连续处理热交换腔中的合成纱线的方法和装置的制作方法

专利名称：连续处理热交换腔中的合成纱线的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种连续处理热交换腔中的合成纱线的方法和装置，其中要处理的纱线直接与热交换介质接触，热交换腔具有纱线入口和纱线出口，在纱线入口和纱线出口上分别设置充有密封介质的密封装置，该密封装置具有靠近输出纱线或输入纱线的密封介质输入通道。
这种冷却装置或加热装置的缺点在于，会阻止加热流体或冷却流体从纱线入口或纱线出口排出。为了解决这一问题，现有技术(DE-OS2430741)公开了不同的密封装置，如筒式密封、唇式密封以及迷宫式密封，由于结构简单被广泛使用。此外，例如EP760874(即WO95/32325)公开这样一种迷宫式密封。该迷宫式密封包括多个节流腔，它们通过小通孔彼此连通，其尺寸正好可以穿过纱线。为了起到密封作用，在迷宫式密封的各外端输入压缩空气。其压缩空气也可以由蒸汽或高热蒸汽代替。
带有这种类型的特别是气态介质的密封虽然很有意义，但密封介质还要进入热交换腔并在此处与由液体如水构成的热交换介质接触，会产生泡沫。如果使用气态的密封介质和液态的热交换介质特别容易出现该问题。
这对于卧式结构的热交换器并不重要，其原因是，泡沫一般都在液体水平面之上形成，并且，由于液体的作用与纱线平行分布，因此，通过纱线与热交换介质直接接触形成的热交换不断顺利地进行。但在多数情况下需要的热交换器或冷却器并不是水平设置，而是垂直设置或随意倾斜设置。这样，会在热交换器的上端形成泡沫区域，这会导致热交换效果大大降低并需要明显增大处理距离。
本发明的目的是通过权利要求1的方法和权利要求11、15和17的装置实现的。
本发明的构思在于，由于密封介质如空气及所有气态介质会产生很强的隔绝作用，如果将密封介质与穿过热交换腔的纱线可以分开，就可以明显改善热交换器的效率。这完全不取决于密封介质不进入热交换腔并混合，而是要将密封介质与纱线分开，使得热交换介质对纱线产生作用，由此，得到稳定合理的热交换比。
US-PS3783649描述了一种流体密封装置，它试图防止密封介质进入热交换腔并防止与热交换介质在其腔中混合。在该系统中，流体本身作为密封装置并在物料进出口之前在热交换腔中形成流体密封。流体，例如水，以很高的速度流向热交换腔的流通口，其中，通过从密封腔流出的密封介质的速度确定密封流体的出口以及织品的流通口，其流通口在热交换腔的出口或入口后或前连通。只要密封流体不会由于静压产生某种滞流，密封流体就流入具有织品的溢流腔并在这里风干或排出。可以看出，为了在热交换腔和密封介质的泄压之间或其速度之间保持这种平衡，需要进行压力控制，其费用较大；此外，所述的流体密封系统所占用的场地及其制造需要很大的费用。
本发明与所述现有技术主要的不同在于在通常的密封装置中如迷宫式密封中充入密封介质，而密封介质本身并不形成密封装置。本发明的装置结构、操作简单，并且压力调节不易出问题。另外，其热交换操作是可控制的。
DE-OS2002349公开了密封相邻腔的方法和装置，其中容纳在其腔中的气态介质被吸出并在槽或流口区域以相对于料道较小的角度再进入同一腔。该公知的方法不易阻止泡沫的形成，这是由于随着热交换介质的进入会产生喷射作用，通过其喷射作用会吸入不可控的空气且与液体混合产生泡沫。
通过对密封装置充入密封介质并在热交换腔之前输出密封介质来防止其完全不进入密封腔并由此完全可以不与穿过热交换腔的纱线接触。
通过纱线口输出热交换介质的优点还在于，不需要准确地调节密封介质和热交换介质。在各种情况下，其热交换介质必定是从热交换腔向外排出。原则上，混合的热交换介质/密封介质从热交换腔向外排出，使得密封介质在热交换腔中与纱线分开。
为了简化起见，热交换介质与密封介质一起排出，接着将热交换介质与密封介质分离并可以对热交换介质进行再利用。
使密封介质与穿过热交换腔的纱线分离的另一方法是，虽然密封介质进入热交换腔，但通过一定的高压防止热交换介质从热交换腔排出，而将进入热交换腔的密封介质与纱线分开，从而阻止对热交换介质的隔绝作用。
使密封介质与穿过热交换腔的纱线分离的又一方法是，热交换介质导入热交换腔内部的纱线上，以增强直接接触，并通过流动使穿过热交换腔的密封介质与纱线分开。
通过监控密封介质的进入及泡沫的形成，可以根据需要获得一定的泡沫区，并由此缩短热交换距离，从而以简单的方式可以适应不同的操作条件如在纱线的运行速度改变时。
根据所采用的方法，其热交换器具有密封介质的输出通道，它设置在热交换腔的纱线口附近。根据其作用，其密封装置包括具有节流腔的迷宫式密封。通过其输入通道在最接近纱线出口或纱线入口的节流腔之间通入，防止密封介质泄漏，而输出通道从最接近热交换腔的节流腔引出，可以使得密封介质及热交换介质膨胀输出。为了排出进入热交换腔的密封介质在热交换腔中设置穿过纱线的导板，而使得输入的密封介质按与纱线分开。
为了导引热交换介质并改善与穿过热交换腔的纱线的直接接触，在热交换腔中与纱线对中地设置变窄部分，其中在变窄部分之前和之后设置热交换介质的输入通道和输出通道，使得热交换介质按与纱线运行的方向相反的方向流过其变窄部分。
从直接设置在热交换腔之前或之后的节流腔排出的密封介质进入热交换腔，但距纱线口具有一段距离，由此，防止密封介质进入纱线口区域，从输出管道进入热交换腔的密封介质与纱线这样分开，即避免影响其热交换。这种结构的热交换器的主要优点在于，能够以简单的方式控制泡沫的形成并由此控制、改变其冷却长度。
所有实施方案的热交换腔的结构以这样的方式特别有益地与可控的冷却距离相联系，例如对于立式设置的热交换腔而言，运行的纱线与冷却液的水平面相交。
其中，附图标记说明如下F 纱线1、10、100 热交换腔100’、100”、100部分腔11 纱线出口12 纱线入口13 导板14 排放口15、15’、15”热交换介质输入通道16 热交换介质输出通道17 排气通道18 排气阀19 变窄部分2 密封装置21 输入通道22 输出通道23 节流腔24 密封介质压力调节装置
25、25’ 输出通道4 分离腔41 热交换介质泵42 热交换介质压力调节装置6 基体60 盖板

图1所示出的作为冷却器的热交换器具有基体6和盖板60。其热交换器是可分开的，即通过卸下盖板60使得基体6上运行的纱线暴露出来，这样可以顺利地引穿其纱线F。根据相应的目的，在竖直设置的热交换器上设置一排放口14，以便在打开热交换腔1之前可以排出其冷却介质。
其热交换器包括具有纱线入口12和纱线出口11的热交换腔1。为了防止冷却液体的泄漏，在纱线入口12之前和在纱线出口11之后分别设置密封装置2，为了简化起见，其密封装置2由具有节流腔23的迷宫式密封构成，纱线F从上向下穿过其节流腔23。其密封装置2通过输入通道21加入密封介质，如空气。其密封介质输入到在纱线进入热交换器时其纱线F穿过的两第一节流腔之间，而后经输出通道22从纱线入口12之前的最后一节流腔23再进入其热交换腔1。其冷却介质也可以进入其入口12之前的最后一节流腔23或出口11之后的第一节流腔23，直到由其密封介质使其在那里滞留。
其热交换腔1具有冷却介质的入口15，所述冷却介质流过其热交换腔1。经入口12和出口11其冷却介质从其热交换腔1排出并汇集到入口12之前和出口11之后的节流腔23，与密封介质一起经输出通道22进入分离腔4，其分离腔也可以盛放备用的冷却介质。这样，热交换介质与密封介质不会在热交换腔1中混合，使得不会在热交换腔1中产生泡沫。由于冷却介质和密封介质首先在与其入口12或出口11相邻的节流腔23中彼此接触，使得空气与水的混合首先在热交换腔1之外进行。一旦在热交换腔1中特别是在其工序的初期产生泡沫，它们会在阀门18开启时经排气孔17排出。在热交换腔1水平设置时，为此其排气孔17设置在盖板60上。在热交换腔1垂直设置时，通过其排出口和其阀门调节其冷却剂的水平面，以调节所希望的冷却距离。
冷却介质的循环由泵41通过压力调节装置42而控制。同样，密封介质由压力调节装置24控制且输入通道21通入两密封装置2。通过将冷却介质及密封介质引到使两种介质压力降低的节流腔23，不需要准确的调节两种介质的压力平衡。其冷却介质的压力的大小应能产生所希望的循环，而在一定压力作用下的密封介质使得节流腔23与输出通道22起作用。两种介质膨胀并在大气压力下流回到其收集容器4中，在其收集容器中冷却介质与空气分离，消除泡沫。同时，在热交换腔1的冷却介质经入口15再被输入之前，其冷却介质在这里还要被冷却。
图2示出了其基体的透视图，它具有热交换腔1和密封装置2，它们具有与图1的输入通道21及输出通道22、14和17连通的接口。
图3示出了热交换器的另一实施方案，其中其纱线F同样从上向下运行。经输入通道21密封介质如空气被输入密封装置2，在这里它是一种迷宫式密封并具有4个节流腔23，密封热交换腔10的纱线出口11及纱线入口12。在该实施方案中，没有设置密封介质的输出通道，而为了通过输入通道15流入热交换腔10的冷却介质设置一输出通道16，以便使冷却介质从热交换腔10流过。密封介质通过这样的压力经输入通道21输入其密封装置2，以防止冷却介质从热交换腔10的纱线通口11和12排出。特别是对于垂直的结构，在纱线出口11冷却介质向上对液体的冷却介质加压，会在热交换腔10中产生不希望的泡沫。此外，起隔绝作用的向上的空气加压会阻碍纱线F与冷却介质之间的热交换。为此，在纱线运行方向且在纱线出口11之前直接设置一V形导板13，使得向上的压缩空气向侧边偏转并由此避开纱线F。其V形导板13在其角上具有一使纱线F通过的窄通路，压缩空气不会在这里上升。由于纱线F的运行方向与压缩空气的运动相反，也不可能夹杂纱线。逆着纱线F的运行方向，压缩空气由导板13的作用避开纱线F并偏转到侧面。上升的压缩空气及可能产生的泡沫与冷却介质一起经输出通道16排出。与图1的实施方案一样，处理冷却介质和密封介质的混合物即分离空气和水，进行冷却并再送回到回路中。在这里其密封介质也可以通过排气口17排出或形成一冷却介质的可控水平面并由此形成一可变的冷却距离。
图4示出了本发明主题的又一实施方案。两密封装置2经输入通道21充入优选为空气的密封介质。冷却介质经输入通道15输入并从热交换腔10再由输出通道16排出。为了避免其冷却介质在纱线入口12同样将纱线带入热交换腔10及避免上升的压缩空气对纱线F产生隔绝作用，从纱线入口12前面设置的节流腔23将密封介质经输出通道25和25’导入热交换腔10，而与纱线入口12远离，使得压缩空气避开纱线F并从侧面上升到热交换腔10的壁。此外，通过这样的装置也改善了冷却效果。
图5示出了本发明热交换器的另一实施方案。纱线从下向上运行，然而它反向运行也是没有问题的。如上面所述的一样，其密封装置2同样设有密封介质的输入通道21并充入作为密封介质的空气。它也可以设置图1中的输出通道22或图4中的输出通道25和25’。也可以想到并采用图3实施方案中的导板13。而本实施方案的特别之处在于，其热交换腔100通过变窄部分19将其分成腔100’、100”和100。其中冷却介质经输入通道15输入，而通过输出通道16排出，使得冷却介质在与纱线运行的方向相反的方向流过其热交换腔100。
可以看出，其纱线通过工序的捻度配置形成气圈并将捻转施加给冷却介质。冷却介质在离心力的作用下挤压到热交换腔100的边缘区域，而上升压力冷却介质与纱线F一起处在中部，且其纱线与上升气压密封介质接触。为了形成这种影响，由此设置变窄部分19，使得纱线F对中地保持在热交换腔100的中部。其变窄部分19还起到增强该位置冷却介质流动的作用，从而通过强制流动的冷却介质使得上升的空气与纱线F分开。从该实施方案中还可看出，可以明显改善冷却效果。
通过将密封介质与穿过热交换腔的纱线F分开，明显改善了冷却效果。其效果提高40％。此外，冷却器需要的水和空气降低。特别是在非水平结构中通过高的冷却效果缩短了冷却长度。热交换腔效率的明显提高基于在热交换腔中没有空气，至少水不带压的流动。纱线不再与带压密封介质接触，使得纱线穿过热交换腔时始终直接与热交换介质接触。同时，通过充入的密封介质密封其热交换腔，防止冷却介质的泄漏。所有所述实施方案的共同点在于，在纱线穿过热交换腔时，密封介质与纱线F分离，即或是密封介质根本不进入其腔，或是在该腔中其密封介质与纱线分开。可以采用上述的各实施方案，也可以对上述实施方案的一个或多个以有益的方式进行不同的组合。
此外，在本发明的可能范围内，通过对密封介质和/或冷却介质的压力调节来形成一确定的泡沫形成腔，以缩小特别有益的冷却距离。这样，以简单的方式使得冷却与减慢的运行速度相适应。对此，可以采用图5分隔腔，其中的两个腔只通过冷却介质起作用，而第三腔容纳实际上不起冷却作用的泡沫或空气。为此，在这种情况下，还可以给腔100”和腔100’配置冷却介质输入通道15”和15’，有选择地使得冷却介质流过一个、两个或所有三个腔。
从所述实施方案可知，密封介质经输入通道21向密封装置2施加高压。而更进一步的特征在于，在输出通道22形成负压，使得密封装置2处于负压状态。从纱线口11和12出来的冷却介质很快地远离出口并回到冷却回路中。可以去掉输入通道21，这样增强节流腔23中的抽吸作用，防止泄漏。特别是在纱线离开用冷却介质浸润的热交换腔1的纱线出口11处，用冷却介质、空气对密封装置加压，无论是通过高压还是负压都会产生同样的效果，即从冷却介质中出来的纱线很快干燥。
权利要求
1.一种密封热交换器的方法，它连续处理热交换腔中的合成纱线，在其中要处理的纱线直接与热交换介质接触，热交换腔具有纱线入口和纱线出口，在纱线入口和纱线出口上分别设置充有密封介质的密封装置，该密封装置具有靠近输出纱线或输入纱线的密封介质输入通道，其特征在于其密封介质与穿过热交换腔的纱线分开。
2.如权利要求1的方法，其特征在于其密封介质在热交换腔(1)之前输出。
3.如权利要求1或2之一的方法，其特征在于其热交换介质经输入通道(21)输入热交换腔(1)并通过热交换腔的纱线出口(11)和/或纱线入口(12)，其密封介质由从纱线口(11、12)输出的热交换介质阻止在热交换腔(1)的入口处。
4.如上述权利要求之一或多个的方法，其特征在于热交换介质与密封介质一起输出。
5.如上述权利要求之一或多个的方法，其特征在于热交换介质与密封介质一起输出并膨胀，进行再利用的热交换介质输入到热交换器(1)。
6.如至少权利要求1的方法，其特征在于进入热交换腔(10)的密封介质由纱线(F)引出。
7.如上述权利要求之一或多个的方法，其特征在于流过热交换腔(1)的热交换介质导入热交换腔(100)内部的纱线(F)上，以增强纱线与热交换介质的直接接触。
8.如上述权利要求之一或多个的方法，其特征在于纱线横穿冷却介质的水平面。
9.如权利要求8的方法，其特征在于密封介质和冷却介质之间的压力差这样调节，即其密封介质可控地进入热交换腔(1、10、100)，以在热交换介质和由热交换介质和密封介质(泡沫)之间调节一确定的水平面，由此，在热交换腔(1、10、100)中调节出一所希望的有效热交换距离。
10.如上述权利要求之一或多个的方法，其特征在于在其热交换器主要为垂直结构时，其纱线(F)从下向上运行。
11.一种热交换器，它连续处理热交换腔(1、10)中的合成纱线，在其中要处理的纱线(F)直接与热交换介质接触，热交换腔具有纱线入口(12)和纱线出口(11)，在纱线入口和纱线出口上分别设置充有密封介质的密封装置(2)，该密封装置具有靠近输出纱线或输入纱线的密封介质输入通道(21)，其特征在于在热交换腔(1、10)附近设置密封介质输出通道(22；25、25’)。
12.如权利要求11的，其特征在于其密封装置(2)是具有节流腔(23)的迷宫式密封。
13.如上述权利要求11或12之一的热交换器，其特征在于输入通道(21)在最接近纱线出口(11)或纱线入口(12)的节流腔(23)之间通入，而输出通道(22、25、25’)从最接近热交换腔(1、10)的节流腔(23)引出。
14.如上述权利要求11至13之一或多个的热交换器，其特征在于在热交换腔(10)的内部靠近纱线口(11；12)设置具有一使纱线(F)通过的窄通路的导板(13)，使得进入纱线口(11；12)的密封介质与纱线(F)分开。
15.一种热交换器，它连续处理热交换腔(1、10)中的合成纱线，在其中要处理的纱线(F)直接与热交换介质接触，热交换腔具有纱线入口(12)和纱线出口(11)，在纱线入口和纱线出口上分别设置充有密封介质的密封装置(2)，该密封装置具有靠近输出纱线或输入纱线的密封介质输入通道(21)，其特征在于在热交换腔(10)内部靠近纱线口(11；12)设置具有使纱线(F)通过的窄通路的导板(13)，使得进入纱线口(11；12)的密封介质与纱线(F)分开。
16.如上述权利要求11-15之一或多个的热交换器，其特征在于热交换腔(100)具有相对纱线(F)对中设置的变窄部分，其热交换腔的输入通道(15)和输出通道(16)在变窄部分(19)之前或之后这样设置，使得热交换介质优选与纱线(F)运行的方向相反流过变窄部分(19)。
17.一种热交换器，它连续处理热交换腔(1、10)中的合成纱线，在其中要处理的纱线(F)直接与热交换介质接触，热交换腔具有纱线入口(12)和纱线出口(11)，在纱线入口和纱线出口上分别设置充有密封介质的密封装置(2)，该密封装置具有靠近输出纱线或输入纱线的输入通道(21)，其特征在于热交换腔(100)具有相对纱线(F)对中设置的变窄部分，其热交换腔的输入通道(15)和输出通道(16)在变窄部分(19)之前或之后这样设置，使得热交换介质优选与纱线(F)运行的方向相反流过变窄部分(19)。
18.如上述权利要求11-17之一或多个的热交换器，其特征在于距热交换腔(10)的纱线口(11、12)一定距离，其输出通道(25、25’)通入其热交换腔(10)(图4)。
19.如上述权利要求11-18之一或多个的热交换器，其特征在于其输出通道(22)通入分离热交换介质和密封介质的分离腔(4)。
20.如上述权利要求11-19之一或多个的热交换器，其特征在于其热交换腔(1；10；100)具有排放口(14)。
21.如上述权利要求11-20之一或多个的热交换器，其特征在于其密封介质是气态的，而热交换介质是液体。
22.如权利要求21的热交换器，其特征在于其密封介质是空气，而热交换介质是水。
23.如上述权利要求11-22之一或多个的热交换器，其特征在于其热交换器这样分开，即通过拆下部件(60)装入纱线(F)。
24.如权利要求23的热交换器，其特征在于部件(60)由可翻开或拆下的盖板构成，而在构成基体(6)的另一部件上设置所有输入通道和输出通道。
25.如上述权利要求11-24之一或多个的热交换器，其特征在于其热交换腔(1、10、100)竖直设置。
26.如权利要求25的热交换器，其特征在于纱线入口(12)设置在热交换腔(10、100)的下端，而纱线出口(11)设置在热交换腔(10、100)的上端。
全文摘要
本发明涉及一种连续处理热交换腔中合成纱线的方法和装置，在其中要处理的纱线直接与热交换介质接触，热交换腔具有纱线入口和纱线出口，在纱线入口和纱线出口上分别设置充有密封介质的密封装置，该密封装置具有靠近输出纱线或输入纱线的密封介质输入通道。密封介质与穿过热交换腔的纱线分开。这是通过在热交换腔之前输出密封介质或通过将冷却介质与密封介质一起输出实现的。通过拆下一部件而装入纱线，使热交换器分开。
文档编号D02J13/00GK1441864SQ01812671
公开日2003年9月10日 申请日期2001年7月11日 优先权日2000年7月14日
发明者斯特芬·米勒普罗般特, 罗尔夫·马哈切克 申请人:天科纺织机械部件有限公司