CN102782198A - 氧化炉 - Google Patents

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)内的处理腔(6)；布置在处理腔(6)的中部区域中的鼓风装置(13)；在处理腔(6)的两个相对的端部区域中各一个抽吸装置(14,15)；至少一个通风机(21)，所述通风机使热空气通过所述鼓风装置(13)、所述处理腔(6)和所述两个抽吸装置(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。鼓风装置(13)包括多个以垂直间距上下布置的鼓风箱(18;118)，所述鼓风箱具有用于热空气的入口和在相互相对的侧面上各用于热空气的出口。可选地，设置两堆上下相间隔地布置的鼓风箱(18),所述鼓风箱在纤维(20)的运动方向上看是前后相间隔地布置和/或一堆中的鼓风箱(118)在顶面和底面中具有至少一个用于热空气的附加的出口(130)。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)位于所述壳体的内腔中的处理腔;

c)布置在处理腔的中部区域中的鼓风装置，借助于所述鼓风装置可以将热空气在相互相反的方向上吹入所述处理腔中并且所述鼓风装置包括多个以垂直间距上下布置的鼓风箱，所述鼓风箱具有用于热空气的入口和在相互相对的侧面上各用于热空气的出口;

d)在所述处理腔的两个相互相对的端部区域中各一个抽吸装置，所述抽吸装置从所述处理腔中抽吸热空气;

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、所述处理腔和所述两个抽吸装置进行循环;

f)位于热循环空气的流动路径中的至少一个加热装置;

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鼓风箱之间的空隙。

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。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所述两个端部处的抽吸装置抽出。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可以重复设置的区域。

在开头所述类型的已知的氧化炉中，形成鼓风装置的鼓风箱具有连续的顶面和底面并且只在相对的窄的端面上具有用于热空气的出口。这意味着，热空气没有流过在上下设置的鼓风箱之间的空隙或者至少没有以限定的方式流过并且纤维在经过该空隙期间没有被氧化处理。由于出于空气分布的原因鼓风箱必须具有不容忽视的尺寸，因此，其中由于缺乏空气流而没有进行纤维氧化处理的路段是绝不是不重要的。

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地构造。

按照本发明，该目的是这样实现的，即

h)设置两个鼓风箱堆，鼓风箱上下相间隔地布置,所述两个鼓风箱堆在纤维的运动方向上看前后相间隔地布置;

和/或

i)在一个鼓风箱堆中的所述上下布置的鼓风箱在顶面和底面中具有至少一个用于热空气的附加的出口。

这两个按照本发明的结构备选方案原则上也可以在同一个炉子中实现，其基本构思是相同的:

在第一备选方案中，鼓风箱的尺寸在纤维的运动方向上看保持得较小,大致是这样的程度，使得两个前后相随的鼓风箱的体积对应于常规结构方式中的单个的鼓风箱的总体积。通过在两个鼓风箱之间的间距，可以在相互上下设置的鼓风箱之间的空隙中形成在现有技术中还没有出现的热空气流。在相互上下设置的鼓风箱之间的空隙因而可以主动地参与纤维的氧化处理。

在第二结构备选方案中的情况是类似的，其中，各单个鼓风箱的体积基本上可以与常规结构方式中的相同。但是，通过在顶面和底面上设置的附加的空气出口，进而获得这样的可能性,即可以使热空气流过在相互上下设置的鼓风箱之间的空隙,从而位于那里的纤维部段可以参与氧化处理过程。总之，以这种方式可以将氧化炉建造得较小，因为由纤维通过的路程比在现有技术情况下被更好地利用。

特别有利的是，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:由于需要较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的导向辊和闸门装置——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，对于整个炉子来说节省了重量，这在用于构造炉子的钢结构的费用方面是有利的。此外，处理腔中空气更好地环绕丝线流动使得所形成的产品的质量提高。

有利的是，在并排布置的鼓风箱堆之间的水平间距等于在一个鼓风箱堆中的鼓风箱之间的垂直间距的两倍并且最大等于一个鼓风箱在炉子纵向上的尺寸。以这种方式在堆之间的区域中和在相互上下设置的鼓风箱之间的区域中形成限定的流动条件。

在第二结构备选方案中，有利的是，鼓风箱在顶面和底面上沿着一中心线具有多个用于热空气的附加的出口。这种措施也用于以受控的方式引导热空气。

附图说明

以下借助于附图更详细说明本发明的示例性实施例，附图中:

图1显示了按照图2的线I-I通过用于制造碳素纤维的氧化炉的垂直截面图;

图2显示了通过图1的氧化炉的水平截面图;

图3显示了图1中在鼓风装置区域中的细节放大图;

图4显示了按照图5的线IV-IV通过用于氧化炉的一个备选实施例中的一个鼓风箱的俯视图得到的截面；

图5显示了图4的鼓风箱的俯视图。

具体实施方式

首先参见图1至3，其中示出一个氧化炉的第一实施例，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，壳体本身由两个垂直的侧壁2a，2b、两个垂直的端壁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。

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的内部构造成相对于在图2中示出的垂直的中心平面S-S基本上是镜像对称的。

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更详细说明。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。

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在更后面被更详细说明的鼓风装置13的一半部分中，从那里反向流动进入处理腔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些体积的气体或空气——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和出口区域3，4进入处理腔6中——以维持氧化炉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。

下面说明鼓风装置13的详细结构:

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，其中较长的尺寸在横向于处理腔6纵向的方向上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的一个端面分别与空气导流腔9或空气导流腔10如此地连通，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;在炉的纵向上或在丝线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)，每堆中的两个鼓风箱18之间的垂直间距与两个堆18在处理腔6的纵向上的间距是相同的。

两个抽吸装置14，15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并且在它们的在横向于处理腔6的纵向延伸部的方向上延伸的窄侧面处设计成穿孔板19a。穿孔板19a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。

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，该闸门装置在本文中并不是关注重点并且用于防止气体从处理腔6中向外逸出。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导向辊24或25，其中导向辊24或25的轴线上下平行地设置。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1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。

图3示出了空气流在鼓风装置13的区域中的运动。由于在鼓风箱18的两个窄的纵侧面上设置有穿孔板18a，因此由相应的通风机20或21吹入到每个鼓风箱18的内部中的空气可以在鼓风箱18的两个相对的侧面处流出。在两堆鼓风箱18之间的间隙的区域中，如图3中清楚所示的那样，空气流此时沿相对的方向相遇。其结果是,空气在那里弯折并且通过在两个堆的每堆中的相互上下设置的鼓风箱18之间的空隙朝着处理腔6的相对的端部区域的方向流动并且由此朝着相应的抽吸装置14,15流动。从鼓风箱18出来的这部分空气在此期间也在位于鼓风箱18之间的路段区域中环绕纤维20流动。因此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。上面已经指出了与此相关联的优点。

图4和5示出了鼓风箱118,该鼓风箱可以用于氧化炉的一个备选的实施例中并且可以分别取代图1至3的一对鼓风箱18——这对鼓风箱在该实施例中在两个不同的“堆”中并排地位于相同的高度上。代替两个在处理腔6的纵向上看以一定的间距布置的鼓风箱18，使用一个公共的鼓风箱118,该鼓风箱的尺寸在与处理腔6的纵向平行的方向上看对应于图1的两个鼓风箱18的相应的尺寸之和。

代替在两个并排设置的鼓风箱18之间的间隙，按照图4和5的鼓风箱118在顶面和底面中分别具有多个空气出口130,因此空气可以从(公共的)鼓风箱118中在顶面和底面处逸出,如通过图4和5中的箭头表示的那样。以这种方式可以实现一种流动型态,该流动型态类似于在图3中示出的那个流动型态:在此处也可以沿着鼓风箱118的底面或顶面与纤维的运动方向平行地形成空气流,该空气流环绕冲刷在鼓风箱之间的纤维并且在那里触发氧化过程。

在图4和5的情况下，图2的空气导流腔9和空气导流腔10被集成一体并且一起向鼓风箱118供应空气。

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)布置在所述处理腔的中部区域中的鼓风装置，借助于所述鼓风装置可以将热空气在相互相反的方向上吹入所述处理腔中并且所述鼓风装置包括多个以垂直间距上下布置的鼓风箱，所述鼓风箱具有用于热空气的入口和在相互相对的侧面上各用于热空气的出口；

d)在所述处理腔的两个相对的端部区域中各一个抽吸装置，所述抽吸装置从所述处理腔中抽吸热空气；

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、所述处理腔和两个所述抽吸装置进行循环；

f)位于热循环空气的流动路径中的至少一个加热装置;

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鼓风箱之间的空隙，

其特征在于,

h)设置两个鼓风箱堆，鼓风箱(18)上下相间隔地布置,所述两个鼓风箱堆在纤维(20)的运动方向上看前后相间隔地布置;

和/或

i)鼓风箱堆中的所述鼓风箱(118)在顶面和底面中具有至少一个用于热空气的附加的出口(130)。

2.根据权利要求1所述的氧化炉，其特征在于，在并排布置的鼓风箱(18)堆之间的水平间距等于在一个鼓风箱堆中的鼓风箱(18)之间的垂直间距的两倍并且最大等于鼓风箱(18)在氧化炉(1)的纵向上的尺寸。

3.根据权利要求1所述的氧化炉，其特征在于，鼓风箱(18)在顶面和底面上沿着一中心线具有多个用于热空气的附加的出口(130)。

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