CN114737278A - 一种绿色的用于生产碳纤维的连续碳化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种绿色的用于生产碳纤维的连续碳化装置，包括具有燃烧室的环形筒、外箱和底板，所述外箱和底板之间对称固定设置有底座，所述外箱的外侧壁贯穿插设有进气管，所述进气管在外箱内的部分固定设置有连接管，所述外箱的侧壁密封固定连接有分层板，所述分层板将外箱内空间分为处理空间和储液空间，所述连接管远离进气管的一端与分层板固定连接，所述分层板与连接管连通开设有进气孔，所述进气孔与储液空间连通，所述储液空间内连接有散热除灰结构，所述处理空间中设置有防堵结构。优点在于：有效的与液态水充分换热，这样在通过出气管排出气体时，将不会对外界环境温度产生影响，保证加工工人良好的加工环境。
Description
技术领域
本发明涉及碳纤维碳化技术领域，尤其涉及一种绿色的用于生产碳纤维的连续碳化装置。
背景技术
碳纤维是一种新型非金属材料，具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、抗蠕变、低热膨胀、高导电和导热、自润滑等一系列优异性能；而且作为纤维还具有柔软性和可编、可纺织性，被广泛应用于航天航空、国防军事等尖端领域以及高级纺织品、体育用品、医疗器械等民用工业。
在现有技术中，将纤维在2000-3000℃惰性气氛中进行石墨化而制得高模量碳纤维，因而在连续碳化过程中需要用高温进行燃烧，而燃烧需要排出有害的烟尘，容易污染环境，经过检索，中国授权专利公开号为CN108950741B公开了用于生产碳纤维的连续碳化装置，其结构包括连续碳化炉、温度表、挂钩、炉盖、把手、支脚、电控箱；连续碳化炉由炉体、动力机构、气体循环机构、烟尘处理室、排烟机构、气体输送管、高温燃烧室、排液机构、液体输送机构、液体单向输送管道、液体回收室组成，本发明采用动力机构带动排烟机构将高温燃烧室内的烟尘进入烟尘处理室，通过液体输送机构带动液体单向输送管道将液体回收室内的水注入烟尘处理室，经过分析，该现有技术虽然可以解决对有害烟尘的吸收作用，然而在实际使用时，其内部结构复杂，需要多皮带轮进行联动配合，一方面装配麻烦，另一方面在传动过程中造成能量损耗较大，不利于进行绿色环保使用，同时在使用过程中，由于高温碳化过程中其高温燃烧室与气体循环结构处于同一个设备内部，因此其燃烧后进行气体处理时，无法确保气体排出时温度处于正常状态，使得高温气体排出后使外界环境温度升高，不利于加工工人进行加工操作，基于此，本发明设计一种绿色的用于生产碳纤维的连续碳化装置。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的问题，而提出的一种绿色的用于生产碳纤维的连续碳化装置。
一种绿色的用于生产碳纤维的连续碳化装置，包括具有燃烧室的环形筒、外箱和底板，所述外箱和底板之间对称固定设置有底座，所述外箱的外侧壁贯穿插设有进气管，所述进气管在外箱内的部分固定设置有连接管，所述外箱的侧壁密封固定连接有分层板，所述分层板将外箱内空间分为处理空间和储液空间，所述连接管远离进气管的一端与分层板固定连接，所述分层板与连接管连通开设有进气孔，所述进气孔与储液空间连通，所述储液空间内连接有散热除灰结构，所述处理空间中设置有防堵结构。
在上述的一种绿色的用于生产碳纤维的连续碳化装置中，所述散热除灰结构包括螺旋管，所述螺旋管与进气孔密封连接，所述螺旋管的外径尺寸大小与外箱的内壁相同，所述螺旋管远离进气孔的一端开口设置并且位于储液空间远离分层板的一侧，所述储液空间的底部贯穿插设有进液管，所述进液管与外箱的连接处密封设置有电磁阀，所述进液管的底部贯穿底板，所述底板的底部固定设置有地下水箱，所述进液管与地下水箱连通。
在上述的一种绿色的用于生产碳纤维的连续碳化装置中，所述外箱的一侧侧底壁固定设置有连接台，所述连接台密封贯穿分层板并且另一端与外箱的另一侧底壁固定连接，所述连接台倾斜设置并且较高的一侧位于储液空间中，所述螺旋管贯穿连接台和进液管的内壁，所述分层板位于进气孔的下方连通设置有出气管，所述出气管横置在处理空间的上侧，所述出气管的另一侧贯穿外箱的底壁并与外界连通。
在上述的一种绿色的用于生产碳纤维的连续碳化装置中，所述防堵结构包括连接轴，所述连接轴与进气管同轴设置，所述连接轴同时贯穿外箱、底板的内壁，所述连接轴的底部通过轴承与地下水箱的内底壁转动连接，所述连接轴位于地下水箱内的部分固定连接有第一齿轮，所述第一齿轮啮合有第二齿轮，所述第二齿轮的回转中心连接有驱动电机，所述驱动电机固定设置在底板的上端面，所述驱动电机的输出轴贯穿底板的内壁并与第二齿轮固定连接，所述连接轴位于地下水箱内的部分固定连接有第一叶片。
在上述的一种绿色的用于生产碳纤维的连续碳化装置中，所述连接轴位于外箱内的部分固定设置有第二叶片，所述第一叶片和第二叶片的导流方向相反，所述连接轴的顶部固定连接有套筒，所述套筒的内壁嵌设有导电环，所述导电环与驱动电机电连接，所述导电环电连接有导电活塞，所述导电活塞的外壁尺寸大小分别与进气管和导电环的内壁相配合，所述导电活塞的底部固定连接有弹簧，所述弹簧的底部与连接轴的顶部转动连接。
在上述的一种绿色的用于生产碳纤维的连续碳化装置中，所述处理空间的中部密封固定连接有过滤网，所述过滤网套接在进气管的外侧部分，所述出气管的底部连通设置有分流管，所述分流管中密封设置有单向阀，所述套筒与进气管的底部距离设置为5～6mm，所述连接台中开设有与螺旋管连通的气流通道，所述气流通道竖直设置并且在气流通道与连接台的连接处密封设置有单向阀。
在上述的一种绿色的用于生产碳纤维的连续碳化装置中，所述驱动电机采用正反向电机，所述驱动电机在正转分别对处理空间和水箱中输出负压和正压，所述分层板的底部设置有滑门，所述滑门与分层板通过电磁结构实现开启或关闭功能。
与现有的技术相比，本发明优点在于：
1：通过螺旋管的结构使得气体在通过液态水进行除尘时将提高行程，这样可以有效的与液态水充分换热，这样在通过出气管排出气体时，将不会对外界环境温度产生影响，保证加工工人良好的加工环境
2：通过液态水对烟尘的吸收作用可以使得对排出气体进行净化作用，避免污染环境，而同时通过气体对液态水的携带功能可以使得排出的气体中含有水分，从而对外界环境进行湿化效果。
3：通过地下水箱良好的散热冷却效果使得在进行碳化处理时，当冷却水水温较高时，可以进行冷却水循环过程，这样可以有效的吸收热能，从而将热量快速转移。
4:在进行烟尘处理时发生堵塞时，可以通过防堵装置，利用气体反冲的原理将固态的粉尘和烟气回收至处理箱中，而在处理箱中收集的气体竖直作用于过滤网上，一方面可以在气体过滤中避免烟气排出，另一方面对固体粉尘可以有效的进行富集处理，同时避免发生堵塞。
附图说明
图1为本发明提出的一种绿色的用于生产碳纤维的连续碳化装置的结构示意图；
图2为本发明提出的一种绿色的用于生产碳纤维的连续碳化装置中的剖视图；
图3为本发明提出的一种绿色的用于生产碳纤维的连续碳化装置中处理空间的结构示意图；
图4为本发明提出的一种绿色的用于生产碳纤维的连续碳化装置中储液空间的结构示意图；
图5为本发明提出的一种绿色的用于生产碳纤维的连续碳化装置中地下水箱的结构示意图；
图6为本发明提出的一种绿色的用于生产碳纤维的连续碳化装置中A部分的放大示意图。
图中：101环形筒、102外箱、2底板、3底座、4进气管、5连接管、6分层板、61处理空间、62储液空间、7螺旋管、8进气孔、9进液管、10电磁阀、11地下水箱、12连接台、13出气管、14连接轴、15第一齿轮、16第二齿轮、17驱动电机、18第一叶片、19第二叶片、20套筒、21导电环、22导电活塞、23弹簧、24过滤网、25分流管、26气流通道、27滑门。
具体实施方式
参照图1-6，一种绿色的用于生产碳纤维的连续碳化装置，包括包括具有燃烧室的环形筒101、外箱102和底板2外箱102和底板2之间对称固定设置有底座3，外箱102的外侧壁贯穿插设有进气管4，进气管4的另一端与环形筒101连通，因此燃烧后的烟气将通过进气刊4进入外箱102中，进气管4在外箱102内的部分固定设置有连接管5，外箱102的侧壁密封固定连接有分层板6，分层板6将外箱102内空间分为处理空间61和储液空间62，连接管5远离进气管4的一端与分层板6固定连接，分层板6与连接管5连通开设有进气孔8，进气孔8与储液空间62连通，储液空间62内连接有散热除灰结构，处理空间61中设置有防堵结构。
散热除灰结构包括螺旋管7，螺旋管7与进气孔8密封连接，螺旋管7的外径尺寸大小与外箱102的内壁相同，螺旋管7远离进气孔8的一端开口设置并且位于储液空间62远离分层板6的一侧，因此在冷却水进入储液空间62后，烟气在螺旋管7运动过程中将充分与冷却水发生换热，使得其温度迅速降低至常温，这样在排出时能避免气体温度过大影响外界环境储液空间62的底部贯穿插设有进液管9，进液管9与外箱102的连接处密封设置有电磁阀10，进液管9采用可伸缩式的结构，这样在使用时，可以通过进液管9的缩短实现方便储液空间62内液体排出的功能，进液管9的底部贯穿底板2，底板2的底部固定设置有地下水箱11，进液管9与地下水箱11连通，外箱102的一侧侧底壁固定设置有连接台12，连接台12密封贯穿分层板6并且另一端与外箱102的另一侧底壁固定连接，连接台12倾斜设置并且较高的一侧位于储液空间62中，螺旋管7贯穿连接台12和进液管9的内壁，分层板6位于进气孔8的下方连通设置有出气管13，出气管13横置在处理空间61的上侧，出气管13的另一侧贯穿外箱102的底壁并与外界连通。
防堵结构包括连接轴14，连接轴14与进气管4同轴设置，连接轴14同时贯穿外箱102、底板2的内壁，连接轴14的底部通过轴承与地下水箱11的内底壁转动连接，连接轴14位于地下水箱11内的部分固定连接有第一齿轮15，第一齿轮15啮合有第二齿轮16，第二齿轮16的回转中心连接有驱动电机17，驱动电机17固定设置在底板2的上端面，驱动电机17的输出轴贯穿底板2的内壁并与第二齿轮16固定连接，连接轴14位于地下水箱11内的部分固定连接有第一叶片18，连接轴14位于外箱102内的部分固定设置有第二叶片19，第一叶片18和第二叶片19的导流方向相反，通过驱动电机17可以同时驱动第一叶片18和第二叶片19转动，连接轴14的顶部固定连接有套筒20，套筒20的内壁嵌设有导电环21，导电环21与驱动电机17电连接，导电环21电连接有导电活塞22，在导电环21与导电活塞22配合连接时，驱动电机17转动，从而带动第二叶片19转动，并同时关闭进气管4，使得对螺旋管7中进行负压吸尘，使得将螺旋管7中堵塞的粉尘吸收至处理空间61中，导电活塞22的外壁尺寸大小分别与进气管4和导电环21的内壁相配合，导电活塞22的底部固定连接有弹簧23，弹簧23的底部与连接轴14的顶部转动连接，在正常状态下，导电活塞22可以关闭进气管4底部，使得烟气只能顺着螺旋管7的方向流动，而当螺旋管7发生堵塞时，此时气压较大，将挤压导电活塞22，使其下移，而但导电活塞22下移至与导电环21连通时，在第二叶片19的负压转动下，将有一段时间持续对导电活塞22的负压吸收作用，使得在该部分时间内，第二叶片19将对螺旋管7进行负压吸尘工作。
处理空间61的中部密封固定连接有过滤网24，过滤网24套接在进气管4的外侧部分，出气管13的底部连通设置有分流管25，这样在烟气通过进气管4下方进入处理空间61后，将在过滤作用下进通过分流管25排出，这样的好处在于，由于过滤气体的方向是由下至上，这样在过滤时可以使得烟气粉尘在重力作用下极少的附着在过滤网24的底部，避免出现过滤网24堵塞问题，分流管25中密封设置有单向阀，套筒20与进气管4的底部距离设置为5～6mm，连接台12中开设有与螺旋管7连通的气流通道26，气流通道26竖直设置并且在气流通道26与连接台12的连接处密封设置有单向阀，驱动电机17采用正反向电机，驱动电机17在正转分别对处理空间61和地下水箱11中输出负压和正压，当对地下水箱11输出正压时，将使得地下水箱11中的冷却水通过进液管10进入储液空间62中，分层板6的底部设置有滑门27，滑门27与分层板6通过电磁结构实现开启或关闭功能，这样在长时间工作后，在水洗作用下的粉尘沉淀至底部并滑落至连接台12靠近滑门27的一侧，这样在将水排回地下水箱11后，启动滑门27，可以使得沉淀的粉尘转移至处理空间61中，实现沉淀和杂质的收集工作，这样便于进行集中处理。
本发明在使用时，环形筒101内设置燃烧室，对纤维进行高温碳化工作，而产生的粉尘通过进气管4进入外箱1中，当螺旋管7不堵塞时，在驱动电机17的工作下，地下水箱11中的第一叶片18正向转动，从而将冷却水挤入储液空间62中，此时烟气通过螺旋管7的螺旋线形移动过程将充分进行散热冷却工作，这样在排出至冷却水后，其自身温度将处于常温状态，然后烟气经过冷却水的净化作用排出至出气管13，而当位于储液空间62中的冷却水水温较高时，通过反向启动驱动电机17，使得第一叶片18输出反向转动，这样可以将储液空间62的水回收至地下水箱11中，然后再次正向启动驱动电机17，利用地下水恒温并且温度较低的条件，使得将冷却混合后的冷却水重新进入储液空间62中，从而始终保持烟气处于被冷却的常温状态。
而当长时间使用后，由于螺旋管7管径较小，因此在烟气移动过程中，其附着的粉尘和固体杂质将有部分留在螺旋管7中，这样的好处在于，减少冷却水的净化负荷，而缺点在于容易出现堵塞，而当螺旋管7出现堵塞时，进气管4中的烟气将无法通过螺旋管7移动，此时将对导电活塞22输入正压，使其下移，这样导电活塞22将最终与导电环21接触连接，同时打开进气管4底部开口，这样烟气可以从进气管4底部排出，避免烟气淤积，此时，通过第二叶片19的负压转动，将同时对烟气和螺旋管7产生吸力，这样将可以使得螺旋管7中附着的粉尘吸收至处理空间61中，从而继续保持螺旋管7通畅，方便继续使用。
Claims (7)
1.一种绿色的用于生产碳纤维的连续碳化装置，包括具有燃烧室的环形筒(101)、外箱(102)和底板(2)，其特征在于，所述外箱(102)和底板(2)之间对称固定设置有底座(3)，所述外箱(102)的外侧壁贯穿插设有进气管(4)，所述进气管(4)在外箱(102)内的部分固定设置有连接管(5)，所述外箱(102)的侧壁密封固定连接有分层板(6)，所述分层板(6)将外箱(102)内空间分为处理空间(61)和储液空间(62)，所述连接管(5)远离进气管(4)的一端与分层板(6)固定连接，所述分层板(6)与连接管(5)连通开设有进气孔(8)，所述进气孔(8)与储液空间(62)连通，所述储液空间(62)内连接有散热除灰结构，所述处理空间(61)中设置有防堵结构。
2.根据权利要求1所述的一种绿色的用于生产碳纤维的连续碳化装置，其特征在于，所述散热除灰结构包括螺旋管(7)，所述螺旋管(7)与进气孔(8)密封连接，所述螺旋管(7)的外径尺寸大小与外箱(102)的内壁相同，所述螺旋管(7)远离进气孔(8)的一端开口设置并且位于储液空间(62)远离分层板(6)的一侧，所述储液空间(62)的底部贯穿插设有进液管(9)，所述进液管(9)与外箱(102)的连接处密封设置有电磁阀(10)，所述进液管(9)的底部贯穿底板(2)，所述底板(2)的底部固定设置有地下水箱(11)，所述进液管(9)与地下水箱(11)连通。
3.根据权利要求2所述的一种绿色的用于生产碳纤维的连续碳化装置，其特征在于，所述外箱(102)的一侧侧底壁固定设置有连接台(12)，所述连接台(12)密封贯穿分层板(6)并且另一端与外箱(102)的另一侧底壁固定连接，所述连接台(12)倾斜设置并且较高的一侧位于储液空间(62)中，所述螺旋管(7)贯穿连接台(12)和进液管(9)的内壁，所述分层板(6)位于进气孔(8)的下方连通设置有出气管(13)，所述出气管(13)横置在处理空间(61)的上侧，所述出气管(13)的另一侧贯穿外箱(102)的底壁并与外界连通。
4.根据权利要求3所述的一种绿色的用于生产碳纤维的连续碳化装置，其特征在于，所述防堵结构包括连接轴(14)，所述连接轴(14)与进气管(4)同轴设置，所述连接轴(14)同时贯穿外箱(102)、底板(2)的内壁，所述连接轴(14)的底部通过轴承与地下水箱(11)的内底壁转动连接，所述连接轴(14)位于地下水箱(11)内的部分固定连接有第一齿轮(15)，所述第一齿轮(15)啮合有第二齿轮(16)，所述第二齿轮(16)的回转中心连接有驱动电机(17)，所述驱动电机(17)固定设置在底板(2)的上端面，所述驱动电机(17)的输出轴贯穿底板(2)的内壁并与第二齿轮(16)固定连接，所述连接轴(14)位于地下水箱(11)内的部分固定连接有第一叶片(18)。
5.根据权利要求4所述的一种绿色的用于生产碳纤维的连续碳化装置，其特征在于，所述连接轴(14)位于外箱(102)内的部分固定设置有第二叶片(19)，所述第一叶片(18)和第二叶片(19)的导流方向相反，所述连接轴(14)的顶部固定连接有套筒(20)，所述套筒(20)的内壁嵌设有导电环(21)，所述导电环(21)与驱动电机(17)电连接，所述导电环(21)电连接有导电活塞(22)，所述导电活塞(22)的外壁尺寸大小分别与进气管(4)和导电环(21)的内壁相配合，所述导电活塞(22)的底部固定连接有弹簧(23)，所述弹簧(23)的底部与连接轴(14)的顶部转动连接。
6.根据权利要求5所述的一种绿色的用于生产碳纤维的连续碳化装置，其特征在于，所述处理空间(61)的中部密封固定连接有过滤网(24)，所述过滤网(24)套接在进气管(4)的外侧部分，所述出气管(13)的底部连通设置有分流管(25)，所述分流管(25)中密封设置有单向阀，所述套筒(20)与进气管(4)的底部距离设置为5～6mm，所述连接台(12)中开设有与螺旋管(7)连通的气流通道(26)，所述气流通道(26)竖直设置并且在气流通道(26)与连接台(12)的连接处密封设置有单向阀。
7.根据权利要求6所述的一种绿色的用于生产碳纤维的连续碳化装置，其特征在于，所述驱动电机(17)采用正反向电机，所述驱动电机(17)在正转分别对处理空间(61)和地下水箱(11)中输出负压和正压，所述分层板(6)的底部设置有滑门(27)，所述滑门(27)与分层板(6)通过电磁结构实现开启或关闭功能。
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