KR20200067186A

KR20200067186A - 재료 처리 노 및 재료 처리 방법

Info

Publication number: KR20200067186A
Application number: KR1020207013557A
Authority: KR
Inventors: 라르스 마이넥케
Original assignee: 원준 게엠베하
Priority date: 2017-10-12
Filing date: 2018-10-12
Publication date: 2020-06-11
Also published as: JP7307722B2; EP3695036B1; US20210222331A1; WO2019073053A1; JP2020537057A; CN111465725A; DE102017123739A1; RU2020115023A; EP3695036A1; KR102618775B1

Abstract

본 발명은, 특히, 탄소섬유를 제조하기 위하여, 재료를 처리하는 노, 특히 섬유 재료를 산화 처리하는 노에 관한 것으로서, 상기 노는 하우징 내부 공간(14)을 가진 하우징(12)을 포함하되, 상기 하우징(12)은 섬유(22)의 통로 영역(18, 20)들 외에는 가스가 새지 않도록 형성된다. 하우징(12)의 하우징 내부 공간(14)에는, 공정 공간(28)이 위치된다. 대기 장치(40)에 의해 고온의 작업 대기(40)가 생성될 수 있다. 대기 장치(42)는 하우징 내부 공간(14)에 배열되고 각각 하나의 유동 공간(50)을 구획하며 유동 통로들이 제공된 유동 덕트(48)들을 가진 유동 시스템(46)을 포함하고, 각각의 유동 공간(50)들은 공정 공간(28)에 유동적으로 연결되어, 고온의 작업 대기(40)가 하나 이상의 주 유동 방향(44)으로 공정 공간(28)에 공급될 수 있고 공정 공간(28)으로부터 배출될 수 있다. 유동 덕트(48)들의 유동 공간(50)들이 하우징(12)을 통해 접근될 수 있는 오버홀 시스템(72)이 제공된다.

Description

재료 처리 노 및 재료 처리 방법

본 발명은, 특히, 탄소섬유를 제조하기 위하여, 재료를 처리하는 노, 특히 섬유 재료를 산화 처리하는 노에 관한 것으로서, 상기 노는:

a) 하우징 내부 공간을 가진 하우징을 포함하되, 상기 하우징은 섬유의 통로 영역들 외에는 가스가 새지 않도록 형성되며;

b) 하우징의 하우징 내부 공간에 위치된 공정 공간을 포함하고;

c) 고온의 작업 대기가 생성될 수 있는 대기 장치를 포함하되, 상기 대기 장치는 하우징 내부 공간에 배열되고 각각 하나의 유동 공간을 구획하며 유동 통로들이 제공된 유동 덕트들을 가진 유동 시스템을 포함하고, 각각의 유동 공간들은 공정 공간에 유동적으로 연결되어, 고온의 작업 대기가 하나 이상의 주 유동 방향으로 공정 공간에 공급될 수 있고 공정 공간으로부터 배출될 수 있다.

또한, 본 발명은 재료를 처리하는 방법에 관한 것이다.

앞에 기술된 타입의 노는 종래 기술에 잘 알려져 있으며 탄소섬유를 산화 처리하도록 사용되고, 유동 덕트들이, 예를 들어, 송풍기 장치의 송풍기 박스(blower box), 및 흡입 장치의 흡입 박스(suction box)로서 구성되는데, 이들에 의해 작업 대기(working atmosphere)가 공정 공간을 통해 순환된다.

유동 덕트의 유동 공간은 시간에 걸쳐 오염되며, 섬유 재료는 내부를 통해 작업 대기가 공정 공간으로부터 흡입되는 유동 덕트 내에 증착된다(deposited). 섬유 재료는 공정 공간에 릴리스 되고(released) 수용되며 순환되는 작업 대기에 의해 배출된다. 따라서, 유동 덕트 및/또는 유동 덕트의 유동 공간은, 오버홀(overhaul) 측면에 있어서, 정기적인 주기로 모니터링 되고 세척되어야 한다.

현재 시장에서 사용되는 산화 노의 경우, 유동 공간은 내부 부분이 공정 공간으로부터 도달될 수 있는 유동 통로들을 통해서만 접근될 수 있다. 이를 위하여, 앞에서 언급한 타입의 노는 공정 공간으로의 유입부를 가지는데, 이러한 유입부를 통해 작업자는 공정 공간 내로 들어갈 수 있으며 그 곳의 유동 덕트들의 유동 공간들을 수동으로 세척할 수 있다. 일반적으로, 유동 덕트의 유동 통로들에는, 유동 방향 및/또는 유동 체적을 설정하기 위하여, 유동 플랩(flow flap)이 제공된다. 이러한 타입의 유동 플랩들은 세척 공정을 위해 세척 위치(cleaning position)로 이동되는데, 작업자가 유동 덕트의 유동 공간에 최대한 아무런 문제 없이 접근할 수 있도록 하기 위하여, 세척 위치에서 유동 통로들은 가능한 최대한 개방된다. 세척 공정 후에, 유동 플랩은 다시 작동 위치(operating position)로 이동된다. 하지만, 유동 플랩들이 부정확하게 위치될 위험이 항시 존재한다.

유동 덕트의 유동 통로는 보통 상대적으로 좁아서, 유동 덕트의 유동 공간에 대한 접근성도 제한된다. 또한, 공정 공간에서의 공간 상태(space condition)들도 다소 제한되며, 공정 공간 내의 가시성 상태는 바람직하지 못하여, 세척 공정이 어려울 수 있으며, 그에 따라 세척 결과가 만족스럽지 못할 수 있다. 뿐만 아니라, 세척 공정 전에, 작업자는 공정 공간에 들어갈 수 있도록 공정 공간 내의 온도가 수용 가능해 질 때까지 기다려야 한다.

따라서, 본 발명의 목적은, 재료를 처리하기 위한 노(furnace) 및 재료를 처리하는 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에 따르면, 상기 목적은, 앞에서 언급한 타입의 노가 다음과 같이:

d) 유동 덕트(flow duct)들의 유동 공간(flow space)들이 하우징(housing)을 통해 접근될 수 있는 오버홀 시스템(overhaul system)이 제공되는 특징을 가짐으로써 구현된다.

본 발명에 따르면, 유동 덕트의 유동 공간에 대한 접근성을 얻기 위하여 공정 공간에 들어갈 필요가 없다. 하우징 외부에서 세척 공정을 수행하게 되면, 작업자의 공간 상태 및 가시성 상태가 현저하게 향상된다. 공정 공간 내의 온도가 상대적으로 높아서 작업자가 들어갈 수 없었던 온도에서도, 이미, 세척 공정이 시작되었을 수도 있다. 유동 플랩(flow flap)을 재조절하는 작업도 필요 없을 수 있으며, 그에 따라 유동 플랩을 부정확하게 설정하여 추가적인 세척 작업을 수행해야 하는 위험도 없애질 수 있다.

본 발명에 따르면,

a) 유동 덕트들은 유동 공간으로의 하나 이상의 오버홀 유입부를 포함하며;

b) 하우징은 공정 공간(process space)을 향해 배열된 내측면(inner side)을 형성하는 하나 이상의 오버홀 입구(inlet)를 포함하며, 유동 덕트들은, 오버홀 유입부들이 오버홀 입구를 통해 도달될 수 있도록, 내측면 상에 배열되는 것이 바람직하다.

공지 기술의 노에서, 유동 덕트는 하우징의 측벽(side wall)들 사이에서 연장된다. 따라서, 주 유동 방향(main flow direction)에 대해 횡단 방향으로(transversely) 배열된 유동 덕트들은 종축(longitudinal axis)과 제1 단부 면(end side) 및 맞은편 제2 단부 면을 형성하며, 오버홀 유입부가 제1 및/또는 제2 단부 면에 제공되는 것이 특히 바람직하다. 따라서, 유동 덕트의 하나 이상의 단부 면에서 접근이 가능할 수 있다.

각각의 유동 덕트는, 제1 단부 면 및/또는 제2 단부 면 상에서 가스가 새지 않는(gas-tight) 방식으로 하우징의 오버홀 입구에 연결되는 것이 바람직하다.

하우징은 측벽에서 하나 이상의 오버홀 입구를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 유동 덕트가 하우징의 측벽들 사이에 배열되는 것도 고려해 볼 수 있다.

유연한 접근성을 위해, 오버홀 입구는 오버홀 게이트 장치(overhaul gate device)와 하우징 내의 하우징 통로(passage)를 포함하며, 오버홀 게이트 장치에 의해 하우징 통로가 개폐될 수 있는 것이 바람직하다.

여기서, 오버홀 게이트 장치는 베어링 장치(bearing device)에 의해 장착되는 오버홀 도어(overhaul door)를 포함하며, 베어링 장치는, 오버홀 도어가 특히 수직 피벗축 주위로 피벗회전 되거나, 및/또는 수평 종방향 운동에 의해, 하우징 통로 내로 이동되고 하우징 통로로부터 나올 수 있도록, 설정되는 것이 바람직하다.

실제로, 오버홀 입구의 내측면 상에 배열된 유동 덕트들은 덕트 통로 개구(duct passage opening)를 가지며, 오버홀 시스템은 하나 이상의 덕트 통로 개구들이 개폐될 수 있는 밀봉 장치(sealing device)를 포함하는 것이 바람직하다.

대안으로서, 밀봉 장치는, 오버홀 입구의 내측면에 배열된 유동 덕트들의 덕트 통로 개구들은 동시에 개폐될 수 있거나 또는 서로에 무관하게 그룹으로(in group) 또는 서로에 무관하게 개별적으로 개폐될 수 있도록, 설정되는 것이 바람직하다. 상이한 밀봉 장치들이 하우징의 다양한 오버홀 입구들에 제공될 수 있다.

오버홀 도어는 밀봉 장치와 함께 이동될 때, 밀봉 장치를 개별적으로 고정할 필요가 없어진다. 그러면, 밀봉 장치는 개별적으로 제거될 필요도 없으며 세척 공정 후에 다시 고정시킬 필요도 없다.

오버홀 시스템이 자동 세척 장치를 포함하면, 유동 공간은 자동 방식으로 균일한 품질로 세척될 수 있다.

또한, 앞에서 말한 것과 같이, 본 발명의 목적은, 섬유가 앞에 언급한 특징들에 따른 노에서 처리되는 것을 특징으로 하는 재료 처리 방법으로 구현된다.

밑에서, 본 발명의 대표 실시예들이 첨부도면들을 참조하여 상세하게 기술되는데, 도면에서:
도 1은 도 2의 라인 I-I을 따라 절단한 탄소섬유를 제조하기 위한 산화 노의 수직 종방향 단면도로서, 산화 노는 공정 공간을 구획하는 하우징을 포함하되, 공정 공간을 통해 고온의 작업 대기가 하우징의 측벽들 사이에서 연장되는 유동 덕트들에 의해 순환되며,
도 2는 도 1의 라인 II-II을 따라 절단한 도 1의 산화 노의 수평 단면도로서, 유동 덕트의 오버홀 유입부들과 하우징 내의 오버홀 입구들을 가진 오버홀 시스템이 도시되고, 하나 이상의 유동 덕트의 내부 유동 공간이 하우징을 통해 접근될 수 있으며,
도 3은 도 2의 화살표 III 방향에서 바라보았을 때 도 1에서 화살표 III로 표시된 수직 단면도로서, 하우징의 측벽에서 오버홀 도어 형태의 오버홀 게이트 장치를 포함하는 오버홀 시스템이 도시되고, 오버홀 도어는 투명하게 도시되어 그 뒤에 위치된 밀봉 장치와 유동 덕트를 볼 수 있으며,
도 4는 도 2에 도시된 IV 부분을 상세하게 도시한 수평 단면도로서, 오버홀 시스템의 오버홀 도어의 기능이 예시되고,
도 5는 오버홀 시스템의 오버홀 도어가 개방되어 있는 도 3의 도면을 상세하게 도시한 도면으로서, 단일의 커버링 요소에 의해 모든 유동 덕트들의 단부 면에서 덕트 통로 개구를 밀폐하는 밀봉 장치를 볼 수 있으며,
도 6은 커버링 요소가 제거된 도 3 및 5의 도면으로서, 그 결과 유동 덕트들의 덕트 통로 개구들을 볼 수 있고,
도 7은 오버홀 도어가 개방된 도 5에 따른 도면으로서, 밀봉 장치를 가진 변형된 오버홀 시스템이 도시되는데, 이 변형된 오버홀 시스템은, 각각, 한 그룹의 유동 덕트들을 위한 복수의 커버링 요소를 포함하며,
도 8도 오버홀 도어가 개방된 도 5에 따른 도면으로서, 밀봉 장치를 가진 변형된 오버홀 시스템이 도시되며, 이 변형된 오버홀 시스템은, 각각, 단일의 유동 덕트들을 위한 복수의 커버링 요소를 포함하며,
도 9는 변형된 오버홀 도어가 도시된 도 4에 따른 도면,
도 10은 변형된 오버홀 게이트 장치가 도시된 도 4 및 9에 따른 도면으로서, 밀봉 장치는 오버홀 도어에 결합되며,
도 11은 도 4, 9 및 10에 따른 도면으로서, 유동 덕트들의 두 단부 면들을 통해 접근을 보여주며, 수동 세척 공정이 예시되고,
도 12는 자동 세척 시스템을 포함하는 변형된 오버홀 시스템을 가진 도 11에 따른 도면.

도 1 및 2는, 각각, 재료를 처리하기 위한 노의 수직 종방향 단면도 및 수평 단면도로서, 상기 노는 탄소섬유를 제조하는 데 사용되는 산화 노(10)의 예로서 예시되며, 상기 노 안에서 섬유 재료가 산화되어 처리된다. 산화 노(10)는 하우징(12)을 포함하는데, 상기 하우징(12)은 바닥 벽(12a), 상측 벽(12b) 및 2개의 측벽(12c 및 12d)들에 의해 산화 노(10)의 하우징 내부 공간(14)을 형성하는 통로 공간(passage space)을 구획한다(delimit).

하우징 내부 공간(14)을 구획하는 하우징(12)은, 그와 동시에, 산화 노의 외부 하우징을 형성할 수 있다. 그 대안으로서, 하우징(12)은 내부 하우징 쉘(shell)을 형성할 수 있으며 내부 부분을 위해서 하나 이상의 외부 하우징 쉘들에 의해 둘러싸일 수도 있다.

전방 단부들에서, 하우징(12)은 각각 단부 벽(16a, 16b)을 가지는데, 바닥으로부터 상부로 교대로 배열되는 방식으로 단부 벽(16a)에는 수평의 입구 슬롯(18)들과 출구 슬롯(20)들의 형태의 통로 개구들이 위치되고, 바닥으로부터 상부로 교대로 배열되는 방식으로 맞은편 단부 벽(16b)에는 수평의 출구 슬롯(20)들과 입구 슬롯(18)들의 형태의 통로 개구들이 위치되며, 간결성을 위해 상기 통로 개구들이 모두 도시되지는 않는다. 섬유(22)들은 하우징 내부 공간(14) 내로 안내되고(guided) 하우징 내부 공간(14)으로부터 나와 입구 및 출구 슬롯(18 및 20)들로 통과된다. 일반적으로, 입구 및 출구 슬롯(18, 20)들은 탄소섬유(22)들을 위한 하우징(12)의 통로 영역들을 형성한다. 통로 개구들 외에도, 산화 노(10)의 하우징(12)은 가스가 새지 않도록 밀폐된다(gas-tight).

내부 부분을 위하여, 하우징 내부 공간(14)은 종방향에서 3개의 영역들로 나뉘며, 단부 벽(16a) 바로 옆에 배열된 제1 사전-챔버(24), 및 맞은편 단부 벽(16b)에 바로 인접하게 배열된 제2 사전-챔버(26)를 포함한다. 상기 대표 실시예에서 사전-챔버(24, 26)들 사이에 위치된 공정 공간(28)이 하우징 내부 공간(14)에 위치된다.

따라서, 사전-챔버(24 및 26)들은 하우징 내부 공간(14) 또는 공정 공간(28)으로의 섬유(22)들을 위한 입구 및 출구 포트를 형성한다.

처리해야 하는 탄소섬유(22)들은 일정 타입의 섬유 카펫(30)과 같이 평행하게 배열되도록 산화 노(10)의 하우징 내부 공간(14)에 공급된다. 이를 위하여, 섬유(22)들은 하우징(12) 외부에서 단부 벽(16a) 옆에 배열된 제1 편향 영역(32)으로부터 단부 벽(16a) 내의 최상측 입구 슬롯(18)을 통해 사전-챔버(24) 내로 들어간다. 그 뒤, 섬유(22)들은 공정 공간(28) 및 맞은편에 배열된 사전-챔버(26)를 통해 하우징(12) 외부에서 단부 벽(16b) 옆에 배열된 제2 편향 영역(34)으로 안내되고, 그 위치로부터 다시 돌아온다.

전체적으로, 섬유(22)들은, 상측으로부터 바닥으로 차례대로 따라가고 단지 2개만 표시되도록, 편향 롤러(36) 위에서 구불구불하게 공정 공간(28)을 통과한다. 서로 옆에 배열된 복수의 섬유(22)들에 의해 형성된 섬유 카펫(30)은 편향 롤러(36)들 사이에서 평면(38)을 형성한다. 도 1에 도시된 대표 실시예에는, 이러한 타입의 6개의 평면(38)이 제공된다. 섬유(22)들의 경로(course)는 바닥으로부터 상측으로 형성될 수 있는데, 도 1에 도시된 평면 개수보다 많거나 적은 평면(38)들이 형성될 수도 있다. 도 2에서, 이러한 방식으로 도 1에 표시된 제3 평면(38.3)(위에서부터 바라보았을 때)을 볼 수 있는데, 섬유 카펫(30)을 나타내기 위하여, 단지 약간의 섬유(22)들만 큰 공간에 도시되며, 실제로는, 섬유 카펫(30)의 한 평면(38)에서 섬유(22)들은 서로 작은 공간에서만 배열된다.

전체 공정 공간(28)을 통과한 후에, 본 대표 실시예에서, 섬유(22)들은 단부 벽(16a)에서 최하측 출구 슬롯(20)을 통해 산화 노(10)를 떠난다(leave). 단부 벽(16b)에서 최상측 입구 슬롯(18)에 도달하기 전에, 그리고, 단부 벽(16b)에서 최하측 출구 슬롯(20)을 통해 산화 노(10)를 떠난 후에, 섬유(22)들은 하우징(12) 외부에서 추가적인 가이드 롤러(특정적으로 도시되지는 않음) 상에서 안내된다.

공정 상태 하에서, 공정 공간(28)은 대기 장치(42)에 의해 축적되는(built up) 고온의 작업 대기(40)를 통해 유동된다(flowed). 일반적으로, 고온의 작업 대기(40)는 대기 장치(42)에 의해 생성될 수 있고 공정 공간(28)을 통해 안내될 수 있으며, 그 결과, 공정 상태 하에서, 공정 공간(28)을 통해 유동된다. 실제로, 작업 대기(working atmosphere)는 공기이며, 산화 노(10)의 대기 균형(atmospheric balance)을 맞추기 위하여, 모든 기체에 대해, 공기가 선택되며, 공정 공기(process air), 순환 공기(circulating air), 폐공기(waste air), 청정 공기(fresh air) 등이 사용되지만, 공정 공간(28)을 통해, 그 밖의 다른 기체도 이송될 수 있다(conducted).

공정 공간(28)에서, 두 공기는 서로 반대 방향으로 흐르는데, 각각 하나의 주 유동 방향(44)이 유지된다. 이를 위하여, 대기 장치(42)는 하우징 내부 공간(14)에 배열되고 각각 유동 공간(50)을 구획하는 유동 덕트(48)들이 있는 유동 시스템(46)을 포함하며, 유동 덕트(48)에 의해 작업 대기(40)가 공정 공간(28)을 통해 안내될 수 있다.

서로 반대 방향으로 공기 유동을 생성하기 위하여, 유동 시스템(46)은 공정 공간(28)의 중앙 영역에서 2개의 송풍기 장치(52)들, 및 공정 공간(28)의 단부 면들의 2개의 단부 영역에서 하나의 흡입 장치(54)를 포함한다. 흡입 장치(54)들은 사전-챔버(24, 26)에 대해 서로 인접하게 배열된다. 송풍기 장치(52)들은 각각 복수의 송풍기 덕트(56) 형태의 유동 덕트(48)들을 포함하며, 흡입 장치(54)들은 각각 복수의 흡입 덕트(58) 형태의 유동 덕트(48)들을 포함한다. 유동 덕트(48)들(여기서는 송풍기 덕트(56)들과 흡입 덕트(58)들)은 섬유 카펫(30)에 의해 형성되는 평면(38)들 사이에 배열되고, 주 유동 방향(44)에 대해 횡단 방향으로 연장되며(extend transversely), 그 결과, 주 유동 방향(44)에 대해 횡단 방향으로 배열된 유동 덕트(48)들은 종축(48a)과 제1 단부 면(48b) 및 맞은편 단부 면(48c)을 형성하는데, 이 단부 면들은 하나의 유동 덕트(48)가 제공되는 도 2에 예시되어 있다.

여기에 기술된 대표 실시예의 경우, 주 유동 방향(44)에 대해 횡단 방향이라는 것은, 주 유동 방향(44)에 대해 직각인 각도를 의미한다. 하지만, 도시되지 않은 변형예들에서, 유동 덕트(48)들은 주 유동 방향(44)에 대해 직각이 아닌 각도로 비스듬하게 배열될 수도 있다.

상기 대표 실시예에서, 유동 덕트(48)들은 하우징(12)의 측벽(12c 및 12d)들 사이에서 연장된다. 종축(48a)이 연장되는 방향을 따라, 유동 덕트(48)들은 각각 도면들에서는 볼 수 없는 유동 통로(flow passage)를 가지며, 그 결과, 유동 덕트(48)들의 각각의 유동 공간(50)들은, 작업 대기(40)가 공정 공간(28)에 공급되거나 또는 공정 공간(28)으로부터 배출되도록, 공정 공간(28)에 연결된다. 종래 기술의 공지 방법으로 조절될 수 있는 유동 플랩(flow flap)이 유동 통로들에 배열되며, 이는 본 명세서의 앞부분에 기술되어 있다.

송풍기 덕트(56)들의 경우, 유동 덕트들은 송풍기 개구(blower opening)를 형성하는데, 상기 송풍기 개구를 통해 공정 공기(process air)가 송풍기 덕트(56)들의 각각의 유동 공간(50)으로부터 공정 공간(28)으로 통과한다. 이와 상응하게, 흡입 덕트(58)들의 경우, 유동 통로들은 흡입 개구(suction opening)를 형성하는데, 이러한 흡입 개구를 통해 대기가 공정 공간(28)으로부터 흡입 덕트(58)들의 각각의 유동 공간(50) 내로 통과한다.

여기서 도시된 산화 노(10)의 경우, 송풍기 덕트(56)들과 흡입 덕트(58)들은 각각 송풍기 박스(blower box) 및 흡입 박스(suction box)로서 구성되며, 그에 따라 박스 형태의 유동 덕트로 구성된다. 하지만, 상이한 기하학적 형상도 가능하다.

대기 장치(42)에 의한 상태들을 위하여, 작업 대기(40)는 팬(62)을 가진 순환 라인(60)을 통해 송풍기 장치(52)들과 흡입 장치(54)들 사이에서 이송되며, 공정 내에서 공조 장치(64)를 통해 흐른다. 한 예로서, 공조 장치(64)는 열교환기(66)로서 예시되는데, 이는 작업 대기(40)의 온도가 공조(conditioning) 온도로서 설정되기 때문이다. 공조 장치(64)의 상류에(upstream), 밸브(도시되지 않음)를 가진 폐공기 라인(68)이 순환 라인(60)으로부터 분기되며(branch off), 폐공기 라인(68)에 의해, 순환되는 작업 대기(40)의 일부분이 배출될 수 있다.

산화 노(10)의 공기 균형을 유지하기 위하여, 비례적으로 배출되는 폐공기 체적은 청정 공기가 송풍기 장치(52)들에 공급될 수 있는 청정 공기 공급 장치(70)에 의해 상쇄된다(compensated).

따라서, 2개의 순환 공기 회로는 폐쇄되며, 산화 노(10)는 유동에 있어서 "중심으로부터 단부 쪽으로" 원리에 따라 작동된다. 하지만, 그 밖의 다른 유동 원리, 특히, "단부로부터 중심 쪽으로" 또는 "단부로부터 다른 단부로" 원리도 구현될 수 있다.

앞에서 기술된 것과 같이, 유동 시스템(46)의 유동 덕트(48)들의 유동 공간(50)들, 및 공정에서, 특히, 흡입 장치(54)들의 흡입 덕트(58)들의 유동 공간(50)들은 정기적인 주기로 세척되어야 한다.

이를 위하여, 산화 노(10)는 오버홀 시스템(72)을 포함하는데, 오버홀 시스템(72)에 의해 유동 덕트(48)들의 유동 공간(50)들이 하우징(12)을 통해 접근될 수 있다.

이를 위하여, 유동 덕트(48)들은 유동 공간(50)을 포함하고, 하우징(12)은 하우징 내부 공간(14)을 향하는 내측면(76a)과 하우징(12)의 주변부(surrounding)들을 향해 배열된 외측면(76b)을 형성하는 오버홀 입구(76)들을 포함한다. 유동 덕트(48)들은, 오버홀 유입부(74)들이 오버홀 입구(76)를 통해 도달될 수 있도록, 하우징(12)의 오버홀 입구(76)의 각각의 내측면(76a) 상에 배열된다.

유동 덕트(48)들의 오버홀 유입부(74)들은 개별적으로 제공되며 도시되지 않은 유동 통로들에도 제공된다. 유동 덕트(48)들의 오버홀 유입부(74)들은 단부 면(48a 및/또는 48b) 중 하나 또는 둘 모두에 위치된다. 유동 덕트(48)들이 단부 면(48c, 48d) 중 하나 또는 둘 모두에서 오버홀 유입부(74)들을 가지는 지에 따라, 하우징(12)은 각각의 오버홀 유입부(74)에 대해 유동 덕트(48)들로부터 종축(48a)의 연장선으로서 배열되는 측벽(12c 및 12d)들 중 하나 또는 둘 모두에 오버홀 입구(76)들을 포함한다.

무엇보다도, 각각의 유동 덕트(48)가 단부 면(48c) 상에서 측벽(12c)을 향해 배열된 오직 하나의 오버홀 유입부(74)를 가지는 경우, 하우징(12)이 측벽(12c)에서 오직 오버홀 입구(76)들을 포함하는 대표 실시예들이 기술될 것이다. 도 2에서, 하우징(12)의 오버홀 입구(76)들은 맞은편 측벽(12d)에서 점선들을 이용하여 표시된다.

하우징(12)의 각각의 오버홀 입구(76)를 위해, 오버홀 시스템(72)은 오버홀 게이트 장치(80)와 하우징(12) 내에 하우징 통로(78)를 포함하는데, 오버홀 게이트 장치(80)에 의해 하우징 통로(78)가 개폐될 수 있다. 더욱이, 유동 덕트(48)들의 각각의 오버홀 유입부(74)를 위해, 오버홀 시스템(72)은 덕트 통로 개구(82)와 밀봉 장치(84)를 포함하는데, 이들에 의해 이러한 타입의 하나 이상의 덕트 통로 개구(82)들이 개폐될 수 있다. 덕트 통로 개구(82)들은 밀봉 장치(84)가 제거된 도 6에서만 볼 수 있다. 밀봉 장치(84)는 공정 공기가 오버홀 유입부(74)를 통해 유동 덕트(48)의 유동 공간(50)으로부터 공정 공간(28) 내로 흐르거나 혹은 공정 공간(28)으로부터 유동 공간(50) 내로 흐르는 것을 방지하며, 이에 따라 공정 공간(28)에서 원치 않는 소용돌이(swirling)와 난류(turbulence)가 발생하게 된다.

밀봉 장치(84)는, 반드시 이럴 필요는 없지만, 덕트 통로 개구(82)를 유동이 새지 않게 밀폐하도록 설정될 수 있다. 하지만, 원칙적으로는, 각각의 덕트 통로 개구(82)의 구조적 커버링이 충분하다.

도 3 내지 6은, 오버홀 게이트 장치(80)가, 하우징(12)의 오버홀 입구(76)에서, 베어링 장치(88)에 의해 하우징(12)의 측벽(12c)에 고정되는 오버홀 도어(86)로서 구성되는 한 대표 실시예를 예시한다. 베어링 장치(88)는 오버홀 도어(86)가 피벗축(90) 주위로 피벗회전될 수 있도록 설정된다. 이를 위하여, 예를 들어, 베어링 장치(88)는 간단한 스윙 힌지(swinging hinge)로서 구성될 수 있다. 피벗축(90)은 수직으로 배열되지만, 피벗축(90)이 수평으로 배열되는 변형예도 가능하다.

하우징 통로(78)는, 유동 덕트(48)들의 종축(48a) 방향에서 바라 보았을 때, 오버홀 입구(76)의 내측면(76a) 상에서 오버홀 도어(86) 뒤에서 하우징 내부 공간(14)에 배열되는 모든 유동 덕트(48)들이 가려지도록 수치가 결정된다(dimensioned). 오버홀 도어(86)는 단열되며, 그 사양(specification)들은 산화 노(10)의 하우징(12)의 사양들과 상응한다.

밀봉 장치(84)는 모든 덕트 통로 개구(82)들이 동시에 개폐될 수 있도록 설정된다. 이를 위하여, 밀봉 장치(84)는 커버링 플레이트(covering plate) 형태의 커버링 요소(92)를 포함하는데, 커버링 요소(92)는 오버홀 입구(76)의 내측면(76a) 상에 배열된 모든 유동 덕트(48)들의 단부 면(48b)들을 덮고 유동 덕트(48)들의 덕트 통로 개구(82)들을 가린다.

덕트 통로 개구(82)들은 베어링 프레임(94)에 의해 둘러싸이며, 그 결과 덕트 통로 개구(82)의 횡단면은 유동 덕트(48)의 유동 공간(50)의 횡단면보다 작다. 밀봉 장치(84)(즉 여기서는 커버링 요소(92))는 고정 수단(96)에 의해 상기 타입의 하나 이상의 베어링 프레임(94)들에 릴리스 가능하게 고정된다. 상기 대표 실시예에서, 고정 수단(96)은 나사(screw)들로 예시되지만, 릴리스 가능하게 고정하기에 적합한 그 밖의 다른 모든 고정 수단, 가령, 래치 또는 클램프 연결부들도 사용될 수 있다. 내부 부분을 위한 커버링 요소는 피벗 요소(pivoting element)로서 구성될 수 있으며, 유동 덕트(48)들 상에서 상응하는 힌지에 의해 장착될 수 있다.

베어링 프레임(94)들은 필요 없을 수도 있다. 이 경우, 덕트 통로 개구(82)는 유동 덕트(48)의 유동 공간(50)과 동일한 횡단면을 가진다. 밀봉 장치(84)(즉 여기서는 커버링 요소(92))는 예를 들어, 플랜지 연결부(flange connection)에 의해 유동 덕트(4)들의 외측면 상에 고정될 수 있다.

유동 덕트(48)들 즉 송풍기 덕트(56)들 및/또는 흡입 덕트(58)들의 오버홀이 수행될 수 있을 때, 하우징(12)의 오버홀 입구(76)의 오버홀 도어(86)가 개방되며, 그 뒤에 세척되어야 하거나 유지보수 되어야 하는 유동 덕트(48)들이 위치된다. 그러면, 밀봉 장치(84)는 유동 덕트(48)들의 유동 공간(50)들에 접근될 수 있도록 수동으로 제거되거나 이동되며, 이후 노출되는 덕트 통로 개구(82)들을 통해 외부 하우징(10)으로부터 도달될 수 있다.

이제, 작업자는 유동 공간(50)들을 세척하거나 유지보수할 수 있다. 세척 또는 유지보수를 한 후에, 밀봉 장치(84)는 밀봉 위치에 다시 고정되며 하우징(12)의 오버홀 도어(86)는 닫힌다.

도 7은 덕트 통로 개구(82)들의 개별 그룹들이 서로에 무관하게 개폐될 수 있도록 밀봉 장치(84)가 설정된 한 변형예를 도시한다. 도 7에 도시된 대표 실시예에서, 오버홀 입구(76) 뒤에 총 7개의 유동 덕트(48)들이 배열되는데, 그 중 3개의 유동 덕트(48)는 제1 그룹(98a)을 형성하고, 2개의 유동 덕트(48)들이 각각 제2 및 제3 그룹(98b, 98c)을 형성한다. 상기 그룹(98a, 98b 및 98c)에 대해, 밀봉 장치(84)는 3개의 커버링 요소(92a, 92b, 92c)를 포함하는데, 이 커버링 요소들은 각각 오버홀 입구(76)의 내측면(76a) 상에 배열된 유동 덕트(48)들의 각각의 그룹(98a, 98b 및 98c)에서 단부 면(48b)들을 덮고 유동 덕트(48)들의 덕트 통로 개구(82)들을 가린다.

도 7은 개별 덕트 통로 개구(82)들이 개별적으로 개폐될 수 있도록 밀봉 장치(84)가 설정된 추가적인 변형예를 도시한다. 각각의 덕트 통로 개구(82)에 대해, 유동 덕트(48)의 베어링 프레임(94)에 개별적으로 고정된 커버링 요소(92)가 제공된다.

도 3 내지 8에 따른 베어링 장치(88)에서, 오버홀 도어(86)는 단지 피벗축(90) 주위로만 피벗회전될 수 있으며, 오버홀 도어(86)는 피벗회전 운동에 필요한 운동 오차(movement clearance)를 구현하기 위하여 수직 종방향 에지에서 공정 공간(28)의 방향으로 테이퍼(taper) 형태로 구성될 수 있다. 그 결과, 오버홀 도어(86)가 닫힐 때 측벽(12c)과 오버홀 도어(86)의 종방향 에지들 사이에 중간 공간(intermediated space)들이 유지된다. 이는 도 8과 도 10에서 볼 수 있다.

중간 공간 영역들에서, 하우징(12)의 단열 효과는 줄어들며, 외부로의 누출(leak)이 발생될 수 있다. 도어 개념에서는, 기밀성(tightness)이 중요한데, 도 9에 도시된 베어링 장치(88)의 변형예는 향상된 기밀성을 보장해 준다.

베어링 장치(88)는, 오버홀 도어(86)가 수평 종방향 운동에 의해 하우징 통로(78)로 이동되고 그로부터 나올 수 있도록, 설정된다. 오버홀 도어(86)가 하우징 통로(78)로부터 이동될 때, 오버홀 도어(86)는 피벗회전될 수 있으며 그에 따라 하우징 통로(78)로부터 이동되어 나올 수 있다. 여기서, 오버홀 도어(86)는 수직 피벗축 주위로 피벗회전될 수 있으며 평행하게 이동될 수 있는데, 이는 도 9에 예시되어 있다. 베어링 장치(88)는 도 9에서 평행사변형 형태로 표시되며, 그에 따라 위에 기술된 대로 이동될 수 있다.

도 10은 도 3 내지 8에 따른 베어링 장치(88)를 도시하는데, 밀봉 장치(84)는 오버홀 도어(86)에 의해 이동된다. 이는 오버홀 도어(86)의 베어링 개념과 무관하게 가능하다.

특정 대표 실시예에서, 도 3 내지 6에 따른 커버링 요소(92)는 유동 덕트(48)들을 향해 배열되는 오버홀 도어(86)의 내측면 상에서 오버홀 도어(86)에 연결된다. 오버홀 도어(86)가 하우징 통로(78)를 닫으면, 커버링 요소(92)는 유동 덕트(48)들의 덕트 통로 개구(82)들을 가린다. 오버홀 도어(86)가 개방되면, 커버링 요소(92)는 오버홀 도어(86)와 함께 이동되고 유동 덕트(48)들로부터 이동되며, 그 결과 덕트 통로 개구(82)들은 접근할 수 있게 된다.

도 11 및 12는, 두 단부 면(48b 및 48c) 상에서 유동 덕트(48)들에 덕트 통로 개구(82)가 제공되며 산화 노(10)의 하우징(12)은 두 측벽(12c, 12d)에서 상응하는 위치에서 오버홀 입구(76)들과 연결되는 변형예를 예시하는데, 오버홀 입구(76)들의 오버홀 도어들은 도시되지 않는다. 그 외의 경우, 약간의 수정을 제외하고는, 위에서 기술된 대표 실시예들이 그대로 적용된다.

도 11에서, 개방된 하우징 통로(78)들과 덕트 통로 개구(82)들, 유동 공간(50)들이 오버홀 시스템(72)의 수동 세척 유닛(100)들에 의해 한 명 이상의 작업자들로부터 세척될 수 있는데, 도 11에서는 예로서 2개의 브러시(brush)가 예시되어 있으며, 실제로는 섬유 재료가 추출되는 진공 청소기도 사용된다.

한 대안으로서, 오버홀 시스템(72)은 자동 세척 장치(102)를 포함할 수 있다. 한 예로서, 도 12에는, 이러한 타입의 세척 장치(102)를 위한 분사 및 추출 장치(104)가 예시되어 있다. 상기 장치(104)는 유동 덕트(48)의 제1 단부 면(48b) 상에 위치된 스프레이 헤드(106)를 포함한다. 작동 공급원, 가령, 전기 에너지, 압축 공기, 세척제 등이 커넥터 유닛(108)에 의해 스프레이 헤드(106)에 공급될 수 있다.

스프레이 헤드(106)를 이용하여, 순수 세척제, 압축 공기 또는 세척제와 압축 공기 혼합물을, 세척 매질(cleaning medium)로서, 고압에 의해 유동 공간(50) 안으로 불 수 있는데(blown), 그 결과 유동 공간(50)의 내측벽들 상에서 오염물질이 분리되어, 내부에 불어진 세척 매질에 의해 수용되고 혼입된다.

분사 및 추출 장치(104)의 추출 헤드(110)는 유동 덕트(48)의 맞은편 단부 면(48c)에 위치되고, 추출 헤드(110)는 오염물질이 수반된 세척 매질을 추출하여 배출하는데, 간결성을 위해, 상응하는 라인들은 도시되지 않는다.

추출 헤드(110)와 스프레이 헤드(106)를 위한 상응하는 고정 수단은 하우징 통로(78)에서 상응하는 영역들 상에서 및/또는 유동 덕트(48)들의 단부 면(48b, 48c)들 상에 제공된다.

도 3 내지 12에 따른 위에 기술된 대표 실시예들에서, 세척되어야 하는 유동 덕트(48)들은 흡입 덕트(58)들에 의해 형성된다. 오염물질들이 상기 덕트들 내에 발생되며, 그 결과, 분리된 섬유 재료들이 공정 공간(28)을 통해 섬유(22)들의 통로에 릴리스 된다.

송풍기 덕트(56)들로서 제공되는 유동 덕트(48)들도 시간에 걸쳐 오염되지만, 정기적인 주기로 세척 및/또는 유지보수가 필요하다.

위에 기술된 대표 실시예들에서, 좁다란 중간 공간이 하우징(12)의 각각의 맞은편 측벽(12c, 12d)들과 단부 면(48b, 48c) 사이에 유지된다. 이 경우, 공정 공간(28)은 오버홀 도어(86)가 개방되고 오버홀 입구(76)가 개방될 때 하우징(12)의 외측 주변부와 유동적으로 연결된다(flow connected).

작업 대기가 건강 또는 환경에 유해하거나 및/또는 나쁜 것은 바람직하지 못하다. 하지만, 도면에 도시되지 않은 한 실시예에서, 유동 덕트(48)들은 하우징 통로(78)까지 연장되거나 또는 심지어 하우징 통로(78) 내부로 연장될 수 있으며, 각각의 전이 영역(transition region)은 가스가 새지 않도록 밀폐된다. 달리 말하면, 유동 덕트(48)들은 제1 단부 면(48b) 상에서 및/또는 제2 단부 면(48c) 상에서 가스가 새지 않는 방식으로 하우징(12)의 오버홀 입구(76)에 연결된다.

상기 실시예에서, 유동 덕트(48)의 세척 또는 유지보수는 적어도 송풍기 덕트(56)들에 작동되는 동안에 수행될 수 있으나, 흡입 덕트(58)들에 작동되는 동안에도 수행될 수 있다. 그 뒤, 세척되어야 하는 유동 덕트(48) 내에 일시적으로 삽입되는 추가적인 가열 장치에 의해, 온도 차이를 동등화시킬 수 있다.

더욱이, 산화 노(10)는, 센서 장치 및 컨트롤러에 의해 하우징(12)의 오버홀 입구(76)들이 개방되거나 개방되지 않는 지 및/또는 오버홀 입구(76)가 개방되는 지를 모니터링 하는 모니터링 시스템을 포함할 수 있다. 산화 노(10)가 작동되는 동안에는, 이러한 것을 피하기 위하여, 오버홀 입구(76)에 잠금 장치(locking device)들이 제공될 수 있는데, 이러한 잠금 장치들은, 모니터링 시스템의 컨트롤에 의해 사전 승인 없이, 상응하는 오버홀 입구(76)가 개방되는 것을 방지한다.

Claims

특히, 탄소섬유를 제조하기 위하여, 재료를 처리하는 노, 특히 섬유 재료를 산화 처리하는 노로서, 상기 노는:
a) 하우징 내부 공간(14)을 가진 하우징(12)을 포함하되, 상기 하우징(12)은 섬유(22)의 통로 영역(18, 20)들 외에는 가스가 새지 않도록 형성되며;
b) 하우징(12)의 하우징 내부 공간(14)에 위치된 공정 공간(28)을 포함하고;
c) 고온의 작업 대기(40)가 생성될 수 있는 대기 장치(42)를 포함하되, 상기 대기 장치(42)는 하우징 내부 공간(14)에 배열되고 각각 하나의 유동 공간(50)을 구획하며 유동 통로들이 제공된 유동 덕트(48)들을 가진 유동 시스템(46)을 포함하고, 각각의 유동 공간(50)들은 공정 공간(28)에 유동적으로 연결되어, 고온의 작업 대기(40)가 하나 이상의 주 유동 방향(44)으로 공정 공간(28)에 공급될 수 있고 공정 공간(28)으로부터 배출될 수 있는, 재료 처리 노에 있어서,
d) 유동 덕트(48)들의 유동 공간(50)들이 하우징(12)을 통해 접근될 수 있는 오버홀 시스템(72)이 제공되는 것을 특징으로 하는 재료 처리 노.
제1항에 있어서,
a) 유동 덕트(48)들은 유동 공간(50)으로의 하나 이상의 오버홀 유입부(74)를 포함하며;
b) 하우징(12)은 공정 공간(28)을 향해 배열된 내측면(76a)을 형성하는 하나 이상의 오버홀 입구(76)를 포함하며, 유동 덕트(48)들은, 오버홀 유입부(74)들이 오버홀 입구(76)를 통해 도달될 수 있도록, 내측면(76a) 상에 배열되는 것을 특징으로 하는 재료 처리 노.
제2항에 있어서, 주 유동 방향(44)에 대해 횡단 방향으로 배열된 유동 덕트(48)들은 종축(48a)과 제1 단부 면(48b) 및 맞은편 제2 단부 면(48c)을 형성하며, 오버홀 유입부(74)가 제1 및/또는 제2 단부 면(48b, 48c)에 제공되는 것을 특징으로 하는 재료 처리 노.
제3항에 있어서, 각각의 유동 덕트(48)는, 제1 단부 면(48b) 및/또는 제2 단부 면(48c) 상에서 가스가 새지 않는 방식으로 하우징(12)의 오버홀 입구(76)에 연결되는 것을 특징으로 하는 재료 처리 노.
제3항 또는 제4항에 있어서, 하우징(12)은 측벽(12c, 12d)에서 하나 이상의 오버홀 입구(76)를 포함하는 것을 특징으로 하는 재료 처리 노.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 오버홀 입구(76)는 오버홀 게이트 장치(80)와 하우징(12) 내의 하우징 통로(78)를 포함하며, 오버홀 게이트 장치(80)에 의해 하우징 통로(78)가 개폐될 수 있는 것을 특징으로 하는 재료 처리 노.
제6항에 있어서, 오버홀 게이트 장치(80)는 베어링 장치(90)에 의해 장착되는 오버홀 도어(86)를 포함하며, 베어링 장치(90)는, 오버홀 도어(86)가 특히 수직 피벗축(88) 주위로 피벗회전 되거나, 및/또는 수평 종방향 운동에 의해, 하우징 통로(78) 내로 이동되고 하우징 통로(78)로부터 나올 수 있도록, 설정되는 것을 특징으로 하는 재료 처리 노.
제2항을 인용하는, 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 오버홀 입구(76)의 내측면(76a) 상에 배열된 유동 덕트(48)들은 덕트 통로 개구(82)를 가지며, 오버홀 시스템(72)은 하나 이상의 덕트 통로 개구(82)들이 개폐될 수 있는 밀봉 장치(84)를 포함하는 것을 특징으로 하는 재료 처리 노.
제8항에 있어서, 밀봉 장치(84)는, 오버홀 입구(76)의 내측면(76a)에 배열된 유동 덕트(48)들의 덕트 통로 개구(82)들은 동시에 개폐될 수 있거나 또는 서로에 무관하게 그룹으로 또는 서로에 무관하게 개별적으로 개폐될 수 있도록, 설정되는 것을 특징으로 하는 재료 처리 노.
제7항을 인용하는 제8항 또는 제9항에 있어서, 오버홀 도어(86)는 밀봉 장치(84)와 함께 이동되는 것을 특징으로 하는 재료 처리 노.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 오버홀 시스템(72)은 자동 세척 장치(102)를 포함하는 것을 특징으로 하는 재료 처리 노.
특히, 탄소섬유를 제조하기 위하여, 재료를 처리하는 방법, 특히 섬유 재료를 산화 처리하는 방법에 있어서,
섬유(22)는 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 노에서 처리되는 것을 특징으로 하는 재료 처리 방법.