[发明专利]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

说明书

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。

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,DISCHARGE NOZZLE PLATES FOR DISTRIBUTION OF GASTHROUGH AN OVEN,AND METHODS TO OPERATE AN OVEN)”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。

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(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。

发明内容