一種低功耗碳纖維連續(xù)碳化爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及新型材料生產(chǎn)領(lǐng)域，具體是一種低功耗碳纖維連續(xù)碳化爐。
【背景技術(shù)】
[0002]碳纖維是一種含碳量高于90%的無(wú)機(jī)高分子纖維，具有許多寶貴的電學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)性能。碳纖維材料廣泛應(yīng)用于航天航空、深海鉆油等高科技領(lǐng)域，但高昂的價(jià)格制約了其廣泛應(yīng)用。而碳纖維的昂貴價(jià)格，在很大程度上是因?yàn)槠渖a(chǎn)過(guò)程中的高能耗所致。碳纖維碳化生產(chǎn)過(guò)程為退卷、預(yù)氧化、低溫碳化、高溫碳化，在這個(gè)過(guò)程中，低溫碳化與高溫碳化是能耗較大的環(huán)節(jié)，碳化溫度要求從400°C?1600°C，功率要求達(dá)到1800kW?，F(xiàn)有技術(shù)在進(jìn)行低溫碳化時(shí)所使用的碳化爐因絲束輸送機(jī)構(gòu)、加熱裝置和惰性氣體管的設(shè)置不合理，致使能耗較高，且纖維絲束在碳化前后缺少合理有效的檢測(cè)裝置和梳理裝置，影響碳纖維的質(zhì)量和后一工序的加工，影響工作效率。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種低功耗碳纖維連續(xù)碳化爐，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問(wèn)題。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:
[0005]—種低功耗碳纖維連續(xù)碳化爐，包括爐體和爐膛，所述爐體的內(nèi)部為爐膛，爐體的內(nèi)壁上由外到內(nèi)依次設(shè)有保溫層、耐火層和加熱管，所述爐膛上下兩側(cè)的耐火層內(nèi)部分別設(shè)有第一惰性氣體進(jìn)管和第二惰性氣體進(jìn)管，所述第一惰性氣體進(jìn)管的左端延伸至爐體的左端外側(cè)，第一惰性氣體進(jìn)管的端部分別設(shè)有第一控制閥和第一氣體流量計(jì)，所述第二惰性氣體進(jìn)管的右端延伸至爐體的右端外側(cè)，第二惰性氣體進(jìn)管的端部分別設(shè)有第二氣體流量計(jì)和第二控制閥，所述爐體的左端中部設(shè)有與爐膛導(dǎo)通的絲束進(jìn)口，且絲束進(jìn)口上設(shè)有在線(xiàn)張力檢測(cè)裝置，所述爐體的右端中部設(shè)有與爐膛導(dǎo)通的絲束出口，且絲束出口上設(shè)有纖維梳理器，所述爐體的中部還設(shè)有與爐膛導(dǎo)通的排氣管。
[0006]作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的方案:所述爐膛內(nèi)設(shè)有絲束輸送機(jī)構(gòu)，絲束輸送機(jī)構(gòu)包括內(nèi)置于爐膛內(nèi)的蜂窩陶瓷托輥組以及設(shè)置于爐體外側(cè)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0007]作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的方案:所述第一惰性氣體進(jìn)管的右端與爐膛的頂部右側(cè)導(dǎo)通連接。
[0008]作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的方案:所述第二惰性氣體進(jìn)管的左端與爐膛的底部左側(cè)導(dǎo)通連接。
[0009]作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的方案:所述加熱管為紅外輻射加熱管，且加熱管為環(huán)形結(jié)構(gòu)，與耐火層相匹配均勻橫向排布于爐膛內(nèi)。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:通過(guò)環(huán)形結(jié)構(gòu)且均勻分布的加熱管對(duì)爐膛進(jìn)行加熱，利于在纖維絲束的運(yùn)行方向形成由低到高的溫度梯度，且加熱管具有高強(qiáng)度、高熱效、高穿透性和低能耗的顯著特點(diǎn)，顯著提升纖維絲束的碳化質(zhì)量，通過(guò)分別設(shè)置第一惰性氣體進(jìn)管和第二惰性氣體進(jìn)管兩條惰性氣體管，可以通過(guò)第一控制閥和第二控制閥分別對(duì)第一惰性氣體進(jìn)管和第二惰性氣體進(jìn)管的進(jìn)氣進(jìn)行調(diào)控，使得爐膛內(nèi)的惰性氣體均勻，且通過(guò)第一氣體流量計(jì)和第二氣體流量計(jì)的流量檢測(cè)，便于分析統(tǒng)計(jì)，將第一惰性氣體進(jìn)管和第二惰性氣體進(jìn)管設(shè)置于耐火層內(nèi)，這樣不需要其他輔助設(shè)備對(duì)氣體進(jìn)行加熱，減少能耗，通過(guò)保溫層可以對(duì)爐體進(jìn)行隔熱保溫，減少熱量散失，通過(guò)在線(xiàn)張力檢測(cè)裝置對(duì)絲束進(jìn)行張力均衡檢測(cè)并及時(shí)把檢測(cè)到的信號(hào)反饋給絲束輸送機(jī)構(gòu)，通過(guò)頻率和速度來(lái)進(jìn)行張力調(diào)整，通過(guò)纖維梳理器進(jìn)行纖維梳理，使得絲束成為間距均勻的單層絲，利于下一道工序的加工，提升工作效率，通過(guò)蜂窩陶瓷托輥組輸送絲束，磨損小，受熱系數(shù)小，進(jìn)一步節(jié)約能耗。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2為本實(shí)用新型的外部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖中:1-第一惰性氣體進(jìn)管，2-第一控制閥，3-第一氣體流量計(jì)，4-在線(xiàn)張力檢測(cè)裝置，5-絲束進(jìn)口，6-爐體，7-保溫層，8-耐火層，9-第二惰性氣體進(jìn)管，10-加熱管，11-第二氣體流量計(jì)，12-第二控制閥，13-絲束出口，14-纖維梳理器，15-纖維絲束，16-爐膛，17-排氣管。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0015]請(qǐng)參閱圖1?2，本實(shí)用新型實(shí)施例中，一種低功耗碳纖維連續(xù)碳化爐，包括爐體6和爐膛16，所述爐體6的內(nèi)部為爐膛16，爐膛16內(nèi)設(shè)有絲束輸送機(jī)構(gòu)，絲束輸送機(jī)構(gòu)包括內(nèi)置于爐膛16內(nèi)的蜂窩陶瓷托輥組以及設(shè)置于爐體6外側(cè)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，爐體6的內(nèi)壁上由外到內(nèi)依次設(shè)有保溫層7、耐火層8和加熱管10，所述保溫層7用于進(jìn)行對(duì)爐體6隔熱保溫，避免爐膛16的熱量散失，所述爐膛16上下兩側(cè)的耐火層8內(nèi)部分別設(shè)有第一惰性氣體進(jìn)管1和第二惰性氣體進(jìn)管9，所述第一惰性氣體進(jìn)管1的左端延伸至爐體6的左端外側(cè)，第一惰性氣體進(jìn)管1的端部分別設(shè)有第一控制閥2和第一氣體流量計(jì)3，通過(guò)第一控制閥2和第一氣體流量計(jì)3對(duì)第一惰性氣體進(jìn)管1的進(jìn)氣進(jìn)行控制和流量檢測(cè)，第一惰性氣體進(jìn)管1的右端與爐膛16的頂部右側(cè)導(dǎo)通連接，所述第二惰性氣體進(jìn)管9的左端與爐膛16的底部左側(cè)導(dǎo)通連接，第二惰性氣體進(jìn)管9的右端延伸至爐體6的右端外側(cè)，第二惰性氣體進(jìn)管9的端部分別設(shè)有第二氣體流量計(jì)11和第二控制閥12，通過(guò)第二氣體流量計(jì)11和第二控制閥12對(duì)第二惰性氣體進(jìn)管9的進(jìn)氣進(jìn)行控制和流量檢測(cè)，將第一惰性氣體進(jìn)管1和第二惰性氣體進(jìn)管9設(shè)置于耐火層8內(nèi)，這樣不需要其他輔助設(shè)備對(duì)氣體進(jìn)行加熱，減少能耗，所述加熱管10為紅外輻射加熱管，且加熱管10為環(huán)形結(jié)構(gòu)，與耐火層8相匹配均勻橫向排布于爐膛16內(nèi)，加熱管10用于在纖維絲束15的運(yùn)行方向形成由低到高的溫度梯度，且加熱管10具有高強(qiáng)度、高熱效、高穿透性和低能耗的顯著特點(diǎn)，顯著提升纖維絲束15的碳化質(zhì)量。
[0016]所述爐體6的左端中部設(shè)有與爐膛16導(dǎo)通的絲束進(jìn)口5，且絲束進(jìn)口 5上設(shè)有在線(xiàn)張力檢測(cè)裝置4，通過(guò)在線(xiàn)張力檢測(cè)裝置4對(duì)絲束進(jìn)行張力均衡檢測(cè)并及時(shí)把檢測(cè)到的信號(hào)反饋給絲束輸送機(jī)構(gòu)，通過(guò)頻率和速度來(lái)進(jìn)行張力調(diào)整，所述爐體6的右端中部設(shè)有與爐膛16導(dǎo)通的絲束出口 13，且絲束出口 13上設(shè)有纖維梳理器14，通過(guò)纖維梳理器14進(jìn)行纖維梳理，使得絲束成為間距均勻的單層絲，利于下一道工序的加工，所述爐體6的中部還設(shè)有與爐膛16導(dǎo)通的排氣管17，通過(guò)排氣管17排出廢氣。
[0017]本實(shí)用新型的工作原理是:通過(guò)環(huán)形結(jié)構(gòu)且均勻分布的加熱管10對(duì)爐膛16進(jìn)行加熱，利于在纖維絲束15的運(yùn)行方向形成由低到高的溫度梯度，通過(guò)分別設(shè)置第一惰性氣體進(jìn)管1和第二惰性氣體進(jìn)管9兩條惰性氣體管，可以通過(guò)第一控制閥2和第二控制閥12分別對(duì)第一惰性氣體進(jìn)管1和第二惰性氣體進(jìn)管9的進(jìn)氣進(jìn)行調(diào)控，使得爐膛16內(nèi)的惰性氣體均勻，且通過(guò)第一氣體流量計(jì)3和第二氣體流量計(jì)11的流量檢測(cè)，便于分析統(tǒng)計(jì)，此外，通過(guò)在線(xiàn)張力檢測(cè)裝置4對(duì)絲束進(jìn)行張力均衡檢測(cè)并及時(shí)把檢測(cè)到的信號(hào)反饋給絲束輸送機(jī)構(gòu)，通過(guò)頻率和速度來(lái)進(jìn)行張力調(diào)整，通過(guò)纖維梳理器14進(jìn)行纖維梳理，使得絲束成為間距均勻的單層絲，利于下一道工序的加工。
[0018]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實(shí)用新型不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本實(shí)用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實(shí)用新型內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
[0019]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書(shū)按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書(shū)的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書(shū)作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低功耗碳纖維連續(xù)碳化爐，包括爐體和爐膛，其特征在于，所述爐體的內(nèi)部為爐膛，爐體的內(nèi)壁上由外到內(nèi)依次設(shè)有保溫層、耐火層和加熱管，所述爐膛上下兩側(cè)的耐火層內(nèi)部分別設(shè)有第一惰性氣體進(jìn)管和第二惰性氣體進(jìn)管，所述第一惰性氣體進(jìn)管的左端延伸至爐體的左端外側(cè)，第一惰性氣體進(jìn)管的端部分別設(shè)有第一控制閥和第一氣體流量計(jì)，所述第二惰性氣體進(jìn)管的右端延伸至爐體的右端外側(cè)，第二惰性氣體進(jìn)管的端部分別設(shè)有第二氣體流量計(jì)和第二控制閥，所述爐體的左端中部設(shè)有與爐膛導(dǎo)通的絲束進(jìn)口，且絲束進(jìn)口上設(shè)有在線(xiàn)張力檢測(cè)裝置，所述爐體的右端中部設(shè)有與爐膛導(dǎo)通的絲束出口，且絲束出口上設(shè)有纖維梳理器，所述爐體的中部還設(shè)有與爐膛導(dǎo)通的排氣管。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗碳纖維連續(xù)碳化爐，其特征在于，所述爐膛內(nèi)設(shè)有絲束輸送機(jī)構(gòu)，絲束輸送機(jī)構(gòu)包括內(nèi)置于爐膛內(nèi)的蜂窩陶瓷托輥組以及設(shè)置于爐體外側(cè)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低功耗碳纖維連續(xù)碳化爐，其特征在于，所述第一惰性氣體進(jìn)管的右端與爐膛的頂部右側(cè)導(dǎo)通連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低功耗碳纖維連續(xù)碳化爐，其特征在于，所述第二惰性氣體進(jìn)管的左端與爐膛的底部左側(cè)導(dǎo)通連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗碳纖維連續(xù)碳化爐，其特征在于，所述加熱管為紅外輻射加熱管，且加熱管為環(huán)形結(jié)構(gòu)，與耐火層相匹配均勻橫向排布于爐膛內(nèi)。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種低功耗碳纖維連續(xù)碳化爐，包括爐體和爐膛，所述爐體的內(nèi)部為爐膛，爐體的內(nèi)壁上由外到內(nèi)依次設(shè)有保溫層、耐火層和加熱管，爐膛上下兩側(cè)的耐火層內(nèi)部分別設(shè)有第一惰性氣體進(jìn)管和第二惰性氣體進(jìn)管，爐體的左端中部設(shè)有與爐膛導(dǎo)通的絲束進(jìn)口，爐體的右端中部設(shè)有與爐膛導(dǎo)通的絲束出口，爐體的中部還設(shè)有與爐膛導(dǎo)通的排氣管。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，能耗低，纖維碳化效果好，工作效率高。
【IPC分類(lèi)】D01F9/12
【公開(kāi)號(hào)】CN205133823
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520897222
【發(fā)明人】肖忠淵
【申請(qǐng)人】榮成復(fù)合材料有限公司
【公開(kāi)日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2015年11月12日