CN113502566A - 一种碳纤维原丝预氧化装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳纤维原丝预氧化装置及其使用方法，包括设置在碳纤维原丝上的轴一，所述轴一的弧形轮廓上贯通连接有由外接机架固定的支架，所述支架的侧面固定连接有电机，所述电机上输出轴的右端与轴一的左端固定连接，所述支架的侧面固定连接有矩形限位杆，所述矩形限位杆上限位滑动连接有框一，所述框一的内壁定轴转动连接有蜗轮，所述蜗轮前侧上的圆心处固定连接有转动臂一。本发明，通过上述结构之间的配合使用,解决了在实际使用过程中,由于在纤维预氧化过程中氧气向纤维内部扩散缓慢和反应热量在纤维中心区域的积累也会对碳纤维最终的结构性能产生重要的影响，比如引起皮芯结构和微孔缺陷等问题。

Description

一种碳纤维原丝预氧化装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及碳纤维材料制备技术领域，具体为一种碳纤维原丝预氧化装置及其使用方法。

背景技术

制备碳纤维的前驱体有很多种，其中聚丙烯腈(PAN)基碳纤维占碳纤维总产量的90％以上。预氧化是生产PAN基碳纤维的重要环节，不仅控制着碳纤维的产量，而且对碳纤维的性能、碳收率有着重要影响。预氧化时间长达80-100min，约占碳纤维生产全过程的90％。虽然原丝预氧化的研究始于20世纪50年代，但它现在仍然是制约碳纤维性能和产量的关键。提高预氧化质量和缩短预氧化时间是预氧化过程中的两个技术瓶颈。

目前工业化生产碳纤维过程中，预氧化多采用梯度升温的预氧化方式。这种传统的预氧化方式，主要是通过热环境的热辐射、热对流及热传导，对原丝由外而内进行加热。而这种加热方式的后果是，原丝表层先发生预氧化反应，形成更加致密且具有一定刚性的表层结构，进而不仅阻止氧气向原丝中心的扩散，还会影响纤维的径向收缩，导致皮芯结构和芯部缺陷的形成。这些缺陷将随着后续工艺环节遗传给碳纤维，影响最终的碳纤维性能。除此之外，在纤维预氧化过程中氧气向纤维内部扩散缓慢和反应热量在纤维中心区域的积累也会对碳纤维最终的结构性能产生重要的影响，比如引起皮芯结构和微孔缺陷等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳纤维原丝预氧化装置及其使用方法，具备对碳纤维进行多重预氧化操作以及实现其单向收卷等优点，解决了背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种碳纤维原丝预氧化装置，包括设置在碳纤维原丝上的轴一，所述轴一的弧形轮廓上贯通连接有由外接机架固定的支架，所述支架的侧面固定连接有电机，所述电机上输出轴的右端与轴一的左端固定连接，所述支架的侧面固定连接有矩形限位杆，所述矩形限位杆上限位滑动连接有框一。

所述框一的内壁定轴转动连接有蜗轮，所述蜗轮前侧上的圆心处固定连接有转动臂一，所述转动臂一的前侧通过销轴转动连接有转动臂二，所述转动臂二上远离转动臂一一端的后侧通过销轴转动连接有侧支撑板，所述侧支撑板的表面与支架的侧面固定连接，所述框一的上表面固定连接有框二，所述框二的内壁定轴转动连接有蜗杆，所述蜗杆的端部开设有通孔并通过通孔传动连接有轴二，所述轴二与轴一轴向固连，所述轴二贯穿框二并与框二转动连接，轴二的弧形轮廓上开设有滑槽，所述滑槽的内壁滑动连接有滑块一，所述滑块一的端部与蜗杆的内壁固定连接，所述框二上设有对碳纤维原丝进行单向牵拉的锁定装置，所述锁定装置上设有对碳纤维原丝进行预氧化的二次氧化装置，所述二次氧化装置上设有对碳纤维原丝进行预氧化的一次氧化装置，所述支架的侧面设有对碳纤维原丝进行预氧化的三次氧化装置。

优选的，所述锁定装置包括固定在框二上表面的框三，所述框三的表面定轴转动连接有轴三，所述轴三的一端贯穿框三并固定连接有非完全齿轮，所述支架上设有与非完全齿轮传动啮合的齿板，所述轴三的另一端固定连接有挡板，所述轴三上套有扭簧，所述扭簧的两端与框三和挡板的相对面固定连接，所述非完全齿轮上远离挡板的一侧开设有螺旋槽，所述框二的上表面设有限位竖杆和升降臂，所述限位竖杆贯穿升降臂并与升降臂滑动连接，所述升降臂上靠近非完全齿轮的一侧设有与螺旋槽相配合的滑块二。

优选的，所述二次氧化装置包括固定在框三上的载物架，所述载物架上固定连接有三通管和限位环，所述限位环的内壁限位转动连接有转动管，所述转动管的内壁开设有内螺旋槽，所述内螺旋槽的内壁滑动连接有滑块三，所述转动管的内壁设有与滑块三固定连接的升降杆，所述升降杆的底部与升降臂的上表面固定连接，所述升降杆的顶部穿过转动管后并固定连接有在三通管内壁中上下限位滑动的活塞板，所述三通管上水平段的内壁固定连接有两个对称的单向阀，所述三通管上水平段的一端与外接液源连通，所述三通管上水平段的另一端固定连接有导液管，所述转动管上靠近底部的弧形轮廓上固定连接有传动臂一，所述传动臂一的底部固定连接有压板，所述导液管的底部的出液口与压板的表面固定连接。

优选的，所述一次氧化装置包括固定在压板上表面的传动臂二，所述传动臂二上远离压板的一端固定连接有半圆环，所述半圆环的下表面固定连接有齿牙一，所述支架的侧面固定连接有侧向撑板，所述侧向撑板的侧面开设有通孔并通过通孔限位转动连接有供碳纤维原丝穿过的操作管，所述操作管的弧形轮廓上设置有与齿牙一啮合传动并轴向设置的齿牙二，所述操作管上靠近半圆环一端的内壁固定连接有进行加热处理的微波磁控管一，所述操作管上远离半圆环一端的表面活动套有摩擦片二，所述摩擦片二上远离半圆环的一侧活动连接有摩擦片一，所述摩擦片一的内壁与操作管的表面固定连接，所述摩擦片二的侧面开设有两个通孔并通过通孔轴向滑动连接有记忆合金杆，所述记忆合金杆的一端与侧向撑板的侧面固定连接，所述记忆合金杆的另一端活动连接有与微波磁控管一电性连接的压敏开关，所述压敏开关上远离记忆合金杆的一端与侧向撑板的侧面固定连接。

优选的，所述三次氧化装置包括固定在支架侧面上的框四，所述框四的内壁限位转动连接有被碳纤维原丝穿过的从动齿轮，所述从动齿轮的内壁设有对碳纤维原丝进行加热处理的微波磁控管二，所述从动齿轮的表面传动连接有主动齿轮，所述主动齿轮的内壁与轴一的弧形轮廓固定连接。

优选的，所述轴一上靠近支架一端的表面套有锥形套，所述锥形套上的小头朝向支架。

优选的，所述滑块三为球形滑块且滑块三通过其上的弧形面与内螺旋槽的内壁滑动连接。

优选的，所述该方法包括以下步骤：

S1:将碳纤维原丝朝向支架的方向依次穿过一次氧化装置、二次氧化装置和三次氧化装置并将碳纤维原丝的端部固定在轴一的弧形轮廓上；

S2:使电机接通电源，其上的输出轴带动轴一的同步转动，准备工作完成；

S3:通过矩形限位杆、框一、蜗轮、转动臂一、转动臂二、侧支撑板、框二、蜗杆、轴二、滑槽和滑块一等结构以及锁定装置的配合下，能够实现碳纤维原丝朝着支架进行单向移动。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明通过支架实现装置整体的固定支撑，通过电机接通电源，其上的输出轴带动轴一的同步转动；

通过轴二上滑槽的开设以及滑槽内滑块一的设置，使得蜗杆既能够随着轴二进行同步转动，又能够在轴二上进行轴向滑动。

通过蜗杆的转动，使得与蜗杆啮合的蜗轮能够在框一内进行定轴转动，通过矩形限位杆贯穿框一，对框一的运动轨迹进行限制。

当蜗轮在框一内转动时，其圆心处的转动臂一会同步进行转动，与转动臂一销轴连接的转动臂二在侧支撑板的定轴转动支撑下，使得转动臂二得以顺利的进行摇动；如图1所示，此时通过转动臂二的摇动，使得框一整体移动至距离支架的最远处，反之，则使框一移至最靠近支架的位置处。

参考图1和图2，伴随着框一的左右移动，其上框二也会同步进行移动；

伴随着框二的左右移动，在锁定装置的配合下，能够将碳纤维原丝朝着支架的方向进行单向牵拉移动。

通过上述结构之间的配合使用,解决了在实际使用过程中,由于在纤维预氧化过程中氧气向纤维内部扩散缓慢和反应热量在纤维中心区域的积累也会对碳纤维最终的结构性能产生重要的影响，比如引起皮芯结构和微孔缺陷等问题。

附图说明

图1为本发明结构的立体图；

图2为本发明框三的框三；

图3为本发明转动管的正视剖视图；

图4为本发明操作管的俯视图；

图5为本发明操作管的右视图；

图6为本发明从动齿轮的右视图；

图7为本发明轴二的右视剖视图；

图8为本发明非完全齿轮的正视图；

图9为本发明图1中M处结构的放大图；

图10为本发明图9中O处结构的放大图。

图中：1、支架；101、纤维原丝；2、电机；3、轴一；4、矩形限位杆；5、框一；6、蜗轮；7、转动臂一；8、转动臂二；9、支撑板；10、框二；11、蜗杆；12、轴二；121、滑槽；122、滑块一；13、框三；14、轴三；141、扭簧；15、非完全齿轮；16、齿板；17、挡板；18、螺旋槽；19、限位竖杆；20、升降臂；21、滑块二；22、载物架；23、三通管；24、限位环；25、转动管；26、内螺旋槽；27、滑块三；28、升降杆；29、活塞板；30、单向阀；31、传动臂一；32、压板；33、导液管；34、传动臂二；35、半圆环；36、齿牙一；37、侧向撑板；38、操作管；39、齿牙二；40、微波磁控管一；41、摩擦片二；42、摩擦片一；43、记忆合金杆；44、压敏开关；45、框四；46、从动齿轮；47、微波磁控管二；48、主动齿轮；49、锥形套。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种技术方案：一种碳纤维原丝预氧化装置，包括设置在碳纤维原丝101上的轴一3，轴一3的弧形轮廓上贯通连接有由外接机架固定的支架1，通过支架1实现装置整体的固定支撑。

支架1的侧面固定连接有电机2，电机2上输出轴的右端与轴一3的左端固定连接，通过电机2接通电源，其上的输出轴带动轴一3的同步转动。

支架1的侧面固定连接有矩形限位杆4，矩形限位杆4上限位滑动连接有框一5；

框一5的内壁定轴转动连接有蜗轮6，蜗轮6前侧上的圆心处固定连接有转动臂一7，转动臂一7的前侧通过销轴转动连接有转动臂二8，8上远离转动臂一7一端的后侧通过销轴转动连接有侧支撑板9，当蜗轮6在框一5内转动时，其圆心处的转动臂一7会同步进行转动，与转动臂一7销轴连接的转动臂二8在侧支撑板9的定轴转动支撑下，使得转动臂二8得以顺利的进行摇动；如图1所示，此时通过转动臂二8的摇动，使得框一5整体移动至距离支架1的最远处，反之，则使框一5移至最靠近支架1的位置处。

侧支撑板9的表面与支架1的侧面固定连接，框一5的上表面固定连接有框二10，参考图1和图2，伴随着框一5的左右移动，其上框二10也会同步进行移动。

框二10的内壁定轴转动连接有蜗杆11，通过蜗杆11的转动，使得与蜗杆11啮合的蜗轮6能够在框一5内进行定轴转动，通过矩形限位杆4贯穿框一5，对框一5的运动轨迹进行限制。

蜗杆11的端部开设有通孔并通过通孔传动连接有轴二12，轴二12与轴一3轴向固连，轴二12贯穿框二10并与框二10转动连接，轴二12的弧形轮廓上开设有滑槽121，滑槽121的内壁滑动连接有滑块一122，滑块一122的端部与蜗杆11的内壁固定连接，通过轴二12上滑槽121的开设以及滑槽121内滑块一122的设置，使得蜗杆11既能够随着轴二12进行同步转动，又能够在轴二12上进行轴向滑动。

框二10上设有对碳纤维原丝101进行单向牵拉的锁定装置，伴随着框二10的左右移动，在锁定装置的配合下，能够将碳纤维原丝101朝着支架1的方向进行单向牵拉移动.

进一步的，锁定装置包括固定在框二10上表面的框三13，框三13的表面定轴转动连接有轴三14，轴三14的一端贯穿框三13并固定连接有非完全齿轮15，支架1上设有与非完全齿轮15传动啮合的齿板16，轴三14的另一端固定连接有挡板17，轴三14上套有扭簧141，扭簧141的两端与框三13和挡板17的相对面固定连接，非完全齿轮15上远离挡板17的一侧开设有螺旋槽18，框二10的上表面设有限位竖杆19和升降臂20，限位竖杆19贯穿升降臂20并与升降臂20滑动连接，升降臂20上靠近非完全齿轮15的一侧设有与螺旋槽18相配合的滑块二21，升降臂20上设有对碳纤维原丝101进行预氧化的二次氧化装置。

使用时，参考图1，当框二10带着框三13以及框三13上的非完全齿轮15朝着远离支架1的方向进行移动时，在齿板16上齿牙的配合下，会使非完全齿轮15在框三13上进行逆时针转动。

由于限位竖杆19将升降臂20贯穿，使得升降臂20以及滑块二21顶部处滑块二21的运动轨迹受到限制，只能在限位竖杆19上进行上下移动，当非完全齿轮15转动后，其上螺旋槽18会同步转动，在螺旋槽18对滑块二21竖直方向的引导下，使得滑块二21会带着升降臂20在限位竖杆19进行上移，即升降臂20随着框二10朝着远离支架1的方向进行移动时，升降臂20进行上移。在上述内容中，非完全齿轮15的转动需要克服扭簧141的弹力得以进行。

随着框二10整体的继续移动，会使非完全齿轮15上的齿牙脱离与齿板16上齿牙的接触，并且在扭簧141弹力作用下，会使轴三14带着非完全齿轮15快速进行复位转动，即顺时针转动，进而使升降臂20快速的进行下移，由于碳纤维原丝101置于升降臂20底部的正下方，伴随着升降臂20的下移会与碳纤维原丝101接触，并且在框二10的配合下，将碳纤维原丝101进行夹持，伴随着框二10和框一5的复位移动，使得框二10整体能够拆箱支架1进行移动，进而实现对碳纤维原丝101整体的单向牵拉，避免因轴一3的持续牵拉而使碳纤维原丝101在收纳过程中受损。

同时在扭簧141的弹力释放过程中，会使非完全齿轮15转至图1中非完全齿轮15的所示状态，此时框二10仅由非完全齿轮15顶部一颗齿牙与齿板16上的齿牙接触，在朝向支架1移动的过程中，使得非完全齿轮15不会因齿板16上的齿牙而进一步进行大角度的顺时针转动，，避免升降臂20对碳纤维原丝101进一步进行压迫。

通过二次氧化操作的设置，能够对碳纤维原丝101的表皮进行降温操作，避免在经过一次氧化操作后，使得碳纤维原丝101的内外出现较大的温差，其次通过二次氧化中的氧化操作，能够较为温和的对碳纤维原丝101整体进行氧化操作，使得碳纤维原丝101内外的氧化程度趋于同步。

进一步的，二次氧化装置包括固定在框三13上的载物架22，载物架22上固定连接有三通管23和限位环24，限位环24的内壁限位转动连接有转动管25，转动管25的内壁开设有内螺旋槽26，内螺旋槽26的内壁滑动连接有滑块三27，转动管25的内壁设有与滑块三27固定连接的升降杆28，升降杆28的底部与升降臂20的上表面固定连接，升降杆28的底部与升降臂20的上表面固定连接，升降杆28的顶部穿过转动管25后并固定连接有在三通管23内壁中上下限位滑动的活塞板29，三通管23上水平段的内壁固定连接有两个对称的单向阀30，三通管23上水平段的一端与外接液源连通，三通管23上水平段的另一端固定连接有导液管33，转动管25上靠近底部的弧形轮廓上固定连接有传动臂一31，传动臂一31的底部固定连接有压板32，导液管33的底部的出液口与压板32的表面固定连接，压板32上设有对碳纤维原丝101进行预氧化的一次氧化装置。

使用时，参考图2和图3。载物架22实现对三通管23以及限位环24的固定支撑作用，通过限位环24实现对转动管25的转动支撑。

伴随着升降臂20的升降，使得升降杆28会同步的进行升降，图3中，升降杆28的升降带动滑块三27的同步升降，进而使滑块三27在内螺旋槽26内壁中进行活动，由于转动管25在限位环24上限位转动，在内螺旋槽26上螺旋轨迹的引导下，使得转动管25顺利的在限位环24上进行转动；

经过传动臂一31的传动，使得压板32会以转动管25的竖直中心线为转动中心进行往复摆动。当压板32的下表面吸附有强氧化剂时，压板32的摆动能够将氧化剂反复涂抹在碳纤维原丝101的表面，使得碳纤维原丝101表面得到降温时，又使碳纤维原丝101整体得到氧化操作，此为二次氧化。

具体的，氧化剂的补充可参考图3，同样伴随着升降杆28的升降，使得活塞板29能够在三通管23内的竖直段进行往复升降，使得三通管23内的压强出现增减变化，在左右两个单向阀30的配合下，在三通管23内低压状态时，三通管23上与外接液源的一端能够将强氧化剂抽出，在三通管23内处于高压状态时，然后通过另一端处的单向阀30排出，最终通过导液管33将强氧化剂排至压板32上，由于压板32的下表面为海绵垫材料，能够对强氧化剂进行一定程度的吸附，并将强氧化剂最终转移至碳纤维原丝101上，实际使用过程中，可定期对海绵垫进行更换，以保证使用时的效果。通过压板32反复摩擦，使得碳纤维原丝101的表面能够浸润在强氧化剂中，达到二次氧化的效果。

通过一次氧化装置的设置，能够通过间歇式的加热实现对碳纤维原丝101初步的加热氧化。

进一步的，一次氧化装置包括固定在压板32上表面的传动臂二34，传动臂二34上远离压板32的一端固定连接有半圆环35，半圆环35的下表面固定连接有齿牙一36，支架1的侧面固定连接有侧向撑板37，侧向撑板37的侧面开设有通孔并通过通孔限位转动连接有供碳纤维原丝101穿过的操作管38，操作管38的弧形轮廓上设置有与齿牙一36啮合传动并轴向设置的齿牙二39，操作管38上靠近半圆环35一端的内壁固定连接有进行加热处理的微波磁控管一40，操作管38上远离半圆环35一端的表面活动套有摩擦片二41，摩擦片二41上远离半圆环35的一侧活动连接有摩擦片一42，摩擦片一42的内壁与操作管38的表面固定连接，摩擦片二41的侧面开设有两个通孔并通过通孔轴向滑动连接有记忆合金杆43，记忆合金杆43的一端与侧向撑板37的侧面固定连接，记忆合金杆43的另一端活动连接有与微波磁控管一40电性连接的压敏开关44，压敏开关44上远离记忆合金杆43的一端与侧向撑板37的侧面固定连接,支架1的侧面设有对碳纤维原丝101进行预氧化的三次氧化装置。

使用时，参考图4、图2和图1。

伴随着传动臂二34的传动，使得半圆环35能够随着压板32同步进行摆动，当半圆环35上的齿牙一36与操作管38上的齿牙二39啮合时，能够驱动操作管38在侧向撑板37上进行转动。

操作管38上的摩擦片一42会同步进行转动，当摩擦片一42的转速较慢时，摩擦片一42与摩擦片二41之间难以生产较高温度，而当摩擦片一42快速转速时，会使摩擦片一42与摩擦片二41之间产生大量的热量，使得摩擦片二41以及记忆合金杆43升温，使得忆合金杆43出现轴向伸长，使得记忆合金杆43上远离侧向撑板37的一端能够与压敏开关44的表面接触，由于压敏开关44与微波磁控管一40电性连接并由外接电源进行供电，通过记忆合金杆43的挤压会使其上开关打开，使得微波磁控管一40进行工作，对穿过其中的碳纤维原丝101进行微波加热操作。实现对碳纤维原丝101的加热氧化；通过而当操作管38以及摩擦片一42的转速降低时，会使摩擦片二41以及记忆合金杆43的温度降低，使得微波磁控管一40不再接通电源，暂停运作，使得微波加热随之停止，避免持续加热使得碳纤维原丝101内外出现巨大温差，使氧化效果变差，通过暂时微波加热使得碳纤维原丝101能够上升至一个较为温和的氧化温度，实现初步的氧化操作。

而由于上述内容中描述过，当非完全齿轮15上的齿牙脱离与齿板16上齿牙的接触时，在扭簧141的弹力作用下，会使非完全齿轮15快速的进行转动，经传动，也会使转动管25带着内螺旋槽26快速的进行转动，进而使操作管38的转速因框二10行程的不同而出现快慢差异，并通过该差异使得摩擦片二41上出现温差，最终使记忆合金杆43发生形变。

通过三次氧化装置，实现对碳纤维原丝101最终的氧化，通过前两次的氧化操作，使得碳纤维原丝101的内外氧化程度趋于统一，最终通过三次氧化装置实现对碳纤维原丝101表面强氧化剂的烘干以及实现碳纤维原丝101最终的氧化操作。

进一步的，三次氧化装置包括固定在支架1侧面上的框四45，框四45的内壁限位转动连接有被碳纤维原丝101穿过的从动齿轮46，从动齿轮46的内壁设有对碳纤维原丝101进行加热处理的微波磁控管二47，从动齿轮46的表面传动连接有主动齿轮48，主动齿轮48的内壁与轴一3的弧形轮廓固定连接。

使用时，参考图1和图6。

当碳纤维原丝101穿过从动齿轮46时，会被接通电源后工作的微波磁控管二47再一次进行微波加热，并最终通过轴一3的连续转动，实现将经过微波加热后的碳纤维原丝101进行卷绕收纳。

通过轴一3带动主动齿轮48的同步转动，与主动齿轮48啮合的从动齿轮46也会在框四45上同步进行转动，通过从动齿轮46的转动，能够实现对碳纤维原丝101更加完整的微波加热氧化效果。

进一步的，轴一3上靠近支架1一端的表面套有锥形套49，锥形套49上的小头朝向支架1。

通过锥形套49的设置，使得轴一3在对碳纤维原丝101进行卷绕收纳时，碳纤维原丝101能够集中处于轴一3上靠近支架1一端的弧形轮廓上，而不会出现位置偏移，使得收纳更加规整。

进一步的，滑块三27为球形滑块且滑块三27通过其上的弧形面与内螺旋槽26的内壁滑动连接。

通过滑块三27为球形滑块的设置，使得滑块三27在内螺旋槽26内壁中的滑动会更加的流畅，不易出现卡顿，保证使用时的稳定性。

进一步的，一种碳纤维原丝预氧化装置的使用方法包括以下步骤：

S1:将碳纤维原丝101朝向支架1的方向依次穿过一次氧化装置、二次氧化装置和三次氧化装置并将碳纤维原丝101的端部固定在轴一3的弧形轮廓上；

S2:使电机2接通电源，其上的输出轴带动轴一3的同步转动，准备工作完成；

S3:通过矩形限位杆4、框一5、蜗轮6、转动臂一7、转动臂二8、侧支撑板9、框二10、蜗杆11、轴二12、滑槽121和滑块一122等结构以及锁定装置的配合下，能够实现碳纤维原丝101朝着支架1进行单向移动。

工作原理：该碳纤维原丝预氧化装置及其使用方法使用时，通过支架1实现装置整体的固定支撑，通过电机2接通电源，其上的输出轴带动轴一3的同步转动；通过轴二12上滑槽121的开设以及滑槽121内滑块一122的设置，使得蜗杆11既能够随着轴二12进行同步转动，又能够在轴二12上进行轴向滑动。通过蜗杆11的转动，使得与蜗杆11啮合的蜗轮6能够在框一5内进行定轴转动，通过矩形限位杆4贯穿框一5，对框一5的运动轨迹进行限制。当蜗轮6在框一5内转动时，其圆心处的转动臂一7会同步进行转动，与转动臂一7销轴连接的转动臂二8在侧支撑板9的定轴转动支撑下，使得转动臂二8得以顺利的进行摇动；如图1所示，此时通过转动臂二8的摇动，使得框一5整体移动至距离支架1的最远处，反之，则使框一5移至最靠近支架1的位置处。参考图1和图2，伴随着框一5的左右移动，其上框二10也会同步进行移动；伴随着框二10的左右移动，在锁定装置的配合下，能够将碳纤维原丝101朝着支架1的方向进行单向牵拉移动。通过上述结构之间的配合使用,解决了在实际使用过程中,由于在纤维预氧化过程中氧气向纤维内部扩散缓慢和反应热量在纤维中心区域的积累也会对碳纤维最终的结构性能产生重要的影响，比如引起皮芯结构和微孔缺陷等问题。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种碳纤维原丝预氧化装置，其特征在于：包括设置在碳纤维原丝（101）上的轴一（3），所述轴一（3）的弧形轮廓上贯通连接有由外接机架固定的支架（1），所述支架（1）的侧面固定连接有电机（2），所述电机（2）上输出轴的右端与轴一（3）的左端固定连接，所述支架（1）的侧面固定连接有矩形限位杆（4），所述矩形限位杆（4）上限位滑动连接有框一（5）；

所述框一（5）的内壁定轴转动连接有蜗轮（6），所述蜗轮（6）前侧上的圆心处固定连接有转动臂一（7），所述转动臂一（7）的前侧通过销轴转动连接有转动臂二（8），所述转动臂二（8）上远离转动臂一（7）一端的后侧通过销轴转动连接有侧支撑板（9），所述侧支撑板（9）的表面与支架（1）的侧面固定连接，所述框一（5）的上表面固定连接有框二（10），所述框二（10）的内壁定轴转动连接有蜗杆（11），所述蜗杆（11）的端部开设有通孔并通过通孔传动连接有轴二（12），所述轴二（12）与轴一（3）轴向固连，所述轴二（12）贯穿框二（10）并与框二（10）转动连接，轴二（12）的弧形轮廓上开设有滑槽（121），所述滑槽（121）的内壁滑动连接有滑块一（122），所述滑块一（122）的端部与蜗杆（11）的内壁固定连接，所述框二（10）上设有对碳纤维原丝（101）进行单向牵拉的锁定装置，所述锁定装置上还设有对碳纤维原丝（101）进行预氧化的二次氧化装置、对碳纤维原丝（101）进行预氧化的一次氧化装置以及对碳纤维原丝（101）进行预氧化的三次氧化装置。

2.根据权利要求1所述的碳纤维原丝预氧化装置，锁定装置包括固定在框二（10）上表面的框三（13），所述框三（13）的表面定轴转动连接有轴三（14），所述轴三（14）的一端贯穿框三（13）并固定连接有非完全齿轮（15），所述支架（1）上设有与非完全齿轮（15）传动啮合的齿板（16），所述轴三（14）的另一端固定连接有挡板（17），所述轴三（14）上套有扭簧（141），所述扭簧（141）的两端与框三（13）和挡板（17）的相对面固定连接，所述非完全齿轮（15）上远离挡板（17）的一侧开设有螺旋槽（18），所述框二（10）的上表面设有限位竖杆（19）和升降臂（20），所述限位竖杆（19）贯穿升降臂（20）并与升降臂（20）滑动连接，所述升降臂（20）上靠近非完全齿轮（15）的一侧设有与螺旋槽（18）相配合的滑块二（21）。

3.根据权利要求1所述的碳纤维原丝预氧化装置，所述二次氧化装置包括固定在框三（13）上的载物架（22），所述载物架（22）上固定连接有三通管（23）和限位环（24），所述限位环（24）的内壁限位转动连接有转动管（25），所述转动管（25）的内壁开设有内螺旋槽（26），所述内螺旋槽（26）的内壁滑动连接有滑块三（27），所述转动管（25）的内壁设有与滑块三（27）固定连接的升降杆（28），所述升降杆（28）的底部与升降臂（20）的上表面固定连接，所述升降杆（28）的顶部穿过转动管（25）后并固定连接有在三通管（23）内壁中上下限位滑动的活塞板（29），所述三通管（23）上水平段的内壁固定连接有两个对称的单向阀（30），所述三通管（23）上水平段的一端与外接液源连通，所述三通管（23）上水平段的另一端固定连接有导液管（33），所述转动管（25）上靠近底部的弧形轮廓上固定连接有传动臂一（31），所述传动臂一（31）的底部固定连接有压板（32），所述导液管（33）的底部的出液口与压板（32）的表面固定连接。

4.根据权利要求1所述的碳纤维原丝预氧化装置，其特征在于：所述一次氧化装置包括固定在压板（32）上表面的传动臂二（34），所述传动臂二（34）上远离压板（32）的一端固定连接有半圆环（35），所述半圆环（35）的下表面固定连接有齿牙一（36），所述支架（1）的侧面固定连接有侧向撑板（37），所述侧向撑板（37）的侧面开设有通孔并通过通孔限位转动连接有供碳纤维原丝（101）穿过的操作管（38），所述操作管（38）的弧形轮廓上设置有与齿牙一（36）啮合传动并轴向设置的齿牙二（39），所述操作管（38）上靠近半圆环（35）一端的内壁固定连接有进行加热处理的微波磁控管一（40），所述操作管（38）上远离半圆环（35）一端的表面活动套有摩擦片二（41），所述摩擦片二（41）上远离半圆环（35）的一侧活动连接有摩擦片一（42），所述摩擦片一（42）的内壁与操作管（38）的表面固定连接，所述摩擦片二（41）的侧面开设有两个通孔并通过通孔轴向滑动连接有记忆合金杆（43），所述记忆合金杆（43）的一端与侧向撑板（37）的侧面固定连接，所述记忆合金杆（43）的另一端活动连接有与微波磁控管一（40）电性连接的压敏开关（44），所述压敏开关（44）上远离记忆合金杆（43）的一端与侧向撑板（37）的侧面固定连接。

5.根据权利要求1所述的碳纤维原丝预氧化装置，其特征在于：所述三次氧化装置包括固定在支架（1）侧面上的框四（45），所述框四（45）的内壁限位转动连接有被碳纤维原丝（101）穿过的从动齿轮（46），所述从动齿轮（46）的内壁设有对碳纤维原丝（101）进行加热处理的微波磁控管二（47），所述从动齿轮（46）的表面传动连接有主动齿轮（48），所述主动齿轮（48）的内壁与轴一（3）的弧形轮廓固定连接。

6.根据权利要求1所述的碳纤维原丝预氧化装置，其特征在于：所述轴一（3）上靠近支架（1）一端的表面套有锥形套（49），所述锥形套（49）上的小头朝向支架（1）。

7.根据权利要求3所述的碳纤维原丝预氧化装置，其特征在于：所述滑块三（27）为球形滑块且滑块三（27）通过其上的弧形面与内螺旋槽（26）的内壁滑动连接。

8.一种如权利要求1-5任意一项所述的一种碳纤维原丝预氧化装置的使用方法，其特征在于：所述该方法包括以下步骤：

S1:将碳纤维原丝（101）朝向支架（1）的方向依次穿过一次氧化装置、二次氧化装置和三次氧化装置并将碳纤维原丝（101）的端部固定在轴一（3）的弧形轮廓上；

S2:使电机（2）接通电源，其上的输出轴带动轴一（3）的同步转动，准备工作完成；

S3:通过矩形限位杆（4）、框一（5）、蜗轮（6）、转动臂一（7）、转动臂二（8）、侧支撑板（9）、框二（10）、蜗杆（11）、轴二（12）、滑槽（121）和滑块一（122）等结构以及锁定装置的配合下，能够实现碳纤维原丝（101）朝着支架（1）进行单向移动。

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