具有多个独立可控加热系统的纤维氧化炉技术方案

一个实施例针对用于加热纤维的炉子。炉子包括构成腔室的多个壁以及位于腔室中腔室的第一和第二末端之间的供给结构。供给结构与第一加热系统连通，并且被配置为把加热的气体从第一加热系统引入到腔室的第一部分中。供给结构与第二加热系统连通，并且被配置为把加热的气体从第二加热系统引入到腔室的第二部分中。

Fiber oxidation furnace with multiple independently controlled heating systems

One embodiment is for a furnace for heating fibers. The furnace comprises a plurality of walls forming a chamber and a supply structure between the first and second ends of the chamber. The supply structure is connected with the first heating system and is configured to introduce the heated gas from the first heating system to the first part of the chamber. The supply structure is connected to the second heating system and is configured to introduce the heated gas from the second heating system into the second part of the chamber.

【技术实现步骤摘要】
具有多个独立可控加热系统的纤维氧化炉本申请是申请日为2014年4月24日、国际申请号为PCT/US2014/035326、国家申请号为201480022573.2、专利技术名称为“具有多个独立可控加热系统的纤维氧化炉”的专利技术专利申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请要求于2013年4月26日提交的美国临时专利申请序列号为61/816,376的权益，该申请通过引用的方式并入本文。
技术介绍
氧化炉通常被用来从前体(诸如丙烯酸、沥青或纤维素纤维)产生碳纤维。一种常见的处理方法涉及通过一个或多个氧化炉连续地牵引前体材料的纤维段。每个氧化炉包括各自的氧化腔室，纤维段的氧化在该腔室中发生。每个纤维段可以在第一端作为碳纤维前体被牵引到第一氧化炉中，然后在作为氧化的纤维段离开最后一个氧化炉之前多次通过每个氧化炉。滚架和张紧轮被用来牵引纤维段通过炉子的氧化腔室。每个氧化炉通过循环的热气流把纤维段加热至接近大约300℃的温度。这种炉子的实例是可以从位于明尼苏达州明尼阿波利斯市的DespatchIndustries获得的Despatch碳纤维氧化炉。这种炉子的描述可以在共同受让的美国专利No.4,515,561中找到。在’561专利中描述的炉子是“中央到末端”氧化炉。在中央到末端氧化炉中，热气从腔室的中央供给到炉子的氧化腔室并且朝向腔室的末端流动。通常，这种中央到末端氧化炉采用单个加热系统来向那个炉子的氧化腔室供给加热的气体。虽然一些加工线在单个加工线中使用多个叠加的氧化炉(其中纤维离开一个炉子并进入另一个炉子)，但是叠加的每个氧化炉使用单个加热系统。即，供给每个叠加的炉子的氧化腔室的加热气体从单个加热系统供给。
技术实现思路
一个实施例针对用于加热纤维的炉子。炉子包括构成腔室的多个壁以及布置在腔室中腔室的第一和第二末端之间的供给结构。供给结构与第一加热系统连通，并且被配置为把加热的气体从第一加热系统引入到腔室的第一部分中。供给结构与第二加热系统连通并且被配置为把加热的气体从第二加热系统引入到腔室的第二部分中。另一实施例针对利用在其中形成腔室的炉子加热纤维的方法。该方法包括利用第一加热系统加热气体并且利用第二加热系统加热气体。该方法还包括把加热的气体从第一加热系统供给到腔室的第一部分中，并且把加热的气体从第二加热系统供给到腔室的第二部分中。附图说明图1是氧化炉的一个示例性实施例的横截面平面图。图2是图1中所示氧化炉的侧视图。图3是来自图1中所示氧化炉的中央模块的立体图。图4是来自图1中所示氧化炉的中央模块的立体图，其中将顶壁移去。图5是图4和图5中所示中央模块的侧视图。图6A-6B是通过与加热的气体接触来加热纤维的方法的示例性实施例的流程图。具体实施方式图1-5示出了氧化炉100的一个示例性实施例。氧化炉100适于在利用上述类型的氧化过程产生碳纤维时使用。例如，图1-5中所示的氧化炉100的示例性实施例可以在使用一个或多个炉子的氧化过程中使用(例如，在叠加配置中)，如本领域技术人员已知的。本领域普通技术人员将认识到，为了简洁和清楚的目的，在氧化炉中使用的各种常规特征从附图和以下描述中已被省去。此类特征的实例包括，但不限于，用来调节炉子100中气流的挡板、管道、叶片、通风孔等等，用于减小不期望的工艺气体排放到周围环境中的前室和排气特征，和/或用于提高炉子100的热效率的绝缘结构、散热板和其它热特征。应当理解，图1-5中所示的示例性炉子100可以包括此类特征。在图1-5中所示的示例性实施例中，炉子100包括炉子腔室102，纤维段的氧化在该腔室中发生。在这种示例性实施例中，炉子腔室102由多个壁界定。界定氧化腔室102的壁包括顶壁104(图2中所示)、底壁106(图2中所示)、沿腔室102的相应侧面112和114的两个侧壁108和110，以及位于腔室102的相应末端120和122的两个末端壁116和118。在末端壁116和118当中的每一个中形成相应的入口(未示出)。每个入口由多个槽形成，这些槽在腔室102的第一和第二侧面112和114之间延伸，并且，被氧化炉100加热的纤维段被牵引通过这些槽。入口和槽可以以常规的方式形成。炉子100被配置为使用多个独立的加热系统128。每个加热系统128被用来把加热的气体供给到腔室102中。在这种示例性实施例中，使用两个独立的加热系统128，但是应当理解，可以使用两个以上的独立加热系统128。在以下描述中，加热系统128在这里被个别地称为“第一”和“第二”加热系统128，并且分别利用标号128-1和128-2来个别引用。而且，在图1-5中所示的示例性实施例中，所使用的气体是环境空气。炉子100包括布置在腔室102内部在腔室102的末端120与122之间的供给结构130。在图1-5所示的示例性实施例中，炉子100是中央到末端氧化炉，其中加热的气体从氧化腔室102的中央朝向腔室102的末端120和122供给。在这种示例性实施例中，供给结构130布置在腔室102的内部、在末端120与122之间在腔室102的中央或其附近并且在这里也被称为“中央供给结构130”。在图1-5所示的示例性实施例中，中央供给结构130包括一个叠加在另一个上面的多个喷嘴132。每个喷嘴132被配置为朝向氧化腔室102的两个末端120和122以近似水平和平行的加热气体流引导所接收到的加热气体流。在喷嘴132之间提供间隙，以启用喷嘴132之间的纤维段。供给结构130和喷嘴132可以以各种方式实现。例如，在图1-5中所示的示例性实施例中，每个喷嘴132是基本矩形横截面的，并且在侧壁108与110之间水平延伸但与侧壁108与110隔开。每个喷嘴132具有沿喷嘴132的、面向腔室102的末端120和122的两个侧面构成的开口。开口跨喷嘴132的宽度延伸。开口被构造并布置成使得朝向氧化腔室102的末端120和122以近似水平且平行的加热气体流引导所接收到的加热气体流。气体流与横穿氧化腔室102的那部分的每个纤维段并排地被引导。每个加热系统128被用来把加热的气体供给中央供给结构130中喷嘴132的相应不同子集。即，在图1-5中所示的示例性实施例中，第一加热系统128-1被用来把加热的气体供给喷嘴132的第一子集(在本文被单独地称为“第一喷嘴132-1”)，并且第二加热系统128-2被用来把加热的气体供给喷嘴132的第二子集(在本文被单独地称为“第二喷嘴132-2”)。每个第一喷嘴132-1在其一个或两个末端与第一供给管道134-1流体连通，以便从第一加热系统128-1接收加热的气体。同样，每个第二喷嘴132-2在其一个或两个末端与第二供给管道134-2流体连通，以便从第二加热128-2接收加热的气体。第一和第二供给管道134-1和134-2可以适当地逐渐锥变或者具有可调节的槽或其它特征(未示出)，使得加热的气体离开喷嘴132的速度基本上均匀。在图1-5中所示的示例性实施例中，第一喷嘴132-1处于氧化腔室102的上部，并且在这里也被称为“上部喷嘴132-1”。同样，在这种示例性实施例中，第二喷嘴132-2处于氧化腔室102的下部并且在这里也被称为“下部喷嘴132-2”。多个独立的加热系统128当中的每一个可以被独立控制(例如，利用一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于加热纤维的炉子，所述炉子包括：构成腔室的多个壁，所述腔室具有上部部分和下部部分；以及供给结构，所述供给结构位于所述腔室中，并且在所述腔室的第一末端和第二末端之间；其中所述供给结构与位于所述腔室的外部的第一加热系统连通，并且所述供给结构被配置为将第一加热气体从所述第一加热系统引导至所述腔室的上部部分中，从而以第一温度加热所述腔室的上部部分中的纤维；以及其中所述供给结构与位于所述腔室的外部的第二加热系统连通，并且所述供给结构被配置为将第二加热气体从所述第二加热系统引导至所述腔室的下部部分中，从而以与所述第一温度不同的第二温度加热所述腔室的下部部分中的纤维，以使得所述腔室的上部部分和下部部分在无需使用所述腔室的上部部分和下部部分之间的物理屏障的情况下维持不同的温度。

【技术特征摘要】
2013.04.26 US 61/816,376;2014.04.21 US 14/257,3831.一种用于加热纤维的炉子，所述炉子包括：构成腔室的多个壁，所述腔室具有上部部分和下部部分；以及供给结构，所述供给结构位于所述腔室中，并且在所述腔室的第一末端和第二末端之间；其中所述供给结构与位于所述腔室的外部的第一加热系统连通，并且所述供给结构被配置为将第一加热气体从所述第一加热系统引导至所述腔室的上部部分中，从而以第一温度加热所述腔室的上部部分中的纤维；以及其中所述供给结构与位于所述腔室的外部的第二加热系统连通，并且所述供给结构被配置为将第二加热气体从所述第二加热系统引导至所述腔室的下部部分中，从而以与所述第一温度不同的第二温度加热所述腔室的下部部分中的纤维，以使得所述腔室的上部部分和下部部分在无需使用所述腔室的上部部分和下部部分之间的物理屏障的情况下维持不同的温度。2.根据权利要求1所述的炉子，其中所述供给结构包括多个喷嘴，其中所述喷嘴的第一子集与所述第一加热系统流体连通，并且被用来将所述第一加热气体从所述第一加热系统供给到所述腔室的上部部分，并且其中所述喷嘴的第二子集与所述第二加热系统流体连通，并且被用来将所述第二加热气体从所述第二加热系统供给到所述腔室的下部部分。3.根据权利要求1所述的炉子，其中所述第一加热系统和所述第二加热系统中的每一个包括：各自的加热器；以及各自的鼓风机，以抽吸气体使其通过各自的加热器。4.根据权利要求3所述的炉子，其中所述第一加热系统和所述第二加热系统中的每一个的各自的加热器包括至少一个加热元件。5.根据权利要求3所述的炉子，其中所述第一加热系统和所述第二加热系统中的每一个还包括各自的电机。6.根据权利要求1所述的炉子，其中第一返回出口和第二返回出口形成在构成所述腔室的所述多个壁中的至少一个中；并且其中所述炉子还包括：第一返回结构，所述第一返回结构位于所述腔室的第一末端附近并且被配置为接收被引导至所述腔室中的所述第一加热气体的至少一部分，所述第一返回结构被配置为将所接收的第一加热气体的至少一部分引导至所述第一返回出口；第二返回结构，所述第二返回结构位于所述腔室的第二末端附近并且被配置为接收被引导至所述腔室中的所述第二加热气体的至少一部分，所述第二返回结构被配置为将所接收的第二加热气体的至少一部分引导至所述第二返回出口；以及第一返回管道，所述第一返回管道位于构成所述腔室的所述多个壁的外部，所述第一返回管道在所述第一返回出口与所述第一加热系统之间提供流体连通；以及第二返回管道，所述第二返回管道位于构成所述腔室的所述多个壁的外部，所述第二返回管道在所述第二返回出口与所述第二加热系统之间提供流体连通；以及其中所述第一加热系统被配置为接收被引导至所述第一返回出口的所述第一加热气体的至少一部分；及其中所述第二加热系统被配置为接收被引导至所述第二返回出口的所述第二加热气体的至少一部分。7.根据权利要求1所述的炉子，其中所述第一加热系统和所述第二加热系统可独立控制。8.根据权利要求1所述的炉子，其中所述第一温度高于所述第二温度。9.根据权利要求1所述的炉子，其中所述炉子包括中央到末端的炉子。10.根据权利要求9所述的炉子，其中所述供给结构被配置为：将加热气体从所述第一加热系统供给至所述腔室的上部部分，并且从所述腔室的中央朝向所述腔室的相对的末端供给；以及将加热气体从所述第二加...

【专利技术属性】
技术研发人员：汉斯·L·梅尔高德，
申请(专利权)人：伊利诺斯工具制品有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US