包括用于分配通过其中气体的排放喷嘴板的炉以及操作炉的方法技术

公开了一种炉、用于通过炉分配气体的排放喷嘴板以及操作炉的方法。示例炉包括：加热系统，其用于加热气体；基板加热体积；以及气室，其包括侧壁，所述侧壁具有在其中形成的多个通路，所述气室被配置成将加热的气体从所述多个通路引导到所述基板加热体积中，在所述气室中形成的所述多个通路中的每个通路具有相应的锥形横截面形状。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括用于分配通过其中气体的排放喷嘴板的炉以及操作炉的方法相关申请本专利要求2016年11月8日提交的标题为“炉、用于分配通过炉的气体的排放喷嘴板以及操作炉的方法(OVENS,DISCHARGENOZZLEPLATESFORDISTRIBUTIONOFGASTHROUGHANOVEN,ANDMETHODSTOOPERATEANOVEN)”的美国专利申请序列号15/345,553的优先权。美国专利序列号15/345,553的全部内容以引用方式并入本文中。
技术介绍
氧化炉通常用于从前体(例如丙烯酸、沥青或纤维素纤维)生产碳纤维。一种常见的处理方法包括将前体材料的纤维段连续地抽拉通过一个或多个氧化炉。氧化炉中的每个包括相应的氧化室，在氧化室中发生纤维段的氧化。可以将每个纤维段作为碳纤维前体抽拉到第一氧化炉中，并且然后在作为被氧化的纤维段离开最后的氧化炉之前，所述纤维段多次通过每个氧化炉。辊架和张紧器用于将纤维段抽拉通过炉的氧化室。每个氧化炉通过热气体的循环流动将纤维段加热到接近约300℃的温度。这样的炉的示例是购自明尼苏达州明尼阿波里斯的迪斯派奇工业公司(DespatchIndustries，Minneapolis，Minn)的迪斯派奇碳纤维氧化炉(DespatchCarbonFiberOxidationOven)。这样的炉的描述可以在共同转让的美国专利号4,515,561中找到。‘561专利中描述的炉是“中心到端部”的氧化炉。在中心到端部的氧化炉中，热气体从室的中心供应到炉的氧化室，并流向室的端部。通常，这样的中心到端部的氧化炉包括位于室的中心的中心供应结构。中心供应结构包括一个层叠在另一个之上的多个供应气室。在层叠的供应气室之间提供间隙，以使得纤维段能够在气室之间通过。每个气室包括管道结构，该管道结构通过其一个端部或两个端部接收加热的空气。每个气室包括形成在相应管道结构的相对两个侧壁中的每一个侧壁中的孔阵列。该孔阵列在这里也称为“喷嘴”。每个气室被配置成接收加热的空气，并将加热的气体以大致水平且平行的加热的气体流的形式朝向氧化室的两个端部引导流出喷嘴。通常在形成气室结构的侧壁的一对相对薄的金属片中形成这样的喷嘴。这些金属片在这里也称为“喷嘴片”。图1至图2示出传统喷嘴片100的一个示例的一部分，在该具有在喷嘴片100中形成有喷嘴102。喷嘴片100通常具有小于四分之一英寸的厚度，并且由铝或适合在炉中使用的类似材料制成。通常通过对片进行穿孔在每个喷嘴片100中形成喷嘴102。考虑到这样的喷嘴片相对较薄和喷嘴在喷嘴片中的较大数量，通常在每个喷嘴片的外表面上分层地构造出六边形蜂窝材料片，以便加强薄的喷嘴片并帮助控制离开喷嘴的空气的角度方向，使其以更均匀且平行的流离开喷嘴。图3示出六边形蜂窝材料片104的一部分，并且图4示出安置在图1至图2所示的喷嘴片100的外表面上的六边形蜂窝材料104。然而，将六边形材料片中的开口与薄的喷嘴片中的相应喷嘴精确对准可能是困难的。六边形材料的开口与喷嘴片中的喷嘴的不对准可能导致离开喷嘴的空气以不太均匀且不太平行的流离开喷嘴。此外，将两个六边形材料片添加到每个气室增加了制造和组装每个气室的成本。
技术实现思路
一个实施例涉及一种用于加热纤维的炉。炉包括设置在炉的第一端部和第二端部之间的炉内的供应结构。供应结构包括一个层叠在另一个之上的多个气室，在所述多个气室之间具有间隙。气室与加热系统流体连通。至少一个气室包括至少一个侧壁，所述至少一个侧壁包括在其中形成的多个通路，所述至少一个气室被配置成将加热的气体的至少一部分从多个通路引导到炉的内部中。在所述至少一个气室中形成的多个通路中的每个通路具有相应的锥形截面形状。另一实施例涉及使用炉加热纤维的方法。所述方法包括将加热的气体供应到设置在炉的内部的供应结构。所述供应结构包括一个层叠在另一个之上的多个气室，在所述多个气室之间具有间隙。方法进一步包括将加热的气体的至少一部分从在至少一个气室的至少一个侧壁中形成的通路引导到炉的内部中，所述通路具有锥形截面形状。附图说明图1示出传统喷嘴片的一个示例的一部分。图2是图1所示的喷嘴片的截面图。图3示出六边形蜂窝材料片的一部分。图4示出安置在图1至图2所示的喷嘴片的外表面上的图3的六边形蜂窝材料。图5是炉的一个示例性实施例的立体图。图6是图5所示的炉的立体图，其中顶壁从炉的室被移除。图7是图5所示的炉的横截面平面图。图8示出图5所示的炉的中心供应结构的细节。图9是供应气室的一个示例性实施例的横截面平面图。图10是图9所示的供应气室的一个侧壁的侧视图。图11更详细地示出图10所示的侧壁的一部分。图12是图11所示的侧壁的一部分的截面图。图13是图12所示的其中一个喷嘴的详细视图。图14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。图15示出一种替代的锥形横截面喷嘴形状。图16示出提供流过基板加热体积的恒定空气流的另一示例炉。图17示出示例侧壁和通路。具体实施方式图5至图7示出氧化炉500的一个示例性实施例，在所述氧化炉500中可以使用下文中描述的喷嘴板。然而，应当理解，下文中描述的喷嘴板也可以在其它氧化炉中使用。图5至图7所示的氧化炉500适合于使用上述类型的氧化工艺生产碳纤维。例如，如本领域技术人员已知的，图5至图7所示的氧化炉500的示例性实施例可以用于一种氧化工艺，该氧化工艺利用一个或多个炉(例如，层叠配置的炉)。本领域技术人员将认识到，为了简洁和清楚起见，已经从附图和以下描述中省略了在氧化炉中使用的各种常规特征。这样的特征的示例包括但不限于用于调节炉500内的气体的流动的挡板、管道、叶片、通气口和类似结构，用于减少不期望的处理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500的热效率的绝缘体、百叶窗以及其他热学特征。应当理解，图5至图7所示的示例性炉500可以包括这样的特征。在图5至图7所示的示例性实施例中，炉500包括在其中发生纤维段的氧化的炉室502。在该示例性实施例中，炉室502由多个壁限定。限定氧化室502的壁包括顶壁504、底壁506、沿着室502的相应侧面512和侧面514的两个侧壁508和侧壁510、以及在室502的相应端部520、522处的两个端壁516、518。在端壁516和端壁518中的每个端壁中形成用于纤维的相应入口。每个入口由在室502的第一侧面512和第二侧面514之间延伸的多个狭口形成，并且由氧化炉500加热的纤维段被抽拉通过所述多个狭口。可以以常规方式形成入口和狭口。炉500还包括加热系统524。加热系统524用于将加热的气体供应到室502中。在该示例性实施例中，所使用的气体是环境空气。可以以各种方式实施加热系统524。在图5至图7中所示的示例性实施例中，使用至少一个加热器526(在图7中示出)、将气体抽吸通过加热器526的鼓风机528(在图7中示出)以及为鼓风机528提供动力的电动机530实施加热系统524。可以以各种方式实施每个加热器526。例如，可以使用一个或多个加热元件实施每个加热器526。此外，可以使用间接气体加热器、电加热器或它们的组合实施每个加热器526。可以以其他方式实施每个加热器526。例如，可以使用一个或多个合适的控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种炉，其包括：加热系统，其用于加热气体；基板加热体积；以及气室，其包括侧壁，所述侧壁具有在其中形成的多个通路，所述气室被配置成将加热的气体从所述多个通路引导到所述基板加热体积中，在所述气室中形成的所述多个通路中每个通路具有相应的锥形横截面形状。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.08 US 15/345,5531.一种炉，其包括：加热系统，其用于加热气体；基板加热体积；以及气室，其包括侧壁，所述侧壁具有在其中形成的多个通路，所述气室被配置成将加热的气体从所述多个通路引导到所述基板加热体积中，在所述气室中形成的所述多个通路中每个通路具有相应的锥形横截面形状。2.根据权利要求1所述的炉，其中所述基板加热体积包括与所述气室相对的返回结构，以将所述加热的气体的至少一部分引导出所述基板加热体积。3.根据权利要求2所述的炉，其中所述返回结构将所述加热气体的所述至少一部分引导至所述加热系统。4.根据权利要求1所述的炉，其中所述多个通路使用一个或多个重复图案分布在所述侧壁上。5.根据权利要求4所述的炉，其中所述一个或多个重复图案包括在所述侧壁上的所述通路的布置，以优化所述加热气体在所述基板加热体积中的负载区域上的分布。6.根据权利要求1所述的炉，其中所述侧壁包括具有所述多个通路中的第一通路的第一区段和具有所述多个通路中的第二通路的所述侧壁的第二区段，所述侧壁包括位于所述侧壁的所述第一区段与所述侧壁的所述第二区段之间的第三区段，所述侧壁的所述第三区段没有用于引导所述加热气体的通路。7.根据权利要求1所述的炉，其中在所述气室的所述侧壁中形成的所述多个通路中的每个通路包括相应的入口开口和相应的出口开口。8.根据权利要求7所述的炉，其中在所述气室的所述侧壁中形成的所述多个通路中的至少一个通路包括从所述相应的入口开口延伸的锥形段。9.根据权利要求8所述的炉，其中包括所述锥形段的所述多个通路中的所述至少一个通路进一步包括沿着所述相应的入口开口的弯曲或倾斜的边缘。10.根据权利要求7所述的炉，其中在所述气室的所述侧壁中形成的所述多个通路中的至少一个通路包括从所述相应的入口开口延伸的锥形段，以及从所述锥形段的端部延伸到所述相应的出口开口的直段。11.根据权利要求1所述的炉，其中所述气室从所述气室的气体输入位置朝向所述气室的相对端部渐缩。12.根据权利要求11所述的炉，其中所述侧壁被配置成以基本均匀的体积从所述多个通路输出所述气体。13.根据权利要求1所述的炉，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：汉斯·L·梅尔高德，丹尼尔·M·鲁夫，马修·本森，菲利普·乌，罗伯特·杰拉尔德·格雷厄姆，罗尔夫·道格拉斯·克拉格赛斯，
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