CN109989204A - 一种高强度碳纤维生产用开纤定型装置 - Google Patents

Abstract

一种高强度碳纤维生产用开纤定型装置，包括工作台、凸台、导辊支架、导辊、框架、对辊支架、上对辊、液压杆、下对辊，所述导辊与所述导辊支架转动连接；所述框架设置于所述工作台上表面；所述对辊支架设置于所述框架两侧；所述上对辊与所述对辊支架转动连接，所述上对辊外壁周向设有上对辊隔板；所述液压杆设置于所述工作台上表面两侧；所述下对辊包括下对辊轴、下对辊隔板、下辊筒和下辊筒轴承；所述下对辊通过两端与液压杆侧端固定连接。本发明避免产生乱丝、断丝现象，系统稳定性高，安全性强。

Description

一种高强度碳纤维生产用开纤定型装置

技术领域

本发明属于碳纤维生产设备领域,特别是一种高强度碳纤维生产用开纤定型装置。

背景技术

碳纤维，是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。碳纤维具有许多优良性能，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。

碳纤维加工过程中对高强度碳纤维的碳化加工工序为放卷、预氧化、炭化、表面处理、上浆、开纤定型、干燥、收卷等工序。碳纤维制备过程中为碳纤维进行开纤定型的目的在于，将碳纤维束表面上浆处理的浆液与碳纤维束表面再一次有效融合，利于下一步对对碳纤维束干燥处理效果，使碳纤维束具有更强的韧性，同时提升将碳纤维束的丝束的丝宽，将碳纤维束往更纤细的方向发展，使碳纤维束具有更高的延展性。

现有专利技术中公开了一种专利号为“CN201520104863.3”，专利名称为“一种超薄碳纤维束的开纤定型装置”的专利，现有技术中存在如下技术缺陷：(1)由于开纤定型工序需要对碳纤维束进行施力，装置中未设有对入口处的碳纤维束进行对位、固定的装置，碳纤维束在长时间开纤定型的过程中，碳纤维与碳纤维之间位置易跑偏，在碳纤维束之间产生乱丝现象；(2)碳纤维束中的每根碳纤维因输送长度、自身厚度存在细微差异，但均采用同一辊筒进行在开纤定型，在装置长时间工作后，导致各个碳纤维丝之间的受力不均匀，碳纤维丝部分处于较收紧状态、部分处于较松弛状态，但仍均以同一速率进行工作，易产生部分碳纤维丝断丝的现象。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种高强度碳纤维生产用开纤定型装置，其具体技术方案如下：一种高强度碳纤维生产用开纤定型装置，包括工作台、凸台、导辊支架、导辊、框架、对辊支架、上对辊、液压杆、下对辊，所述凸台设置于所述工作台上表面一侧，所述凸台与所述工作台通过紧固件实现固定连接；所述导辊支架设置于所述凸台上表面，所述导辊支架与所述凸台垂直固定连接，所述导辊与所述导辊支架转动连接；所述框架设置于所述工作台上表面，所述框架四脚与所述工作台四角垂直固定连接；所述对辊支架设置于所述框架两侧，每个所述对辊支架与所述框架垂直固定连接；所述上对辊与所述对辊支架转动连接，所述上对辊外壁周向设有上对辊隔板；所述液压杆设置于所述工作台上表面两侧，通过紧固件实现与所述工作台固定连接；所述下对辊包括下对辊轴、下对辊隔板、下辊筒和下辊筒轴承，所述下对辊隔板周向设置于所述下对辊轴外壁，所述下辊筒设置于所述两个所述下对辊隔板之间，每个所述下辊筒通过下辊筒轴承实现与所述下对辊轴转动连接，两个所述下辊筒之间形成下对辊槽；所述下对辊通过两端与液压杆侧端固定连接。

进一步的，所述凸台呈长方体结构，所述凸台长度与所述工作台宽度相适应。

进一步的，每个所述导辊呈两端高中间底的结构。

进一步的，每个所述导辊设置于两个所述导辊支架之间，每个所述导辊两端与所述导辊支架通过轴承配合实现转动连接。

进一步的，所述上对辊数量为三个，每个所述上对辊设置于两侧所述对辊支架之间，每个所述上对辊两端与所述对辊支架通过轴承配合实现转动连接。

进一步的，所述上对辊隔板呈圆环状结构，所述上对辊隔板内径与所述上对辊外径相适应，所述上对辊隔板与所述上对辊垂直固定连接，呈一体式结构。

进一步的，所述下对辊隔板呈圆环状结构，所述所述下辊隔板内径与所述下对辊轴外径相适应，所述下对辊隔板与所述下对辊轴垂直固定连接，呈一体式结构。

进一步的，每个所述下辊筒宽度、位置与两个所述上对辊隔板间距、位置相对应，每个所述下辊筒卡入两个所述上对辊隔板之间。

进一步的，所述下对辊槽宽度、位置与所述上对辊隔板宽度、位置相适应，所述下对辊槽深度略大于所述上对辊隔板高度，每个所述上对辊隔板卡入所述下对辊槽内。

进一步的，所述液压杆设有距离传感器，所述距离传感器与外接的液压杆控制器相连。

进一步的，所述所述紧固件为铆钉、六角螺栓、螺栓、螺母、螺钉、自攻螺钉中的一种或多种。

本发明的工作原理是：

本发明中碳纤维束从工作台一侧传送至装置中，每根碳纤维束通过对应导辊定位作用，传送到每组对辊之间，下对辊通过液压杆顶端的距离传感器的探测作用，自动调节液压杆的高度，使上对辊和下对辊之间保持合适的间隙，上对辊隔板和下对辊槽嵌合，下辊筒和两上对辊隔板之间嵌合，每个下辊筒之间通过下辊筒隔板定位，并通过下辊筒轴承保持各下辊筒独立转动，每根碳纤维丝穿过每个下辊筒和上对辊之间的间隙，碳纤维丝依次通过三组对辊的开纤定型工艺，输出至本装置外。

本发明的有益效果是：

(1)本发明在开纤定型装置前加装了导辊，使碳纤维丝在上一道工艺输送至本装置时，先进过导辊的稳定作用，防止碳纤维丝的颤动作用，避免碳纤维丝直接输送至对辊内，导致碳纤维丝偏离、互相缠绕，产生乱丝现象；导辊对碳纤维丝同时起定位作用，将每根碳纤维丝准确的与上对辊、下对辊之间的空间间隙对应，输送至两个上对辊隔板之间，且使每根碳纤维丝只与一个下辊筒接触，更有效避免碳纤维束之间乱丝现场产生。

(2)本发明在开纤定型的过程中，将每根碳纤维丝通过各个下辊筒和一个上对辊的配合作用，使每根碳纤维丝单独进行开纤定型作用，每根碳纤维丝可根据自身的厚度差异、输送长度差异等细微因素，自适应调节各下辊筒的转速，可自适应调节每根碳纤维束的受力，不至于碳纤维束因过于收紧而导致断丝，或过于松弛导致丝束下挂。在保持输出的碳纤维束宽度一致的情况下，可长时间工作，碳纤维束开纤定型系统稳定性高，安全性强。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2时本发明的侧视视图。

图3时本发明上对辊和下对辊的局部结构示意图。

图4是本发明下对辊的剖视视图。

图5是图1的A局部放大结构示意图。

附图标记列表：工作台1、凸台2、导辊支架3、导辊4、框架5、对辊支架6、上对辊7、上对辊隔板7-1、液压杆8、下对辊9、下对辊轴9-1、下对辊隔板9-2、下辊筒9-3、下辊筒轴承9-4、下对辊槽9-5、距离传感器10。

具体实施方式

为使本发明的技术方案更加清晰明确，下面结合附图对本发明进行进一步描述，任何对本发明技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本发明保护范围。本实施例中所提及的固定连接，固定设置、固定结构均为混凝土一次浇筑成型、焊接等本领域技术人员所知晓的公知技术。

本发明中距离传感器为市面上的通用型号，可在市场上购得，本实施例中所使用的距离传感器采用由上海达拉斯光电科技有限公司生产，型号为ACR-LDS150(D)的激光位移传感器。

本发明中液压杆控制器为市面上的通用型号，可在市场上购得，本实施例中所使用的液压杆控制器采用品牌为美国DELTA，型号为RMC150/151运动控制器，可控制伺服驱动及高性能的运动控制，并且有成熟的程序库，程序设计简单。

结合附图可见，一种高强度碳纤维生产用开纤定型装置，包括工作台1、凸台2、导辊支架3、导辊4、框架5、对辊支架6、上对辊7、液压杆8、下对辊9，所述凸台2设置于所述工作台1上表面一侧，所述凸台2与所述工作台1通过紧固件实现固定连接；所述导辊支架3设置于所述凸台2上表面，所述导辊支架3与所述凸台4垂直固定连接，所述导辊5与所述导辊支架4转动连接；所述框架5设置于所述工作台1上表面，所述框架5四脚与所述工作台1四角垂直固定连接；所述对辊支架6设置于所述框架5两侧，每个所述对辊支架6与所述框架5垂直固定连接；所述上对辊7与所述对辊支架6转动连接，所述上对辊7外壁周向设有上对辊隔板7-1；所述液压杆8设置于所述工作台1上表面两侧，通过紧固件实现与所述工作台1固定连接；所述下对辊9包括下对辊轴9-1、下对辊隔板9-2、下辊筒9-3和下辊筒轴承9-4，所述下对辊隔板9-2周向设置于所述下对辊轴9-1外壁，所述下辊筒9-3设置于所述两个所述下对辊隔板9-2之间，每个所述下辊筒9-3通过下辊筒轴承9-4实现与所述下对辊轴9-1转动连接，两个所述下辊筒9-3之间形成下对辊槽9-5；所述下对辊9通过两端与液压杆8侧端固定连接。

进一步的，所述凸台2呈长方体结构，所述凸台2长度与所述工作台1宽度相适应。

进一步的，每个所述导辊4呈两端高中间底的结构。

进一步的，每个所述导辊4设置于两个所述导辊支架3之间，每个所述导辊4两端与所述导辊支架3通过轴承配合实现转动连接。

进一步的，所述上对辊7数量为三个，每个所述上对辊7设置于两侧所述对辊支架6之间，每个所述上对辊7两端与所述对辊支架6通过轴承配合实现转动连接。

进一步的，所述上对辊隔板7-1呈圆环状结构，所述上对辊隔板7-1内径与所述上对辊7外径相适应，所述上对辊隔板7-1与所述上对辊7垂直固定连接，呈一体式结构。

进一步的，所述下对辊隔板9-2呈圆环状结构，所述所述下辊隔板9-2内径与所述下对辊轴9-1外径相适应，所述下对辊隔板9-2与所述下对辊轴9-1垂直固定连接，呈一体式结构。

进一步的，每个所述下辊筒9-3宽度、位置与两个所述上对辊隔板7-1间距、位置相对应，每个所述下辊筒9-3卡入两个所述上对辊隔板7-1之间。

进一步的，所述下对辊槽9-5宽度、位置与所述上对辊隔板7-1宽度、位置相适应，所述下对辊槽9-5深度略大于所述上对辊隔板7-1高度，每个所述上对辊隔板7-1卡入所述下对辊槽9-5内。

进一步的，所述液压杆8设有距离传感器10，所述距离传感器10与外接的液压杆控制器相连。

进一步的，所述所述紧固件为铆钉、六角螺栓、螺栓、螺母、螺钉、自攻螺钉中的一种或多种。

本发明的工作原理是：

本发明中碳纤维束从工作台1一侧传送至装置中，每根碳纤维束通过对应导辊4定位作用，传送到每组对辊之间，下对辊8通过液压杆9顶端的距离传感器10的探测作用，自动调节液压杆8的高度，使上对辊7和下对辊9之间保持合适的间隙，上对辊隔板7-1和下对辊槽9-5嵌合，下辊筒9和两上对辊隔板7-1之间嵌合，每个下辊筒9-3之间通过下辊筒隔板9-2定位，并通过下辊筒轴承9-4保持各下辊筒9-3独立转动，每根碳纤维丝穿过每个下辊筒9-3和上对辊7之间的间隙，碳纤维丝依次通过三组对辊的开纤定型工艺，输出至本装置外。

本发明的有益效果是：

(1)本发明在开纤定型装置前加装了导辊，使碳纤维丝在上一道工艺输送至本装置时，先进过导辊的稳定作用，防止碳纤维丝的颤动作用，避免碳纤维丝直接输送至对辊内，导致碳纤维丝偏离、互相缠绕，产生乱丝现象；导辊对碳纤维丝同时起定位作用，将每根碳纤维丝准确的与上对辊、下对辊之间的空间间隙对应，输送至两个上对辊隔板之间，且使每根碳纤维丝只与一个下辊筒接触，更有效避免碳纤维束之间乱丝现场产生。

(2)本发明在开纤定型的过程中，将每根碳纤维丝通过各个下辊筒和一个上对辊的配合作用，使每根碳纤维丝单独进行开纤定型作用，每根碳纤维丝可根据自身的厚度差异、输送长度差异等细微因素，自适应调节各下辊筒的转速，可自适应调节每根碳纤维束的受力，不至于碳纤维束因过于收紧而导致断丝，或过于松弛导致丝束下挂。在保持输出的碳纤维束宽度一致的情况下，可长时间工作，碳纤维束开纤定型系统稳定性高，安全性强。

Claims (10)

1.一种高强度碳纤维生产用开纤定型装置，其特征在于，包括工作台、凸台、导辊支架、导辊、框架、对辊支架、上对辊、液压杆、下对辊，所述凸台设置于所述工作台上表面一侧，所述凸台与所述工作台通过紧固件实现固定连接；所述导辊支架设置于所述凸台上表面，所述导辊支架与所述凸台垂直固定连接，所述导辊与所述导辊支架转动连接；所述框架设置于所述工作台上表面，所述框架四脚与所述工作台四角垂直固定连接；所述对辊支架设置于所述框架两侧，每个所述对辊支架与所述框架垂直固定连接；所述上对辊与所述对辊支架转动连接，所述上对辊外壁周向设有上对辊隔板；所述液压杆设置于所述工作台上表面两侧，通过紧固件实现与所述工作台固定连接；所述下对辊包括下对辊轴、下对辊隔板、下辊筒和下辊筒轴承，所述下对辊隔板周向设置于所述下对辊轴外壁，所述下辊筒设置于所述两个所述下对辊隔板之间，每个所述下辊筒通过下辊筒轴承实现与所述下对辊轴转动连接，两个所述下辊筒之间形成下对辊槽；所述下对辊通过两端与液压杆侧端固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种高强度碳纤维生产用开纤定型装置，其特征在于，所述凸台呈长方体结构，所述凸台长度与所述工作台宽度相适应。

3.根据权利要求1所述的一种高强度碳纤维生产用开纤定型装置，其特征在于，每个所述导辊呈两端高中间底的结构。

4.根据权利要求1所述的一种高强度碳纤维生产用开纤定型装置，其特征在于，每个所述导辊设置于两个所述导辊支架之间，每个所述导辊两端与所述导辊支架通过轴承配合实现转动连接。

5.根据权利要求1所述的一种高强度碳纤维生产用开纤定型装置，其特征在于，所述上对辊数量为三个，每个所述上对辊设置于两侧所述对辊支架之间，每个所述上对辊两端与所述对辊支架通过轴承配合实现转动连接。

6.根据权利要求1所述的一种高强度碳纤维生产用开纤定型装置，其特征在于，所述上对辊隔板呈圆环状结构，所述上对辊隔板内径与所述上对辊外径相适应，所述上对辊隔板与所述上对辊垂直固定连接，呈一体式结构。

7.根据权利要求1所述的一种高强度碳纤维生产用开纤定型装置，其特征在于，所述下对辊隔板呈圆环状结构，所述所述下辊隔板内径与所述下对辊轴外径相适应，所述下对辊隔板与所述下对辊轴垂直固定连接，呈一体式结构。

8.根据权利要求1所述的一种高强度碳纤维生产用开纤定型装置，其特征在于，每个所述下辊筒宽度、位置与两个所述上对辊隔板间距、位置相对应，每个所述下辊筒卡入两个所述上对辊隔板之间。

9.根据权利要求1所述的一种高强度碳纤维生产用开纤定型装置，其特征在于，所述下对辊槽宽度、位置与所述上对辊隔板宽度、位置相适应，所述下对辊槽深度略大于所述上对辊隔板高度，每个所述上对辊隔板卡入所述下对辊槽内。

10.根据权利要求1所述的一种高强度碳纤维生产用开纤定型装置，其特征在于，所述液压杆设有距离传感器，所述距离传感器与外接的液压杆控制器相连。