УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЛИННОМЕРНОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 1999 года по МПК D02J13/00 F26B13/02 

Изобретение относится к производству химических волокон и нитей, а именно к оборудованию для непрерывной термической обработки длинномерных материалов типа жгутов и нитей, и может быть использовано в химической, текстильной и легкой промышленности.

Известен аппарат для непрерывной термической обработки жгутов и нитей /а. с. СССР N 1108152, кл. D 02 J 13/00, 15.08.84/, состоящий из кожуха, электропроводящих коаксиальных труб с изолированными боковыми поверхностями, соединенными между собой и подключенными к источнику тока, трубы в сечении имеют форму эллипса. Внутри трубы строго по центру вдоль оси труб располагают жгут. Недостатки устройства: низкая интенсивность нагрева, приемлемо только для жгута, большие габариты и энерго-потери и затраты /пат. РФ N 2101401, кл. D 02 J 13/00, БИ N 1, 10.01.98/.

Известно устройство для непрерывной термической обработки длинномерного материала, которое может быть использовано в качестве прототипа, состоящее из кожуха с теплоизолированной трубой и проходящим через нее обрабатываемым плосковидным материалом, транспортирующего через трубу узла, средства для перемещения внутри трубы газообразной среды, нагревательных элементов, расположенных внутри трубы параллельно материалу. Причем поверхность трубы по обе стороны от плоскости материала выполнена в виде стыкующихся друг с другом и повторяющихся по меньшей мере дважды участков выпуклых цилиндрических поверхностей, ориентированных вдоль или поперек оси трубы, и имеет внутреннюю зеркальную/отражающую поверхность. Недостатки устройства: быстрое изменение отражающей способности зеркальных поверхностей трубы из-за оседания на ней различных веществ, выделяемых из материала при его термообработке /например, низкомолекулярных соединений/, что приводит к простоям /для смены, очистки/, увеличению энергозатрат.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому и взятым нами за прототип является устройство для непрерывной термической обработки длинномерного материала /пат. РФ N 2078161, кл. D 02 J 13/00, БИ N 12, 27.04.97, состоящее из кожуха с по меньшей мере одной теплоизолированной трубой с внутренней зеркальной поверхностью, проходящим через трубу длинномерным ориентированным вдоль оси трубы материалом, транспортирующего материал узла, средства для перемещения внутри трубы газообразной среды и по меньшей мере одного нагревательного элемента. Недостатки устройства: - быстрое изменение отражающей способности внутренней зеркальной поверхности трубы из-за оседания на ней различных веществ, выделенных из материала при его термообработке /например, низкомолекулярных соединений/, что приводит к простоям /для смены, очистки ее/, увеличению энерго-затрат, ухудшению качества продукции /из-за неровноты прогрева при изменении отражающей способности зеркальной поверхности трубы при оседании на ней различных веществ; - сложно очищать и заменять зеркальную поверхность при выбранном конструктивном решении, т.к. требуется разбирать практически все устройство, чтобы очистить или заменить поверхность трубы внутри.

Целью данного изобретения является уменьшение /предотвращение/загрязнения/оседания/ зеркальной поверхности трубы различными веществами, выделяемыми из материала в процессе термообработки например, низкомолекулярными соединениями, которые закрывают поверхность и изменяют теплотехнические характеристики устройства, приводя к простоям его для очистки или замены зеркальной поверхности и увеличению энерго-затрат и потерь.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для непрерывной термической обработки длинномерного материала, содержащем кожух, внутри которого расположена, по крайней мере, одна теплоизолированная труба с проходящим через нее материалом и с зеркальной внутренней поверхностью, средство для перемещения газообразной среды по меньшей мере один нагревательный элемент, а также транспортирующий через трубу материал узел, зеркальную поверхность трубы и/или саму трубу изготавливают подвижными в продольном и/или поперечном направлении по отношению к оси трубы /устройства/, а устройство снабжают приспособлением для придания подвижности зеркальной поверхности и/или самой трубе.

Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображено: на фиг. 1 - общий вид устройства в разрезе при прохождении материала под натяжением и продольном перемещении зеркальной поверхности по отношению к трубе; на фиг. 2 - то же, но с движением трубы по отношению к кожуху; на фиг. 3 - как на фиг. 2, но дополнительно в поперечном направлении колеблется зеркальная поверхность трубы; на фиг. 4 - варианты смещения зеркальных поверхностей или труб при остановах работы на устройстве; на фиг. 5 - общий вид устройства в разрезе при свободной укладке материала на транспортирующий узел.

Устройство состоит /см. фиг. 1/ из кожуха 1, внутри которого расположена одна или несколько труб 2, покрытых снаружи теплоизоляцией 3. Внутренняя поверхность 4 трубы 2 выполнена зеркальной, отражающей световое излучение. Внутри трубы пропускают обрабатываемый длинномерный материал 5 под натяжением /фиг. 1-4/ - нити, жгут или без натяжения, при свободной укладке материала 5 /фиг. 5/ - нити, жгут, нетканые материалы, ткани - на транспортирующий через трубу 2 узел 6, который может быть выполнен по разному, в зависимости от технологических особенностей термообработки: например, в виде тянущих вальцев вне трубы 2 /фиг. 1-4/ или более сложной системы с размещением некоторых элементов внутри трубы /фиг. 5/. Также внутри трубы 2 размещают средство 7 для перемещения газообразной среды, например, в виде вентилятора или сопел, и нагревательный элемент 8 по меньшей мере один, количество излучателей в каждом нагревательном элементе может быть различным. Для возвратно-поступательного перемещения зеркальной поверхности 4 и/или трубы 2 вдоль и/или поперек оси устройства, последнее снабжено приспособлением 9 для придания подвижности указанным элементам 4 и/или 2 устройства. В качестве приспособления 9 могут быть использованы самые разнообразные устройства, которые обеспечивают как быстрое и постоянное возвратно-поступательное перемещение поверхности 4 и/или трубы 2 например, самые различные вибраторы /пьезодинамические, механические, электромеханические, электродинамические и т. д. , так и достаточно медленное, периодическое перемещение поверхности 4 и/или трубы 2 - при останове или пуске устройства - с помощью, например, поршневого механизма. На фиг. 1-5 одновременное применение приспособлений 9 для вибрационных функций подвижных элементов 4, 2 устройства и периодических - при пуске и останове - смещение тех же элементов не показано. Из-за многообразия способов и вариантов выполнения крепления и обеспечения подвижности зеркальной поверхности 4 в трубе 2 и трубы 2 в кожухе 1 на фиг. 1-5 представлен вариант с использованием двух боковых стенок 10, зазоров между ними 11, направляющих 12, пазов 13 между поверхностью 4 и трубой 2 или трубой 2 и дополнительной трубой 14. При продольном перемещении элементов 4 и 2 вдоль оси устройства пазы 13 могут быть заполнены жидкостью /для смазки и отбора тепла от зеркальной поверхности 4/.

Устройство работает следующим образом. Длинномерный материал 5 пропускают через трубу 2. Материал может проходить по трубе в натянутом состоянии /под натяжением/ при помощи транспортирующего узла 6, выполненного, например в виде роликов вне трубы 2 /фиг. 1-3/ - для нитей и жгутов или в свободном состоянии, предварительно уложенном на транспортирующем узле 6, который представляет собой конструкцию, содержащую несущие внутри трубы материал элементы /например, пластины, транспортер и т.д./ и подающие и отводящие материал элементы вне трубы /устройства/ - жгуты, нити, нетканые материалы, ткани. После заправки материала 5 через трубу 2 /при работе с материалом под натяжением устройство может иметь боковую продольную заправочную дверцу - на фиг. 1-3 не показано /и достижении внутри трубы необходимого по технологии режима термообработки, за счет подачи энергии на нагревательные элементы 8 и локализации ее на материале 5 при помощи зеркальной поверхности 4 трубы, начинается сам процесс термообработки. Движение материала через трубу 2 осуществляется при помощи транспортирующего узла 6. Для обеспечения стабильности процесса термообработки - предотвращения и уменьшения покрытия поверхности 4 различными продуктами выделения материала при термообработке /различные низкомолекулярные фракции полимеров, препарации, пластификаторы, пары воды и т.д./ реализуется процесс вибрации зеркальной поверхности 4 без или с трубой 2 вдоль и/или поперек оси устройства при помощи приспособления 9 для придания подвижности элементам 4 и 2. Одновременно вибрация способствует интенсификации процесса охлаждения зеркальной поверхности 4, что также улучшает отражающую способность поверхности 4. Перегреву этой же поверхности 4 препятствует и циркуляция газовой среды внутри устройства при помощи средства 7, а также заполнение жидкостью пазов 13. Зеркальная поверхность 4 может вибрировать только в одном направлении /например, вдоль или поперек оси устройства /или одновременно сразу же в нескольких /например, вдоль и поперек/, при этом поверхность 4 вибрирует поперек оси /может/ и вместе с трубой 2 вдоль оси устройства /фиг. 3/. Для предотвращения перегрева материала 5 при остановах устройства можно смещать одну половину зеркальной поверхности 4 относительно другой, как показано на фиг. 4. При этом происходит смещение эксцентриситета и меняется фокусировка потока энергии, благодаря чему на материал резко уменьшается поток энергии - исключается перегрев материала. Вибрация поверхности 4 и смещение одной ее половины относительно другой могут реализовываться, как от одного и того же приспособления 9, так и от разных приспособлений 9, различающихся, например, даже по типу работы. Естественно, перед началом работы, пуском необходимо восстановить первоначальное состояние поверхности 4 и фокусировку энергии на материале. Важно отметить, что вибрация поверхности 4 способствует также и дополнительному энергетическому воздействию на материал 5-акустическому, что позволяет уменьшить подвод энергии к нагревательному элементу 8, содержащему один или несколько разных излучателей для концентрированного воздействия на различные фрагменты полимера и всего материала в целом.

Преимущества предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом следующие: - уменьшается/предотвращается/загрязнение/оседание/ зеркальной поверхности трубы различными веществами, выделяемыми материалом при термообработке в трубе, такими, например, как низкомолекулярные фракции полимера, содержащими в нем до попадания материала в трубу или образовавшимися при термоокислительной деструкции полимера внутри трубы, пластификатора, препараций, воды и т.д.; это способствует более длительному сохранению первоначальной чистоты зеркальной поверхности трубы и максимальной фокусировке энерго-потока на материале, которые, естественно, изменяются при загрязнении поверхности различными веществами - в результате увеличивается продолжительность непрерывной работы устройства при постоянных параметрах обработки /меньше простои оборудования, уменьшаются энергозатраты и потери, улучшается качество готовой продукции/; - предотвращается перегрев и обрыв материала при остановах, т. к. энерго-поток сразу же при останове отводится от материала /изменяется фокусировка потока энергии при останове, путем смещения двух половин зеркальной поверхности относительно друг друга при эллипсоидном сечении зеркальной поверхности трубы, что способствует повышению производительности труда и улучшению качества готовой продукции.

Использование: область получения химических волокон и материалов на их основе. Устройство содержит одну или несколько труб, помещенных в кожух. Каждая труба имеет зеркальную внутреннюю поверхность, которая и/или сама труба изготавливаются подвижными в продольном и/или поперечном направлении по отношению к оси трубы, а устройство снабжено приспособлением для придания подвижности зеркальной поверхности и/или самой трубе. Это приспособление позволяет обеспечить вибрационное колебание зеркальной поверхности трубы и/или самой трубы для предупреждения загрязнений отражающей поверхности трубы и/или смещение одной половины зеркальной поверхности относительно другой для избежания перегревов материала при остановах. 5 ил.

Устройство для непрерывной термической обработки длинномерного материала, содержащее кожух, внутри которого расположена по крайней мере одна теплоизолированная труба с зеркальной внутренней поверхностью и проходящим через нее обрабатываемым материалом, средство для перемещения газообразной среды в трубе, по меньшей мере один нагревательный элемент и узел, транспортирующий материал через трубу, отличающееся тем, что зеркальная поверхность трубы и/или сама труба изготовлены подвижными в продольном и/или поперечном направлениях по отношению к оси трубы, при этом устройство снабжено приспособлением для придания подвижности зеркальной поверхности и/или самой трубе.