CN114775114A - 一种预氧化炉气封装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及丝束氧化炉技术领域，尤其涉及一种预氧化炉气封装置，包括：外气封机构，用于吸入预氧化走丝通道外侧和氧化炉外界气流；内气封机构，用于朝向预氧化走丝通道内吹入气流，内气封机构和外气封机构之间构成连接区域；风机，一端与外气封机构连接，另一端与内气封机构连接；其中，吹入内气封机构内的气流形成气幕，一部分用于将预氧化走丝通道内的气体阻隔，另一部分通过连接区域吹向外气封机构并被外气封机构完全吸入，外气封机构还从外界吸入一部分气流，通过外气封机构吸风、内气封机构吹风的方式形成了两道气封，提高了气封的效果，从而提高了碳纤维的生产质量。

Description

一种预氧化炉气封装置

技术领域

本发明涉及丝束氧化炉技术领域，尤其涉及一种预氧化炉气封装置。

背景技术

气封一般应用于防止内部气体溢出或者外部气体流入的场景，通过在开口端设置气幕的方式形成对气流的阻挡；在碳纤维生产过程中，气封装置也得到了应用，例如在预氧化炉中，原丝在其中发生氧化反应，将线性高分子结构的碳纤维原丝变成环状共轨梯形结构，而在氧化过程中，需要对预氧化炉内进行循环风吹扫，一方面对预氧丝进行预热，另一方面将氧化反应产生的大量热量带走，以保证碳纤维成型质量；然而由于在氧化过程中会产生一些有害物质，故为了阻止预氧化炉内气体泄漏，需要在预氧化炉预氧丝通过的两端部设置气封装置。

相关技术中，预氧化炉的端部多采用两道气封的形式防止废气外溢，即先在靠近预氧化炉端部的位置设置与预氧化炉内原丝走丝方向相垂直的风道，使得在预氧化炉内循环的风被气幕阻挡，另外还需要在预氧化炉端部外侧设置吸气罩，通过吸风的方式进一步防止废气外溢；

然而上述气封的方式一方面需要较多的驱动机构进行吹气或者吸气，造成了资源浪费，另一方面气封气流不均匀会导致预氧丝受影响产生摩擦产生毛丝，影响碳纤维的成型质量。

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：提供一种预氧化炉气封装置，实现减少气封动力源并提高气封效果，从而防止废气外溢的同时提高碳纤维生产质量。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种预氧化炉气封装置，应用于预氧化走丝通道内靠近端部位置，包括：

外气封机构，设置在与预氧化走丝通道长度方向垂直的侧壁上，并且设置在预氧化走丝通道的出口或者入口处，用于吸入预氧化走丝通道外侧和氧化炉外界的气流；

内气封机构，设置在与预氧化走丝通道长度方向垂直的侧壁上，且在预氧化走丝通道内与所述外气封机构间隔设置，用于朝向预氧化走丝通道内吹入气流，所述内气封机构和外气封机构之间构成连接区域；

风机，一端与所述外气封机构连接，另一端与所述内气封机构连接，所述风机从所述外气封机构内吸入气流并吹入至内气封机构内；

其中，吹入内气封机构内的气流形成气幕，一部分用于将预氧化走丝通道内的气体阻隔，另一部分通过连接区域吹向外气封机构并被外气封机构完全吸入，用以防止预氧化走丝通道内气体外溢，外气封机构还从外界吸入一部分气流，用于补充炉内新鲜气体。

进一步地，所述风机与所述内气封机构连接的管路上还具有加热机构，用于对吹入所述内气封机构的气体进行预加热。

进一步地，所述加热机构包括换热器和加热源。

进一步地，所述外气封机构和内气封机构均由多个平行排列的气封箱组成，所述气封箱沿长度方向上的一端具有通气口，至少一侧壁上具有通气机构，所述通气机构朝向与预氧化走丝通道内预氧丝的走向垂直的方向通气。

进一步地，所述通气机构为多个通气孔。

进一步地，所述多个通气孔在所述气封箱的侧壁上沿远离所述通气口的方向由疏至密阵列。

进一步地，所述多个通气孔在所述气封箱的侧壁上沿远离所述通气口的方向孔径逐渐增大设置。

进一步地，所述通气机构为多个通气栅格。

进一步地，所述多个通气栅格在所述气封箱的侧壁上沿远离所述通气口的方向的间距逐渐减小设置。

进一步地，所述多个通气栅格在所述气封箱的侧壁上沿远离所述通气口的方向其通风面积逐渐增大设置。

本发明的有益效果为：本发明通过在预氧化走丝通道内由外气封机构、连接区域和内气封机构形成的循环气流，可以阻挡预氧化走丝通道内气体的泄漏，并且通过一个风机连接，与现有技术相比，不仅减少了形成气封所需的风机的数量，而且外气封机构吸风、内气封机构吹风的方式形成了两道气封，提高了气封的效果，从而提高了碳纤维的生产质量。

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为本发明实施例中预氧化炉气封装置的结构原理图；

图2为本发明实施例中气封箱的结构示意图；

图3为本发明实施例中气封箱空气循环示意图；

图4为本发明实施例中预氧化走丝通道内气封箱的安装结构剖视图。

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4所示的预氧化炉气封装置，应用于预氧化走丝通道1内靠近端部位置，如图4中所示，预氧丝9从预氧化走丝通道1内穿过，以在其中进行氧化反应，气封装置包括外气封机构3、内气封机构2、设置在外气封机构3和内气封机构2之间的连接区域4以及风机6，其中：

外气封机构3设置在与预氧化走丝通道1长度方向垂直的侧壁上，并且设置在预氧化走丝通道1的出口或者入口处，用于阻隔预氧化走丝通道1外侧的气流；这里的与预氧化走丝通道1垂直的侧壁可以左右方向上的侧壁，也可以是上下方向的侧壁，与预氧丝9的走丝方向垂直即可，如图1中的箭头所示，在风机6的吸力作用下，一部分外界空气从外气封机构3吸入，由于风向与预氧丝9的走丝方向垂直，形成了一道气封结构；

内气封机构2设置在与预氧化走丝通道1长度方向垂直的侧壁上，且在连接区域4与外气封机构3间隔设置，内气封机构2和外气封机构3之间构成连接区域4；内气封机构2与外气封机构3平行间隔设置，内气封机构2通过吹气的方式朝向与预氧丝9走丝方向相垂直的方向吹风的方式，实现对预氧化走丝通道1内的气体进行阻隔的作用，如图1中所示，预氧化走丝通道1内的大部分气体直接通过循环回路14过滤加热后回到预氧化炉内，少部分气体被气封2机构阻隔后通过循环回路14过滤加热后回到预氧化炉内。

风机6一端与外气封机构3连接，另一端与内气封机构2连接，风机6从外气封机构3内吸入气流并吹入至内气封机构2内；在本发明实施例中，风机6的变频调速风机6，通过调速调整合适的气封主流流量以及从外界环境吸入的空气量，从而达到稳定的气封气流循环；

具体如图1中所示，吹入内气封机构2内的气流形成气幕，一部分用于将预氧化走丝通道1内的气体阻隔，另一部分通过连接区域4吹向外气封机构3并被外气封机构3完全吸入，外气封机构3还从外界吸入一部分气流，用以补充预氧化炉内的新鲜空气。

在上述实施例中，通过在预氧化走丝通道1内由外气封机构3、连接区域4和内气封机构2形成的循环气流，可以阻挡预氧化走丝通道1内气体的泄漏，并且通过一个风机6连接，与现有技术相比，不仅减少了形成气封所需的风机的数量，而且外气封机构3吸风、内气封机构2吹风的方式形成了两道气封，提高了气封的效果，从而提高了碳纤维的生产质量。

为了减少循环气封对预氧化走丝通道1内气流温度的影响，在本发明实施例中，请继续参照图1，风机6与内气封机构2连接的管路上还具有加热机构，用于对吹入内气封机构2的气体进行预加热。通过对循环气封的温度进行加热，可以平衡炉内的温度，达到既可以起到密封作用，又能保证炉内的其他循环风将碳纤维氧化反应产生的热量高效带走的效果；此外，请继续参照图1或者图3，连接区域4内的预氧丝9通过内气封机构2循环回外气封机构3的气体得到吹拂，通过循环实现将连接区域4内的预氧丝9的热量带走，而且由于连接区域4内的气流水平流动，可以对预氧丝9起到稳定的效果，减少预氧丝9受气封作用产生的上下擦丝现象，进而进一步提高了碳纤维的成型质量。

预氧化走丝通道1内循环风产生的废气对人体及环境具有危害性，一般通过焚烧炉进行焚烧处理，在本发明实施例中，加热机构包括换热器5，加热源7以及烟囱8，加热源7为燃烧废气的焚烧炉，废气焚烧后尾气通过烟囱8排出。这样，通过焚烧炉燃烧废气产生的余热来加热气封吹入的环境空气，可以提高能源的利用率，降低能耗。当然这里需要指出的是，加热源7具有多种形式，除了焚烧炉之外还可以是例如电加热，通过天然气或者煤气燃烧加热等多种形式。

如图2或者图3中所示，外气封机构3和内气封机构2均由多个平行排列的气封箱组成，气封箱沿长度方向上的一端具有通气口13，至少一侧壁上具有通气机构，通气机构朝向与预氧化走丝通道1内预氧丝9的走向垂直的方向通气。当然这里需要指出的是，上文中的外气封机构3和内气封机构2还可以通过其他形式的通风管道实现，利用了本发明构思中的循环气封的结构均落入至本发明的保护范围内；对于气封箱的结构，可以是如图2和图3中所示的矩形扁箱结构，也可以采用其他结构，如图4中所示，多个气封箱在竖直或者水平方向均匀间隔布置，预氧丝9从相邻两个气封箱中间穿过，形成多个循环气封结构，通过上述方式，可以保证气封的有效性以及预氧丝9的行走稳定性。

在本发明实施例中，通气机构也可以具有多种形式，如图2中所示，通气机构可以是通气孔11，也可以是通气栅格12，通气栅格12即为平行设置的多道矩形气体出口；当然这里需要指出的是，还可以设置其他结构的通气机构，例如与图2中的通气栅格12垂直设置的栅格，或者沿气封箱长度方向平行设置的多道长通气栅格12等等；

在本发明实施例中，由于通气口13设置在气封箱的一端，故靠近通气口13处的气压较大，而远离通气口13处的气压较小，从而使得沿气封箱长度方向气流的大小不一，为了实现在气封箱的长度方向上均匀吹气的目的，本发明实施例中对通气机构的结构也做出了改进，请继续参照图2，当通气机构为多个通气孔11时，多个通气孔11在气封箱的侧壁上沿远离通气口13的方向由疏至密阵列，多个通气孔11在气封箱的侧壁上沿远离通气口13的方向孔径逐渐增大设置。孔位越密集，孔径越大，则吹出气流所需压力越小，通过上述设置，使得从靠近通气口13到远离通气口13的方向上，从气封箱内各处吹出的气体流速一致，从而提高了气封的均匀性和有效性；基于同样的原理，当通气机构为多个通气栅格12时，多个通气栅格12在气封箱的侧壁上沿远离通气口13的方向的间距逐渐减小设置，多个通气栅格12在气封箱的侧壁上沿远离通气口13的方向其通风面积逐渐增大设置。这里需要指出的是，间距和疏密程度可以设置单一指标，也可以二者共用，直至达到从通气口13吹气或者吸气时，通气机构各处的风压接近或者相同即可。

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)

1.一种预氧化炉气封装置，其特征在于，应用于预氧化走丝通道内靠近端部位置，包括：

外气封机构，设置在与预氧化走丝通道长度方向垂直的侧壁上，并且设置在预氧化走丝通道的出口或者入口处，用于吸入预氧化走丝通道外侧和氧化炉外界气流；

内气封机构，设置在与预氧化走丝通道长度方向垂直的侧壁上，且在预氧化走丝通道内与所述外气封机构间隔设置，用于朝向预氧化走丝通道内吹入气流，所述内气封机构和外气封机构之间构成连接区域；

风机，一端与所述外气封机构连接，另一端与所述内气封机构连接，所述风机从所述外气封机构内吸入气流并吹入至所述内气封机构内；

其中，吹入内气封机构内的气流形成气幕，一部分用于将预氧化走丝通道内的气体阻隔，另一部分通过连接区域吹向外气封机构并被外气封机构完全吸入，用以防止预氧化走丝通道内气体外溢，外气封机构还从外界吸入一部分气流，用于补充炉内新鲜气体。

2.根据权利要求1所述的预氧化炉气封装置，其特征在于，所述风机与所述内气封机构连接的管路上还具有加热机构，用于对吹入所述内气封机构的气体进行预加热。

3.根据权利要求2所述的预氧化炉气封装置，其特征在于，所述加热机构包括换热器和加热源。

4.根据权利要求1所述的预氧化炉气封装置，其特征在于，所述外气封机构和内气封机构均由多个平行排列的气封箱组成，所述气封箱沿长度方向上的一端具有通气口，至少一侧壁上具有通气机构，所述通气机构朝向与预氧化走丝通道内预氧丝的走向垂直的方向通气。

5.根据权利要求4所述的预氧化炉气封装置，其特征在于，所述通气机构为多个通气孔。

6.根据权利要求5所述的预氧化炉气封装置，其特征在于，所述多个通气孔在所述气封箱的侧壁上沿远离所述通气口的方向由疏至密阵列。

7.根据权利要求5所述的预氧化炉气封装置，其特征在于，所述多个通气孔在所述气封箱的侧壁上沿远离所述通气口的方向孔径逐渐增大设置。

8.根据权利要求4所述的预氧化炉气封装置，其特征在于，所述通气机构为多个通气栅格。

9.根据权利要求8所述的预氧化炉气封装置，其特征在于，所述多个通气栅格在所述气封箱的侧壁上沿远离所述通气口的方向的间距逐渐减小设置。

10.根据权利要求8所述的预氧化炉气封装置，其特征在于，所述多个通气栅格在所述气封箱的侧壁上沿远离所述通气口的方向其通风面积逐渐增大设置。

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