CN103643353B - 一种工业化连续碳化硅纤维先驱丝——聚碳硅烷纤维不熔化的生产装置 - Google Patents

一种工业化连续碳化硅纤维先驱丝——聚碳硅烷纤维不熔化的生产装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种工业化连续碳化硅纤维先驱丝——聚碳硅烷纤维不熔化的生产装置，所述装置的主体为箱式不熔化炉(5)，主要由加热部分、循环风部分、进排风部分、温控装置、转动系统、整流系统、气氛接入系统和装置外壳部分组成，加热部分主要由加热器(11)构成，循环风部分主要由回风腔(8)、回风板(6)、循环风机(10)和风机变频器(17)构成，进排风部分主要由上排气孔(3)和下进风孔(9)构成，温控装置主要由气氛温度探头(2)、电控箱(7)和温控探头(12)构成，转动系统主要由电机(1)、吊篮(14)、多层丝盘(15)和转盘(16)构成，整流系统主要由整流器(13)构成，气氛接入系统主要由反应与保护气体进口(18)构成；本发明的装置特点：1.适用于先驱体法制备高性能SiC纤维及其它含异质元素SiC、Si3N4、BN纤维；2.处理纤维量大，生产成本低；3.控制简便，纤维性能稳定。

Description

一种工业化连续碳化硅纤维先驱丝——聚碳硅烷纤维不熔化的生产装置
技术领域
本发明属于先驱体法制备碳化硅纤维的技术领域，具体涉及一种工业法制备连续碳化硅纤维先驱丝——聚碳硅烷纤维不熔化的生产装置。
技术背景
国内毛仙鹤，宋永才等研究了聚碳硅烷纤维在1-己炔气氛中不熔化处理制备低氧含量SiC纤维(复合材料报，Vol.24No.6December2007)，毛仙鹤，宋永才研究了聚碳硅烷纤维在环己烯气氛中的不熔化处理(材料研究学报VOl.21NO.2April2007)，薛金根等研究了热处理炉的结构对聚碳硅烷纤维不熔化均匀性的影响(国防科技大学学报，Vol.25No.22003，1001-2486(2003)02-0034-04)，罗学涛等研究了热化学交联制备碳化硅纤维的方法及交联装置(专利号：CN101280474A)，汪萍等研究了不熔化炉结构对聚碳硅烷纤维不熔化处理均匀性的影响(有机硅材料，2007，21(6)：345-348)。以上方法均为实验室小试方案，对于工业化实施来讲，产量及性能稳定性受限，不易实施工业化。本发明提出了一种工业法制备连续碳化硅纤维先驱丝——聚碳硅烷纤维不熔化的生产装置，能够有效地进行工业化生产。
发明内容
本发明在于提供一种工业化连续碳化硅纤维先驱丝——聚碳硅烷纤维不熔化的生产装置，以较低的生产成本制备高性能的SiC纤维及其他含异质元素的SiC、Si3N4、BN纤维等。
一种工业化连续碳化硅纤维先驱丝——聚碳硅烷纤维不熔化的生产装置，所述装置的主体为箱式不熔化炉，主要由加热部分、循环风部分、进排风部分、温控装置、转动系统、整流系统、气氛接入系统和装置外壳部分组成，加热部分主要由加热器构成，循环风部分主要由回风腔、回风板、循环风机和风机变频器构成，进排风部分主要由上排气孔和下进风孔构成，温控装置主要由气氛温度探头、电控箱和温控探头构成，转动系统主要由电机、吊篮、丝盘和转盘构成，整流系统主要由整流器构成，气氛接入系统主要由反应与保护气体进口构成，装置外壳部分由保温层构成；
所述箱式不熔化炉的上部设置所述电机，所述电机通过穿过所述箱式不熔化炉顶部和所述保温层的转动轴承连接所述转盘，并带动所述转盘转动，所述转盘的下部设有所述吊篮，所述吊篮位于箱式不熔化炉的中央位置，所述整流器位于所述吊篮的一侧，即位于吊篮与箱式不熔化炉壁面之间，在所述吊篮的另一侧设有所述回风板，所述回风板所在的空间形成所述回风腔，在所述吊篮的下部设有所述循环风机和所述加热器；所述吊篮内设有8-20个所述的丝盘，所述回风板上固定有三个气氛温度探头；
所述箱式不熔化炉的上顶部设有所述的上排气孔，所述箱式不熔化炉的下底部设有气体进口和下进风孔；
所述箱式不熔化炉的一侧外壁面固定有所述的电控箱，所述的电控箱中设有所述的风机变频器；
与所述加热器同一水平高度处，且在所述加热器与所述箱式不熔化炉壁面之间设有温控探头。
优选箱式不熔化炉的容积为1-5m3。
本发明采用吊篮悬挂的方式，可有效避免风机和吊篮转动引起的振动而损伤丝条，同时旋转的吊篮可以起到将不熔化炉内气氛搅动均匀，使多层的丝盘均质化。本发明采用下加热上排气的方式，使热量传递更加有效，一方面，热量以循环风为媒介，将热量传递到待不熔化的丝条；另一方面，热量也以辐射传导的方式有效加热炉底冷空气，避免死角的产生。另外从流体场上看，进入不熔化炉的循环风经整流，以水平方式吹出，能很快带走丝筒或丝盘表面的热量，而随着炉底部热气流的上升，能穿透丝盘，将丝盘内部产生的热量带出，从而很好地起到了均质化作用。本发明涉及的装置不仅适用于空气交联、化学气相交联、热交联，也可实现分段组合的交联方式，是一种一炉多用的不熔化设备。该设备具有不熔化气氛控制均匀，温度场控制均匀，工艺重复性好，操作简单等优点，适宜规模化生产。
附图说明
图1为一种工业化连续碳化硅纤维先驱丝——聚碳硅烷纤维不熔化的生产装置
具体实施方式
实施例1
工业化连续碳化硅纤维先驱丝——聚碳硅烷纤维不熔化的生产装置，主要由加热部分、循环风部分、进排风部分、温控装置、转动系统、整流系统、气氛接入系统、装置外壳等八部分组成，加热部分由加热器11构成，循环风部分由回风腔8、回风板6、循环风机10、风机变频器17等构成，进排风部分由上排气孔3、下进风9构成，温控装置由气氛温度探头2、电控箱7、温控探头12构成，转动系统由电机1、吊篮14、转盘16构成，整流系统由整流器13构成，气氛接入系统由反应/保护气体接入部分构成，装置外壳部分由保温层4构成。吊篮14与转盘16连接，多层丝盘15直接放置在吊篮14上。
如图1所示具体为：一种工业化连续碳化硅纤维先驱丝——聚碳硅烷纤维不熔化的生产装置，所述装置的主体为箱式不熔化炉5，主要由加热部分、循环风部分、进排风部分、温控装置、转动系统、整流系统、气氛接入系统和装置外壳部分组成，加热部分主要由加热器11构成，循环风部分主要由回风腔8、回风板6、循环风机10和风机变频器17构成，进排风部分主要由上排气孔3和下进风孔9构成，温控装置主要由气氛温度探头2、电控箱7和温控探头12构成，转动系统主要由电机1、吊篮14、多层丝盘15和转盘16构成，整流系统主要由整流器13构成，气氛接入系统主要由反应与保护气体进口18构成，装置外壳部分由保温层4构成；
所述箱式不熔化炉5的上部设置所述电机1，所述电机1通过穿过所述箱式不熔化炉5顶部和所述保温层4的转动轴承连接所述转盘16，并带动所述转盘16转动，所述转盘16的下部设有所述吊篮14，所述吊篮14位于箱式不熔化炉5的中央位置，所述整流器13位于所述吊篮14的一侧，即位于吊篮14与箱式不熔化炉5壁面之间，在所述吊篮14的另一侧设有所述回风板6，所述回风板6所在的空间形成所述回风腔8，在所述吊篮14的下部设有所述循环风机10和所述加热器11；所述吊篮14内设有8个所述的多层丝盘15，所述回风板6上固定有三个气氛温度探头2；所述箱式不熔化炉5的上顶部设有所述的上排气孔3，所述箱式不熔化炉5的下底部设有气体进口18和下进风孔9；所述箱式不熔化炉5的一侧外壁面固定有所述的电控箱7，所述的电控箱7中设有所述的风机变频器17；与所述加热器11同一水平高度处，且在所述加热器11与所述箱式不熔化炉5壁面之间设有温控探头12；箱式不熔化炉5的容积为3m3。
实施例2
所述箱式不熔化炉5的容积为5m3，所述吊篮14内设有，20个所述的多层丝盘15，其他特征与实施例1相同。

Claims (2)

1.一种工业化连续碳化硅纤维先驱丝——聚碳硅烷纤维不熔化的生产装置，其特征在于：所述生产装置的主体为箱式不熔化炉(5)，主要由加热部分、循环风部分、进排风部分、温控装置、转动系统、整流系统、气氛接入系统和装置外壳部分组成，加热部分主要由加热器(11)构成，循环风部分主要由回风腔(8)、回风板(6)、循环风机(10)和风机变频器(17)构成，进排风部分主要由上排气孔(3)和下进风孔(9)构成，温控装置主要由气氛温度探头(2)、电控箱(7)和温控探头(12)构成，转动系统主要由电机(1)、吊篮(14)、多层丝盘(15)和转盘(16)构成，整流系统主要由整流器(13)构成，气氛接入系统主要由反应或保护气体进口(18)构成，装置外壳部分由保温层(4)构成；
所述箱式不熔化炉(5)的上部设置有所述电机(1)，转动轴承穿过所述箱式不熔化炉(5)顶部和所述保温层(4)，所述电机(1)通过所述转动轴承连接所述转盘(16)，并带动所述转盘(16)转动，所述转盘(16)的下部设有所述吊篮(14)，所述吊篮(14)位于箱式不熔化炉(5)的中央位置，所述整流器(13)位于所述吊篮(14)的一侧，即位于吊篮(14)与箱式不熔化炉(5)壁面之间，在所述吊篮(14)的另一侧设有所述回风板(6)，所述回风板(6)所在的空间形成所述回风腔(8)，在所述吊篮(14)的下部设有所述循环风机(10)和所述加热器(11)；所述吊篮(14)内设有8-20个所述的丝盘(15)，所述回风板(6)上固定有三个气氛温度探头(2)；
所述箱式不熔化炉(5)的上顶部设有所述的上排气孔(3)，所述箱式不熔化炉(5)的下底部设有气体进口(18)和下进风孔(9)；
所述箱式不熔化炉(5)的一侧外壁面固定有所述的电控箱(7)，所述的电控箱(7)中设有所述的风机变频器(17)；
与所述加热器(11)同一水平高度处，且在所述加热器(11)与所述箱式不熔化炉(5)壁面之间设有温控探头(12)。
2.根据权利要求1所述的生产装置，其特征在于：箱式不熔化炉(5)的容积为1-5m3。
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