CN102433701B - 一种用于生产碳纤维的超声波雾化加湿装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于生产高质量碳纤维的超声波雾化加湿装置，该装置包括纤维加湿箱和超声波雾化器，两者通过连接管道连接，连接管道延伸至纤维加湿箱底部的部分为雾粒分散管道，雾粒分散管道上布满分散孔。本发明的超声波雾化加湿装置应用超声波雾化技术，通过雾粒对纤维进行加湿，雾粒仅附着在纤维表面，不破坏纤维本身的内部结构，避免了在加湿过程中对纤维的机械损伤，提高了碳纤维产品的拉伸强度；本发明通过雾粒将纤维加湿至含湿量为0.5-10％，纤维加湿后的含湿量较低，后续生产中纤维在烘干时能耗也低，节约了成本。本发明的装置克服了现有浸渍设备能耗高且降低纤维强度的问题。

Description

一种用于生产碳纤维的超声波雾化加湿装置

技术领域

本发明属于碳纤维生产技术领域，特别涉及一种用于生产高质量碳纤维的超声波雾化加湿装置。

背景技术

在碳纤维的生产过程中，预氧化步骤前的加湿装置越来越多地得到了应用。传统的加湿装置是使用一个槽体，内装浸渍液体直接对纤维进行浸渍加湿。

为了减少浸渍设备对纤维表面的机械损伤，中国专利CN 101967735A提供了一种对纤维无机械损伤的浸液机，可实现碳纤维连续化生产过程中的化学改性、洗涤等处理工艺。

为了缓解碳纤维生产中的皮芯结构、氧化不理想等问题，中国专利CN100347356C提供了一种碳纤维生产线专用的气液装置，将纤维在液体原料中高温浸泡，得到了缓解了皮芯结构的预氧化纤维。

上述专利文献中的浸液机考虑到了加湿过程中的纤维机械损伤问题，但是，仍然使用液体直接对纤维进行浸渍，使纤维中含有了较多的浸渍液体。一方面，这使后续生产中纤维中的浸渍液体在烘干时需要较高的能耗，增加了生产成本；另一方面，由于过多液体对纤维的浸渍，液体会进入纤维内部，在一定程度上破坏纤维的内部结构从而降低纤维的性能，最终降低碳纤维产品的拉伸强度等性能。

发明内容

为了克服现有浸渍设备能耗高且降低纤维强度的问题，本发明的目的在于提供一种用于生产碳纤维的超声波雾化加湿装置，该加湿装置不仅对纤维无机械损伤，且提高了碳纤维拉伸强度等性能、节约了生产成本。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种用于生产碳纤维的超声波雾化加湿装置，包括纤维加湿箱和超声波雾化器，两者通过连接管道连接，连接管道延伸至纤维加湿箱底部的部分为雾粒分散管道，雾粒分散管道上设有分散孔；超声波雾化器将加湿液经超声波高频振荡雾化为1-5微米的超微雾粒子，通过连接管道通入纤维加湿箱内的雾粒分散管道中，再经雾粒分散管道上的分散孔喷出后，均匀分布于纤维加湿箱中。

所述纤维加湿箱底部的雾粒分散管道的数目可以是一条或多条。

一台超声波雾化器可与一个或多个纤维加湿箱连接，其与多个纤维加湿箱连接可以节省超声波雾化器使用量。当纤维加湿箱体积较大时，也可使用多台超声波雾化器。

所述的纤维加湿箱为封闭箱体，仅在两端中部设有开口，生产中纤维从其两端开口穿过即可被加湿。纤维加湿箱两端的开口的数目可以是一组或多组。

所述的纤维加湿箱底部设有废液排出口，加湿箱中积存的废液可通过废液排出口排出。

所述的用于生产碳纤维的超声波雾化加湿装置还包括加湿液贮罐和加湿液配制釜，超声波雾化器通过连接管道依次与加湿液贮罐、加湿液配制釜连接；所述的连接管道上安装有管道泵；

所述的加湿液配制釜上设有水进口，水经进口进入配制釜后，在配制釜中根据生产需要配制成加湿液，经管道由管道泵泵送至贮罐中；贮罐中的加湿液经管道由管道泵泵送至超声波雾化器中。

所述的纤维加湿箱、超声波雾化器、加湿液贮罐、加湿液配制釜、连接管道和分散管道均由耐腐蚀性材料制成。

超声波雾化器的功率和加湿量可调，通过调节加湿量可控制加湿箱内的相对湿度为30-99％，加湿箱内不同部位相对湿度差异≤2.5％。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1、本发明的超声波雾化加湿装置应用超声波雾化技术，将加湿液通过超声波雾化器的超声波高频振荡雾化为1-5微米的超微雾粒子，通过雾粒对纤维进行加湿，避免了在加湿过程中对纤维的机械损伤。

2、本发明通过雾粒将纤维加湿至含湿量为0.5-10％，相比于传统的直接使用液体浸渍的加湿方法，纤维加湿后的含湿量较低。由于纤维含湿量较低，后续生产中纤维在烘干时能耗也低，因此节约了生产成本。

3、本发明通过雾粒将纤维加湿，雾粒会附着在纤维表面，不破坏纤维本身的内部结构且能够在纤维表面形成一层保护膜，减少了纤维在生产过程中的机械损伤等负面影响，从而最大限度地保护了纤维本身的强度在后续生产过程中不会降低，最终提高了碳纤维产品的拉伸强度等性能。

附图说明

图1是本发明一种用于生产碳纤维的超声波雾化加湿装置的结构示意图；其中，1-纤维加湿箱，2-超声波雾化器，3-加湿液贮罐，4-加湿液配制釜，5-管道泵，6-管道泵，7-连接管道，8-加湿箱开口，9-纤维，10-雾粒分散管道，11-加湿箱废液排出口，12-连接管道，13-连接管道，14-配制釜水进口，15-分散孔，16-加湿液。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

一种用于生产碳纤维的超声波雾化加湿装置，包括一个纤维加湿箱1和一台超声波雾化器2，两者通过连接管道7连接。纤维加湿箱1底部设有一条雾粒分散管道10，其是连接管道7在纤维加湿箱1底部的延伸。雾粒分散管道10上设有分散孔15；超声波雾化器2将加湿液16经超声波高频振荡雾化为1-5微米的超微雾粒子，通过连接管道7通入纤维加湿箱内的雾粒分散管道10中，再经雾粒分散管道10上的分散孔15喷出后，均匀分布于纤维加湿箱1中。

纤维加湿箱1为封闭箱体，仅在两端中部设有一组开口8，生产中纤维9从其两端开口8穿过即可被加湿。

纤维加湿箱1底部设有废液排出口11，加湿箱1中积存的废液可通过废液排出口11排出。

一种用于生产碳纤维的超声波雾化加湿装置还包括加湿液贮罐3和加湿液配制釜4，超声波雾化器2通过连接管道13，12依次与加湿液贮罐3、加湿液配制釜4连接；所述的连接管道13，12上安装有管道泵5，6；

加湿液配制釜4上设有水进口14，水经进口14进入配制釜4后，在配制釜4中根据生产需要配制成加湿液，经管道12由管道泵6泵送至贮罐3中；贮罐3中的加湿液经管道13由管道泵5泵送至超声波雾化器2中。

纤维加湿箱、超声波雾化器、加湿液贮罐、加湿液配制釜、连接管道和分散管道均由耐腐蚀性材料制成。

超声波雾化器的功率和加湿量可调，通过调节加湿量可控制加湿箱内的相对湿度为30-99％，加湿箱内不同部位相对湿度差异≤2.5％。

实施例2

一种用于生产碳纤维的超声波雾化加湿装置，包括三个纤维加湿箱1和一台超声波雾化器2；装置其他的组成、结构、连接关系和材料同实施例1。

实施例3

一种用于生产碳纤维的超声波雾化加湿装置，包括一个纤维加湿箱1和三台超声波雾化器2；装置其他的组成、结构、连接关系和材料同实施例1。

实施例4

一种用于生产碳纤维的超声波雾化加湿装置，其每个纤维加湿箱1底部设有3条雾粒分散管道10，它们是连接管道7在纤维加湿箱1底部的分叉延伸。装置其他的组成、结构、连接关系和材料同实施例2。

实施例5

一种用于生产碳纤维的超声波雾化加湿装置，其每个纤维加湿箱1两端设有三组开口。装置其他的组成、结构、连接关系和材料同实施例4。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于生产碳纤维的超声波雾化加湿装置，其特征在于包括纤维加湿箱和超声波雾化器，两者通过连接管道连接，连接管道延伸至纤维加湿箱底部的部分为雾粒分散管道，雾粒分散管道上设有分散孔；

所述的纤维加湿箱为封闭箱体，在其两端中部设有开口；

所述纤维加湿箱底部的雾粒分散管道的数目为一条或多条；

所述纤维加湿箱两端的开口的数目为一组或多组。

2.根据权利要求1所述的用于生产碳纤维的超声波雾化加湿装置，其特征在于：所述的超声波雾化器与一个或多个纤维加湿箱连接。

3、根据权利要求1所述的用于生产碳纤维的超声波雾化加湿装置，其特征在于：所述的纤维加湿箱与一台或多台超声波雾化器连接。

4、根据权利要求1所述的用于生产碳纤维的超声波雾化加湿装置，其特征在于：所述的纤维加湿箱底部设有废液排出口。

5、根据权利要求1所述的用于生产碳纤维的超声波雾化加湿装置，其特征在于：所述的用于生产碳纤维的超声波雾化加湿装置还包括加湿液贮罐和加湿液配制釜，超声波雾化器通过连接管道依次与加湿液贮罐、加湿液配制釜连接。

6、根据权利要求5所述的用于生产碳纤维的超声波雾化加湿装置，其特征在于：所述的连接管道上安装有管道泵。

7、根据权利要求5所述的用于生产碳纤维的超声波雾化加湿装置，其特征在于：所述的加湿液配制釜上设有水进口。

8、根据权利要求1-7任一项所述的用于生产碳纤维的超声波雾化加湿装置，其特征在于：所述的纤维加湿箱、超声波雾化器、加湿液贮罐、加湿液配制釜、连接管道和分散管道均由耐腐蚀性材料制成。

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