CN100403856C - 加热平行排列分散状纤维束丝的射频聚焦加热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是射频法聚焦加热设备的扩展。使其能适应多单丝平行并排同步加工或适应于呈平面分散状丝束加热的需要。所改进的装置中将对称射频耦合腔设计为横截面呈扁平状两端为圆弧的同心套筒型，石英管式反应器的横截面亦设计为相似几何形状，可使单丝平行并排进入反应腔后均匀感应加热，使单机生产率和附属设备利用率大大提高。
Description
技术领域
本发明属于利用射频聚焦电磁场实现对纤维或纤维束非接触加热的专用设备改进。
背景技术
利用射频电磁场聚焦实现对纤维的非接触加热已经成功地实现了对SiC纤维，石墨化纤维束丝的加工。在这类加工过程中进入石英管式反应器的通常是纤维一根单丝，或成束纤维。束丝含单丝量大的还要经过加稔处理，单机生产率较低，设备的分摊成本较高不太适应批量化生产的需要。特别是丝束做为将来的复合材料要求各单丝呈分散状，并不希望成绳状。所以，加稔之后还要解捻。无形中加长了工艺步骤，增大了生产成本。还会造成单丝的断裂直接影响多单丝丝束的力学指标。然而，目前的现有石英管式反应器和成同心圆柱式耦合腔结构不能适应平面状散开的纤维束加工要求，亦不能使单束丝按平行排列的组合式加工方法，而有待于进一步改进。
发明内容
本发明的关键在于将射频聚焦式电磁场加热装置由线性聚焦转化为平面聚焦。而为了实现这一目的，原有的高频电源、射频匹配器、射频电缆均无须变化，仅将对称射频耦合腔和石英管式反应器的横截面做相应的改变即可以实现。附属的收放丝机构和配套的保护密封气体和参加反应气体的流量计和混配结构也不须要做多大的变化，相匹配而已。
本发明中的关键设计是将射频耦合腔的横截面变化为两端为圆弧的扁平套筒状，石英管反应器的腔体亦在横截面上做相应几何形状的变化，仍然从两对称的射频耦合腔中间穿过，其它结构与位置关系和线性聚焦加热装置基本相同，
射频耦合腔横截面积的变化，使射频电磁场聚焦后形成平面状的电磁场分布。聚焦后的平面电磁场位于两耦合腔之间，基本上与射频耦合腔的对称中心平面重合。
这样以来只要石英扁管式反应腔设定的位置能包容聚焦后呈平面状的电磁场，那么我们就不难使纤维单丝，或丝束形成平面分散状，沿着聚焦电磁场平面前进，从而实现对一排丝的射频法加热。
下面即结合附图给出的实施例，进一步说明本实用新型的发明目的是如何实现的：
附图说明
图1是本发明的结构示意图
图2是图1的A-A向视图
图3是石英管式反应器反应腔与端封的结构示意图。
其中1代表高频电源，2代表射频匹配器，3为射频电缆，4为对称射频耦合腔，5A为石英管式反应腔，5B为反应腔端封，6代表纤维，7、8代表纤维收发丝机构，9代表反应气体混配室，10、11代表气体流量计，12代表反应气排管，13代表密封气体进入口，14代表抽气口，d代表耦合腔内腔高，D代表耦合腔外腔高度，15、16代表反应气源。
具体实施方式
呈扁平套筒状的射频耦合腔4，其内外腔高度为：d∶D＝1∶2～3，耦合腔(4)的横向尺寸没有严格要求，根据纤维丝横向排列的宽度尺寸而对应设计。
横截面亦呈扁平状两端为圆弧的石英反应腔5A从耦合腔4中空处穿过。为适应工艺操作的需要整个石英反应器的结构是扁平状的腔体5A与两边的端封5B组成，两者之间磨砂口紧配合形成密封。在端口封上设有一排反应气体充气管口12，和密封氩气或氮气，在反应腔5A上设抽气管口14。充气口按均匀平面分布使吹入的气体进入反应腔后分散均匀，又可防止充气速度太快造成局部纤维抖动。
与呈平面分布的并行丝束或纤维单束可对应设计相应的收发丝机构(7、8)，以适应工艺操作上的需要具体设计。收放丝机构可由两个独立收放丝机构并行排列，也可由两个以并行排列。纤维在石英反应器端口封入口处分散或平行排列，并行同步进入反应腔。
由于聚焦后的电磁场呈平面状，则呈平行分布成平面并行进入反应腔后的纤维丝加热更加均匀，调控更加方便快捷，并且大大提高单机生产率和提高附属设备的利用率，对射频法生产加工纤维进入批量化生产具有现实意义。
Claims (5)
1.加热平行排列的纤维束丝的射频聚焦加热装置，由高频电源(1)，射频输出匹配器(2)，聚焦射频耦合腔(4)，连接耦合腔(4)和输出匹配器(2)的射频电缆(3)，石英管式反应器，纤维的收发丝机构(7，8)，及与石英管反应器(5)相连通的反应气体流量计(10，11)，混配室(9)组成，其特征在于本射频耦合腔(4)的横截面是两端为圆弧的扁平套筒状，石英管反应器(5)腔体的横截面与射频耦合腔(4)的横截面几何形状相似。
2.根据权利要求1所说的射频聚焦加热装置，其特征在于射频耦合腔内外全筒高度尺寸比例d∶D为1∶2～3。
3.根据权利要求1所说的射频聚焦加热装置，其特征在于石英管式反应器是由扁平状的反应腔(5A)和与腔体(5A)磨砂紧配合的扁平状端口封(5B)组配而成。
4.根据权利要求3所说的射频聚焦加热装置，其特征在于在端口封(5B)上设有一排匀布的反应气体充气管口(12)和密封气体入口(13)，在腔体中部设有抽气口(14)。
5.根据权利要求1所说的射频聚焦加热装置，其特征在于收发丝机构(7，8)由两个以上的独立收发丝机构并行排列组成，应用时纤维丝束在入丝口排列成平面平行排列的丝束，并行同步进入反应腔(5A)。
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