УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЛИННОМЕРНОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2001 года по МПК D02J13/00 

Изобретение относится к области производства химических волокон, а именно к оборудованию для термической обработки длинномерного материала.

Термообработка широко применяется в производстве многих видов химических полимерных волокон для придания им потребительских свойств, а также как стадия процесса получения углеродных волокон - термоокисление.

Известно устройство для непрерывной термической обработки длинномерного материала, содержащее кожух, внутри которого расположена теплоизоляционная труба для прохождения через нее обработанного длинномерного плосковидного материала, нагревательные элементы, расположенные внутри трубы параллельно материалу, средство для поддержания длинномерного материала, размещенное внутри трубы параллельно плоскости материала, согласно изобретению оно дополнительно имеет средство для перемещения внутри трубы газообразной среды. Внутренняя поверхность трубы выполнена отражающей. Средство для поддержания материала выполнено в виде стержней, роликов, перфорированной пластины или ленточного транспортера. По меньшей мере один стержень, ролик имеет каналы для удаления или подачи газо-, жидко- или пылеобразных веществ из трубы и внутрь нее и подсоединены к патрубку на кожухе (RU 2101401 C1, 10.01.1998).

Недостатки устройства:
- сложность конструкции, обусловленная расположением в рабочей зоне всех основных деталей и узлов, в том числе нагревательных элементов, которые в ходе процесса загрязняются побочными смолистыми продуктами и требуют чистки или замены, приводящей к простою;
- загрязнение смолистыми побочными продуктами внутренней поверхности трубы и изменение ее отражающей способности, что приводит к неравномерности прогрева материала, ухудшению качества, увеличению энергозатрат, простоям оборудования;
- отсутствие средства для накопления и вывода из рабочей зоны смолистых побочных продуктов, загрязняющих обрабатываемый материал и детали устройства.

В другом патенте тех же заявителей, наиболее близком по технической сущности к заявляемому, зеркальную поверхность трубы и/или саму трубу изготавливают подвижными, т.е. реализуется процесс вибрации зеркальной поверхности с целью предотвращения и уменьшения загрязнения поверхности продуктами выделения материала при термообработке. Недостатком данного устройства, так же как и предыдущего, является сложность конструкции, обусловленная расположением в рабочей зоне всех основных деталей и узлов, требующих периодической чистки или ремонта; размещение в рабочей зоне нагревательных элементов, которые в ходе процессов загрязняются побочными смолистыми, возможно химически активными продуктами и уменьшают свою теплоотдачу. Не решена проблема накопления и вывода из рабочей зоны смолистых продуктов, которые в результате вибрации зеркальных поверхностей могут оседать на других деталях внутреннего устройства трубы и на материале (RU 2140469 C1, 27.10.1999).

Техническим результатом данного изобретения является интенсификация процесса термообработки волокнистого материала, повышение качества и равномерности характеристик продукта, увеличение срока эксплуатации между профилактическими чистками и ремонтом.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для непрерывной термической обработки длинномерного материала, содержащем кожух, внутри которого расположена по меньшей мере одна обогреваемая трубчатая камера с изоляционным слоем, средство для поддержания длинномерного материала и его транспортирования, трубчатая камера снабжена средствами для подачи в камеру рабочей среды и отсоса летучих продуктов, съемным зонтом для конденсации и осаждения смолистых продуктов, а средство для поддержания длинномерного материала нерабочей поверхностью сопряжено с поверхностью трубчатой камеры и выполнено из материала с теплопроводностью, превышающей теплопроводность изоляционного слоя. Средство для поддержания длинномерного материала может быть выполнено съемным и иметь ребра жесткости.

Устройство показано на чертежах, где на фиг. 1 дан общий вид устройства; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид устройства с ребрами жесткости.

Устройство содержит (фиг. 1) кожух, внутри которого расположена по крайней мере одна трубчатая камера 2, средства для подачи рабочей среды (воздух, газ, пар) 3 и отсоса летучих продуктов 4. В зависимости от технологического процесса количество средств для подачи в камеру рабочей среды и отсоса летучих продуктов и место их расположения могут отличаться. Внешняя поверхность камеры снабжена нагревателем 5, покрытым изоляционным материалом 6. Внутри камеры установлено средство 7 для поддержания движущегося длинномерного материала 8, которое может быть выполнено съемным в виде полуцилиндра (фиг. 2) или пластины с ребрами жесткости (фиг. 3). Тесное соприкосновение средства для поддержания материала 7 и обогреваемой стенки трубчатой камеры 2 достигается сопряжением нерабочей поверхности средства 7 и поверхности стенки камеры 2. Средство для поддержания длинномерного материала изготавливают из материала с высокой теплопроводностью; графит, алюминиевые сплавы, стали и т.п. В полости трубчатой камеры 2 над рабочей поверхностью средства 7 размещают съемный зонт (вкладыш, "экран") 9. Между зонтом 9 и трубчатой камерой 2 имеется зазор с целью создания свободы перемещения при съеме. Узел транспортирования 10 расположен вне обогреваемой трубчатой камеры.

Устройство работает следующим образом.

Длинномерный материал 8 при помощи транспортирующего узла 10 пропускают через трубчатую камеру 2 (фиг. 1). Необходимая технологическая среда (воздух, пар, газ и т.д.) подается в камеру 2 через средства для подачи в камеру рабочей среды 3 противотоком (при необходимости подается в нескольких местах в смешанном или сопутствующем материалу направлении). Отсос летучих продуктов термообработки осуществляется через средства 4, расположенные таким образом, чтобы подаваемая технологическая среда сначала контактировала с обрабатываемым материалом, а затем удалялась из камеры.

Длинномерный материал прогревается благодаря тесному соприкосновению с рабочей поверхностью средства для поддержания материала 7 (фиг. 1-3), которое имеет также нерабочую поверхность, сопряженную и соединенную с обогреваемыми стенками трубчатой камеры. Средство для поддержания длинномерного материала изготавливается из материала с высокой теплопроводностью, значительно превышающей теплопроводность изоляционного слоя, расположенного по другую сторону нагревателя. В таком случае тепловой поток будет распространяться в сторону рабочей поверхности средства для поддержания материала, имеющего высокую теплопроводность. Например, теплопроводность дюралюминия при 200^oC 167 ккал/м•ч• ^oC, а теплопроводность минеральной ваты, используемой в качестве теплоизолятора, в таких же условиях - 0,045 ккал/м•ч•^oC, т.е. превышение в 3700 раз. Для углеродистой стали 15 и шлаковой ваты, теплопроводности которых соответственно 43,2 и 0,05 ккал/м•ч•^oC, превышение составляет 864. При работе описываемого устройства теплота внешнего обогрева трубчатой камеры используется в основном внутри этой камеры. При термообработке полимерных волокнистых материалов могут выделяться смолистые продукты, которые накапливаются на съемном зонте 9, установленном в верхней части трубчатой камеры 2. Через определенные периоды времени зонт вынимается из камеры, на его место устанавливается резервный зонт. Замена зонта может происходить в рабочем режиме без остановки работы устройства. Для трубчатой камеры большой длины зонт может состоять из нескольких частей, вставляемых последовательно. Также удобен составной зонт, если в камере имеется несколько температурных зон, в которых выделение смолистых веществ различно и требует разной частоты смены зонтов.

Преимущества данного изобретения:
- сокращение длительности термообработки за счет интенсивного теплообмена способом теплопередачи между теплопроводным средством для поддержания длинномерного материала и самым длинномерным материалом;
- улучшение качества материала за счет равномерности температурной обработки и уменьшения количества побочных смолистых продуктов, способных загрязнить обрабатываемый материал;
- расширение технологических возможностей термообрабатывающих устройств - жгуты, нити, ткани, ленты, нетканые материалы;
- упрощение конструкции температурной зоны за счет выноса из нее деталей, требующих периодической чистки, осмотра, ремонта или замены.

Устройство относится к области производства химических волокон, а именно к оборудованию для термической обработки длинномерного материала. Содержит кожух, внутри которого расположена по меньшей мере одна обогреваемая трубчатая камера с изоляционным слоем, средство для поддержания длинномерного материала и транспортирования его через камеру. Камера снабжена средствами для подачи в камеру рабочей среды и отсоса летучих продуктов, съемным зонтом для конденсации и осаждения смолистых продуктов. Средство для поддержания длинномерного материала нерабочей поверхностью сопряжено с поверхностью трубчатой камеры и выполнено из материала с теплопроводностью, превышающей теплопроводность изоляционного слоя. Данное выполнение устройства позволяет интенсифицировать процесс термообработки волокнистого материала, повысить качество и равномерность характеристик продукта, увеличить срок эксплуатации между профилактическими чистками и ремонтом. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для непрерывной термической обработки длинномерного материала, содержащее кожух, внутри которого расположена, по меньшей мере, одна обогреваемая трубчатая камера с изоляционным слоем, средство для поддержания длинномерного материала и транспортирования его через камеру, отличающееся тем, что камера снабжена средствами для подачи в камеру рабочей среды и отсоса летучих продуктов, съемным зонтом для конденсации и осаждения смолистых продуктов, а средство для поддержания длинномерного материала нерабочей поверхностью сопряжено с поверхностью трубчатой камеры и выполнено из материала с теплопроводностью, превышающей теплопроводность изоляционного слоя. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что средство для поддержания длинномерного материала выполнено съемным. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что средство для поддержания длинномерного материала имеет ребра жесткости.