CN104451963A - 碳纤维原丝预氧化实验性装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种碳纤维原丝预氧化实验性装置，包括炉体、循环管路、循环风机、入风管、出风管，炉体内设有炉腔，入风管的两端分别连通循环风机的出风口、炉腔的进口，出风管的两端分别连通炉腔的出口、循环风机的进风口，入风管、炉腔、出风管通过循环风机形成循环管路，入风管内设有加热系统，出风管内设有过滤器，炉体设有控温器；该装置较好地平衡了实验环境的一致、均一与提高试验效率的问题。通过对氧化炉设备进行缩小简化，加强空气分布系统，从而达到精确控制实验环境的目的。

Description

碳纤维原丝预氧化实验性装置

技术领域

本发明涉及一种碳纤维原丝预氧化实验性装置，具体涉及一种小型用于碳纤维原丝预氧化中条件和对应结果的实验和测定的实验装置。

背景技术

碳纤维是国家重点支持的行业，聚丙烯腈基碳纤维占碳纤维全部产量的80%以上。预氧化是聚丙烯腈基碳纤维生产过程中必须而重要的核心步骤之一。由于聚丙烯腈不同批次原丝在微观上有不显著，但在碳化生产中会体现出明显的差异，为了提前发现原丝的差异以及提早制定合适的碳化工艺，减少原料和时间的浪费，提高资源利用率。

碳纤维原丝预氧化过程是一个复杂的过程，需要能通过必要的手段对预氧丝的过程进行测定和检测，以便发现和解决问题。

生产用的碳纤维预氧化设备过于庞大，工艺条件局部存在一定程度的波动，会导致结果一定程度的不确定。

因此，上述问题是生产过程中使用摸索氧化条件的实验性装置解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于摸索氧化条件的实验性装置，解决现有的生产中使用的氧化设备有过于庞大、运动部件太多、工艺稳定条件达不到试验所需的精度、工艺稳定时间过长、能耗大、浪费严重等缺点的问题。

针对上述存在的问题，本发明提供一种用于摸索氧化条件的实验性装置。

本发明的解决方案是：

一种碳纤维原丝预氧化实验性装置，包括炉体、循环管路、循环风机、入风管、出风管，炉体内设有炉腔，入风管的两端分别连通循环风机的出风口、炉腔的进口，出风管的两端分别连通炉腔的出口、循环风机的进风口，入风管、炉腔、出风管通过循环风机形成循环管路，入风管内设有加热系统，出风管内设有过滤器，炉体设有控温器，控温器包括测温元件、控温元件和控温执行元件，通过测温元件设定炉腔所需温度，测温元件将信号传导到控温元件和控温执行元件上，通过控温元件和控温执行元件控制炉腔内的实际温度，炉腔内设有空气分布系统，空气分布系统包括循环风分布装置，炉腔的进口端和出口端分别设置循环风分布装置，炉腔内通过有若干并行的丝束轨道，所述丝束轨道的一侧由挂钩固定，丝束轨道的另一侧活动，丝束轨道设有丝束牵引丝，丝束牵引丝分别连接有挂钩和张力吊坠，丝束通道的转弯处设有导轨滑轮，炉体设有炉门。

进一步地，循环风分布装置采用多层孔状板，各层板的孔错位设置，各层之间的孔不正对，起到扰流的作用，使风不至于局部过强或过弱。炉腔的出口和进口都有多层孔状板。

进一步地，炉体设有风速控制系统，风速控制系统包括外置风机控制系统和变频元件，外置风机控制系统包括循环风机和循环风控制器，循环风机由循环风控制器控制。

进一步地，张力吊坠采用若干可拆卸的金属块，张力吊坠直接绑定在被测的原丝或碳丝上。张力控制是利用吊坠的重力，和天平的砝码一样，可以通过添加和减少吊坠的多少来显示张力的控制。张力吊坠直接绑定在被测的原丝或碳丝上。碳纤维在生产过程中需要施加张力以在不同阶段实现正牵伸或负牵伸，所以需要这个吊坠来实现实验中的张力。

进一步地，丝束轨道的数量为六条。丝束轨道在中间，循环风分布装置在丝束轨道的两侧。

进一步地，炉体的进口端和出口端分别设有挡板，挡板采用可调节式挡板，挡板设有两个长条状的孔，长条状孔拧紧穿过有螺栓将挡板固定在炉体上。挡板的作用是在穿丝的时候打开，便于穿丝，穿好丝后合上挡板，减少炉腔和炉外空气的交换，保持炉腔稳定。

本发明的有益效果是：本装置较好地平衡了实验环境的一致、均一与提高试验效率的问题。通过对氧化炉设备进行缩小简化，加强空气分布系统，从而达到精确控制实验环境的目的。丝束牵引丝可以在炉腔温度达到设定的所需温度后，快速将需要测定的丝拉过丝束通道，从而使得丝束实验的有效时间能被精确测量。该装置通过半固定的方式固定丝束，使得操作过程更加方便可靠。该装置避免了用生产中的氧化炉制样不方便，测量较容易产生误差，容易产生大量浪费甚至可能产生爆燃的危险情况。该装置为提高生产效率，减少浪费，维持持续安全生提供了重要保障。

附图说明

图1是实施例该种用于摸索氧化条件的实验性装置的结构示意图。

图2是图1的A-A向的结构示意图。

其中：1-底座，2-炉腔，3-循环风分布装置，4-炉体，5-加热系统，6-过滤器，7-循环风机，8-挂钩，9-导轨滑轮，10-挡板，11-炉门，12-入风管，13-出风管，14-丝束牵引丝。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例

一种碳纤维原丝预氧化实验性装置，如图1，包括炉体4、循环管路、循环风机7、入风管12、出风管13，炉体4内设有炉腔2，炉体4设有炉门11。入风管12的两端分别连通循环风机7的出风口、炉腔2的进口，出风管13的两端分别连通炉腔2的出口、循环风机7的进风口，入风管12、炉腔2、出风管13通过循环风机7形成循环管路，入风管12内设有加热系统5，出风管13内设有过滤器6，过滤器6保护循环风机7扇叶，便于清理可能产生的毛丝或其它可能混入的硬质杂物。该装置可设于底座1上。

炉体4设有控温器，控温器包括测温元件、控温元件和控温执行元件，通过测温元件设定炉腔2所需温度，测温元件将信号传导到控温元件和控温执行元件上，通过控温元件和控温执行元件控制炉腔2内的实际温度，达到对炉腔2加热的目的。

炉体4设有风速控制系统，风速控制系统包括外置风机控制系统和变频元件，外置风机控制系统包括循环风机7和循环风控制器，循环风机7由循环风控制器控制。

炉腔2内设有空气分布系统，空气分布系统包括循环风分布装置3，炉腔2的进口端和出口端分别设置循环风分布装置3，循环风分布装置3可以将风速分布均匀，并使丝束轨道温度均匀。循环风分布装置3采用多层孔状板，各层板的孔错位设置，各层之间的孔不正对，起到扰流的作用，使风不至于局部过强或过弱。炉腔2的出口和进口都有多层孔状板。

炉腔2内通过有若干并行的丝束轨道，丝束轨道的一侧由挂钩8固定，丝束轨道的另一侧活动，通过半固定的方式固定丝束，使得操作过程更加方便可靠，便于简化操作，更易于测量。丝束轨道在中间，循环风分布装置3在丝束轨道的两侧。丝束轨道的数量为六条，既可以保证炉内的环境稳定可控，又能让实验较快地进行，便于最大限度减少变量的情况下做试验和测定。挂钩8和丝束牵引丝14的应用可以让操作更加高效便捷。丝束轨道的转弯处使用导轨滑轮9，如图2。

丝束轨道设有丝束牵引丝14，丝束牵引丝14分别连接有挂钩8和张力吊坠，丝束通道的转弯处设有导轨滑轮9，张力吊坠采用若干可拆卸的金属块，张力吊坠直接绑定在被测的原丝或碳丝上。张力控制是利用吊坠的重力，和天平的砝码一样，可以通过添加和减少吊坠的多少来显示张力的控制。张力吊坠直接绑定在被测的原丝或碳丝上。碳纤维在生产过程中需要施加张力以在不同阶段实现正牵伸或负牵伸，所以需要这个吊坠来实现实验中的张力。

炉体4的进口端和出口端分别设有挡板10，挡板10采用可调节式挡板10，挡板10设有两个长条状的孔，长条状孔拧紧穿过有螺栓将挡板10固定在炉体4上。挡板10的作用是在穿丝的时候打开，便于穿丝，穿好丝后合上挡板10，减少炉腔2和炉外空气的交换，保持炉腔2稳定。

通过对氧化炉设备进行缩小简化，加强空气分布系统，从而达到精确控制实验环境的目的。加强空气分布系统具体是：空间越大，就越容易出现扰动，保持均一就需要额外的工作，空间小，则不需要额外的工作，也就很稳定，从而相对于现场设备得到了加强。

丝束牵引丝14是实验丝在升温状态下的替代，当温度到达实验的时候，用原丝或碳丝系住牵引丝的一端，拉动牵引丝，从而在不被烫伤，减少对炉腔2影响的情况下，将原丝或预氧丝带如炉腔2实验。丝束牵引丝14在走丝通道上，丝束牵引丝14分别和挂钩8、吊坠相连。

丝束牵引丝14可以在炉腔2温度达到设定的所需温度后，快速将需要测定的丝拉过丝束通道，从而使得丝束实验的有效时间能被精确测量。实施例通过半固定的方式固定丝束，使得操作过程更加方便可靠。实施例避免了用生产中的氧化炉制样不方便，测量较容易产生误差，容易产生大量浪费甚至可能产生爆燃的危险等情况。为提高生产效率，减少浪费，维持持续安全生提供了重要保障。

Claims (6)

1.一种碳纤维原丝预氧化实验性装置，其特征在于：包括炉体、循环管路、循环风机、入风管、出风管，炉体内设有炉腔，入风管的两端分别连通循环风机的出风口、炉腔的进口，出风管的两端分别连通炉腔的出口、循环风机的进风口，入风管、炉腔、出风管通过循环风机形成循环管路，入风管内设有加热系统，出风管内设有过滤器，炉体设有控温器，控温器包括测温元件、控温元件和控温执行元件，通过测温元件设定炉腔所需温度，测温元件将信号传导到控温元件和控温执行元件上，通过控温元件和控温执行元件控制炉腔内的实际温度，炉腔内设有空气分布系统，空气分布系统包括循环风分布装置，炉腔的进口端和出口端分别设置循环风分布装置，炉腔内通过有若干并行的丝束轨道，所述丝束轨道的一侧由挂钩固定，丝束轨道的另一侧活动，丝束轨道设有丝束牵引丝，丝束牵引丝分别连接有挂钩和张力吊坠，丝束通道的转弯处设有导轨滑轮，炉体设有炉门。

2.如权利要求1所述的碳纤维原丝预氧化实验性装置，其特征在于：循环风分布装置采用多层孔状板，各层板的孔错位设置。

3.如权利要求1或2所述的碳纤维原丝预氧化实验性装置，其特征在于：炉体设有风速控制系统，风速控制系统包括外置风机控制系统和变频元件，外置风机控制系统包括循环风机和循环风控制器，循环风机由循环风控制器控制。

4.如权利要求3所述的碳纤维原丝预氧化实验性装置，其特征在于：张力吊坠采用若干可拆卸的金属块，张力吊坠直接绑定在被测的原丝或碳丝上。

5.如权利要求4所述的碳纤维原丝预氧化实验性装置，其特征在于：丝束轨道的数量为六条。

6.如权利要求5所述的碳纤维原丝预氧化实验性装置，其特征在于：炉体的进口端和出口端分别设有挡板，挡板采用可调节式挡板，挡板设有两个长条状的孔，长条状孔拧紧穿过有螺栓将挡板固定在炉体上。