CN106591979B - 一种紧张热定型设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种紧张热定型设备，其包括主箱体和箱体盖，在所述主箱体和箱体盖之间设有供张紧的片状纤维束通过并加热的狭缝，主箱体和箱体盖封闭后沿纤维束通行方向设有多个相互独立的加热区，每个加热区都设有离心风机和循环风通道，所述循环风通道为由主箱体和箱体盖围成的环形内腔体，该循环风通道纵向穿过所述狭缝，在所述循环风通道内设有用于加热循环热风的翅片式换热器。本发明能够适应合成纤维特别是耐高温纤维生产过程中进行高温热定型处理，可使区域内的温度均匀性和温度的控制精度达到±1℃的要求，它同时适应连续生产加工所注重的产量高，能耗低，温度均匀平稳，操作和维护便利等方面的要求。

Description

一种紧张热定型设备

技术领域

本发明属于合成纤维生产设备领域，具体涉及一种合成纤维后处理加工用的紧张热型设备。

背景技术

合成纤维后处理加工热定型工艺过程根据所加工的纤维品种和特定质量要求，定型处理温度一般范围为70℃～350℃，对温度的精度和工艺加工区域的温度均匀性和稳定性有一定的要求。有些耐高温纤维品种为了防止高温氧化，采用氮气与空气隔绝。连续生产过程对产量，能耗、操作便利性和维护检修等方面都有一定的要求。

现有对合成纤维进行后处理加工热定型的方法按照纤维束通过热定型区域的方式主要分为：第一种为纤维束呈松弛状态，铺放在链板上，链板以一定速度通过高温加热定型区域，实现对纤维的定型处理；第二种为纤维束呈张紧状态绕在一定速度转动的辊子上，辊子表面为高温加热状态，热量通过辊表面直接传导给纤维，实现对纤维的高温定型处理。而加热箱内的加热按热量的传递方式主要分有：第一种为在片状纤维束的上下面附近，设置与之平行的加热面区域(一般为非热触式)，主要通过热传导和热辐射的方式，实现对纤维的高温定型处理；第二种为直接引用高温气体(如水蒸气)吹向纤维表面，主要以对流换热的方式，实现对纤维的高温定型处理。

中国专利CN201310147341.7涉及了一种温度均匀的PBO长丝纤维热定型机，包括：支架和设置在支架上的热定型箱，在热定型箱内设置有热定型炉腔，长丝热定型管从热定型炉腔内穿过，在所述热定型炉腔内设置有若干温度检测装置，温度检测装置与控制装置相连接，在所述的热定型箱上设置有循环风机加热装置。优点是：热定型炉腔内各点的温度一致，温差较小在1摄氏度左右，可以满足PBO长丝纤的热定型需要。该热定型机的热定型管热交换面积有限，存在换热效率不高，气流分布不均匀等主要不足。

中国专利201120444219.2涉及了一种热定型机加热系统，采用蒸汽进行加热，在进汽管和出汽管之间设有并联设置的5～12个蒸汽散热器，在散热器上加装翅片，加速热交换效果；在每个蒸汽散热器与蒸汽进汽管之间设有温度控制阀，疏水阀的安装可根据实际需要，如果不安装高温高压的过热蒸汽，经热定型机散热器交换后，节流减压后的蒸汽可再次使用到其他用热工艺设备上，因此本发明 具有设计合理、综合利用率高、节能能耗等特点。但由于蒸汽物性所限，无法达到较高的热定型工艺温度。

中国专利CN200910213535.6公开了一种高分子纤维智能热定型机，采用电加热方式，它含有箱体、电加热器、温度传感器和电气控制装置，还含有轴流风机、变频电机，箱体内的工作室的下方依次设有均风室、稳压室和加热室，轴流风机设置在加热室的中央，变频电机设置在箱体的外底部上，所述温度传感器的探头位于箱体内的工作室内，均风室和稳压室的中央设有回流通道，所述电加热器含有的主、辅加热器为翅片式电加热管，对称分布在轴流风机的两侧；所述热定型机不仅传递热量的效率高、速度快、能耗低，而且温度均匀性好，满足高分子纤维丝束热定型的工艺要求。因此具有传递热量效率高、速度快、能耗低等特点。但仅满足对丝束松弛状态下高温热定型的工艺要求。

专利JP09194069公开了一种织物热定型装置，所述设备采用蒸汽加热方式，其中包括加蒸汽热箱体、进出汽管、压力调节阀、固定架、外加热装置等，该热定形装置能够在设定的蒸汽温度下对织物有效进行热定型。但由于蒸汽物性所限，无法达到较高的热定型工艺温度。

发明内容

本发明的目的是在现有技术的基础上，提供一种适应合成纤维特别是耐高温纤维生产过程中进行高温热定型处理的新型紧张热定型设备，以解决通用紧张热定型设备无法适应高温热定型处理的问题。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种紧张热定型设备，其包括主箱体和箱体盖，在所述主箱体和箱体盖之间设有供张紧的片状纤维束通过并加热的狭缝，在所述狭缝内设有多个用以夹持纤维束的导丝棒；主箱体和箱体盖封闭后沿纤维束通行方向设有多个相互独立的加热区，每个加热区都设有离心风机和循环风通道，所述循环风通道为由主箱体和箱体盖围成的环形内腔体，循环风通道包括位于箱体盖内的送风通道和位于主箱体内的回风通道，该循环风通道纵向穿过所述狭缝，用以使气体在所述环形内腔体内流动的离心风机设在循环风通道内，在所述循环风通道内设有用于加热循环热风的翅片式换热器。

本发明中的多个加热区相互独立，仅通过狭缝内的片状纤维束相连通。采用多个加热区是为了尽可能合理地利用加热空间以及尽可能精确地完成加热效果，在有限的空间内获取更大的换热面积，提高换热效率。一般情况下，加热区有4个以上，进一步有4～6个。

本发明中的循环风通道进一步为由主箱体和箱体盖闭合时围成的纵向呈“回”字状的环形内腔体，该环形内腔体纵向穿过所述狭缝。这里所指的“回”字状包括各种变形或类似结构。循环风通道包括位于箱体盖内的送风通道和位于主箱体内的回风通道，送风通道和回风通道之间通过密封垫片密封连接以防止漏风(气)和热量散失。在循环风通道外部和加热区之间用保温棉充填以防止热量散失。

在一种方案中，离心风机设于所述回风通道内，离心风机通过轴封与设在主箱体外的风机电机相连接，离心风机由于处于高温环境之中，轴封需采用阻热结构，以防止热量散失和将温度传向风机电机轴承，风机电机可采用变频调速电机，以便控制风速和风量大小的调整。

本发明中的换热器采用耐高温不锈钢盘管翅片换热器，翅片式换热器设在回风通道内的离心风机的上风处；在所述翅片式换热器上风处的回风通道内设有油烟滤网以及与排油管道相连接的积油盘，以定期排出收集的油液。

在一种优选方案中，在狭缝之上的送风通道内设有用以使送至狭缝处的加热风呈均匀分布和层流状态的吹风网组件，吹风网组件内部由多层滤网，蜂窝板和多孔板组成，热风 (气流)经过吹风网组件形成整个出风口平面风的均匀分布和层流状态。在所述狭缝之下的回风通道处设有整流滤网。在所述送风通道内设有消音整流器，使热风(气)结构整流后来到吹风网组件处。

本发明中的翅片式换热器设有分别与加热有机热载体的加热炉相连接的进液管和回液管。加热系统要求安全可靠，高效节能，可以选用成熟的成套产品，选用的有机热载体加热系统一般由电加热炉、循环泵、膨胀槽、低位槽、调节阀、管路系统和安全控制器组成。

其中回风通道进一步可以与至少一个用以向回风通道内通入氮气的氮气管道相连接，如果被加工的纤维需要防止高温氧化，就需要向回风通道内不断输送低压氮气，可将氮气管道与氮气阀门箱连接，充满加热箱内的热风循环回路，以隔绝大气。在所述送风通道内设有风压表，在所述狭缝之上的送风通道内设有温度传感器，为风机速度的控制和有机热载体加热系统的温度控制提供信号和调整依据。。

主箱体设于箱体机架上；箱体盖和主箱体可通过多种方式连接，一种具体方案为箱体盖通过铰链与主箱体连接，在箱体盖外设有用以打开和关闭箱体盖的开合机构，例如采用开盖用气缸和平衡重锤等部件。通过气动控制回路和位置传感器可以实现箱体盖的打开和关闭。

本发明的方案中，纤维束通过热定型区域是通过纤维束呈张紧状态绕在以一定速度转动两组辊子上，两组辊子之间的区域设置加热箱，纤维束平行片状排列(纤维束间有一定空隙便于气流通过)，以一定的速度通过加热箱区域，完成对纤维的高温定型处理。其中加热箱内的加热按热量的传递方式为：在片状纤维束的两面之一设置出风(气)口，另一面设置吸风(气)口，热风(气体)垂直穿过平行排列的纤维束之间的缝隙，主要以对流换热的方式，以更高的效能，将热量传递到纤维内部，同时热风(气体)不断被循环加热。实现对纤维的高温定型处理；以得到更高的传热效率，减少能量消耗。本发明采用高效换热器(主要采用翅片式换热器)，实现对循环热风(气体)的高效加热。

换热器的被加热介质为加热箱内不断循环的空气(或氮气)，加热介质可以是气相(主要是蒸汽，气相有机热载体，烟道气等)，也可是液相(热水，热盐水，液相有机热载体)，由于本发明涉及的定型温度在70℃～350℃之间，所以采用液相有机热载体作为加热介质。

本发明的紧张热定型设备能够适应合成纤维特别是耐高温纤维生产过程中进行高温热定型处理，以合理的方式，使区域内的温度均匀性和温度的控制精度达到±1℃的要求，特殊情况下可以满足防止耐高温氧化的要求。该设备同时适应连续生产加工所注重的产量高，能耗低，温度均匀平稳，操作和维护便利等方面的要求。

附图说明

图1是本发明紧张热定型设备的一种结构示意图。

图2是本发明紧张热定型设备的结构剖视图。

图3是图2的A-A向结构剖视图。

图4是图2的B-B向结构剖视图。

图5是本发明紧张热定型设备的有机热载体加热系统结构示意图。

图中，1-主箱体，2-箱体机架，3-箱体盖，4-铰链，5-片状纤维束，6-开盖用气缸，7-平衡重锤，8-离心风机，9-回风通道，10-导丝棒，11-整流滤网，12-油烟滤网，13- 积油盘，14-翅片式换热器，15-轴封，16-风机电机，17-排油管道，18-进液管，19-回液管，20-密封垫片，21-送风通道，22-消音整流器，23-吹风网组件，24-风压表，25-温度传感器，26-氮气阀门，30-电加热炉，31-循环泵，32-膨胀槽，33-低位槽，34-调节阀。

具体实施方式

以下通过实施例和附图对本发明做进一步说明，但本发明的方案并不局限于以下实施例。

如图1和2所示，本紧张热定型设备包括主箱体1和箱体盖3。主箱体设于箱体机架上；箱体盖和主箱体可通过多种方式连接，一种具体方案为箱体盖通过铰链与主箱体连接，在箱体盖外设有用以打开和关闭箱体盖的开合机构，例如采用开盖用气缸和平衡重锤等部件。通过气动控制回路和位置传感器可以实现箱体盖的打开和关闭。

在主箱体和箱体盖之间设有供张紧的片状纤维束通过并加热的狭缝，在狭缝内设有多个用以夹持纤维束的导丝棒10；主箱体和箱体盖封闭后沿纤维束通行方向设有多个相互独立的加热区，图3和4中为4个加热区，每个加热区都设有离心风机8和循环风通道。

循环风通道为由主箱体和箱体盖闭合时围成的纵向呈“回”字状的环形内腔体，该环形内腔体纵向穿过狭缝，循环风通道包括位于箱体盖内的送风通道和位于主箱体内的回风通道，该循环风通道纵向穿过所述狭缝。送风通道和回风通道之间通过密封垫片密封连接以防止漏风(气)和热量散失。在循环风通道外部和加热区之间用保温棉充填以防止热量散失。

用以使气体在所述环形内腔体内流动的离心风机设在回风通道内，离心风机通过轴封与设在主箱体外的风机电机相连接。本发明中的换热器采用翅片式换热器，它设在回风通道内的离心风机的上风处；在翅片式换热器上风处的回风通道内设有油烟滤网以及与排油管道相连接的积油盘，以定期排出收集的油液。翅片式换热器设有分别与加热有机热载体的加热炉相连接的进液管和回液管。本发明中的有机热载体加热系统一般由电加热炉、循环泵、膨胀槽、低位槽、调节阀、管路系统和安全控制器组成。其中低位槽与膨胀槽相连接，膨胀槽与进液管和回液管相连接，进液管和回液管分别与电加热炉相连接，电加热炉加热后的有机热载体通过进液管导入换热器换热后再通过回液管返回至电加热炉。

在狭缝之上的送风通道内设有用以使送至狭缝处的加热风呈均匀分布和层流状态的吹风网组件，吹风网组件内部由多层滤网，蜂窝板和多孔板组成，热风(气流)经过吹风网组件形成整个出风口平面风的均匀分布和层流状态。在所述狭缝之下的回风通道处设有整流滤网。在所述送风通道内设有消音整流器，使热风(气)结构整流后来到吹风网组件处。

回风通道可以进一步与至少一个用以向回风通道内通入氮气的氮气管道相连接，如果被加工的纤维需要防止高温氧化，就需要向回风通道内不断输送低压氮气，可将氮气管道与氮气阀门箱连接，充满加热箱内的热风循环回路，以隔绝大气。在所述送风通道内设有风压表，在所述狭缝之上的送风通道内设有温度传感器，为风机速度的控制和有机热载体加热系统的温度控制提供信号和调整依据。

本装置可进一步设置控制系统，主要通过热定型系统不同位置的温度传感器信号，开合机构的限位器信号，风压信号，风叶转速信号和纤维束移动速度信号的收集、显示、分析，建立不同纤维品种和高温定型工艺控制参数模型。通过丝束移动速度的控制，风机的开停和调速控制，有机热载体加热系统温度和旁通管路流量的调节，实现对热定型工艺过程的控制，异常时报警，调整或切断电源。

本发明的装置运行时，主箱体1调整箱体机架2上的水平高度，使片状纤维束5以一定的速度从主箱体和箱体盖之间的狭缝处水平穿过，在主体箱和箱体盖围成的环形内腔体内，完成纤维的高温热定型工艺处理过程。

为了方便最初的片状纤维束生头以及临时检查和处理，箱体盖需要能够便洁地打开和关闭。主体箱内一般分为4～6个加热区，每个加热区设置独立的离心风机8和回风通道9。

张紧的片状纤维束以一定速度水平移动，纤维束由数个上下导丝棒10夹持，穿过纤维束之间缝隙的气流经过整流滤网11进入回风通道9，通道上通过油烟滤网12和积油盘13定期排出收集的油液。循环风通道内的回风(气)经过翅片式换热器14被加热后吸入离心风机8，再导入送风通道内。

如果被加工的纤维需要防止高温氧化，就需要向回风通道内不断输送低压氮气，可将氮气管道与氮气阀门26箱连接，充满加热箱内的热风循环回路，以隔绝大气。

箱体盖内与主箱体对应也分为4～6个独立的区域，每个区域对应着离心风机的出风口，由密封垫片20密封连接，对应着送风通道21，该通道内设置消音整流器22，热风 (气)结构整流后来到吹风网组件23处，吹风网组件内部由多层滤网，蜂窝板和多孔板组成，热风(气流)经过吹风网组件形成整个出风口平面风的均匀分布和层流状态。热风 (气流)加热从主箱体和箱体盖之间的狭缝处水平穿过的片状纤维束5，然后再经过整流滤网11返回回风通道9中做进一步的循环。

Claims (10)

1.一种紧张热定型设备，其特征在于：其包括主箱体(1)和箱体盖(3)，在所述主箱体(1)和箱体盖(3)之间设有供张紧的片状纤维束通过并加热的狭缝，在所述狭缝内设有多个用以夹持纤维束的导丝棒(10)；主箱体(1)和箱体盖(3)封闭后沿纤维束通行方向设有多个相互独立的加热区，每个加热区都设有离心风机(8)和循环风通道，所述循环风通道为由主箱体(1)和箱体盖(3)围成的环形内腔体，循环风通道包括位于箱体盖(3)内的送风通道(21)和位于主箱体(1)内的回风通道(9)，该循环风通道纵向穿过所述狭缝，用以使气体在所述环形内腔体内流动的离心风机(8)设在循环风通道内，在所述循环风通道内设有用于加热循环热风的翅片式换热器(14)。

2.根据权利要求1所述的紧张热定型设备，其特征在于：所述加热区有4个以上。

3.根据权利要求1所述的紧张热定型设备，其特征在于：所述循环风通道为由主箱体(1)和箱体盖(3)闭合时围成的纵向呈“回”字状的环形内腔体，该环形内腔体纵向穿过所述狭缝。

4.根据权利要求3所述的紧张热定型设备，其特征在于：所述离心风机(8)设于所述回风通道(9)内，离心风机(8)通过轴封(15)与设在主箱体(1)外的风机电机(16)相连接；所述翅片式换热器(14)设在回风通道(9)内的离心风机(8)的上风处；在所述翅片式换热器(14)上风处的回风通道(9)内设有油烟滤网(12)以及与排油管道(17)相连接的积油盘(13)。

5.根据权利要求1所述的紧张热定型设备，其特征在于：在所述狭缝之上的送风通道(21)内设有用以使送至狭缝处的加热风呈均匀分布和层流状态的吹风网组件(23)，在所述狭缝之下的回风通道(9)处设有整流滤网(11)。

6.根据权利要求1所述的紧张热定型设备，其特征在于：所述送风通道(21)和回风通道(9)之间通过密封垫片(20)密封连接；在所述送风通道(21)内设有消音整流器(22)。

7.根据权利要求1所述的紧张热定型设备，其特征在于：所述翅片式换热器(14)设有分别与加热有机热载体的加热炉(30)相连接的进液管(18)和回液管(19)。

8.根据权利要求1所述的紧张热定型设备，其特征在于：所述循环风通道外部和加热区之间用保温棉充填。

9.根据权利要求1所述的紧张热定型设备，其特征在于：所述回风通道(9)与至少一个用以向回风通道(9)内通入氮气的氮气管道相连接，在所述送风通道(21)内设有风压表(24)，在所述狭缝之上的送风通道(21)内设有温度传感器(25)。

10.根据权利要求1所述的紧张热定型设备，其特征在于：所述箱体盖(3)通过铰链(4)与主箱体(1)连接，在箱体盖(3)外设有用以打开和关闭箱体盖(3)的开合机构；所述主箱体(1)设于箱体机架(2)上。