CN102538450B - 一种连续式高性能陶瓷纤维的制造设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种连续式高性能陶瓷纤维的制造设备，包括前手套箱(1)、炉体(2)、冷却箱(4)和后手套箱(5)，前手套箱(1)与炉体(2)连接，后手套箱(5)安装在炉体(2)的后侧，前手套箱(1)和后手套箱(5)之间通过炉膛(3)连接，炉膛(3)穿过炉体(2)内部，炉膛(3)内部安装有传送带(8)，前手套箱(1)、炉体(2)和后手套箱(5)的外部都安装有加热单元(25，26，27)，加热单元(25，26，27)都与加热控制单元(7)相连。本发明所述装置能保证原丝在反应性气体或惰性气体的氛围下，与气体充分接触并隔绝空气和水等敏感因素，进行不熔化处理及陶瓷化转变，保证陶瓷纤维性能，提高产量。
Description
技术领域
本发明涉及氮化物陶瓷纤维领域，特别涉及一种连续式高性能陶瓷纤维的制造设备。
背景技术
随着科技的飞速发展，工业对材料性能的要求越来越高，特别是航天技术领域，对材料的要求相当的苛刻，不仅要求材料强度和模量高，而且要求其密度小、耐高温、耐腐蚀、抗蠕变、热稳定性好、高温抗氧化性能优异以及具有一定的介电性能等。因此，近年来对高温陶瓷材料的研究也顺应这一市场需求应运而生。
氮化物陶瓷纤维是具有广阔应用前景的一类高性能陶瓷纤维，目前主要发展的是硅基氮化物纤维，即SiBN陶瓷纤维和SiBNC陶瓷纤维，现有的有机聚合物先驱体转化法是制备硅基氮化物纤维最为有效的一种方法，这种方法首先合成出具有一定加工性能的氮化物陶瓷先驱体聚硅硼氮烷，再经熔融纺丝得到前驱体原丝，然后经不熔化处理使其具有一定的交联度，最后经过高温裂解得到所需的硅基氮化物纤维。由于前驱体原丝对空气和水非常敏感，因此高温裂解过程中需要隔绝水和空气，并且需要在一定的气氛条件下进行，如活性气氛氨气或惰性气氛氩气等，从而制备得到符合使用要求的连续式陶瓷纤维，目前还没有一种气体密封、连续式的陶瓷纤维加工设备应用在此领域。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种连续式高性能陶瓷纤维的制造设备，能保证原丝在反应性气体或惰性气体的氛围下，与气体充分接触并隔绝空气和水等敏感因素，进行不熔化处理及陶瓷化转变，从而得到连续式的陶瓷纤维，保证陶瓷纤维性能，提高产量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种连续式高性能陶瓷纤维的制造设备，包括前手套箱、炉体、冷却箱、后手套箱和加热控制单元，所述的前手套箱的后端通过法兰与炉体连接，所述的后手套箱安装在炉体的后侧，所述的前手套箱和后手套箱之间通过炉膛连接，所述的炉膛穿过炉体内部，所述的后手套箱与炉体之间的炉膛外侧安装有冷却箱，所述的炉膛内部安装有传送带，所述的传送带的两端通过铆钉分别固定在前手套箱和后手套箱内部，所述的前手套箱、炉体和后手套箱的外部都安装有加热单元，所述的加热单元都与加热控制单元相连。
所述的前手套箱的内部前端安装有退绕辊，所述的退绕辊的后侧排列安装有导丝辊，所述的退绕辊和导丝辊互相平行，所述的前手套箱的前端下侧开有进气口。
所述的炉膛的上端均匀开有炉膛进气口和炉膛排气口，所述的炉膛排气口通过管道与外接喷淋装置相连。
所述的冷却箱的上端开有出水口，下端开有进水口，所述的出水口和进水口与外接水源相连，形成水循环。
所述的后手套箱的内部前端安装有一组牵引辊，所述的牵引辊的后侧安装有导丝辊，所述的导丝辊的后侧安装有卷绕辊，所述的牵引辊、导丝辊和卷绕辊相互平行，所述的后手套箱的上端开有一个手套箱排气口，所述的排气口通过管道与外接喷淋装置相连。
所述的前手套箱与炉体、炉体与炉膛之间的连接处用石棉板密封。
所述的前手套箱和后手套箱均设置有钢化玻璃制成的观察窗，观察窗安装于手套箱正面的上侧。
所述的退绕辊、导丝辊、传送带、牵引辊和卷绕辊均由传动控制系统控制，且保持旋转角速度一致。
所述的导丝辊的直径可调节，直径尺寸与原丝加工所需的张力相配。
所述的炉膛横截面的上部分为半椭圆形，下半部为长方形，上半部和下半部之间通过圆弧过渡。
有益效果
本发明涉及一种连续式高性能陶瓷纤维的制造设备，设备结构紧凑，密封性好，能在反应性气体或惰性气体的氛围下，使前驱体原丝与气体充分接触并隔绝空气和水等敏感因素，进行不熔化处理及陶瓷化转变，从而得到连续式的陶瓷纤维，保证陶瓷纤维性能，提高产量。
附图说明
图1是本发明的结构原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
如图1所示，本发明的实施方式涉及一种连续式高性能陶瓷纤维的制造设备，包括前手套箱1、炉体2、冷却箱4、后手套箱5和加热控制单元7，所述的前手套箱1的后端通过法兰与炉体2连接，所述的后手套箱5安装在炉体2的后侧，所述的前手套箱1和后手套箱5之间通过炉膛3连接，所述的炉膛3穿过炉体2内部，所述的后手套箱5与炉体2之间的炉膛3外侧安装有冷却箱4，所述的炉膛3内部安装有传送带8，所述的传送带8的两端通过铆钉分别固定在前手套箱1和后手套箱5内部，所述的前手套箱1、炉体2和后手套箱5的外部都安装有加热单元25，26，27，所述的加热单元25，26，27都与加热控制单元7相连，所述的前手套箱1的内部前端安装有退绕辊9，所述的退绕辊9的后侧排列安装有导丝辊10，11，12，所述的退绕辊9和导丝辊10，11，12互相平行，所述的前手套箱1的前端下侧开有进气口17，所述的炉膛3的上端均匀开有炉膛进气口18，19，20和炉膛排气口21，22，23，所述的炉膛排气口21，22，23通过管道与外接喷淋装置6相连，所述的冷却箱4的上端开有出水口，下端开有进水口，所述的出水口和进水口与外接水源相连，形成水循环，所述的前手套箱1和后手套箱5均设置有钢化玻璃制成的观察窗，观察窗安装于手套箱正面的上侧。所述的退绕辊9、导丝辊10，11，12，14、传送带8、牵引辊13和卷绕辊15均由传动控制系统16控制，且保持旋转角速度一致，所述的炉膛3横截面的上部分为半椭圆形，下半部为长方形，上半部和下半部之间通过圆弧过渡。
实施例1
通过进气口17和炉膛进气口18，19，20向前手套箱1和炉膛3充入惰性气体，通过加热控制单元7控制加热单元25，26，27，对装置进行加热，到达一定的温度后将原丝由前手套箱1放入，通过退绕辊9使原丝从筒管上退绕，再进过导丝辊10、11、12施加张力后并至传送带8，然后由传送带8送入炉膛3，经过烧结后的陶瓷纤维通过冷却段4，进入后手套箱5，由牵引辊13牵出并经过导丝辊14，最终由卷绕辊15将丝收集成筒。炉膛出气口21、22、23可将管路中废气排入喷淋装置6，通过喷淋装置6间歇性的水喷淋对回收的气体进行处理。加工过程中可以通过前手套箱1和后手套箱5上的观察窗来观察装置内的情况。
Claims (10)
1.一种连续式高性能陶瓷纤维的制造设备，包括前手套箱（1）、炉体（2）、冷却箱（4）、后手套箱（5）和加热控制单元（7），其特征在于，所述的前手套箱（1）的后端通过法兰与炉体（2）连接，所述的后手套箱（5）安装在炉体（2）的后侧，所述的前手套箱（1）和后手套箱（5）之间通过炉膛（3）连接，所述的炉膛（3）穿过炉体（2）内部，所述的后手套箱（5）与炉体（2）之间的炉膛（3）外侧安装有冷却箱（4），所述的炉膛（3）内部安装有传送带（8），所述的传送带（8）的两端通过铆钉分别固定在前手套箱（1）和后手套箱（5）内部，所述的前手套箱（1）、炉体（2）和后手套箱（5）的外部都安装有加热单元（25，26，27），所述的加热单元（25，26，27）都与加热控制单元（7）相连，所述的前手套箱（1）的内部前端安装有退绕辊（9），所述的退绕辊（9）的后侧排列安装有导丝辊（10，11，12），所述的退绕辊（9）和导丝辊（10，11，12）互相平行，所述的后手套箱（5）的内部前端安装有一组牵引辊（13），所述的牵引辊（13）的后侧安装有导丝辊（14），所述的导丝辊（14）的后侧安装有卷绕辊（15），所述的牵引辊（13）、导丝辊（14）和卷绕辊（15）相互平行。
2.根据权利要求1所述的一种连续式高性能陶瓷纤维的制造设备，其特征在于，所述的前手套箱（1）的前端下侧开有进气口（17）。
3.根据权利要求1所述的一种连续式高性能陶瓷纤维的制造设备，其特征在于，所述的炉膛（3）的上端均匀开有炉膛进气口（18，19，20）和炉膛排气口（21，22，23），所述的炉膛排气口（21，22，23）通过管道与外接喷淋装置（6）相连。
4.根据权利要求1所述的一种连续式高性能陶瓷纤维的制造设备，其特征在于，所述的冷却箱（4）的上端开有出水口，下端开有进水口，所述的出水口和进水口与外接水源相连，形成水循环。
5.根据权利要求1所述的一种连续式高性能陶瓷纤维的制造设备，其特征在于，所述的后手套箱（5）的上端开有一个手套箱排气口（24），所述的排气口（24）通过管道与外接喷淋装置（6）相连。
6.根据权利要求1所述的一种连续式高性能陶瓷纤维的制造设备，其特征在于，所述的前手套箱（1）与炉体（2）、炉体（2）与炉膛（3）之间的连接处用石棉板密封。
7.根据权利要求1所述的一种连续式高性能陶瓷纤维的制造设备，其特征在于，所述的前手套箱（1）和后手套箱（5）均设置有钢化玻璃制成的观察窗，观察窗安装于手套箱正面的上侧。
8.根据权利要求1所述的一种连续式高性能陶瓷纤维的制造设备，其特征在于，所述的退绕辊（9）、导丝辊（10，11，12，14）、传送带（8）、牵引辊（13）和卷绕辊（15）均由传动控制系统（16）控制，且保持旋转角速度一致。
9.根据权利要求1所述的一种连续式高性能陶瓷纤维的制造设备，其特征在于，所述的导丝辊（10，11，12，14）的直径可调节，直径尺寸与原丝加工所需的张力相配。
10.根据权利要求1所述的一种连续式高性能陶瓷纤维的制造设备，其特征在于，所述的炉膛（3）横截面的上部分为半椭圆形，下半部为长方形，上半部和下半部之间通过圆弧过渡。
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