[发明专利]用于中心到端部的纤维氧化炉的改进的供应气室

说明书

一个实施例涉及用于加热纤维的炉。所述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。供应结构包括多个气室。气室与加热系统流体连通。气室中的每个包括一对侧壁、底壁和顶壁。气室中的每个经配置使得在该气室的相应的侧壁中形成第一开口。至少一个气室经配置使得在至少一个气室的顶壁或底壁中的至少一个中形成一个或多个第二开口。至少一个气室经配置将来自加热系统的加热的气体从气室的第一开口和所述一个或多个第二开口供应到腔室中。

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年11月7日提交的美国临时专利申请序列号62/076,737的权益，在此以引用的方式将其并入本文。

背景技术

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腔室，在氧化腔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，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腔室。每个氧化炉通过热气体的循环流动将段加热到接近约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，Minnesota)的迪斯派奇碳纤维氧化炉(Despatch Carbon FiberOxidation Oven)。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，热气体从腔室的中心供应到炉的氧化腔室，并流向腔室的端部。

通常，这样的中心到端部的氧化炉包括位于腔室的中心的中心供应结构。中心供应结构包括彼此堆叠的多个供应气室。在气室之间提供间隙，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侧壁中的每一个侧壁中的孔阵列。这些孔在这里也称为“喷嘴”。每个气室经配置接收加热的空气，并将加热的气体以大致水平且平行的加热的气体流朝向氧化腔室的两个端部引导流出喷嘴。

在气室之间的间隙中通常不存在均匀的气体的流动。每当生产线停止时，纤维都是静止的。由于在气室之间的间隙中缺乏均匀的气体流动，在这样的生产线停工期间恰好被定位在气室之间的间隙中的纤维的部分可以经受与腔室内其余部分中存在的温度不同的温度。结果，纤维的那些部分可以与纤维的周围部分不同地氧化。

发明内容

一个实施例涉及用于加热纤维的炉。该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。供应结构包括多个气室。气室与加热系统流体连通。气室中的每个包括一对侧壁、底壁和顶壁。气室中的每个气室经配置使得在该气室的相应侧壁中形成第一开口。至少一个气室经配置使得在至少一个气室的顶壁或底壁中的至少一个中形成一个或多个第二开口。至少一个气室经配置将来自加热系统的加热的气体从气室的第一开口和所述一个或多个第二开口供应到腔室中。

在一个示例性实施方案中，在至少一个气室的顶壁或底壁中的至少一个中形成至少一个狭口。具有圆形表面的结构定位在狭口中与气室的顶壁或底壁平齐。例如，可以使用螺纹杆或螺纹管、凹槽杆或凹槽管或波纹杆或波纹管实施该结构。

在另一示例性实施例中，在至少一个气室的顶壁或底壁中形成V形凹陷。V形凹陷包括两个侧面。在V形凹陷的侧面的每个中形成一个或多个第二开口。V形盖定位在V形凹陷中。V形凹陷的侧面中的每个侧面可以包括在V形凹陷的该侧面中形成的一排第二开口，其中在V形凹陷的每侧中形成的第二开口与在V形凹陷的另一侧中形成的第二开口交错。