CN114351292B - 一种多规格丝束适应型碳纤维预氧化炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及碳纤维生产技术领域，尤其涉及一种多规格丝束适应型碳纤维预氧化炉，包括：预氧化炉走丝通道、共用风道、中央风门、风机、循环风道、上部入口风门、下部回风腔和下部风门，其中，当关闭所述中央风门，且打开所述上部入口风门和下部风门时，所述预氧化炉走丝通道内实现从上到下的循环风；当开启所述中央风门，且关闭所述上部入口风门和下部风门时，所述预氧化炉走丝通道内实现从中央至两端的循环风。本发明通过共用风道、中央风门、上部入口风门和下部风门的设置，实现了中央至两端以及上到下两种循环风模式，与现有技术相比，不仅可以节省成本，还能够适应多种规格丝束的碳纤维，此外还可以减少预氧化炉的数量和占地面积。

Description

一种多规格丝束适应型碳纤维预氧化炉

技术领域

本发明涉及碳纤维生产技术领域，尤其涉及一种多规格丝束适应型碳纤维预氧化炉。

背景技术

碳纤维具有轻质，比强度和比模量极高，并且抗疲劳、耐腐蚀等一系列优异的综合特性，在军民两用材料领域应用广泛。碳纤维按照丝束规格可分为小丝束和大丝束，两种规格丝束面对的市场不同，生产工艺也存在差别，尤其对于生产设备中的预氧化炉更是如此。

相关技术中，预氧化炉根据循环风的方向可分为端到端、中间到两端和上到下的结构形式，不同的丝束适用不同的结构形式，例如，端到端和中到端循环形式的预氧化炉结构一般适用于大丝束生产，而上到下循环形式的结构一般适用于小丝束生产；

然而上述预氧化炉主要是面向工业生产为主，结构简单，运行稳定，均以单一结构为主，每种单一结构一般只能匹配少数几种规格的碳纤维生产，无法掌握更多碳纤维生产工艺参数。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种多规格丝束适应型碳纤维预氧化炉，实现多种循环风模式吹扫。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种多规格丝束适应型碳纤维预氧化炉，包括：

预氧化炉走丝通道，纤维丝束在其内发生氧化反应；

共用风道，与所述预氧化炉走丝通道平行设置；

中央风门，设置在所述预氧化炉走丝通道与所述共用风道之间的中部位置处，用于开启和关闭所述预氧化炉走丝通道与共用风道之间的通路；

风机，设置在所述共用风道内；

循环风道，平行设置在所述预氧化炉走丝通道和所述共用风道之间，且所述循环风道分两段设置在所述中央风门两侧，所述循环风道的一端与所述预氧化炉走丝通道的端部连通，另一端与所述共用风道连通；

上部入口风门，设置在所述共用风道的顶部，用于开启和关闭所述预氧化炉走丝通道顶部与所述共用风道之间的通路；

下部回风腔，一端与所述预氧化炉走丝通道底部连通，另一端与所述循环风道连通；

下部风门，设置在所述下部回风腔与所述循环风道之间，用于开启和关闭所述下部回风腔与所述循环风道之间的通道；

其中，当关闭所述中央风门，且打开所述上部入口风门和下部风门时，所述预氧化炉走丝通道内实现从上到下的循环风；当开启所述中央风门，且关闭所述上部入口风门和下部风门时，所述预氧化炉走丝通道内实现从中央至两端的循环风。

进一步地，所述预氧化炉走丝通道中间还设置有中央分配器，所述中央分配器设置在所述中央风门打开时气流吹入的位置处，用于改变气流的方向吹向两端。

进一步地，所述预氧化炉走丝通道内靠近两端的位置处具有第一回风腔，所述第一回风腔朝向所述循环风道设置。

进一步地，所述循环风道内具有循环风过滤网。

进一步地，所述循环风道内还具有循环风加热器，所述循环风加热器设置在所述循环风过滤网与风机连通的通道之间的位置。

进一步地，所述共用风道上还具有废气出口。

进一步地，所述上部入口风门顶部还具有弯道分配器，用于将从所述上部入口风门吹入的气流由竖直改为水平方向。

进一步地，所述预氧化炉走丝通道顶部还具有上部倾斜分配器，与所述弯道分配器连通，用于将水平吹入的气流改为竖直朝向输出。

进一步地，所述预氧化炉走丝通道内所述第一回风腔的外侧具有第二回风腔，所述第二回风腔外侧还具有新风风道，所述新风风道与所述第二回风腔连通，所述新风风道内以垂直于所述预氧化炉走丝通道长度的方向朝向所述第二回风腔内吹入新鲜空气，所述第二回风腔与所述循环风道连通；

所述新风风道内还具有新风过滤网和新风预热器。

进一步地，所述弯道分配器在其长度方向上具有若干上部分配风门，每个所述上部分配风门对应所述上部倾斜分配器的一部分区域。

本发明的有益效果为：本发明通过共用风道、中央风门、上部入口风门和下部风门的设置，实现了中央至两端以及上到下两种循环风模式，与现有技术相比，不仅可以节省成本，还能够适应多种规格丝束的碳纤维，此外还可以减少预氧化炉的数量和占地面积，提高了预氧化炉的经济价值和适用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中多规格丝束适应型碳纤维预氧化炉中央到两端循环风的俯视图；

图2为本发明实施例中多规格丝束适应型碳纤维预氧化炉上到下循环风的顶部俯视图；

图3为本发明实施例中多规格丝束适应型碳纤维预氧化炉上到下循环风模式的侧视图；

图4为本发明实施例中中央风门结构示意图；

图5为本发明实施例中上部风门的结构示意图。

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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图5所示的多规格丝束适应型碳纤维预氧化炉，包括：预氧化炉走丝通道8、共用风道6、中央风门 2、风机1、循环风道20、上部入口风门18、下部回风腔5和下部风门19，其中：

如图1中所示，预氧化炉走丝通道8与预氧丝平行横向布置，纤维丝束在其内发生氧化反应；如图3中所示，其中黑点即表示碳纤维丝束，其沿着预氧化炉走丝通道8的长度方向移动，在预氧化炉内发生氧化反应；

请继续参照图1，共用风道6与预氧化炉走丝通道8平行设置；这里需要指出的是，共用风道6的两端封闭，中间部分设置有中央风门 2，其内还设置有风机1；中央风门 2设置在预氧化炉走丝通道8与共用风道6之间的中部位置处，用于开启和关闭预氧化炉走丝通道8与共用风道6之间的通路；通过这种设置，在中央风门 2开启时，由风机1吹出的风从共用通道吹出，经中央风门 2进入预氧化炉走丝通道8；

风机1设置在共用风道6内，在本发明实施例中，风机1设置有两个，且以共用通道的中垂线对称设置在两侧，且风机1既可以朝向中央风门 2的方向吹出风，同时在风机1处的共用风道6侧壁与循环风道20连通，以将循环风道20内的风吸入；

循环风道20，平行设置在预氧化炉走丝通道8和共用风道6之间，且循环风道20分两段设置在中央风门 2两侧，每段循环风道20的一端与预氧化炉走丝通道8的端部连通，另一端与共用风道6连通；这样，通过风机1吹出的风经过中央风门 2进入至预氧化炉走丝通道8然后再进入至循环风道20，再从循环风道20被风机1吸入形成预氧化炉走丝室从中间至两端的循环吹风；

请继续参照图1和图3，在本发明实施例中，通过上部入口风门18、下部回风腔5和下部风门19实现预氧化炉走丝通道8内的上到下循环模式，其中：

上部入口风门18设置在共用风道6的顶部，用于开启和关闭预氧化炉走丝通道8顶部与共用风道6之间的通路；如图3中所示，当上部入口风门18开启同时中央风门 2关闭后，上部风门成了风机1吹出风的唯一通道，通过上部入口风门18，使得风被吹入至预氧化炉走丝通道8的顶部；

下部回风腔5一端与预氧化炉走丝通道8底部连通，另一端与循环风道20连通；如图3和图1中所示，下部回风腔5通过与循环风道20的连接，使得从上部吹入的风经过下部回风腔5返回至循环风道20内，从而实现了从上至下的循环回路；

下部风门19，设置在下部回风腔5与循环风道20之间，用于开启和关闭下部回风腔5与循环风道20之间的通道；当采用从中央至两端的循环模式时，需要将上部入口风门18和下部风门19均关闭，以防止水平风从预氧化炉走丝通道8的上部或者下部溢出；

在具体实施时，当关闭中央风门 2，且打开上部入口风门18和下部风门19时，预氧化炉走丝通道8内实现从上到下的循环风；当开启中央风门 2，且关闭上部入口风门18和下部风门19时，预氧化炉走丝通道8内实现从中央至两端的循环风。

在上述实施例中，通过共用风道6、中央风门 2、上部入口风门18和下部风门19的设置，实现了中央至两端以及上到下两种循环风模式，与现有技术相比，不仅可以节省成本，还能够适应多种规格丝束的碳纤维，此外还可以减少预氧化炉的数量和占地面积，提高了预氧化炉的经济价值和适用性。当然这里需要指出的是，在本发明实施例中，多种是指大于一种，通过本发明实施例中两种循环风模式的设置，实现了多种循环风吹扫模式。

在上述实施例的基础上，如图1中所示，为了实现循环风从中央风门 2进入至预氧化炉走丝通道8后，预氧化炉走丝通道8中间还设置有中央分配器7，中央分配器7设置在中央风门 2打开时气流吹入的位置处，用于改变气流的方向吹向两端。中央分配器7的作用在于改变风的方向，将其从垂直的风向改为均匀水平的风向，从而减少直接吹入时风力不均匀的现象；

同样地，在预氧化炉走丝通道8的两端位置处，为了防止废气外溢，并辅助从两端吹出的风流入至循环风道20，预氧化炉走丝通道8内靠近两端的位置处具有第一回风腔9，第一回风腔9朝向循环风道20设置。通过第一回风腔9的设置，实现了风从端部朝向循环风道20的循环，可以减少废气的外溢；

由于在预氧化的过程中，由于原材料及工艺原因会产生一些毛丝，而毛丝为易燃品，为了减少毛丝在共用通道6内发生燃烧，在本发明实施例中，如图1中所示，循环风道20内具有循环风过滤网3。通过过滤网的设置，可以将从丝束上脱落的毛丝跟随循环风被拦截在循环风过滤网3上，防止毛丝被加热后发生燃烧造成的安全事故。

此外，在本发明实施例中，循环风道20内还具有循环风加热器4，循环风加热器4设置在循环风过滤网3与风机1连通的通道之间的位置。通过循环风加热器4的设置，可以稳定循环风道20内的温度，实现对循环风的预加热，提高预氧化炉走丝通道8内的氧化反应的稳定性；

在本发明实施例中，为了统一对预氧化炉走丝通道8内废气进行处理，在共用风道6上还具有废气出口21，这样，一部分新的气体从外部进入至循环风道20参与循环，另一部分包包含废气的循环气体经过废气出口21排出，通过这种设置实现新风参与循环与废气排出达到动态的平衡，一方面可以减少预氧化炉走丝通道8内有害气体的浓度，另一方面也便于后期统一处理，减少对人体以及环境的危害。

请参照图3，在本发明实施例中，上部入口风门18顶部还具有弯道分配器15，用于将从上部入口风门18吹入的气流由竖直改为水平方向，预氧化炉走丝通道8顶部还具有上部倾斜分配器16，与弯道分配器15连通，用于将水平吹入的气流改为竖直朝向输出。这样，通过弯道分配器15和上部倾斜分配器16的设置，实现从上部进入的风垂直往下流通，对预氧化炉走丝通道8内的丝束进行均匀的吹风。

请继续参照图1，在本发明实施例中，预氧化炉走丝通道8的两端还具有第二回风腔10，第二回风腔10外侧还具有新风风道12，新风风道12与第二回风腔10连通，新风风道12内以垂直于预氧化炉走丝通道8长度的方向朝向第二回风腔10内吹入新鲜空气，第二回风腔10与循环风道20连通；通过新风通道的设置，与第二回风腔10的配合，形成了预氧化炉走丝通道8的入口和出口处的气封，在本发明实施例中，在预氧化炉的两端还具有吸风罩11，吸风罩11与第二回风腔10同样可以组成入口端气封系统，气封系统共同完成对预氧化炉走丝通道8入口端和出口端的密封，防止预氧化炉走丝通道8内废气从出口处的溢出；在本发明实施例中，预氧化走丝通道上还具有废气出口21，在预氧化炉走丝通道8内的废气通过该废气出口21排出；

在本发明实施例中，新风风道12内还具有新风过滤网14和新风预热器13，在新风通过新风风道12进入至第二回风腔10的过程中，通过新风过滤网14和新风预热器13的作用，提高新风内空气的纯净度，并且控制进入新风的温度，减少对预氧化炉走丝通道8内反应的影响。

如图2中所示，弯道分配器15在其长度方向上具有若干上部分配风门17，每个上部分配风门17对应所述上部倾斜分配器的一部分区域。在本发明实施例中，每个上部分配风门17对应朝向上部倾斜分配器16的一部分区域，通过上部分配风门17的设置，可以调节每个区域的风量，从而进一步提高在上到下循环风模式中吹风的均匀程度。本发明实施例中中央风门 2的结构如图4中所示，通过门的开启和关闭实现通道的开启和关闭；上部风门的结构如图5中所示，通过门的90度正反向转动，实现对风门的完全开启和完全关闭，在上部分配风门17进行调节风量时，可以根据需要调节风门的开启角度，从而调节每个区域的风量。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中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，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种多规格丝束适应型碳纤维预氧化炉，其特征在于，包括：

预氧化炉走丝通道，纤维丝束在其内发生氧化反应；

共用风道，与所述预氧化炉走丝通道平行设置；

中央风门，设置在所述预氧化炉走丝通道与所述共用风道之间的中部位置处，用于开启和关闭所述预氧化炉走丝通道与共用风道之间的通路；

风机，设置在所述共用风道内；

循环风道，平行设置在所述预氧化炉走丝通道和所述共用风道之间，且所述循环风道分两段设置在所述中央风门两侧，所述循环风道的一端与所述预氧化炉走丝通道的端部连通，另一端与所述共用风道连通；

上部入口风门，设置在所述共用风道的顶部，用于开启和关闭所述预氧化炉走丝通道顶部与所述共用风道之间的通路；

下部回风腔，一端与所述预氧化炉走丝通道底部连通，另一端与所述循环风道连通；

下部风门，设置在所述下部回风腔与所述循环风道之间，用于开启和关闭所述下部回风腔与所述循环风道之间的通道；

其中，当关闭所述中央风门，且打开所述上部入口风门和下部风门时，上部吹入的风经过下部回风腔返回至循环风道内，所述预氧化炉走丝通道内实现从上到下的循环风；当开启所述中央风门，且关闭所述上部入口风门和下部风门时，通过风机吹出的风经过中央风门进入至预氧化炉走丝通道然后再进入至循环风道，所述预氧化炉走丝通道内实现从中央至两端的循环风。

2.根据权利要求1所述的多规格丝束适应型碳纤维预氧化炉，其特征在于，所述预氧化炉走丝通道中间还设置有中央分配器，所述中央分配器设置在所述中央风门打开时气流吹入的位置处，用于改变气流的方向吹向两端。

3.根据权利要求1所述的多规格丝束适应型碳纤维预氧化炉，其特征在于，所述预氧化炉走丝通道内靠近两端的位置处具有第一回风腔，所述第一回风腔朝向所述循环风道设置。

4.根据权利要求1所述的多规格丝束适应型碳纤维预氧化炉，其特征在于，所述循环风道内具有循环风过滤网。

5.根据权利要求4所述的多规格丝束适应型碳纤维预氧化炉，其特征在于，所述循环风道内还具有循环风加热器，所述循环风加热器设置在所述循环风过滤网与风机连通的通道之间的位置。

6.根据权利要求1所述的多规格丝束适应型碳纤维预氧化炉，其特征在于，所述共用风道上还具有废气出口。

7.根据权利要求1所述的多规格丝束适应型碳纤维预氧化炉，其特征在于，所述上部入口风门顶部还具有弯道分配器，用于将从所述上部入口风门吹入的气流由竖直改为水平方向。

8.根据权利要求7所述的多规格丝束适应型碳纤维预氧化炉，其特征在于，所述预氧化炉走丝通道顶部还具有上部倾斜分配器，与所述弯道分配器连通，用于将水平吹入的气流改为竖直朝向输出。

9.根据权利要求3所述的多规格丝束适应型碳纤维预氧化炉，其特征在于，所述预氧化炉走丝通道内所述第一回风腔的外侧还具有第二回风腔，所述第二回风腔外侧还具有新风风道，所述新风风道与所述第二回风腔连通，所述新风风道内以垂直于所述预氧化炉走丝通道长度的方向朝向所述第二回风腔内吹入新鲜空气，所述第二回风腔与所述循环风道连通；

所述新风风道内还具有新风过滤网和新风预热器。

10.根据权利要求8所述的多规格丝束适应型碳纤维预氧化炉，其特征在于，所述弯道分配器在其长度方向上具有若干上部分配风门，每个所述上部分配风门对应所述上部倾斜分配器的一部分区域。

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