CN103276490B - 一种高温热定型设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高温热定型设备,包括箱体、框架和加热装置,箱体包括上壳体、下壳体以及内腔体,内腔体包括设置于上壳体内的上腔体和设置于下壳体内的下腔体;框架包括设置于上腔体的第一框架和设宜于下腔体的第二框架,第一框架和第二框架对应设置;加热装置包括设置于第一框架内的第一加热装置和设置于第二框架内的第二加热装置,第一加热装置和第二加热装置均包括沿框架长度万向依次布置的多个板式加热器。应用本发明的技术方案,将加热装置分为多个板式加热器,增大接触面积,提高加热效率和加热速度,减小能耗,提高箱体温度分布的均匀程度,且箱体采用框架式结构能够有效地避免长时间高温运行下箱体的热变形。

Description

一种高温热定型设备
技术领域
本发明涉及化纤加工领域,具体而言,涉及一种高温热定型设备。
背景技术
高性能纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能,被广泛应用于国民经济的各个领域,具有其它传统纤维不可替代的地位,在高性能轮胎帘子线、强力传送带、防弹服、头盔、机翼或火箭引擎外壳、压力容器、绳索及纤维复合材料中被大量应用。
热定型是提升纤维性能、稳定性的关键技术。对于高性能纤维在定型工艺过程中,热定型箱的温度高达400~500℃,同时对温度的均匀性要求高,必须满足控温精度±2℃。常规的蒸汽加热方式的热定型设备,控温精度高,但最高温度一般不超过200℃,无法达到高性能纤维热定型的工艺要求。现有技术中的高性能纤维/织物的热定型设备,均采用电加热方式。传统的电加热热定型设备,能够达到较高的热定型温度,但电加热通过热辐射进行能量传递并且与箱体壁为线接触,其效率低、速度慢、能耗高,工作腔体内的温度分布均匀性不好。采用电阻丝组件加热方式,在高温条件下,电阻丝温度高,容易氧化、断裂,一旦损坏需整体更换加热组件。此外,一般的热定型设备采用箱体、加热组件和工作腔体一体化的箱体设计,长时间连续运行会出现箱体变形。另外,高性能纤维在高温下易被氧化,无法满足高温热定型工艺要求。
专利CN102051697A采用电加热将气体进行加热,将高温气体通入箱体中对纤维加热。对气体的加热不够充分,会导致温度不能满足要求。
专利CN101845678A一体化箱体结构,采用翅片式电加热加热方式,因为其包含散热器,故热传递效率高,但是工作室经过热气体对其加热,加热温度有限。同时循环式热气体的存在,会吹乱热定型丝束。
发明内容
本发明旨在提供一种高温热定型设备,以解决现有技术中的高温热定型设备效率低、速度慢、能耗高,工作腔体内温度和箱体温度均性差的技术问题。
为了实现上述目的本发明提供了一种高温热定型设备,包括:箱体,包括上壳体、与上壳体相对的下壳体以及由上壳体和下壳体围成的内腔体,内腔体包括设置于上壳体内的上腔体和设置于下壳体内的下腔体;框架,包括设置于上腔体内的第一框架和设置于下腔体内的第二框架,第一框架和第二框架上下对应设置;加热装置,设置于框架内,包括设置于第一框架内的第一加热装置和设置于第二框架内的第二加热装置,第一加热装置和第二加热装置各自包括沿框架的长度方向依次布置的多个板式加热器。
进一步地,第一加热装置和第二加热装置各自包括2至20个板式加热器。
进一步地,每个板式加热器均可拆卸的固定于框架内。
进一步地,箱体设置有恒温区,恒温区的长度为2000mm至3000mm;恒温区的宽度根据公式W=n(wx+10)+20得出,其中W为箱体恒温区宽度、单位为mm,wx是纤维或者织物的宽度、单位为mm,n为纤维或者织物的数量。
进一步地,板式加热器与框架间以及每两个相邻板式加热器间均设置有2mm至30mm的间隙。
进一步地,板式加热器设置为抽屉式结构,每个板式加热器均能够单独地相对于框架滑动;板式加热器在箱体的侧面进行接线和拆装,侧面与板式加热器的滑动方向垂直。
进一步地,高温热定型设备还包括两个均热层,所述两个均热层与第一加热装置和第二加热装置分别对应设置的,第一加热装置和第二加热装置远离框架的一侧表面与相应的均热层贴合。
进一步地,均热层的两端部与框架之间设置有2mm至30mm的间隙。
进一步地,均热层远离加热装置一侧的表面设置有用于保护纤维的保护层。
进一步地,高温热定型设备还包括气体循环控制装置,气体循环控制装置设置于上壳体和/或下壳体上。
进一步地,气体循环控制装置包括:加热器、盘绕在加热器上并与内腔体连通的盘形管和控制盘形管内气体流量的控制阀。
进一步地,盘形管与内腔体连通的一侧端口安装有多孔管道,多孔管道的各出气孔的出气方向对准相邻板式加热器之间的间隙。
进一步地,高温热定型设备还包括铰链和压紧装置,铰链两端分别与上壳体和下壳体相应一侧的外表面连接,压紧装置设置于箱体上远离安装有铰链一侧的外表面以保证上壳体和下壳体的密封。
进一步地,高温热定型设备还包括驱动上壳体打开或关闭的流体驱动装置。
进一步地,上壳体和下壳体分别包括保温层。
进一步地,高温热定型设备包括温控装置,温控装置包括多个温度传感器和与温度传感器电连接的控制装置,多个温度传感器与各板式加热器一一对应的设置以检测相应的板式加热器的温度,控制装置接收温度传感器的温度信号并根据温度信号发出报警信号和/或控制加热装置的控制信号。
应用本发明的技术方案,将加热装置分为多个依次布置的板式加热器,增大了加热接触面积,可以提高加热效率和加热速度、减小能耗并使工作腔内的温度分布均匀,提高箱体温度分布的均匀程度。箱体采用框架式结构能够有效地避免长时间高温运行下箱体的热变形。
设置均热层能够将加热装置产生的能量进行均化,进一步保证温度的均匀性。
将加热装置设置为抽屉式结构,每一板式加热器均能单独地相对于框架滑动并于箱体后端进行接线和拆装,当加热装置产生异常时,可以从箱体后端更换相应的加热装置和温度传感器,解决了现有技术中的高温热定型设备不便维护和检修的技术问题。
将板式加热器与板式加热器之间,加热装置与框架之间,加热装置与均热层之间,均热层两端部与框架之间的间隙控制在2mm至30mm内,可以降低箱体热变形对被加热物体的热定型工艺影响。
加装气体循环控制装置,在加热过程中通过控制阀控制盘形管中通入的惰性气体或者蒸汽的流量,能防止被加热物在高温下不被氧化,解决了被加热物体的高温热定型的要求。
设置温控装置,用于监控内腔体的温度,对其实现多点探测和监控,保证温度的均匀性,且能够在温度产生异常时自动报警并且切断电源。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为根据本发明实施例中的高温热定型设备的结构示意图;
图2为图1的侧视结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
根据本发明的实施例中的高温热定型设备包括:箱体、框架20和加热装置。本发明提供的高温热定型设备的箱体的恒温区长度为2000mm至3000mm。恒温区宽度根据公式W=n(wx+10)+20得出,其中W为箱体恒温区宽度、单位为mm,wx是纤维或者织物的宽度、单位为mm,n为纤维或者织物的数量,上述字母所代表的数值单位均为毫米。优选地,本实施例中的恒温区长度为2000mm,宽度为130mm。需要说明的是,本发明实施例中的恒温区的长度即为均热层的长度,恒温区的宽度为均热层宽度的一半。
如图1所示,上述箱体包括上壳体1、与上壳体1相对设置的下壳体19以及由上壳体1和下壳体19围成的内腔体6,内腔体6包括设置于上壳体1内的上腔体和设置于下壳体19内的下腔体。上述框架20包括设置于上腔体内的第一框架和设置于下腔体内的第二框架,第一框架和第二框架对应设置。上述加热装置设置于框架20内,包括设置于第一框架内的第一加热装置和设置于第二框架内的第二加热装置,第一加热装置和第二加热装置各自包括沿框架20的长度方向依次布置的多块板式加热器4。将加热装置分为多个依次布置的板式加热器4,增大了加热接触面积,可以提高加热效率和加热速度、减小能耗并使工作腔内的温度分布均匀,提高箱体温度分布的均匀程度。箱体采用框架式结构能够有效地避免长时间高温运行下箱体的热变形。
优选地,第一加热装置和第二加热装置各自包括2至20个板式加热器4。本实施例中的第一加热装置和第二加热装置均设置有10个板式加热器4。每个板式加热器4通过螺栓7可拆卸的固定于框架20内。进一步地,高温热定型设备还包括两个均热层5,上述两个均热层5分别与第一加热装置和第二加热装置对应设置,上述20个板式加热器4远离框架20的一侧表面与相应的均热层5贴合,且板式加热器4与框架20间、每两个相邻板式加热器4间以及均热层5的两端部与框架20之间均设置有2mm至30mm的间隙。优选地,将该间隙控制在7mm内,使得高温下各部件的热胀冷缩不会对设备整体造成影响。同时,通过螺栓7可以对板式加热器4的位置进行调节,使板式加热器4表面能够无间隙贴合在均热层5上。板式加热器4之间的间隙通过上述螺栓7所在的螺栓孔的位置确定,每两个相邻板式加热器4之间设置间隙可以对加热过程中的热变形进行补偿,防止影响热定型工艺。
进一步地,均热层5远离加热装置一侧的表面设置有用于保护纤维的保护层18。上述均热层5采用均热性能很好的铜制成,上述保护层18是均热层5最外边的一层,可以选用不锈钢制成也可以在均热层5外表面进行电镀,由电镀层构成保护层18。
板式加热器4设置为抽屉式结构,每个板式加热器4均能够单独地相对于框架20滑动。板式加热器4在箱体的侧面进行接线和拆装,上述侧面与板式加热器4的滑动方向垂直。当某个板式加热器4损坏时,操作人员可以在箱体侧面更换相应的板式加热器4,操作简单,降低工作强度并提高工作效率。
高温热定型设备还包括气体循环控制装置,设置于上壳体1上。该气体循环控制装置包括:加热器8、盘绕在加热器8上并与内腔体6连通的盘形管2和控制盘形管2内气体流量的控制阀。上述盘形管2与内腔体6连通的一侧端口安装有多孔管道,多孔管道的各出气孔的出气方向对准相邻板式加热器4之间的间隙。通过设置气体循环控制装置,在盘形管2中通入惰性气体或者蒸汽并利用加热器8对其进行加热,通过控制阀进行流量调节后从多孔管道进入相邻板式加热器4之间的间隙中,防止形成循环风,从而更好的实现了对纤维丝束或织物9的保护,防止其高温下被氧化。
如图2所示,本实施例中的高温热定型设备还包括铰链14和压紧装置15,铰链14两端分别与上壳体1和下壳体19相应一侧的外表面连接,压紧装置15设置于下壳体19远离安装有铰链14一侧的外表面以保证上壳体1和下壳体19的密封。上述高温热定型设备采用流体驱动装置驱动上壳体1打开或关闭。优选的,本发明的实施例中的流体驱动装置为气体驱动装置,包括气缸10、手动阀11、气源三联件12以及与上壳体1相连的连杆13。采用气体驱动装置和压紧装置15可以有效地保证上壳体1和下壳体19的密封,提高加热效率。
上述上壳体1和下壳体19各自包括保温层3,保温层3由材料为硅酸铝的保温材料制成。
本实施例中的高温热定型设备包括温控装置,温控装置包括多个温度传感器17和与温度传感器17电连接的控制装置,多个温度传感器17与各板式加热器4一一对应的设置以检测相应的板式加热器4的温度,控制装置接收温度传感器17的温度信号并根据温度信号发出报警信号和控制加热装置的控制信号。通过温控装置,实现了对内腔体6的多点探测和控制,使得内腔体6温度均匀性能达到±1.5℃。而且当温度不正常时,可以自动切断电源并发出报警信号,提醒工作人员进行更换相应的设备。
本实施例中的高温热定型设备还设置有多个可调机脚16,安装于设备底部,对高温热定型设备起支撑和调节作用。
从以上的描述中,可以看出,本发明上述的实施例实现了如下技术效果:将加热装置分为多个依次布置的板式加热器,增大了加热接触面积,可以提高加热效率和加热速度、减小能耗并使工作腔内的温度分布均匀,提高箱体温度分布的均匀程度。箱体采用框架式结构能够有效地避免长时间高温运行下箱体的热变形。
设置均热层能够将加热装置产生的能量进行均化,进一步保证温度的均匀性。
将加热装置设置为抽屉式结构,每一板式加热器均能单独地相对于框架滑动并于箱体侧面进行接线和拆装,当加热装置产生异常时,可以从箱体侧面更换相应的加热装置和温度传感器,解决了现有技术中的高温热定型设备不便维护和检修的技术问题。
将板式加热器与板式加热器之间,加热装置与框架之间,加热装置与均热层之间,均热层两端部与框架之间的间隙控制在2mm至30mm内,可以大大降低箱体热变形对被加热物体的热定型工艺影响。
加装气体循环控制装置,在加热过程中通过控制阀控制盘形管中通入的惰性气体或者蒸汽的流量,能防止被加热物在高温下不被氧化,解决了被加热物体的高温热定型的要求。
设置温控装置,用于监控内腔体的温度,对其实现多点探测和监控,保证温度的均匀性,且能够在温度产生异常时自动报警并且切断电源。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种高温热定型设备,其特征在于,包括:
箱体,包括上壳体(1)、与所述上壳体(1)相对的下壳体(19)以及由所述上壳体(1)和所述下壳体(19)围成的内腔体(6),所述内腔体(6)包括设置于所述上壳体(1)内的上腔体和设置于所述下壳体(19)内的下腔体;
框架(20),包括设置于所述上腔体内的第一框架和设置于所述下腔体内的第二框架,所述第一框架和所述第二框架上下对应设置;
加热装置,设置于所述框架(20)内,包括设置于所述第一框架内的第一加热装置和设置于所述第二框架内的第二加热装置,所述第一加热装置和所述第二加热装置各自包括沿所述框架(20)的长度方向依次布置的多个板式加热器(4),
两个均热层(5),所述两个均热层(5)与所述第一加热装置和所述第二加热装置分别对应设置,所述第一加热装置和所述第二加热装置远离所述框架(20)的一侧表面与相应的所述均热层(5)贴合。
2.根据权利要求1所述的高温热定型设备,其特征在于,所述第一加热装置和所述第二加热装置各自包括2至20个板式加热器(4)。
3.根据权利要求1所述的高温热定型设备,其特征在于,每个所述板式加热器(4)均可拆卸的固定于所述框架(20)内。
4.根据权利要求1所述的高温热定型设备,其特征在于,所述箱体设置有恒温区,所述恒温区的长度为2000mm至3000mm;所述恒温区的宽度根据公式W=n(wx+10)+20得出,其中W为箱体恒温区宽度、单位为mm,wx是纤维或织物的宽度、单位为mm,n为纤维或者织物的数量。
5.根据权利要求1所述的高温热定型设备,其特征在于,所述板式加热器(4)与所述框架(20)间以及每两个相邻所述板式加热器(4)间均设置有2mm至30mm的间隙。
6.根据权利要求1所述的高温热定型设备,其特征在于,所述板式加热器(4)设置为抽屉式结构,每个所述板式加热器(4)均能够单独地相对于所述框架(20)滑动;所述板式加热器(4)在所述箱体的侧面进行接线和拆装,所述侧面与所述板式加热器(4)的滑动方向垂直。
7.根据权利要求1所述的高温热定型设备,其特征在于,所述均热层(5)的两端部与所述框架(20)之间设置有2mm至30mm的间隙。
8.根据权利要求1所述的高温热定型设备,其特征在于,所述均热层(5)远离所述加热装置一侧的表面设置有用于保护纤维或织物的保护层(18)。
9.根据权利要求1所述的高温热定型设备,其特征在于,所述高温热定型设备还包括气体循环控制装置,所述气体循环控制装置设置于所述上壳体(1)和/或所述下壳体(19)上。
10.根据权利要求9所述的高温热定型设备,其特征在于,所述气体循环控制装置包括:加热器(8)、盘绕在所述加热器(8)上并与所述内腔体(6)连通的盘形管(2)和控制所述盘形管(2)内气体流量的控制阀。
11.根据权利要求10所述的高温热定型设备,其特征在于,所述盘形管(2)与所述内腔体(6)连通的一侧端口安装有多孔管道,所述多孔管道的各出气孔的出气方向对准相邻所述板式加热器(4)之间的间隙。
12.根据权利要求1所述的高温热定型设备,其特征在于,所述高温热定型设备还包括铰链(14)和压紧装置(15),所述铰链(14)两端分别与所述上壳体(1)和所述下壳体(19)相应一侧的外表面连接,所述压紧装置(15)设置于所述箱体上远离安装有所述铰链(14)一侧的外表面以保证所述上壳体(1)和所述下壳体(19)的密封。
13.根据权利要求12所述的高温热定型设备,其特征在于,所述高温热定型设备还包括驱动所述上壳体(1)打开或关闭的流体驱动装置。
14.根据权利要求1所述的高温热定型设备,其特征在于,所述上壳体(1)和所述下壳体(19)分别包括保温层(3)。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的高温热定型设备,其特征在于,所述高温热定型设备包括温控装置,所述温控装置包括多个温度传感器(17)和与所述温度传感器(17)电连接的控制装置,所述多个温度传感器(17)与各所述板式加热器(4)一一对应的设置以检测相应的板式加热器(4)的温度,所述控制装置接收所述温度传感器(17)的温度信号并根据所述温度信号发出报警信号和/或控制所述加热装置的控制信号。
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