氧化炉的端面密封部件制造技术

本发明专利技术提供了一种炉，该炉含有炉腔，产品通过炉腔时即经过处理。该炉的炉壁上有孔，产品在处理过程中通过所述孔来回地穿入和穿出炉腔。该炉的前腔邻接于炉壁，包围回流空气导管；所述回流空气导管将环境气体吸入前腔内，并且工艺气体通过至少一个炉壁上的孔从炉腔内进入前腔。该炉的喷嘴位于前腔和炉腔的外部，与所述回流气体导管相流通。所述喷嘴接收由回流气体导管吸入的气体，并引导所混合的其他大致朝向至少一个前腔孔，周围气体可通过前腔孔槽进入前腔，形成临近于至少一个孔的空气幕。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及一种用于氧化炉的密封部件，用于使工艺气体从氧化炉向周围环境的排放最小化，具体涉及一种外设于一前腔(vestibule chamber)的端面密封部件,所述前腔用以捕捉来自炉腔的工艺气体，并使冷空气对炉腔的渗透达到最小化。
技术介绍
传统的端面密封部件，如美国专利号6，776，611所公开的用在氧化炉上的端面密 封部件，对抗由于炉腔内自然压力上升而引起的上部产品狭缝的工艺气体流失，即所称的“烟囱效应”。然而，传统的端面密封部件趋向于引入大量的空气，这些空气的温度显著低于炉腔内用于处理产品纤维的工艺气体。这些相对较冷的空气被引入炉腔内后会产生温度梯度，这将可能导致产品纤维之间的不均匀性。并且，暴露于由端面密封部件引入的相对较冷的空气的工艺气体容易在炉腔内冷凝，形成的冷凝物称之为“焦油”。焦油可在炉腔内累积，并降低端面密封部件的性能。因此，需要定期去除焦油，由此需要定期关闭氧化炉，此期间将造成生产上的损失。为了最大限度地减少工艺气体排放至氧化炉的周围环境中，通常在端面密封部件的外侧设置一个前腔，前腔通过端面密封部件与炉腔分离。但是，纤维需要重复地穿入和穿出前腔以通过炉腔被处理，由此提升了前腔的温度。前腔内温度升高，使得压力上升，进而迫使空气由前腔进入周围气压相对较低的环境。为了克服这个问题，传统的氧化炉通常加大气体排放出前腔的速率，并将气体传送至清除器或其他处理系统中，对这些废气进行处理。但是，工艺气体从前腔排放出的速率越高，需要进行废气处理的工艺气体的量就越大。并且，尽管降低传统前腔内的气温可以使压力上升得到最小化，但这种条件会促进焦油的形成，这是不期望的。
技术实现思路
第一方面，本专利技术涉及一种含有炉腔的炉，产品经由炉腔而获得处理。产品被暴露在期望的处理温度和炉内工艺气体。炉壁界定出多个孔，产品经由这些孔进入及离开炉腔。前腔被设置在炉壁附近，并通过炉壁至少部分地与炉腔分离。前腔包括至少一个孔，环境空气可以通过该孔从炉的周围环境中进入前腔。前腔内设置有回流空气管，回流空气管吸入空气幕气体Oair curtain gas),空气幕气体包括以下气体的至少一种的一部分(i)通过炉壁上设置的多个孔中的至少一个，由炉腔进入前腔的工艺气体；以及(ii)从周围环境中进入前腔内的环境气体，其中工艺气体相对于环境气体具有较高的温度。前腔外部设置有一喷嘴，喷嘴邻接于前腔的至少一个孔，并与回流空气管流体连通，以接收至少一部分由回流空气管吸入的空气幕气体，并引导空气幕气体大体朝向前腔上的至少一个孔，从而形成与至少一个孔邻接的空气幕。空气幕被引导至大体朝向一个孔，从而干扰工艺气体和外部环境气体的至少一种通过前腔的孔从前腔流入周围环境。以上概述提供的简单的概括，以提供关于所述的系统和/或方法的某些方面的基本了解。本概述并非对所述系统/方法的详尽表达。其目的不在于确定关键/重要部件或者划定该系统和/或方法的范围。其目的仅在于提供以下详细描述的简单形式的前序。附图说明本专利技术的某些部件或部件的设置可以外形来呈现，说明书中将结合附图其实施例作详细说明。图I为一个碳纤维产品生产工艺的示例性实施方案。图2为一个氧化炉的示例性实施方案的立体图，该氧化炉包括一对堆叠炉腔设置在每个炉腔上的端面密封部件，以最大限度地减少工艺气体从对应炉腔中散逸出来。 图3为一个氧化炉示例性实施方案的局部剖视图，该氧化炉用于在产品多次通过氧化炉的过程中对产品进行处理。图4为图5中沿着线4-4的横断面视图。图5为一个包括端面密封部件的氧化炉示例性实施方案的俯视图，该端面密封部件包括设置在前腔内的一套喷嘴。图6为图3中所示的氧化炉中圆圈部分的放大图。具体实施例方式为了方便说明，本申请采用了特定术语，但所述术语并非作为本专利技术的限制。在此所述的相关语言最好结合附图加以理解，附图中相同的数字用于表示相同或类似的部件。进一步地，在附图中，某些特征可能以示意图的形式展现。同时需要指出的是，本专利技术中，词语“至少一个”与多个元素连用时，其意为其中的一个元素，或者两个或两个以上元素的组合。例如，“第一部件和第二部件中的至少一个”，在本申请中意思为第一部件、第二部件、或第一部件和第二部件。类似地，“第一部件、第二部件和第三部件中的至少一个”，在本申请中的意思为第一部件、第二部件、第三部件、第一部件和第二部件、第一部件和第三部件、第二部件和第三部件、或第一部件和第二部件和第三部件。参见图I中的生产设施15的实施例，本专利技术大体上涉及一个用于处理产品的氧化炉10，以及用于对产品进行氧化的方法。例如，所述的产品可以是细长的纤维、线、网或其他连续的细长物质，这些产品在处理过程中多次穿越氧化炉10。为简洁起见，图I所示的氧化炉10将被描述为用于将聚丙烯腈(“PAN”)纤维14转化成氧化的PAN纤维12，纤维12在氧化炉10中氧化后经额外步骤进一步处理，最终成为碳纤维细丝17形式的终产品。以下所述的实施例中，进入一个或多个氧化炉10中的产品称为PAN纤维14，离开氧化炉10的产品称为氧化PAN纤维12，离开炉22或生产设施15的其他部分而被收集为终产品的成品在本文中称为碳纤维17。如图I以框图形式显示的，生产设施15具有一个筒子架(creel) 16，用于解开和分配PAN纤维14，这些纤维将在氧化炉10中经过处理成为氧化PAN纤维12，并且最终收集成为碳纤维17。多个PAN纤维14同时由筒子架16分配以形成片状、带状、丝束状或网状的PAN纤维14。PAN纤维被解开之后，它们经过一个预处理装置18(如现有技术中熟知的具有多个棍的张力架(tension stand))。PAN纤维14随后被输送进入一系列氧化炉10中。氧化炉10可以任选地具有多个炉腔32a、32b，炉腔可以如图2和图3所详细显示的那样进行成对叠放。氧化炉10的每个纵向末端附近设有一系列拉辊20，以多通路地将纤维从氧化炉10拉出，并在纤维通过氧化炉10时保持所需的张力。通过驱动一个或多个拉辊20，可以使纤维以所需的速度输送通过氧化炉10。其余的拉辊20可以是从动的，其旋转以使得纤维得以变换，在纤维输出和重新进入氧化炉10的传输过程中保持纤维的张力。生产过程中所使用的氧化炉10的数量视以下因素而定所氧化的特定PAN纤维14，所要氧化的PAN纤维的数量，以及处理这些纤维的工艺要求。在授权Sprague的美国专利号6，776，611中，公开了用于氧化PAN纤维14的系统的例子，在此通过引用将其公开的内容合并至本文。从氧化炉10中出来的氧化的PAN纤维12可以任选地在一个或多个二级炉22中被进一步热处理，由此产生的产品为碳纤维17。下一步，碳纤维17通过表面处理设备24进行处理，再经通常包括干燥设备的尺寸调节站26处理。碳纤维17进而通过卷绕器28卷绕 起来，和/或捆成一组组纤维(称为“足尖”(toe))。每个“足尖”含有成百上千根独立的碳纤维17。多个足尖通常被编织或编排在一起，通常还与其他元件(包括强度元件和弹性元件)编织在一起。如同本领域技术人员将意识到的，在生产设施15中也可以使用其他处理设备和/或额外的预处理装置18或拉辊20。专利号为4，100, 004的美国专利公开了一种示例性的生产设施，其包括由前体PAN制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.01.29 US 61/299,4391.一种炉,其包括 炉腔，产品通过所述炉腔而被处理，所述产品在炉腔中被暴露于期望的处理温度和工艺气体中； 炉壁，所述炉壁上有多个孔，所述产品通过孔穿入和穿出炉腔； 前腔，所述前腔邻接于炉壁，并且通过炉壁至少部分地与炉腔分离，所述前腔包括至少一个孔，大气通过该孔从炉的周围环境中进入前腔； 回流气体导管，所述回流气体导管位于所述前腔内，用来吸入空气幕气体，所述空气幕气体含有以下气体的至少一种的一部分从炉腔通过炉壁上多个孔的至少一个进入前腔的工艺气体，以及从周围环境中进入前腔的环境气体，其中工艺气体的温度相对高于环境气体；和 喷嘴，所述喷嘴置于前腔的外部，并邻接于至少一个前腔上的孔，并与回流气体导管流体连通，用于接收至少一部分由回流气体导管引入的空气幕气体，并且引导空气幕气体大致朝向前腔上的至少一个孔，以在邻近于所述至少一个孔处形成空气幕；所述空气幕干扰工艺气体和环境气体中的至少一种通过至少前腔上的孔从前腔向外流入周围环境中。2.如权利要求I所述的炉，所述炉还含有设于回流气体导管和喷嘴之间的空气动力源，用以促进空气幕气体的气流从所述回流气体导管流向所述喷嘴。3.如权利要求2所述的炉，所述炉还含有导管，用于在回流气体导管和喷嘴之间传输空气幕气体，其中大部分的导管暴露于前腔内的升高的温度环境中。4.如权利要求2所述的炉，所述炉还含有位于回流空气导管和喷嘴之间的加热器，用以提升传送至喷嘴的空气幕气体的温度，使其温度升高至大于由回流气体导管所吸入的空气幕气体的温度。5.如权利要求4所述的炉，所述加热器将所述空气幕气体的温度提升至约为炉腔内的处理温度。6.如权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：菲利普·S·斯普雷格，
申请(专利权)人：利兹勒有限公司，
类型：发明
国别省市：