CN105015851A - 碳纤维发热管用热压封装机以及热压封装工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳纤维发热管用热压封装机以及热压封装工艺，其技术方案要点是左、右火头均设有可合围成完整圆形的喷火缺口，固定座设有若干输气管以及与输气管导通的针形孔，夹封机构包括凸、凹夹头以及联动装置，联动装置传动连接有动力装置。左、右火头喷火面距圆柱形石英管外壁的距离相等，有利于石英管外壁的均匀受热，提高了后期的夹封效果；固定座也会对石英管的端部进行加热，增加了加热处，提高了加热效率，有利于提高工作效率；此外通过联动装置将一个动力装置产生的作用力同时施加在凸、凹夹头上，使凸、凹夹头相向运动进而将石英管的端部密封处夹封，因此无需控制多个动力装置，不仅方便了组装，同时也降低了故障概率。

Description

碳纤维发热管用热压封装机以及热压封装工艺

技术领域

本发明涉及石英管热压封装技术领域，更具体地说，它涉及一种碳纤维发热管用热压封装机以及热压封装工艺。

背景技术

碳纤维石英电热管，又名碳纤维发热管,它是在石英管中放置一根碳纤维丝，管中抽真空密封，在碳纤维丝上通入电压，使碳纤维丝发热而产生热量。由于碳纤维发热管具有电热转换效率高，节能效果显著、无瞬间电流冲击、热辐射指向高、环保、红外线辐射效率高、耐酸性、耐腐蚀性强、使用平均寿命长、耐冷热骤变性强、产品工作温度范围大等特点，因此被应用于电对流、辐射取暖器、暖风机、浴霸、远红外理疗、光波房等各类取暖及远红外保健领域；以及食品、茶叶、烟叶、假发、服装、药材、印花、油墨、烤箱、烤炉、烤漆、喷塑等各类烘干（干燥）机械，用于各类红外线烘干隧道或通道等；此外还被应用于蔬菜大棚保温种植、泵房干燥、除潮等领域；并且也适应于医药卫生、科研试验室、要求无污染的环境，含酸碱等腐蚀性加热场合。

鉴于其广泛的应用，生产碳纤维石英电热管时需要使用热压封装机，而电热管的大致加工流程为：将碳纤维丝放入石英管中后，碳纤维丝两端的引线分别延伸出石英管两端，之后通过热压封装机对石英管的两端分别进行火焰燃烧加热以及夹封。

目前，申请号为201420614971.0的中国专利公开了一种应用于夹封机上的火头机构，它包括左、右火头和移动架，所述左、右火头安装在一张合机构上，移动架与一伸缩机构连接，所述张合机构包括固定左、右火头的左、右固定臂以及插入左、右固定臂之间的导杆，所述左、右固定臂分别铰接在移动架上，且左、右固定臂之间或左、右火头之间设有复位弹簧，所述导杆沿移动架的移动方向放置，导杆的末端或中部为锥形面。这种火头机构虽然能够通过张合机构完成成整个火头的伸缩和张合，但左、右火头扣合在石英管外壁进行火焰燃烧加热时，由于左、右火头合围成燃烧区的水平截面呈八边形，且市场上的火头也多呈菱形、六边形等结构，因此左、右火头喷火面距圆柱形石英管外壁的距离不等，同时石英管在受热过程中需要固定在夹封机上，无法进行旋转，从而不利于石英管外壁的均匀受热，影响了后期的夹封效果。

并且现有的热压封装机均只是通过火头对石英管端部加热，即加热处少，加热效率低，石英管一端加热到可夹封的温度需要10s左右，大大延长了加工时长，不利于提高工作效率。

此外在夹封过程中需要位于石英管两侧的夹头，对烧熔了的石英管端部进行夹封，但现有技术中两夹头分别是通过两个气缸实现夹封，这样就需要同时控制气缸的启闭，于组装过程中需要进行多次调试，并且两个气缸在使用过程中任意一个气缸产生误差均会将石英管的端部密封处夹偏，影响了夹封效果，并且有两个气缸，会出现该故障的概率增加了一倍以上，因此不利于控制成品率，同时也需要经常调试，增加了使用成本，降低了生产效率。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种碳纤维发热管用热压封装机以及热压封装工艺，该热压封装机能够使石英管受热均匀、同时提高加热效率以及夹封成品率。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种碳纤维发热管用热压封装机，包括左、右火头、张合机构、推进机构、夹持机构、固定座、夹封机构，所述左、右火头均设有若干输气管，所述左、右火头均设有可合围成完整圆形的喷火缺口，所述喷火缺口的内壁均匀分布有与输气管导通的针形孔，所述固定座也设有若干输气管，所述固定座的上端面设有与输气管导通的针形孔，所述夹封机构包括凸、凹夹头以及带动凸、凹夹头相向运动的联动装置，所述联动装置传动连接有动力装置。

通过采用上述技术方案，将左、右火头合围成完整圆形的喷火缺口罩在石英管的待加工一端，而石英管也是圆柱形的，因此左、右火头喷火面距圆柱形石英管外壁的距离相等，有利于石英管外壁的均匀受热，提高了后期的夹封效果；并且固定座上也设有与输气管相通的针形孔，因此除左、右火头外固定座也会对石英管的端部进行加热，增加了加热处，提高了加热效率，有利于提高工作效率；此外通过联动装置将一个动力装置产生的作用力同时施加在凸、凹夹头上，使凸、凹夹头相向运动进而将石英管的端部密封处夹封，因此无需控制多个动力装置，不仅方便了组装，同时也降低了故障概率。

本发明进一步设置为：所述固定座的上端面设有用于供石英管放置的台阶槽，所述固定座上的针形孔均匀分布于台阶槽的内周壁。

通过采用上述技术方案，将石英管放置在台阶槽内后，输气管输送燃气从针形孔的开口处输出并且点燃，因此通过台阶槽对石英管端部进行聚集加热，进一步增强了加热效果。

本发明进一步设置为：所述台阶槽的深度不大于10mm。

通过采用上述技术方案，台阶槽具有聚集加热的效果外还可以对石英管的安装固定有所帮助，方便当石英管放置在固定座上时可通过台阶槽快速定位，然而为了避免由于槽深过大而影响凸、凹夹头对石英管夹封的接触面，因此为了凸、凹夹头能在夹封过程中充分接触到石英管的密封处，使台阶槽的深度不大于10mm。

本发明进一步设置为：所述联动装置包括有两个分别用于固定左、右火头的滑座，两个滑座相对设置，两个滑座的相对一侧均设有与动力装置传动连接的牵引件。

通过采用上述技术方案，动力装置作用于两个牵引件，使两个滑座能够相对方向滑移，进而通过凸、凹夹头完成夹封工序。

本发明进一步设置为：所述牵引件包括有齿条，所述动力装置的输出端设有与齿条啮合的齿轮，所述牵引件相对于齿轮的另一侧均设有抵触滚轮。

通过采用上述技术方案，利用啮合的齿条和齿轮传输动力装置的作用力，由于齿条和齿轮不会出现打滑等现象从而影响传动比和传动效率，因此该传动方式更稳定有效；同时由于齿条一端与固定座固定连接后另一端向齿轮一侧延伸，而齿条较长，避免齿条相对于齿轮的一端会产生向外侧翘起的现象，因此设有保持齿条始终与齿轮啮合的抵触滚轮，提高传动的稳定性。

本发明进一步设置为：所述左、右火头分别与其对应的滑座可拆卸滑移连接。

通过采用上述技术方案，可在左、右火头上设有腰形槽，通过螺栓穿过腰形槽后与滑座螺纹连接，该结构可实现左、右火头相对之间位置的微调，方便组装，并且调节起来更加直观。

本发明进一步设置为：所述联动装置还包括有滑杆，所述滑座套设在滑杆上滑移连接，所述滑杆上还套设有限位块。

通过采用上述技术方案，滑座套设在滑杆上后通过牵引件的作用在滑杆上进行滑移，同时滑杆上靠近动力装置的一端设有限位块，起到限制滑座行程的作用。

一种碳纤维发热管的热压封装工艺，包括以下步骤：

1）石英管的固定：将石英管的待加工一端放置在固定座上，同时控制夹封机构将石英管固定；

2）石英管的待加工一端预热：启动推进机构使其前进，同时张合机构控制着燃烧的左、右火头罩合在石英管的待加工一端，且左、右火头可合围成完整的圆形喷火口，加热温度为800-1000℃，加热时间为2s；

3）石英管冷却：启动推进机构使其后退，同时张合机构将燃烧的左、右火头开启，使左、右火头离开石英管2s；

4）石英管的待加工一端加热：启动推进机构使其前进，同时张合机构控制着燃烧的左、右火头罩合在石英管的待加工一端，加热温度为1400-1600℃，加热时间为10-12s；

5）石英管的待加工一端压封：启动推进机构使其后退，同时张合机构将燃烧的左、右火头开启，使左、右火头离开石英管，此时通过动力装置传动联动装置使凸、凹夹头相向运动，将凸、凹夹头夹合使石英管的待加工一端压封，动力装置反转使凸、凹夹头相反运动；

6）石英管的拆卸：将夹封机构开启使石英管能够从固定座上取下；

7）依照上述步骤1）-6）对石英管的另一端进行加工。

通过采用上述技术方案，将石英管固定后先对其一端进行预热，避免石英管在突然承受高温时而碎裂，有效提高了成品率，同时加热过程中的左、右火头可合围成完整的圆形喷火口，因此左、右火头喷火面距圆柱形石英管外壁的距离相等，有利于石英管外壁的均匀受热，提高了后期的夹封效果，之后再次对石英管加热使其变软后通过凸、凹夹头进行压封操作。

本发明进一步设置为：所述步骤1）中在石英管的外侧壁上连通有保护装置，所述保护装置包括有惰性气体和输气管，进行步骤2）时开启保护装置，通过输气管向石英管内输送惰性气体。

通过采用上述技术方案，在对石英管加热时往管内输入惰性气体提高了加热过程中的安全性，并且对石英管内的碳纤维丝起到保护作用，避免因温度过高从而使碳纤维丝产生氧化等现象，提高成品率以及产品使用寿命。

本发明进一步设置为：所述步骤4）中左、右火头燃烧时固定座同时启动燃烧，加热温度同为1400-1600℃，共同加热时间为5-6s。

通过采用上述技术方案，固定座与左、右火头同时启动对石英管的燃烧加热，增加了对石英管的加热处，提高了加热效率，有利于缩短加热时间，提高工作效率。

附图说明

图1为本发明碳纤维发热管用热压封装机的立体结构示意视图；

图2为图1中A部放大结构示意视图；

图3为图1中B部放大结构示意视图；

图4为图1中C部放大结构示意视图。

附图标记：1、左、右火头；11、喷火缺口；2、推进机构；3、夹持机构；4、固定座；41、台阶槽；5、夹封机构；51、联动装置；511、滑座；512、牵引件；513、抵触滚轮；514、滑杆；515、限位块；52、凸、凹夹头；6、输气管；7、针形孔。

具体实施方式

参照图1至图4对本发明碳纤维发热管用热压封装机以及热压封装工艺实施例做进一步说明。

一种碳纤维发热管用热压封装机，包括设置在工作台上的推进机构2，推进机构2联动着张合机构从而控制左、右火头1的伸缩工位，并且还设有用于供石英管放置的固定座4，固定座4上方设有用于固定石英管的夹持机构3，而固定座4的侧边设有用于夹封石英管的夹封机构5，通常夹封机构5包括凸、凹夹头52，上述为现有技术中热压封装机的结构，特别是推进机构2与张合机构的结构，已经在申请号为201420614971.0以及201120382564.8的中国专利被详细公开，并且其具体结构不会对本申请产生影响，因此未做赘述。

左、右火头1均设有若干输气管6，输气管6另一端连通燃气瓶或氧气瓶，此外左、右火头1均设有可合围成完整圆形的喷火缺口11，因此喷火缺口11的横截面大致呈半圆形结构，并且喷火缺口11的内壁均匀分布有与输气管6导通的针形孔7，针形孔7设置有多个，因此在加工过程中将左、右火头1合围成完整圆形的喷火缺口11罩在石英管的待加工一端，由于石英管也是圆柱形的，因此左、右火头1喷火面距圆柱形石英管外壁的距离相等，有利于石英管外壁的均匀受热，提高了后期的夹封效果；

同时固定座4也设有若干输气管6，与火头上的输气管6一样另一端连通燃气瓶或氧气瓶，并且固定座4的上端面设有与输气管6导通的针形孔7，因此除左、右火头1外固定座4也会对石英管的端部进行加热，增加了加热处，提高了加热效率，有利于提高工作效率；

夹封机构5包括凸、凹夹头52以及带动凸、凹夹头52相向运动的联动装置51，联动装置51传动连接有动力装置，此处动力装置可使用电机，因此通过联动装置51将一个动力装置产生的作用力同时施加在凸、凹夹头52上，使凸、凹夹头52相向运动进而将石英管的端部密封处夹封，因此无需控制多个动力装置，不仅方便了组装，同时也降低了故障概率。

此外在固定座4的上端面设有用于供石英管放置的台阶槽41，固定座4上的针形孔7均匀分布于台阶槽41的内周壁，因此将石英管放置在台阶槽41内后，输气管6输送燃气从针形孔7的开口处输出并且点燃，因此通过台阶槽41对石英管端部进行聚集加热，进一步增强了对石英管的加热效果。并且不仅可以在台阶槽41的内周壁设置针形孔7，也可以在台阶槽41的底面设置一圈的针形孔7，围绕成圈的针形孔7其大小可以和石英管端部大小相适配，即内径与外径相似，使针形孔7在燃烧加热时热量更集中于石英管上。

台阶槽41具有聚集加热的效果外还可以对石英管的安装固定有所帮助，方便当石英管放置在固定座4上时可通过台阶槽41快速定位，然而为了避免由于槽深过大而影响凸、凹夹头52对石英管夹封的接触面，因此为了凸、凹夹头52能在夹封过程中充分接触到石英管的密封处，使台阶槽41的深度不大于10mm。

联动装置51包括有两个分别用于固定左、右火头1的滑座511，两个滑座511相对设置，两个滑座511的相对一侧均设有与动力装置传动连接的牵引件512，使用时动力装置作用于两个牵引件512，使两个滑座511能够相对方向滑移，进而通过凸、凹夹头52完成夹封工序。

其中牵引件512包括有齿条，动力装置的输出端设有与齿条啮合的齿轮，利用啮合的齿条和齿轮传输动力装置的作用力，并且由于齿条和齿轮不会出现打滑等现象从而影响传动比和传动效率，因此该传动方式更稳定有效；同时由于齿条一端与固定座4固定连接后另一端向齿轮一侧延伸，而齿条较长，避免齿条相对于齿轮的一端会产生向外侧翘起的现象，因此牵引件512相对于齿轮的另一侧均设有抵触滚轮513，使保持齿条始终与齿轮啮合的抵触滚轮513，提高传动的稳定性，并且优选将两个抵触滚轮513与齿轮的中心轴线处于同一平面。

还可在左、右火头1上设有腰形槽，通过螺栓穿过腰形槽后与滑座511螺纹连接，该结构使左、右火头1分别与其对应的滑座511实现可拆卸滑移连接，并且能够将左、右火头1相对之间的位置进行微调，方便组装，并且调节起来更加直观。

联动装置51还包括有滑杆514，滑座511套设在滑杆514上滑移连接，滑杆514上还套设有限位块515，滑座511套设在滑杆514上后通过牵引件512的作用在滑杆514上进行滑移，同时滑杆514上靠近动力装置的一端设有限位块515，起到限制滑座511行程的作用。

上述热压封装机的结构在使用过程时，碳纤维发热管的热压封装工艺，包括以下步骤：

在使用热压封装机之前先将碳纤维丝放入石英管中后，并且碳纤维丝两端的引线分别延伸出石英管两端。

1）石英管的固定：将石英管的待加工一端放置在固定座4上，同时确保碳纤维丝端部的引线从石英管的端部延伸出来，并且穿过固定座4，这样经夹封后的石英管端部会有引线延伸出来，同时控制夹封机构5将石英管固定，此时需使石英管尽可能的垂直于水平面，因此在固定座4设置的时候需要水平校准，以提高石英管的夹封效果；

2）石英管的待加工一端预热：启动推进机构2使其前进，同时张合机构控制着燃烧的左、右火头1罩合在石英管的待加工一端，且左、右火头1可合围成完整的圆形喷火口，加热温度为800-1000℃，加热时间为2s，将石英管固定后先对其一端进行预热，避免石英管在突然承受高温时而碎裂，有效提高了成品率，同时加热过程中的左、右火头1可合围成完整的圆形喷火口，因此左、右火头1喷火面距圆柱形石英管外壁的距离相等，有利于石英管外壁的均匀受热，提高了后期的夹封效果；同时石英管的软化温度在1200-1600℃，而预热温度为800-1000℃，并且预热时间为2s，并不会使石英管产生软化，同时仅作用其预热；

3）石英管冷却：启动推进机构2使其后退，同时张合机构将燃烧的左、右火头1开启，方便推进机构2将开启的左、右火头1离开石英管，离开时间为2s；

4）石英管的待加工一端加热：启动推进机构2使其前进，同时张合机构控制着燃烧的左、右火头1罩合在石英管的待加工一端，加热温度为1400-1600℃，加热时间为10-12s，此处需说明的是由于燃气加热温度无法一下子就达到核定温度，因此需要一个温度提升的过程，实际上当加热温度达到1400-1600℃时，加热时间仅为4s，其余时间多是属于升温时间；

5）石英管的待加工一端压封：对石英管加热使其变软后，启动推进机构2使其后退，同时张合机构将燃烧的左、右火头1开启，使左、右火头1离开石英管，此时通过动力装置传动联动装置51使凸、凹夹头52相向运动，将凸、凹夹头52夹合使石英管的待加工一端压封，同时保持压封状态0.5s-1s，完成压封操作，之后立即启动动力装置反转使凸、凹夹头52相反运动，将凸、凹夹头52远离石英管；

6）石英管的拆卸：将夹封机构5开启使石英管能够从固定座4上取下；

7）依照上述步骤1）-6）对石英管的另一端进行加工。

此外还可进行优化设置：

其中步骤1）中在石英管的外侧壁上还可以连通有保护装置，保护装置包括有惰性气体和输气管6，进行步骤2）时开启保护装置，通过输气管6向石英管内输送惰性气体，在对石英管加热时往管内输入惰性气体提高了加热过程中的安全性，并且对石英管内的碳纤维丝起到保护作用，避免因温度过高从而使碳纤维丝产生氧化等现象，提高成品率以及产品使用寿命，此外氮气的化学性质不活泼，且通常无毒，因此该惰性气体可以优选为氮气。

步骤4）中左、右火头1燃烧时固定座4同时启动燃烧，加热温度同为1400-1600℃，共同加热时间为5-6s，由于固定座4与左、右火头1同时启动对石英管的燃烧加热，增加了对石英管的加热处，提高了加热效率，因此大大的缩短了加热时间，提高了工作效率；此处需说明的是由于燃气加热温度无法一下子就达到核定温度，因此需要一个温度提升的过程，实际上当加热温度达到1400-1600℃时，加热时间仅为2s，其余时间都是属于升温时间。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种碳纤维发热管用热压封装机，包括左、右火头、张合机构、推进机构、夹持机构、固定座、夹封机构，所述左、右火头均设有若干输气管，其特征是：所述左、右火头均设有可合围成完整圆形的喷火缺口，所述喷火缺口的内壁均匀分布有与输气管导通的针形孔，所述固定座也设有若干输气管，所述固定座的上端面设有与输气管导通的针形孔，所述夹封机构包括凸、凹夹头以及带动凸、凹夹头相向运动的联动装置，所述联动装置传动连接有动力装置。

2.根据权利要求1所述的碳纤维发热管用热压封装机，其特征是：所述固定座的上端面设有用于供石英管放置的台阶槽，所述固定座上的针形孔均匀分布于台阶槽的内周壁。

3.根据权利要求2所述的碳纤维发热管用热压封装机，其特征是：所述台阶槽的深度不大于10mm。

4.根据权利要求1所述的碳纤维发热管用热压封装机，其特征是：所述联动装置包括有两个分别用于固定左、右火头的滑座，两个滑座相对设置，两个滑座的相对一侧均设有与动力装置传动连接的牵引件。

5.根据权利要求4所述的碳纤维发热管用热压封装机，其特征是：所述牵引件包括有齿条，所述动力装置的输出端设有与齿条啮合的齿轮，所述牵引件相对于齿轮的另一侧均设有抵触滚轮。

6.根据权利要求4所述的碳纤维发热管用热压封装机，其特征是：所述左、右火头分别与其对应的滑座可拆卸滑移连接。

7.根据权利要求4所述的碳纤维发热管用热压封装机，其特征是：所述联动装置还包括有滑杆，所述滑座套设在滑杆上滑移连接，所述滑杆上还套设有限位块。

8.一种碳纤维发热管的热压封装工艺，其特征是包括以下步骤：

1）石英管的固定：将石英管的待加工一端放置在固定座上，同时控制夹封机构将石英管固定；

2）石英管的待加工一端预热：启动推进机构使其前进，同时张合机构控制着燃烧的左、右火头罩合在石英管的待加工一端，且左、右火头可合围成完整的圆形喷火口，加热温度为800-1000℃，加热时间为2s；

3）石英管冷却：启动推进机构使其后退，同时张合机构将燃烧的左、右火头开启，使左、右火头离开石英管2s；

4）石英管的待加工一端加热：启动推进机构使其前进，同时张合机构控制着燃烧的左、右火头罩合在石英管的待加工一端，加热温度为1400-1600℃，加热时间为10-12s；

5）石英管的待加工一端压封：启动推进机构使其后退，同时张合机构将燃烧的左、右火头开启，使左、右火头离开石英管，此时通过动力装置传动联动装置使凸、凹夹头相向运动，将凸、凹夹头夹合使石英管的待加工一端压封，动力装置反转使凸、凹夹头相反运动；

6）石英管的拆卸：将夹封机构开启使石英管能够从固定座上取下；

7）依照上述步骤1）-6）对石英管的另一端进行加工。

9.根据权利要求8所述的碳纤维发热管的热压封装工艺，其特征是：所述步骤1）中在石英管的外侧壁上连通有保护装置，所述保护装置包括有惰性气体和输气管，进行步骤2）时开启保护装置，通过输气管向石英管内输送惰性气体。

10.根据权利要求8所述的碳纤维发热管的热压封装工艺，其特征是：所述步骤4）中左、右火头燃烧时固定座同时启动燃烧，加热温度同为1400-1600℃，共同加热时间为5-6s。