CN1040464C - 运动中纱线的热处理装置 - Google Patents

Abstract

在拉伸/变形操作时处理运动的纱线的热处理装置，它包含包围着加热体并与加热体一起确定一条向外打开的纵向通道的隔热外壳，通道内运行着纱线，导向装置确保纱线在通道的定位。加热体包括一至少由二直径不同而相互连接的圆柱体件组成的部件，在圆柱体的整个长度上装有纱线导向装置纱线能与小直径圆筒A的表面保持恒定距离，从而使它在该区段经辐射升温，纱线还能与大直径区段B的表面相接触，以便经接触或传导传递热。

Description

运动中纱线的热处理装置

本发明涉及一种为给纱线某种收缩和/或膨松和/或伸缩性质而对运动中的纱线进行热处理的运动中纱线的热处理装置的改进，该装置包含一个隔热外壳，该隔热外壳包围着加热体并与加热体一起确定了一条向外打开的纵向通道，通道内运行着被处理的纱线。

这种装置已经公开在欧洲专利EP-A0332227中。

在传统表达中所描述的“加热器”将用来表示一种装置。当然，它能用来对单股纱线或多股纱线和纤维线进行连续的处理。

在所有的对运动中纱线的处理过程中需要纱线通过一个加热器。这里产生的主要问题是快速热传递，热量需要均匀地、在整条线上以相同的方式透过纱线。事实上，在家都知道处理的温度和其均匀性对所产生的纱线的质量有很大的影响。

众所周知，热处理方式是作为被处理的物质、纱线支数和其通过加热器的速度的函数而变化的。例如：可以很容易地看到热量到达一根细纱线芯要比达到一根高支数的纱线芯更为迅速。同样，众所周知，对纱线不能在某一上限温度之上进行处理，否则将会使它降级。由于在纺织领域热交换很重要，人们对此设想了很多解决方法，这些解决方法利用三大热交换原理，即对流、辐射和传导。

除了好的热传递的问题之外，还存在一个将纱线保持在一个特定的张力之下的问题，这个张力是所执行的处理方式的函数。例如，在并条操作随意地与一种纺织操作结合的情况下，纱线必须保持最大张力。另一方面，当要实现纱线的收缩时，必须减少张力。

最后，还存在一个在纺织机器上提高生产力的问题。这种生产力已经从大约三十年前的每分钟几十米增加到现在的每分钟一千米或更多，这种高速度产生了像振动这样的难以控制的问题。

在所有为在机器上获得很均匀的热传递并使从一个位置到另外一个位置上的温度控制的问题得到简化，从而使所有产品均一同质而提出的解决办法中，很久以前就设想通过将加热器生产在数个独立的，一个接一个的热处理区段的长度中，从而使热处理能被称为是“连续的”。在这些解决办法中值得一提的是法国专利1,204,634号中的主题，其中的两个连续的处理是在同一个加热器中完成的，在一个处理中纱线经受的温度比它应该被加热到的正常温度高得多，进行该处理的周期使得纱线不会被损坏，此第一步骤之后紧接着是一个在常规温度下进行的均衡处理。尽管该方法在给定运行速度下能大大减少加热器的长度而使其具有很吸引入的魅力，但这种方法所需的设备的设计却很复杂，其使用也不便。

类似的方法见法国专利1216847以及它的附加76861的证书。

在其它类型的处理中具有不同的热交换顺序是合乎需要的。例如：先让纱线缓慢而均匀地升温，随后跟着一个很大的热冲击或以不同的方式组合这些步骤。

现已发现了一种新型的加热器，这也就是本发明讨论的主题，这种新加热器的设计特别简单，它不仅能执行以上处理的各种组合，而且还允许纱线在加热器内高速运行，热交换以非常均匀的方式进行，振动的危险性(因此在热处理中的不均匀性)被完全彻底地消除了。另外纱线在加热器中的位置使得完全彻底地消除高生产率运行时很棘手的纱线变质的危险性变得较为容易了。

另外，根据本发明的新型加热器还可能解决合成纱线在高温下遭受热处理时产生的值得注意的问题：即排除固体沉积的问题，这种沉积一般产生于加热元件的顶部，这是由于蒸气逸出后冷凝在该区域或冷凝在处理区段以上这些温度开始下降的地方所产生的。

数十年前就已提出了很多解决这一问题的方案，特别是在进行随着化学纤维的出现而发展起来的假捻变形工艺时尤其如此。

在这些解决方案中值得一提的是法国专利1194278号(相应的美国专利2994319)中所讨论的主题，它在加热器的出口提供了一个可拆卸的端头设备，当该设备脏污时可以方便地换下，并在机器以外清理，以便重新使用。

另外一个同时提出的解决方案(特别参见美国专利3,066,471)在加热器的出口提供负压，这样能除去在处理过程中所产生的烟尘。

最后，还有人提议，如法国专利1363920号(相应美国专利3283414)所见，不但在加热器出口对烟尘进行抽吸，同时在所说加热内沿加热器的运动方向提供一股喷射气流。后面这种解决方案一般被称为“抽吸/吹送”，它应用在美国专利3942312和4051650号所述的机器之上，这种方案最后取得了优势并一直沿用至今。

然而，这种方案却不能适应于以高速(高于每分钟一千米)处理纱线的加热器，它也不适应于加热器内温度可到几百度甚至高于一千摄氏度的情况以及那种处理条件特别恶劣的情况。

现在，在以下所述中可见，根据本发明的新型加热器以及根据本发明的一个优选实施例，可以生产出能有效地除去处理过程中的烟尘，避免生产过程中加热器的任何污染的部件。

本发明的目的在于提供一种用以热处理运动中纱线的热处理装置，该热处理装置为如在拉伸/变形操作时相对运动的纱线进行处理的装置。

一般说来，根据本发明的、用于在进行如并条/纺织这种操作时纱线的热处理的加热器，包含一个包围着的加热体的隔热外壳，它确定了一个可以向外打开的“通道”，其中运行着被处理纱线，对所说纱线的导向装置确保其在所说通道内的定位；并且其特征在于加热体包含一个至少由两个直径不同、互相连接的圆柱体零件组成的部件。在所说圆柱形设备的整个长度上都有纱线导向装置，使纱线能与小直径的圆柱体表面保持恒定距离，从而通过辐射使纱线在这个或这些区域得到温升，并使纱线与大直径的圆筒表面接触，通过接触(传导)而产生热传递

依靠这样的设计，可以产生多个独立的通过辐射和传导加热的区域，这些区域能以任何方式在加热器的长度上进行组合

依照本发明在实际中的长处为：

——在加热器的出口处有益地提供了抽吸产生于处理过程中的烟尘的装置，在此情况下，根据本发明一个优选实施例，所说的抽吸装置，包括一个包围着加热器出口，且安置在外壳之外的壳体，所说壳体与一个负压源相连接并有一个可从外界吸入空气的狭缝；

——加热元件由一个用陶瓷或不锈钢制成的单体部件构成，小直径的圆柱形区域，在其整个长度上有几个装有导向元件的圆环，使纱线能与发热表面保持恒定的距离；大直径区域也装有导向环，使纱线与圆柱体零件表面轻轻接触，纱线在此区域的轨迹可能是直线，但更好为轻微的螺线(角度在0到180°之间)；

——还可设想有一个可定方向的出口环，它能在开机时使所有的导向元件相互排成一条直线。然后让最后一个导向元件旋转以便在接触区域获得理想的张紧。该实施例可以将可动的导向元件与一个能处于两个位置的活门相连接。一个位置是：所说的可定向的或活动的环在纱线起动时与别的导向环排成一条直线时，这时纵向通道向外打开；然后转动所说出口环，纱线可以在接触区域形成螺线，而所说的活门盖上了向外打开的纵向通道，其结果是在正常操作时，获得了一个封闭的处理管道，使辐射区域具有更好的同质，并减少了热量损耗(动力消耗)；

——根据本发明设计成能同时处理两根纱线的加热器的一个改型，导向环可能是静止的并有让纱线定位的支承凹槽，这样以便在加热器的整个长度上获得直接的、完整的纱线定位；

——使有效的加热元件达到某一温度是通过嵌装在加热体内的电阻做到的，该电阻构成一个内装热电偶可以进行理想的温度控制。加热元件可以是置于或永久性地并入包围它的加热体中，也可以是可拆卸地安装在后者中；

——加热器的外型尺寸以及它能达到的温度范围将是所要执行的处理方法的函数。通过控制，在用假捻的变形机上，其总长度可从0.3到2.5米，不同直径的圆柱体区域可以是等长度的，也可以是不同长度的。

然而，本发明及其优点将依靠以下以指导的方式给出的实施例中得到更好的理解，但这并不意味着对其有任何限制。附图以图解的方式对其进行了说明。其中：

图1和图2分别以透视图和正视图图解说明了根据本发明生产的加热器中的加热元件的结构。

图3和图4以透视图图解说明了一个根据本发明生产的，包含一个可动出口环的加热器，该出口环能使纱线在接触区域形成螺线并在正常操作下关闭纵向打开的纱线通道。

图5和图6图解说明了一个优选的根据本发明的加热器的变形，其中包括一个能除去纱线处理过程中产生的烟尘的抽吸部件。图5是一个纵向剖面图，图6是局部透视图，表示了这样一个加热器的抽吸部件的结构使其可以同时处理两根平行的纱线。

图7是一个根据本发明的装备有吸烟尘部件的加热器的一种优选方案的分解透视图。

图8是一个装备有根据本发明的加热器的、用假捻方法的变形机的工作位置正视图。

图1和图2图解了根据本发明生产的一种加热器的加热元件，以及在所说加热器中对纱线导向的装置。为简单起见隔热外壳的结构，使加热元件达到某一温度并对其进行控制的装置都没有在图上表出。

如果参考图1和图2，根据本发明的加热器的加热元件基本上是一个总体为园柱形的块体，它包括两个不同直径的区段A和B。在图示范例中区段A和B的长度相等，但它们的长度可以不同。而且，两个区段的直径差别一般只有几个毫米。通过控制，在纺织机器上的加热器中，其直径差D-d大约在8到10毫米的范围内对大多数的纺织材料都是适应的。这样的加热体最好是通过如模塑和/或机加工陶瓷或不锈钢的方法作成一个单独的构件。在发热元件是以不锈钢为基础的情况下，大直径区段最好要进行表面处理以增加其硬度，例如用等离体处理或镀铬等，在这样做成的加热体内置入一个最好是构成热电偶的热电阻，以便进行精确的温度控制。在图1中仅显示了这些发热元件的连接件。

根据本发明，导向元件(1、2、3、4)安装在加热体上，将它做成一方面能使纱线(5)与区段A的加热表面保持一个距离，以便能够在此区段内通过辐射进行加热；另一方面使所说纱线(5)在区段B内与圆筒表面接触，以便通过接触或传导进行加热。

在图1到图4所图示说明的实施例中，导向元件由不锈钢圆环(1、2、3、4)构成，在此情况下数量为四个，它包括一个确定了一条表面开口狭缝的导向元件(7、8、9、10)；这些导向元件(7、8、9、10)由如像陶瓷或钛的。V型或U型加在圆环(7、8、9、10)上的小孔组成。这些导向小孔与图中没有显示的隔热外壳一起确定了一条向外打开的纵向“通道”，其中运行着被处理的纱线。

前面的三个导向环(1、2、3)安排成使纱线(5)在区段A形成一条直线轨迹，而被称作为“出口环”的圆环(4)，则既可以与上述的圆环排成一条直线，也可以有一个轻微的偏移，以便在使纱线(5)绕着区段B的表面产生一个张紧作用。如图1和图2所示。

为便利使用和改善处理条件，可以将圆环(4)安装成可控制的和可移动的。尤其是为了便利起动操作，圆环(4)要与圆环(1、2、3)排成直线，然后要稍微偏移以将纱线(5)绕区段B的表面张紧。此实施例由图3和图4图解说明。在此实施例中，有效加热元件是被一个由耐热材料制成的并包含一个表面开口狭缝(16)的隔热体(15)包围着的。为简单起见，图中没有显示围绕着隔热体的机身。在起动过程中，四个导向圆环以图3所示的方式排成一条直线。出口圆环(4)与一个套筒式的活门(13)相连接，该活门由像不锈钢片这样的材料做成，它被安装在隔热体(15)与有效发热元件之间，该活门(13)包含一个纵向狭缝(14)。依靠这样的设计，在起动过程中(图3)，狭缝(14)对准隔热体上的狭缝(16)，这样就能够放入纱线。在这之后，就可以操纵出口圆环使它进入图4所示的位置以便进行正常操作。在转动出口圆环(4)时套筒(13)(活门)就盖上了导向小孔的开口，使得在正常操作时形成一个封闭的管道，被处理的纱线在该管道中运行。

图5和图6图解说明了一个根据本发明的加热器，它装备了一套安装在加热室出口的烟尘抽吸系统。

如图观察这些视图，并使用与图2到图4中相同的参考符号，则跟前面一样，这样的加热器包括一个包围着加热体的隔热包壳(15)；加热体基本上为圆柱形，它有两个直径不同的区段A.B，在区段A以辐射的方式加热，在区段B以接触的方式加热。与前面一样，含有导向元件(7、8、9、10)的圆环(1、2、3、4)与加热元件连接以确保加热器内纱线(5)的定位。

在所说加热器的出口处安装着一个由总参考符号(20)表示的部件，它是一个壳体，并且通过管道(21)与一个图中没表示的负压源相连接。在它的一部分高度上该壳体开有一条与隔热体上带有的狭缝(16)处在同一条直线上的狭缝(22)，使得在起动操作时能塞入纱线。该狭缝(22)的上部位置对准纱线出口导向小孔(10)。如图6所示，这样就能较好地使加热器中放置的两条纱线平行。这样一种设计特别简单部件却能够将加热室出口处的烟尘和冷凝物完全除掉，而且这样做并不改变处理的实际条件。

图7以解体透视图说明了一种与图5和图6中所述加热器类似的加热器，它不同于后者之处在于它装有一个旋转活动铰链板(23)以及它只有简单的三个导向圆环(圆环1、3、4)，去掉了在小直径区段A上的中间圆环(2)。凹槽确保了纱线(5)的定位并在导向圆环上提供相对的偏移量，使两根纱线(5)在区段A保持离加热表面恒定的距离，而在区段B与加热元件表面接触。

如图5，这种加热器的设计特别适应于生产变形机，尤其是那种结构紧凑的采用假捻法的变形机。在这样的机器中，根据本发明的，以总参考符号F表示的加热器是安装在纱线(5)的发送装置(10)和冷却区段(11)之间，冷却区段之后是假捻锭子(12)。在此情况下加热器F被设计成使纱线在进入区段A通过辐射的方式被加热，而在出口区段B则通过传导被加热。与前述的解决方案相比，该方案可以在某一给定处理速度下减小加热器的长度。假定在区段A纱线不与加热元件表面接触，则纱线能迅速地升温；区段B能促进热交换，也能保证纱线在传导加热区域的导向和定位。这样的设计也能避免损害纱线(5)的振动现象，在作业速度很高时(1000或2000米/分)这一点尤为重要。

还可以设想其它的实施例，例如将加热器做成由两个不同直径，相互连接的圆柱形通道形成的两个不同区段的单体装置，纱线与小直径的通道表面接触，与另一个大直径的通道表面保持一个距离，这样能够实现根据本发明的两种加热方式即辐射和接触(或传导)，还可以设想将单个模件一个接一个相互联接，每个模件能实现一种加热方式。

通过控制，这种加热器的长度可在0.3到2.5米之间，其温度为100℃到1500℃，该温度自然是纱线运行速度和处理方法的函数。

当然，本发明并不只限于上述的实施例，它覆盖在此相同概念下产生出来的所有变型。

Claims (12)

1.用以在如拉伸/变形操作时对运动的纱线进行热处理的运动中纱线的热处理装置，其包含有关隔热外壳，该隔热外壳包围着加热体并与加热体要求确定了一条向外打开的纵向通道，通道内运行着被处理的纱线(5)，所说纱线(5)的导向装置确保纱线在所说通道中的定位，其特征在于：加热体包括一个至少由二个直径不同、相互连接的圆柱体(A、B)组成的部件，在所说圆柱体的整个长度上装有对纱线(5)的导向装置(7、8、9、10)，让所说纱线(5)能够与小直径圆筒(A)的表面保持一个恒定的距离，从而使它在该区段通过辐射获得温升，还能让纱线与大直径区段(B)的表面相接触以便通过接触或传导产生热传递。

2、根据权利要求1的装置，其特征在于纱线在接触区段(B)的轨迹为直线。

3、根据权利要求1的装置，其特征在于纱线在接触区段的轨迹为角度在0到180°之间的螺线。

4、根据权利要求3的装置，其特征在于它包括安装于加热器出口的抽吸在处理过程中产生的烟尘的装置。

5、根据权利要求4的装置，其特征在于抽吸装置是安装在外壳(15)之外的，包围着加热器出口的壳体(20)，所说壳体与一个负压源相连并有一个可从外界吸入空气的狭缝(22)。

6、根据权利要求1到5的装置，其特征在于加热元件是由陶瓷或不锈钢制成的单块部件，在小直径的圆柱形区段(A)的整个长度上支撑着装有导向元件的圆环(1、2、3)使纱线(5)与加热表面保持一个恒定的距离，在大直径区段(B)中也包括在其进口的和在其出口的两个导向圆环(3、4)，它们使纱线能够与该圆柱另件的表面轻轻地接触。

7、根据权利要求6的装置，其特征在于出口圆环(4)是可以定方向的并能在起动过程中使所有的导向元件(1、2、3、4)相互排成一条直线；然后还能转动最后的导向元件(4)以便在接触区段获得理想的张紧。

8、根据权利要求7的装置，其特征在于出口园环(4)与一个活门或套筒(13)相连，该套筒能关上向外打开的纵向通道以便在正常操作时形成一个让纱线(5)在其中运行的封闭管道。

9、根据权利要求1到5的装置，其特征在于使加热元件达到某一温度是通过嵌装于加热体中的电阻而获得的，该电阻构成一个内装式热电偶可以进行理想的温度控制，该加热元件可以是置于或永久性地并入包围它的加热体中，也可以是可拆卸地安装在后者中。

10、根据权利要求6的装置，其特征在于使加热元件达到某一温度是通过嵌装于加热体中的电阻而获得的，该电阻构成一个内装式热电偶可以进行理想的温度控制，该加热元件可以是置于或永久性地并入包围它的加热体中，也可以是可拆卸地安装在后者中。

11、根据权利要求7的装置，其特征在于使加热元件达到某一温度是通过嵌装于加热体中的电阻而获得的，该电阻构成一个内装式热电偶可以进行理想的温度控制，该加热元件可以是置于或永久性地并入包围它的加热体中，也可以是可拆卸地安装在后者中。

12、根据权利要求8的装置，其特征在于使加热元件达到某一温度是通过嵌装于加热体中的电阻而获得的，该电阻构成一个内装式热电偶可以进行理想的温度控制，该加热元件可以是置于或永久性地并入包围它的加热体中，也可以是可拆卸地安装在后者中。

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