专利名称：用于加热长丝的加热装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种按权利要求1前序部分的用于加热长丝特别是用于卷曲变形长丝的收缩处理的加热装置，以及一种按权利要求13前序部分的用来加热长丝的方法。
背景技术：
在合成长丝卷曲变形时，不管是为了卷曲变形和拉伸还是为了接着的收缩处理，长丝都借助于一加热装置进行加热。这里根据过程步骤的不同开发了不同的加热装置，它们使长丝在相关的过程中最佳地加热，为了在收缩处理期间在长丝上得到好的除应力效果，长丝尽可能无应力地穿过加热装置，在该装置中长丝穿过一基本上垂直布置的加热通道，它例如由DE343527A1所知。这里加热通道最好由一薄壁管构成，该管被装灌着载热介质的加热外壳包围。在加热通道内形成一自由的流通横截面，长丝从一长丝入口穿过加热通道，到一长丝出口。这里长丝的加热可以非接触地或像例如US4,236,323中那样与加热表面相接触地进行。
在这种类型的加热装置中基本上都出现这样的问题，即，由于烟囱效应(Kaminwirkung)，在加热通道内在通常在下部的长丝出口和在上部的长丝入口之间形成一气流。这种类型的气流造成热损失，这通常是不希望的。例如由US4,236,323和US4,255,134所知，加热通道的流通横截面应该选择得尽可能大，以避免在加热通道内产生这种不希望的烟囱气流。由此所带来的缺点是，从长丝上散发出来的上油剂蒸汽直接在加热器内造成沉积，通过一种在加热通道内连续产生的冲洗气流来防止。但是由此不能解决这样的问题，即，在加热通道的宽大的流通横截面内无张力地引导的长丝的导向，特别是在非接触导丝时，是有问题的，另一方面需要非常大的热能来加热加热通道。
发明内容
现在本发明的目的是创造一种这一类型的加热装置以及在这种加热装置中加热长丝的方法，用这种装置和方法长丝可在一具有比较窄的流通横截面的加热通道内没有明显热损失地进行加热。
本发明的另一目的是，提供一这种类型的加热装置，用这种加热装置可改变在加热通道内自然形成的气流，并可用来加热长丝。
这个目的通过这样的方法来实现，即，加热通道配有一控制装置，通过它可改变(调节)由于加热通道内长丝入口和长丝出口之间的烟囱效应形成的气流。
本发明建立在这样一种认识的基础之上，即，由于自然的烟囱效应在加热通道内所形成的自然气流具有十分有利的效果，它促使长丝急剧和均匀地加热。因此本发明允许在加热通道内的烟囱效应，而避免可能的热损失。因此特别是在位于较高处的长丝入口处通过自然气流可以产生阻止由长丝带入外界空气的阻力。这样便可以观察到，用较高的烟囱效应和较大的气流加热长丝，与在加热通道内用较小的气流和较小的烟囱效应加热同样的长丝相比，在卷曲变形长丝中造成更好的卷曲变形量。通过逆着长丝行进方向流动的自然气流，在加热通过入口处被长丝带入并外壳形包围长丝的外界空气非常快地化解，从而使长丝迅速和急剧地加热。通过改变加热通道内的自然气流，加热通道内的条件可以与各种任意的长丝类型单独地匹配。例如在长丝具有较小的支数时在加热通道内的自然气流可以调整得相应地较小，以得到烟囱气流的有利效应而不造成明显的热损失。
本发明优良的改进结构通过从属权利要求的特征和特征组合确定。
为了能够将在加热通道内由烟囱效应产生的气流调整到对于过程所希望的强度，本发明多个优良的改进结构可有选择地或相互组合地实施。在第一种优良的方案中，气流强度通过加热通道相对于垂直的起始位置在0°至90°的角度范围内的位置而改变。因此控制装置由一回转装置构成，通过此装置可以在0-90°的角度范围内改变加热通道的位置。例如在加热通道的垂直起始位置可以造成最大的自然气流。这里长丝入口最好由加热通道上端、长丝出口由加热通道下端构成。但是长丝入口和长丝出口也可以相互调换。现在自然气流的强度可以随着调整角度的加大而减小，直至不再出现烟囱效应的水平位置为止。
回转装置可以有利地由一回转轴承和一回转导轨构成，其中加热通道的下端最好与回转轴承相连。另一端在回转导轨内运动，并可在任何希望的角度位置上固定下来。
在本发明另一种优良的方案中控制装置由一遮盖装置构成，它用来部分遮盖长丝入口和长丝出口。因此可以方便地控制从外界流入加热通道的外界空气。通过遮盖装置可改变长丝入口的流入横截面或长丝出口的流出横截面的尺寸。因此在最大的部分遮盖时达到最窄的流入横截面和最窄的流出横截面，从而在加热通道内形成由于烟囱效应造成的最小气流。
遮盖装置最好通过一可移动的盖板和一盖板导轨构成，它设置在长丝出口或长丝入口处，但是遮盖装置也可以通过在长丝入口和长丝出口处的带导轨的盖板构成。
加热通道内的自然气流也可以有利地通过加热通道自由流通横截面的变窄达到。为此控制装置由一变窄装置构成，它至少可在加热通道的部分长度上改变流通横截面。
这里可通过一可方便地移动的挡板达到特别好的效果，挡板借助于挡板导轨或多或少地移入加热通道的横截面内。
在加热通道内自然气流的有利效果也可以有利地通过在加热通道内人工产生的气流实现，例如在由于加热通道的位置不利而使自然气流比较小时，可以通过一附加地引入加热通道的人工气流加大。为此控制装置由一空气输入装置构成，加热通道内的气流可通过它通过附加的吹入气流或抽吸气流改变。
空气输入装置最好由一压力给和一管道构成，此管道最好在加热通道的出口区内通入加热通道。
为了实现导丝和将热量传递给长丝的附加效应，本发明的一种优良的改进结构特别合适，在这种结构中长丝在加热通道内通过一可更换的嵌件引导。其中嵌件具有一空气通道系统，它与管道连通，并在嵌件上形成许多出气孔，它们可以根据不同的要求沿长丝路径设置和分布。另一个优点通过这样的方法得到，即输入的空气在进入加热通道之前通过嵌件加热。
加热通道最好由具有圆形或形成凹凸构造的横截面的直的或弯的管子构成，以便使加热通道得到沿周围均匀分配的加热。但是也存在这样的可能性，即加热通道通过可封闭的凹槽构成，这里加热通道最好具有一可更换的嵌件，以使长丝在加热通道内得到对于加热所需要的导向。
呈外壳形包围加强通道的加热单元可以由各种已知的热发生器构成。而加热通道通过载热介质的蒸发加热这样的加热单元得到了特别的验证。为此加热通道被一加热箱包围，加热箱连同一蒸发器连接至一热量载体循环回路。
下面借助于按本发明的加热装置的一些实施例参照附图对本发明作较详细的说明。
附图表示图1示意表示按本发明的加热装置的第一种实施例的纵剖视，图2示意表示图1中的实施例的正视图，图3示意表示按本发明的加热装置的另一种实施例的正视图，图4示意表示按本发明的加热装置的另一个实施例的纵剖视，图5示意表示图4中的实施例的横剖视，图6示意表示按本发明的加热装置的又一个实施例的纵剖视。
具体实施例方式
在图1中示意表示按本发明的加热装置的第一种实施例的纵剖视，它例如可在卷曲变形机中用来加热卷曲变形长丝，以便在收缩区内进行应力处理。在图2中表示按本发明的加热装置的实施例的正视图。如果没有具体指明针对某一个图形的话，下面的说明适用于两个图形。
按本发明的加热装置的实施例具有一带壁3的长的加热通道1。在本实施例中，带壁3的加热通道1由薄壁管构成。加热通道1在端面处是开口的。在加热通道1内装入一嵌件5。嵌件5具有一纵向槽12，长丝13与之相接触地在该槽内行进。为此纵向槽12在槽底上具有一沿长丝行进方向布置的曲率，使长丝13圆弧形地穿过加热通道1。在嵌件5和壁3之间构成加热通道1的自由流通横截面。加热通道1的自由流通横截面从在加热通道1上端处的长丝入口7一直延伸到在加热通道1下端处的长丝出口8。嵌件5单边贴合在加热通道1的壁3上。这里嵌件5和壁3之间的接触设计成这样，使得热量可以从壁3传递到嵌件5上。
加热通道1在周边与加热单元2连接。加热单元2由一加热箱18构成，加热箱装灌载热介质4。加热箱18通过一输入管19和一输出管20与蒸发器21连接成一热量载体循环回路。输出管20设置在加热箱18的下端，输入管19最好设置在加热箱的上端上。因此加热箱18和设置在加热箱18内的加热通道1最好垂直或倾斜安装。这里载热介质4的冷凝物通过输出管20从加热箱18中排出并引入一蒸发器21。载热介质4在蒸发器21内蒸发，并通过输入管19回输到加热箱18内。由蒸汽态载热介质4和加热箱18构成的加热单元2在壁3的整个长度上在四周均匀地加热加热通道1。
在长丝出口8处设有一遮盖装置6。遮盖装置6包含一设在加热通道1端面上的盖板9，它可垂直于加热通道1移动地固定在一盖板导轨10内。盖板9可通过一锁紧装置11固定在盖板导轨10内。盖板9在朝向加热通道1的一侧上具有一导向槽32，它位于加热通道1的导丝高度上。通过遮板9可可选择地改变长丝出口8出口横截面的大小。
图2中的正视图表示具有不同的长丝出口8遮盖程度的不同运行状态。其中图2.1表示盖板9在长丝出口8没有部分遮盖时的位置。在图2.2中盖板9移动到长丝出口8达到最大部分遮盖时的位置。在这种状态下长丝13从加热通道1移到导向槽32上方。在盖板9的这个位置长丝出口8的自由流通横截面由导向槽32构成。
为了长丝13的热处理，长丝经过长丝入口7和长丝出口8穿过加热通道1。为此长丝入口7配设一入口导丝器16，长丝出口8配设一出口导丝器17。这里入口导丝器16和出口导丝器17这样设置，使得长丝13基本上与嵌件5的纵向槽12相接触地穿过加热通道1。这里加热通道1直接从加热单元2通过加热通道1的壁3输入对于加热长丝13所需要的能量。为此加热通道的壁3最好由具有很高导热能力的材料制成。为了在引导长丝13时避免长丝13与加热通道的壁3之间不许可的接触，嵌件5单侧固定在加热通道1内，在纵向槽12内长丝13在嵌件5上行进。嵌件5最好由成型轨道构成，至少在表面上纵向槽12具有耐磨表面。通过热量从壁3向嵌件5传递达到长丝13在纵向槽12内附加的接触加热。为了得到长丝13与嵌件5的纵向槽12的均匀接触，纵向槽12具有一沿长丝行进方向延伸的曲率。长丝13以一由纵向槽12的曲率确定的轻微弧形穿过加热通道1。
在图1和2中所示的加热装置的实施例中，加热通道1垂直布置，其中长丝13从上向下穿过加热通道1。通过在加热通道1内加热的空气，在加热通道1的自由流通横截面内形成一烟囱气流。由烟囱效应产生的自然气流流向长丝入口7并进入周围环境。这时积聚在长丝出口8周围的外界气流吸入加热通道1内。这股自然气流必须保持在一定限度内，以便对长丝13在加热通道1内的加热不产生不利影响。但是特别是为了排出上油剂蒸汽和减少由长丝带入的外界空气自然气流是必要的。为了根据需要和过程的不同通过加热通道1内的烟囱效应得到与长丝和长丝加热相匹配的自然气流，通过在长丝出口8上的遮盖装置6改变长丝出口8的自由流通横截面。为此盖板9可在盖板导轨10内垂直于加热通道1移动，并借助于例如可以由一嵌入盖板上的定位孔内的弹簧加载的压紧销构成的锁紧装置11固定。从而或多或少地防止外界空气进入加热通道1，使得在按图2.2的最大部分遮盖时在加热通道1内调整到一最小的自然气流。
但是在图1中所示的实施例中，遮盖装置6也可以在长丝入口端配设于长丝入口7。此外这种布局有这样的优点，即在最大部分遮盖时通过长丝13带入的外界空气仅仅在有限的范围内到达加热通道1内。
在图3中以正视图示意表示按本发明的加热装置的另一种实施例，此加热装置由加热通道1和加热单元2构成，加热单元呈外壳形地包围加热通道1。加热通道1和加热单元2可以和上述实施例做得一样，因此在这里不再说明。
为了能移改变和调整在加热通道1内的烟囱效应和自然形成的气流，设有一回转装置15，通过它可以从一垂直的起始位置出发在90°至0°的范围内改变加热通道1的角度位置。为此回转装置15具有一回转轴承22，它与加热通道1的下端相连。加热通道1的另一端在一回转导轨23内运动。回转导轨23具有一可定位的支架24，通过它可固定加热通道1各个在回转导轨23上的位置。从而可以建立加热通道1各种任意的角度位置。对于希望在加热通道1内形成最大自然气流的情况，加热通道1连同加热单元2回转到垂直的起始位置。对于在长丝加热时不希望通过烟囱效应形成自然气流的情况，加热通道1连同加热单元2调到一水平位置并通过支架24固定在回转导轨23上。这时长丝输入和长丝输出以及为此所设置的导向装置相应地与加热通道1当时的位置相匹配。
在图4和图5中表示出按本发明的加热装置的又一种实施例。其中在图4中以纵剖视、在图5中以横截面示意表示此加热装置。只要没有具体指明针对某一个图形，以下说明适用于两个图形。
此实施例基本上等同于按图1和2的上述实施例。在这方面参照以上说明，在这里仅仅指出其区别。
在图4和5中所示的按本发明的加热装置的实施例特别适合于，基本上非接触地加热长丝，为此在加热通道1内设一嵌件5。在嵌件5的纵侧上形成一纵向槽12，它在加热通道1的整个长度上延伸。在纵向槽12内设有许多相互离开一定距离设置的导向元件14。导向元件具有很短的导向面，长丝13在此导向面上在纵向槽12内移动。导向元件14在纵向槽12内的布局可以根据所希望的长丝导向排成一列或设置成之字形或圆弧形。其中在嵌件5的纵向槽12内的导向元件14最好做得可以更换和改变位置，使得在长丝导向和长丝加热方面给予高的灵活性。导向元件14最好由陶瓷材料构成，或者在与长丝13的接触面上涂覆陶瓷涂层。
与按图1和2的实施例不同，在这个实施例中加热通道1做成长方体形。由此使单侧贴合在壁3上的嵌件5可方便地更换、定位和固定。
这里根据上述实施例，用来加热加热通道1的加热单元2由一加热箱18和一装灌在加热箱18内的载热介质4构成。这里热能基本上通过壁3直接传入加热通道1。
为了能移在垂直布置的加热通道1内进行烟囱效应的调整，在加热通道1的出口区内设一变窄装置25。变窄装置25由一挡板导轨27和一在挡板导轨27内移动的挡板26构成。挡板26和挡板导轨27单侧安装在加热通道1的周边上，其中挡板26单侧穿透壁3。为此在壁3上设有一与挡板26相配的开口，挡板26可通过此开口移入加热通道1内。挡板26通过一锁紧装置11固定在挡板导轨27内。在图4和5中表示挡板26在不同的位置上，在这时达到加热通道1内的自由流通横截面的不同的部分遮盖。在图4中挡板26这样地固定，使得在加热通道1内未发生部分遮盖。在挡板6的这个位置由于加热通道1内的烟囱效应出现最大气流。
在图5中挡板26垂直于加热通道1移动。挡板26贴合在固定在加热通道1内的嵌件5上，因此加热通道1内的自由流通横截面由嵌件5上的纵向槽12的横截面构成。从而可以有利地调定在加热通道内各种所希望的自然气流。
在图6中以纵剖视示意表示按本发明的加热装置的另一种实施例。在按图6的实施例中加热通道1相应于按图4和5的实施例由一成型管材构成。在加热通道1内固定一嵌件5，它具有一纵向槽连同设置在它里面的导向元件14。加热通道1由一加热体33包裹。加热体33包含许多电阻元件34，它们促使加热体33和加热通道1的电加热。因此加热单元2由加热体33和电阻元件34构成。
加热通道1垂直布置，其中长丝入口7设置在上端，长丝出口8设置在下端。在长丝入口7内配设一入口导丝器16，长丝出口8配设出口导丝器17。
为了控制由于在加热通道1内的烟囱效应形成的、逆着穿过加热通道的长丝13的长丝行进方向流动的气流，在嵌件5内加工一通道系统31，它具有至少一个通入加热通道1的出气孔35。空气通道系统31通过一管道30与设置在加热装置之外的压力源29连通。压力源29既可以做成高压源，也可以做成负压源。这样，在加热通道1内的自然气流例如可以通过这样的方法加大，即，一吹风气流通过出气孔35进入加热通道1。自然气流的减小可以通过这样的方法实现，即，压力源29由一负压发生器构成，使得从加热通道1通过出气孔35排出一抽吸气流。
在图6中所示的实施例中，空气输入管设置在加热通道1的出口区内。由此特别是可以控制外界空气的输入，以形成自然气流。但是出气孔35也可以设置在加热通道1的入口区内。这里出气孔可以做成这样，即，使之产生逆着长丝行进方向流出的吹气气流。吹气气流可以是加热过的，使得进入加热通道1的长丝13不带入阻碍长丝加热的外界空气。
在图1至6中所示的按本发明的加热装置的实施例在其结构和造型方面仅仅是举例说明。这里没有画出包围加热单元的隔热层。特别是在加热通道内可以装入带或不带导丝元件的用来导丝的任意结构设计的嵌件。
图形标记表1加热通道2加热单元3壁 4载热介质5嵌件6遮盖装置7长丝入口8长丝出口9盖板10盖板导轨11锁紧装置 12纵向槽13长丝 14导向元件15回转装置 16入口导丝器17出口导丝器 18加热箱19输入管 20输出管21蒸发器 22转轴承23转导轨 24支架25变窄装置 26挡板27挡板导轨 28空气输入装置29压力源 30管道31空气通道系统 32导丝槽33热体 34电阻元件35出气孔
权利要求
1.用来加热长丝(13)特别是用于卷曲变形的长丝收缩处理的加热装置，包括一长的加热通道(1)，所述加热通道在端面具有一长丝入口(7)和一对置的长丝出口(8)，还包括一加热单元(2)，所述加热单元与加热通道(1)外壳形连接以便从外部在周围均匀地加热加热通道(1)，其中加热通道(1)在内部具有用于长丝(13)穿过的自由流通横截面，并且，加热通道(1)有这样的位置，在该位置，由于烟囱效应在加热通道(1)内在长丝入口(7)和长丝出口(8)之间形成一气流，其特征为加热通道(1)配有一控制装置(6，15，25，28)，通过此控制装置可改变在加热通道(1)内长丝入口(7)和长丝出口(8)之间由烟囱效应形成的气流。
2.按权利要求1的加热装置，其特征为所述控制装置由一回转装置(15)构成，通过它可以在0°至90°的角度范围内改变加热通道(1)相对于其垂直的起始位置的位置。
3.按权利要求2的加热装置，其特征为所述回转装置(15)具有一回转轴承(22)和一回转导轨(23)，其中回转轴承(22)与加热通道(1)的一端连接，加热通道(1)的另一端可在回转导轨(23)内移动和固定。
4.按权利要求1的加热装置，其特征为所述控制装置由一遮盖装置(6)构成，通过它可至少改变长丝出口(8)和/或长丝入口(7)的部分遮盖量。
5.按权利要求4的加热装置，其特征为所述遮盖装置(6)具有至少一个可移动的盖板(9)和一盖板导轨(10)，其中盖板导轨(10)连同可移动的盖板(9)安装在长丝出口(8)或长丝入口(7)上。
6.按权利要求1的加热装置，其特征为所述控制装置由一变窄装置(25)构成，通过它至少可改变加热通道(1)部分长度上的流通横截面。
7.按权利要求6的加热装置，其特征为所述变窄装置(25)具有至少一个可移动的挡板(26)和一挡板导轨(27)，其中挡板导轨(27)连同挡板(26)安装在加热通道(1)的出口区或入口区内。
8.按权利要求1的加热装置，其特征为所述控制装置由一空气输入装置(28)构成，通过它加热通道(1)内的气流可通过一附加的吹风气流或抽吸气流改变。
9.按权利要求8的加热装置，其特征为所述空气输入装置(28)具有一压力源(29)和一管道(30)，其中管道(30)与压力源(29)连接，并且管道(30)通入加热通道(1)的出口区或入口区内。
10.按权利要求9的加热装置，其特征为在加热通道(1)内固定一可更换的嵌件(5)，长丝(13)可通过此嵌件穿过加热通道(1)，所述嵌件(5)包含一具有至少一个出气孔(35)的空气通道系统(31)，所述空气通道系统(31)与管道(30)连通。
11.按权利要求1至10之任一项的加热装置，其特征为加热通道(1)由一直线形或弯曲的管子构成。
12.按权利要求1至11之任一项的加热装置，其特征为加热单元(2)由一包围加热通道(1)的加热箱(18)和一蒸发器(21)构成，其中加热箱(18)和蒸发器(21)连接成一热量载体循环回路，并且，蒸汽态载热介质(4)通入加热箱体(18)内。
13.用来加热长丝特别是用于卷曲变形的长丝收缩处理的方法，其中长丝穿过一从外部加热的加热通道，并且由于在加热通道内的烟囱效应促使在长丝入口和长丝出口之间形成一气流，其特征为长丝的加热通过控制由于烟囱效应形成的气流而改变。
14.按权利要求13的方法，其特征为由于烟囱效应在加热通道内形成的气流通过调整加热器在0°至90°的角度范围内相对于一垂直的起始位置的一定位置而改变。
15.按权利要求13的方法，其特征为由于烟囱效应在加热通道内形成的气流通过调整长丝入口和/或长丝出口一定的部分遮盖量而改变。
16.按权利要求13的方法，其特征为由于烟囱效应在加热通道内形成的气流通过调整加热通道内流通横截面一定的变窄量而改变。
17.按权利要求13的方法，其特征为由于烟囱效应在加热通道内形成的气流通过调整在加热通道内的一定的附加吹风气流或抽吸气流而改变。
18.按权利要求13至17之任一项的方法，其特征为用于改变气流的调整按下述方式选择，即，加强由烟囱效应形成的气流。
全文摘要
本发明涉及一种用来加热长丝特别是用于卷曲变形长丝收缩处理的装置和方法。加热装置具有一长的加热通道，它在端面处具有一长丝入口和一对置的长丝出口。加热通道通过外壳形包围加热通道的加热单元在周围均匀加热。在加热通道1的内部形成用于长丝穿过的自由流通横截面，其中加热通道具有这样的位置，在这个位置时在加热通道的长丝入口和长丝出口之间由于烟囱效应形成自然气流。按照本发明加热通道配设一控制装置，通过它可改变在长丝入口和长丝出口之间的由于烟囱效应形成的气流。
文档编号D02J13/00GK1506507SQ20031011800
公开日2004年6月23日 申请日期2003年11月20日 优先权日2002年12月13日
发明者马丁·菲舍尔, 马丁 菲舍尔 申请人:苏拉有限及两合公司