喷丝头 【技术领域】
本发明涉及一种按权利要求1前序部分的用来熔融纺造多个条状单丝/长丝的喷丝头。
背景技术
例如由DE19932852A1已知一种这一类型的喷丝头。
已知喷丝头具有一壳体，它用来接纳一喷丝板、一孔板、一过滤器组件，以及一入口件。喷丝板、孔板和入口件装入壳体内，并通过一螺纹装置固定在壳体内部。壳体的内部零件由一种具有比壳体材料高的热膨胀系数的材料制成。从而达到，在例如可能在300℃附近的范围内的喷丝头运行状态下在喷丝头壳体内部的内部零件比包围内部零件的壳体更剧烈地膨胀。由此产生一种压紧力，它使内部零件之间和内部零件与壳体之间分界缝(Trennfuge)保持密封。
但是这种已知喷丝头具有这样的缺点，即始终必须采用不同的材料来制造喷丝头的壳体和壳体内部零件。此外在选择内部零件的材料时始终必须考虑对于待引导的聚合物熔体的具有足够强度和耐久性的要求。因此只能考虑热膨胀系数只有小的差别的材料。因此已知喷丝头只适用于很高的运行温度，以产生足够的密封效果。
由DE19935982A1还已知一种喷丝头，其中在壳体内部装入一过滤器组件和喷丝板。这里纺丝喷丝板通过螺纹(件)固定在壳体内。这里内部零件也由具有比壳体大地热膨胀系数的材料构成。因此这里也出现上述同样的缺点。此外安装状态要求，通过内部零件相对于壳体较大的热膨胀既建立径向作用的也建立轴向作用的压紧力。
由DD125421已知一种喷丝头，其中在一套管内装有纺丝喷丝板和孔板，套管通过螺纹装置固定在一形成熔体入口的壳体件的端面上。在壳体件端面与装上的孔板和喷丝板之间在容纳内部件的套筒内部装一密封件。套管由具有比壳体件和螺纹装置高的热膨胀系数的材料构成，以便在套管受热时达到安装在各零件之间的密封件的变形，并从而达到自动密封。这种已知喷丝头存在这样的缺点，即喷丝头的内部零件直接插在一剧烈膨胀的壳体件内。此因在考虑热膨胀的情况下内部零件必须以相应的间隙装入，但是这对用于使接缝密封的要求的配合精度起不利的影响。
【发明内容】
本发明的目的是，这样地改进开头所述类型的这种喷丝头，使得在壳体内部配合精确地安装在一起的内部零件基本上与其材料无关地在运行时保持自动密封。
按照本发明这个目的通过这样的方法实现，即在壳体和内部零件之一之间设置至少一个膨胀体，膨胀体由具有比壳体材料高的热膨胀系数的材料制成，且这种材料在受热时在壳体内部产生压紧力，以自动密封地张紧喷丝板和入口件。
本发明的特征为，喷丝头的壳体以及壳体的内部零件可以由这样的材料制成，所述材料只需满足对于引导熔体以及挤出熔体的要求，例如强度和耐久性。对于自动密封所需要的压紧力仅仅在受热时通过膨胀体促成。壳体以及内部零件如入口件和喷丝板既可以由相同的材料也可以由不同的材料制成。
为了保证，在喷丝头工作时继续保持在装配后通过螺纹装置形成的在壳体内的内部零件的预紧力或者该预紧力和由膨胀体受热附加地产生的压紧力一起作用在待密封的内部零件上，按本发明的喷丝头优先做成这样，使得在受热时可产生一基本上沿由螺纹装置确定的夹紧方向作用的压紧力。
这里可以通过这样的方法改进用来产生定向压紧力的效果，即膨胀体和/或膨胀体材料具有一种结构，它促使膨胀体在受热时基本上沿一个方向膨胀。这例如在一膨胀体中可以通过相应的长/宽比达到。
在采用在一圆柱形壳体内插入圆形喷丝板的圆形喷丝头时，按照本发明一种有利的改进方案膨胀体优先设计成一膨胀环。其中该膨胀环安装在壳体盖板或壳体底板和入口件之间。
在采用矩形喷丝头时膨胀体也可以有利地由多个设置在入口件和壳体盖板或壳体底板之间的膨胀件形成。
与膨胀体的形状无关，按照本发明一种优选的实施形式建议，膨胀体配设一压紧板，由它形成与壳体或与入口件的接触面。由此，有利地产生一平面负荷，从而产生均匀作用在分界缝整个长度上的压紧力。
特别是在可能的清洁过程上，为了便于装拆，膨胀体既可与壳体也可与入口件固定连接。
为了例如在工作温度低于200℃时改善自动密封效果，可以这样加大压紧力，即按照本发明一种特别有利的改进方案壳体由一种壳体材料形成，该材料与内部零件—例如入口件和喷丝板—的材料相比具有较小的热膨胀系数。这样除膨胀体外壳体内的内部零件的较大的膨胀也产生一相对于壳体的压紧力。
为了在这种类型的喷丝头时实现通过喷丝板的全部喷丝孔均匀地挤出聚合物熔体，在壳体内入口件和喷丝板之间附加地设置一过滤器组件和一孔板。其中入口件、过滤器组件，孔板和喷丝板通过螺纹装置固定在壳体内。这时为了提高密封效果尤其是可以在接缝内镶入密封件。
在喷丝头的工作中在挤出聚合物熔体时可能达到这样的压力和温度，它们可能引起壳体内的内部零件过载以及壳体件或螺纹装置的过载。按照本发明一种有利的改进方案在壳体和内部零件之一之间夹紧一用作破坏保护装置的弹簧。这时在内部零件和壳体之间形成一弹簧变形量(Federweg)，从而可以可靠地承受不受控的膨胀。
按本发明的喷丝头的特征特别在于，膨胀体只具有用来形成由受热引起的压紧力的功能。由用于熔融纺造长丝的喷丝头实现的功能对于膨胀体是不相关的。因此膨胀体材料的选择可以只针对热膨胀的因素。金属或金属合金例如铜特别适合于此。为了保证，即使在清洁过程中也保持膨胀体的基本强度，最好采用这种类型的金属和金属合金，其熔点高于500℃。
但是也存在这样的可能性，即将膨胀体和支承件设计成可更换的，使得为了清洁只需将导通熔体的零件放入炉内。
附图的简要说明
下面借助于几个在附图中表示的实施例说明本发明。
附图表示
图1示意表示根据本发明的喷丝头的第一个实施例的剖视图；
图2示意表示根据本发明的喷丝头的另一个实施例的剖视图；
图3示意表示图2中实施例的俯视图；
图4和5示意表示根据本发明的喷丝头的另一个实施例。
【具体实施方式】
图1中表示根据本发明的喷丝头的一第一实施例的剖视图。喷丝头具有一圆柱形壳体1，它朝上侧方向由一底板6在端侧限定。底板6中央有一孔13。一插入壳体1的入口件2的凸台20通过壳体底板6上的孔13伸出。在入口件2和壳体底板6之间设一做成膨胀环的膨胀体8。
其中入口件2通过环形膨胀体8支承在壳体底板6上。入口件2在其伸出的壳体1之外的凸台20上有一熔体入口5，它通过一入口通道14和熔体通道26与入口件2内的一分配腔15连通。在壳体1内的入口件2的端侧上连接一过滤器组件9、一孔板10和一喷丝板3。在喷丝板3和孔板10之间设有一位于外部的环绕的密封件11。同样做成筛板的过滤器组件9也被一环绕的密封件29围绕。密封件29设置在孔板10和入口件2之间。喷丝板3通过一弹簧组件27支承在螺纹装置7的凸缘12上。这里在喷丝板3的下侧和凸缘12之间形成一空隙28，它是用于弹簧组件27的弹簧变形量的尺寸。弹簧组件27可以由一个环形弹簧或多个弹簧形成。螺纹装置7做成一锁紧螺母，它作用在壳体1周向上的螺纹部21内。喷丝板3向下是外露的，因此在喷丝板3之内形成的喷嘴孔4形成熔体出口。
为了装配图1中所示的喷丝头，首先将壳体1的底板6向下放入一装配装置内。然后依次将环形膨胀体8、入口件2、过滤器组件9、孔板10和喷丝板3连同弹簧组件27以及所属的密封件11和29插入壳体1内。最后将螺纹装置7拧在壳体1的螺纹21上。这时放入的内部零件在壳体1内相互预紧。在为了使用而将喷丝头装在纺丝箱体内之前，首先将喷丝头在炉子内加热到约200℃至250℃的温度。由于采用不同的材料和在热作用下例如由铜或铜合金制成的膨胀体8比例如由钢制成的壳体1更剧烈地膨胀。膨胀体8基本上向孔板10和喷丝板3方向膨胀，因此在预紧力上附加地产生一沿相同方向作用的压紧力。由此在入口件2、孔板10和喷丝板3之间的分界缝内实现自动密封。通过在单个零件的分界缝内采用密封件11和29保证，即使在关键的初纺/生头阶段(Anspinnphase)内也保证对外的充分密封。此外在熔体压力完全发挥作用时密封效果更加提高。
在本发明的喷丝头工作期间通过喷丝头的熔体入口5输入聚合物熔体，并通过入口通道14和熔体通道26到达分配腔15。聚合物熔体从分配腔15出发穿过过滤器组件9和孔板10。然后聚合物熔体通过喷丝板3的喷嘴孔4挤出形成多个条状长丝。其中在分配腔15内部熔体压力可达到250bar。为了过滤聚合物熔体过滤器组件9最好由一个或几个具有不同筛孔径(Maschenweite)的筛网构成。但是也可以在孔板10上方采用由具有不同颗粒大小的过滤颗粒(Filtergranulate)组成的过滤器组件。
为了通过喷丝头的受热产生尽可能大的压紧力，内部零件—如入口件2、孔板10和喷丝板3—可以由一种具有比壳体1高的热膨胀系数的材料制成。例如壳体可以由钢，内部零件由一种不锈钢，膨胀体同样由一种不锈钢制成。这种结构有这样的优点，即在采用一种不锈钢时保证内部零件相对于聚合物熔体的耐久性。
在图1中所示的实施例中膨胀环8与底板6固定连接。因此为了清洁，可以方便地拆卸和重新装上导通熔体的零件。
对于在装好的喷丝头上进行清洁过程的情况，这样选择膨胀体的材料，使得500℃以上的高清洁温度不致造成膨胀体不希望的变化。因此膨胀体材料的熔点至少应该在500℃以上。
为了能够吸收壳体1内部的不受控的膨胀而不过载，在螺纹装置7和喷丝板3之间夹紧弹簧组件27。在喷丝板3的下侧和螺纹装置7的凸缘12之间形成的空隙28使得内部零件和膨胀体可以额外地膨胀。
在图2和3中示出了本发明喷丝头的另一个实施例。这里图2示意性地以侧视图，图3以俯视图示意性地表示喷丝头。如果没有指明参考其中一个附图，以下说明适用于两个附图。
具有同样功能的构件具有同样的附图标记，与前一个实施例不同在图2和3中所示的实施例做成一矩形喷丝头。为此喷丝头具有一矩形壳体1，它在下侧上具有一带有一个对于挤出长丝所需要的孔23的壳体底板22。在壳体1内部壳体底板22上安装一矩形喷丝板3、一密封件11、一孔板10、一带有密封件29的过滤器组件9，以及一入口件2。入口件2在壳体1中部区域内具有一凸台20，它从壳体1中伸出并形成熔体入口5。为了接纳由两个相互分离设置的膨胀件8.1和8.2形成的膨胀体8，入口件2具有两个并排设置的凹陷部24和31，膨胀件8.1和8.2被接纳在这两个凹陷部内。膨胀件8.1和8.2在入口件2之外分别支承在一压紧板19和30上。在压紧板19和30上方壳体1通过壳体盖板16封闭。这里壳体盖板16通过销25固定。在壳体盖板16中加工两个相互并排的分别带一位于内部的螺纹部21和24的孔32和33。在螺纹部21和34内分别拧入一螺纹装置7.1和7.2，它们直接作用在压紧板19和30上。从而在装配时在装在壳体1内的内部零件的内部实现预紧。这里螺纹装置7.1和7.2均匀地拧入壳体盖板16的螺纹部21和34内。
用于做成膨胀件的膨胀体8、壳体1以及内部零件的材料的选择可以根据按图1的实施例进行。装配过程以及用于产生压紧力的喷丝头的加热也和上面的实施例相同。在这方面参照上面的说明。
如图2中所示，本发明的喷丝头的实施例具有一保险元件，以便能够吸收不受控的膨胀。为此在螺纹装置7.1和压紧板19之间以及螺纹装置7.2和压紧板30之间分别夹紧一弹簧18。在螺纹装置7.1和7.2与压紧板19和30之间分别形成一空隙28，它限定弹簧18许可的弹簧变形量，从而使内部零件可以最大限度地膨胀。
图4和5表示本发明的喷丝头的又一个实施例，其中图4示意性地表示实施例的横剖视，图5示意性地表示一纵剖视。如果没有指明参考其中一个附图的话，以下说明适用于两个附图。这里相同功能的构件为了看得清楚起见具有相同的附图标记。
喷丝头的在图4和5中所示的实施例中具有一管状壳体1。管状壳体水平布置，在端部分别通过一侧板36.1和36.2及一盖板35.1和35.2封闭，其中在侧板36.1和36.2以及盖板35.1和35.2之间作用多个压簧37。在壳体1内侧板36.1和36.2之间相互重叠地设置喷丝板3、孔板10、过滤器组件9、入口件2和一压紧板19。在喷丝板3和孔板10之间设有密封件11，孔板10和入口件2之间设有密封件29。这里密封件29围绕过滤器组件9。形成分配腔15的入口件2与一入口管接头(Einlassadaptor)17连接，入口管接头形成壳体1外的熔体入口5，并与入口件2形成一通入分配腔15的入口通道14。
在壳体1的下侧上壳体1内的喷丝板3的区域内加工出一喷头孔23，使得从喷丝板3的喷嘴孔4中出来的长丝条可以无阻碍地挤出。在相对一侧壳体1具有多个用来分别接纳一螺纹装置7的孔33。螺纹装置7通过螺纹部34与壳体1连接。在本实施例中一共设有四个螺纹装置7.1至7.4。通过螺纹装置7.1至7.4分别将一弹簧18压紧在压紧板19上。在压紧板19的相对的下侧上设置多个膨胀体8.1至8.4，它们支承在入口件2和压紧板19之间。
在图4和5中所示的实施例的功能和本发明喷丝头的前述实施例相同，因此这里参照上述说明。为了清洁喷丝头只是将导通熔体的构件2、3和10在约500℃的温度下在一高温分解炉中完全灼烧(ausbrennen)。带有膨胀体8.1至8.4的压紧板19可以更换，并因此不必经受高的清洁温度。由此造成更大的材料选择多样性。
本发明的喷丝头的特征是，可对应于其功能选择单个零件的材料。因此存在这样的可能性，每个功能，例如引导熔体、建立压紧力或确保内压力，可以按要求通过相应的材料选择最佳地进行。这里重要的是，通过所用材料受控制的膨胀达到自动密封作用。由于这种效过可以在室温时并由此在零件的较小的预紧力的情况下迅速和方便地装配喷丝头。喷嘴组件的密封性与螺纹装置用多大的拧紧力矩拧紧无关。因此本发明的喷丝头的特征是高的运行可靠性。
本发明的喷丝头的所示实施例的结构以及单个零件的结构是举例性的。本发明包括内部零件在壳体之内通过附加的膨胀体自动密封地张紧的所有喷丝头。
附图标记表
1 壳体 2 入口件
3 喷丝板 4 喷丝孔
5 熔体入口 6 底板
7 螺纹装置 7.1、7.2、7.3、7.4 螺纹装置
8 膨胀体 8.1、8.2、8.3、8.4 膨胀件
9 过滤器组件 10 孔板
11 密封件 12 凸缘
13 孔 14 入口通道
15 分配腔 16 盖板
17 入口接续器 18 弹簧
19 压紧板 20 凸台
21 螺纹部 22 壳体底板
23 喷头孔 24 凹陷部
25 销 26 熔体通道
27 弹簧组件 28 空隙
29 密封件 30 压紧板
31 凹陷部 32 孔
33 孔 34 螺纹部
35.1、35.2 盖板 36.1、36.2 侧板
37 压簧