CN1040239C - 运行纱线的热处理装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于运行纱线的热处理装置,它使纱线受到两次连续的处理,一是在高温区,另一是在正常的处理温度区。借助一个加热装置实现这些连续阶段。加热装置包括两个加热区的圆柱形组件,两边各有一导纱件。加热区通过嵌入在圆柱形组件内部的两个电阻元件获得。电阻元件并联,在加热元件的长度方向彼此相对偏置,并分别与一热电偶元件配合。本发明解决了纱线热传递均匀性的问题,结构简单,很容易适配不同的处理工艺去处理不同纱线。

Description

运行纱线的热处理装置
本发明涉及到一种对运行纱线进行热处理的改进装置,特别是赋予纱线一定的收缩和/或膨松和/或弹性特性的热处理。
所有纱线的加工工艺都要求进行热处理,产生的主要问题是急剧的热传递。纱芯应均匀地升温,并以同样的方式遍布整个纱线长度。事实上,热处理的温度及其均匀性对纱线质量有很大影响。
众所周知,热处理的差异取决于被加工的材料、纱线的支数以及纱线通过加热器的速度。因此,很容易理解热传至细纱线芯的速度较粗纱线快。同样都知道,以超过某个上限的温度加热纱线而使其不受损伤,这是不太可能的。因而,由于热交换是变形工艺中非常重要的问题,为了解决这个问题,已经提出了许多解决方法。这些解决方法涉及到热交换的三种原理,即对流、辐射和传导(与加热表面直接接触)。
除要求有良好的传热外,还需要保持纱线在规定的张力下,这取决于处理工艺。例如在拉伸工序的情况下,有可能与变形工序联合进行,这就需要使纱线保持在最大张力下。另一方面,当希望纱线收缩变形,则必须减小张力。最后,这个问题也是起因于纺织机器生产速度的增加,从三十年前的每分钟几十米发展到今天的一千米,甚至更多,其结果是导致设备庞大,加热器越来越长,有可能达到两米多。
为获得良好的热传递均匀性,也为了减轻机器各部位温度的调节问题,使整个产品质量均匀,在建议的诸多解决办法中,有一种被称为“顺序”热处理工艺,其生产的加热器沿长度方向有隔开的、依次进行热处理的数个区域。在这些方法中,可以提及的一种型式是法国专利No.1204634(对应于美国专利3015872)所公开的内容。该专利是在同一加热器内进行两次接连的处理,一是在高于通常必须加热到的正常温度中将纱线加热一段时间,使其不受损伤,紧随第一阶段的是纱线在一温度下进行平衡处理,该温度为加热纱线的常用温度。
这一方法在工业上具有吸引力,从1953年以来由HOBOURN AEROCOMPONENTS有限公司销售的HOBOURN-E.P.1机器中就采用此方法,因为它能够在给定的运转速度下,大大减小加热器的长度。然而,纺织设备厂早已将其废弃,这可以解释为该方法要求的设备复杂,操作困难。
为此,本发明的目的在于提供一种新颖的、结构设计简单的加热器,它克服了已有技术之不足。该加热器不仅能够顺序地进行热处理,而且也具有能很容易地适配不同的处理工艺和被处理的各种纱线的特性,它实际上完全消除导致纱线生产不均匀的振动,并允许较高的生产速度,同时还有一个特别紧凑的加热器组件。
根据本发明的加热器设计,为了获得传递热能至纱线的相继的区域,沿长度方向联合采用不同热交换原理的区域,更具体说,在这些相继区域是靠传导和辐射进行传热的。
概括地说,本发明用于纱线热处理,例如用在变形拉伸工艺中的这种新颖加热器包括围绕着一加热装置的绝热箱,两者确定了一个与外部相通的通道,要处理的纱线通过该通道;还包括提供引导所述纱线的机构,用于将纱线定位在所述加热器内部。在该加热器中,运行的纱线受到两次接连的处理,一是在高于必须加热到的正常温度的温度中加热纱线一段时间,该段时间不引起纱线损伤。紧随第一阶段的是在一定温度下对纱线进行平衡处理,在该温度下将纱线加热到常规温度。这些连续阶段借助于一个由包括有两个加热区的圆柱形组件形成的加热装置来得到,加热装置的两端都配有导纱机构。所述的加热区是通过嵌入在圆柱形组件内部的两个电阻元件获得的,这些电阻元件并联,在加热装置的长度方向上彼此之间相对偏移,并分别与一热电偶元件相关联,能准确地调节所述的温度。
根据此设计,得到两个分离的加热区,一个为高温,另一个为低温。因此,有可能使纱线急剧升温至接近其最佳处理温度的水平,然后是在所述的最佳温度下进行定形处理的阶段。
虽然可以设想单独通过辐射进行热处理,此时所述的圆柱形加热装置只包括至少三个导纱元件(环),一个在入口,一个在出口,一个在中间,但根据本发明,可以将如本申请人的欧洲专利No.0524111号所述的采用对流和传导两种型式热处理结合起来,并包括一个大直径的区域(套管),纱线与该套管的接触轨迹最好呈螺旋线。
根据另一实施例,圆柱形加热装置与两个直径相同最好互相分开的套管相联接,纱线呈切向,优选呈螺旋线,与所述套管的外表面相接触,使其有可能靠接触进行热交换(传导),由一个辐射加热纱线的加热区将所述的两区隔开。
最后,尽管电阻元件可将其热能直接传递给内部装有这些电阻的加热装置,但也可设想为获得热能,把电阻元件排列在一个内有导热姆换热剂(DOWTHERM)液体的副箱。
从实际的观点来看,根据本发明的一个优选实施例,加热装置包括一个陶瓷或不锈钢圆柱,两个电阻元件嵌入在该圆柱的内部,并分别与热电偶相关联(配合)。电源及热电偶元件的连接位于同一端。
此外,虽然这种加热器可用于处理单根纱线,但也可设计为能同时处理两根纱线,借助于适当的导纱装置,使得两根纱线在加热器内部保持分离,或就在接触传热区的套管表面开导纱槽。
本发明及其优点,借助下文中非限制性描述的实施例和附图,可得到更好地理解。
图1和图2为示意图,分别是根据本发明制造的加热装置的剖开的正视图和侧视图,沿实际加热器的长度方向,得到两个相继的温度区域;
图3和图4分别为按照本发明制造的加热装置的透视图和主视图,用于生产本申请人的欧洲专利0524111号中所描述的加热器;
图5和图6是采用本发明加热装置的加热器的另一实施例的透视图和主视图;在该加热器内的两个接触区域进行热处理,一辐射区将两接触区隔开;
图7是包括由辐射区隔开的两个接触加热区的加热器的一种变型,可同时处理两根纱线;沿所述的加热器长度方向,不需要附加的导纱装置而能自动导纱;
图8图示说明了获得热能的另一种方法。
图1和图2图示说明了本发明新型加热器中加热装置的结构,其大体上由一圆柱构成,该加热装置以符号(R)标记,圆柱由材料(例如)钢制成。根据本发明,该装置(R)是借助于两个电阻元件(R1,R2)升温的,两个电阻元件分别与热电偶元件TC1,TC2相关联,并联安装,在所述装置(R)的长度方向上彼此之间相对偏置。电阻元件(R1,R2)使沿该加热元件的长度方向得到两个温度不同的区域,由此提供“顺序”型的热处理能力。
这两个电阻元件(R1,R2)使得能在装置(R)的整个长度上产生两个不同的温度区域(A,B),区域(A)对应于电阻元件R1,区域B对应于电阻元件R2。电阻元件的结构设计使该装置的A区被加热至高温(400~700℃),B区被加热到低温(150~250℃),此温度对应于合成纤维的最佳处理温度。此外,电阻元件(R1,R2)都具有这样的结构,使能量在各自的全部长度上均匀散发,或如图1所示,设计成电阻元件沿其长度散发不同的能量,例如,在开始部分是低功率,最后部分是高功率。
作为示意性例子,在R1的长度上1个600瓦的电阻元件(R1),其功耗为每平方厘米3.3瓦;在R2的长度上1个400瓦的电阻元件(R2),开始部分为每平方厘米1.2瓦的功耗,在未端区为每平方厘米2.4瓦的功耗,这是适用于所有应用场合的。
其次,按照图示的实施例,热电偶元件TC1,TC2布置于一导管内,该导管在加热装置(1)的整个长度上延伸。这有可能使通过所述导管自由端插入的控制热电偶元件内的温度得以检测。也应指出,在本发明的优选实施例中,电路的连接和热电偶元件的输出端位于同一端。
用这样一种型式的加热装置,可以生产出适应被处理的纱线的加热器(如后面的具体例子所示),并且由这种加热装置生产的加热器包括有绝热箱,为简化起见未图示。
在图3和图4所示的实施例中,加热装置与在加热器的入口、中部和出口设置的导纱环(2,3,4)结合,一个由经过表面处理的钢或陶瓷制的套管D沿对应于电阻元件R2的B区长度上布置。导纱元件(2,3,4)是这样设计的:在A区,纱线(F)离开加热装置(1),靠辐射加热,而在B区,所述的纱线(F)与套管D的表面呈切线方向,靠接触加热,所述的热处理与欧洲专利0524111号中讲授的方法相似,不同之处仅为以下所述:在A区,温度升至接近纱线的最佳处理温度,然后,在B区是在所述的最佳纱线处理温度下进行定型的阶段。
图5和图6是采用本发明加热装置的另一种加热器,其中有另一个包围在加热装置周围的套管D1,沿对应于A区的长度布置,与电阻R1隔开。在该方法中,加热器是这样实现的:首先,在对应于套管D1的区域接触升温,接着在长度可以变化的C区辐射加热,然后在B区靠接触进行定型处理。
应当指出,在该实施例中,导纱环(2,3,4)是这样固定的:使纱线(F)相对于D1,D2的两表面呈螺旋线的切线方向,保证良好的接触和防止振动现象。
尽管前面的例子中,加热器的纱线引导是通过导纱环实现的,但也可以采用其它方式,如图7所示,就在环绕加热装置的套管表面上(深度方向)开螺旋槽。
此外,沿加热器长度方向两个温度区域的形成,可以采用其它方法实现,如图8所示,将每个电阻元件R1,R2安装在一个装有DOWTHERM液体8的附加箱内。
这样设计的加热装置,更适用于变形(卷曲)机上加热器的制造,特别是假捻机。小型加热器可实现对所有种类的合成纤维,例如聚酰胺、聚酯等的处理。在这样的加热器内,两个处理区域A,B可以长度相同,也可以长度不同。作为非限制的说明,加热器长为1米,其A,B区长度分别为350mm和450mm。

Claims (5)

1.一种对运行的纱线进行热处理的装置,用在变形拉伸工艺中,该装置包括一绝热箱,该绝热箱包围着一个加热装置,确定了一个可与外部相通的通道,待处理的纱线通过该通道,所述的热处理装置配备有引导所述纱线的机构,用于在所述的加热器中定位纱线,在该加热器中,运行的纱线经受两次接连的处理,一是在高于必须被加热到的正常温度的温度中将纱线加热一段时间,在该段时间中不引起纱线损伤,然后是在一定温度下进行平衡处理,在该温度下将纱线加热到常规温度,其特征在于:上述相继的处理阶段是借助于一个由包括两个加热区的圆柱形组件构成的加热装置来实现的,加热装置的两端都有导纱机构,所述的加热区是通过嵌入在圆柱形组件内部的两个电阻元件获得的,这些电阻元件并联,在所述加热装置的长度方向,彼此之间相对位移一距离,并分别与一热电偶元件相关联,从而能够准确地调节所述的温度。
2.如权利要求1的装置,其特征在于:所述加热装置包括一个由一套管构成的大直径区域,纱线以螺旋轨迹与该套管接触。
3.如权利要求1的装置,其特征在于:所述圆柱形加热装置包括两个直径相同的套管,所述套管彼此分开,所述纱线以螺旋形地与这些套管表面相切,使其靠接触进行热交换,由一辐射加热纱线的加热区将上述区域隔开。
4.如权利要求1的装置,其特征在于:该加热装置是由一个陶瓷或不锈钢的圆柱制成,两个电阻元件被置入该圆柱内部,电源及热电偶元件的连接位于加热装置的同一端。
5.如权利要求1的装置,其特征在于:所述的加热装置通道设计成同时处理两根纱线,通过所述的导纱机构,使两根纱线在所述的通道内保持分离,所述的导纱机构包括在一套管表面上形成的槽,该套管提供一个通过接触而实现热交换的区域。
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