CN106702509B - 一种用于碳纤维原丝生产的m型溶剂牵伸装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于碳纤维原丝生产的M型溶剂牵伸装置，属于碳纤维加工设备技术领域。该装置包括密封溶剂槽，与密封溶剂槽连通的多组牵伸箱。所述牵伸箱内包括上下交错排列的握持辊，喷淋溶剂的喷淋管；牵伸箱内部除引入和引出的握持辊以外的握持辊的包角大于200度。上层握持辊的轴线距牵伸箱底部的距离小于3倍握持辊直径。沿纤维丝束的运动方向，牵伸箱内握持辊的转速逐渐增加，溶剂槽底部设有加热管。该牵伸机降低了纤维原丝脱离溶剂体系的高度，并采用溶剂进行喷淋，缩短了纤维丝束脱离溶剂体系的时间，能够拉伸过程中能够有效减少丝束中溶剂孔道的封闭几率，有利于溶剂的排出，减少甚至不会产生皮芯结构，有效提高碳纤维的性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于碳纤维原丝生产的M型溶剂牵伸装置，属于碳纤维加工设备技术领域。
背景技术
碳纤维是碳含量在90％以上的无机高分子纤维，除了具有一般碳素材料的耐高温、耐摩擦、耐腐蚀及导电导热等特性以外，还具有柔软可加工性、质量轻、比强度大等特性，从而被广泛应用到军事、纺织、体育器材、化工、医疗器械及机械加工等诸多领域。
皮芯结构是碳纤维纺丝生产过程中经常出现的问题，皮芯结构的出现严重影响了碳纤维结构和性能的径向均一化，从而导致碳纤维拉伸强度等性能指标大幅降低。在碳纤维的牵伸过程是影响皮芯结构产生的重要环节。在现有牵伸过程前或牵伸过程中，纤维原丝需要上油或利用其他溶剂浸润。溶剂会渗入到纤维原丝中，拉伸过程如果脱离溶剂时间过长，会使溶剂流出的孔道封闭，从而使纤维原丝中残留有溶剂，从而在后序的碳化过程中形成皮芯结构。现有的碳纤维加工装置中往往忽略牵伸过程对碳纤维皮芯结构产生的影响。缺少一种能够降低皮芯结构产生的牵伸设备。
发明内容
为解决现有牵伸机在拉伸过程中纤维丝束脱离原液时间长、容易造成皮芯、拉伸握持力小、拉伸效率低等技术问题，本发明提供了一种用于碳纤维原丝生产的M型溶剂牵伸装置，所采取的技术方案如下：
一种用于碳纤维原丝生产的M型溶剂牵伸装置，该牵伸机包括密封溶剂槽2，与密封溶剂槽2连通的多组牵伸箱1；
所述牵伸箱1内包括上下交错排列的握持辊11，喷淋溶剂的喷淋管12；
牵伸箱1内部除引入和引出的握持辊11以外的握持辊11的包角大于200度；
上层握持辊11的轴线距牵伸箱1底部的距离小于3倍握持辊11直径；
沿纤维丝束7的运动方向，牵伸箱1内握持辊11的转速逐渐增加；
溶剂槽2底部设有加热管21。
优选地，每个牵伸箱1内的握持辊11的直径相等。
更优选地，所有握持辊11的直径都相等。
优选地，所述牵伸箱1为3～5组，每组牵伸箱1内设有至少五个握持辊11。
更优选地，每组牵伸箱1内设有5个握持辊11，中间三个握持辊11的包角为270度，两侧握持辊11的包角大于120度。
更优选地，上层握持辊11的轴线距牵伸箱1底部的距离为1.8倍握持辊11的直径。
更优选地，所述每组牵伸箱1内至少有一个握持辊11为动力辊；所述动力辊的动力轴与位于牵伸箱1外侧的齿轮箱4连接，齿轮箱4与动力装置5连接，动力装置5与控制装置6连接。
更优选地，所述牵伸箱1内至少设有上下两个传感器14。
更优选地，所述传感器14与控制装置6连锁。
优选地，所述溶剂槽2在纤维丝束7引入端设有溶剂出口，在纤维丝束7引出端设有溶剂入口；在溶剂槽2底部设有加热管21；在相邻的牵伸箱1之间设有密封盖22。
优选地，所述加热管21为蒸汽加热管或电加热盘管；所述加热管21设有与控制装置6连锁的控制阀23。
优选地，在纤维丝束7的进入和/或引出端还设有导向箱3，导向箱3内是有将纤维丝束7导入或导出牵伸箱1的导引辊。
优选地，在纤维丝束7的进入和/或引出端还设有密封装置8。
优选地，所述牵伸箱1中设有保温层，该保温层可采用硅酸铝棉保温材料制备。
优选地，还包括与牵伸箱1通过氮气入口26连通的氮气管25和氮气检测器27。
相比于现有技术，本发明获得的有益效果是：
本发明所提供的M型溶剂牵伸机，降低了纤维原丝脱离溶剂体系的高度，并采用溶剂进行喷淋，缩短了纤维丝束脱离溶剂体系的时间，能够拉伸过程中能够有效减少丝束中溶剂孔道的封闭几率，有利于溶剂的排出，减少甚至不会产生皮芯结构，有效的提高了碳纤维的性能。
本发明所提供的溶剂牵伸机，采用多组不同转速的M型大包角握持辊组，能够有效增大纤维丝束与握持辊的接触面积，防止纤维丝束打滑，降低毛丝出现的几率。
本发明所提供的溶剂牵伸机，通过氮气管输入保护气，能够有效防止在牵伸过程中丝束的氧化。
附图说明
图1为本发明一种优选方案中M型溶剂牵伸机的结构示意图。
图2为本发明一种优选方案中M型溶剂牵伸机的侧视结构示意图。
图3为本发明一种优选方案中牵伸箱正视结构示意图。
图4为本发明另一种优选方案中M型溶剂牵伸机的结构示意图。
图中：1，牵伸箱；2，溶剂槽；3，导向箱；4，齿轮箱；5，动力装置；6，控制装置；7，纤维丝束；8，密封装置；11，握持辊；12，喷淋管；13，箱门；14，传感器；21，加热管；22，密封盖；23，控制阀；24，溶剂入口；25，氮气管；26，氮气入口；27，氮气检测器；121，主管；122，喷淋雾化装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明，但以下详细说明不视为对本发明的限定。
具体实施方式一
图1为本发明一种优选方案中M型溶剂牵伸机的结构示意图，其中虚线为溶剂液位，箭头A为纤维丝束7的运动方向，箭头B为溶剂的流动方向。图2为M型溶剂牵伸机的侧视结构示意图。从图1和图2可知，该牵伸机是由密封溶剂槽2，牵伸箱1，导向箱3、齿轮箱4、动力装置5、控制装置6以及密封装置8组成。
其中，牵伸箱1为3个，每个牵伸箱1内设有5个呈M型设置的握持辊11。其中，中间三个握持辊11的包角为270度，两侧的握持辊11的包角为130度。所有握持辊11的直径相同。上层握持辊11轴线到牵伸箱1底部的距离为握持辊11直径的1.8倍。在上层握持辊11的顶部设有喷淋管12，可向包在握持辊11上的纤维丝束7喷淋溶剂。喷淋管12有一个与装有溶剂的容器连通的主管121以及沿主管121轴向分布的喷淋雾化装置122组成。同时，在牵伸箱1内部还设有两个与控制装置6连锁的温度压力传感器14，一个位于与上层握持辊11的轴线平行的位置，另一位于与下层握持辊11的轴线平行的位置，同时监测并反馈牵伸箱1内的温度和压力信息。在每个牵伸箱1的外侧设有与箱体连通的氮气管25，氮气管25通过氮气入口26，将保护气输入到箱体内。在设有氮气入口26的另一端设有氮气检测器27，可用来检测箱体内氮气的浓度，以充分保证适宜的氮气浓度，防止纤维丝束在拉伸过程中被氧化。
五个握持辊11中上层和下层中各有一个辊为主动辊，以带动整个握持辊组的运动。主动辊的中心轴与齿轮箱4连接，齿轮箱4与动力装置5连接，动力装置5与控制装置6连接。三组牵伸箱沿着纤维丝束7的运动方向，握持辊11的转动速度逐渐加快，以实现对纤维丝束7的拉伸。
溶剂槽2的底部设有加热管21，加热管21的进入端设有与控制装置6连锁的控制阀23，以对溶剂槽2内溶剂的温度进行反馈和控制。在纤维丝束7引入端设有溶剂出口，在引出端设有溶剂入口24，从而实现溶剂流动与纤维丝束7的逆向运动。在溶剂槽2的上部，相邻牵伸箱1之间设有密封盖22，以保持溶剂槽2中的压力。
在纤维丝束7的引出端设有一个导引箱3，导引箱3内部设有一个用来导引纤维丝束7运动方向的导引辊。同时，在纤维丝束7进入溶剂槽2的一端以及导引箱3的出口处分别设有一个密封装置8。
图3为牵伸箱正视结构示意图。从图中可知，牵伸箱1的正面有两个箱门13，以便于装置的维修。在箱门13关闭时，箱门13连接处密封。整个牵伸箱1包括箱门13均设有保温层，以防止牵伸箱1内部热量外泄。
具体实施方式二
图4为本发明另一种优选方案中M型溶剂牵伸机的结构示意图。本实施方式与实施方式一不同之处在于：在装置的两端没有设置密封装置8。同时，每个牵伸箱1中只有一个牵伸辊11为主动辊。
虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (9)
1.一种用于碳纤维原丝生产的M型溶剂牵伸装置，其特征在于，包括密封溶剂槽(2)，与密封溶剂槽(2)连通的多组牵伸箱(1)；
所述牵伸箱(1)内包括上下交错排列的握持辊(11)，喷淋溶剂的喷淋管(12)，喷淋管由一个与装有溶剂的容器连通的主管(121)以及沿主管(121)轴向分布的喷淋雾化装置(122)组成；
牵伸箱(1)内部除引入和引出的握持辊(11)以外的握持辊(11)的包角大于200度；
上层握持辊(11)的轴线距牵伸箱(1)底部的距离小于3倍握持辊(11)直径；
沿纤维丝束(7)的运动方向，牵伸箱(1)内握持辊(11)的转速逐渐增加；
溶剂槽(2)底部设有加热管(21)；
所述溶剂槽(2)在纤维丝束(7)引入端设有溶剂出口，在纤维丝束(7)引出端设有溶剂入口；在相邻的牵伸箱(1)之间设有密封盖(22)。
2.根据权利要求1所述的一种用于碳纤维原丝生产的M型溶剂牵伸装置，其特征在于，所述牵伸箱(1)为3～5组，每组牵伸箱(1)内设有至少五个握持辊(11)。
3.根据权利要求2所述的一种用于碳纤维原丝生产的M型溶剂牵伸装置，其特征在于，所述每组牵伸箱(1)内至少有一个握持辊(11)为动力辊；所述动力辊的动力轴与位于牵伸箱(1)外侧的齿轮箱(4)连接，齿轮箱(4)与动力装置(5)连接，动力装置(5)与控制装置(6)连接。
4.根据权利要求3所述的一种用于碳纤维原丝生产的M型溶剂牵伸装置，其特征在于，所述牵伸箱(1)内至少设有上下两个与控制装置(6)连锁的传感器(14)。
5.根据权利要求1所述的一种用于碳纤维原丝生产的M型溶剂牵伸装置，其特征在于，所述加热管(21)为蒸汽加热管或电加热盘管；所述加热管(21)设有与控制装置(6)连锁的控制阀(23)。
6.根据权利要求1所述的一种用于碳纤维原丝生产的M型溶剂牵伸装置，其特征在于，在纤维丝束(7)的进入和/或引出端还设有导向箱(3)。
7.根据权利要求1所述的一种用于碳纤维原丝生产的M型溶剂牵伸装置，其特征在于，在纤维丝束(7)的进入和/或引出端还设有密封装置(8)。
8.根据权利要求1所述的一种用于碳纤维原丝生产的M型溶剂牵伸装置，其特征在于，所述牵伸箱(1)中设有保温层。
9.根据权利要求1所述的一种用于碳纤维原丝生产的M型溶剂牵伸装置，其特征在于，还包括与牵伸箱(1)通过氮气入口(26)连通的氮气管(25)和氮气检测器(27)。
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