CN117822149A - 一种碳纤维预氧化设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及碳纤维预氧化技术领域，具体涉及一种碳纤维预氧化设备，包括：预氧化箱，碳纤维传输机构，用于对碳纤维线束进行传输，一级预氧化机构，用于对碳纤维线束进行初步预氧化，二级预氧化机构，用于对碳纤维线束再次进行预氧化。通过设置的一级预氧化机构和二级预氧化机构，可以先进行初步的预氧化，然后再进行最终的预氧化，并且可以在一级预氧化时将空气进行加热留用，然后会将一级预氧化的热空气传输进二级预氧化，并且预留的空气还会传输进一级预氧化，因此可以大幅缩短在对碳纤维线束预氧化时的加热空气的时间，并且还可以自动补充氧气，防止氧气缺少。

Description

一种碳纤维预氧化设备

技术领域

本发明涉及碳纤维预氧化技术领域，具体涉及一种碳纤维预氧化设备。

背景技术

为了改善碳纤维的性能，预氧化是一种常用的预处理方法。预氧化是指在纤维热裂解之前，将PAN纤维在氧化剂的作用下进行氧化反应，形成具有一定氧含量的氧化纤维。氧化纤维具有较高的强度和稳定性，在后续的热裂解过程中能够更好地保持纤维的结构，减少裂纤和残纤的问题，同时提高碳纤维的炭化程度和纤维质量，通过碳纤维预氧化预处理，可以提高碳纤维的强度、模数和耐热性能，使其更适用于各种领域的应用，如航空航天、汽车、体育器材等。

现有的预氧化通常是在碳纤维预氧化炉内进行，加热源通常位于炉体的一侧或底部，通过传热方式将热量传递给整个炉腔，然而由于炉体和纤维的热传导性质不同，加热源周围的区域可能会更快地达到设定温度，而其他区域则需要更长的时间才能达到相同的温度，最终会导致温度不均匀，并且在炉内由于所需温度较高，因此每次注入新空气以及氧气时，通常会消耗较高的能量，才能将其加热到所需温度，会大大增加能源的损耗，并且效率较低。

发明内容

针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种碳纤维预氧化设备，能够有效解决现有技术在碳纤维预氧化炉内温度不均匀，并且每次注入新空气以及氧气的时候，需要重新加热炉内温度，通常会消耗较高的能量，才能将其加热到所需温度的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明提供一种碳纤维预氧化设备，包括：

预氧化箱；

碳纤维传输机构，用于对碳纤维线束进行传输；

一级预氧化机构，用于对碳纤维线束进行初步预氧化；

二级预氧化机构，用于对碳纤维线束再次进行预氧化；

降温机构，用于对碳纤维线束进行降温。

所述碳纤维传输机构包括在预氧化箱外壁固定连接的第一电机，所述预氧化箱的外壁开设有收料通孔，所述第一电机的输出端固定连接有第一转杆，所述第一转杆的末端与收料通孔的内壁转动连接，所述第一转杆的外壁套接有收线辊，所述预氧化箱的外壁开设有进料通孔，所述进料通孔的内壁转动连接有第二转杆，所述第二转杆的外壁固定连接有放线辊，两个所述横板与预氧化箱之间形成二级氧化区，靠近预氧化箱顶端的所述横板的顶端固定连接有第三隔板，且第三隔板与预氧化箱的内壁固定连接。

所述一级预氧化机构包括与第二隔板外壁固定连接的第一加热块，所述第一隔板、第三隔板、横板的外壁均开设有通线孔，所述预氧化箱的底端固定连接有第一滑轮，所述第一隔板、第二隔板、横板与预氧化箱之间形成一级氧化区，所述第二隔板的外壁开设有出风口，所述出风口的内壁安设有第一单向阀，所述预氧化箱的外壁开设有进风口，所述进风口的内壁安设有第二单向阀，所述横板的底端固定连接有加热板，所述预氧化箱的底端开设有若干个连接通孔，所述预氧化箱的底端固定连接有多个支撑腿。

所述预氧化箱的内壁固定连接有两个上下相对称的横板，靠近预氧化箱底端的所述横板的底端固定连接有第一隔板与第二隔板，靠近预氧化箱底端的所述横板的外壁开设有矩形通孔，所述横板的底端固定连接有伸缩框，所述伸缩框的外壁开设有进风孔，且伸缩框的位置与矩形通孔的位置相对应，所述伸缩框的底端固定连接有挡板。

所述二级预氧化机构包括在靠近预氧化箱顶端横板的底端固定连接的第二电机，所述第二电机的输出端固定连接有第一往复丝杆，所述第一往复丝杆的底端贯穿靠近预氧化箱底端的横板并与预氧化箱的内底端转动连接，所述预氧化箱的内壁开设有滑槽，所述滑槽的内壁滑动连接有往复块，且往复块套设在第一往复丝杆上，所述往复块的外壁固定连接有连接板，所述连接板的底端与挡板的顶端固定连接。

所述第二隔板的外壁开设有滑动通孔，所述滑动通孔的内壁滑动连接有固定板，所述固定板套设在第一往复丝杆上，所述固定板的顶端固定连接有伸缩板，所述伸缩板的顶端与滑动通孔的内壁固定连接，所述固定板的侧壁固定连接有挤压板，所述挤压板的外壁与第二隔板、预氧化箱的内壁滑动连接。

两个所述横板的外壁共同转动连接有两个相对称的第二往复丝杆，所述第一往复丝杆的外壁固定连接有大齿轮，其中一个所述第二往复丝杆的外壁固定连接有与大齿轮相啮合的小齿轮，所述预氧化箱的内壁开设有两个相对称的滑动槽，所述滑动槽的内壁滑动连接有滑动往复板，两个所述滑动往复板的远离滑动槽的一侧均固定有拨风板，且拨风板上下错位分布，两个所述第二往复丝杆连接有传动结构，所述预氧化箱的内壁固定连接有第二加热块，所述预氧化箱的内壁固定连接有氧气检测器，所述预氧化箱的内壁固定连接有氧气箱，所述氧气箱的内壁固定连接有抽风泵，所述抽风泵的抽风端固定连通有抽风管，所述抽风泵的排风端固定连接有排风管，所述排风管的末端穿过氧气箱的外壁并延伸至预氧化箱的内部，所述氧气检测器与抽风泵电信号连接。

所述降温机构包括在靠近预氧化箱顶端的横板顶端固定连接的第二滑轮，所述预氧化箱的外壁开设有吹风口，所述预氧化箱的外壁开设有出气口，所述吹风口的内壁固定连接有电动风扇，所述预氧化箱的底端开设有安装槽，所述安装槽的内壁固定连接有冷凝板。

本发明提供的技术方案，与已知的现有技术相比，具有如下有益效果：

通过设置的一级预氧化机构和二级预氧化机构，可以先进行初步的预氧化，然后再进行最终的预氧化，并且可以在一级预氧化时将空气进行加热留用，然后会将一级预氧化的热空气传输进二级预氧化，并且预留的空气还会传输进一级预氧化，因此可以大幅缩短在对碳纤维线束预氧化时的加热空气的时间，并且还可以自动补充氧气，防止氧气缺少。

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为本发明的立体结构示意图一；

图2为本发明的立体结构示意图二；

图3为本发明的剖面立体结构示意图一；

图4为本发明图3的A部分放大结构示意图；

图5为本发明的剖面立体结构示意图二；

图6为本发明的氧气箱剖面立体结构示意图；

图7为本发明的伸缩框拉伸后的立体结构示意图。

附图标记：1、预氧化箱；2、碳纤维传输机构；21、第一电机；22、收料通孔；23、第一转杆；24、收线辊；25、进料通孔；26、第二转杆；27、放线辊；28、横板；29、第一隔板；210、第二隔板；211、第三隔板；3、一级预氧化机构；31、第一加热块；32、通线孔；33、第一滑轮；34、出风口；35、第一单向阀；36、进风口；37、第二单向阀；38、加热板；39、连接通孔；310、支撑腿；311、矩形通孔；312、伸缩框；313、挡板；314、进风孔；4、二级预氧化机构；41、第二电机；42、第一往复丝杆；43、滑槽；44、往复块；45、连接板；46、滑动通孔；47、固定板；48、伸缩板；49、挤压板；410、第二往复丝杆；411、大齿轮；412、小齿轮；413、滑动槽；414、滑动往复板；415、拨风板；416、传动结构；417、第二加热块；418、氧气检测器；419、氧气箱；420、抽风泵；421、抽风管；422、排风管；5、降温机构；51、第二滑轮；52、吹风口；53、出气口；54、电动风扇；55、安装槽；56、冷凝板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例：参照图1至图7，一种碳纤维预氧化设备，包括：

预氧化箱1；

碳纤维传输机构2，用于对碳纤维线束进行传输；

具体的，参照图1至图3，碳纤维传输机构2包括在预氧化箱1外壁固定连接的第一电机21，预氧化箱1的外壁开设有收料通孔22，第一电机21的输出端固定连接有第一转杆23，第一转杆23的末端与收料通孔22的内壁转动连接，第一转杆23的外壁套接有收线辊24，预氧化箱1的外壁开设有进料通孔25，进料通孔25的内壁转动连接有第二转杆26，第二转杆26的外壁固定连接有放线辊27，两个横板28与预氧化箱之间形成二级氧化区，靠近预氧化箱1顶端的横板28的顶端固定连接有第三隔板211，且第三隔板211与预氧化箱1的内壁固定连接，需要注意的是第一电机21的转速较低，因此可以使碳纤维线束充分预氧化。

一级预氧化机构3，用于对碳纤维线束进行初步预氧化；

具体的，参照图3、图5、图7，一级预氧化机构3包括与第二隔板210外壁固定连接的第一加热块31，第一隔板29、第三隔板211、横板28的外壁均开设有通线孔32，预氧化箱1的底端固定连接有第一滑轮33，第一隔板29、第二隔板210、横板28与预氧化箱1之间形成一级氧化区，第二隔板210的外壁开设有出风口34，出风口34的内壁安设有第一单向阀35，预氧化箱1的外壁开设有进风口36，进风口36的内壁安设有第二单向阀37，横板28的底端固定连接有加热板38，预氧化箱1的底端开设有若干个连接通孔39，预氧化箱1的底端固定连接有多个支撑腿310，第一单向阀35与第二单向阀37的开启方向相反，因此第一单向阀35开启的时候第二单向阀37将会关闭，相反第二单向阀37会开启。

预氧化箱1的内壁固定连接有两个上下相对称的横板28，靠近预氧化箱1底端的横板28的底端固定连接有第一隔板29与第二隔板210，靠近预氧化箱1底端的横板28的外壁开设有矩形通孔311，横板28的底端固定连接有伸缩框312，伸缩框312的外壁开设有进风孔314，且伸缩框312的位置与矩形通孔311的位置相对应，伸缩框312的底端固定连接有挡板313。

二级预氧化机构4，用于对碳纤维线束再次进行预氧化；

具体的，参照图3至图6，二级预氧化机构4包括在靠近预氧化箱1顶端的横板28的底端固定连接的第二电机41，由于挡板313与固定板47需要缓慢的移动，因此需要第二电机41的转速较慢，第二电机41的输出端固定连接有第一往复丝杆42，第一往复丝杆42的底端贯穿靠近预氧化箱1底端的横板28并与预氧化箱1的内底端转动连接，预氧化箱1的内壁开设有滑槽43，滑槽43的内壁滑动连接有往复块44，且往复块44套设在第一往复丝杆42上，往复块44的外壁固定连接有连接板45，连接板45的底端与挡板313的顶端固定连接。

第二隔板210的外壁开设有滑动通孔46，滑动通孔46的内壁滑动连接有固定板47，固定板47套设在第一往复丝杆42上，固定板47的顶端固定连接有伸缩板48，伸缩板48的顶端与滑动通孔46的内壁固定连接，固定板47的侧壁固定连接有挤压板49，挤压板49的外壁与第二隔板210、预氧化箱1的内壁滑动连接。

两个横板28的外壁共同转动连接有两个相对称的第二往复丝杆410，第一往复丝杆42的外壁固定连接有大齿轮411，其中一个第二往复丝杆410的外壁固定连接有与大齿轮411相啮合的小齿轮412，预氧化箱1的内壁开设有两个相对称的滑动槽413，滑动槽413的内壁滑动连接有滑动往复板414，两个滑动往复板414的远离滑动槽413的一侧均固定有拨风板415，且拨风板415上下错位分布，两个第二往复丝杆410连接有传动结构416，且传动结构属于带传动，预氧化箱1的内壁固定连接有第二加热块417，预氧化箱1的内壁固定连接有氧气检测器418，氧气检测器418属于现有技术，此处不作过多赘述，预氧化箱1的内壁固定连接有氧气箱419，氧气箱419的内壁固定连接有抽风泵420，抽风泵420的抽风端固定连通有抽风管421，抽风泵420的排风端固定连接有排风管422，排风管422的末端穿过氧气箱419的外壁并延伸至预氧化箱1的内部，氧气检测器418与抽风泵420电信号连接。需要注意的是，在初始状态下两块滑动往复板414的位置相反处于一上一下的状态。

降温机构5，用于对碳纤维线束进行降温。

具体的，参照图1和图3，降温机构5包括在靠近预氧化箱1顶端的横板28顶端固定连接的第二滑轮51，预氧化箱1的外壁开设有吹风口52，预氧化箱1的外壁开设有出气口53，吹风口52的内壁固定连接有电动风扇54，预氧化箱1的底端开设有安装槽55，安装槽55的内壁固定连接有冷凝板56。

一级预氧化区中的温度低于二级预氧化区，因此一级氧化区是对碳纤维线束进行初步的氧化，可以使碳纤维线束表面更好地发生氧化反应，为后续在二级氧化区进行高温预氧化奠定基础。

本装置的操作原理如下：

首先启动第一电机21，然后通过第一电机21带动第一转杆23转动，然后通过第一转杆23的转动将带动收线辊24转动，然后通过收线辊24的转动可以将碳纤维线束进行收卷，同时可以带动第二转杆26转动，然后通过第二转杆26的转动可以带动放线辊27将碳纤维线束进行放出。

同时启动第一加热块31，将一级预氧化区内的空气进行加热，使碳纤维线束可以进行初步的氧化，同时启动第二电机41，通过第二电机41可以带动第一往复丝杆42转动，然后通过滑槽43的限位可以使往复块44在滑槽43内上下往复滑动，然后通过往复块44带动连接板45同步运动，进一步带动连接板45向下运动，同时可以通过挡板313带动伸缩框312，向下拉伸，当拉伸到底端将会把伸缩框312中的通孔露出，由于较热的空气一般会向上漂浮，并且空气具有流动性，并且通过拨风板415的移动，也可以以将空气向上拨动，因此可以将一级氧化区内的空气传输进伸缩框312中，当往复块44带动挡板313向上移动时会带动伸缩框收缩，由于伸缩框中的通孔处于第二段，因此伸缩框在收缩时会使第二段收进最下面一段中，所有伸缩框的通孔会被封闭，因此可以将伸缩框中的空气向上运输。

同时启动加热板38，可以将第二隔板210与预氧化箱1之间的空气进行加热到一定温度，以留备用，在往复块44向上移动的同时，通过第一往复丝杆42的转动，将带动固定板47向上移动，进一步带动挤压板49向上移动，通过挤压板49的移动可以将预留的空气通过出风口34将热空气排进一级氧化区中，因此可以大幅缩短在一级氧化区加热空气的时间，可以更好的将碳纤维线束进行预氧化，由于第一单向阀35与第二单向阀37的开启方向相反，因此第一单向阀35开启的时候第二单向阀37将会关闭，相反第二单向阀37会开启，当在第一往复丝杆42带动固定板47向下移动时，可以通过进风口36将空气抽入其中，然后通过加热板38将空气进行加热。

由于运输到底部横板28以上的空气有一定热量，因此二级氧化在加热空气中会大大降低加热温度的能耗，同时通过第一往复丝杆42的转动可以带动大齿轮411转动，由于小齿轮412与大齿轮411相啮合，因此大齿轮411将会带动小齿轮412转动，通过小齿轮412的转动将可以带动其中一个第二往复丝杆410转动，然后通过传动结构416将带动另一根第二往复丝杆410转动，然后通过第二往复丝杆410的转动将带动两个滑动往复块44反方向上下移动，还可以进一步带动拨风板415同步运动，可以将其中的加热后的空气进行拨动循环，防止空气热量不均匀，可以更好的对碳纤维线束进行预氧化。

当氧气检测器418检测到其中的氧气浓度较低后，由于氧气检测器418与抽风泵420电信号连接，因此将会是抽风泵420启动，通过抽风管421将氧气抽出，然后通过排风管422将氧气排放至二级预氧化内，直至氧气充足。

同时启动电动风扇54，通过电动风扇54可以将预氧化后的碳纤维线束进行初步的降温，然后在通过冷凝板56将碳纤维线束进行最终冷凝，使碳纤维线束恢复常温。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.一种碳纤维预氧化设备，其特征在于，包括：

预氧化箱（1）；

碳纤维传输机构（2），用于对碳纤维线束进行传输；

一级预氧化机构（3），用于对碳纤维线束进行初步预氧化；

二级预氧化机构（4），用于对碳纤维线束再次进行预氧化；

降温机构（5），用于对碳纤维线束进行降温；

所述预氧化箱（1）的内壁固定连接有两个上下相对称的横板（28），靠近预氧化箱（1）底端的所述横板（28）的底端固定连接有第一隔板（29）与第二隔板（210），靠近预氧化箱（1）底端的所述横板（28）的外壁开设有矩形通孔（311），所述横板（28）的底端固定连接有伸缩框（312），所述伸缩框（312）的外壁开设有进风孔（314），且伸缩框（312）的位置与矩形通孔（311）的位置相对应，所述伸缩框（312）的底端固定连接有挡板（313）；

所述二级预氧化机构（4）包括靠近预氧化箱（1）顶端的横板（28）的底端固定连接的第二电机（41），所述第二电机（41）的输出端固定连接有第一往复丝杆（42），所述第一往复丝杆（42）的底端贯穿靠近预氧化箱（1）底端的横板（28）并与预氧化箱（1）的内底端转动连接，所述预氧化箱（1）的内壁开设有滑槽（43），所述滑槽（43）的内壁滑动连接有往复块（44），且往复块（44）套设在第一往复丝杆（42）上，所述往复块（44）的外壁固定连接有连接板（45），所述连接板（45）的底端与挡板（313）的顶端固定连接；

所述第二隔板（210）的外壁开设有滑动通孔（46），所述滑动通孔（46）的内壁滑动连接有固定板（47），所述固定板（47）套设在第一往复丝杆（42）上，所述固定板（47）的顶端固定连接有伸缩板（48），所述伸缩板（48）的顶端与滑动通孔（46）的内壁固定连接，所述固定板（47）的侧壁固定连接有挤压板（49），所述挤压板（49）的外壁与第二隔板（210）、预氧化箱（1）的内壁滑动连接。

2.根据权利要求1所述的一种碳纤维预氧化设备，其特征在于，所述碳纤维传输机构（2）包括在预氧化箱（1）外壁固定连接的第一电机（21），所述预氧化箱（1）的外壁开设有收料通孔（22），所述第一电机（21）的输出端固定连接有第一转杆（23），所述第一转杆（23）的末端与收料通孔（22）的内壁转动连接，所述第一转杆（23）的外壁套接有收线辊（24），所述预氧化箱（1）的外壁开设有进料通孔（25），所述进料通孔（25）的内壁转动连接有第二转杆（26），所述第二转杆（26）的外壁固定连接有放线辊（27），两个所述横板（28）与预氧化箱之间形成二级氧化区，靠近预氧化箱（1）顶端的所述横板（28）的顶端固定连接有第三隔板（211），且第三隔板（211）与预氧化箱（1）的内壁固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种碳纤维预氧化设备，其特征在于，所述一级预氧化机构（3）包括与第二隔板（210）外壁固定连接的第一加热块（31），所述第一隔板（29）、第三隔板（211）、横板（28）的外壁均开设有通线孔（32），所述预氧化箱（1）的底端固定连接有第一滑轮（33），所述第一隔板（29）、第二隔板（210）、横板（28）与预氧化箱（1）之间形成一级氧化区，所述第二隔板（210）的外壁开设有出风口（34），所述出风口（34）的内壁安设有第一单向阀（35），所述预氧化箱（1）的外壁开设有进风口（36），所述进风口（36）的内壁安设有第二单向阀（37），所述横板（28）的底端固定连接有加热板（38），所述预氧化箱（1）的底端开设有四个连接通孔（39），所述预氧化箱（1）的底端固定连接有四个支撑腿（310）。

4.根据权利要求1所述的一种碳纤维预氧化设备，其特征在于，两个所述横板（28）的外壁共同转动连接有两个相对称的第二往复丝杆（410），所述第一往复丝杆（42）的外壁固定连接有大齿轮（411），其中一个所述第二往复丝杆（410）的外壁固定连接有与大齿轮（411）相啮合的小齿轮（412），所述预氧化箱（1）的内壁开设有两个相对称的滑动槽（413），所述滑动槽（413）的内壁滑动连接有滑动往复板（414），两个所述滑动往复板（414）的远离滑动槽（413）的一侧均固定有拨风板（415），且拨风板（415）上下错位分布，两个所述第二往复丝杆（410）连接有传动结构（416），所述预氧化箱（1）的内壁固定连接有第二加热块（417），所述预氧化箱（1）的内壁固定连接有氧气检测器（418），所述预氧化箱（1）的内壁固定连接有氧气箱（419），所述氧气箱（419）的内壁固定连接有抽风泵（420），所述抽风泵（420）的抽风端固定连通有抽风管（421），所述抽风泵（420）的排风端固定连接有排风管（422），所述排风管（422）的末端穿过氧气箱（419）的外壁并延伸至预氧化箱（1）的内部，所述氧气检测器（418）与抽风泵（420）电信号连接。

5.根据权利要求1所述的一种碳纤维预氧化设备，其特征在于，所述降温机构（5）包括在靠近预氧化箱（1）顶端的横板（28）顶端固定连接的第二滑轮（51），所述预氧化箱（1）的外壁开设有吹风口（52），所述预氧化箱（1）的外壁开设有出气口（53），所述吹风口（52）的内壁固定连接有电动风扇（54），所述预氧化箱（1）的底端开设有安装槽（55），所述安装槽（55）的内壁固定连接有冷凝板（56）。