CN107285136B - 一种大丝束碳纤维原丝上丝装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大丝束碳纤维原丝上丝装置及其使用方法，属于碳纤维生产领域。该大丝束碳纤维原丝上丝装置包括：箱装丝小车、二辊张力组件、三辊张力组件、支架、托丝辊、分丝器、集束辊、丝束牵引辊组；所述二辊张力组件安装在箱装丝小车的上方，所述三辊张力组件安装在所述二辊张力组件的上方；所述二辊张力组件、三辊张力组件、托丝辊均固定安装在支架上；所述分丝器安装在立柱顶端，在立柱的顶端和下部分别安装有集束辊；所述丝束牵引辊组安装在工作台上。

Description

一种大丝束碳纤维原丝上丝装置及其使用方法

技术领域

本发明属于碳纤维生产领域，具体涉及一种大丝束碳纤维原丝上丝装置及其使用方法。

背景技术

碳纤维有大、小丝束之分。在碳纤维应用过程中，小丝束碳纤维主要应用在航天航空领域，而工业领域为实现降低成本，更多的需要大丝束碳纤维。目前，大丝束碳纤维已经在一些重要的民用领域应用。如基础设施、运动器材、风机叶片以及汽车制造，所以大丝束碳纤维的应用研究极有意义。

碳纤维原丝纱锭放丝的稳定性和持续性，对碳纤维生产的后续工序至关重要。现有碳化生产线上安装有放丝机，其最大负载量仅为130kg，只能适用于24K或12K等小丝束碳纤维原丝纱锭放丝，具有局限性。如一轴重130kg的24K碳纤维原丝纱锭，在碳纤维生产线运行速度为10m/min，可以连续运行66个小时，而若换成同等重量下的50K大丝束碳纤维原丝纱锭，碳纤维生产线运行速度为10m/min，只能连续运行12小时，之后需要更换新的碳纤维原丝纱锭。

频繁的更换纱锭影响碳纤维原丝纱锭放丝的持续性，降低了工作效率，提高了生产成本。并且更换纱锭时需要将新的碳纤维原丝纱锭与被更换的碳纤维原丝纱锭进行粘结，粘结的连接点在通过氧化炉和碳化炉时，会造成断丝、缠辊等现象，频繁的更换纱锭造成粘结点的增加，从而会影响碳纤维生产线的稳定性和最终产品的品质。

由于现有放丝机设备负载量的限制，无法满足50K大丝束碳纤维原丝放丝的连续性。现将生产的50K大丝束碳纤维原丝收丝时直接装箱，箱装丝重量可达500Kg，有足够长度提供连续放丝。因此需要一种新的放丝装置来满足生产。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种大丝束碳纤维原丝上丝装置及其使用方法，解决没有卷绕成轴的碳纤维原丝丝束上丝问题，保证箱装的50K原丝稳定并且连续的送至碳纤维生产后续工序，降低更换纱轴的频次，减少原丝的浪费。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种大丝束碳纤维原丝上丝装置，包括：箱装丝小车、二辊张力组件、三辊张力组件、支架、托丝辊、分丝器、集束辊、丝束牵引辊组；

所述二辊张力组件安装在箱装丝小车的上方，所述三辊张力组件安装在所述二辊张力组件的上方；

所述二辊张力组件、三辊张力组件、托丝辊均固定安装在支架上；

所述分丝器安装在立柱顶端，在立柱的顶端和下部分别安装有集束辊；

所述丝束牵引辊组安装在工作台上。

所述二辊张力组件通过吊架垂直吊装在箱装丝小车的上方；

所述二辊张力组件包括两个圆柱形辊、连接板、导向环和吊架；

两个圆柱形辊的轴线平行设置，两个圆柱形辊的一端分别固定在一块连接板的两端，两个圆柱形辊的另一端分别固定在另一块连接板的两端；

所述吊架包括两根吊杆；

一块连接板的中心处与吊架中的一根吊杆连接，另一块连接板的中心处与吊架中的另一根吊杆连接；两个圆柱形辊的轴线均水平；

所述导向环水平安装在一块钢板上，在该钢板上开有一个长椭圆形吊孔，所述导向环能够在所述吊孔内沿水平线移动，来保证与下方箱装丝小车的中心垂直；所述钢板的两端分别与所述吊架的两根吊杆的下端连接，位于圆柱形辊的下方。

所述三辊张力组件包括两块安装板和呈倒品字排列的三个辊，分别为第一辊、第二辊和第三辊，三个辊的轴线平行设置，第一辊和第三辊位于第二辊的上方，第一辊和第三辊的轴线位于同一个水平面内；

在每块所述安装板上均开有三个平行的槽，三个辊的两端分别安装在安装板上的槽中，每个辊均能够上下平移；

所述第一辊和第三辊是直形圆柱辊；

所述第二辊为弧形辊，其接触丝束的部分的横截面是偏心形状。

所述二辊张力组件中的两个辊和三辊张力组件中的三个辊的轴线均平行，箱装丝小车的中心上方是二辊张力组件的中心线；所述二辊张力组件的中心线是与两个圆柱形辊平行且位于两个圆柱形辊之间的中心线；

所述三辊张力组件的第一辊表面的垂直切线与二辊张力组件的中心线垂直。

在所述支架上设有一层平台和二层平台，所述二层平台位于一层平台的上方；

所述吊架的上端固定在一层平台上，所述三辊张力组件固定安装在二层平台上。

所述分丝器是由多个光滑的分丝杆排列而成，多个分丝杆平行设置，相邻两个分丝杆之间形成光滑的通道。

所述大丝束碳纤维原丝上丝装置的使用方法如下：

装在箱装丝小车中的碳纤维原丝丝束穿过所述二辊张力组件的导向环后呈S形绕过二辊张力组件的两个圆柱形辊子，然后垂直向上进入三辊张力组件；

丝束呈M形穿过所述三辊张力组件：首先穿过所述三辊张力组件的第一辊，再向下相切进入第二辊，然后向上穿过第三辊；

丝束经过三辊张力组件施加张力后，通过托丝辊后进入分丝器进行梳理，分丝器将每锭丝束位置确定，防止相邻丝束之间互相干扰；

经过分丝器后的丝束通过上、下两个集束辊后进入丝束牵引辊组，完成上丝。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明无需复杂的电气控制，能够恒定连续地将原丝丝束送至碳纤维生产后续工序；

原碳纤维原丝放丝机因其负载的限制，只能对24K等小丝束原丝纱锭放丝。通过本发明增加大丝束上丝装置后，能够有效地解决箱装50K大丝束的上丝问题，降低更换纱轴的频次，减少了更换纱锭的连接点，减少原丝的浪费，提高了生产效率。

本发明装置将50K丝束喂入丝束牵引机前能保持张力稳定，张力CV值只有1.69％，实现了碳纤维生产后续工序原丝丝束喂入的稳定性和连续性，保证了碳纤维生产品质的稳定性。

附图说明

图1本发明的大丝束碳纤维原丝的上丝装置示意图

图2本发明的二辊张力组件

图3本发明的三辊张力单元。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种大丝束纤维上丝装置及使用方法。本发明能够有效的将大丝束碳纤维丝束连续稳定地送至碳纤维生产后续工序。

本发明的目的之一是提供一种大丝束上丝装置。所述装置设置在碳纤维生产线的放丝区域。

如图1所示，本发明装置包括：箱装丝小车1、二辊张力组件2、三辊张力组件3、支架4、托丝辊5、分丝器6、集束辊7、丝束牵引辊组8；

所述二辊张力组件2垂直吊装在箱装丝束顶部，如图2所示，所述二辊张力组件是由两个圆柱形辊构成，两者的轴线平行，辊子之间有一定间距(例如可以为200mm)，两端由连接板固定，两个连接板中心处和吊架相连接，所以“S”形(丝从一根辊的上方穿入，从另一根辊的下方穿出形成S形)穿过二辊向上的丝束角度可调，可以控制丝束张力；

所述三辊张力组件3固定在二楼平台的支架上，图3所示，三辊呈倒“品”字排列，三个辊都可以上下平移，三者的轴线均平行，三辊张力组件的第一、三辊是直形圆柱辊，通过辊两端的固定板可上下移动改变丝束包角，达到调整丝束张力的作用；第二个辊是弧形圆柱辊(即辊子的中间接触丝束的部分是偏心的)，通过转动弧形辊，达到调整丝束宽度的作用；

安装好后，二辊张力组件2和三辊张力组件3中的5个辊的轴线均平行。装丝束箱子的中心上方是二辊张力组件的中心，三辊张力组件的第一个辊表面的垂直切线与二辊组件的中心线垂直。

所述分丝器6是由光滑的分丝杆排列组成，多个分丝杆平行设置，形成若干个光滑的通道，单个丝束穿过对应的通道，以防止丝束相互干涉。

本装置的使用方法如下：

装在箱装丝小车1中的50K碳纤维原丝丝束穿过二辊张力组件的导向环，丝束呈“S”绕过二辊张力组件2的两个圆柱形辊子，然后引丝垂直向上穿过二楼钢平台；

经过二辊张力组件2的丝束穿过平台，进入三辊张力组件3，丝束穿过第一个直形圆柱辊，向下相切进入第二个弧形圆柱辊，然后向上穿过第三个直形圆柱辊，呈“M”形穿过倒“品”形排列的三辊张力单元；

丝束经过三辊张力组件3施加张力后，通过托丝辊5，进入分丝器6梳理，分丝器将每锭丝束位置确定，防止相邻丝束之间互相干扰。

经梳理的丝束通过上下两个集束辊7最后进入丝束牵引辊组8，将原丝丝束送至碳纤维生产后续工序。

通过下列使用方法和对比实验来说明本装置的技术效果：

实施例1：

装在装箱丝小车内的50K碳纤维原丝，丝束穿过二辊张力组件的导向环，丝束呈“S”绕过二辊张力组件的两个圆柱形辊子，然后引丝垂直向上穿过二楼钢平台。经过二辊张力组件的丝束穿过平台，进入三辊张力单元，丝束穿过第一个直形圆柱辊，向下相切进入第二个弧形圆柱辊，然后向上穿过第三个直形圆柱辊，呈“M”形穿过倒“品”形排列的三辊张力单元。丝束经过三辊张力单元施加张力后，通过托丝架，进入分丝器梳理，分丝器将每锭丝束位置确定，经梳理的丝束通过上下两个集束辊最后进入丝束牵引机，将原丝丝束送至碳纤维生产后续工序，测定进入丝束牵引机前的丝束张力。

实施例2：

装在装箱丝小车内的50K碳纤维原丝，丝束穿过二辊张力组件的导向环，丝束呈“S”绕过二辊张力组件的两个圆柱形辊子，然后引丝垂直向上穿过二楼钢平台。经过二辊张力组件的丝束穿过平台，不进入三辊张力单元，丝束跨过三辊张力单元施加张力后，通过托丝架，进入分丝器梳理，分丝器将每锭丝束位置确定，经梳理的丝束通过上下两个集束辊最后进入丝束牵引机，将原丝丝束送至碳纤维生产后续工序，测定进入丝束牵引机前的丝束张力。

对比例：

装在装箱丝小车内的50K碳纤维原丝，丝束穿过二辊张力组件的导向环，直接引丝垂直向上穿过二楼钢平台，通过托丝架，进入分丝器梳理，分丝器将每锭丝束位置确定，经梳理的丝束通过上下两个集束辊最后进入丝束牵引机，将原丝丝束送至碳纤维生产后续工序，测定进入丝束牵引机前的丝束张力。其结果如下表1所示。

表1

从表1可以看出，在对比例中，没有大丝束上丝装置时，50K原丝丝束在进入丝束牵引机前张力不稳定，间断跳动较大，影响了碳纤维生产连续性。通过增加了大丝束上丝装置后，50K丝束进入丝束牵引机前的张力稳定，CV值只有1.69％，能够保证碳纤维生产后续工序原丝丝束喂入的稳定性和连续性，降低更换纱轴的频次，减少原丝的浪费，提高了生产效率。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (7)

1.一种大丝束碳纤维原丝上丝装置，其特征在于：所述大丝束碳纤维原丝上丝装置包括：箱装丝小车、二辊张力组件、三辊张力组件、支架、托丝辊、分丝器、集束辊、丝束牵引辊组；

所述二辊张力组件安装在箱装丝小车的上方，所述三辊张力组件安装在所述二辊张力组件的上方；

所述二辊张力组件、三辊张力组件、托丝辊均固定安装在支架上；

所述分丝器安装在立柱顶端，在立柱的顶端和下部分别安装有集束辊；

所述丝束牵引辊组安装在工作台上；

所述二辊张力组件通过吊架垂直吊装在箱装丝小车的上方；

所述二辊张力组件包括两个圆柱形辊、连接板、导向环和吊架；

两个圆柱形辊的轴线平行设置，两个圆柱形辊的一端分别固定在一块连接板的两端，两个圆柱形辊的另一端分别固定在另一块连接板的两端；

所述吊架包括两根吊杆；

一块连接板的中心处与吊架中的一根吊杆连接，另一块连接板的中心处与吊架中的另一根吊杆连接；两个圆柱形辊的轴线均水平；

所述导向环水平安装在一块钢板上，在该钢板上开有一个长椭圆形吊孔，所述导向环能够在所述吊孔内沿水平线移动；所述钢板的两端分别与所述吊架的两根吊杆的下端连接，位于圆柱形辊的下方。

2.根据权利要求1所述的大丝束碳纤维原丝上丝装置，其特征在于：所述三辊张力组件包括两块安装板和呈倒品字排列的三个辊，分别为第一辊、第二辊和第三辊，三个辊的轴线平行设置，第一辊和第三辊位于第二辊的上方，第一辊和第三辊的轴线位于同一个水平面内；

在每块所述安装板上均开有三个平行的槽，三个辊的两端分别安装在安装板上的槽中，每个辊均能够上下平移。

3.根据权利要求2所述的大丝束碳纤维原丝上丝装置，其特征在于：所述第一辊和第三辊是直形圆柱辊；

所述第二辊为弧形辊，其接触丝束的部分的横截面是偏心形状。

4.根据权利要求3所述的大丝束碳纤维原丝上丝装置，其特征在于：所述二辊张力组件中的两个辊和三辊张力组件中的三个辊的轴线均平行，箱装丝小车的中心上方是二辊张力组件的中心线；所述二辊张力组件的中心线是与两个圆柱形辊平行且位于两个圆柱形辊之间的中心线；

所述三辊张力组件的第一辊表面的垂直切线与二辊张力组件的中心线垂直。

5.根据权利要求4所述的大丝束碳纤维原丝上丝装置，其特征在于：所述分丝器是由多个光滑的分丝杆排列而成，多个分丝杆平行设置，相邻两个分丝杆之间形成光滑的通道。

6.根据权利要求1-5任一所述的大丝束碳纤维原丝上丝装置，其特征在于：在所述支架上设有一层平台和二层平台，所述二层平台位于一层平台的上方；

所述吊架的上端固定在一层平台上，所述三辊张力组件固定安装在二层平台。

7.一种根据权利要求2-5任一所述的大丝束碳纤维原丝上丝装置的使用方法，其特征在于：所述方法包括：

装在箱装丝小车中的碳纤维原丝丝束穿过所述二辊张力组件的导向环后呈S形绕过二辊张力组件的两个圆柱形辊子，然后垂直向上进入三辊张力组件；

丝束呈M形穿过所述三辊张力组件：首先穿过所述三辊张力组件的第一辊，再向下相切进入第二辊，然后向上穿过第三辊；

丝束经过三辊张力组件施加张力后，通过托丝辊后进入分丝器进行梳理，分丝器将每锭丝束位置确定，防止相邻丝束之间互相干扰；

经过分丝器后的丝束通过上、下两个集束辊后进入丝束牵引辊组，完成上丝。

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