyester, Polyamid, Poly­ propylen, wird erschmolzen und mittels Extruder 61, Spinn­ pumpe 62, Spinnkopf 63 und Spinndüse 64 durch Düsen gepreßt. Im folgenden wird insbesondere das Spinnen eines Polyäthylen­ terephthalat beschrieben. Die Schmelze tritt aus den Dusen der Öffnungen der Spinndüse 64 in Form eines Bündels 65 einzelner Filamente aus. Das Bündel wird nach unten durch einen Kühlschacht 66 geführt. Hier wird kalte Luft (Raumtem­ peratur) auf das Bündel geleitet und das Bündel so weit abgekühlt, daß die Schmelze erstarrt. Im Anschluß an den Kühlschacht 66 wird das Bündel durch eine freie Luftstrecke zu einem Fadenführer 67 geführt, der die Filamente des Bündels zu einem kompakten Faden zusammenfaßt. Dieser Faden gelangt von dem Fadenführer 67 zum Einlaß des Heizrohres 68. Der Einlaß ist eine enge Öse, die aus Keramik besteht und eine elektrostatische Ladung der Filamente hervorruft. Dadurch führen die Filamente in dem Heizrohr eine unregel­ mäßige, ballonierende Bewegung aus. Der Eingangsbereich 69 des Heizrohres 68 ist unbeheizt. Der untere Teil 70 des Heiz­ rohres 68 wird durch eine konventionelle Heizeinrichtung 71 beheizt. Dabei kann es sich z.B. um eine elektrische Wider­ standsheizung oder um einen Kasten handeln, der das Heizrohr umgibt und der mit einer beheizten Flüssigkeit, einem beheiz­ ten Gas oder Dampf gefüllt ist. Steuereinrichtung 72 dient dem Zweck, die Temperatur des Heizers auf einen vorgegebenen Sollwert auszuregeln. Der Ausgang des Heizrohres 68 hat wiederum die Form einer engen Öse, durch die die ballonie­ renden Filamente wiederum zu einem kompakten Faden zusammen­ gefaßt werden. Die Länge C des Heizrohres kann vorzugsweise zwischen 1,5 und 2,5 m eingestellt werden. Der Durchmesser des Heizrohres kann 20 bis 30 mm betragen. Die Heiztemperatur des Rohres liegt zwischen 100°C und 180°C. Der Faden wird beim Verlassen des Heizrohres zu einer Avivagevorrichtung 73 geführt, der durch Pumpe 75 ein Spinnfinish 74 zugeführt wird. Der Faden wird abgezogen durch die Galetten 76 und 77, die teilweise umschlungen werden, so daß sie die notwendige Fadenzugkraft aufbringen können. Anschließend wird der Faden zu einer Kreuzspule 78 aufgewickelt. Die Kreuzspule 78 wird auf der drehbaren Spindel 79 mit konstanter Umfangsgeschwin­ digkeit angetrieben. Eine Changiereinrichtung 80 und ein darüber liegender Kopffadenführer 81 dienen dem Zweck, den Faden auf der Länge der Kreuzspule hin- und herzuführen.

Der Fadenführer 67 wird an einem Träger 82 befestigt, der an einer Stange 83 auf- und abbewegbar ist und der durch eine Schraube in einer vorgesehenen Position festgestellt werden kann. Hierdurch läßt sich der auf die Filamente ausgeübte Luftwiderstand und damit die Fadenspannung verändern. Das Heizrohr 68 mit der Heizeinrichtung 71 sind an einem Träger 85 befestigt, der ebenfalls auf der Stange 83 auf- und abfahrbar und mit Hilfe der Schrauben 87 in einer vorgege­ benen Position festgestellt werden kann. Hierdurch wird das Heizrohr in einen Längenbereich des Fadenweges gestellt, in welchem bei dem gegebenen Verlauf der Fadenspannung die Verstreckung eintritt.

Die Abzugsgeschwindigkeiten, die die Galetten 76 und 77 ausüben, liegen zwischen 4500 und 5400 m/min. Beim Spinnen wird die mit geringer Geschwindigkeit (Größenordnung:
50 m/min) aus der Spinndüse austretende Schmelze zu Filamen­ ten ausgezogen, deren Geschwindigkeit bis zur Verfestigung sprunghaft zunimmt. Erfindungsgemäß soll die Geschwindigkeit nach der Verfestigung mindestens 1700 m/min sein. Auf die Filamente wird bei dieser Geschwindigkeit ein erheblicher Luftwiderstand ausgeübt. Dieser Luftwiderstand führt zu einer laufenden Erhöhung der Fadenspannung. An irgendeiner Stelle des Fadens ist sodann die elastische Dehnbarkeit des Fadens überschritten und die Streckspannung erreicht. In diesem Längenbereich findet nun eine erhebliche Vergrößerung der Fadengeschwindigkeit statt. Um gute textile Eigenschaften des Fadens zu erreichen, wird erfindungsgemäß die beheizte Länge des Heizrohres so eingestellt, daß die beheizte Länge einen Längenbereich überdeckt, in dem die Fadengeschwindigkeit mindestens um den Faktor 1:2 zunimmt. Hierdurch wird erreicht, daß der gesamte Längenbereich des Fadens, in dem die Streckspannung überschritten wird, auf eine geeignete Temperatur erhitzt werden kann. Hierbei ist es wichtig, daß die Erwärmung bereits vor der Überschreitung der Streckspan­ nung eintritt, und daß auch nach Beendigung des Fließens noch Wärme auf den Faden übertragen wird. Die Fadentemperatur sollte an der Stelle, an der das Fließen beginnt, mindestens 80 bis 90°C (Glasübergangstemperatur) betragen. Hierdurch werden Filamentbrüche vermieden, die Fadenfestigkeit wird erhöht und die Dehnbarkeit wird erniedrigt. Durch die Wärme­ übertragung nach der Streckung wird der Kochschrumpf vermin­ dert.

Durch die Einstellbarkeit der Länge C des Heizrohres, der wirksamen Heizlänge D des Heizrohres und des Abstandes A+D zwischen Heizrohr und der Spinndüse kann die Wärmewirkung des Heizrohres auf den Faden optimiert werden.

• Bezugszeichenaufstellung  1 Heizrohr
   2 Einlaufbereich, Fadeneinlaufbereich
   3 Auslaufbereich, Fadenauslaufbereich
   4 Rohrabschnitt, Heizrohrabschnitt
   5 Rohrabschnitt, Heizrohrabschnitt
   6 Heizung, Heizmanschette
   7 Heizrohrachse, Rohrachse
   8 Ende, Endbereich
   9 Ende, Endbereich
  10 Balg
  11 Faltenbalg
  12 Mantel, Isoliermantel
  13 Hülle, Hüllenabschnitt
  14 Hülle, Hüllenabschnitt
  15 Auskleidung, Teil
  16 Auskleidung, Teil
  17 Faden
  18 Führungsrohr
  19 Faltenbalg
  20 Mantelinnenraum
  22 Isolierrohr
  23 Heizsegment, Heizmanschette
  24 Gleich-, Wechselspannungsquelle
  25 Vorlauf
  26 Rücklauf
  27 Fadenführungsöse
  28 Isoliermaterial
  29 Schweißnaht
  30 Einsteckrohr
  31 Heizungskasten
  32 Anschlußstutzen
  33 Steg (umlaufend)
  34 Klemmring
  35 Kühler
  36 Bördelrand
  37 Fadenführungsöse, Engstelle
  38 Klemmverbindung
  39 Luftspalt, Isolierspalt
  40 axialer Kühlkanal, Kühlspirale, Kühlschlange
  41 axiale Bohrung
  42 Gewinde
  43 O-Ring
  44 Ringnut
  45 axialer Schlitz
  46 Ringfeder
  47 wärmeisolierendes, elastisches Material
  48 wärmeisolierende Schicht
  49 Klebstoff, Klebverbindung
  50 Fadenführungshülse mit Engstelle
  51 verbindender Kühlkanal
  52 innerer Bereich
  53 Außenseiten
  54 Markierungen
  55 Abschlußstück
  56 Bördelrand
  61 Extruder
  62 Spinnpumpe
  63 Spinnkopf
  64 Spinndüse
  65 Bündel von Filamenten
  66 Kühlschacht
  67 Fadenführer
  68 Heizrohr
  69 unbeheizte Länge
  70 beheizte Länge
  71 Heizeinrichtung
  72 Steuereinrichtung
  73 Aviviereinrichtung
  74 Behälter für Spinnfinish
  75 Pumpe
  76 Galette
  77 Galette
  78 Kreuzspule
  79 Spindle
  80 Changiereinrichtung
  81 Kopffadenführer
  82 Träger
  83 Stange
  84 Schraube
  85 Träger
  87 Schraube

Claims (30)

1. Heizrohr zum Aufheizen eines Chemiefaserbündels in einer Spinnanlage,
bei der das frisch gesponnene Chemiefaserbündel von der Spinndüse
unter Zunahme der Fadengeschwindigkeit mit einer Fadenendgeschwindigkeit von mehr als 4500 m/min abgezogen und dabei gekühlt und sodann auf einem vorge­ gebenen Längenbereich in dem Heizrohr erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
die wirksame Heizlänge des Heizrohrs bei vorgegebener Position im Fadenweg so veränderbar ist, daß sich die wirksame Heizlänge über einen Längenbereich des Faden­ weges erstreckt, in welchem die Fadengeschwindigkeit auf mindestens das Doppelte zunimmt.

2. Heizrohr für eine Spinnanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizrohr (1) in seiner Länge veränderbar ist.

3. Heizrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizrohr (1) nur im Fadeneinlaufbereich (2) oder/und im Fadenauslaufbreich (3) beheizt ist.

4. Heizrohr nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizrohr (1) in zwei gegeneinander verschiebbare Rohrabschnitte (4, 5) aufgeteilt ist.

5. Heizrohr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rohrabschnitte (4, 5) teleskopartig ineinander geführt sind.

6. Heizrohr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugekehrten Enden (8, 9) der beiden Rohr­ abschnitte (4, 5) durch einen Balg (10), insbesondere einen Faltenbalg (11), miteinander verbunden sind.

7. Heizrohr nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizrohr (1) mit einem in seiner Länge veränderbaren, zweigeteilten Isoliermantel (12) umgeben ist.

8. Heizrohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweigeteilte Isoliermantel (12) sich überdeckende, gegeneinander verschiebbare Wandungen (13-16) aufweist.

9. Heizrohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (13, 15; 14, 16) des zweigeteilten Isoliermantels (12) durch einen Faltenbalg (19) mitein­ ander verbunden sind.

10. Heizrohr nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in das Heizrohr (1) ein einteiliges Führungsrohr (18) eingeschoben ist, dessen Rohrinnenwand gute Fadenleit- und insbesondere gute Gleiteigenschaften besitzt.

11. Heizrohr nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsrohr (18) dünnwandig ist und seine Länge durch Beschneiden an die Heizrohrlänge anpaßbar ist.

12. Heizrohr nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizrohrabschnitt (4) im Fadeneinlaufbereich (2) oder/und der Heizrohrabschnitt (5) im Fadenauslaufbereich (3) beheizt, insbesondere mit einer Heizmanschette (6) versehen ist.

13. Heizrohr nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des Isoliermantels (12) vorzugsweise zusätz­ lich zur Heizrohrheizung (6) beheizt ist.

14. Heizrohr nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Beheizung des Isoliermantelinneren (20) durch ein heißes Gas, vorzugsweise Luft erfolgt.

15. Heizrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufheizung des Fadens auf einer Strecke, die kürzer als die Länge des Heizrohres ist, Isolierrohre in das Heizrohr einschiebbar sind.

16. Heizrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufheizung des Fadens auf einer Strecke, die kürzer als die Länge des Heizrohres ist, eine Isolierung außen am Heizrohr zwischen Heizung und Heizrohr angebracht ist, die vorzugsweise rohrförmige Abmessungen besitzt.

17. Heizrohr nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung durch Luftspalte zwischen Heizung und Heizrohr gebildet wird, indem vorzugsweise an den Enden des Heizrohres Teillängen des Heizrohres kleinere Außen­ durchmesser als das übrige Heizrohr besitzen.

18. Heizrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufheizung des Fadens auf einer Strecke, die kürzer als die Länge des Heizrohres ist, die Rohrheizung in Teillängen unterteilt ist, wobei die Rohrheizung in den Teillängen unabhängig von der Heizung in anderen Teillängen selbständig einstellbar ist.

19. Heizrohr nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierrohre gekühlt, vorzugsweise aktiv gekühlt, werden.

20. Heizrohr nach Anspruch 15, 16 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierrohre am Heizrohr festklemmbar sind.

21. Heizrohr nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierrohre mit dem Heizrohr Luftspalte bilden.

22. Heizrohr nach Anspruch 17 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftspalte zu den Enden des Heizrohres hin offen sind.

23. Heizrohr nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierrohre aus einer Schicht mit schlechten Wärme­ leiteigenschaften, und im inneren Bereich, der mit dem laufenden Faden in Berührung kommen kann, aus einer Schicht mit guten Fadenführungseigenschaften - z.B. Keramikwerkstoff - bestehen.

24. Heizrohr nach einem der Ansprüche 15, 16, 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschublänge der Heizrohre bzw. Isolierrohre unter­ schiedlich eingestellt werden kann.

25. Heizrohr nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschublängen und/oder die Wärmeführungseigen­ schaften der Heizrohre bzw. Isolierrohre durch Markie­ rungen auf der Oberfläche von außen erkennbar ist.

26. Heizrohr nach einem der Ansprüche 15 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizrohr mit Elektroheizung oder mit Flüssigkeits­ heizung betrieben wird, vorzugsweise mit fluiden Heiz­ systemen mit Vorlauf und Rücklauf.

27. Heizrohr nach einem der Ansprüche 15, 16, 19 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizrohre bzw. Isolierrohre mindestens eine Faden­ führungsöse mit vermindertem Durchlaßquerschnitt aufweisen.

28. Heizrohr nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fadenführungsöse am Anfang des Heizrohres und/oder am Anfang des dort eingeschobenen Isolierrohres angeord­ net ist.

29. Heizrohr nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fadenführungsöse am Anfang des Isolierrohres ange­ ordnet ist, welches Isolierrohr in das Außenlaufende des Heizrohres eingeschoben ist.

30. Heizrohr nach einem der Ansprüche 15 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizrohr in einem Heizungskasten angebracht wird, wo mehrere Heizrohre mit unterschiedlichen Isolierlängen gleichzeitig beheizt werden.