本发明涉及碳纤维生产,具体涉及一种碳纤维生产用高温碳化装置。
背景技术:
1、在碳纤维的生产过程中,原丝需要进行预氧化和碳化等过程以使其分子结构发生变化形成碳纤维结构。因此,预氧化和碳化工艺是碳纤维生产过程中的关键工艺环节。其中,碳纤维的碳化工艺又分为低温碳化和高温碳化。在不同的碳化阶段需要使用不同的碳化设备进行。其中,高温碳化过程是聚丙烯腈原丝最后完成热分解,生成高质量碳纤维的过程,高温碳化过程的温度范围一般在800-1600℃之间。在高温碳化过程中,聚丙烯腈原丝完成最后阶段的分解,以hcn或者n2的方式放出残余的氮元素,得到含碳量95%以上的,具有乱层石墨堆积结构碳纤维。
2、中国专利公开号cn106283274b公开了“一种用于生产碳纤维的高温碳化装置”,包括炉体、连接于炉体两端的密封装置、与炉体的炉膛连通的排气系统和保护气供给装置,同时还包括在炉体的丝束出口端通过非接触式密封装置连接的冷却室,以及分别通过温度检测电路和温度控制电路与炉体的温度传感器和加热装置连接的温度检测控制装置。该专利所提供的低温碳化装置,在炉体出口端设置了冷却室,能够有效降低丝束牵出炉体的温度,防止经过碳化的高温丝束被空气中的氧气氧化,提高了碳纤维的质量。同时,该专利在炉体内部安装了温度传感器可实时对炉体内的温度进行监测和控制。
3、但是现有技术中,存在以下问题:
4、1、部分现有技术在将原丝放入炭化炉时,通常需要工作人员先对原丝的一端进行牵引,使原丝的一端穿过炭化炉的内部,启动炭化炉后,再通过相关装置对原丝的一端进行牵引,使原丝缓慢通过炭化炉的内部,在原丝的一端穿过炭化炉的内部时,操作较为不便,并且穿过炭化炉内部的一段原丝,由于在炭化炉内的运动时间缩短,导致碳化过程中的碳化时间不够,造成一定程度的原料浪费;
5、2、原丝在进入炭化炉之前,可能会存在缠绕打结的情况,从而影响碳化效果;
6、3、原丝在碳化完成后,在收卷的过程中,容易产生静电,从而产生一定的安全隐患,并对产品质量存在一定的影响。
技术实现思路
1、本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种碳纤维生产用高温碳化装置,欲克服现有技术的缺陷,详见下文阐述。
2、为实现上述目的,本发明提供了以下技术方案:
3、本发明提供的一种碳纤维生产用高温碳化装置,包括底座,所述底座上安装有炉体,所述炉体的内部安装有多个导向辊和多个加热器,所述炉体上安装有风道,所述底座上设置有牵引装置,所述牵引装置包括两个一号架,两个一号架均安装在底座上,两个所述一号架上转动安装有收卷辊,其中一个一号架上安装有电机,所述收卷辊上连接有两个牵引绳,两个所述牵引绳之间安装有夹器,所述牵引绳远离收卷辊的一端连接有外接头,两个所述外接头上分别插接有内接头,所述内接头上连接有回拉绳,所述炉体的前后两侧外壁分别安装有卷筒,所述炉体的右侧外壁安装有两个弹力杆,多个导向辊对原丝起到导向的作用,原丝在炉体的内部移动时,顺着多个导向辊的边缘滑动,使原丝在炉体内进行以波浪形运动轨迹进行移动,增加了原丝在炉体内部运动的距离,从而增加了原丝在炉体内停留的时间,多个加热器分别位于原丝运动轨迹的波峰和波谷之间,使原丝在运动时,能够保持与热源之间的距离,从而保持均匀且高效的加热效果,收卷辊在转动的过程中对两个牵引绳进行收卷,两个牵引绳在被收卷的过程中顺着炉体内的波形槽滑动,两个牵引绳在滑动的过程中通过夹器带动原丝的一端以波形槽的边缘为运动轨迹在炉体内向右移动,当原丝的一端接触到收卷辊后,收卷辊对夹器和原丝一起进行收卷,在收卷的过程中保持对炉体内原丝向右的牵引力。
4、作为优选,所述电机的输出端与收卷辊连接,所述炉体的内壁设置有两个波形槽,两个所述牵引绳分别与两个波形槽滑动连接,所述夹器包括两个夹板,两个所述夹板通过合页连接,两个所述夹板上设置有开关,工作人员将原丝梳理后平铺在导向板上,通过开关打开夹器,将原丝的一端放置在两个夹板之间,关闭夹器。
5、作为优选,所述内接头上安装有弹簧卡扣,所述外接头上设置有卡扣槽,所述回拉绳缠绕在卷筒上,所述卷筒上设置有手轮,回拉绳被拉动时带动卷筒转动,通过手轮转动两个卷筒,卷筒在转动时对位于波形槽中的回拉绳进行收卷,回拉绳在被收卷的过程中通过内接头和外接头将牵引绳向左拉动,使两个牵引绳复位。
6、作为优选,所述炉体的外壁安装有两个拉环,两个所述拉环分别与两个弹力杆套接,所述拉环上设置有弹簧,两个所述弹簧卡扣在运动过程中分别与两个弹力杆接触,拉环自身具备一定的弹力,使拉环对弹力杆施加一定的拉力,当内接头上的弹簧卡扣在向右运动的过程中接触到弹力杆时,弹力杆通过拉环的拉力对弹簧卡扣施加压力,使弹簧卡扣脱离外接头上的卡扣槽,在此同时,弹力杆对内接头起到限位的作用,阻挡内接头向右运动,从而使内接头与外接头分离。
7、作为优选,所述底座上设置有梳理装置,所述梳理装置包括两个二号架,两个所述二号架均安装在底座上,所述二号架的内壁滑动安装有滑轴,两个所述卷筒的底部分别连接有转轮,两个所述转轮的底部分别铰接有连杆,两个所述连杆分别与两个滑轴的右端铰接,转轮在转动时通过连杆带动滑轴在二号架上进行左右往复滑动。
8、作为优选,两个所述滑轴上分别连接有连接架,两个所述连接架之间安装有导向板,所述导向板上通过弹簧安装有梳理板,所述梳理板上设置有多个梳齿,两个滑轴在左右往复滑动时分别通过两个连接架带动导向板进行左右往复移动,导向板通过弹簧带动梳理板同步运动,梳理板在左右往复移动的过程中,其上方的多个梳齿通过顺着原丝不断往复移动的方式,将原丝分为多束,多束原丝分别滑入到多个相邻的梳齿之间,使后续的原丝能够更为整齐地进入炉体,避免原丝在进入炉体之前较为凌乱从而容易发生打结的情况,对碳化产生一定的影响。
9、作为优选,所述梳理板的底部安装有多个弹片,两个所述二号架之间安装有齿板,所述齿板上设置有多个齿牙,多个所述弹片在运动过程中与齿板上的齿牙接触。
10、作为优选,所述底座上设置有防静电组件,所述防静电组件包括两个安装架,两个所述安装架分别安装在两个一号架上,两个所述安装架之间安装有压力箱,所述压力箱的底部安装有多个雾化喷头,工作人员提前将防静电剂加入压力箱中,多个雾化喷头喷洒在下方的碳化完成的原丝上,防静电剂能够在一段时间内减少原丝上静电的生成。
11、作为优选,所述安装架上安装有气筒,两个所述气筒上分别连接有气管,两个所述气管均与压力箱连接,所述收卷辊上安装有多个凸块,多个所述凸块在运动过程中分别与两个气筒接触,多个凸块在运动时会接触到并挤压两个安装架上的两个气筒,两个气筒在受到挤压后通过两个气管将空气注入压力箱中。
12、有益效果在于:
13、1、通过牵引装置、炉体、导向辊和加热器的配合,使得工作人员能够在碳化作业开始前,提前将原丝的一端夹持在夹器上,在多个加热器启动后,两个牵引绳缓慢将原丝的一端向收卷辊的方向牵引,直至原丝的一端穿过炉体的内部,减少了工作人员的操作步骤,原丝根据多个导向辊的导向已波浪形的运动轨迹向右进行移动,使原丝的运动轨迹增长,加热时间增加,提高了炉体内部的空间利用率,并且原丝的一端在被牵引的过程中,能够完整地完成整个加热流程,使全段原丝都能够达到有效的碳化,避免材料浪费,通过两个卷筒的设置,使得在一次碳化作业完成后,工作人员能够通过转动两个卷筒的方式,使两个回拉绳带动两个牵引绳复位,操作步骤简单,便于维护。
14、2、通过梳理装置的设置,使得梳理板通过左右往复移动对原丝进行梳理,使原丝分为多束滑入到多个梳齿之间,后续原丝在进入炉体之前,都先通过梳理板先进行梳理,达到了进入炉体内的原丝较为整齐和均匀地效果,使原丝的受热更为均匀,减少原丝之间因缠绕而影响碳化效果的概率;通过弹片和齿板的配合,使梳理板通过左右往复移动对原丝进行梳理时,还能够通过震动,将接触到的原丝震动得更为均匀,使原丝更为均匀地分为多束后滑入到多个梳齿之间,进一步提升了梳理的效果。
15、3、通过防静电组件的设置,使得压力箱通过多个雾化喷头将防静电剂喷洒在碳化完成离开炉体的原丝上,通过防静电剂的作用,减少原丝表面产生静电的概率,在后续工序中减少了静电的影响,降低了安全隐患,并且保证了产品质量。
1.一种碳纤维生产用高温碳化装置,包括底座(1),其特征在于:所述底座(1)上安装有炉体(2),所述炉体(2)的内部安装有多个导向辊(6)和多个加热器(7),所述炉体(2)上安装有风道(8),所述底座(1)上设置有牵引装置(3),所述牵引装置(3)包括两个一号架(31),两个一号架(31)均安装在底座(1)上,两个所述一号架(31)上转动安装有收卷辊(32),其中一个一号架(31)上安装有电机(33),所述收卷辊(32)上连接有两个牵引绳(34),两个所述牵引绳(34)之间安装有夹器(35),所述牵引绳(34)远离收卷辊(32)的一端连接有外接头(36),两个所述外接头(36)上分别插接有内接头(37),所述内接头(37)上连接有回拉绳(38),所述炉体(2)的前后两侧外壁分别安装有卷筒(39),所述炉体(2)的右侧外壁安装有两个弹力杆(310)。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维生产用高温碳化装置,其特征在于:所述电机(33)的输出端与收卷辊(32)连接,所述炉体(2)的内壁设置有两个波形槽,两个所述牵引绳(34)分别与两个波形槽滑动连接,所述夹器(35)包括两个夹板,两个所述夹板通过合页连接,两个所述夹板上设置有开关。
3.根据权利要求2所述的一种碳纤维生产用高温碳化装置,其特征在于:所述内接头(37)上安装有弹簧卡扣(371),所述外接头(36)上设置有卡扣槽,所述回拉绳(38)缠绕在卷筒(39)上,所述卷筒(39)上设置有手轮。
4.根据权利要求3所述的一种碳纤维生产用高温碳化装置,其特征在于:所述炉体(2)的外壁安装有两个拉环(311),两个所述拉环(311)分别与两个弹力杆(310)套接,所述拉环(311)上设置有弹簧,两个所述弹簧卡扣(371)在运动过程中分别与两个弹力杆(310)接触。
5.根据权利要求4所述的一种碳纤维生产用高温碳化装置,其特征在于:所述底座(1)上设置有梳理装置(4),所述梳理装置(4)包括两个二号架(41),两个所述二号架(41)均安装在底座(1)上,所述二号架(41)的内壁滑动安装有滑轴(42),两个所述卷筒(39)的底部分别连接有转轮(44),两个所述转轮(44)的底部分别铰接有连杆(43),两个所述连杆(43)分别与两个滑轴(42)的右端铰接。
6.根据权利要求5所述的一种碳纤维生产用高温碳化装置,其特征在于:两个所述滑轴(42)上分别连接有连接架(45),两个所述连接架(45)之间安装有导向板(46),所述导向板(46)上通过弹簧安装有梳理板(47),所述梳理板(47)上设置有多个梳齿。
7.根据权利要求6所述的一种碳纤维生产用高温碳化装置,其特征在于:所述梳理板(47)的底部安装有多个弹片(48),两个所述二号架(41)之间安装有齿板(49),所述齿板(49)上设置有多个齿牙,多个所述弹片(48)在运动过程中与齿板(49)上的齿牙接触。
8.根据权利要求7所述的一种碳纤维生产用高温碳化装置,其特征在于:所述底座(1)上设置有防静电组件(5),所述防静电组件(5)包括两个安装架(51),两个所述安装架(51)分别安装在两个一号架(31)上,两个所述安装架(51)之间安装有压力箱(52),所述压力箱(52)的底部安装有多个雾化喷头(55)。
9.根据权利要求8所述的一种碳纤维生产用高温碳化装置,其特征在于:所述安装架(51)上安装有气筒(53),两个所述气筒(53)上分别连接有气管(54),两个所述气管(54)均与压力箱(52)连接,所述收卷辊(32)上安装有多个凸块(56),多个所述凸块(56)在运动过程中分别与两个气筒(53)接触。