RU2682765C1 - Многоместный плоскотрубчатый аппарат для вытяжки акриловых волокон в паровой окружающей среде под давлением - Google Patents
Многоместный плоскотрубчатый аппарат для вытяжки акриловых волокон в паровой окружающей среде под давлением Download PDFInfo
- Publication number
- RU2682765C1 RU2682765C1 RU2018101209A RU2018101209A RU2682765C1 RU 2682765 C1 RU2682765 C1 RU 2682765C1 RU 2018101209 A RU2018101209 A RU 2018101209A RU 2018101209 A RU2018101209 A RU 2018101209A RU 2682765 C1 RU2682765 C1 RU 2682765C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- exhaust
- box
- exhaust duct
- steam
- boxes
- Prior art date
Links
- 229920002972 Acrylic fiber Polymers 0.000 title description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title description 3
- 230000008093 supporting effect Effects 0.000 claims abstract description 21
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 11
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 42
- 238000013461 design Methods 0.000 description 13
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 12
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 10
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 7
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 3
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- -1 for example Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 230000007847 structural defect Effects 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 230000001667 episodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011796 hollow space material Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 229910001234 light alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 238000009941 weaving Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
- D02J—FINISHING OR DRESSING OF FILAMENTS, YARNS, THREADS, CORDS, ROPES OR THE LIKE
- D02J1/00—Modifying the structure or properties resulting from a particular structure; Modifying, retaining, or restoring the physical form or cross-sectional shape, e.g. by use of dies or squeeze rollers
- D02J1/22—Stretching or tensioning, shrinking or relaxing, e.g. by use of overfeed and underfeed apparatus, or preventing stretch
- D02J1/222—Stretching in a gaseous atmosphere or in a fluid bed
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/12—Stretch-spinning methods
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
- D02J—FINISHING OR DRESSING OF FILAMENTS, YARNS, THREADS, CORDS, ROPES OR THE LIKE
- D02J1/00—Modifying the structure or properties resulting from a particular structure; Modifying, retaining, or restoring the physical form or cross-sectional shape, e.g. by use of dies or squeeze rollers
- D02J1/22—Stretching or tensioning, shrinking or relaxing, e.g. by use of overfeed and underfeed apparatus, or preventing stretch
- D02J1/225—Mechanical characteristics of stretching apparatus
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
- D02J—FINISHING OR DRESSING OF FILAMENTS, YARNS, THREADS, CORDS, ROPES OR THE LIKE
- D02J13/00—Heating or cooling the yarn, thread, cord, rope, or the like, not specific to any one of the processes provided for in this subclass
- D02J13/001—Heating or cooling the yarn, thread, cord, rope, or the like, not specific to any one of the processes provided for in this subclass in a tube or vessel
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06B—TREATING TEXTILE MATERIALS USING LIQUIDS, GASES OR VAPOURS
- D06B5/00—Forcing liquids, gases or vapours through textile materials to effect treatment, e.g. washing, dyeing, bleaching, sizing impregnating
- D06B5/02—Forcing liquids, gases or vapours through textile materials to effect treatment, e.g. washing, dyeing, bleaching, sizing impregnating through moving materials of indefinite length
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
- Treatment Of Fiber Materials (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
Abstract
Вытяжной аппарат для вытяжки жгутов элементарных нитей в паровой окружающей среде под давлением содержит множество вытяжных коробов (1) и связанных с ними несущих конструкций (3, 4, 6), расположенных рядом друг с другом, на одном уровне, на несущей раме. Каждый вытяжной короб (1) сформирован из двух противоположных металлических полукоробов (1b, 1t), разграничивающих вытяжную камеру (2). Вытяжная камера (2) имеет в общем прямоугольное сечение малой высоты, и ее можно открывать наружу в соответствии с двумя поперечными краями вытяжного короба (1), составляющими впускное и выпускное отверстия для жгута. Внутри вытяжных камер (2) жгуты обрабатывают насыщенным или перегретым паром при высоких температуре и давлении и одновременно подвергают механической операции вытяжки. Полукороба (1b, 1t) могут свободно расширяться в направлении длины внутри окружающих жестких и стойких к давлению несущих конструкций (3, 4, 6), которыми точно определены положения упомянутых вытяжных полукоробов (1b, 1t) в направлении их высоты. Полукороба также обладают возможностью взаимного перемещения для открывания и закрывания каждого (одного) вытяжного короба (1), независимо от других, для введения жгутов, подлежащих обработке, с помощью механизма открывания и закрывания верхнего полукороба (1t) относительно нижнего полукороба (1b). 16 з.п. ф-лы, 7 ил.
Description
ОПИСАНИЕ
Настоящее изобретение относится к аппарату для вытяжки акриловых волокон в паровой окружающей среде под давлением, в частности, акриловых волокон, используемых в качестве предшественников в процессе изготовления углеродного волокна.
Область технического применения изобретения
Углеродные волокна состоят из тонких элементарных нитей, обычно непрерывных или имеющих предварительно определенную длину, имеющих диаметр в диапазоне от 2,5 мкм до 12,0 мкм, предпочтительно - от 5 мкм до 7 мкм, в основном состоящие из атомов углерода. Атомы углерода взаимно соединены в кристаллическую матрицу, где отдельные кристаллы выпрямлены в большей или меньшей степени, вдоль продольной оси волокна, что, таким образом, придает волокну необыкновенно высокую стойкость в сравнении с его размерами.
Затем несколько тысяч углеродных волокон соединяют вместе для образования нити или жгута, которые затем могут быть использованы как таковые или переработаны на ткацком станке для изготовления ткани. Полученные нить или ткань пропитывают смолами, обычно - эпоксидными смолами, а затем формуют для получения композитных изделий, обладающих малой массой и высокой стойкостью.
Углеродные волокна представляют собой объекты, находящиеся на границе перехода от органической структуры к неорганической структуре волокна; фактически их изготавливают, начиная с органических волокон, которые модифицируют посредством термомеханической обработки и пиролиза, во время которых сначала имеет место переориентация молекулярных сегментов внутри отдельных волокон, после чего, при более высоких температурах, происходит удаление кислорода, водорода и большей части азота таким образом, что окончательно волокно состоит более чем из 90% и вплоть до 99% из углерода и остатков азота.
В настоящее время углеродные волокна изготавливают посредством модификации искусственных волокон (в промышленных масштабах - вискозных волокон, экспериментально - лигниновых волокон), синтетических волокон (полиакрилнитрильных волокон, составляющих по меньшей мере 90% мирового производства, но также PBO и, экспериментально - других термопластичных волокон, например, полиэтиленового волокна), или осадков дистилляции нефти или дегтя (асфальтового вара).
Уровень техники в данной области
В случае получения углеродных волокон посредством модификации полиакрилнитрильных (ПАН) синтетических волокон, в области, к которой относится данное изобретение, исходное полиакрилнитрильное волокно (так называемый предшественник) должен обладать соответствующим химическим составом, определенной ориентацией молекул и особой морфологией, таким образом, чтобы готовое углеродное волокно, обеспеченное удовлетворительными структурными и механическими свойствами, могло быть получено из этого волокна. Ориентация молекул, приданная исходному акриловому волокну, посредством различных способов вытяжки, фактически положительно влияет на структурную равномерность и, следовательно, на сопротивление разрыву и модуль упругости готового углеродного волокна; однако напряжение, вызванное в волокне во время операций вытяжки, не должно быть чрезмерно высоким, так как в этом случае могут появляться структурные дефекты, как поверхностные, так и внутри волокон.
Требуемую модификацию ориентации молекул и морфологию полиакрилнитрильного синтетического волокна получают посредством механической вытяжки волокна при высокой температуре. Традиционно операции вытяжки этого типа осуществляют в горячей воде (мокрая вытяжка) с последующим сдерживанием усадки с использованием групп из 12-60 валов, нагреваемых паром, с помощью которых волокно понуждают к продвижению. Скорости и температуры валов регулируют таким образом, чтобы волокно сначала постепенно высушивалось, а затем стабилизировалось и подвергалось уменьшению его объема. Под этим последним термином понимается заполнение зазоров, т.е. микрозазоров, образовавшихся внутри волокон вслед за удалением прядильного раствора посредством диффузии в воду и последующего ее выпаривания.
Однако аппарат аналогичного типа, описанный выше, широко используемый в текстильной промышленности, не обеспечивает удовлетворительные результаты, когда ПАН волокна требуется использовать в качестве предшественников углеродных волокон, из-за того, что при мокром процессе невозможно достижение высоких отношений финальных вытяжек, требующихся для хорошей ориентации молекул, с учетом последующих этапов обработки. Фактически, только пластифицирующее воздействие насыщенного пара при высоких температурах (от 120°C до 190°C) на акриловый полимер обеспечивает возможность получения таких отношений вытяжки (от 1,2 до 4,0 готового и больше не вытягиваемого в мокром состоянии волокна), посредством чего достигаются, таким образом, наилучшие результаты, касающиеся качества получаемого волокна с учетом требований, связанных с последующим окислением волокна, и этапов карбонизации.
Действительно, в нескольких ранее известных патентах уже предлагалось выполнение операций вытяжки в окружающей среде насыщенного или перегретого пара. Присутствие насыщенного пара в области осуществления вытяжки, фактически, обеспечивает возможность очень быстрой и гомогенной скрытой конденсации тепла, переходящего внутрь волокнистого жгута. В то же самое время, вода, конденсирующаяся на волокнистом жгуте при высокой температуре, оказывает пластифицирующее воздействие на волокна, обеспечивая возможность увеличения отношения вытяжки, без потребности в увеличении вытяжного напряжения до такого уровня, который бы приводил к образованию структурных дефектов в волокнах. Умеренный перегрев пара часто приспосабливают к предупреждению опасности ранней конденсации внутри вытяжного аппарата.
Операции вытяжки с использованием насыщенного или перегретого пара под давлением осуществляют в соответствующих аппаратах, в которых волокна, подлежащие обработке, понуждают к продвижению внутри камеры, снабжаемой насыщенным или перегретым паром; где упомянутая камера содержит паронепроницаемые уплотнения, обычно - лабиринтные уплотнения, установленные в отверстиях для ввода и выпуска волокна, для ограничения утечек пара.
Помимо ограничения потребления пара, другим значительным фактором, который должен быть принят во внимание при проектировании таких аппаратов, является возникновение случайных фрикционных контактов, которые могут происходить между транспортируемыми волокнами и неподвижными частями аппарата, где контакты очевидно вызывают нежелательное истирание волокон, приводя к повреждению поверхности, местному перегреву или увеличению напряжения ниже по потоку от точек контакта. Это истирание может вызывать разрыв отдельных элементарных нитей, в результате чего затем запускается дополнительное трение и смятие, которое может приводить даже к обрыву всего жгута.
Такие случайные контакты относятся, с одной стороны, к потребности поддержания по возможности малых размеров вытяжной камеры и относятся к отверстиям доступа, для уменьшения общей массы пара, требующегося для обработки волокна и для уменьшения скорости потока пара, выходящего через уплотнения, расположенные в упомянутых отверстиях; а, с другой стороны, относятся к тому факту, что перегрев аппарата вызывает его коробление и скручивание, делая эти случайные контакты более возможными, если учитывать очень маленькие зазоры между транспортируемым жгутом и стенками вытяжной камеры, ограничивающими ее.
В документе WO2014/199341, зарегистрированном на имя этого же Заявителя, раскрыт аппарат с вытяжной камерой, имеющей прямоугольное сечение, малую высоту, обеспеченную существенно обновленной конструкцией, благодаря чему все неудобства, с которыми сталкивались при использовании ранее известных в данной области аппаратов, были устранены. Подробный анализ аналогов и прототипа приведен в вышеупомянутом патенте, на который дана ссылка, в его полном объеме, в настоящем документе, как на дополнение настоящего описания.
Аппарат, раскрытый в вышеупомянутой PCT публикации, характеризуется тем, что вытяжная камера, имеющая форму параллелепипеда, содержит внутри металлический вытяжной короб, который может свободно расширяться в направлении длины и в направлении ширины внутри окружающей жесткой и стойкой к давлению несущей конструкции, где посредством этой несущей конструкции точно определяется положение упомянутого вытяжного короба в его направлении по высоте.
Благодаря этой обновленной конструкции, вытяжной короб может свободно расширяться, в результате сильного нагрева, обеспечиваемого паром, без подвергания его какой-либо деформации, короблению или скручиванию, и, таким образом, обеспечивать возможность образования вытяжной камеры, имеющей маленький объем и очень маленькую высоту при открывании. Благодаря использованию такой конструкции обеспечивается возможность сильного уменьшения потребления пара, т.е. пара, выходящего из противоположных концов вытяжного короба, без вызывания какого-либо риска случайных контактов перемещаемых жгутов со стенками аппарата, где аппарат фактически сохраняет совершенное выровненное положение его компонентов даже во время нагрева, имеющего место при осуществлении вытяжки, благодаря особой конструкции, описанной выше.
В описанном выше аппарате вытяжной короб состоит из двух половин, расположенных одна поверх другой, взаимно шарнирно соединенных вдоль одного из продольных краев аппарата таким образом, чтобы заправляемый жгут можно было укладывать в открытый аппарат, таким образом обеспечивая очень существенное упрощение, в сравнении с ранее известными в данной области аппаратами - как аппаратами с круглой вытяжной камерой, так и с аппаратами с прямоугольной вытяжной камерой - где заправка жгута должна быть выполнена в закрытом аппарате и посредством выполнения действий с одного его конца.
В вышеупомянутом патенте также раскрыто устройство для заправки жгутов, которые могут быть порваны во время обработки; где посредством этого устройства обеспечивается возможность осуществления операции заправки порванных жгутов без прерывания потока неповрежденных жгутов. Однако, хотя это устройство действует совершенно, с механической точки зрения, проблемы возникают при его использовании, при заправке порванного жгута, когда аппарат находится под давлением пара. Фактически, так как головка порванного жгута, который повторно вводят в аппарат, встречает в первой половине его пути сильный поток пара, протекающего в противоположном направлении, очень сложно довести до конца операцию заправки без разрыва по меньшей мере части элементарных нитей, составляющих жгут, и распространения их внутри аппарата, в частности, в паронепроницаемых уплотнениях, вызывая таким образом загрязнение аппарата и, возможно, повреждение соседних жгутов.
Для выполнения операции заправки порванного жгута в безопасных условиях, необходимо, таким образом, выждать до завершения изготовления партии, а затем остановить подачу пара, таким образом прерывая процесс изготовления. Этот недостаток является, однако, совершенно приемлемым - если учитывать экстраординарные благоприятные особенности, предлагаемые при использовании вышеупомянутого аппарата - при обработке углеродных волокон стандартного типа, т.е. углеродных волокон, уровень вытяжки которых остается существенно ниже их предела прочности, и поэтому обрыв жгута происходит довольно редко и не вызывает значительных экономических беспокойств из-за вышеупомянутых остановов процесса изготовления.
В случае изготовления углеродных волокон, обладающих очень высокими характеристиками (обычно такие волокна предназначаются для применения в аэрокосмической области), требуемый уровень вытяжки является, вместо этого, значительно более высоким и часто очень близким к пределу прочности волокон. Таким образом, при обработке волокон такого типа, обрыв жгута больше не является эпизодическим явлением, но становится нормальным явлением в процессе изготовления, которое должно быть принято в расчет на стадии проектирования. Описанный выше аппарат, таким образом, не может быть удовлетворительно использован в этой области производства, которая, кроме того, является сектором очень интересного постоянного роста.
Краткое описание изобретения
Целью настоящего изобретения является, таким образом, создание вытяжного аппарата, который, обладая всеми типичными преимуществами аппарата, раскрытого в документе WO2014/199341, как упомянуто выше, также обеспечивал бы возможность выполнения операции заправки порванного жгута без прерывания операции вытяжки других жгутов, одновременно обрабатываемых в аппарате.
Эту цель достигают, согласно настоящему изобретению, посредством использования вытяжного аппарата для вытяжки жгутов волокон в окружающей среде насыщенного или перегретого пара под давлением, где аппарат обладает признаками, определенными в п. 1 прилагаемой формулы изобретения. Дополнительные предпочтительные признаки изобретения определены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Дополнительные признаки и преимущества вытяжного аппарата для вытяжки жгутов волокон в окружающей среде насыщенного или перегретого пара под давлением, согласно настоящему изобретению, более четко и наглядно представлены в последующем подробном описании его предпочтительного варианта осуществления, приведенном просто в виде примера, не ограничивающего <объем изобретения>, и проиллюстрированного на прилагаемых чертежах, на которых изображено:
на фиг. 1 - общий вид в перспективе многоместного вытяжного аппарата согласно настоящему изобретению;
на фиг. 2 - вид сбоку, в увеличенном масштабе, одной половины плоскотрубчатого элемента аппарата, показанного на фиг. 1;
на фиг. 3 - дополнительный вид сбоку, в увеличенном масштабе, части закрытой панелью III на фиг. 2, относящейся к одному концу упомянутого плоскотрубчатого элемента аппарата согласно настоящему изобретению;
на фиг. 4 - вид в перспективе конца плоскотрубчатого элемента, показанного на фиг. 3;
на фиг. 5 - продольное сечение V-V на фиг. 3 плоскотрубчатого элемента вытяжного аппарата согласно настоящему изобретению;
на фиг. 6 - общий вид сбоку многоместного вытяжного аппарата, показанного на фиг. 1, с плоскими трубчатыми элементами, показанными в закрытом положении; и
на фиг. 7 - общий вид сбоку многоместного вытяжного аппарата, показанного на фиг. 1, с плоскими трубчатыми элементами, показанными в открытом положении.
Подробное описание предпочтительного варианта осуществления
Плоскотрубчатые вытяжные короба
Для обработки нескольких смежных жгутов с достижением улучшенных результатов, касающихся эффективности, экономичности и доступности, и с дополнительной возможностью выполнения операции заправки порванных жгутов без прерывания процесса обработки других жгутов, на вытяжном аппарате согласно настоящему изобретению, можно использовать многоместную конструкцию. Упомянутая многоместная конструкция состоит из нескольких смежных узких вытяжных коробов, т.е. достаточно широких для размещения внутри каждой соответствующей вытяжной камеры одного жгута, имеющего номер от 1K до 100K, предпочтительно - от 3K до 24K или, в более широком варианте осуществления, вплоть до 3-4 смежных жгутов того же номера.
Каждый из вышеупомянутых вытяжных коробов выполнен на основании общих принципов, раскрытых в ранее известном патенте WO2014/199341, касающихся признаков, определяющих функциональность вытяжного короба, но со значительными отличиями, касающимися его систем открывания и закрывания, и подачи перегретого пара под давлением, о чем более четко сказано ниже. Составляющие элементы вытяжного короба, полностью спроектированного согласно известным положениям конструирования, описаны здесь синтетически, со ссылками на вышеупомянутый патент, касающимися любой дополнительной информации о деталях, относящихся к их форме и конструкции. Отдельные вытяжные короба расположены рядом друг с другом на небольшом расстоянии друг от друга, например, на расстоянии между центрами 25~120 мм, предпочтительно - 40~80 мм, и с воздушным зазором, которым они отделены друг от друга, для образования вытяжного аппарата согласно настоящему изобретению, как схематически показано в целом на фиг. 1. Общее количество вытяжных коробов 1 многоместного вытяжного аппарата согласно настоящему изобретению, определяется с учетом общей поперечной ширины каждого вытяжного короба, требуемой производительности и доступности для обслуживающего персонала; например, вытяжной аппарат может содержать от 12 до 36 вытяжных коробов 1.
Каждая вытяжная камера 2 многоместного вытяжного аппарата согласно настоящему изобретению, таким образом, сформирована внутри соответствующего вытяжного короба 1, имеющего в общем форму узкого параллелепипеда, состоящего из двух противоположных полукоробов, соответственно: верхнего полукороба 1t и нижнего полукороба 1b. Нижний полукороб 1b вытяжного короба закреплен, тогда как верхний полукороб 1t можно перемещать (с помощью определенного управляющего механизма, показанного подробно ниже) таким образом, чтобы можно было быстро поднимать и опускать, и обеспечивать, таким образом, непосредственный и полный доступ к вытяжной камере 2 для выполнения операций заправки жгутов и чистке этих камер. Уплотнения обеспечены в соответствующих посадочных местах, сформированных в двух соответствующих, противоположных, продольных краях полукоробов 1b и 1t вытяжного короба; где упомянутые полукороба соответствующим образом сформированы внутри для образования (совместно) паровой вытяжной камеры 2, имеющей требуемую форму.
Внутренняя паровая вытяжная камера 2 (см. фиг. 4 и 5) имеет очень малую высоту (7-10 мм) и ширину, строго необходимую (5~100 мм, предпочтительно 20~40 мм) для размещения ожидаемого количества смежных жгутов (1~4), и по этой причине она здесь определена как «плоскотрубчатая» вытяжная камера, в противоположность как круглотрубчатой вытяжной камере, так и прямоугольной вытяжной камере, ранее известных в данной области. При использовании этой плоскотрубчатой конструкции вытяжной камеры обеспечивается возможность получения внутреннего объема паровой вытяжной камеры 2, сравнимого или даже меньшего внутреннего объема традиционной круглотрубчатой вытяжной камеры, посредством которой обрабатывают такое же количество жгута; в то же самое время, при использовании вытяжной камеры 2 прямоугольной формы обеспечивается возможность размещения в той же камере в совершенно плоском положении жгутов вплоть до номера 100K, в противоположность тому, что происходит в круглотрубчатых вытяжных камерах, в которых жгуты этого же размера неизбежно принимают нежелательную скругленную форму; при принятии такой формы, фактически, одиночные элементарные нити жгута подвергаются механическим напряжениям ненадлежащим образом, вызывающим появление дефектов в готовом углеродом волокне.
При использовании плоскотрубчатой конструкции вытяжной камеры 2 также обеспечивается возможность достижения других преимуществ, особенно в отношении паронепроницаемых уплотнений на двух противоположных концах вытяжного короба: как на стадии изготовления (благодаря более низкой стоимости оборудования), так и при обслуживании (благодаря меньшим утечкам пара через отверстия для ввода и выпуска волокна). Изготовление уплотнений, стойких к давлению, для вытяжных коробов круглого сечения фактически является очень сложной проблемой, тогда как уплотнения для плоскотрубчатого вытяжного короба согласно настоящему изобретению, их изготавливают очень простым способом (как уже раскрыто в ранее известном патенте WO2014/199341, на конструктивные детали которого даны ссылки), посредством обычной механической обработки внутренней поверхности двух противоположных полукоробов 1t и 1b вытяжного короба. Вкратце, этот процесс механической обработки включает формирование ряда симметрично противоположных параллельных канавок, имеющих перпендикулярное направление по отношению к направлению движения жгутов, где параллельные канавки, таким образом, образуют последовательность более глубоких отделений, разделенных сужениями в противоположных областях, где нет канавок.
Круглотрубчатые вытяжные камеры, наконец, обладают очень существенным недостатком, заключающимся в том, что их невозможно открыть, в противоположность плоскотрубчатым камерам согласно настоящему изобретению, из-за чего возникают осложнения и потери времени как во время выполнения операций заправки жгута, так и во время чистки после обрыва жгута.
Для обеспечения очень равномерной температуры внутри паровой вытяжной камеры 2 (ΔT° ≤ 1℃ ), два полукороба вытяжного короба 1 сформированы из металла с высокой теплопроводностью. Алюминий или легкие сплавы на основе алюминия являются материалами, соответствующими этой цели, так как они обладают одновременно превосходной теплопроводностью, хорошими механическими свойствами и малым удельным весом.
Несущие конструкции вытяжных коробов
Как упомянуто во вводной части настоящего описания, паровая вытяжная камера 2 должна содержать насыщенный или перегретый пар под давлением при высокой температуре; стандартные условия внутри камеры 2 могут, таким образом, варьироваться в диапазоне температур от 120℃ до 190℃ и в диапазоне давлений от 1 бара до 10 бар. Предпочтительно, оптимальные рабочие условия составляют от 140℃ до 165℃ (от 2,5 бар избыточного давления до 6 бар избыточного давления), хотя рабочие температуры и достигаемые в результате давления, за пределами области, указанной выше, могут все же быть востребованными для определенных рецептов обработки ПАН предшественника, содержащего определенные сополимеры. При этих температурах и давлениях вытяжной короб 1 должен адекватно поддерживаться таким образом, чтобы два полукороба, составляющие короб, могли бы постоянно оставаться во взаимном контакте в требуемом положении, несмотря на высокую нагрузку на внутренние стенки упомянутых полукоробов, определяемую внутренним давлением пара в направлении открывания вытяжного короба 1.
Таким образом, аналогично тому, что было раскрыто в вышеупомянутом ранее известном патенте, обеспечены жесткие конструкции, несущие вытяжной короб 1, которые, при том, что они обеспечивают поддержание предварительно определенного положения двух полукоробов 1t и 1b короба 1 относительно его направления открывания (в направлении оси z или в направлении, перпендикулярном плоскости, в которой перемещают жгуты), обеспечивают возможность перемещения двух полукоробов, составляющих короб 1, вдоль продольного направления (вдоль оси x), достаточного для обеспечения возможности его теплового расширения в этом направлении. В отличие от того, что раскрыто в вышеупомянутом патенте, здесь больше нет необходимости в обеспечени возможности перемещения короба также вдоль третьей оси y, т.е. вдоль поперечной оси в горизонтальной плоскости, так как, благодаря малой ширине вытяжного короба в этом направлении, величина теплового расширения в этом направлении пренебрежительно мала, и это расширение в любом случае поглощается упругой деформацией уплотнения, расположенного между двумя полукоробами короба 1.
Так как эта несущая конструкция обладает большей конструктивной жесткостью, чем конструкция вытяжного короба 1, она способна принудительно сохранять плоскостность вытяжного короба 1, предохраняя его от того, чтобы внутренние напряжения, возникающие из-за теплового расширения, которое происходит во время действия аппарата, вызывали коробление и скручивание упомянутого вытяжного короба. Наконец, благодаря маленькому размеру вытяжного короба и воздушному зазору, которым отделен вытяжной короб от смежного вытяжного короба в многоместном аппарате, обеспечивается возможность превосходного распространения тепла, создаваемого в вытяжном коробе посредством непрерывной подачи пара под высоким давлением и при высокой температуре, таким образом, чтобы можно было исключить значительный переход тепла от «горячего» короба 1 к соответствующей несущей конструкции, и сохранять эту конструкцию при «холодной» температуре, т.е. при температуре, близкой к комнатной температуре; с дополнительной возможностью по выбору прокладывания слоя теплоизоляционного материала между вышеупомянутыми двумя элементами; таким образом, «холодная» несущая конструкция не претерпевает какого-нибудь значительного теплового расширения.
Несущая конструкция каждого одного из вытяжных коробов 1 является двухсторонней и содержит с нижней стороны прочное опорное основание 3, а с верхней стороны - затяжной брус 4, где оба имеют размеры по ширине и длине, по существу равные размерам вытяжного короба 1. Более точно: опорное основание 3 имеет несколько меньшую длину, чем вытяжной короб 1, чтобы оставалось пространство для размещения устройств 5 для распределения пара, которые прикреплены (подвешены) к нижнему полукоробу 1b вытяжной камеры 1, в его противоположных концах.
Опорное основание 3 состоит из стальной плиты, имеющей значительно большую высоту, чем ширину, таким образом, чтобы посредством ее обеспечивалась необходимая жесткость при изгибе вытяжного короба 1, принимая в расчет то, что основание 3 выполнено за одно целое с рамой вытяжного аппарата только в соответствии с его противоположными концами. В противоположность этому, затяжной брус 4 имеет маленькую толщину, существенно меньшую его ширины, так как его жесткость при изгибе в продольном направлении обеспечивается посредством направляющей плиты 6, выполненной за одно целое с затяжным брусом 4 рядом с одной из его сторон, например, с помощью нескольких винтов 6a. Направляющая плита 6 проходит вниз рядом с опорным основанием 3, на высоту, достаточную для обеспечения требующейся жесткости при изгибе в продольном направлении затяжного бруса 4, а также выполняет направляющую функцию этого затяжного бруса 4, для открывания и закрывания вытяжной камеры 2, способом, описанным подробно ниже.
В соответствии с основной особенностью многоместного вытяжного аппарата согласно настоящему изобретению, соединение между опорным основанием 3, затяжным брусом 4 и соответствующими нижним полукоробом 1b и верхним полукоробом 1t должно быть выполнено таким образом, чтобы оно обеспечивало, как уже было упомянуто выше, <некоторую> степень свободы соответствующего полукороба вдоль продольной оси x, без обеспечения возможности какого-либо смещения этого полукороба вдоль поперечной оси y. В то же самое время, при таком типе соединения должно сохраняться определенное расстояние между двумя полукоробами и соответствующими опорными элементами, для ограничения перехода тепла к этим элементам, благодаря адекватному воздушному зазору, сформированному таким образом, который действует как теплоизолятор.
Такой тип соединения, таким образом, предпочтительно создают, согласно настоящему изобретению, посредством использования множества нижних направляющих стержней 8 и верхних направляющих стержней 9 (предпочтительно выполненных из изоляционного композитного материала), соответствующим образом закрепленных на верхней стороне опорного основания 3 и на нижней стороне затяжного бруса 4, где каждый стержень обеспечен направляющей головкой, имеющей Т-образное поперечное сечение, пригодное для сопряжения с возможностью скольжения, с небольшой свободой; где соответствующая направляющая обеспечена в двух полукоробах 1t и 1b, соответственно: с нижней стороны нижнего полукороба 1b и с верхней стороны верхнего полукороба 1t.
Верхнюю сторону опорного основания 3 шлифуют во время процесса его изготовления, для обеспечения высокой плоскостности; соответствующие нижние направляющие стержни 8 могут быть, таким образом, закреплены непосредственно на этой стороне с использованием стандартных винтовых средств, а заплечики Т-образных головок таких направляющих стержней в результате автоматически располагаются вровень с этой плоскостью. Благодаря сопряжению с небольшой свободой между заплечиками Т-образных головок и направляющей, сформированной в нижней части полукороба 1b (хорошо показано в сечении, представленном на фиг. 5); нижний полукороб 1b, таким образом, остается совершенно правильно выставленным во время выполнения операции вытяжки на аппарате, независимо от теплового расширения, которому он подвергается из-за его нагрева. Нижний полукороб 1b не может быть, однако, подвержен какой-либо поперечной деформации (вдоль оси y), которой бы противодействовали нижние направляющие стержни 8, тогда как он может свободно расширяться в продольном направлении благодаря скольжению нижней направляющей относительно Т-образных головок нижних направляющих стержней 8. Высотой Т-образных стержней, наконец, определяется толщина воздушного зазора, созданного между несущим основанием 3 и нижней стороной нижнего полукороба 1b; где воздушный зазор необходим для ограничения перехода тепла от последнего полукороба к первому полукоробу.
Что касается затяжного бруса 4, с учетом его определенной конструкции, плоскостные условия не могут быть гарантированы одной механической обработкой этого элемента, и их дополнительно обеспечивают посредством соответствующего регулирования во время сборки затяжного бруса 4 на верхнем полукоробе 1t. По этой причине соответствующие верхние направляющие стержни 9 соединены с брусом 4 посредством специальных втулок 9a, обеспеченных двумя резьбами, выполненными во взаимно-противоположных направлениях, для получения очень маленького осевого смещения (0,5 мм) втулки на каждый полный ее оборот, и, таким образом, обеспечивается возможность очень точного тонкого регулирования. Конечное фиксированное положение верхнего полукороба 1t может быть таким образом отрегулировано на микрометрическом уровне в соответствии с каждой точкой соединения с затяжным брусом 4 до тех пор, пока верхний полукороб 1t не примет совершенно плоскую форму относительно нижнего полукороба 1b.
Вышеописанную несущую конструкцию вытяжного короба 1 Заявитель изучал с целью обеспечения возможности свободного перемещения двух вытяжных полукоробов 1t и 1b вдоль оси x в результате теплового расширения, вызываемого нагревом вытяжного короба до рабочей температуры. Для обеспечения лучшего управления направлением, в котором происходят эти тепловые расширения, и для того, чтобы сделать их согласующимися между двумя полукоробами 1b и 1t, также предпочтительно, чтобы каждый из этих полукоробов был обеспечен одной фиксированной точкой, имеющей установочное положение, и чтобы все другие точки контакта обладали как можно меньшим сопротивлением трения в направлени оси x.
Эта фиксированная точка может быть получена посредством жесткого прикрепления, например, посредством сварки или использования винтов, Т-образной головки одного из направляющих стержней 8/9 к соответствующему полукоробу 1b/1t таким образом, чтобы положение этого направляющего стержня стало фиксированной референтной точкой для упомянутого полукороба. Предпочтительно, чтобы такие направляющие стержни представляли собой стержни, расположенные на центральной линии полукоробов, для минимизации амплитуды взаимного перемещения между направляющими двух полукоробов и Т-образными головками соответствующих направляющих стержней.
Описанное выше устройство делает каждый вытяжной короб 1 вытяжного аппарата согласно настоящему изобретению независимым и легким для открывания, делая его, таким образом, очень легким и быстрым как для первоначальной заправки жгутов, так и для технического обслуживания и/или замены двух полукоробов 1b и 1t для приспособления его к выполнению различных рабочих процессов или к волокнам из различных материалов.
Механизм управления открыванием вытяжного короба
Перемещение при открывании и закрывании каждого вытяжного короба 1 осуществляют посредством подъема и опускания верхнего полукороба 1t посредством совершения соответствующего перемещения, сообщенного затяжному брусу 4 через направляющую плиту 6, прикрепленную к нему. С этой целбю направляющая плита 6 изготовлена из тонкой стальной плиты, имеющей толщину, достаточную для формирования в ней нескольких пазов 7, обеспеченных внутренним ступенчатым краем уменьшенной толщины, с которым Т-образная головка боковых направляющих стержней 10, закрепленных с регулярными интервалами на боковой стороне опорного основания 3, сопряжена с возможностью скольжения. Пазы 7 соответствующим образом разнесены вдоль направляющей плиты 6, и их продольные оси параллельны и расположены вертикально. Посредством такой конструкции можно осуществлять подъем/опускание затяжного бруса 4 посредством воздействия на направляющую плиту 6, которую, благодаря соединению между пазами 7 со ступенчатыми краями и Т-образными головками боковых направляющих стержней 10, можно перемещать только в вертикальной плоскости. Следует отметить, что дополнительная поперечная объемность, определяемая направляющей плитой 6, является очень маленькой; например, толщина направляющей плиты 6 может быть в диапазоне от 5 мм до 10 мм, таким образом, что полная поперечная объемность одного вытяжного короба 1 многоместного аппарата согласно настоящему изобретению может составлять, предпочтительно, от 40 мм до 80 мм, в зависимости от выбранных размеров вытяжного короба 1, принимая в расчет то, что управляющая рычажная система направляющей плиты 6 полностью входит в толщину опорного основания 3, что четко следует из чертежей и из последующего подробного описания.
Подъем и опускание направляющей плиты 6 осуществляют с помощью шарнирно соединенной рычажной системы, четко показанной на общем виде на фиг. 2 и дополнительно подробно показанной на виде в разобранном состоянии на фиг. 4.
Такая рычажная система содержит одну горизонтальную тягу 12, с которой шарнирно соединен один конец множества параллельных первых рычагов 13, другой конец которых шарнирно соединен с опорным основанием 3. Множество параллельных вторых рычагов 14 содержит один конец, шарнирно соединенный с внутренней точкой соответствующего первого рычага 13, а другой конец шарнирно соединен с направляющей плитой 6. Во время их перемещения рычаги 14 заходят в углубление уменьшенной глубины, сформированное в упомянутом опорном основании 3. Благодаря такой конструкции и согласно важному дополнительному признаку настоящего изобретения, вся управляющая рычажная система направляющей плиты 6 обладает поперечной объемностью, не превышающей общую поперечную объемность вытяжного короба 1 и смежной направляющей плиты 6, как это четко видно при рассмотрении вида в разрезе на фиг. 5. Другие типы механизмов, посредством которых может быть обеспечено получение такого результата, т.е. механизмов с уменьшенной объемностью, с помощью которых может быть обеспечено полное и независимое открывание каждого вытяжного короба 1, могут быть аналогичным образом использованы в вытяжном аппарате согласно настоящему изобретению; такие механизмы, таким образом, можно рассматривать как в одинаковой степени включенные в объем защиты настоящего изобретения.
Обобщенное обследование фиг. 4 и 5 позволяет понять конкретную форму вышеупомянутых отдельных рычагов для получения такого эффекта, чтобы силы, с которыми они действуют, были бы как можно более сцентрированными относительно плоскости, проходящей через центральную ось вытяжного короба 1, сходным образом с тем фактом, что конечное перемещение направляющей плиты 6 неизбежно является эксцентричным относительно этой плоскости. Это положение, однако, просто высказано в качестве примера, и для достижения той же цели можно использовать и другие устройства и конфигурации рычагов.
Благоприятным образом, однако, при использовании рычагов описанных форм и расположения, где рычаги 13 являются прямолинейными, а рычаги 14 имеют С-образную форму, обеспечивается возможность достижения рабочего упомянутых рычагов, т.е. положения, при котором вытяжной короб 1 закрыт и при котором все шарнирные точки рычагов 13 и 14 выставлены вдоль одной прямой линии. В этом случае, когда вытяжная камера 2 находится под давлением, момент вращения не действует на упомянутые рычаги, которые остаются в сбалансированном положении. В другом варианте осуществления (не показан) также возможно приспособление рычажной системы, с помощью которой обеспечивается, в упомянутом закрытом положении вытяжной камеры 1, безопасное положение рычажного механизма, т.е. положение, при котором вышеупомянутые шарнирные точки не выставлены вдоль одной прямой линии, и имеет место умеренный крутящий момент, действующий на рычаги 13 и 14 в направлении закрывания вытяжного короба 1, для предотвращения какого-либо возможного случайного открывания упомянутого короба, когда вытяжная камера 2 находится под давлением.
Как четко показано на фиг. 1, 3, 6 и 7, управление перемещением рычажной системы, описанной выше, возложено на гидравлический или пневматический узел 16 в виде цилиндра и поршня, шарнирно соединенную с одной стороной рамы аппарата, а с противоположной стороны - с горизонтальной тягой 12. Очевидно, что положение каждого затяжного бруса 4 регулируют посредством соответствующего узла 16 в виде цилиндра и поршня таким образом, чтобы посредством соответствующей управляющей программы все различные расположенные рядом друг с другом плоскотрубчатые вытяжные короба 1 в аппарате согласно настоящему изобретению можно было открывать и закрывать сразу во время регулярных пусков или остановов аппарата, и, альтернативно, управлять отдельно, т.е. посредством воздействия на конкретный вытяжной короб 1, в котором возникла проблема, для обеспечения возможности решения упомянутой проблемы, например, замены порвавшегося жгута, без прерывания процесса обработки жгутов, подвергаемых паровой вытяжке в смежных вытяжных коробах. В зависимости от расстояния между расположенными рядом друг с другом вытяжными коробами в многоместном вытяжном аппарате согласно настоящему изобретению, можно предпочтительно располагать узлы 16, состоящие из цилиндра и поршня, в один ряд или в чередующемся шахматном порядке в два параллельных ряда (как показано на чертежах).
В зависимости от типа приспособленного оборудования, (гидравлического или пневматического) и от особых признаков агрегата, аппарат может быть или не быть оснащен ограничивающими устройствами 19, например, расположенными между рамой аппарата и горизонтальной тягой 12 или в других соответствующих местах.
Паровой контур
Подачу перегретого пара под давлением в паровую вытяжную камеру 2 осуществляют, как уже было показано, с двух противоположных концов вытяжного короба 1, посредством двух распределителей 5 пара, которые подвешены и прикреплены к нижнему полукоробу 1b обычными винтами. Благодаря такому расположению обеспечивается возможность того, чтобы распределители 5 пара свободно перемещались в соответствии с перемещениями, вызванными тепловым расширением вытяжного короба 1, также благодаря тому факту, что соединения распределителей 5 с парораспределительной системой D, питаемой от бойлера C, выполнены с использованием гибких шлангов F. Для исключения того, чтобы вес распределителей 5 пара, даже если он совершенно маленький, мог оказывать какое-либо изгибающее действие на конечные части нижних полукоробов 1b, к которым они подвешены (принимая во внимание то, что в этом положении нижние полукороба 1b больше не поддерживаются опорным основанием 3), нижняя часть таких распределителей обеспечена резьбовым стержнем 21, регулируемым по длине, который упирается в заданную плоскость, выступающую от и выполненную за одно целое с рамой, по которой резьбовой стержень 21 может свободно скользить, следуя за перемещениями вытяжного короба из-за его теплового расширения.
Распределители 5 пара питают (место 22) перегретым паром под давлением, поступающим от бойлера C, через распределительную систему D и гибкие шланги F. На впуске 22 пара внутренний коллектор в распределителе 5 пара соединяет упомянутый впуск с одним или большим количеством продольных каналов (которые показаны в разрезе на фиг. 4 и 5), сформированных в толщине нижнего полукороба 1b. По упомянутым каналам пропускают пар под давлением вплоть до центральной линии полукороба 1b, таким образом, осуществляя предварительный нагрев упомянутого вытяжного короба для исключения какого-либо риска образования конденсата воды на перемещаемых волокнах, которые могли бы быть повреждены в результате этого. В этом центральном положении упомянутые внутренние каналы открыты в вытяжную камеру 2, внутри которой осуществляют известный процесс вытяжки в паровой среде. Пар под высоким давлением, вводимый в середину вытяжной камеры, при высокой температуре, движется к двум противоположным концам вытяжной камеры 2, проходит через вышеописанные паронепроницаемые уплотнения, где давление пара постепенно снижается, и, наконец, пар выходит через впускное и выпускное отверстия для жгутов, подвергаемых обработке. Аналогичная система (не показана) подачи пара обеспечена для верхнего полукороба 1t.
Как четко видно при рассмотрении фиг. 4, уплотнения для повышенного давления паровой вытяжной камеры 2 не открыты непосредственно наружу из аппарата согласно настоящему изобретению, но оканчиваются в соответствии с удлиненной концевой полостью нижнего полукороба 1b, в соединении для текучей среды с широким полым пространством внизу или вытяжным колпаком. Этот вытяжной колпак сформирован внутри распределителя 5 пара и соединен в точке 23 с вытяжным вентилятором, посредством которого поддерживают небольшое отрицательное давление внутри вытяжного колпака, достаточное для предупреждения утечки пара через впускное и выпускное отверстия для жгутов, где, в то же время, поддерживают небольшой поток воздуха через упомянутые отверстия, направленный внутрь вытяжного колпака. Объем этого воздушного потока может быть отрегулирован посредством дросселирования упомянутых впускного и выпускного отверстий для жгутов посредством регулирования положения диафрагмы 24, установленной с наружной стороны таких отверстий известным по существу способом. Через отсасывающий впуск 23 также отбирают любое возможное количество сконденсировавшейся воды, собирающейся во внутренней полости распределителя 5 пара и адекватно транспортируемой из этого положения благодаря наклону дна упомянутого распределителя.
Заключение
Из предшествующего описания четко следует объяснение того, как посредством использования настоящего изобретения достигается в полном объеме поставленная цель. Фактически, благодаря применению многоместного вытяжного аппарата, содержащего большое количество расположенных рядом друг с другом вытяжных коробов 1, где каждый из них имеет крайне маленькую поперечную объемность, можно связать соответствующие благоприятные особенности вытяжной камеры с прямоугольным сечением, раскрытой в ранее известном вышеупомянутом патенте, с гибкостью использования круглотрубчатых вытяжных камер, однако без допущения потерь от типичных недостатков этого последнего типа вытяжных камер, а именно: уплощения жгута, большой продолжительности операции заправки жгута и очень сложной процедуры чистки вытяжной камеры в случае обрыва жгута. Благодаря тому, что отдельные плоскотрубчатые вытяжные короба многоместного аппарата согласно настоящему изобретению можно открывать и закрывать отдельно, теперь можно вмешиваться в ситуации обрывов жгутов без прерывания или другого вмешательства в процесс обработки остальных жгутов, и это вмешательство может быть выполнено очень быстро, в противоположность тому, что случалось в ранее известных круглотрубчатых вытяжных аппаратах, где операция заправки нового жгута после обрыва жгута была столь продолжительной и сложной, что было необходимо обычно иметь (для исключения чрезмерно продолжительного простоя) одну или большее количество запасных незадействованных вытяжных трубок, подготовленных к заправке в них жгута.
Эти замечательные результаты стали возможными благодаря приспособлению плоскотрубчатых вытяжных коробов и созданию совершенно нового механизма открывания/закрывания упомянутых вытяжных коробов, обеспеченных шарнирами, содержащими поперечную ось, вместо традиционных шарниров, содержащих ось, параллельную продольной оси вытяжного короба, для обеспечения подъема вместо наклона верхнего полукороба вытяжного короба, таким образом обеспечивая возможность резкого уменьшения пространства, занимаемого упомянутым механизмом. Технологические особенности, уже имеющиеся в аппарате с прямоугольными вытяжными камерами согласно патенту-прототипу, зарегистрированному на имя этого же Заявителя, были также перепроектированы и гармонизированы для приспособления нового дизайна вытяжного короба, без утери каких-либо положительных признаков упомянутой ранее известной машины, например, отделения «горячего» вытяжного короба от относительно «холодной» несущей конструкции, быстрого открывания вытяжного короба, эффективности лабиринтных плоскостных уплотнений, концевого вытяжного колпака вытяжной камеры.
Понятно, однако, что изобретение не следует рассматривать как ограниченное конкретными устройствами, описанными выше, которые представляют собой только примерное осуществление этих устройств, но возможны различные варианты, которые являются решениями специалиста в данной области, без отступления от собственно объема изобретения, который определен исключительно следующей формулой изобретения.
Claims (22)
1. Вытяжной аппарат для вытяжки жгутов элементарных нитей в паровой окружающей среде под давлением, содержащий по меньшей мере одну вытяжную камеру (2), имеющую в общем прямоугольное сечение малой высоты, внутри которой жгуты обрабатывают насыщенным или перегретым паром при высоких температуре и давлении и одновременно подвергают механической операции вытяжки, причем вытяжная камера (2) сформирована внутри металлического вытяжного короба (1), состоящего из двух противоположных, обращенных друг к другу полукоробов (1b, 1t), и открыта наружу в соответствии с двумя поперечными краями вытяжного короба (1) через впускное и выпускное отверстия для жгута, причем полукороба (1b, 1t) выполнены с возможностью свободного расширения в направлениях длины внутри окружающих, жестких и стойких к давлению несущих конструкций (3, 4, 6), которые однозначно задают положение вытяжных полукоробов (1b, 1t) в направлении их высоты, и с возможностью взаимного перемещения для открывания вытяжного короба (1) для введения жгутов, подлежащих обработке, отличающийся тем, что он содержит множество вытяжных коробов (1) и соответствующих несущих конструкций (3, 4, 6), расположенных рядом друг с другом, на одной или более плоскостях, на несущей раме, причем каждый вытяжной короб (1) снабжен управляющим механизмом (12-15), выполненным с возможностью открывания и закрывания каждого вытяжного короба (1), посредством открывания/закрывания верхнего полукороба (1t) относительно нижнего полукороба (1b), независимо от других вытяжных коробов (1) аппарата.
2. Вытяжной аппарат по п. 1, в котором управляющий механизм представляет собой рычажную систему, в которой шарниры содержат оси поворота, перпендикулярные продольному направлению вытяжного короба (1).
3. Вытяжной аппарат по п. 1 или 2, в котором каждая вытяжная камера (2) расположенных рядом друг с другом вытяжных коробов (1) имеет ширину, достаточную для размещения от 1 до 4 жгутов рядом друг с другом в одной плоскости движения.
4. Вытяжной аппарат по п. 3, в котором несущие конструкции (3, 4, 6) соединены с упомянутыми двумя полукоробами (1b, 1t) посредством множества соединительных элементов (8-9), выполненных с возможностью создания установочного положения упомянутых полукоробов (1b, 1t) относительно направления, перпендикулярного плоскости движения жгутов (ось z), и обеспечения ограниченной мобильности упомянутых полукоробов (1b, 1t) в продольном направлении движения жгутов (ось x), достаточной для обеспечения возможности свободного теплового расширения упомянутых полукоробов (1b, 1t) в этом направлении.
5. Вытяжной аппарат по п. 4, в котором соединительные элементы состоят из Т-образной головки, направляющих стержней, жестко прикрепленных к несущим элементам (3, 4), причем заплечики Т-образных головок направляющих стержней зацеплены, с возможностью свободного скольжения в продольном направлении, в соответствующих направляющих, сформированных в полукоробах (1b, 1t).
6. Вытяжной аппарат по п. 5, в котором несущие элементы (3, 4, 6) содержат:
a. несущее основание (3), соединенное с нижним полукоробом (1b) и состоящее из стальной плиты, имеющей ширину, равную ширине вытяжного короба (1), и высоту, значительно большую упомянутой ширины, причем высота достаточна для придания необходимой жесткости при изгибе в продольном направлении нижнему полукоробу (1b);
b. затяжной брус (4), соединенный с верхним полукоробом (1t) и состоящий из стального бруса шириной, равной ширине вытяжного короба (1), и высотой, меньшей упомянутой ширины; и
c. направляющую плиту (6), выполненную за одно целое с затяжным брусом (4) в соответствии с боковой стороной затяжного бруса (4) и проходящую рядом с несущим основанием (3), на высоту, достаточную для придания требующейся жесткости при изгибе в продольном направлении верхнему полукоробу (1t).
7. Вытяжной аппарат по п. 6, в котором в каждом одном из упомянутых двух противоположных полукоробах (1b, 1t) вытяжного короба (1) одним из упомянутых соединительных элементов (8, 9), предпочтительно тем, который расположен в центре упомянутых полукоробов, определяется установленное фиксированное положение полукоробов также относительно продольного направления вытяжного короба (1) (ось x).
8. Вытяжной аппарат по п. 7, в котором направляющая плита (6) каждого вытяжного короба (1) выполнена с возможностью перемещения в вертикальной плоскости благодаря соединению между множеством пазов (7), сформированных в направляющей плите (6) и имеющих вертикальную главную ось, снабженных внутренним ступенчатым краем уменьшенной толщины, и соответствующим множеством боковых направляющих стержней (10), прикрепленных к боковой лицевой поверхности опорного основания (3), причем заплечики Т-образных головок боковых направляющих стержней (10) зацеплены с возможностью скольжения со ступенчатым краем упомянутых пазов (7).
9. Вытяжной аппарат по п. 8, в котором управляющая рычажная система содержит:
a. одну горизонтальную тягу (12), с которой шарнирно соединен один конец множества параллельных первых рычагов (13), противоположный конец которых шарнирно соединен с несущим основанием (3);
b. множество параллельных вторых рычагов (14), шарнирно соединенных одним концом во внутренней точке соответствующего первого рычага (13), а противоположным концом - с направляющей плитой (6).
10. Вытяжной аппарат по п. 9, в котором вторые рычаги (14), во время их перемещения, заходят в уменьшенное по ширине углубление, сформированное в опорном основании (3).
11. Вытяжной аппарат по п. 10, в котором управляющая рычажная система направляющей плиты (6) имеет в общем поперечную объемность, не превышающую общую поперечную объемность вытяжного короба (1) и смежной направляющей плиты (6).
12. Вытяжной аппарат по любому из предыдущих пунктов, в котором полукороба (1b, 1t) входят во взаимный контакт с соответствующими уплотнениями, расположенными между соответствующими, противоположными, продольными краями.
13. Вытяжной аппарат по любому из предыдущих пунктов, в котором, в соответствии с противоположными концами вытяжной камеры (2), распределители (5) пара связаны с нижним полукоробом (1b), причем в распределителях предусмотрены по меньшей мере один коллектор для подачи пара и полость, соединенные с вытяжной камерой (2) и предназначенные для действия в качестве вытяжного колпака для отсоса остаточного пара.
14. Вытяжной аппарат по п. 13, в котором коллектор для подачи пара соединен одним концом с впуском (22) пара, а противоположным концом - с каналами для подачи пара, сформированными внутри полукоробов (1b, 1t) и сообщающимися по текучей среде с центральной частью вытяжной камеры (2).
15. Вытяжной аппарат по п. 13, в котором вытяжной колпак соединен (в точке 23) с внешним отсасывающим устройством, выполненным с возможностью поддержания небольшого отрицательного давления внутри вытяжного колпака.
16. Вытяжной аппарат по любому из предыдущих пунктов, в котором вытяжной короб (1) выполнен из алюминия или из алюминиевого сплава, а несущая конструкция (3, 4, 6) выполнена из стали.
17. Вытяжной аппарат по любому из предыдущих пунктов, в котором несущая конструкция (3, 4, 6) обладает большей конструкционной жесткостью относительно вытяжного короба (1), и, таким образом, способна принудительно сохранять плоскостность вытяжного короба (1), когда он находится в горячем состоянии, несмотря на наличие внутренних напряжений из-за теплового расширения, способного вызывать коробление и скручивание вытяжного короба (1) при отсутствии ограничений.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IT102015000023930 | 2015-06-16 | ||
ITUB20151385 | 2015-06-16 | ||
PCT/IB2016/053350 WO2016203345A1 (en) | 2015-06-16 | 2016-06-08 | Apparatus for stretching acrylic fibres tows in a pressurised steam environment |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2682765C1 true RU2682765C1 (ru) | 2019-03-21 |
Family
ID=55409898
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018101209A RU2682765C1 (ru) | 2015-06-16 | 2016-06-08 | Многоместный плоскотрубчатый аппарат для вытяжки акриловых волокон в паровой окружающей среде под давлением |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10837129B2 (ru) |
EP (1) | EP3310951B1 (ru) |
JP (1) | JP6812005B2 (ru) |
KR (1) | KR102487507B1 (ru) |
CN (1) | CN107923077B (ru) |
RU (1) | RU2682765C1 (ru) |
WO (1) | WO2016203345A1 (ru) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112226833A (zh) * | 2020-10-10 | 2021-01-15 | 江门市粤新化纤有限公司 | 一种丙纶纺丝加工用蒸汽拉伸炉 |
CN114990708B (zh) * | 2022-06-30 | 2023-04-07 | 北京化工大学 | 蒸汽辅助液膜微分静电纺纳米碳纤维原丝制备装置 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2623671A1 (de) * | 1975-05-27 | 1976-12-02 | Monsanto Co | Vorrichtung zum daempfen eines vlieses |
SU720062A1 (ru) * | 1977-12-28 | 1980-03-05 | Предприятие П/Я А-3324 | Устройство дл непрерывной термообработки жгутового извитого волокна |
WO2013059556A1 (en) * | 2011-10-19 | 2013-04-25 | Flsmidth A/S | Contiguous filter press and methods of manufacturing the same |
EA018977B1 (ru) * | 2008-04-11 | 2013-12-30 | Торэй Индастриз, Инк. | Волокно-предшественник углеродного волокна, способ его получения и способ получения углеродного волокна |
WO2014022223A1 (en) * | 2012-07-31 | 2014-02-06 | Tubular Textile Machinery, Inc. | Adjustable width steam box for fabric processing and method of using the same |
WO2014188341A2 (en) * | 2013-05-21 | 2014-11-27 | M.A.E. S.P.A. | Apparatus for stretching acrylic fibres in a pressurized steam environment and automatic drawing-in device for said apparatus |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3484949A (en) * | 1967-05-22 | 1969-12-23 | Aronoff Edward Israel | Stabilizing knitted tubular fabrics |
US3971235A (en) * | 1973-04-05 | 1976-07-27 | Samcoe Holding Corporation | High production steamer |
US4183151A (en) * | 1977-11-03 | 1980-01-15 | Samcoe Holding Corporation | High production steamer for tubular knitted fabric or the like |
US4974431A (en) * | 1989-11-28 | 1990-12-04 | Interface, Inc. | Device for treating materials with steam |
JPH06123053A (ja) * | 1992-10-08 | 1994-05-06 | Ashida Seisakusho:Kk | 巻糸の蒸熱セット方法 |
EP0613967B1 (de) * | 1993-03-05 | 1997-05-14 | Maschinenfabrik Rieter Ag | Vorrichtung zum Strecken eines synthetischen Fadens in einem Streckbad |
US6673136B2 (en) | 2000-09-05 | 2004-01-06 | Donaldson Company, Inc. | Air filtration arrangements having fluted media constructions and methods |
CN201339076Y (zh) * | 2009-01-04 | 2009-11-04 | 江苏恒力化纤有限公司 | 纺丝冷却系统的风阀自动控制装置 |
CN101845677A (zh) * | 2009-03-23 | 2010-09-29 | 江苏鑫龙化纤机械有限公司 | 一种高分子纤维智能热定型机 |
CN202659009U (zh) * | 2012-06-07 | 2013-01-09 | 美的集团有限公司 | 下拉式微波炉门体的铰链结构 |
-
2016
- 2016-06-08 EP EP16757933.3A patent/EP3310951B1/en active Active
- 2016-06-08 CN CN201680041436.2A patent/CN107923077B/zh active Active
- 2016-06-08 WO PCT/IB2016/053350 patent/WO2016203345A1/en active Application Filing
- 2016-06-08 RU RU2018101209A patent/RU2682765C1/ru active
- 2016-06-08 US US15/736,657 patent/US10837129B2/en active Active
- 2016-06-08 KR KR1020187000956A patent/KR102487507B1/ko active IP Right Grant
- 2016-06-08 JP JP2017564673A patent/JP6812005B2/ja active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2623671A1 (de) * | 1975-05-27 | 1976-12-02 | Monsanto Co | Vorrichtung zum daempfen eines vlieses |
SU720062A1 (ru) * | 1977-12-28 | 1980-03-05 | Предприятие П/Я А-3324 | Устройство дл непрерывной термообработки жгутового извитого волокна |
EA018977B1 (ru) * | 2008-04-11 | 2013-12-30 | Торэй Индастриз, Инк. | Волокно-предшественник углеродного волокна, способ его получения и способ получения углеродного волокна |
WO2013059556A1 (en) * | 2011-10-19 | 2013-04-25 | Flsmidth A/S | Contiguous filter press and methods of manufacturing the same |
WO2014022223A1 (en) * | 2012-07-31 | 2014-02-06 | Tubular Textile Machinery, Inc. | Adjustable width steam box for fabric processing and method of using the same |
WO2014188341A2 (en) * | 2013-05-21 | 2014-11-27 | M.A.E. S.P.A. | Apparatus for stretching acrylic fibres in a pressurized steam environment and automatic drawing-in device for said apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3310951A1 (en) | 2018-04-25 |
CN107923077A (zh) | 2018-04-17 |
JP6812005B2 (ja) | 2021-01-13 |
JP2018517860A (ja) | 2018-07-05 |
KR20180017147A (ko) | 2018-02-20 |
WO2016203345A1 (en) | 2016-12-22 |
US10837129B2 (en) | 2020-11-17 |
KR102487507B1 (ko) | 2023-01-10 |
US20180148867A1 (en) | 2018-05-31 |
EP3310951B1 (en) | 2020-02-26 |
CN107923077B (zh) | 2021-03-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102059715B1 (ko) | 가압 스팀 환경 내의 아크릴 섬유 신장 장치 및 상기 장치를 위한 자동 섬유 인입 디바이스 | |
RU2682765C1 (ru) | Многоместный плоскотрубчатый аппарат для вытяжки акриловых волокон в паровой окружающей среде под давлением | |
US3261071A (en) | Yarn treating jet | |
JPWO2012108230A1 (ja) | 炭素繊維前駆体アクリル系糸条の加圧スチーム処理装置、及びアクリル系糸条の製造方法 | |
KR102598172B1 (ko) | 공급 롤러용 지지 요소 및 섬유 재료용 전진 부재, 탄소 섬유를 생산하는 탄소화 라인 및 상기 공급 롤러의 경사를 조정하는 방법 | |
EP2868785A1 (en) | Carbonization furnace for manufacturing carbon fiber bundles and method for manufacturing carbon fiber bundles | |
KR20130132640A (ko) | 사조의 가압 스팀 처리 장치와 탄소 섬유 전구체 사조의 제조 방법 | |
TWI494478B (zh) | 蒸氣延伸裝置 | |
KR20120076770A (ko) | 탄소섬유의 개섬장치 | |
CN105970358B (zh) | 碳纤维原丝高压蒸汽牵伸机 | |
CN104264237B (zh) | 化工树脂的熔喷头结构 | |
CN104278458B (zh) | 一种pan基碳纤维原丝高压水蒸汽牵伸装置 | |
JPH034832B2 (ru) | ||
KR20220146497A (ko) | 내염화 섬유다발, 및 탄소 섬유다발의 제조 방법 그리고 내염화로 | |
CN85108566A (zh) | 带的热处理方法和装置 | |
CN217149352U (zh) | 一种具有浸润装置的碳纤维表面镀膜生产设备 | |
CN210945940U (zh) | 一种组合式展纤装置 | |
KR102150587B1 (ko) | 실 연신 장치 | |
WO1994000628A1 (en) | Method of maintaining pressure of continuous heat-treating machine for synthetic fiber tow | |
CN117305999A (zh) | 一种蒸汽牵伸装置 | |
CN207113520U (zh) | 一种多功能纺织面料用烘干设备 | |
CN106197079A (zh) | 换热器以及带有换热器的贮槽 | |
CN115787117A (zh) | 一种纤维幅宽自动化控制装置、聚丙烯腈原丝的制备方法 | |
BR102019010819A2 (pt) | aparelho e método para produção de não tecido feito por fiação contínua a partir de filamentos contínuos | |
JP2023142105A (ja) | 繊維束の開繊装置及び開繊繊維束の製造方法 |