DE69128098T2

DE69128098T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Unterstützung eines Fadens oder einer Vielzahl von Fäden

Info

Publication number: DE69128098T2
Application number: DE1991628098
Authority: DE
Inventors: Thomas Hulegaard Jensen
Original assignee: PPG Industries Inc
Current assignee: PPG Industries Ohio Inc
Priority date: 1990-09-26
Filing date: 1991-09-21
Publication date: 1998-05-20
Anticipated expiration: 2011-09-22
Also published as: CA2050543A1; AU635861B2; DE69128098D1; EP0648991A2; ES2110176T3; ES2090196T3; EP0648991B1; EP0477807A3; JPH0669900B2; AU8365891A; EP0648991A3; DE69120187T2; EP0477807B1; CA2050543C; DE69120187D1; JPH04286576A; EP0477807A2

Description

Gegenstand der Erfindung

1. Sachgebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein Gerät zum Unterstützen eines beförderten Strangs. Sie ist bei einem Verfahren und einem Gerät zum Trocknen eines beschichteten Glasstrangs nützlich, der Gegenstand des Europäischen Patents 0 477 807 ist. Die Offenbarung des letzteren Verfahrens und Geräts, die darin enthalten sind, ist dazu vorgesehen, zu erläutern, wie und wo die vorliegende Erfindung zu verwenden ist, und bildet keinen Teil davon.

2a. Technische Überlegungen

Fiberglas, das ursprünglich in den 30er Jahren entwickelt wurde, ist über die Jahre als fasriger Strang und als Garne in zahlreichen Endanwendungen, wie beispielsweise Textilien, polymeren Verstärkungsmatrizen und Gummigegenständen, verwendet worden. Glasfasern werden traditionell durch Verdünnung aus kleinen Öffnungen in einer Buchse eines ein Glasgemenge schmelzenden Ofens produziert. Die Glasfasern kommen fortlaufend aus den Öffnungen in geschmolzenen Strömen heraus und werden gekühlt und mit einer auf Endform bringenden Komposition behandelt. Die auf Endform bringende Komposition ist gewöhnlicherweise eine wässrige Zusammensetzung, die z.B. Bindemittel, Schmiermittel und einen Film bildende Polymerkomponenten besitzt. Die auf Endgröße gebrachten Glasfasern werden in ein oder mehrere Bündel aus Fasern oder Stränge zusammengefaßt und in eine formende Packung gewickelt oder zerhackt. Für textile Anwendungen können die Bündel aus Fasern in den formenden Packungen verdrillt und/oder mit anderen Strängen kombiniert werden, um Garne zu bilden. Wenn die fasrigen Glasstränge von den formenden Packungen für eine Verstärkung von Gummiwaren verwendet werden, wird gewöhnlich eine zweite chemische Behandlung oder Beschichtung auf die Stränge angewandt, um die Stränge oder Bündel aus Strängen mit der Gummimatrix kompatibel zu gestalten. In dieser letzteren Anwendung wird die Elastomer-Beschichtung allgemein durch Hindurchführen der Stränge durch einen Kessel aufgebracht, der eine Lösung oder ein flüssiges Tauchmittel enthält, das das Elastomer enthält. Die nassen oder gesättigten Glasfaserstränge werden dann unterstützt und unter leichter Spannung über Rollen oder dergleichen befördert, wenn sie durch eine erhitzte Atmosphäre hindurchführen, um die Elastomerbeschichtung zu trocknen. Einige der Probleme, die mit diesem Typ einer Trocknungsanordnung entstehen, umfassen Schwierigkeiten bei der Führung der beschichteten Glasfaserstränge über Fördereinrichtungsrollen, Riemenscheiben und dergleichen ohne Abstreifen von Beschichtungsmaterial und/oder ohne Niederschlagen von Beschichtungsmaterial auf den fördernden und unterstützenden Elementen und Beibehalten des Querschnitts des beschichteten Produkts während des Trocknungsprozesses. Ein Kontakt mit Führungen und Unterstützungsrollen kann zu dem Aufbau von Beschichtungsmaterial auf Führungen und Unterstützungen führen, was allgemein das beschichtete Produkt verschlechtert und dazu führen kann, daß sich die beschichteten Fasern aus den Führungen heraus bewegen und aneinander anhaften.
Ein Weg, um diese Probleme zu vermeiden, ist derjenige, eine kontaktlose Unterstützung für den Strang innerhalb des Ofens zu schaffen. Zum Beispiel kann eine Luftmesseranordnung unterhalb der beschichteten Stränge positioniert werden, um eine vertikal gerichtete Luftwand zuzuführen, um die Stränge zu unterstützen. Allerdings liefern die Luftströme nicht irgendeinen Widerstand gegen eine seitliche Bewegung durch die Stränge, so daß die Stränge vibrieren oder sich lateral innerhalb des Ofens bewegen und einen benachbarten Strang berühren können. Bei der Bemühung, die Separation zwischen benachbarten Strängen beizubehalten, können die Luftmesseranordnungen vertikale Kammteile umfassen, die zwischen benachbarten, beschichteten Strängen positioniert sind, um die individuellen Stränge in einer zueinander beabstandeten Beziehung zu halten, wenn sie sich durch den Ofen vorschieben, und bewahren ein nicht gehärtetes Produkt, das noch eine klebrige Oberfläche besitzt, davor, an anderen beschichteten Strängen anzuhaften.
Allerdings verhindert die Kammanordnung nicht, sondern beschränkt nur, die laterale Bewegung der Stränge durch Auferlegen einer physikalischen Barriere auf die laterale Bewegung, und weiterhin kann, falls die Stränge den Kamm berühren, einiges der Beschichtung auf den Kammteilen niedergeschlagen werden, was sowohl zu einem Beschichtungsaufbau auf dem Kamm als auch zu einer Verschlechterung des beschichteten Strangs führt.

2b. Patente, die von Interesse sind

Das US-Patent Nr. 3,619,252 für Roscher offenbart ein Beschichten und Imprägnieren von Glasfasern mit einer wässrigen Elastomer-Zusammensetzung und dann Trocknen des beschichteten Produkts mit einer elektrischen Hochfrequenz-Heizeinrichtung, um das Wasser zu entfernen, wobei nicht die verbleibenden Elastomer- Festkörper beeinflußt werden. Die beschichtete Glasfaser führt vertikal durch eine dielektrische Heizeinrichtung hindurch, wo unerwünschte, flüchtige Bestandteile der Beschichtung entfernt werden. Der Strang nimmt dann vielfache Durchgänge durch einen Heißgasofen vor, um die Beschichtung zu härten.
Die US-Patente Nr.'n 3,680,218 und 3,914,477 für Belue et al offenbaren ein Verfahren zum Unterstützen und Trocknen beschichter Stränge. Die individuellen Stränge werden Strahlen erhitzter Luft von gegenüberliegenden, geschlitzten Düsen ausgesetzt, die relativ zueinander versetzt sind. Die Düsen produzieren Vorhänge aus heißer Luft auf beiden Seiten des Strangs, die die Beschichtung trocknen, während die beschichteten Bündel zwischen den Düsen frei hängen.
Das US-Patent Nr. 3,750,302 für Smith offenbart ein Gerät zum Unterstützen einer Vielzahl von Filamenten. Die Stränge schieben sich über eine planare Oberfläche vor, die einen Querschlitz über deren Breite besitzt. Ein beheiztes, unter Druck gesetztes Fluid tritt aus dem Schlitz aus und wird entlang der planaren Fläche gerichtet, um ein Kissen aus Fluid zu schaffen, um die überlegenden Filamente zu unterstützen.
Das US-Patent Nr. 4,292,745 für Caratsch offenbart einen Luftfolientrockner zum Trocknen von Materialbahnen. Obere und untere Düsenanordnungen sind auf entgegengesetzten Seiten der Bahn in einer versetzten Beziehung zueinander positioniert. Die trocknende Luft von der unteren Düse bildet ein Luftkissen, das dabei hilft, die Bahn zu unterstützen.
Das US-Patent Nr. 4,698,914 für Shu et al offenbart einen Prozeß zum Trocknen einer flexiblen, beschichteten Bahn. Eine Serie Luftkissen und Luftfolien ist unterhalb der sich vorschiebenden Bahn positioniert, um die Bahn in einem im wesentlichen flatterfreien Zustand flotieren zu lassen.
Die US-A-3,823,488 für Houben et al offenbart eine Vorrichtung für eine aufgehängte Führung über die volle Breite einer Bahn auf einem Fluidkissen, das durch Gasströme erzeugt wird, die durch Paare von Düsen abgegeben werden, die voneinander beabstandet und zueinander geneigt sind, wobei sich die Gasströme entlang einer Linie schneiden. Die Düsen sind sowohl oberhalb als auch unterhalb der Bahn so angeordnet, daß im wesentlichen nach unten gerichete und im wesentlichen nach oben gerichtete Gasströmungen auf die Bahn auftreffen.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Unterstützung zu schaffen, die (i) eine Mehrzahl von Paaren von ersten und zweiten mit Abstand angeordneten Düsen (94, 96) besitzt, wobei die Düsen jedes der Düsenpaare (94, 96) allgemein gegeneinander so geneigt sind, daß ein allgemein aufwärts gerichteter, aus der ersten Düse (94) jedes der Düsenpaare (94, 96) austretender Gasstrom einen allgemein aufwärts gerichteten, aus der zweiten Düse (96) jedes der Düsenpaare (94, 96) austretenden Gasstroms längs einer Schnittlinie schneidet; (ii) Mittel (82), die die Düsen (94, 96) in einer allgemein geneigten Orientierung halten; und (iii) Mittel (76), die die Zufuhr von Druckgas zu den Düsenpaaren (94, 96) ermöglichen. Insoweit besitzt die Unterstützungsvorrichtung der Erfindung ähnliche Merkmale wie die Vorrichtung gemäß der US-A- 3,823,488. Zusätzlich ist die Vorrichtung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß
die Schnittlinie des aus der ersten Düse (94) austretenden Gasstroms und des aus der zweiten Düse (96) jedes der Düsenpaare (94, 96) austretenden Gasstroms geneigt ist, um einen Strang oder eine Mehrzahl von Strängen zu unterstützen, die zwischen jedem der Düsenpaare (94, 96) positioniert sind; und
die Schnittlinie zwischen Gasströmen aus jeder Düse der Paare von ersten und zweiten Düsen (94, 96) und einem Strang (14), der zwischen jedem der Düsenpaare (94, 96) positioniert ist, in derselben allgemein senkrechten Ebene liegen.
In einer anderen besonderen Ausführungsform der Erfindung ist der Strang ein beschichteter Glasfaserstrang, der sich durch einen trocknenden und aushärtenden Ofen vorschiebt. Der Strang ist an einem Ende, wenn die Beschichtung aufgebracht wird, und an seinem gegenüberliegenden Ende, nachdem die Beschichtung getrocknet worden ist, gehalten. Die Halteanordnung der vorliegenden Erfindung hält den Strang innerhalb des Ofens, zwischen diesen Endhaltern, ohne irgendeinen physikalischen Kontakt damit, um so die Form und Integrität des beschichteten Strangs während des Trocknungs- und Aushärtungsvorgangs beizubehalten.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, das einen Strang oder eine Mehrzahl Stränge unterstützt, das aufweist:
Positionieren eines Strangs zwischen einem Paar von ersten und zweiten mit Abstand angeordneten Düsen;
Neigen der Düsen allgemein so zueinander, daß ein allgemein aufwärts gerichteter, aus der ersten Düse jedes der Düsenpaare austretender Gasstrom einen allgemein aufwärts gerichteten, aus der zweiten Düse jedes der Düsenpaare austretenden Gasstrom längs einer Linie schneidet;
Unterstützen der Düsen in einer allgemein geneigten Orientierung;
Zuführen von Druckgas zu den Düsen, so daß ein zwischen den ersten und zweiten Düsen positionierter Strang durch die Gasströme unterstützt wird, die sich längs der Linien schneiden, wobei (a) die Schnittlinie und (b) der zwischen jedem und oberhalb jedes der Paare von Düsen positionierte Strang in derselben allgemein vertikalen Ebene liegen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt eine Draufsicht einer Faser-Beschichtungs- und Trockenanordnung.
Figur 2 zeigt eine Endansicht entlang der Linie 2-2 der Figur 1, die den Trocknungsofen darstellt.
Figur 3 zeigt eine vergrößerte Aufrißansicht durch die Linie 3-3 der Figur 2, mit Teilen davon zur Verdeutlichung entfernt.
Figur 4 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Düsen- und Ablenkplattenanordnung, die in Figur 3 dargestellt ist.
Die Figuren 1 bis 4 stellen nicht die vorliegende Erfindung dar, sondern im Gegensatz dazu eine Vorrichtung zum Trocknen eines Strangs oder einer Mehrzahl von Strängen. In der Vorrichtung und insbesondere in dem Ofen 26 können die Vorrichtung und das Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Unterstützen des Strangs während des Trocknungsschritts eingesetzt werden.
Figur 5 zeigt eine Teilaufrißansicht, die entlang der Linie 5-5 der Figur 3 vorgenommen ist, die die Unterstützungsanordnung für den beschichteten Strang darstellt.
Figur 6 zeigt eine Ansicht durch die Linie 6-6 der Figur 5 mit Teilen zur Verdeutlichung entfernt.
Figur 7 zeigt eine Ansicht, die entlang der Linie 7-7 der Figur 6, mit Teilen zur Verdeutlichung entfernt, vorgenommen ist.
Figur 8 zeigt eine Ansicht, die entlang der Linie 8-8 der Figur 6, mit Teilen zur Verdeutlichung davon entfernt, vorgenommen ist.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wird in Verbindung mit dem Trocknen von Strängen aus Glasfaser-Filamenten, die mit polymeren, chemischen Beschichtungen beschichtet sind, offenbart. Zusätzlich kann die vorliegende Erfindung in irgendeinem anderen Typ einer Betriebsweise verwendet werden, die ein Unterstützen eines langgestreckten Teils erfordert, wie z.B. Stränge, Garne, Schnüre oder dergleichen.
Obwohl die Erfindung nicht dadurch eingeschränkt wird, werden in der bestimmten Ausführungsform, die hier besprochen ist, die Glasfasern aus irgendeiner faserbildenden Glasgemengezusammensetzung produziert und zu Glasfasern gebildet, wie zum Beispiel "E-Glas" Fasern, "621 Glas" Fasern, "A-Glas" Fasern, "S-Glas" Fasern, "C-Glas" Fasern und Derivate davon mit niedrigem Fluor und/oder Bor. Allerdings können andere beschichtete Materialien, wie beispielsweise Kohlenstoff, Graphit, Nylon, Polyester, Polyaramid, Stahl, und dergleichen gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung getrocknet werden. Die Glasfasern werden aus Öffnungen in einer Hülse eines Glasgemenge-Schmelzofens gezogen, und wenn sie ausreichend abgekühlt sind, kann eine auf genaues Maß bringende Zusammensetzung bzw. Komposition darauf aufgebracht werden. Die Glasfasern können mechanisch verfeinert oder durch irgendein anderes Verfahren, das Fachleuten auf dem betreffenden Fachgebiet bekannt ist, präpariert werden. Die auf das genaue Maß dimensionierende Zusammensetzung kann auf die Glasfasern durch irgendein Verfahren, das Fachleuten auf dem betreffenden Fachgebiet bekannt ist, aufgebracht werden, wie beispielsweise mit Bändern, Walzen, Aufsprühen, und dergleichen. Die auf das genaue Maß dimensionierende Zusammensetzung kann eine oder mehrere der nachfolgenden Komponenten besitzen; einen Haftvermittler und ein Faserschutzmittel, wobei das Schutzmittel ein Faserschmiermittel oder ein Faserfilmbildner sein kann. Der Filmbildner kann ein polymeres Material, das einen Film unter der Verdampfung eines Trägers bildet oder unter Trocknen einen Flüssigkeitsfilm bildet oder durch irgendeinen anderen, einen Film bildenden Mechanismus, der für Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet bekannt ist, sein. Auch können für Glasfasern und andere Typen von Fasern zusätzliche Ingredienzen, ähnlich reibungsreduzierenden Mitteln und/oder antistatischen Mitteln, vorhanden sein. Irgendein Haftvermittler, ein Faserschmiermittel oder ein einen Faserfilm bildendes Polymer, die für Fachleute auf dem betreffenden Fachgebiet bekannt sind, können verwendet werden. Ein nicht exklusives Beispiel einer geeigneten, wässrigen, ein Endmaß bildenden Zusammensetzung für Glasfasern ist diejenige, die in dem US-Patent Nr. 4,390,647 für Girgis offenbart ist, wobei die Lehren hier unter Bezugnahme darauf eingeschlossen sind. Für Glasfasern werden die auf Endmaß gebrachten Glasfasern in Bündeln oder Stränge aus Glasfasern zusammengestellt, die von 200 bis zu über 3.000 Filamente bzw. Elementarfäden enthalten. Die Stränge werden zusammengestellt, gewöhnlich durch Aufwickeln auf eine Formiergarnspule oder in einen präzise gewickelten Garnkörper oder einen Roving.
Wie die Figur 1 zeigt, umfaßt ein Gatter 12 eine Vielzahl von Spulen oder Formiergarnkörpern (nicht dargestellt), die einen Glasfaserstrang 14 enthalten. Jeder der Glasfaserstränge 14 ist mit einer auf genaues Maß bringenden Zusammensetzung beschichtet, die ein Schmiermittel, einen Binder und ein Haftmittel enthält. In dem Fall eines Abziehens des Strangs von Spulen besitzt jeder Strang darin eingebracht einen Twist, um eine Strangintegrität und -widerstandsfähigkeit gegen ein Auflösen während der anfänglichen Handhabung und Verarbeitung, bevor er mit einem elastomeren Material beschichtet und imprägniert wird, zu erzielen.
Die Stränge 14 werden von den Garnkörpern in dem Gatter 12 in parallelen Beziehungen zueinander abgezogen und durch eine Führung 16 in tangentialem Kontakt über mittels Motor angetriebenen, sich drehenden Rollen oder Tauchapplikatoren 18 zu mittels Motor angetriebenen, sich drehenden Abstreifrollen oder einer Führung 20 geführt. Die Tauchapplikatoren 18 sind teilweise in einem wässrigen Gummitauchmittel oder einer Emulsion 22, die innerhalb von Kesseln oder Behältern 24 enthalten ist, aufgehängt. Die Emulsion kann von dem Typ sein, der in den US-Patenten Nr.'n 4,663,231; 4,762,750 und 4,762,751 für Girgis et al offenbart ist. Die Tauchapplikatoren 18 werden entgegen der Richtung des Laufs des Strangs 14 angetrieben, um die Beschichtung und Imprägnierung davon zu verbessern. Die Aufnahme des Gummitauchmittels 22 durch die Applikatoren 18 und den Strang 14 ist mehr als ausreichend, um die Stränge 14 mit der erwünschten, abschließenden Menge an Gummitauchmitteln 22 zu beschichten und zu imprägnieren. Die Abstreifrolle oder -führung 20 wird entgegen der Richtung des Laufs des Strangs 14 angetrieben und dient dazu, weiterhin den Strang zu imprägnieren und/oder überflüssiges Gummitauchmittel 22 von dem beschichteten Strang 14 zu entfernen.
Nach einer Beschichtung tritt der Strang 14 in einen Trocknungsofen 26 ein. Falls es erwünscht ist, können verschiedene beschichtete Stränge miteinander kombiniert werden, um ein größeres Bündel zu bilden, und, falls notwendig, durch eine formierende Ziehplatte (nicht dargesteltl) gezogen werden, um das Bündel zu verbinden und zu formen ebenso wie überflüssiges Beschichtungsmaterial zu entfernen. Nach einem Trocknen und Aushärten werden die beschichteten Stränge 14 auf eine Reihe von Lessona-Wicklern 27 oder irgendeinen anderen Typ einer Strangbevorratungsvorrichtung, die nach dem Stand der Technik bekannt ist, z.B. auf Spindeln oder einen Textilwickelrahmen, gewickelt.
Wie die Figuren 2 und 3 zeigen und wie später in weiterem Detail besprochen werden wird, schreiten die Stränge 14 durch den Ofen 26 fort, der rezirkulierende heiße Luft oder ein Gas verwendet, das durch Düsen gerichtet wird, um einen Gasstrom mit höherer Geschwindigkeit zu liefern, der auf eine Seite des beschichteten Strangs 14 auftrifft. Das Gas wird dann zurück auf die entgegengesetzte Seite des Strangs 14 durch Deflektorablenkplatten gerichetet, die die turbulente Wärmeübertragung erhöhen und die Trocknungseinrichtungseffektivität verbessern. Wie insbesondere Figur 2 zeigt, zirkuliert ein Gebläse 28 Gas, vorzugsweise Luft, durch einen Ofeneinlaßkanal 30, einen Ofen 26 und einen Ofenauslaßkanal 32. Ein Lufteinlaßkanal 34 ist entlang des Einlaßkanals 30 positioniert und ein Luftauslaßkanal 36 ist entlang eines Auslaßkanals 32 positioniert, um eine Einrichtung zu schaffen, um rezirkulierende Luft zu dem System zuzuführen oder davon zu entfernen. Zusätzlich sind Luftzirkulationskontrollplatten 38 innerhalb der Kanäle 30 und 32 positioniert, um weiterhin die Luftströmung dort hindurch zu kontrollieren.
Luft tritt in den Ofen 26 über einen Einlaß 40 eines oberen Plenums 42 ein. Deflektorplatten 44 sind an schwenkbaren Ablenkteilestäben 46 gesichert, die innerhalb des oberen Plenums 42 positioniert sind, um die hereinkommende Luft zu einer Vielzahl von Düsen 48 zu richten und zu verteilen. Die Düsen 48 sind allgemein senkrecht und quer zu der Laufrichtung der beschichteten Stränge 14 durch den Ofen 26 positioniert. Das untere Ende der Düsen 48 umfaßt bevorzugt eine geschlitzte Öffnung 50, die so einstellbar ist, um die Breite der Düsenöffnung zu variieren und die Kontrolle des Volumens und der Geschwindigkeit der Luft, die durch das obere Plenum 42 zugeführt wird, zu unterstützen. Die Düsen 48 richten Luft mit hoher Geschwindigkeit an die obere Fläche des sich vorschiebenden Strangs 14.
Eine Vielzahl von Heizelementen 52 erstreckt sich in das obere Plenum 42, um die Luft aufzuheizen, bevor sie durch die Düsen 48 ausgestoßen wird. In der bestimmten Ausführungsform, die in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist, sind die Elemente 52 elektrische Widerstandsheizeinrichtungen, die so positioniert sind, daß die Luft über und/oder um die Elemente 52 führen muß, um die sich bewegende Luft zu erhitzen. Als eine Alternative kann heißes Gas zu dem oberen Plenum 42 des Ofens 26 von einer externen Gasheizquelle (nicht dargestellt) zugeführt werden.
Wie die Figuren 3 und 4 zeigen, ist unterhalb des beschichteten Strangs 14 eine Vielzahl von krummlinigen Ablenkplatten 54 auf Stäben 56 gehalten und sie erstrekken sich über die Breite des Ofens 26, um eine Wärmeübertragung zwischen dem beschichteten Strang 14 und der erwärmten Luft zu verstärken. Die Platten 54 ändern die Strömung der Luft von den Düsen 48 und richten sie zurück so, daß sie auf die untere Fläche des Strangs 14 auftrifft, wie durch Pfeile 58 (dargestellt nur in Figur 4) gezeigt ist. Genauer gesagt sind die Ablenkplatten 54 unterhalb jeder Düsenöffnung 50 so positioniert, daß Luft von der Düse 48, nach einem Auftreffen auf und Hindurchführen durch die sich vorschiebenden Stränge 14, durch die krummlinige Oberfläche der Platte 54 derart zurückgerichtet wird, daß sich die Luft mit hoher Geschwindigkeit von einer nach unten gerichteten Richtung zu einer nach oben gerichteten Richtung umkehrt und auf den Strang 14 ein zweites Mal auftrifft. Die glatte, kontinuierliche Oberfläche der Ablenkplatte 54 richtet die Luft mit einer minimalen Menge an Luftverlust und Turbulenz zu dem Luftstrom zurück. Ein Oberflächenbereich 60 der Platte 54 liegt vorzugsweise tangential zu der Luftströmung, wenn sie die Düse 48 verläßt. In der bestimmten Ausführungsform, die in Figur 3 dargestellt ist, richten die Düsen 48 Luft nach unten in einer vertikalen Richtung so, daß der Bereich 60 in einer vertikalen Richtung orientiert wird. Der Oberflächenbereich 62 der Platte 54 ist gekrümmt und dient dazu, die vertikal nach unten gerichtete Richtung der Luft zu ändern. Der Oberflächenbereich 64 richtet die Luft unter einem erwünschten Winkel so, um auf die entgegengesetzte Seite des beschichteten Strangs 14 aufzutreffen. Der Winkel 66 des Oberflächenbereichs 64 liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 30º bis 50º und in der besonderen Ausführungsform, die in Figur 3 dargestellt ist, beträgt der Winkel 66 45º. Zusätzlich sind die Ablenkplatten 54 vorzugsweise so orientiert, daß die zurückgerichtete Luftströmung eine Komponente besitzt, die parallel, allerdings in der entgegengesetzten Richtung, zu dem sich vorschiebenden, beschichteten Strang 14, wie durch den Pfeil 67 angezeigt ist, liegt. Nach Passieren über die Ablenkplatte 54 und Auftreffen auf den beschichteten Strang 14 wird das erhitzte Gas aus dem Ofen 26 durch das untere Plenum 48 herausgezogen. Zusätzliche Deflektorplatten 70 und einstellende Stäbe 72 sind innerhalb des unteren Plenums 68 positioniert, um die Luftströmung dort hindurch zu kontrollieren und einzustellen.
Wenn der Trockenofen 26 so orientiert wird, daß der Strang 14 dort hindurch in einer horizontalen Richtung führt, sind zusätzliche Einrichtungen erforderlich, um den Strang 14 zu unterstützen, um ein Durchhängen des Strangs während des Trocknens zu reduzieren. Falls es erwünscht ist, können Unterstützungsrollen (nicht dargestellt) entlang des Pfads des Strangs positioniert werden, um ihn zu unterstützen, wenn er sich durch den Ofen 26 vorschiebt. Allerdings kann, da solche Rollen physikalisch den Strang 14 berühren müssen, um die erwünschte Unterstützung zu schaffen, dieser Kontakt die Form des beschichteten Strangs 14 ändern und/oder einiges der Beschichtung von dem Strang 14 entfernen, was zu einem Aufbau der Beschichtung an den Kontaktpunkten führt.
Deshalb ist es bevorzugt, das Verfahren und das Gerät der vorliegenden Erfindung einzusetzen, was einen physikalischen Kontakt des Strangs oder der Stränge mit Rollen oder anderen mechanischen Einrichtungen vermeidet. Es wird Bezug auf die Figuren 5 bis 8 genommen, die das Verfahren und das Gerät darstellen. Obwohl sie in der vorliegenden Erfindung nicht eingeschränkt ist, umfaßt in der besonderen Ausführungsform der Unterstützungsanordnung 74, die in den Figuren 5-7 dargestellt ist, die Unterstützungsanordnung 74 einen Luftzuführkopf 76, der schwenkbar von dem Unterstützungsteil 78 durch eine Kragenanordnung 80 befestigt ist, so daß er oberhalb und allgemein quer zu den beschichteten Strängen 14 positioniert wird. Eine Vielzahl von Düsenanordnungen 82 erstreckt sich nach unten von dem Kopf 76 in einer zueinander beabstandeten und parallelen Orientierung, um einen Freiraum dazwischen für jeden Strang 14 zu schaffen. Obwohl es nicht in der vorliegenden Erfindung eingeschränkt ist, umfaßt jede Düsenanorndung 82 ein Paar U-förmiger Teile 84 und 86. Der Kopf 76 ist ausgeschnitten, um das Teil 86 aufzunehmen, das an dem Kopf 74 befestigt ist, um so die Anordnung 82 an ihrer Stelle zu halten. Die Beabstandung zwischen Schenkeln 88 des Teils 84 ist geringfügig geringer als die Beabstandung zwischen Schenkeln 90 des Teils 86, so daß, wenn die Teile angepaßt und miteinander befestigt werden, wie in Figur 7 dargestellt ist, ein schmaler Spalt eine Düsenöffnung 92 zwischen jedem Paar benachbarter Schenkel schafft, die ein Düsenpaar 94 und 96 bilden. Die Breite der Düsenöffnung 92 liegt allgemein zwischen 0,010 und 0,020 Inch (0,25 bis 0,50 mm) in Abhängigkeit von dem Material, das getrocknet werden soll, und dem Volumen der Luft, die durch den Kopf 76 geliefert wird. Obwohl es nicht in der vorliegenden Erfindung eingeschränkt ist, betrug in einer besonderen Ausführungsform die Breite der Öffnung 92 0,020 Inch (0,50 mm) und die Luftströmung durch die Unterstützungsanordnung 74 betrug 20 bis 40 CFM (0,57 bis 1,13 m³ pro Minute). Luft, die von einer Druckluftquelle (nicht dargestellt) geliefert wird, wird durch ein Anschlußstück 98 an der Kragenanordnung 80 in den Kopf 76 gepumpt. Die unter Druck gesetzte Luft führt dann durch eine Öffnung 100 in dem unteren, U-förmigen Teil 86 hindurch und in die Düsenanordnungen 82 hinein. Platten 102 und 104 dichten die Vorderseite und Rückseite jeder Düsenanordnung 82.
Die Düsenanordnungen 82 sind relativ zu dem Strang 14 geneigt, wie dies in Figur 6 dargestellt ist, und die Düsen 94 und 96 von angrenzenden Düsenanordnungen 82 sind relativ zueinander derart geneigt, daß ein Vorhang aus Luft von der Düse 94 einer Düsenanordnung 82, dargestellt durch eine unterbrochene Linie 95, einen Vorhang aus Luft von der Düse 96 einer benachbarten Düsenanordnung 82, dargestellt durch eine unterbrochene Linie 97, entlang einer Linie, die allgemein in derselben Ebene wie irgendeine vertikale Bewegung des Strangs 14 liegt, wenn er durch den Trocknungsofen 26 befördert wird, wie dies in Figur 8 dargestellt ist, schneidet. Irgendeiner lateralen Kraft, die auf den Strang 14 durch eine Düse aufgebracht wird, wird durch eine gleiche, laterale Kraft entgegengewirkt werden, die durch eine benachbarte Düse auf einer benachbarten Düsenanordnung ausgeübt wird. Zusätzlich werden die vertikalen Kräfte von dem Luftstrom additiv sein. Weiterhin werden die lateralen Kräfte von jedem Luftstrom dazu tendieren, irgendeine laterale Vibration des Strangs 14 zu stabilisieren, wenn er durch den Ofen 26 fortschreitet. Auf diese Art und Weise werden Luftströme dazu tendieren, den Strang 14 anzuheben und zu unterstützen, wenn er durch den Ofen 26 befördert wird, ebenso wie dazu tendieren, irgendeine Bewegung des Strangs in einer im wesentlichen vertikalen Ebene parallel zu der Richtung beizubehalten, in der ein Strang durch den Ofen 26 befördert wird.
Die Länge, L, der Düsenöffnung 92 ist eine Funktion des Winkels, A, der Düsenanordnung 82 und der zu erwartenden vertikalen Bewegung, H, des Strangs 14, wenn er durch den Ofen 26 befördert wird. In der Praxis ist die Länge L vorzugsweise geringfügig größer als H/sin A. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt der Winkel A 45º, so daß die Länge L geringfügig größer als 1,41 H ist. Die Düsenöffnungen 92 außerhalb der bevorzugten Länge können abgedichtet sein, zum Beispiel durch Verschweißen. Zusätzlich ist es bevorzugt, daß die Unterstützungsanordnung 74 so positioniert wird, daß die Düsenöffnungen 92 entlang des Mittelpunkts der erwarteten, vertikalen Bewegung H des Strangs 14 zentriert sind.
Wie die Figuren 6 und 7 zeigen, ist eine Ausrichtungsplatte 106 schwenkbar von dem Kopf 76 über Kragen 108 abgehängt und wird dazu verwendet, eine Strangausrichtung beizubehalten, wenn der Ofen 26 zu dem Strang 14 nachgeschraubt bzw. nachjustiert wird. Insbesondere umfaßt die Platte 106 eine Vielzahl von voneinander beabstandeten Fingern 110, die zu einer entsprechenden Düsenanordnung 82 so ausgerichtet sind, daß der Raum 112 zwischen Paaren von Fingern 110 dem Raum zwischen jeder Düsenanordnung 82 und demzufolge der Stelle des Strangs 14, wenn er durch den Ofen 26 befördert wird, entspricht. In der Praxis wird während eines zurückschraubenden Vorgangs ein zurückschraubender Stab (nicht dargestellt) mit den Strängen 14 daran unter deren bevorzugter Beabstandung befestigt durch den Ofen 26 von rechts nach links, aus der Sicht in Figur 1 aus gesehen, geführt. Wenn der Stab die Unterstützungsanordnung 74 erreicht, hebt sie die erste Ausrichtungsplatte 106 und dann die Düsenanordnungen 82 nach oben und aus dem Weg des Stabs an und schwenkt sie. Wie die Figur 6 zeigt, würde dies eine Drehung in Uhrzeigerrichtung um den Kopf 76 sein. Wenn der Stab durch den Ofen 26 fortschreitet, passiert er die Platte 106, was ihr ermöglicht, zurück in eine Position zu schwenken, während noch die Düsenanordnungen 82 angehoben werden. Die Finger 110 behalten die ausgerichtete Position der Stränge 14 an der Unterstützungsanordnung bei, bis der Stab die Düsenanordnungen 82 passiert, was ihnen ermöglicht, zurück an ihre Stelle zu deren ursprünglichen Position zu fallen. Ein Anschlagteil 114 ist so positioniert, um die nach unten gerichtete Drehung der Düsenanordnungen in der Unterstützungsanordnung 74 zu begrenzen.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wurden beschichtete Stränge unter Verwendung von zwei 10 Fuß langen Öfen des Typs, der in den Figuren 2 und 3 dargestellt und zuvor diskutiert ist, getrocknet. Jeder Ofen umfaßte 30 Düsen mit Düsenöffnungen von 0,5 Inch (1,27 cm) Breite. Die Stranggeschwindigkeit variierte von 45 bis 300 Fuß pro Minute (14 bis 92 Meter pro Minute), und zwar in Abhängigkeit von dem Strang und der Beschichtungsdicke. Eine minimale Beabstandung des beschichteten Strangs wurde auf 0,75 Inch (1,91 cm) eingestellt. Luft wurde durch die Düsenöffnung unter einer Geschwindigkeit von 2.000 bis 5.000 Fuß pro Minute (610 bis 1.524 Meter pro Minute) und bei einer Temperatur zwischen 400ºF bis 700ºF (204ºC bis 371ºC) und vorzugsweise bei 3.000 bis 4.000 Fuß pro Minute (915 bis 1.220 Meter pro Minute) und bei 500ºF bis 600ºF (260ºC bis 316ºC) zugeführt. Es wurde herausgefunden, daß beschichtete Stränge, die durch diese Öfen behandelt wurden, unter einer Rate ungefähr viermal schneller als herkömmliche Heißluftöfen getrocknet und gehärtet wurden.

Claims

1. Unterstützungsvorrichtung mit (i) einer Mehrzahl von Paaren von ersten und zweiten mit Abstand angeordneten Düsen (94, 96), wobei die Düsen jedes der Düsenpaare (94, 96) allgemein gegeneinander so geneigt sind, daß ein allgemein aufwärts gerichteter, aus der ersten Düse (94) jedes der Düsenpaare (94, 96) austretende Gasstrom einen allgemein aufwärts gerichteten, aus der zweiten Düse (96) jedes der Düsenpaare (94, 96) austretenden Gasstrom längs einer Schnittlinie schneidet; (ii) Mittel (82), die die Düsen (94, 96) in einer allgemein geneigten Orientierung halten; und (iii) Mittel (76), die die Zufuhr von Druckgas zu den Düsenpaaren (94, 96) ermöglichen; wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß

die Schnittlinie des aus der ersten Düse (94) austretenden Gasstromes und des aus der zweiten Düse (96) jedes der Düsenpaare (94, 96) austretenden Gasstromes geneigt ist, um einen Strang (14) oder eine Mehrzahl von Strängen (14) zu unterstützen, die sich zwischen jedem der Düsenpaare (94, 96) befinden; und

die Schnittlinie zwischen Gasströmen aus jeder Düse der Paare von ersten und zweiten Düsen (94, 96) und ein Strang (14) zwischen jedem der Düsenpaare (94, 96) in derselben allgemein senkrechten Ebene liegen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin eine Mehrzahl von benachbarten Düsenelementen (82) enthält, von denen jedes erste und zweite Düsen (94, 96) hat, wobei die erste Düse (94) eines ersten Düsenelements mit Abstand von der zweiten Düse (96) und geneigt gegen die zweite Düse (96) eines zweiten Düsenelements angeordnet ist, das dem ersten Düsenelement benachbart ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei weiterhin die Düsen (94, 96) in einem Winkel von etwa 45º gegeneinander geneigt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, die weiterhin Mittel (106, 108) zum drehbaren Einbau der Düsenelemente (82) aufweist, so daß sich die Düsenelemente (82) um eine horizontale Achse drehen können, die allgemein quer zu dem Strang (14) läuft.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, die weiterhin eine Ausrichtungsplatte (106) mit Fingern (110) aufweist, die mit Abstand angeordnet sind, wobei der Abstand zwischen benachbarten Fingern (110) allgemein dem Abstand zwischen den ersten und zweiten Düsen (94, 96) von benachbarten Düsenelementen (82) entspricht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, die weiterhin Mittel (108) enthält, um die Ausrichtungsplatte (106) in bezug auf die Düsenelemente (82) drehbar einzubauen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei jedes der Düsenelemente (82) ein erstes allgemein U-förmiges Element (84) enthält, das sich innerhalb eines zweiten allgemein U-förmigen Elements (86) befindet und daran befestigt ist, wobei Schenkel (88) des ersten Elements (84) von benachbarten Schenkeln (90) des zweiten Elements (86) Abstand halten und weiterhin die benachbarten Schenkel (88, 90) der ersten und zweiten Elemente die ersten und zweiten Düsen der Düsenelemente (82) bilden.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Mittel zur Unterstützung, die Mittel zum Drehen und die Mittel zur Zuführung eine Sammelleitung (76) einschließen und weiterhin das Gas durch die Sammelleitung (76) und aus den Düsen (94, 96) zwischen den benachbarten Schenkeln (88, 90) der U-förmigen Elemente (84, 86) strömt.

9. Verfahren zur Unterstützung eines Stranges oder einer Mehrzahl von Strängen, bei dem man:

einen Strang zwischen einem Paar von ersten und zweiten mit Abstand angeordneten Düsen positioniert;

die Düsen allgemein so gegeneinander neigt, daß ein allgemein aufwärts gerichteter, aus der ersten Düse jedes der Düsenpaare austretender Gasstrom einen allgemein aufwärts gerichteten, aus der zweiten Düse jedes der Düsenpaare austretenden Gasstrom längs einer Linie schneidet;

die Düsen in einer allgemein geneigten Orientierung unterstützt;

den Düsen Druckgas zuführt, so daß ein zwischen den ersten und zweiten Düsen positionierter Strang durch die Gasströme unterstützt wird, die sich längs der Linie schneiden, wobei (a) die Schnittlinie und (b) der zwischen jedem und oberhalb jedes der Paare von Düsen positionierte Strang in derselben allgemein senkrechten Ebene liegen.

10. Verfahren nach Anspruch 9, das weiterhin die Stufe umfaßt, in der man eine Mehrzahl von benachbarten Düsenelementen vorsieht, von denen jedes erste und zweite Düsen hat, wobei die erste Düse eines ersten Düsenelements im Abstand von der zweiten Düse und geneigt gegen die zweite Düse eines zweiten Düsenelements angeordnet ist, das dem ersten Düsenelement benachbart ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, das weiterhin die Stufe umfaßt, in der man die Düsenelemente drehbar einbaut, so daß sich die Düsenelemente um eine horizontale Achse drehen können, die allgemein quer zu dem Strang läuft.

12. Verfahren nach Anspruch 10, das weiterhin die Stufen umfaßt, in denen man eine Ausrichtungsplatte mit Abstand haltenden Fingern vorsieht und die Abstände zwischen benachbarten Fingern dem Abstand zwischen den ersten und zweiten Düsen von benachbarten Düsenelementen angleicht.

13. Verfahren nach Anspruch 10, das weiterhin die Stufen einschließt, in denen man den Strang zwischen den Düsenelementen vorwärts bewegt und die Düsenelemente so ausrichtet, daß die aus den Düsen austretenden Ströme eine horizontale Komponente in dieselbe Richtung haben, in die sich der Strang vorwärts bewegt.