RU2140469C1

RU2140469C1 - Apparatus for continuous thermal treatment of elongated material

Info

Publication number: RU2140469C1
Application number: RU99100877A
Authority: RU
Inventors: В.Ф. Исаков; Л.Н. Рыжков; С.В. Быков
Original assignee: Академия нового мышления
Priority date: 1999-01-14
Filing date: 1999-01-14
Publication date: 1999-10-27

Abstract

FIELD: production of chemical filaments and materials based on chemical filaments. SUBSTANCE: apparatus has at least one pipe enclosed in housing. Each pipe has inner mirror surface. Mirror surface and/or pipe itself is movable in longitudinal and/or transverse directions relative to pipe axis by means of moving device. Moving device imparts vibrational movement to mirror surface and/or pipe itself to prevent mirror surface and/or pipe itself from being contaminated and one half of mirror surface to be offset relative to other half for avoiding overheating of material at stoppings. EFFECT: increased efficiency, simplified construction and improved quality of treated elongated material. 5 dwg

Description

Изобретение относится к производству химических волокон и нитей, а именно к оборудованию для непрерывной термической обработки длинномерных материалов типа жгутов и нитей, и может быть использовано в химической, текстильной и легкой промышленности. The invention relates to the production of chemical fibers and threads, and in particular to equipment for the continuous heat treatment of long materials such as tows and threads, and can be used in chemical, textile and light industry.

Известен аппарат для непрерывной термической обработки жгутов и нитей /а. с. СССР N 1108152, кл. D 02 J 13/00, 15.08.84/, состоящий из кожуха, электропроводящих коаксиальных труб с изолированными боковыми поверхностями, соединенными между собой и подключенными к источнику тока, трубы в сечении имеют форму эллипса. Внутри трубы строго по центру вдоль оси труб располагают жгут. Недостатки устройства: низкая интенсивность нагрева, приемлемо только для жгута, большие габариты и энерго-потери и затраты /пат. РФ N 2101401, кл. D 02 J 13/00, БИ N 1, 10.01.98/. A known apparatus for continuous heat treatment of bundles and threads / a. with. USSR N 1108152, class D 02 J 13/00, 08.15.84 /, consisting of a casing, electrically conductive coaxial pipes with insulated side surfaces interconnected and connected to a current source, the pipes in cross section are elliptical. Inside the pipe, a tourniquet is placed exactly in the center along the axis of the pipes. The disadvantages of the device: low heating intensity, acceptable only for a bundle, large dimensions and energy losses and costs / pat. RF N 2101401, class D 02 J 13/00, BI N 1, 01/10/98 /.

Известно устройство для непрерывной термической обработки длинномерного материала, которое может быть использовано в качестве прототипа, состоящее из кожуха с теплоизолированной трубой и проходящим через нее обрабатываемым плосковидным материалом, транспортирующего через трубу узла, средства для перемещения внутри трубы газообразной среды, нагревательных элементов, расположенных внутри трубы параллельно материалу. Причем поверхность трубы по обе стороны от плоскости материала выполнена в виде стыкующихся друг с другом и повторяющихся по меньшей мере дважды участков выпуклых цилиндрических поверхностей, ориентированных вдоль или поперек оси трубы, и имеет внутреннюю зеркальную/отражающую поверхность. Недостатки устройства: быстрое изменение отражающей способности зеркальных поверхностей трубы из-за оседания на ней различных веществ, выделяемых из материала при его термообработке /например, низкомолекулярных соединений/, что приводит к простоям /для смены, очистки/, увеличению энергозатрат. A device is known for continuous heat treatment of long material, which can be used as a prototype, consisting of a casing with a thermally insulated pipe and processed flat-shaped material passing through it, transporting a node through the pipe, means for moving gaseous medium inside the pipe, heating elements located inside the pipe parallel to the material. Moreover, the pipe surface on both sides of the material plane is made in the form of convex cylindrical surfaces that are joined to each other and repeat at least twice, oriented along or across the axis of the pipe, and has an internal mirror / reflective surface. The disadvantages of the device: a quick change in the reflectivity of the mirror surfaces of the pipe due to the sedimentation on it of various substances released from the material during its heat treatment (for example, low molecular weight compounds), which leads to downtime / for changing, cleaning /, increasing energy consumption.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому и взятым нами за прототип является устройство для непрерывной термической обработки длинномерного материала /пат. РФ N 2078161, кл. D 02 J 13/00, БИ N 12, 27.04.97, состоящее из кожуха с по меньшей мере одной теплоизолированной трубой с внутренней зеркальной поверхностью, проходящим через трубу длинномерным ориентированным вдоль оси трубы материалом, транспортирующего материал узла, средства для перемещения внутри трубы газообразной среды и по меньшей мере одного нагревательного элемента. Недостатки устройства: - быстрое изменение отражающей способности внутренней зеркальной поверхности трубы из-за оседания на ней различных веществ, выделенных из материала при его термообработке /например, низкомолекулярных соединений/, что приводит к простоям /для смены, очистки ее/, увеличению энерго-затрат, ухудшению качества продукции /из-за неровноты прогрева при изменении отражающей способности зеркальной поверхности трубы при оседании на ней различных веществ; - сложно очищать и заменять зеркальную поверхность при выбранном конструктивном решении, т.к. требуется разбирать практически все устройство, чтобы очистить или заменить поверхность трубы внутри. The closest in technical essence to the claimed and taken as a prototype is a device for continuous heat treatment of long material / US Pat. RF N 2078161, class D 02 J 13/00, BI N 12, 04/27/97, consisting of a casing with at least one thermally insulated pipe with an internal mirror surface passing through the pipe with a long material oriented along the pipe axis transporting the material of the assembly, means for moving gaseous inside the pipe medium and at least one heating element. The disadvantages of the device: - a quick change in the reflectivity of the inner mirror surface of the pipe due to settling on it of various substances extracted from the material during its heat treatment / for example, low molecular weight compounds /, which leads to downtime / for changing, cleaning it /, increasing energy costs , deterioration in product quality / due to uneven heating when the reflectivity of the mirror surface of the pipe changes when various substances settle on it; - it is difficult to clean and replace the mirror surface with the selected design solution, because practically all the device must be disassembled in order to clean or replace the pipe surface inside.

Целью данного изобретения является уменьшение /предотвращение/загрязнения/оседания/ зеркальной поверхности трубы различными веществами, выделяемыми из материала в процессе термообработки например, низкомолекулярными соединениями, которые закрывают поверхность и изменяют теплотехнические характеристики устройства, приводя к простоям его для очистки или замены зеркальной поверхности и увеличению энерго-затрат и потерь. The aim of this invention is to reduce / prevent / contamination / subsidence / mirror surface of the pipe with various substances released from the material during the heat treatment, for example, low molecular weight compounds that cover the surface and change the thermal characteristics of the device, leading to downtime for cleaning or replacing the mirror surface and increase energy costs and losses.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для непрерывной термической обработки длинномерного материала, содержащем кожух, внутри которого расположена, по крайней мере, одна теплоизолированная труба с проходящим через нее материалом и с зеркальной внутренней поверхностью, средство для перемещения газообразной среды по меньшей мере один нагревательный элемент, а также транспортирующий через трубу материал узел, зеркальную поверхность трубы и/или саму трубу изготавливают подвижными в продольном и/или поперечном направлении по отношению к оси трубы /устройства/, а устройство снабжают приспособлением для придания подвижности зеркальной поверхности и/или самой трубе. This goal is achieved by the fact that in the device for continuous heat treatment of long material containing a casing, inside of which is located at least one thermally insulated pipe with material passing through it and with a mirror inner surface, means for moving the gaseous medium at least one heating medium the element, as well as the node transporting the material through the pipe, the mirror surface of the pipe and / or the pipe itself are made movable in the longitudinal and / or transverse direction about the axis of the pipe / device / apparatus is provided with a device for giving a mirror surface mobility and / or the tube itself.

Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображено: на фиг. 1 - общий вид устройства в разрезе при прохождении материала под натяжением и продольном перемещении зеркальной поверхности по отношению к трубе; на фиг. 2 - то же, но с движением трубы по отношению к кожуху; на фиг. 3 - как на фиг. 2, но дополнительно в поперечном направлении колеблется зеркальная поверхность трубы; на фиг. 4 - варианты смещения зеркальных поверхностей или труб при остановах работы на устройстве; на фиг. 5 - общий вид устройства в разрезе при свободной укладке материала на транспортирующий узел. The invention is illustrated by drawings, in which: FIG. 1 - a General view of the device in the context of the passage of material under tension and the longitudinal movement of the mirror surface with respect to the pipe; in FIG. 2 - the same, but with the movement of the pipe relative to the casing; in FIG. 3 - as in FIG. 2, but additionally in the transverse direction, the mirror surface of the pipe oscillates; in FIG. 4 - options for the displacement of mirror surfaces or pipes during stops of work on the device; in FIG. 5 is a cross-sectional general view of the device when material is freely laid on the conveying assembly.

Устройство состоит /см. фиг. 1/ из кожуха 1, внутри которого расположена одна или несколько труб 2, покрытых снаружи теплоизоляцией 3. Внутренняя поверхность 4 трубы 2 выполнена зеркальной, отражающей световое излучение. Внутри трубы пропускают обрабатываемый длинномерный материал 5 под натяжением /фиг. 1-4/ - нити, жгут или без натяжения, при свободной укладке материала 5 /фиг. 5/ - нити, жгут, нетканые материалы, ткани - на транспортирующий через трубу 2 узел 6, который может быть выполнен по разному, в зависимости от технологических особенностей термообработки: например, в виде тянущих вальцев вне трубы 2 /фиг. 1-4/ или более сложной системы с размещением некоторых элементов внутри трубы /фиг. 5/. Также внутри трубы 2 размещают средство 7 для перемещения газообразной среды, например, в виде вентилятора или сопел, и нагревательный элемент 8 по меньшей мере один, количество излучателей в каждом нагревательном элементе может быть различным. Для возвратно-поступательного перемещения зеркальной поверхности 4 и/или трубы 2 вдоль и/или поперек оси устройства, последнее снабжено приспособлением 9 для придания подвижности указанным элементам 4 и/или 2 устройства. В качестве приспособления 9 могут быть использованы самые разнообразные устройства, которые обеспечивают как быстрое и постоянное возвратно-поступательное перемещение поверхности 4 и/или трубы 2 например, самые различные вибраторы /пьезодинамические, механические, электромеханические, электродинамические и т. д. , так и достаточно медленное, периодическое перемещение поверхности 4 и/или трубы 2 - при останове или пуске устройства - с помощью, например, поршневого механизма. На фиг. 1-5 одновременное применение приспособлений 9 для вибрационных функций подвижных элементов 4, 2 устройства и периодических - при пуске и останове - смещение тех же элементов не показано. Из-за многообразия способов и вариантов выполнения крепления и обеспечения подвижности зеркальной поверхности 4 в трубе 2 и трубы 2 в кожухе 1 на фиг. 1-5 представлен вариант с использованием двух боковых стенок 10, зазоров между ними 11, направляющих 12, пазов 13 между поверхностью 4 и трубой 2 или трубой 2 и дополнительной трубой 14. При продольном перемещении элементов 4 и 2 вдоль оси устройства пазы 13 могут быть заполнены жидкостью /для смазки и отбора тепла от зеркальной поверхности 4/. The device consists / cm. FIG. 1 / from the casing 1, inside of which one or more pipes 2 are located, coated externally with thermal insulation 3. The inner surface 4 of the pipe 2 is made of a mirror reflecting light radiation. The processed long material 5 under tension is passed inside the pipe / FIG. 1-4 / - threads, tow or without tension, with free laying of the material 5 / Fig. 5 / - yarns, tow, nonwoven materials, fabrics - to the node 6 transporting through the pipe 2, which can be made in different ways, depending on the technological features of the heat treatment: for example, in the form of pulling rollers outside the pipe 2 / Fig. 1-4 / or more complex system with the placement of some elements inside the pipe / Fig. 5/. Also inside the pipe 2 is placed a means 7 for moving a gaseous medium, for example, in the form of a fan or nozzles, and the heating element 8 is at least one, the number of radiators in each heating element can be different. For reciprocating movement of the mirror surface 4 and / or pipe 2 along and / or across the axis of the device, the latter is equipped with a device 9 for imparting mobility to the indicated elements 4 and / or 2 of the device. As a device 9, a wide variety of devices can be used that provide both fast and constant reciprocating movement of the surface 4 and / or pipe 2, for example, a wide variety of vibrators / piezodynamic, mechanical, electromechanical, electrodynamic, etc., and enough slow, periodic movement of the surface 4 and / or pipe 2 - when the device is stopped or started up - using, for example, a piston mechanism. In FIG. 1-5 the simultaneous use of devices 9 for the vibrational functions of the movable elements 4, 2 of the device and periodic - when starting and stopping - the displacement of the same elements is not shown. Due to the variety of methods and embodiments of mounting and providing mobility of the mirror surface 4 in the pipe 2 and pipe 2 in the casing 1 in FIG. 1-5, an embodiment is shown using two side walls 10, clearances between them 11, guides 12, grooves 13 between surface 4 and pipe 2 or pipe 2 and additional pipe 14. When elements 4 and 2 are longitudinally moved along the device axis, grooves 13 can be filled with liquid / for lubrication and heat removal from the mirror surface 4 /.

Устройство работает следующим образом. Длинномерный материал 5 пропускают через трубу 2. Материал может проходить по трубе в натянутом состоянии /под натяжением/ при помощи транспортирующего узла 6, выполненного, например в виде роликов вне трубы 2 /фиг. 1-3/ - для нитей и жгутов или в свободном состоянии, предварительно уложенном на транспортирующем узле 6, который представляет собой конструкцию, содержащую несущие внутри трубы материал элементы /например, пластины, транспортер и т.д./ и подающие и отводящие материал элементы вне трубы /устройства/ - жгуты, нити, нетканые материалы, ткани. После заправки материала 5 через трубу 2 /при работе с материалом под натяжением устройство может иметь боковую продольную заправочную дверцу - на фиг. 1-3 не показано /и достижении внутри трубы необходимого по технологии режима термообработки, за счет подачи энергии на нагревательные элементы 8 и локализации ее на материале 5 при помощи зеркальной поверхности 4 трубы, начинается сам процесс термообработки. Движение материала через трубу 2 осуществляется при помощи транспортирующего узла 6. Для обеспечения стабильности процесса термообработки - предотвращения и уменьшения покрытия поверхности 4 различными продуктами выделения материала при термообработке /различные низкомолекулярные фракции полимеров, препарации, пластификаторы, пары воды и т.д./ реализуется процесс вибрации зеркальной поверхности 4 без или с трубой 2 вдоль и/или поперек оси устройства при помощи приспособления 9 для придания подвижности элементам 4 и 2. Одновременно вибрация способствует интенсификации процесса охлаждения зеркальной поверхности 4, что также улучшает отражающую способность поверхности 4. Перегреву этой же поверхности 4 препятствует и циркуляция газовой среды внутри устройства при помощи средства 7, а также заполнение жидкостью пазов 13. Зеркальная поверхность 4 может вибрировать только в одном направлении /например, вдоль или поперек оси устройства /или одновременно сразу же в нескольких /например, вдоль и поперек/, при этом поверхность 4 вибрирует поперек оси /может/ и вместе с трубой 2 вдоль оси устройства /фиг. 3/. Для предотвращения перегрева материала 5 при остановах устройства можно смещать одну половину зеркальной поверхности 4 относительно другой, как показано на фиг. 4. При этом происходит смещение эксцентриситета и меняется фокусировка потока энергии, благодаря чему на материал резко уменьшается поток энергии - исключается перегрев материала. Вибрация поверхности 4 и смещение одной ее половины относительно другой могут реализовываться, как от одного и того же приспособления 9, так и от разных приспособлений 9, различающихся, например, даже по типу работы. Естественно, перед началом работы, пуском необходимо восстановить первоначальное состояние поверхности 4 и фокусировку энергии на материале. Важно отметить, что вибрация поверхности 4 способствует также и дополнительному энергетическому воздействию на материал 5-акустическому, что позволяет уменьшить подвод энергии к нагревательному элементу 8, содержащему один или несколько разных излучателей для концентрированного воздействия на различные фрагменты полимера и всего материала в целом. The device operates as follows. The lengthy material 5 is passed through the pipe 2. The material can pass through the pipe in tension (under tension) using a conveying unit 6, made, for example, in the form of rollers outside the pipe 2 / Fig. 1-3 / - for threads and bundles or in a free state previously laid on the transporting unit 6, which is a structure containing material elements carrying inside the pipe / for example, plates, conveyor, etc. / and material supply and discharge elements outside the pipe / device / - bundles, threads, non-woven materials, fabrics. After filling the material 5 through the pipe 2 / when working with the material under tension, the device may have a lateral longitudinal filling door - in FIG. 1-3 is not shown / and when the inside of the pipe reaches the necessary heat treatment mode according to the technology, by supplying energy to the heating elements 8 and localizing it on the material 5 using the mirror surface 4 of the pipe, the heat treatment process itself begins. The movement of the material through the pipe 2 is carried out using a conveying unit 6. To ensure the stability of the heat treatment process - to prevent and reduce the coating of the surface 4 with various products of the selection of material during heat treatment / various low molecular weight polymer fractions, preparations, plasticizers, water vapor, etc. / the process is implemented vibration of the mirror surface 4 without or with a pipe 2 along and / or across the axis of the device using the device 9 to give mobility to the elements 4 and 2. At the same time vibrats It helps to intensify the cooling process of the mirror surface 4, which also improves the reflectivity of the surface 4. The overheating of the same surface 4 is also hindered by the circulation of the gas medium inside the device by means of 7, as well as the filling of the grooves with liquid 13. The mirror surface 4 can vibrate in only one direction / for example, along or across the axis of the device / or simultaneously immediately in several / for example, along and across /, while the surface 4 vibrates across the axis / can / and together with the pipe 2 along o device s / Fig. 3 /. To prevent overheating of the material 5 when the device stops, one half of the mirror surface 4 can be shifted relative to the other, as shown in FIG. 4. In this case, the eccentricity is shifted and the focus of the energy flux changes, due to which the energy flux sharply decreases on the material - overheating of the material is eliminated. Vibration of the surface 4 and the displacement of one of its half relative to the other can be realized both from the same device 9, and from different devices 9, differing, for example, even in the type of work. Naturally, before starting work, starting it is necessary to restore the initial state of surface 4 and focusing energy on the material. It is important to note that the vibration of the surface 4 also contributes to additional energy impact on the 5-acoustic material, which reduces the energy supply to the heating element 8, which contains one or more different emitters for concentrated exposure to various fragments of the polymer and the material as a whole.

Преимущества предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом следующие: - уменьшается/предотвращается/загрязнение/оседание/ зеркальной поверхности трубы различными веществами, выделяемыми материалом при термообработке в трубе, такими, например, как низкомолекулярные фракции полимера, содержащими в нем до попадания материала в трубу или образовавшимися при термоокислительной деструкции полимера внутри трубы, пластификатора, препараций, воды и т.д.; это способствует более длительному сохранению первоначальной чистоты зеркальной поверхности трубы и максимальной фокусировке энерго-потока на материале, которые, естественно, изменяются при загрязнении поверхности различными веществами - в результате увеличивается продолжительность непрерывной работы устройства при постоянных параметрах обработки /меньше простои оборудования, уменьшаются энергозатраты и потери, улучшается качество готовой продукции/; - предотвращается перегрев и обрыв материала при остановах, т. к. энерго-поток сразу же при останове отводится от материала /изменяется фокусировка потока энергии при останове, путем смещения двух половин зеркальной поверхности относительно друг друга при эллипсоидном сечении зеркальной поверхности трубы, что способствует повышению производительности труда и улучшению качества готовой продукции. The advantages of the invention in comparison with the prototype are as follows: - reduces / prevents / pollution / subsidence / mirror surface of the pipe with various substances released by the material during heat treatment in the pipe, such as, for example, low molecular weight polymer fractions containing in it before the material gets into the pipe or formed during thermo-oxidative degradation of the polymer inside the pipe, plasticizer, preparations, water, etc .; this contributes to a longer preservation of the initial cleanliness of the mirror surface of the pipe and maximum focusing of the energy flow on the material, which, of course, changes when various substances contaminate the surface - as a result, the continuous operation of the device increases with constant processing parameters / less equipment downtime, energy costs and losses are reduced , the quality of the finished product improves; - overheating and breakage of the material during shutdowns is prevented, since the energy flow is immediately diverted from the material during shutdown / the focus of the energy flux during shutdown changes by shifting the two halves of the mirror surface relative to each other with an ellipsoid section of the mirror surface of the pipe, which helps to increase labor productivity and improving the quality of finished products.

Claims

Device for continuous heat treatment of long material, containing a casing, inside of which at least one thermally insulated pipe with a mirrored inner surface and processed material passing through it, means for moving a gaseous medium in the pipe, at least one heating element and a unit transporting material through a pipe, characterized in that the mirror surface of the pipe and / or the pipe itself are made movable in the longitudinal and / or transverse directions from Ocean to the tube axis, the apparatus is provided with a device for imparting mobility mirror surface and / or the tube itself.