La présente invention concerne un appareil pour le traitement thermique d'un fil synthétique fibreux tel qu'un fil en polyester ou en polyamide.
Dans l'appareil classique de traitement thermique de ce genre comportant seulement une enveloppe unique, une température uniforme est maintenue dans la partie centrale et dans la partie supérieure de l'enveloppe aussi longtemps que la substance se trouvant dans la vapeur du fluide de chauffage est uniformément pure. Toutefois si une matière à point d'ébullition bas, ou un gaz inactif, est entraîné dans la vapeur du fluide de chauffage, cette impureté demeure dans la partie supérieure de l'enveloppe et cela a pour résultat une distribution non uniforme de la température à l'intérieur de l'enveloppe. En conséquence, si un fil fibreux est soumis à un traitement thermique exécuté avec cet appareil, il ne présente pas sous sa forme finie une qualité uniforme dans toute son étendue.
Pour résoudre ce problème, il a d'abord été tenté de mettre au point un appareil pour le traitement thermique d'un fil, dans lequel il est prévu un collecteur en communication, par l'intermédiaire d'un tuyau, avec la partie supérieure d'une enveloppe, pour que soit produite ainsi une différence de pression entre le collecteur et l'enveloppe, de sorte qu'une vapeur contenant des impuretés, sous la forme d'une matière à point d'ébullition bas, et demeurant dans la partie supérieure de l'enveloppe soit absorbée par l'intermédiaire du tuyau et pénètre dans le collecteur dans lequel il est permis à cette vapeur de se condenser.
Une telle mesure a été couronnée de succès. Toutefois, la vapeur venant dans le collecteur a en général un volume si petit que la vitesse de l'écoulement à travers le tuyau est très faible et que, par conséquent, la vapeur se trouvant dans la partie supérieure de l'enveloppe demeure pratiquement toujours immobile et que la matière à point d'ébullition bas contenue dans cette vapeur est souvent la cause d'un abaissement de la température dans cette partie de l'enveloppe.
Dans un appareil de ce genre constitué par plusieurs enveloppes, étant donné qu'un certain nombre de plaques en contact avec le fil doivent être chauffées par chaque enveloppe, il est prévu différents moyens pour maintenir une température uniforme.
Considérant que les enveloppes doivent pouvoir communiquer entre elles et la relation bien déterminée qui existe entre la pression de saturation et la température de saturation de la vapeur du fluide de chauffage dans les enveloppes, il a été mis au point un système permettant de détecter, au moyen de soufflets, la pression de vapeur dans l'appareil de traitement thermique et permettant de maintenir la pression constante par une commande de la source de chaleur. Avec ce système, on a pu supprimer les différences de température entre les enveloppes; il y a néanmoins une légère erreur dans la détection des modifications de la pression atmosphérique lorsque la circonférence des soufflets est en contact avec l'atmosphère.
La présente invention a pour but d'éliminer, dans cet appareil de traitement thermique d'un type compliqué et fermé, une distribution non uniforme de la température pour ce qui concerne la face des enveloppes en contact avec le fil et d'éviter ainsi qu'il demeure, dans la partie supérieure des enveloppes, de la vapeur contenant une matière à point d'ébullition bas ou un gaz inactif.
L'appareil pour le traitement thermique d'un fil synthétique fibreux, objet de l'invention, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs enveloppes disposées en rangée, la partie supérieure de chaque enveloppe étant reliée par l'intermédiaire d'un tuyau, qui présente une résistance au passage du fluide, à un collecteur commun, sa partie inférieure étant reliée à une chambre de chauffage commune, le collecteur étant relié par l'intermédiaire de tuyaux à la chambre de chauffage, de telle sorte que tous les éléments sont intégralement réunis pour former un espace intérieur complètement fermé.
La description qui suit, se rapporte à un exemple de réalisation de l'invention, avec référence au dessin annexé, dans lequel:
la fig. 1 est une vue en élévation de face d'un appareil de traitement thermique suivant la présente invention;
la fig. 2 est une vue en coupe transversale, la coupe étant faite suivant la ligne II-II de la fig. 1:
:
la fig. 3 est une vue, à plus grande échelle, de la partie supérieure de la fig. ';
la fig. 4 est une vue, à plus grande échelle, de la partie du côté droit de la fig. 7 formant un ensemble de soufflets;
la fig. 5 est une vue en coupe, cette coupe étant faite à travers une enveloppe qui comporte pour le fil une plaque de contact de forme modifiée;
la fig. 6 est une vue en perspective d'un autre type de plaque de contact pour le fil, prévue sur l'enveloppe;
la fig. 7 est une vue en élévation latérale d'une autre réalisation de la présente invention:
la fig. 8 est une vue en coupe analogue à celle de la fig. 3 mais qui montre une enveloppe classique.
Ainsi qu'on peut le voir sur les fig. 1 et 2, L'appareil représenté est constitué par plusieurs enveloppes ou chemises longitudinales 3 qui sont disposées suivant une rangée, chaque chemise présentant à sa face antérieure une plaque de chauffage 1 incurvée en forme d'arc. La partie inférieure de chaque chemise est en communication directe avec une chambre de chauffage commune s'étendant latéralement dans laquelle il est prévu un réchauffeur électrique 6 en forme de gaine. La partie supérieure de chaque chemise 3 est en communication par l'intermédiaire d'un tuyau 7 avec la partie supérieure d'un collecteur commun 8. Ainsi qu'on peut le voir sur la fig. 3, le tuyau 7 comporte un étranglement 7, c'est-à-dire présente un diamètre réduit qui est destiné à la formation d'une résistance s'opposant au passage du fluide.
Le collecteur 8 a une section droite circulaire ou polygonale et il s'étend au dos des chemises suivant un arc, ce qui signifie qu'il s'étend, suivant la fig. 1. depuis sa partie intermédiaire, en s'incurvant légèrement vers le bas, vers ses extrémités opposées. Un tuyau 8 en cul-de-sac s'étend vers le haut à partir du milieu du collecteur 8.
En outre, un nombre souhaité de tuyaux 9 s'étend à partir du collecteur 8 vers la partie inférieure de la chambre de chauffage. Les chemises et les tuyaux 9 sont assemblés entre eux d'une manière étanche par soudage ou par brasage afin que soit ainsi fourni un espace pour le vide. La partie inférieure de la chambre de chauffage 4 est remplie avec un liquide 5 formant un fluide de chauffage dans lequel est immergé un réchauffeur 6 en forme de gaine. Sur les fig. 2 et 7, le repère A désigne un fil fibreux.
Le liquide 5 formant un fluide de chauffage est chauffé par le réchauffeur 6, en forme de gaine, dans la chambre de chauffage 4 et il est ainsi produit un fluide de chauffage formé par de la vapeur. Ce fluide de chauffage pénètre dans la chemise à travers son entrée inférieure et la chemise 3 est ainsi remplie d'un fluide de vapeur qui chauffe la plaque de chauffage 1. La plus grande partie de la vapeur intervient dans un échange de chaleur avec la plaque de chauffage 1 de sorte qu'elle se condense pour s'écouler sur la paroi intérieure de la plaque de chauffage 1 et retourner dans le liquide, formant fluide de chauffage, dans lequel elle est de nouveau chauffée.
En outre, le collecteur rayonne de la chaleur et la vapeur du fluide de chauffage se trouvant dans le collecteur se trouve ainsi refroidie et se condense, de sorte que la pression de vapeur dans le collecteur devient inférieure à la pression de vapeur dans la chemise. I1 s'ensuit que de la vapeur se trouvant dans la chemise est absorbée par l'intermédiaire du tuyau 7 et passe dans le collecteur.
Dans l'appareil classique qui est représenté sur la fig. 8, dans lequel le collecteur 8 et la chemise 3 sont reliés par l'intermédiaire d'un tuyau 7, le volume de vapeur s'écoulant dans le collecteur est tel que la vitesse de la vapeur qui s'écoule et qui est représentée par le vecteur v est petite. En conséquence, la vapeur, dans la partie supérieure de la chemise 3 s'écoule plus lentement le long des lignes pointillées S de sortie que de la matière à point d'ébullition bas ou un gaz inactif G est séparé de la vapeur du fluide de chauffage et déposé sur la partie supérieure de la chemise 3. Il en résulte une distribution non uniforme de la température sur la plaque de chauffage 1.
Au contraire, dans l'appareil représenté sur la fig. 3, le tuyau 7 qui relie entre eux la chemise et le collecteur est étranglé, c'est-à-dire présente une partie de diamètre réduit afin de fournir une résistance au passage du fluide. Lorsque la vapeur du fluide de chauffage s'écoule à travers ce passage à section droite étroite, la vitesse de la vapeur qui franchit cette position, devient plus grande ainsi que l'indique le vecteur V.
En conséquence, la vapeur du fluide de chauffage, dans la partie supérieure de la chemise est entraînée par cet écoulement à grande vitesse et guidée le long des lignes pointillées S avant de pénètrer dans le réchauffeur. Par conséquent, la vapeur n'est pas retenue en un endroit et elle s'écoule en pénétrant dans le réchauffeur de sorte que la matière à bas point d'ébullition et le gaz inactif sont entraînés avec la vapeur du fluide de chauffage et pénètrent dans le collecteur. En conséquence, il ne se produit pas une distribution non uniforme de la température dans la partie supérieure de la plaque de chauffage.
Des essais ont montré la relation existant entre la résistance au fluide, la volume du gaz et la température dans la chemise.
On supposera que, dans le cas de la fig. 3, le diamètre intérieure du tuyau 7 est de 6 mm et que le diamètre intérieur de l'étranglement est désigné par m et qu'on emploie, comme fluide de chauffage, un produit du commerce Dowtherm A dans la chemise, et que le volume de gaz n est mélangé à sa vapeur, que la plaque de chauffage 2 représentée sur la fig. 1 est chauffée en son centre P à une température de 120"C. La différence de température entre le point P et le point supérieur
Q est alors la suivante:
:
EMI2.1
<tb> <SEP> volume
<tb> volume
<tb> <SEP> de <SEP> gaz
<tb> <SEP> étranglemeo <SEP> 10 <SEP> cm3 <SEP> 20 <SEP> cm3 <SEP> 30 <SEP> cm3 <SEP> 40 <SEP> cm3 <SEP> 50 <SEP> cm3
<tb> 1 mm O O O O -4 C 2mm O O O O -40C 3 mm O O O -4 C 4 mm -4 C -40C ou inférieur
On se rend compte, d'après le tableau ci-dessus, que, dans le cas où le volume de gaz est de 40 cm3, le diamètre intérieur de l'étranglement étant de 2 mm ou inférieur à 2 mm, ou, dans le cas où le volume de gaz est de 30 cm3, le diamètre intérieur de l'étranglement étant de 3 mm ou inférieur à 3 mm, il ne se produit aucune différence de température sur la plaque de
chauffage 2.
Ensuite, la vapeur du fluide de chauffage qui a passé avec
une vitesse élevée à travers la résistance, pour le fluide, du
tuyau 7, est ralentie dans le collecteur et elle est retenue dans
ce dernier pendant le temps où la matière à bas point de fusion
et le gaz inactif sont séparés à l'état gazeux. Le gaz ainsi séparé
est recueilli dans la partie supérieure de la position médiane du
collecteur. Toutefois, le volume de ce gaz est très petit. Avec
cette réalisation, le tuyau 8' (fig. 1) d'évacuation du gaz prévu
au milieu du collecteur peut être ouvert par une coupe après
que plusieurs fils soient passés, et le gaz qui le remplit est
évacué. Ensuite, on ferme par soudage ce tuyau qui peut être
réutilisé. D'un autre côté, le fluide chaud condensé produit par
la décharge de chaleur provenant du collecteur s'écoule à
travers le tuyau.
Dans ce cas, étant donné que le volume de
condensation du fluide chaud n'est pas, lui non plus, tellement
élevé, on n'a pas besoin de beaucoup d'énergie électrique pour
réchauffer le liquide du fluide de chauffage et par conséquent
le rendement de la chaleur se trouve augmenté.
Ainsi qu'on l'a indiqué ci-dessus, le liquide condensé du
fluide de chauffage revient par gravité à travers le tuyau étroit,
prévu entre le collecteur et la chambre de chauffage, vers le
liquide du fluide de chauffage se trouvant dans la chambre de
chauffage, pour être chauffé de nouveau. Le tuyau est si étroit
qu'en raison de la résistance qu'il oppose, le volume du fluide
de chauffage qui revient est limité. Par conséquent, le fluide de
chauffage s'évapore dans la chambre de chauffage et il s'écoule
vers le haut à travers la chemise, pour entrer dans le collecteur
dans lequel il est condensé, puis il revient dans le liquide du
fluide de chauffage inférieur, formant ainsi un système de
circulation.
Ainsi qu'on peut le voir sur la fig. 2, chaque chemise 3 est reliée par l'intermédiaire d'un petit tuyau 20 s'étendant en dehors de la chemise isolée à un soufflet 22, sensible à la pression, agissant comme moyen de réglage de la température.
La section droite longitudinale de ce moyen de réglage de la température est représentée sur la fig. 4.
Suivant cette figure, une extrémité du soufflet 22, sensible à la pression, est fixée à un manchon 24 qui est fixé lui-même, au moyen d'un écrou 27 à l'un des côtés de la boîte 21. L'autre extrémité du soufflet 22 est reliée à un autre soufflet 23 de mêmes dimensions au moyen d'un connecteur métallique 26.
Ce soufflet 23 est fixé, au moyen d'un écrou 28, à un manchon 25 qui, à son tour, est fixé à un autre côté de la boîte 21.
L'intérieur du soufflet 23 est mis sous vide et ce vide n'est pas inférieur à 1 x 10-4 torr.
Le connecteur métallique 26 est un élément en forme de U dans lequel est prévue une saillie 29. L'extrémité conique de la saillie exerce une légère pression sur un levier 31 ayant un point d'appui 30. Le levier 31 est tiré vers le haut par un ressort hélicoïdal 32. Le mouvement du levier 31 pousse la saillie d'un convertisseur électrique 33 pour actionner ce dernier. L'autre extrémité du ressort hélicoïdal 32 est fixée à l'extrémité inférieure d'une barre filetée 35 qui est introduite dans un manchon. La barre filetée 35 est déplacée vers le haut et vers le bas au moyen d'un écrou de réglage 36 qui est vissé sur cette barre. En conséquence, on règle la tension du ressort hélicoïdal 32 en faisant tourner l'écrou 36.
Etant donné que les intérieurs de toutes les chemises ont une même tension de vapeur, si l'une quelconque des chemises est reliée au soufflet par l'intermédiaire du tuyau de petit diamètre, ce soufflet agit en tant que soufflet sensible pour monter la tension de vapeur à l'intérieur de toutes les chemises. Au-dessous de ce soufflet sensible à la pression, est connecté un autre soufflet identique qui a été mis sous vide. Ce soufflet étant connecté, le point de joint des soufflets indique la pression de vapeur absolue dans les chemises. La pression atmosphérique est compensée grâce à ces deux soufflets.
Par conséquent, en règlant ce point de joint à la manière d'une presse sur un levier, l'équilibrage étant fourni par le réglage du ressort hélicoïdal, on obtient que le levier demeure à la position déterminée. Le convertisseur électrique est réglé pour agir pour le mouvement le plus faible du levier, de sorte que même une variation de pression très petite dans la chemise met en action le convertisseur électrique en vue d'une amplification et commande par conséquent l'énergie du réchauffeur en forme de gaine immergé dans la chambre de chauffage. Il s'ensuit que la pression de vapeur dans cette chambre, et par suite la température de cette chambre peuvent être commandées. Etant donné que les deux soufflets sont soumis également à la pression extérieure, aucune erreur ne sera produite par les variations de la pession extérieure.
En outre, étant donné que l'intérieur du soufflet inférieur est maintenu sous un vide qui n'est pas inférieur à 1 x 10--4 torr, il ne se produit aucune dilatation ni aucune contraction du gaz dans le soufflet même en cas de variation de la température extérieure. Bien que la boîte entourant les soufflets puisse se dilater ou se contracter légèrement, l'erreur résultant de cette déformation peut etre négligée. Par conséquent, l'effet de flottement du soufflet de pression et l'effet de tirage du soufflet mis sous vide produisent un bon équilibrage contre toute variation de la pression atmosphérique.
S'il arrive que l'intérieur de la chemise soit soumis à une pression extraordinairement élevée en raison d'un dérangement du dispositif de réglage de la température ou d'un feu, les soufflets sont tout d'abord détruits et dans ce cas, étant donné que la vitesse de jet de la vapeur du fluide de chauffage franchissant le tube 20 est plus élevée que la vitesse de combustion du fluide de chauffage, il ne peut jamais arriver que du feu soit produit dans les chemises et provoque une explosion; l'appareil est par conséquent tout-à-fait sûr. La surface 2 de la plaque de chauffage 1, en contact avec le fil, peut être munie d'un revêtement chimique ou d'un revêtement céramique en oxyde métallique en vue d'une augmentation de sa durée d'utilisation.
Ainsi qu'on peut le voir sur les fig. 5 et 6, la plaque en contact avec le fil peut être fixée de manière amovible à la plaque de chauffage. Sur la fig. 5, il est prévu, comme plaque de contact 10 avec le fil, une plaque métallique mince 10 dont la surface munie d'un revêtement chimique est laminée sous pression sur la plaque de chauffage 1 à section droite en forme d'arc. Cette plaque de contact avec le fil présente un crochet supérieur 11 et un crochet inférieur 12 et elle est fixée par son crochet inférieur à une plaque fixe 13 au moyen d'une vis 14.
Dans ce cas, on peut remplacer facilement la plaque 10 de contact avec le fil en desserrant la vis 14.
La fig. 6 représente une plaque épaisse 10 de contact avec le fil dans laquelle les côtés 2 sont doublés ou revêtus, la plaque 10 étant fixée à la plaque de chauffage 1 au moyen de vis 14.
Dans ce cas, il faut que les faces contiguës de la plaque de chauffage et de la plaque en contact avec le fil se trouvent dans un plan. Si les trous pour les vis de la plaque 10 de contact avec le fil sont prévus de dimensions suffisantes, il sera commode pour placer le fil de modifier légèrement la position de la plaque.
Le moyen qui consiste à prévoir la plaque de contact avec le fil montée de manière amovible sur la plaque de chauffage de la chemise peut être commode étant donné que la plaque de contact avec le fil peut être remplacée quand sa face de contact avec le fil est usée. Néanmoins, cela n'est pas économiquement avantageux. Si la plaque de contact avec le fil comporte une face large, on peut prendre pour chaque fil une position de contact avex le fil depuis une extrémité de la face jusqu'à l'autre, ce qui multiplie la zone de chauffage pouvant être utilisée en comparaison avec celle qui peut être utilisée dans le cas d'une face de contact fixe du fil. Cela est très économique.
La fig. 7 représente un autre moyen de traitement thermique du fil. Dans ce cas. on fait passer le fil à travers un tuyau de chauffage 1 qui est placé dans l'enveloppe 3. Si l'on revient à la fig. 1, le repère 15 désigne un bras, dont est muni le corps du dispositif de chauffage, et le repère 17 désigne un bras dont est muni le châssis fixe 16. Une tige filetée 18 est prévue entre le bras 15 du corps et le bras fixe 17. En faisant tourner la tige filetée, on peut déplacer la position de l'appareil de chauffage. Si cela est nécessaire. la plaque de chauffage 1 peut être prévue à la face latérale de la chemise.
Ainsi les avantages que procure l'appareil décrit, sont les suivants:
- la vapeur peut se déplacer constamment dans la partie
supérieure de l'appareil de sorte qu'elle ne puisse pas
demeurer dans cette partie.
- il permet de ralentir dans le collecteur la vitesse de la
vapeur du milieu de chauffage et du gaz qui se sont
écoulés dans ce collecteur. en provenance de l'enveloppe,
par l'intermédiaire d'un tuyau. de sorte que la vapeur de
la matière à point d'ébullition bas et le gaz puissent être
séparés de la vapeur pure du fluide de chauffage,
- il permet de maintenir intacte la pression d'indication des
soufflets pour détecter la pression dans l'appareil de trai
tement thermique en dépit des modifications dans la pres
sion atmosphérique,
- il est possible de monter sur l'enveloppe une plaque de
chauffage ayant une longue durée de vie,
- il permet de diminuer le volume de condensation de la
vapeur du fluide de chauffage, de sorte que la chaleur
latente soit aussi faible que possible quand cette condensa
tion est de nouveau éliminée par évaporation,
et aug
menter par conséquent le rendement de la chaleur.
The present invention relates to an apparatus for the heat treatment of a fibrous synthetic yarn such as a polyester or polyamide yarn.
In the conventional heat treatment apparatus of this kind having only a single jacket, a uniform temperature is maintained in the central part and in the upper part of the jacket as long as the substance in the vapor of the heating fluid is maintained. uniformly pure. However if a low boiling point material, or an inactive gas, is entrained in the vapor of the heating fluid, this impurity remains in the upper part of the jacket and this results in an uneven distribution of the temperature at inside the envelope. Accordingly, if a fibrous yarn is subjected to a heat treatment performed with this apparatus, it does not exhibit in its finished form a uniform quality throughout its extent.
To solve this problem, it was first attempted to develop an apparatus for the heat treatment of a wire, in which there is provided a collector in communication, via a pipe, with the upper part. of a casing, thereby producing a pressure difference between the manifold and the casing, so that a vapor containing impurities, in the form of a low boiling point material, and remaining in the upper part of the casing is absorbed through the pipe and enters the collector where this vapor is allowed to condense.
Such a measure has been crowned with success. However, the vapor coming into the manifold is generally of such a small volume that the velocity of the flow through the pipe is very low and therefore the vapor in the upper part of the jacket almost always remains. motionless and that the low boiling point material contained in this vapor is often the cause of a lowering of the temperature in this part of the shell.
In an apparatus of this kind consisting of several envelopes, since a certain number of plates in contact with the wire must be heated by each envelope, various means are provided for maintaining a uniform temperature.
Considering that the envelopes must be able to communicate with each other and the well-determined relationship which exists between the saturation pressure and the saturation temperature of the vapor of the heating fluid in the envelopes, a system has been developed which makes it possible to detect, at means of bellows, the vapor pressure in the heat treatment apparatus and allowing to maintain the constant pressure by a control of the heat source. With this system, it was possible to eliminate the temperature differences between the envelopes; however, there is a slight error in detecting changes in atmospheric pressure when the circumference of the bellows is in contact with the atmosphere.
The object of the present invention is to eliminate, in this heat treatment apparatus of a complicated and closed type, a non-uniform temperature distribution with respect to the face of the envelopes in contact with the yarn and thus to avoid 'Vapor containing a low boiling point material or an inactive gas remains in the upper part of the shells.
The apparatus for the heat treatment of a fibrous synthetic yarn, object of the invention, characterized in that it comprises several envelopes arranged in a row, the upper part of each envelope being connected by means of a pipe, which has a resistance to the passage of the fluid, to a common manifold, its lower part being connected to a common heating chamber, the manifold being connected by means of pipes to the heating chamber, so that all the elements are fully assembled to form a completely closed interior space.
The following description relates to an exemplary embodiment of the invention, with reference to the appended drawing, in which:
fig. 1 is a front elevational view of a heat treatment apparatus according to the present invention;
fig. 2 is a cross-sectional view, the section being taken along the line II-II of FIG. 1:
:
fig. 3 is a view, on a larger scale, of the upper part of FIG. ';
fig. 4 is a view, on a larger scale, of the part of the right side of FIG. 7 forming a set of bellows;
fig. 5 is a sectional view, this section being made through a casing which comprises for the wire a contact plate of modified shape;
fig. 6 is a perspective view of another type of wire contact plate provided on the casing;
fig. 7 is a side elevational view of another embodiment of the present invention:
fig. 8 is a sectional view similar to that of FIG. 3 but which shows a classic envelope.
As can be seen in FIGS. 1 and 2, The apparatus shown consists of several envelopes or longitudinal sleeves 3 which are arranged in a row, each jacket having on its front face a heating plate 1 curved in the shape of an arc. The lower part of each jacket is in direct communication with a common laterally extending heating chamber in which there is provided an electric heater 6 in the form of a duct. The upper part of each jacket 3 is in communication by means of a pipe 7 with the upper part of a common manifold 8. As can be seen in FIG. 3, the pipe 7 comprises a constriction 7, that is to say has a reduced diameter which is intended to form a resistance opposing the passage of the fluid.
The collector 8 has a circular or polygonal cross section and it extends at the back of the shirts in an arc, which means that it extends, according to FIG. 1. from its middle part, curving slightly downwards, towards its opposite ends. A cul-de-sac pipe 8 extends upward from the middle of manifold 8.
Further, a desired number of pipes 9 extend from manifold 8 to the lower part of the heating chamber. The jackets and pipes 9 are joined together in a sealed manner by welding or brazing so that a space is thus provided for the vacuum. The lower part of the heating chamber 4 is filled with a liquid 5 forming a heating fluid in which a heater 6 in the form of a sheath is immersed. In fig. 2 and 7, the reference A denotes a fibrous yarn.
The liquid 5 forming a heating fluid is heated by the heater 6, in the form of a sheath, in the heating chamber 4 and thus a heating fluid formed by steam is produced. This heating fluid enters the jacket through its lower inlet and the jacket 3 is thus filled with a vapor fluid which heats the heating plate 1. The greater part of the vapor takes place in a heat exchange with the plate. heating 1 so that it condenses to flow on the inner wall of the heating plate 1 and return to the liquid, forming the heating fluid, in which it is heated again.
In addition, the manifold radiates heat and the vapor of the heating fluid in the manifold is thereby cooled and condenses, so that the vapor pressure in the manifold becomes lower than the vapor pressure in the jacket. It follows that the vapor in the jacket is absorbed through the pipe 7 and passes into the manifold.
In the conventional apparatus which is shown in FIG. 8, in which the manifold 8 and the jacket 3 are connected by means of a pipe 7, the volume of steam flowing in the manifold is such as the speed of the flowing steam which is represented by the vector v is small. As a result, the vapor in the upper part of the jacket 3 flows more slowly along the outlet dotted lines S than the low boiling point material or an inactive gas G is separated from the vapor of the fluid. heating and deposited on the upper part of the jacket 3. This results in a non-uniform temperature distribution on the heating plate 1.
On the contrary, in the apparatus shown in FIG. 3, the pipe 7 which connects the jacket and the manifold together is constricted, that is to say has a portion of reduced diameter in order to provide resistance to the passage of the fluid. As the heating fluid vapor flows through this narrow cross sectional passage, the speed of the vapor passing through this position becomes greater as indicated by the V vector.
Accordingly, the vapor of the heating fluid in the upper part of the jacket is entrained by this high speed flow and guided along the dotted lines S before entering the heater. Therefore, the vapor is not retained in one place and it flows on entering the heater so that the low boiling point material and the inactive gas are entrained with the vapor of the heating fluid and enter the heater. the collector. As a result, non-uniform temperature distribution across the top of the heating plate does not occur.
Tests have shown the relationship between fluid resistance, gas volume and temperature in the jacket.
It will be assumed that, in the case of FIG. 3, the internal diameter of the pipe 7 is 6 mm and the internal diameter of the constriction is denoted by m and that a commercial product from Dowtherm A is used as heating fluid in the jacket, and that the volume of gas is mixed with its vapor, only the heating plate 2 shown in FIG. 1 is heated at its center P to a temperature of 120 "C. The temperature difference between point P and the upper point
Q is then the following:
:
EMI2.1
<tb> <SEP> volume
<tb> volume
<tb> <SEP> of <SEP> gas
<tb> <SEP> strangulation <SEP> 10 <SEP> cm3 <SEP> 20 <SEP> cm3 <SEP> 30 <SEP> cm3 <SEP> 40 <SEP> cm3 <SEP> 50 <SEP> cm3
<tb> 1 mm O O O O -4 C 2mm O O O O -40C 3 mm O O O -4 C 4 mm -4 C -40C or lower
It can be seen from the above table that, in the case where the gas volume is 40 cm3, the internal diameter of the constriction being 2 mm or less than 2 mm, or, in the case where the gas volume is 30 cm3, the inner diameter of the constriction being 3mm or less than 3mm, there is no temperature difference on the pressure plate.
heating 2.
Then the vapor of the heating fluid which has passed with
high velocity through the resistance, for the fluid, of the
pipe 7, is slowed down in the manifold and it is retained in
the latter during the time when the low melting point material
and the inactive gas are separated in the gaseous state. The gas thus separated
is collected in the upper part of the middle position of the
collector. However, the volume of this gas is very small. With
this embodiment, the pipe 8 '(fig. 1) for evacuating the gas provided
in the middle of the collector can be opened by cutting after
that several threads have passed, and the gas which fills it is
evacuated. Then, this pipe is closed by welding which can be
reused. On the other hand, the hot condensed fluid produced by
the heat discharge from the collector flows at
through the pipe.
In this case, since the volume of
condensation of the hot fluid is not, either, so much
high, you do not need a lot of electrical energy to
heat up the heating medium liquid and consequently
the heat output is increased.
As indicated above, the condensed liquid of the
heating fluid returns by gravity through the narrow pipe,
provided between the manifold and the heating chamber, towards the
heating medium liquid in the heating chamber
heating, to be reheated. The pipe is so narrow
that due to the resistance it opposes, the volume of the fluid
return heating is limited. Therefore, the fluid of
heating evaporates in the heating chamber and it flows
up through the shirt, to enter the collector
in which it is condensed, then it returns to the liquid of the
lower heating fluid, thus forming a system of
circulation.
As can be seen in FIG. 2, each jacket 3 is connected via a small pipe 20 extending outside the insulated jacket to a pressure sensitive bellows 22 acting as a temperature control means.
The longitudinal cross section of this temperature control means is shown in FIG. 4.
According to this figure, one end of the bellows 22, sensitive to the pressure, is fixed to a sleeve 24 which is itself fixed, by means of a nut 27 to one of the sides of the box 21. The other end the bellows 22 is connected to another bellows 23 of the same dimensions by means of a metal connector 26.
This bellows 23 is fixed, by means of a nut 28, to a sleeve 25 which, in turn, is fixed to another side of the box 21.
The interior of the bellows 23 is evacuated and this vacuum is not less than 1 x 10-4 torr.
The metal connector 26 is a U-shaped member in which is provided a projection 29. The conical end of the projection exerts a slight pressure on a lever 31 having a fulcrum 30. The lever 31 is pulled upwards. by a helical spring 32. The movement of the lever 31 pushes the projection of an electric converter 33 to actuate the latter. The other end of coil spring 32 is attached to the lower end of a threaded bar 35 which is inserted into a sleeve. The threaded bar 35 is moved up and down by means of an adjusting nut 36 which is screwed onto this bar. Accordingly, the tension of coil spring 32 is adjusted by rotating nut 36.
Since the interiors of all liners have the same vapor pressure, if any of the liners are connected to the bellows through the small diameter pipe, that bellows acts as a sensitive bellows to increase the pressure of steam inside all shirts. Below this pressure sensitive bellows is connected another identical bellows which has been evacuated. With this bellows connected, the bellows joint point indicates the absolute vapor pressure in the liners. Atmospheric pressure is compensated by these two bellows.
Therefore, by adjusting this joint point like a press on a lever, the balancing being provided by the adjustment of the coil spring, the lever is obtained to remain in the determined position. The electric converter is set to act for the smallest lever movement, so even a very small pressure variation in the jacket activates the electric converter for amplification and therefore controls the energy of the heater. in the form of a sheath submerged in the heating chamber. It follows that the vapor pressure in this chamber, and hence the temperature of this chamber, can be controlled. Since the two bellows are also subjected to the external pressure, no error will be produced by the variations of the external pressure.
In addition, since the interior of the lower bellows is maintained under a vacuum which is not less than 1 x 10--4 torr, there is no expansion or contraction of gas in the bellows even when variation of the outside temperature. Although the box surrounding the bellows may expand or contract slightly, the error resulting from this deformation can be overlooked. Therefore, the floating effect of the pressure bellows and the pulling effect of the evacuated bellows produce a good balance against any variation in atmospheric pressure.
If it happens that the inside of the jacket is subjected to extraordinarily high pressure due to a fault in the temperature control device or a fire, the bellows are first destroyed and in this case, since the jet velocity of the vapor of the heating fluid passing through the tube 20 is higher than the combustion rate of the heating fluid, it can never happen that fire is produced in the jackets and causes an explosion; the device is therefore completely safe. The surface 2 of the heating plate 1, in contact with the wire, can be provided with a chemical coating or a ceramic coating of metal oxide with a view to increasing its service life.
As can be seen in FIGS. 5 and 6, the wire contacting plate can be removably attached to the heating plate. In fig. 5, as the contact plate 10 with the wire, there is provided a thin metal plate 10, the chemically coated surface of which is pressure-rolled on the heating plate 1 with a cross-section in the form of an arc. This wire contact plate has an upper hook 11 and a lower hook 12 and it is fixed by its lower hook to a fixed plate 13 by means of a screw 14.
In this case, the wire contact plate 10 can be easily replaced by loosening the screw 14.
Fig. 6 shows a thick wire contact plate 10 in which the sides 2 are lined or coated, the plate 10 being fixed to the heating plate 1 by means of screws 14.
In this case, it is necessary that the contiguous faces of the heating plate and of the plate in contact with the wire are in a plane. If the screw holes of the wire contact plate 10 are provided of sufficient size, it will be convenient for placing the wire to slightly change the position of the plate.
The means of providing the wire contact plate removably mounted on the heating plate of the jacket can be convenient since the wire contact plate can be replaced when its wire contact face is. worn out. However, this is not economically advantageous. If the wire contact plate has a wide face, for each wire a contact position with the wire can be taken from one end of the face to the other, which multiplies the heating area that can be used by comparison with that which can be used in the case of a fixed contact face of the wire. It is very economical.
Fig. 7 shows another means of heat treatment of the wire. In that case. the wire is passed through a heating pipe 1 which is placed in the casing 3. Returning to FIG. 1, reference 15 designates an arm with which the body of the heating device is provided, and reference 17 designates an arm with which the fixed frame 16 is provided. A threaded rod 18 is provided between the arm 15 of the body and the fixed arm. 17. By turning the threaded rod, the position of the heater can be shifted. If that is necessary. the heating plate 1 can be provided on the side face of the jacket.
Thus the advantages provided by the apparatus described are as follows:
- steam can move constantly in the part
top of the unit so that it cannot
stay in this part.
- it makes it possible to slow down in the collector the speed of the
vapor from the heating medium and gas which have
passed in this collector. from the envelope,
through a pipe. so that the vapor of
the low boiling point material and the gas can be
separated from the pure vapor of the heating fluid,
- it makes it possible to maintain the pressure indicating the
bellows to detect the pressure in the processing device
thermally despite changes in the pressure
atmospheric zion,
- it is possible to mount on the enclosure a
heater with a long service life,
- it reduces the volume of condensation of the
vapor from the heating medium, so that the heat
latent is as low as possible when this condensa
tion is again removed by evaporation,
and aug
therefore lie the heat output.