CN102753741A - 氧化炉 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于氧化处理纤维(20)，尤其是用于制造碳素纤维的氧化炉(1)，它以已知的方式具有：位于壳体(2)的内部的处理腔(6)；用于热空气的鼓风装置(13)；至少一个位于处理腔(6)的端部区域中的抽吸装置(14，15)；至少一个通风机(21)，该通风机使热空气通过鼓风装置(13)、处理腔(6)和抽吸装置(14，15)进行循环；和至少一个位于热循环空气的流动路径中的加热装置(18)。抽吸装置(14，15)由多个垂直相间隔地布置的抽吸箱(19)形成。该抽吸箱具有至少一个用于热空气的出口和在抽吸箱(19)的面向外的、即与处理腔中心远离的一侧上布置的至少一个与处理腔(6)连通的、用于热空气的入口(19a)。在这种结构方式的情况下，与常规的结构相比，用于对纤维进行氧化处理的路段的有效长度被延长，从而炉子(1)尤其可以保持得较低。

Description

氧化炉
技术领域
本发明涉及一种用于氧化处理纤维，尤其是用于制造碳纤维的氧化炉，具有
a)壳体，所述壳体除了用于纤维的入口和出口区域以外是气密的;
b)位于所述壳体的内部的处理腔;
c)鼓风装置，借助于所述鼓风装置可以将热空气吹入所述处理腔中;
d)至少一个布置在所述处理腔的端部区域中的抽吸装置，所述抽吸装置从处理腔中抽吸热空气并且包括多个相互间以垂直间距布置的抽吸箱，所述抽吸箱具有至少一个用于热空气的出口和在一侧处至少一个与所述处理腔连通的、用于热空气的入口;
e)至少一个通风机，所述通风机使热空气通过所述鼓风装置、所述处理腔和所述抽吸装置进行循环;
f)至少一个位于热循环空气的流动路径中的加热装置;
g)导向辊，所述导向辊引导纤维蜿蜒迂回地通过在上下设置的抽吸箱之间的空隙。
背景技术
有各种不同的方式将用于处理纤维的热空气引导通过氧化炉。在此情况下，流动方向可以横向于纤维方向垂直地或水平地取向。这种按照“中心至端部”原理引导空气的氧化炉越来越得到认可。在这种空气引流下，在处理腔的中部区域中的热空气被在两个方向上，即在处理腔的相对的端部的方向上吹出并且又由在处理腔的这两个端部处的抽吸装置抽出。以下以“中心至端部"式空气引流为示例进行说明，但是本发明不限于此。
处理腔也可以被看作是在炉的纵向上针对不同的温度和空气流动重复设置的区域。
在开头所述类型的已知的氧化炉中，抽吸箱的与处理腔连通的抽吸口位于面向处理腔中心的那一侧上。其结果是，在抽吸箱之间的空隙不再被热空气流过，至少不在显著的尺度上被热空气流过。因此纤维在抽吸箱之间经过的路段没有用于氧化处理。由于出于空气分布的原因抽吸箱必须具有不容忽视的尺寸，所以，由于缺乏空气流而没有进行纤维的氧化处理的路段绝对是有影响的。
发明内容
本发明的目的是，如此设计开头所述类型的氧化炉，使得纤维的氧化处理所要求的路段可以布置在炉子的较小的容积中，尤其是该炉子可以具有较低的构造。
按照本发明，该目的是这样实现的，即
h)在抽吸箱的面向外的、即与处理腔中心远离的一侧上设置至少一个与处理腔连通的入口。
通过按照本发明的措施，实现了至少一部分的热空气在抽吸箱之间继续在向外朝着处理腔的端部的方向上流动并且只有在此时才通过抽吸作用在位于抽吸箱的外侧面上的入口处被转向，移出并且再次供入空气循环回路中。其结果是，纤维也可以在抽吸箱之间的空隙中被热空气环绕冲刷并且被氧化。总之，以这种方式可以使氧化炉构造得较小，因为由纤维通过的路段比在现有技术情况下得到更好的利用。
特别有价值的是，在相同炉长的条件下，可以使炉子保持更低。与此相关联的是一系列的优点:由于需要很少的由纤维通过处理腔的迂回式通道，因此可以节省用于丝线/纤维丝的导向辊和闸门装置——该闸门装置防止在丝线进入和离开处理腔的区域中空气的泄漏。此外，对于整个炉子来说减小了重量，这对于在炉子建造在其上的钢结构的费用方面是有利的。此外，由于在处理腔中空气更好地环绕丝线流动，由此使得所形成的产品的质量提高。
特别在“中心至端部”式空气引流情况下，有利的是，在抽吸箱的两个相对的侧面中设置与处理腔连通的入口。通过选择位于相对的侧面中的入口的总横截面积，可以确定没有在面向内的入口处被抽走而是向外流动通过抽吸箱之间的空隙的空气比例。
在按照本发明的氧化炉的一个优选实施方式中，在壳体的入口区域中设置闸门装置，该闸门装置针对每个在抽吸箱之间的空隙具有与该空隙连通的空气腔，该空气腔通过隔板与外界大气隔开，该隔板只具有用于纤维的孔口，并且该空气腔可以被施加处于超压下的空气。该处于超压下的新鲜空气可靠地保证，来自处理腔的、流过抽吸箱之间的空隙的热空气不会从炉子中泄漏出来。只有在对应的空隙中的处于超压下的空气——其本身来自外界大气——通过隔板最终进入外界大气。
附图说明
以下借助于附图更详细说明本发明的实施例，附图中:
图1显示了按照图2的线I-I通过用于制造碳纤维的氧化炉的垂直截面图;
图2显示了图1的氧化炉的水平截面图;
图3显示了图1中在抽吸装置区域中的细节放大图;
图4显示了类似于图3的截面图，但是其中示出了更多的细节。
具体实施方式
首先参见图1至3，其中示出一个氧化炉，该氧化炉整体上用附图标记1表示并且用于制造碳素纤维。氧化炉1包括壳体2，壳体本身由两个竖直的侧壁2a，2b、两个竖直的端壁2c，2d、一个顶壁2e和一个底壁2f组成。除了在端壁2c和2d中的两个区域3，4以外，壳体2是气密的，在区域3，4中要处理的纤维20被导入和导出并且该区域配设有专门的闸门装置22。
如尤其可以从图2中获知的那样，壳体2的内腔通过垂直的隔壁5被分成实际的处理腔6和位于该处理腔侧面的空气导流腔7，8，9，10，11，12。总体上，氧化炉1的内腔构造成基本上相对于在图2中示出的垂直的中心平面S-S是镜像对称的。
在处理腔6的中间区域中设有总体上用附图标记13标示的鼓风装置，该鼓风装置将在后面进行更详细的说明。在处理腔6的两个位于外侧的端部区域中，分别与入口区域3和出口区域4相邻地设置抽吸装置14或15，该抽吸装置也将在后面进行更详细的说明。
在壳体2内部维持两个相互反向的空气循环回路:例如从抽吸装置14，15出发，空气沿着可在图2中看见的箭头的方向通过空气导流腔7或12被引向过滤器16或17和然后通过加热装置18a或18b进入空气导流腔8或11中。被加热的空气由通风机21a或21b从空气导流腔8或11中抽出并且吹入空气导流腔9或10中。空气从那里分别进入到鼓风装置13的一半部分中，从那里反向流动地进入处理腔6并从那里到达抽吸装置14或15，由此该两个空气循环回路闭合。
在壳体2的壁中设置两个出口30a，30b。通过该出口可以导出这样体积的气体或空气——该气体或空气或者在氧化处理期间产生或者作为新鲜空气经入口区域3和出口区域4进入处理腔6中，用于由此维持氧化炉1中的空气平衡。导出的气体——该气体也可能含有有毒成分——被供给以用于进行热力二次燃烧处理。由此获得的热量可以至少用于预热向氧化炉1供给的新鲜空气。
下面描述鼓风装置13的详细构造:
它包括两“堆”鼓风箱18。其中的每个鼓风箱18具有空心长方体的形状，其中较长的尺寸横向于处理腔6的纵向在处理腔的整个宽度上延伸。鼓风箱18的各面向处理腔6的窄侧面设计成穿孔板18a。每个鼓风箱18的相应端面分别与空气导流腔9或空气导流腔10如此地连接，使得由通风机20或21输送的空气被吹入对应的鼓风箱18的内部中并且可以从那里经穿孔板18a流出。
在两堆的每堆中的各个鼓风箱18以很小的间距相互上下地布置;在炉的纵向上或丝线20的运动方向上看，该两堆的鼓风箱18也是相互间隔开的。按照理想的方式(与图1中示出的情况不同)，在一个鼓风箱堆中的两个鼓风箱18之间的垂直间距与在处理腔6的纵向上在两个鼓风箱18堆之间的间距是相同的。
两个抽吸装置14，15——其中在图1和2左边的具有附图标记14的抽吸装置在图3中示出，基本上各由一堆的抽吸箱19形成，该抽吸箱以与鼓风箱18类似的方式在横向上延伸通过整个处理腔6并且在它们的横向于处理腔6的纵向延伸部延伸的窄侧面处设计成穿孔板19a。穿孔板19a中的孔在此情况下可以具有任何几何形状。抽吸装置14，15中的抽吸箱19相互间具有与鼓风装置13中的鼓风箱18相同的垂直间距。
在抽吸装置14的区域中的空气流动在图3中通过箭头示出。来自处理腔6的中心区域的空气的很大部分经面向处理腔6中心的穿孔板19a进入抽吸箱19的内部空间并且如上所述，从那里继续被循环。来自处理腔6的中心区域的空气的另一部分流动通过在上下设置的抽吸箱19之间的空隙并且通过抽吸箱19的位于外侧的穿孔板19a也被抽吸到抽吸箱19的内部中并且从那里被供给到另一个空气循环回路。
要处理的纤维20经导向辊21供入氧化炉1并且在此时穿过闸门装置22，该闸门装置在图1和3中未详细示出并且用于防止气体从处理腔6中向外漏出。纤维20然后被引导通过在上下设置的抽吸箱19之间的空隙、通过处理腔6、通过在鼓风装置13中的上下设置的鼓风箱18之间的空隙、通过在处理腔6的相对的端部处的上下设置的抽吸箱19之间的空隙和通过另一个闸门装置23。
所描述的纤维20通过处理腔6的通路蜿蜒迂回地多次地重复，为此在氧化炉1的两个端部区域中设置多个以其轴线平行地上下设置的导向辊24或25。在通过处理腔6的最上面的通路之后，纤维20离开氧化炉1并且在此时经另一个导向辊26导向。在纤维20蜿蜒迂回地通过处理腔6期间，纤维被含氧的热空气环绕冲刷并且在此期间被氧化。在从氧化炉出来时至少一个氧化步骤基本上结束。可以接着进行另外的氧化步骤。
由于在抽吸箱19的两个窄的纵向侧上设置有穿孔板19a，在抽吸箱19的两个相对的侧面处热空气可以进入其内腔中。其结果是，与在现有技术中的情况不同，在上下设置的抽吸箱19之间的空隙也被空气流过并且纤维20的在此处的部段被空气环绕地冲刷。因此，与现有技术的情况不同的是，这些路段区域对氧化过程是起作用的。因此，与按照如在开头描述的现有技术的氧化炉相比，在相同炉长的条件下，可以减小炉高。上面已经提到与此相关联的优点。
如果说上述氧化炉的实施例是专门为“中心至端部”式空气引流量身定做的，那么以下借助于图4描述的实施例则适用于所有类型的空气引流，即也适用于垂直地或水平地与纤维方向垂直地进行的空气引流。
在图4中以类似于图3中的方式示出一个通过氧化炉101的端部区域的垂直截面图，它与图3类似，但是示出了关于闸门装置123的更多的细节。在图4的氧化炉101中，抽吸装置115也由一堆上下设置的抽吸箱119形成。与第一实施例的抽吸箱19不同，图4的抽吸箱119只在面向外的窄侧面处设有用于气体的入口，而面向处理腔6中心的相对窄侧面是封闭的。
在抽吸箱119的顶面和底面处固定有角形成型件125，该角形成型件横向于空气的流动方向(通过箭头表示)延伸。这些角形成型件125的目的是增大空气阻力和确保均匀抽吸。在抽吸箱119和图2的空气导流腔7和12之间的空气路径中可以为每个抽吸箱119设置一个可单独调节的节流阀(没有示出)，以便使每个抽吸箱119的抽吸的体积流保持相同。
闸门装置123包括外部的、折叠的异型板126作为针对外界大气的隔板，该隔板在丝线120通过的那些地方设有相应的通孔127。在每个抽吸箱119的高度上设置空气通道128，该空气通道在箭头129的方向上可以被供给处于压力下的新鲜空气。在与板126相邻的端部处，在空气通道128上形成或固定有弯曲的空气导流板130。如在附图中所示和通过小箭头示意的那样，在该空气导流板130和板126之间形成用于空气的窄的通路，空气因而尤其是进入到板126中的通孔127的区域中。
另一部分空气在朝着处理腔106的方向上流动，分别进入空气腔131中并且然后与通过在抽吸箱119之间的空隙向外流动的空气相遇。其结果是，两个空气流向上和向下拐弯并且立刻进入到抽吸箱119的敞开的窄侧面的区域中。空气从那里被抽吸通过各个抽吸箱119的内部空间。
由于被引入空气通道128中并且由此引入空气腔131中的空气的超压/过压，使得来自氧化炉1内部的可能有害于健康的气体不可能从氧化炉101中逃逸出来。

Claims (3)

1.一种用于氧化处理纤维，尤其是用于制造碳纤维的氧化炉，具有：
a)壳体，所述壳体除了用于纤维的入口和出口区域以外是气密的;
b)位于所述壳体的内部的处理腔;
c)鼓风装置，借助于所述鼓风装置可以将热空气吹入所述处理腔中;
d)至少一个布置在所述处理腔的端部区域中的抽吸装置，所述抽吸装置从处理腔中抽吸热空气并且包括多个相互间以垂直间距布置的抽吸箱，所述抽吸箱具有至少一个用于热空气的出口和在一侧处至少一个与所述处理腔连通的、用于热空气的入口;
e)至少一个通风机，所述通风机使热空气通过所述鼓风装置、所述处理腔和所述抽吸装置进行循环;
f)至少一个位于热循环空气的流动路径中的加热装置;
g)导向辊，所述导向辊引导纤维蜿蜒迂回地通过在上下设置的抽吸箱之间的空隙;
其特征在于，
h)在所述抽吸箱(19)的面向外的、即与所述处理腔中心远离的一侧中设置有至少一个与所述处理腔(6)连通的入口(19a)。
2.根据权利要求1所述的氧化炉，其特征在于，与所述处理腔(6)连通的入口(19a)设置在所述抽吸箱(19)的两个相对的侧面中。
3.根据权利要求1或2所述的氧化炉，其特征在于，在壳体(2)的入口区域(3，4)中设置闸门装置(122)，所述闸门装置针对每个位于所述抽吸箱(119)之间的空隙具有与所述空隙连通的空气腔(131)，所述空气腔通过隔板(126)与外界大气隔开，所述隔板只具有用于纤维(120)的孔口(127)，并且所述空气腔能够被加载处于超压下的空气。
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