УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДВИЖУЩИХСЯ ЛЕНТ ПОЛОТНА Российский патент 2022 года по МПК B29C35/00 B29B13/00 D06M23/00 

Область техники

Настоящее изобретение относится к производству изделий из термопластичного материала, таких как моноволокно, пластмассовая лента, узкие тонкие пленки, многонитевые волокна, в частности к камере с циркуляцией горячего воздуха и системой контроля воздушного потока.

Уровень техники изобретения

Различные изделия из термопластика, имеющие очень высокое отношение длины к ширине, в процессе производства подвергаются термической обработке с использованием известных устройств, таких как нагревательная плита или печь с горячим воздухом. Такими изделиями из термопластика могут быть моноволокна, пластмассовая лента, узкие тонкие пленки, многонитевые волокна и другие виды пластикового полотна.

Типичным устройством для термической обработки движущихся лент полотна является обычная печь с горячим воздухом (см. Фиг. 1), которая состоит из верхней камеры и нижней камеры, которые соединены между собой шарнирными элементами по одному краю камер. Каждая камера имеет изолированный корпус, в котором установлен вентилятор с подходящем спиральным элементом. Кожух для направления воздушного потока (не показан) образует впускной вход и выход для каждого вентилятора. При закрытии обеих камер образуется канал для горячего воздуха (на стыке камер). Горячий воздух из камер попадает в канал для горячего воздуха через впускное отверстие (отверстия), предусмотренные в камерах на одном (впускном) конце канала. Воздух из канала для горячего воздуха покидает канал и снова попадает в камеры через выпускное отверстие (отверстия), предусмотренные в камерах на другом (выпускном) конце канала. На впускном входе кожуха (не показан) установлен нагреватель, позволяющий вентилятору осуществлять забор горячего воздуха заданной температуры.

Горячий воздух, нагнетаемый вентилятором, направляется через направляющий канал и рычаг управления воздушным потоком. Количество горячего воздуха, поступающего через секцию впуска печи, регулируется положением отдельной заслонки.

Как видно из приведенной схемы обычной системы, в действительности невозможно контролировать температуру и воздушный поток в канале/камере для горячего воздуха для достижения однородности по всему каналу. Кроме того, следует отметить, что воздушный поток в канале для горячего воздуха нарушается вводом быстро движущихся бесконечных лент полотна от впускного конца к выпускному концу камеры. Также следует отметить, что в обычных печах не предусмотрены контроль воздушного потока в нескольких местах и мониторинг температуры в различных точках канала для горячего воздуха. Следовательно, воздушный поток и температурный режим во всем канале горячего воздуха могут быть неоднородными, что может отрицательно сказаться на качестве вытянутых лент.

Канал для горячего воздуха предназначен для обеспечения вытягивания лент/пол ос из термопластичного материала, из которого изготавливают тканый материал. В процессе вытягивания группа лент полотна пропускается через канал для горячего воздуха для достижения требуемых механических свойств вытянутых лент. С расширением области применения конечного продукта предъявляются все более строгие требования к однородности продукта как по ширине канала для горячего воздуха, так и по длине конечного продукта.

Обычно это ведет к необходимости повышения эффективности контроля параметров производственного процесса. Кроме того, с увеличением скорости производства и возросшими требованиями к конечному продукту возникает потребность в более высокой однородности воздушного потока и точности температуры в печи с горячим воздухом.

Задачи изобретения

Основная цель заявляемого изобретения состоит в том, чтобы обеспечить такие устройство и способ термической обработки движущихся лент полотна, которые обеспечивают равномерную термическую обработку по всему являющемуся частью устройства каналу горячего воздуха.

Другой задачей изобретения является обеспечение однородного потока воздуха по ширине и длине канала для горячего воздуха.

Еще одной задачей является обеспечение однородной температуры в канале для горячего воздуха посредством точного контроля.

Еще одна задача - обеспечить возможность независимого контроля потока горячего воздуха в каналах камеры.

Также, задачей является обеспечение возможности независимого контроля воздушного потока в разных частях канала для горячего воздуха.

Краткое изложение сущности изобретения

Настоящее изобретение относится к камере с циркуляцией горячего воздуха и системой контроля воздушного потока, используемой при производстве термопластичных изделий, таких как моноволокно, пластмассовая лента, узкие тонкие пленки, многонитевые волокна. Обычные системы не позволяют контролировать температуру и поток воздуха в канале/камере для горячего воздуха так, чтобы достичь однородности. В связи с увеличением скорости производства и строгими требованиями к продукции, необходимо повысить однородность воздушного потока и точность температуры в печи с горячим воздухом. Изобретение раскрывает устройство (1), содержащее канал воздушного потока, в котором предусмотрены множество вентиляторов (7), оптимизированное расположение нагревателя (6) и увеличенное количество регуляторов (8) воздушного потока, имеющих рычаги (9) управления.

Движущиеся ленты (5) полотна поступают в устройство через канал (4) для горячего воздуха, образованный между верхней камерой (2) и нижней камерой (3). Точкой входа движущихся лент в канал (4) для горячего воздуха является входное отверстие (5А) для ленты полотна. После термообработки движущиеся ленты (5) полотна покидают устройство через выходное отверстие (5В) для ленты полотна.

Краткое описание чертежей

На Фиг. 1 и 1А показано известное устройство для термической обработки движущихся лент полотна.

На Фиг. 2 показано устройство согласно изобретению в продольном разрезе.

На Фиг. 2А показано устройство согласно изобретению в поперечном разрезе.

На Фиг. 3 в поперечном разрезе показан вариант осуществления устройства согласно изобретению, содержащий множество воздуховодов в верхней и нижней камерах.

Перечень элементов:

1 - Печь с горячим воздухом

2 - Верхняя камера

3 - Нижняя камера

4 - Канал горячего воздуха

5 - Лента полотна

5А - Входное отверстие для ленты полотна

5В - Выходное отверстие для ленты полотна

6 - Нагреватель

7 - Вентилятор

8 - Регулятор воздушного потока

9 - Рычаг (рычаг управления)

10 - Воздуховпускное отверстие

11 - Воздуховыпускное отверстие

12 - Шарнир

Подробное описание изобретения

Как отмечалось ранее, показанная на Фиг. 1 обычная печь с горячим воздухом содержит верхнюю и нижнюю камеры. Также, каждая камера содержит изолированный корпус, в котором установлен вентилятор с подходящем спиральным элементом. Кожух для направления воздушного потока (не показан) образует впускной вход и выход для каждого вентилятора. На впускном входе кожуха (не показан) установлен нагреватель, позволяющий вентилятору осуществлять забор горячего воздуха заданной температуры. Горячий воздух, нагнетаемый вентилятором, направляется через направляющий канал и рычаг управления воздушным потоком. Количество горячего воздуха, поступающего через секцию впуска печи, регулируется положением отдельной заслонки. Как отмечено выше, обычные печи (см. Фиг. 1 и 1А) в целом не позволяют равномерно контролировать температуру и поток воздуха в канале для горячего воздуха.

Как отмечалось ранее, воздушный поток в канале для горячего воздуха нарушается из-за ввода быстро движущихся лент полотна. Следует отметить, что в обычных печах не предусмотрено управление воздушным потоком в нескольких местах и мониторинг температуры в различных точках канала для горячего воздуха. Следовательно, возможна неоднородность воздушного потока и температурного режима во всем канале для горячего воздуха, что может отрицательно сказаться на качестве вытягиваемых лент.

Для решения указанных проблем обычной печи с горячим воздухом изобретение раскрывает устройство (1) (или печь с горячим воздухом) для термической обработки движущихся лент (5) полотна. Как показано на Фиг. 2, устройство (1) содержит канал воздушного потока, в котором оптимизировано расположение нагревателя (6), предусмотрено множество вентиляторов (7) и увеличенное количество регуляторов (8) воздушного потока или элементов контроля, оснащенных рычагами (9). Регулятор воздушного потока имеет механизм, такой как заслонка или пластина, чей угол можно регулировать с помощью рычага (9) для управления воздушным потоком, проходящим через регулятор (8).

В одном аспекте изобретения один рычаг может управлять более чем одним регулятором (8).

Движущиеся ленты (5) полотна входят в устройство через канал (4) для горячего воздуха, который образован между верхней и нижней камерами. Местом входа в канал (4) для горячего воздуха является входное отверстие (5А) для ленты полотна. После термообработки движущиеся ленты (5) полотна покидают устройство через выходное отверстие (5 В) для ленты полотна.

Как показано на Фиг. 3, в предпочтительном варианте осуществления устройства для термической обработки согласно изобретению верхняя камера (2) и нижняя камера (3) дополнительно разделены на несколько воздуховодов (2а и 3а) в зависимости от общей рабочей ширины печи (1) с горячим воздухом.

Верхняя и нижняя камеры могут быть разделены на несколько каналов. По меньшей мере, один комплект вентилятора (7) и нагревателя (6) предусмотрен в каждом из воздуховодов (2а и 3а). Однако верхняя камера (2) и нижняя камера (3) аналогичны по конструкции и предпочтительно, но не обязательно, имеют одинаковое количество воздуховодов (2а и 3а). Каждый воздуховод имеет нагнетательный вентилятор (7), комплект нагревателя (6) и один регулятор (8) воздушного потока, который сообщаться с каналом горячего воздуха.

Согласно изобретению, каждый воздуховод (2а и 3а) спроектирован так, что образован воздушный канал с отдельным вентилятором/ нагнетателем (7) и комплектом нагревателя (6), расположенным в непосредственной близости с крыльчаткой нагнетателя, что минимизирует тепловые потери. Кроме того, горячий воздух из верхней и нижней камер (2, 3) выпускается в канал (4) через воздуховпускные отверстия (10), расположенные последовательно по длине устройства вблизи от стороны входного отверстия для ленты полотна устройства. Кроме того, воздуховпускное отверстие (11) предусмотрено в каждой камере (2, 3) вблизи выходного отверстия (5 В) для ленты полотна для подачи циркулирующего горячего воздуха из канала обратно в воздуховоды (2а, 3а). Кроме того, каждое воздуховпускное отверстие (10), предназначенное для подачи горячего воздуха из камер/воздуховодов в канал (4) для горячего воздуха, имеет индивидуальный (ые) регулятор (ы) (8) потока, снабженные рычагами (9), что повышает контролируемость воздушного потока согласно требованиям конструкции устройства.

Верхняя и нижняя камеры (2, 3) соединены на одной из продольных сторон шарнирной системой, предпочтительно управляемой пневматическим механизмом, для облегчения открывания печи с горячим воздухом для заправки группы или отдельных лент (5) полотна через канал (4) для горячего воздуха. Во время работы печи с горячим воздухом верхняя камера (2) опускается над нижней камерой (3), и образуется канал (4) для горячего воздуха. Таким образом, канал (4) для горячего воздуха закрывается или герметизируется по краям (в направлении движущихся лент (5)). Канал (4) для горячего воздуха проходит между воздуховпускным отверстием (10) и воздуховыпускным отверстием (11), расположенными на соответствующих противоположных концах канала (4) для горячего воздуха.

Когда горячий воздух, введенный в канал (4), проходит вдоль канала от входного отверстия (5А) для ленты полотна по направлению к выходному отверстию (5В) для ленты полотна, он теряет тепло и охлаждается. После того, как охлажденный воздух снова поступает из канала (4) обратно в камеры (2, 3), он нагревается комплектом нагревателя/вентилятора. Нагретый воздух проходит вдоль камер (2, 3) по направлению к концу с входным отверстием (5А) для ленты полотна, где он снова перемещается в канал (4) через воздуховыпускное отверстие (отверстия) (11). Таким образом, цикл нагрева и охлаждения воздуха возобновляется.

На конце с воздуховпускным отверстием (10) каждый воздуховод (2а, 3а) или камера (2, 3) снабжен более чем одним регулятором (8) воздушного потока, с помощью которых регулируется поток воздуха через отдельное воздуховпускное отверстие (10) (предусмотрены на воздуховпускном конце канала (4) для горячего воздуха) в канал (4) для горячего воздуха.

Рычаги (9) воздушного потока устанавливаются по меньшей мере в одном рабочем положении, при этом регулируется количество воздуха, проходящего через регуляторы (8) воздушного потока.

Используя регулировку положения рычагов (9) воздушного потока, предусмотренную в регуляторах (8) воздушного потока, настраивают необходимые величину/скорость воздушного потока в канале (4) для горячего воздуха. Каждый регулятор (8) воздушного потока имеет ряд положений, регулируемых с помощью рычагов (9), что обеспечивает стабильность процесса.

Кроме того, поскольку нагреватель (и) (6) в воздуховодах/камерах (2, 3) расположен(ы) в непосредственной близости от соответствующих вентиляторов (7), достигается более точное регулирование температуры. Множество воздуховодов и регуляторов воздушного потока обеспечивают выравнивание давления и более однородный поток воздуха в канале для горячего воздуха. Общая изоляция каждой камеры дополнительно обеспечивает эффективное использование энергии.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения предусмотрены датчики (не показаны) контроля температуры в различных точках канала (4) для горячего воздуха. Температура и скорость воздушного потока, попадающего в канал (4) через воздуховпускные отверстия (10) зависят от линейной плотности и скорости лент, а также от требований к конечному продукту. Поскольку они сильно варьируют в зависимости от требований конечного пользователя, важной особенностью настоящего изобретения является наличие большого числа воздуховпускных отверстий (10).

В другом предпочтительном варианте осуществления предусмотрены датчики воздушного потока (не показаны) для определения и измерения скорости воздушного потока в канале для горячего воздуха. Положение регуляторов (8) воздушного потока настраивается для управления потоком воздуха, проходящем через регуляторы (8), в зависимости от данных, полученных с датчиков температуры и воздушного потока.

В изобретении также раскрыт способ термической обработки движущихся лент полотна с использованием заявленного устройства. Способ включает этап регулирования температуры и скорости воздуха в воздуховодах (2а, 3а) камер (2, 3) в зависимости от известных параметров, таких как линейная плотность лент и скорость их прохождения через канал (4) так, чтобы из камер через воздуховпускные отверстия (10) в канал (4) для горячего воздуха выпускался воздух с необходимой температурой и скоростью.

Из предшествующего обсуждения очевидно, что изобретение имеет ряд вариантов осуществления.

В предпочтительном варианте осуществления предлагается устройство для термической обработки движущихся лент полотна, которое содержит верхнюю камеру (2) и нижнюю камеру (3), между которыми расположен канал (4) для переноса горячего воздуха из входного отверстия (5А) для ленты полотна к выходному отверстию (5В) для ленты полотна, во время которого горячий воздух охлаждается, причем через канал (4) движущиеся ленты (5) полотна движутся в продольном направлении, отличающееся тем, что каждая из камер (2, 3) имеет, по меньшей мере, одно отдельное воздуховпускное отверстие (10) и отдельное воздуховыпускное отверстие (11), причем по меньшей мере одно воздуховпускное отверстие подает горячий воздух из камер (2, 3) в канал (4) и воздуховыпускное отверстие (11) осуществляет забор воздуха, который охлаждается при прохождении через канал (4), обратно в камеры (2, 3), причем каждое воздуховпускное отверстие (10) снабжено, по меньшей мере, одним отдельным регулятором (8) воздушного потока с рычагами управления (9), причем каждая из камер (2, 3) имеет, по меньшей мере, один нагреватель (6) и вентилятор (7) рядом с выходным отверстием (5В) для ленты полотна для нагрева охлажденного воздуха для дальнейшей циркуляции.

Один аспект изобретения заключается в том, что один рычаг (9) может управлять несколькими регуляторами (8) воздушного потока.

В другом аспекте изобретения камеры (2, 3) разделены на отдельные воздуховоды (2а, 3а).

Еще в одном аспекте изобретения каждый из каналов (2а, 3а) снабжен, по меньшей мере, одним нагревателем (6), по меньшей мере, одним вентилятором (7) и, по меньшей мере, одним регулятором (8) потока, имеющим рьгчаг (9) управления.

Еще один аспект изобретения заключается в том, что имеется одинаковое количество воздуховодов (2а) в верхней камере (2) и воздуховодов (3а) в нижней камере (3).

В другом аспекте изобретения вентилятор (7) и нагреватель (6) установлены рядом друг с другом.

Еще в одном аспекте изобретения может быть более одного воздуховпускного отверстия (10) для каждой камеры (2, 3) или каждого воздуховода (2а, 3а).

В другом аспекте верхняя камера (2) и нижняя камера (3) соединены по меньшей мере одним шарниром (12) на любой из продольных сторон устройства.

Еще в одном аспекте изобретения рычаги (9) управления устанавливаются, по меньшей мере, в одном рабочем положении, посредством чего регулируется скорость воздуха, проходящего через регуляторы (8) воздушного потока.

Еще один аспект заключается в том, что вентилятор (7) и нагреватель (6) установлены рядом с концом, где расположены воздуховыпускные отверстия (11) камер (2, 3).

В другом аспекте канал (4) снабжен датчиками измерения и контроля температуры. Канал (4) также снабжен датчиками измерения и контроля скорости воздушного потока.

Еще в одном аспекте скорость и температура воздуха, выпускаемого в канал (4), регулируются в зависимости от линейной плотности лент, скорости движущихся лент (5) и требований к конечному продукту.

В другом аспекте изобретения раскрывается способ обработки движущихся полос (5) полотна, включающий стадии:

- обеспечение устройства по любому из пп. 1-12 и нагревание воздуха до требуемой температуры внутри камер (2, 3),

- выпуск воздушного потока с необходимой скоростью из указанных камер (2, 3) в указанный канал (4) через указанные регуляторы воздушного потока (8) с помощью рычагов управления (9).

Следующий пример иллюстрирует способ использования изобретения. Ленты или пленку плотностью 1000 денье пропускали через печь, изготовленную в соответствии с изобретением. Верхняя и нижняя камеры печи содержали по два воздуховода. Заданная температура печи составила 160°C. Ленты перемещались со скоростью 8 м/с. Скорость воздушного потока устанавливалась от 10 до 11 м/с с помощью пяти отдельных регуляторов воздушного потока в каждом из воздуховодов. Температуру лент измеряли в различных местах по ширине печи в произвольно выбранном месте по длине ленты. Было обнаружено, что отклонение температуры лент от заданной температуры составило от - 0,25% до 1,88%, что намного меньше, чем отклонение от 0,44% до 3,6% при использовании обычной печи. Снижение колебаний температуры по сравнению с лентами, обработанными в обычных печах, составило почти 100%.

Хотя приведенное выше описание содержит ряд конкретных характеристик, их не следует рассматривать как ограничение объема изобретения, но лишь как иллюстрацию предпочтительных вариантов его осуществления. Следует понимать, что возможны модификации и изменения на основе приведенного выше описания без отклонения от сущности и объема изобретения. Соответственно, объем изобретения определяется не приведенными вариантами осуществления, а прилагаемой формулой изобретения и ее правовыми эквивалентами.

Настоящее изобретение относится к камере с циркуляцией горячего воздуха и системой управления воздушным потоком, используемой в производстве термопластичных изделий, таких как моноволокна, пластмассовая лента, узкие тонкие пленки, многонитевые волокна. Предложенное устройство содержит путь воздушного потока, в котором предусмотрены множество вентиляторов, оптимизированное расположение нагревателя и большое количество регуляторов воздушного потока, имеющих рычаги управления. Движущиеся полосы полотна входят в устройство через канал для горячего воздуха, образованный между верхней камерой и нижней камерой. Точкой входа движущихся полос в канал для горячего воздуха является входное отверстие для полосы. После термообработки движущиеся полосы полотна покидают устройство через выходное отверстие для полосы полотна. Технический результат заключается в том, чтобы обеспечить равномерную термическую обработку по всему каналу горячего воздуха, однородность потока воздуха по ширине и длине канала для горячего воздуха и однородность температуры в канале для горячего воздуха посредством точного контроля. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для термической обработки движущихся полос полотна, содержащее верхнюю камеру (2) и нижнюю камеру (3), между которыми расположен канал (4) для перемещения горячего воздуха от входного отверстия (5А) для полосы полотна к выходному отверстию (5В) для полосы полотна, при этом горячий воздух охлаждается, а движущиеся полосы (5) полотна движутся через канал (4) в продольном направлении, отличающееся тем, что каждая камера (2, 3) имеет, по меньшей мере, одно воздуховпускное отверстие (10) и одно воздуховыпускное отверстие (11), причем, по меньшей мере, одно воздуховпускное отверстие подает горячий воздух из камер (2, 3) в канал (4), а воздуховыпускное отверстие (11) забирает воздух, который охлаждается при прохождении через канал (4), назад в камеры (2, 3), причем каждое воздуховпускное отверстие (10) снабжено, по меньшей мере, одним отдельным регулятором (8) воздушного потока, имеющим рычаги (9) управления, причем каждая камера (2, 3) имеет, по меньшей мере, один нагреватель (6) и вентилятор (7), расположенные рядом с выходным отверстием (5В) для полосы полотна, для нагрева охлажденного воздуха для дальнейшей циркуляции.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что камеры (2, 3) разделены на отдельные воздуховоды (2а, 3а).

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что каждый воздуховод (2а, 3а) снабжен, по меньшей мере, одним нагревателем (6), по меньшей мере, одним вентилятором (7) и, по меньшей мере, одним регулятором (8) воздушного потока, имеющим рычаг (9) управления.

4. Устройство по пп. 2 и 3, отличающееся тем, что количество воздуховодов (2а) в верхней камере (2) и количество воздуховодов (3а) в нижней камере (3) одинаковое.

5. Устройство по пп. 1-4, отличающееся тем, что вентилятор (7) и нагреватель (6) установлены рядом друг с другом.

6. Устройство по пп. 1-5, отличающееся тем, что может быть несколько воздуховпускных отверстий (10) для каждой камеры (2, 3) или каждого воздуховода (2а, 3а).

7. Устройство по пп. 1-6, отличающееся тем, что верхняя камера (2) и нижняя камера (3) соединены, по меньшей мере, одним шарниром (12) на любой из продольных сторон устройства.

8. Устройство по пп. 1-7, отличающееся тем, что рычаги (9) управления могут устанавливаться, по меньшей мере, в одном рабочем положении, посредством чего регулируется количество воздуха, проходящего через регуляторы (8) воздушного потока.

9. Устройство по пп. 1-8, отличающееся тем, что вентилятор (7) и нагреватель (6) установлены рядом с концом, где расположены воздуховыпускные отверстия (11) камер (2, 3).

10. Устройство по пп. 1-9, отличающееся тем, что канал (4) снабжен датчиками измерения и контроля температуры.

11. Устройство по пп. 1-9, отличающееся тем, что канал (4) снабжен датчиками измерения и контроля воздушного потока.

12. Устройство по пп. 1-11, отличающееся тем, что скорость и температура воздуха, выпускаемого в канал (4), регулируются в зависимости от линейной плотности лент и скорости движущихся полос (5) и требований к конечному продукту.

13. Устройство по пп. 1-12, отличающееся тем, что каждый рычаг (9) управляет несколькими регуляторами (8) воздушного потока.

14. Способ обработки движущихся полос (5) полотна устройством по любому из пп. 1-12, отличающийся тем, что включает этап нагрева воздуха внутри камер (2, 3) и этап выпуска воздушного потока из камер (2, 3) в канал (4) через регуляторы (8) воздушного потока с помощью рычагов (9) управления, при этом скорость и температура воздуха, выпускаемого в канал (4), регулируют в зависимости от линейной плотности лент и скорости движущихся полос (5) и требований к конечному продукту.