CN105644119A - 一种制作硬质碳/石墨毡筒材的自动化成型设备及方法 - Google Patents

一种制作硬质碳/石墨毡筒材的自动化成型设备及方法 Download PDF

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Abstract

一种制作硬质碳/石墨毡筒材的自动化成型设备及方法，属于碳/石墨毡制备技术领域。该自动化成型设备包括浸渍装置连接挤压装置，挤压装置连接缠绕装置。浸渍装置包括盛装有粘合剂的浸渍槽，浸渍槽的底部设置搅拌装置，挤压装置包括至少一组挤压轮，挤压轮为一组上下结构设置的轮子，缠绕装置包括电动机连接筒材内模。本发明采用自动化模式，比起传统的手工包裹复合碳/石墨毡材料，层与层之间粘粘更加紧密，不易分层，精确度高，强度高，灰分少，保温性能提高，提高使用寿命；采用自动化生产方式，只需要在起始阶段2-3名操作员工上料，以及在制作过程中监控即可完成，节约70％操作时间，大大提高了生产效率，降低劳动成及材料本。

Description

一种制作硬质碳/石墨毡筒材的自动化成型设备及方法
技术领域
本发明属于碳/石墨毡制备技术领域，特别涉及一种制作硬质碳/石墨毡筒材的自动化成型设备及方法。
背景技术
传统的碳/石墨毡筒材制作方法是使用手工缠绕的方式，先在筒材内模上包裹一层石墨纸，后在石墨纸上使用粘合剂贴付碳布，后在碳布上包裹软质碳毡，最后再依次贴付一层碳布与一层石墨纸，即层与层之间采用手工粘合剂方法包裹，人工手工包裹的用力不均易导致各层间粘合不甚紧密，在使用过程中易产生分层开裂现象，保温性能受到不利影响，且此过程一般需要5-6人同时操作，生产操作时间过长，生产效率低，人力成本高。
发明内容
本发明的目的是克服以上现有技术的不足，提供一种采用自动化生产方式的制作硬质碳/石墨毡筒材的自动化成型设备及方法。本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种制作硬质碳/石墨毡筒材的自动化成型设备，其特征在于：包括浸渍装置连接挤压装置，挤压装置连接缠绕装置。
进一步地，浸渍装置包括盛装有粘合剂的浸渍槽，浸渍槽的底部设置搅拌装置。
进一步地，浸渍装置的底部连接铁丝滤网，铁丝滤网位于搅拌装置的上方。
进一步地，挤压装置包括至少一组挤压轮，挤压轮连接于浸渍槽的一端。
进一步地，挤压轮为上下结构设置的轮子，上下轮的转向相同。
进一步地，挤压轮的下端连接导流板。
进一步地，缠绕装置包括电动机连接筒材内模。
进一步地，电动机为可控速三相异步电动机。
一种利用所述的自动化成型设备制作硬质碳/石墨毡筒材的方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步：在筒材内模上包裹一层硫酸纸，贴附上石墨纸，再在石墨纸表面使用粘合剂贴付上一层碳布；
第二步；开启所述硬质碳/石墨毡筒材的自动化成型设备，根据目标筒材直径大小调整电动机的转速，如表1所示：
表1筒材直径大小与电动机的转速调整对照表
筒材直径(mm) 电动机转速(min/圈) 筒材直径(mm) 电动机转速(min/圈)
400以下 3 400～800 5
800～1500 9 1500以上 15
第三步：将软质碳毡首先浸入浸渍槽中的粘合剂中，后通过挤压轮的上下轮的反向转动挤压过程，将多余的粘合剂挤出，通过导流板回流至浸渍槽中，经挤压的软质碳毡均匀紧绷地缠绕至筒材内膜上即完成筒材的自动化成型；
第四步：达到产品厚度要求后再依次贴付上一层碳布、一层石墨纸、硫酸纸，采用外模包裹，使用螺栓锁紧，进入鼓风干燥箱经过表2所示的固化过程后脱去内外模具，
表2固化工艺条件
序号 温度区间(℃) 升温时间(分钟) 保温时间(分钟)
1 室温-80 20 40
2 80-110 20 50
3 110-180 40 360
第五步：经过如表3所示的高温碳化热处理后得到硬质碳毡筒材；或经过表4所示的高温碳化热处理后得到硬质石墨毡筒材，
表3高温碳化热处理工艺条件a
序号 温度区间℃ 升温时间min 保温时间min
1 室温-230 30 50
2 230-300 60 10
3 300-400 70 10
4 400-500 80 15
5 500-600 70 60
6 600-700 70 60
7 700-800 60 60
8 800-900 50 60
9 900-1000 40 30
10 1000-1100 40 30
11 1100-1200 50 30
12 1200-1300 30 30
13 1300-1400 30 30
14 1400-1500 30 30
15 1500-1600 30 30
16 1600-1700 30 30
17 1700-1800 30 60
表4高温碳化热处理工艺条件b
本发明采用自动化模式，比起传统的手工包裹复合碳/石墨毡材料，层与层之间粘贴更加紧密，不易分层，精确度高，强度高，灰分少，保温性能提高，提高使用寿命；采用自动化生产方式，只需要在起始阶段2-3名操作员工上料，以及在制作过程中监控即可完成，节约70％操作时间，大大提高了生产效率，降低劳动及材料成本。
附图说明
图1为一种制作硬质碳/石墨毡筒材的自动化成型设备的结构示意图。
图中：1、浸渍装置，2、挤压装置，3、缠绕装置，4、粘合剂，5、浸渍槽，6、搅拌装置，7、挤压轮，8、电动机，9、筒材内膜，10、导流板，11、铁丝滤网，12、软质碳毡。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不限于具体实施例。
实施例1
如附图1所示的一种制作硬质碳/石墨毡筒材的自动化成型设备，包括浸渍装置1连接挤压装置2，挤压装置2连接缠绕装置3。
浸渍装置1包括盛装有粘合剂4的浸渍槽5，浸渍槽5的底部设置搅拌装置6，浸渍装置1的底部连接铁丝滤网11，铁丝滤网11位于搅拌装置6的上方。搅拌装置6设置的目的是为了在软质碳毡12浸入浸渍槽5中的粘合剂4过程中，保证粘合剂4中的石墨粉不沉淀，从而使浸入软质碳毡12中的粘合剂4的石墨粉具有稳定的成分比例，进而使粘合剂4的粘合性质能够得到充分的发挥。
挤压装置2包括一组挤压轮7，挤压轮7为一组上下结构设置的轮子，上下轮的转向相同，挤压轮7连接于浸渍槽5的一端，挤压轮7的下端连接导流板10。由于从浸渍槽5中传出的软质碳毡12中所含粘合剂4较多，因此使用挤压装置2将软质碳毡12中多余的粘合剂4挤压出来，利用导流板10流回浸渍槽5中，一方面可以控制软质碳毡12中粘合剂4的浸渍量，另一方面也可以起到节约原料的作用。
缠绕装置3包括电动机8连接筒材内模9，电动机8为可控速三相异步电动机。电动机8控制筒材内模9的转动速率，配合挤压装置2能够使筒材均匀充分紧绷的缠绕成型。
实施例2
利用实施例1中所述的自动化成型设备制作硬质碳/石墨毡筒材的工作过程为：
第一步：在筒材内模9上包裹一层硫酸纸，贴附上石墨纸，再在石墨纸表面使用粘合剂贴付上一层碳布；
第二步：开启所述硬质碳/石墨毡筒材的自动化成型设备，选择目标筒材直径为380mm，调整电动机8的转速为3min/圈。
第三步：将软质碳毡12首先浸入浸渍槽5中的粘合剂4中，后通过挤压轮7的上下轮的反向转动挤压过程，将多余的粘合剂4挤出，通过导流板10回流至浸渍槽5中，经挤压的软质碳毡12均匀紧绷地缠绕至筒材内膜9上即完成筒材的自动化成型；
第四步：达到产品厚度要求后再依次贴付上一层碳布、一层石墨纸、硫酸纸，采用外模包裹，使用螺栓锁紧，进入鼓风干燥箱经过表6所示的固化过程后脱去内外模具，
表6固化工艺条件
序号 温度区间(℃) 升温时间(分钟) 保温时间(分钟)
1 室温-80 20 40
2 80-110 20 50
3 110-180 40 360
第五步：经过如表7所示的高温碳化热处理后得到硬质碳毡筒材；
表7高温碳化热处理工艺条件a
本发明采用自动化模式，比起传统的手工包裹复合碳/石墨毡材料，层与层之间粘贴更加紧密，不易分层，精确度高，强度高，灰分少，保温性能提高，提高使用寿命，使用发明生产的产品与使用传统工艺生产的产品质量对比如表9所示。
表9使用本发明生产的产品与使用传统工艺生产的产品质量对比
实施例3
本实施例与实施例2的基本工艺相同，不同的参数和步骤如下：
1、第二步：开启所述硬质碳/石墨毡筒材的自动化成型设备，选择目标筒材直径为600mm，调整电动机8的转速为5min/圈。
2、第五步：经过表8所示的高温碳化热处理后得到硬质石墨毡筒材，
表8高温碳化热处理工艺条件b
实施例4
本实施例与实施例2的基本工艺相同，不同的工艺参数和步骤如下：
1、第二步：开启所述硬质碳/石墨毡筒材的自动化成型设备，选择目标筒材直径为1000mm，调整电动机8的转速为9min/圈。
实施例5
本实施例与实施例2的基本工艺相同，不同的参数和步骤如下：
1、第二步：开启所述硬质碳/石墨毡筒材的自动化成型设备，选择目标筒材直径为1600mm，调整电动机8的转速为15min/圈。
2、第五步：经过表8所示的高温碳化热处理后得到硬质石墨毡筒材。
表8高温碳化热处理工艺条件b
序号 温度区间℃ 升温时间min 保温时间min
1 室温-230 30 50
2 230-300 60 10
3 300-400 70 10
4 400-500 80 15
5 500-600 70 60
6 600-700 70 60
7 700-800 60 60
8 800-900 50 60
9 900-1000 40 30
10 1000-1100 40 30
11 1100-1200 50 30
12 1200-1300 30 30
13 1300-1400 30 30
14 1400-1500 30 30
15 1500-1600 30 30
16 1600-1700 30 30
17 1700-1800 30 30
18 1800-1900 30 30
19 1900-2000 30 30
20 2000-2100 30 30
21 2100-2200 30 30
22 2200-2300 30 60
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征，本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述的实施例和说明书描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书和等效物界定。

Claims (9)

1.一种制作硬质碳/石墨毡筒材的自动化成型设备，其特征在于：包括浸渍装置(1)连接挤压装置(2)，挤压装置(2)连接缠绕装置(3)。
2.根据权利要求1所述的一种制作硬质碳/石墨毡筒材的自动化成型设备，其特征在于：所述浸渍装置(1)包括盛装有粘合剂(4)的浸渍槽(5)，浸渍槽(5)的底部设置搅拌装置(6)。
3.根据权利要求1或2所述的一种制作硬质碳/石墨毡筒材的自动化成型设备，其特征在于：所述浸渍装置(1)的底部连接铁丝滤网(11)，铁丝滤网(11)位于搅拌装置(6)的上方。
4.根据权利要求1所述的一种制作硬质碳/石墨毡筒材的自动化成型设备，其特征在于：所述挤压装置(2)包括至少一组挤压轮(7)，挤压轮(7)连接于浸渍槽(5)的一端。
5.根据权利要求4所述的一种制作硬质碳/石墨毡筒材的自动化成型设备，其特征在于：所述挤压轮(7)为上下结构设置的轮子，上下轮的转向相同。
6.根据权利要求4或5所述的一种制作硬质碳/石墨毡筒材的自动化成型设备，其特征在于：所述挤压轮(7)的下端连接导流板(10)。
7.根据权利要求1所述的一种制作硬质碳/石墨毡筒材的自动化成型设备，其特征在于：所述缠绕装置(3)包括电动机(8)连接筒材内模(9)。
8.根据权利要求7所述的一种制作硬质碳/石墨毡筒材的自动化成型设备，其特征在于：所述电动机(8)为可控速三相异步电动机。
9.一种利用权利要求1所述的自动化成型设备制作硬质碳/石墨毡筒材的方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步：在筒材内模(9)上包裹一层硫酸纸，贴附上石墨纸，再在石墨纸表面使用粘合剂贴付上一层碳布；
第二步：开启所述硬质碳/石墨毡筒材的自动化成型设备，根据目标筒材直径大小调整电动机(8)的转速，如表1所示：
表1筒材直径大小与电动机的转速调整对照表
筒材直径(mm) 电动机转速(min/圈) 筒材直径(mm) 电动机转速(min/圈) 400以下 3 400～800 5 800～1500 9 1500以上 15
第三步：将软质碳毡(12)首先浸入浸渍槽(5)中的粘合剂(4)中，后通过挤压轮(7)的上下轮的反向转动挤压过程，将多余的粘合剂(4)挤出，通过导流板(10)回流至浸渍槽(5)中，经挤压的软质碳毡(12)均匀紧绷地缠绕至筒材内膜(9)上即完成筒材的自动化成型；
第四步：达到产品厚度要求后再依次贴付上一层碳布、一层石墨纸、硫酸纸，采用外模包裹，使用螺栓锁紧，进入鼓风干燥箱经过表2所示的固化过程后脱去内外模具，
表2固化工艺条件
序号 温度区间(℃) 升温时间(分钟) 保温时间(分钟) 1 室温-80 20 40 2 80-110 20 50 3 110-180 40 360
第五步：经过如表3所示的高温碳化热处理后得到硬质碳毡筒材；或经过表4所示的高温碳化热处理后得到硬质石墨毡筒材，
表3高温碳化热处理工艺条件a
表4高温碳化热处理工艺条件b
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