DE4305905C1

DE4305905C1 - Spinning equipment for thermoplastic fibres and spinning pump

Info

Publication number: DE4305905C1
Application number: DE4305905A
Authority: DE
Inventors: Erich Dr Lenk; Egon Gathmann
Original assignee: Barmag AG; Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: SAURER GMBH & CO. KG, 41069 MOENCHENGLADBACH, DE
Priority date: 1993-02-26
Filing date: 1993-02-26
Publication date: 1994-07-28
Anticipated expiration: 2013-02-27

Abstract

Plant for spinning thermoplastic filaments comprises an extruder which feeds plastic melt through a supply pipe to a distribution pump where the main flow enters a mixing chamber (9) surrounding the pump drive shaft (2) and is separated into subsidiary flows each feeding secondary pumps. The pump drive shaft (2) also drives the secondary pumps which supply melt to spinning nozzles. Also claimed is the distribution pump which comprises a system of toothed planetary wheels rotating around a sun wheel (1). The common drive shaft (2) passes into the main melt flow inlet chamber (9) and within the chamber (9) is designed as a mixing shaft (12).

Description

Die Erfindung eine Spinnanlage für thermoplastische Fäden sowie eine Mehrfach-Zahnradpumpe mit mehreren Zahnradpaarun gen.The invention a spinning plant for thermoplastic threads as well as a multiple gear pump with several gear pairs gene.

Eine derartige Spinnanlage und Mehrfach-Zahnradpumpe ist durch US 35 02 033 sowie DE 19 08 207 A bekannt. Beim Spinnen von thermoplastischen Fäden, die aus einzelnen Filamenten bestehen, wird das thermoplastische Material - z. B. Polyäthylenterephthalat, Nylon 6, Nylon 6.6 - durch einen Extruder aufgeschmolzen, gemischt und sodann unter hohem Druck vom Hauptstrom ausgepreßt. Dieser Hauptstrom wird sodann in mehrere Teilströme aufgeteilt. Jeder Teilstrom wird zu einer Spinndüse geführt, aus der jeweils eine Vielzahl von Filamenten ausgesponnen wird. Bündel von Filamenten werden sodann zu Fäden zusammengefaßt.Such a spinning system and multiple gear pump is by US 35 02 033 and DE 19 08 207 A known. When spinning thermoplastic threads, the consist of individual filaments, the thermoplastic Material - e.g. B. Polyethylene terephthalate, nylon 6, nylon 6.6 - melted by an extruder, mixed and then under high pressure from the main stream. This main stream will then divided into several partial streams. Every partial stream is to a spinneret, from which a large number of Filaments is spun out. Bundles of filaments then combined into threads.

Für die Qualität des Produktes ist es von ausschlaggebender Bedeutung, daß die Filamente untereinander gleiche Eigenschaf ten haben. Aus diesem Grunde ist die Temperaturführung in der Schmelzeleitung, welche den Hauptstrom führt und in dem sog. Spinnkopf, in dem der Hauptstrom in Teilströme aufgeteilt und die Teilströme zu den Spinndüsen geführt werden, von ganz besonderer Bedeutung. Von ebenso großer Bedeutung ist die gleichmäßige Förderung sämtlicher Teilströme. Aus diesem Grunde ist üblicherweise in dem Spinnkopf eine Mehrfach-Pumpe enthalten. Diese Mehrfach-Pumpe wird einerseits mit dem Haupt strom beschickt. In der Pumpe erfolgt die Aufteilung des Hauptstromes in Teilströme. Die Mehrfach-Pumpe besitzt mehrere Teil-Pumpen, die dem Zwecke dienen, jeweils einen Teilstrom mit gleichbleibendem und von Teil-Pumpe zu Teil-Pumpe gleichem Druck und gleicher Fördermenge zu den Spinndüsen zu pumpen. Es ist daher üblich, daß diese Verteilerpumpen durch eine gemein same Antriebswelle für alle Teil-Pumpen angetrieben werden. Bekannt und üblich wegen der Konstanz der Fördermenge und des Förderdruckes ist ferner die Verwendung von Zahnradpumpen.It is of crucial importance for the quality of the product Meaning that the filaments have the same property among themselves have. For this reason, the temperature control in the Melt line, which carries the main flow and in the so-called Spinning head in which the main stream is divided into partial streams and the partial flows are led to the spinnerets, from all over special meaning. The is of equally great importance Even delivery of all partial flows. For this Basically there is usually a multiple pump in the spinning head contain. This multiple pump is on the one hand with the main charged with electricity. The distribution of the Main flow into partial flows. The multiple pump has several Part pumps that serve the purpose, each a partial flow with the same and from part-pump to part-pump the same Pump the pressure and the same delivery rate to the spinnerets. It is therefore common that these distributor pumps by a common same drive shaft for all part pumps. Known and customary because of the constant flow rate and Delivery pressure is also the use of gear pumps.

Trotz aller Bemühungen bei der Temperaturführung und der Dosierung von Hauptstrom und Teilströmen werden immer wieder Unterschiede zwischen den einzelnen Filamenten festgestellt.Despite all efforts in temperature control and Dosing of main flow and partial flows are repeated Differences between the individual filaments were found.

Die Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, derartige Unter schiede zu beseitigen.The object of this invention is to provide such sub to eliminate differences.

Die Lösung ergibt sich aus Anspruch 1 sowie der Gestaltung der Verteilerpumpe nach Anspruch 2.The solution results from claim 1 and the design of the Distributor pump according to claim 2.

Es sind zwar immer wieder Versuche bekannt geworden, die Temperaturführung des Hauptstromes durch Mischen zu vergleich mäßigen. Diesem Zweck dient der Mischer nach DE 12 36 479 B. Es sind auch viele Ausführungen von Mischern bekannt, die an dem Extruder angebracht oder als selbständige Mischer in den Schmelzestrom eingebaut werden (DE 20 30 756 C; US 42 53 771; DE 20 40 919 A). Eine Beseitigung der beim Spinnen von multifilen thermoplastischen Fäden besonders schwerwiegen den Probleme der Gleichmäßigkeit der Druck- und Temperaturfüh rung konnte durch diese Maßnahmen jedoch nicht erreicht werden, ebenso nicht durch den vor der Düsenplatte angeord neten Mischer nach DE 16 60 674 A.Attempts have repeatedly become known that Compare the temperature control of the main stream by mixing moderate. The mixer according to DE 12 36 479 B serves this purpose. There are also many designs of mixers that are known attached to the extruder or as an independent mixer in the Melt flow can be installed (DE 20 30 756 C; US 42 53 771; DE 20 40 919 A). An elimination of spinning of multifilament thermoplastic threads is particularly serious the problems of uniformity of pressure and temperature management However, these measures could not be achieved are also not arranged by the in front of the nozzle plate neten mixer according to DE 16 60 674 A.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Fig. 1 bis 3 beschrieben. An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to FIGS. 1 to 3.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Mehrfachpumpe in mehreren Axialebenen; Figure 1 is a section through a multiple pump in a plurality of axial planes.

Fig. 2 die schematische Draufsicht; Fig. 2 is a schematic plan view;

Fig. 3 die schematische Ansicht einer Spinnanlage. Fig. 3 is a schematic view of a spinning system.

Zur Ausführung der Erfindung finden vorzugsweise Zahnradpumpen Verwendung. Die dargestellte Zahnradpumpe weist ein Sonnenrad 1 auf. Das Sonnenrad 1 wird durch eine gemeinsame Antriebs welle 2 angetrieben. Die Antriebsseite ist durch eine Keilnut 3 kenntlich. Das Sonnenrad 1 kämmt mit drei Planetenrädern 4, 5, 6. Die Planetenräder sind auf dem Umfang jeweils mit 120° versetzt. Die Planetenräder sind frei drehbar auf den Zapfen 7 gelagert. Es ergeben sich hierdurch drei Zahnradpaarungen mit jeweils dem Sonnenrad 1 und einem Planetenrad. Jede dieser Zahnradpaarungen bildet eine Teilpumpe.Gear pumps are preferably used to implement the invention. The gear pump shown has a sun gear 1 . The sun gear 1 is driven by a common drive shaft 2 . The drive side can be identified by a keyway 3 . The sun gear 1 meshes with three planet gears 4 , 5 , 6 . The planet gears are offset by 120 ° on the circumference. The planet gears are freely rotatable on the pin 7 . This results in three gear pairs, each with the sun gear 1 and a planet gear. Each of these gear pairings forms a partial pump.

In Fig. 1 ist eine sog. "6fach-Pumpe" dargestellt. Durch die gemeinsame Antriebswelle 2 wird nämlich noch ein zweiter Satz von Zahnrädern, ebenfalls bestehend aus Sonnenrad 1 sowie den Planetenrändern 4, 5 und 6 angetrieben. Der Klarheit wegen sei bemerkt, daß entsprechende Räder der beiden Zahnradsätze gleichachsig gelagert sind. Die beiden Radsätze werden durch die Gehäuseplatten 12′ und 13 geführt. Diese Gehäuseplatten 12′ und 13 weisen Ausschneidungen auf, in denen jeweils das Son nenrad und die Planetenräder liegen. Die beiden Radsätze sind durch die Zwischenplatte 14 voneinander getrennt. Die Pumpen sätze werden an ihren jeweils anderen Stirnseiten durch die Deckelplatten 11 und 15 verschlossen.In Fig. 1, a so-called "6-fold pump" is shown. The common drive shaft 2 drives a second set of gearwheels, also consisting of sun gear 1 and the planet edges 4 , 5 and 6 . For the sake of clarity, it should be noted that corresponding wheels of the two gear sets are mounted coaxially. The two wheel sets are guided through the housing plates 12 'and 13 . These housing plates 12 'and 13 have cutouts, in each of which the Son nenrad and the planet gears. The two wheel sets are separated from one another by the intermediate plate 14 . The pump sets are closed at their respective other end faces by the cover plates 11 and 15 .

Der von dem Extruder durch die Schmelzeleitung 8 herangeführte Hauptstrom der thermoplastischen Schmelze gelangt zunächst in eine Einlaßkammer (im Rahmen dieser Anmeldung auch Mischkammer genannt) 9. Die Antriebswelle 2 ist im Unterschied zu bisher bekannten Pumpenausführungen durch das gesamte Gehäuse hindurchgeführt und ragt mit ihrem, von der Antriebsseite abgewandten Ende, in die Einlaßkammer 9. Die Einlaßkammer 9 mündet also zentrisch vor dem Gehäusedeckel 11. Das in die Einlaßkammer 9 ragende Ende der Antriebswelle wird in dieser Anmeldung als Mischende oder Mischwelle 12 be zeichnet.The main stream of the thermoplastic melt which is brought in by the extruder through the melt line 8 initially reaches an inlet chamber (also called a mixing chamber in the context of this application) 9 . In contrast to previously known pump designs, the drive shaft 2 is guided through the entire housing and projects into the inlet chamber 9 with its end facing away from the drive side. The inlet chamber 9 thus opens centrally in front of the housing cover 11 . The protruding into the inlet chamber 9 end of the drive shaft is referred to in this application as a mixing or mixing shaft 12 be.

Von der Mischkammer 9 gehen Teilkanäle 16 aus. Diese Teilkanä le 16 sind in der Deckelplatte 11 jeweils zu dem Einlaßkanal 16 einer jeden Zahnradpaarung geführt. Die Einlaßkanäle des vorderen Zahnradsatzes, welcher der Deckelplatte 11 benachbart ist, durchdringen fluchtend auch die Zwischenplatte 14 und gelangen sodann zu den jeweiligen Einlässen des zweiten Zahn radsatzes. Von jeder Zahnradpaarung des Sonnenrades 1 mit einem der Planetenräder 4 geht auch ein Auslaßkanal 17 aus. Die Auslaßkanäle des vorderen Zahnradsatzes, der der Deckel platte 11 benachbart ist, verläßt diesen Zahnradsatz über die Wellen 7 der Planetenräder 4 bzw. 5 bzw. 6. Die Auslaßkanäle 17 des zweiten Zahnradsatzes durchdringen unmittelbar die Deckelplatte 15. Die genaue räumliche Lage der Einlaß- und Auslaßkanäle ist aus den Figuren nicht ersichtlich, sie ist jedoch aus dem Stand der Technik bekannt und hier nicht weiter dargestellt, da sie nicht Gegenstand der Erfindung ist. Es soll hier lediglich gezeigt werden, daß die Erfindung auf Mehrfachpumpen beliebiger Bauart und insbesondere Zahnradpum pen beliebiger Bauart anzuwenden ist, sofern die Voraussetzung erfüllt ist, daß die Mehrfach-Pumpe durch eine gemeinsame Antriebswelle angetrieben wird. Die Mischwelle 12 der Antriebswelle 2 kann auch auf der An triebsseite liegen. Dies kann aus einbautechnischen Gründen zweckmäßig sein, es hat jedoch den Nachteil, daß weitere Dichtungen erforderlich sind. Die Ausführung nach dem gezeig ten Ausführungsbeispiel hat demgegenüber den Vorteil, daß die Zuführung des Hauptstromes nicht durch die technischen Gege benheiten des Antriebes behindert wird. Daher ist die Funktion der Einlaßkammer, gleichzeitig als Mischkammer und Verteil erkammer zu dienen, hier gut zu verwirklichen.Subchannels 16 extend from the mixing chamber 9 . These Teilkanä le 16 are guided in the cover plate 11 to the inlet channel 16 of each gear pair. The inlet channels of the front gear set, which is adjacent to the cover plate 11 , penetrate in alignment also the intermediate plate 14 and then arrive at the respective inlets of the second gear set. An outlet channel 17 also extends from each gear pair of the sun gear 1 with one of the planet gears 4 . The outlet channels of the front gear set, which plate 11 is adjacent to the cover, leaves this gear set via the shafts 7 of the planet gears 4, 5 and 6 . The outlet channels 17 of the second gear set penetrate directly through the cover plate 15 . The exact spatial position of the inlet and outlet channels is not apparent from the figures, but it is known from the prior art and is not shown here because it is not the subject of the invention. It is only to be shown here that the invention can be applied to multiple pumps of any type and in particular gear pumps of any type, provided that the requirement is met that the multiple pump is driven by a common drive shaft. The mixing shaft 12 of the drive shaft 2 can also be on the drive side. This can be useful for installation reasons, but it has the disadvantage that additional seals are required. The embodiment according to the shown embodiment has the advantage that the supply of the main stream is not hindered by the technical conditions of the drive. Therefore, the function of the inlet chamber to serve as a mixing chamber and distribution chamber at the same time can be realized well here.

Das Mischende 12 der Antriebswelle ist mit Misch elementen besetzt. In dem Ausführungsbeispiel ist gezeigt, daß von der Antriebswelle und von den zylindrischen Wandungen der Mischkammer Stifte radial abstehen. Diese Stifte sind in abwechselnden Normalebenen angeordnet. Diese Stifte, die relativ zueinander aneinander "vorbeiwandern", bewirken eine gute Durchmischung des unter Druck die Mischkammer durchströ menden Hauptstromes, bevor er in Teilströme aufgeteilt wird. Auch andere Mischelemente an der Mischwelle 12 der An triebswelle 2 und/oder den Wandungen der Mischkammer sind denkbar und im Stand der Technik beschrieben.The mixing end 12 of the drive shaft is filled with mixing elements. In the exemplary embodiment it is shown that pins protrude radially from the drive shaft and from the cylindrical walls of the mixing chamber. These pins are arranged in alternating normal levels. These pins, which “migrate past one another” relative to one another, bring about thorough mixing of the main stream flowing through the mixing chamber under pressure before it is divided into partial streams. Other mixing elements on the mixing shaft 12 of the drive shaft 2 and / or the walls of the mixing chamber are also conceivable and described in the prior art.

Durch die Benutzung der Antriebswelle als Mischwelle und durch die intensive Durchmischung des Hauptstromes unmittelbar vor seiner Aufteilung in Teilströme wird bewirkt, daß sämtliche Querschnittsbereiche des Hauptstromes miteinander vermischt werden. Es wird ausgeschlossen, daß evtl. Temperaturgradienten zwischen den einzelnen Querschnittsbereichen sich bei der Auf teilung in Teilströme wieder bemerkbar machen. Man erreicht hierdurch, daß sämtliche Teilströme nicht nur in sich sondern auch untereinander homogen sind und eine gleichmäßige Tempera tur und Viskosität haben.By using the drive shaft as a mixing shaft and by the intensive mixing of the main stream immediately before its division into partial streams causes all Cross-sectional areas of the main stream mixed together become. It is excluded that any temperature gradients between the individual cross-sectional areas during the opening Make division into partial flows noticeable again. You get there in that all sub-streams not only in themselves but are also homogeneous with each other and a uniform tempera ture and viscosity.

In Fig. 3 ist eine Spinnanlage dargestellt. Die Spinnanlage besteht aus dem Extruder, in dem ein thermoplastisches Materi al aufgeschmolzen und unter Druck in die Schmelzeleitung gefördert wird. Die Schmelzeleitung führt in den Spinnkopf. In dem Spinnkopf wird die Schmelze an die Mehrfach-Pumpe nach dieser Erfindung angeschlossen. In dem Spinnkopf wird der Hauptstrom durch die Mehrfach-Pumpe in Teilströme aufgeteilt. In Fig. 3, a spinning machine is illustrated. The spinning system consists of the extruder in which a thermoplastic material is melted and conveyed into the melt line under pressure. The melt line leads into the spinning head. In the spinning head, the melt is connected to the multiple pump according to this invention. In the spinning head, the main flow is divided into partial flows by the multiple pump.

Jeder Teilstrom wird sodann einer Spinndüse zugeführt. Aus der Spinndüse wird eine Vielzahl von Multifilamentfäden ersponnen. Jeder Faden wird durch eine Galette abgezogen und dann ver arbeitet und/oder aufgewickelt.Each partial stream is then fed to a spinneret. From the A variety of multifilament threads are spun. Each thread is drawn off by a godet and then ver works and / or wound up.

Claims

1. spinning plant for thermoplastic threads,

1.1. with an extruder for melting a thermoplastic and pressing the melt out into a main stream,
1.2. with a melt line that connects to the extruder and in which the main flow is conducted,
1.3. with a distributor pump, which is connected to the melt line and in which the main flow is split up into several partial flows,
which consists of several partial pumps, each of which is supplied with a partial flow and which is driven by a common drive shaft;
1.4. each with a spinneret, which is supplied for the spinning of a filament bundle each because a partial stream, characterized in that
1.5. the main flow in the distributor pump is guided into a mixing chamber ( 9 ) surrounding the drive shaft ( 2 ) and from there divided into the individual partial flows and fed to one of the partial pumps,
1.6. that the drive shaft ( 2 ) in the area of the mixing chamber ( 9 ) is designed as a mixing shaft ( 12 ).

2. Multiple gear pump with several gear pairs, which are driven by a common drive shaft and each form a partial pump,
with an inlet chamber for a main flow, with subchannels that branch off from the inlet chamber and one of which leads to the inlet of a gear pair, so that the main flow is split up into several sub-flows,
characterized in that
the inlet chamber is penetrated by the drive shaft (2), and that the inlet chamber as a mixing chamber (9) and the on drive shaft (2) are designed as a mixing shaft (12).