CN213295589U - 一种便于输送的碳纤维生产设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种便于输送的碳纤维生产设备，包括支撑柱、传送系统和反应室，所述支撑柱上方焊接有安装系统，所述安装系统上方安装有传送系统，所述安装系统内安装有第一安装板和第二安装板，且第一安装板位于第二安装板一侧，所述第一安装板上方安装有反应室，所述第二安装板上方安装有干燥装置和电机，且电机位于干燥装置一侧，所述第二安装板上方安装有上浆装置，且上浆装置位于电机一侧，所述第二安装板上方安装有处理箱，且处理箱位于上浆装置一侧，所述第二安装板底部焊接有浆液箱和水泵，且水泵位于浆液箱一侧，所述第一安装板底部安装有蓄电池。本实用新型中的传送系统，可有效对碳纤维进行预处理、输送和卷收，增加设备的经济性。

Description

一种便于输送的碳纤维生产设备

技术领域

本实用新型涉及生产设备技术领域，具体为一种便于输送的碳纤维生产设备。

背景技术

碳纤维，全称是碳纤维增强复合材料，是一种由有机纤维通过高温分解法制作成的、含碳量在95％以上的新型复合材料，既具有碳材料本身固有的坚固性的同时，相较于同等坚固的钢铁相比，质量大大降低，方便装备减重与携带，此外碳纤维还具有纺织纤维的柔软可加工性，使其广泛应用于航天、土建、汽车制造等行业，碳纤维工业发展前景十分广阔。

现有的装置存在的缺陷是：

1、现有的碳纤维生产设备未考虑到材料加工前需要进行一定的预处理程序，由于在碳纤维在生产加工中，固化过程不可逆，若碳纤维表面出现瑕疵、褶皱等，加工原材料只能报废，浪费材料的同时也加大了企业的生产成本。

2、现有的碳纤维生产设备工序较为复杂，占地面积较大，在碳纤维的生产过程中材料间的输送十分不方便，尤其是在预氧化后需要及时进行碳化这一步工序，避免预氧化后的材料冷却，预氧化铝和碳化炉之间的距离会加大输送这一工序的难度，造成碳纤维加工失败。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种便于输送的碳纤维生产设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种便于输送的碳纤维生产设备，包括支撑柱、传送系统和反应室，所述支撑柱的上方焊接有安装系统，所述安装系统的上方通过支撑架安装有传送系统，所述安装系统的内部安装有第一安装板和第二安装板，且第一安装板位于第二安装板的一侧，所述第一安装板的上方安装有反应室，且安装在第一安装板上方的传送辊位于反应室的内部，所述第二安装板的上方安装有干燥装置和电机，且电机位于干燥装置的一侧，所述第二安装板的上方安装有上浆装置，且上浆装置位于电机的一侧，所述第二安装板的上方安装有处理箱，且处理箱位于上浆装置的一侧，所述第二安装板的底部焊接有浆液箱和水泵，且水泵位于浆液箱的一侧，所述第一安装板的底部焊接安装有蓄电池。

优选的，第一安装板与第二安装板之间存在高度差。

优选的，所述传送系统的内部通过支撑架安装有束丝辊和卷丝辊，且束丝辊位于卷丝辊的一侧，束丝辊和卷丝辊的中间安装有四根传送辊，且四根传送辊均安装在第一安装板和第二安装板的上方。

优选的，所述反应室的顶部通过螺栓安装有第一微波加热器和第二微波加热器，且第二微波加热器位于第一微波加热器的一侧，所述反应室的顶部通过螺栓安装有第三微波加热器，且第三微波加热器位于第二微波加热器的一侧。

优选的，所述干燥装置的内部通过安装杆的一侧表面焊接有连接件，连接件的末端通过延伸件安装有风扇，所述干燥装置的另一侧表面通过螺栓安装有插头。

优选的，所述浆液箱的一侧外壁上焊接有进液口。

优选的，所述上浆装置的表面通过安装杆安装有一组相对的安装杆，安装杆的表面安装有三组相对的喷头。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过安装有束丝辊，可将碳纤维加工的原材料——聚丙烯腈纤维原丝平整束缚在束丝辊上，在加工过程中，束丝辊通过转动，光滑的束丝辊表面可抹平聚丙烯腈纤维原丝表面的褶皱，实现聚丙烯腈纤维原丝的预处理，避免因聚丙烯腈纤维原丝存在的褶皱等原因，造成碳纤维加工的失败，提高聚丙烯腈纤维原丝的材料利用率，也为企业节省了生产成本。

2、本实用新型通过安装有反应室，可将碳纤维加工过程的预氧化、碳化和石墨化这三道工序集中在一起，通过对反应室内的微波加热器的温度进行阶梯式升温，可有效缩减三道工序间的输送距离，避免聚丙烯腈纤维原丝在工序转换间因输送距离的原因，导致热度散失，影响后续工序的加工，从而保证了碳纤维加工质量和效果，热量的保存，也在一定程度上避免了再加热的必要性，节省了电力成本。

附图说明

图1为本实用新型的整体剖面示意图；

图2为本实用新型的左侧结构示意图；

图3为本实用新型的右侧结构示意图；

图4为本实用新型的干燥装置结构示意图。

图中：1、支撑柱；2、安装系统；201、第一安装板；202、第二安装板； 3、传送系统；301、束丝辊；302、传送辊；303、卷丝辊；4、反应室；401、第一微波加热器；402、第二微波加热器；403、第三微波加热器；5、干燥装置；501、风扇；502、连接件；503、插头；6、水泵；7、浆液箱；8、处理箱；9、上浆装置；901、喷头；902、安装杆；10、电机；11、蓄电池。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-4，本实用新型提供的一种实施例：一种便于输送的碳纤维生产设备，包括支撑柱1、传送系统3、反应室4，所述支撑柱1的上方焊接有安装系统2，安装系统2为传送系统3、反应室4等提供了安装位置，使其可以较为紧凑的安装在设备中，缩短输送距离，所述安装系统2的上方通过支撑架安装有传送系统3，传送系统3可将碳纤维加工的原材料——聚丙烯腈纤维原丝进行相应的平褶预处理以避免加工失败，保证加工质量，还可对加工完毕后的碳纤维进行卷收，无需安排工作人员进行人工卷收，减轻人力负担，所述安装系统2的内部安装有第一安装板201和第二安装板202，且第一安装板201位于第二安装板202的一侧，所述第一安装板201的上方安装有反应室4，且安装在第一安装板201上方的传送辊302位于反应室4内部，反应室 4通过对内部的微波加热器的温度进行阶梯式升温，可有效将碳纤维加工过程的预氧化、碳化和石墨化这三道工序结合在一起，缩短输送距离，减免热量损失，节省电力成本，所述第二安装板202的上方安装有干燥装置5和电机 10，且电机10位于干燥装置5的一侧，干燥装置5用于干燥上浆后的碳纤维成品，使其表面的浆液迅速干燥，避免卷收时发生浆液的粘结，影响碳纤维的观感和使用感，电机10的型号为Y80M1-2电机，可通过带动传送轮的转动，带动卷丝辊303的转动，间接实现整个传送系统3的运转，实现装置的自动化，所述第二安装板202的上方安装有上浆装置9，且上浆装置9位于电机10的一侧，上浆装置9可将浆液箱7中的浆液通过喷头901均匀的喷射到碳纤维成品上，完成上浆工作，所述第二安装板202的上方安装有处理箱8，且处理箱8位于上浆装置9的一侧，处理箱8中盛放有硫酸铵电解质溶液，对浸入的碳纤维进行表面处理，使其产生适合粘结的表面形态，从而改善碳纤维的亲和性，所述第二安装板202的底部焊接有浆液箱7和水泵6，且水泵6 位于浆液箱7的一侧，浆液箱7中盛放有上浆剂，上浆剂可在碳纤维的表面形成一层薄膜，提高碳纤维的集束性和耐磨性，减少加工过程中的起毛现象，保证碳纤维的加工质量，水泵6通过软管可将浆液箱7中的上浆剂转移至上浆装置9中，便于上浆装置9的工作，所述第一安装板201的底部焊接安装有蓄电池11，蓄电池11则是为反应室4内部的微波加热器提供动力源，使其正常工作。

进一步，第一安装板201与第二安装板202之间存在高度差，第一安装板201为束丝辊301、传送辊302、反应室4和蓄电池11提供了安装位置，第二安装板202则为卷丝辊303、传送辊302和干燥装置5等提供了安装位置，且第一安装板201高于第二安装板202，可方便石墨化后的聚丙烯腈纤维原丝进入处理箱8中进行处理，使得设备的安装更具合理性。

进一步，所述传送系统3的内部通过支撑架安装有束丝辊301和卷丝辊 303，且束丝辊301位于卷丝辊303的一侧，束丝辊301和卷丝辊303的中间安装有四根传送辊302，且四根传送辊302均安装在第一安装板201和第二安装板202的上方，束丝辊301在工作时，通过转动，使得光滑的表面与聚丙烯腈纤维原丝间进行摩擦接触，有效抹平聚丙烯腈纤维原丝表面的褶皱，实现加工前的预处理，避免因褶皱等原因，造成碳纤维加工的失败，提高材料利用率，传送辊302用于输送碳纤维进行工序间的流转，使得设备可自动化操作，解放人工，卷丝辊303通过转动，可对加工完毕后的碳纤维进行卷收，无需安排工作人员进行人工卷收，减轻人力负担。

进一步，所述反应室4的顶部通过螺栓安装有第一微波加热器401和第二微波加热器402，且第二微波加热器402位于第一微波加热器401的一侧，所述反应室4的顶部通过螺栓安装有第三微波加热器403，且第三微波加热器 403位于第二微波加热器402的一侧，第一微波加热器401的加热温度范围为 200到300℃，使得聚丙烯腈纤维原丝中的线型分子链转化为耐热的梯形结构，使得聚丙烯腈纤维原丝具备更好的耐热性，为后续的升温处理做好准备，第二微波加热器402的加热范围为1000到1500℃，聚丙烯腈纤维原丝中的纤维在此温度区间中产生交联环化和缩聚等反应，从而脱除氢、氮、氧原子，最后形成二维碳环平面网状结构的碳纤维，为下一步碳纤维的石墨化提供可能，第三微波加热器403的加热温度范围为2500到3000℃，通过更高温的处理，使得碳化后的碳纤维中的碳含量进一步提高，由碳纤维变成石墨纤维，使得制成的碳纤维成品具备更高的耐热性和延伸性，高含量的碳也使得碳纤维成品具备更强的坚固性。

进一步，所述干燥装置5的内部通过支撑杆的一侧表面焊接有连接件502，连接件502的末端通过延伸件安装有风扇501，所述干燥装置5的另一侧表面通过螺栓安装有插头503，风扇501通过转动内部的扇叶，带动风扇501周遭的空气进行流动，产生风力，风力会加速上浆后的碳纤维成品干燥速度，减少成品间的黏粘，便于卷丝辊303的工作，连接件502可通过工作角度的变化，改变风扇501与需要干燥的成品间的竖直夹角，可依据实际需要改变风扇501的工作角度，使得设备更具灵活性，插头503用于接通外部电源，使得风扇501可以运转起来，提供持续的风力支持。

进一步，所述浆液箱7的一侧外壁上焊接有进液口701，进液口701便于工作人员对浆液箱7中的上浆剂进行补充，以保证浆液箱7内部的上浆剂份量充足。

进一步，所述上浆装置9的表面通过支撑杆安装有一组相对的安装杆902，安装杆902的表面安装有三组相对的喷头901，安装杆902为喷头901提供安装位置，喷头901为雾化喷头，可将上浆剂雾化后喷射到碳纤维成品表面，既确保碳纤维成品可以均匀的上浆，也有效避免了上浆剂因过度使用造成的浪费，也为干燥装置5减轻了工作压力。

工作原理：工作人员在使用该装置时，先将聚丙烯腈纤维原丝安放在传送系统3上，保持一定的张力，避免原丝过长导致塌落，影响传送系统3的顺利运行，利用反应室4对其进行预氧化、碳化和石墨化后，进入处理箱8 中，改善碳纤维的亲和性，随后对其进行上浆工作，提高碳纤维的耐磨性，从而减少起毛现象，保证碳纤维的加工质量，上浆结束后，利用干燥装置5 使得上浆后的碳纤维表面的水分快速挥发，避免卷收时出现粘结现象，影响碳纤维的使用感和观感。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种便于输送的碳纤维生产设备，包括支撑柱(1)、传送系统(3)和反应室(4)，其特征在于：所述支撑柱(1)的上方焊接有安装系统(2)，所述安装系统(2)的上方通过支撑架安装有传送系统(3)，所述安装系统(2)的内部安装有第一安装板(201)和第二安装板(202)，且第一安装板(201)位于第二安装板(202)的一侧，所述第一安装板(201)的上方安装有反应室(4)，且安装在第一安装板(201)上方的传送辊(302)位于反应室(4)内部，所述第二安装板(202)的上方安装有干燥装置(5)和电机(10)，且电机(10)位于干燥装置(5)的一侧，所述第二安装板(202)的上方安装有上浆装置(9)，且上浆装置(9)位于电机(10)的一侧，所述第二安装板(202)的上方安装有处理箱(8)，且处理箱(8)位于上浆装置(9)的一侧，所述第二安装板(202)的底部焊接有浆液箱(7)和水泵(6)，且水泵(6)位于浆液箱(7)的一侧，所述第一安装板(201)的底部焊接安装有蓄电池(11)。

2.根据权利要求1所述的一种便于输送的碳纤维生产设备，其特征在于：第一安装板(201)与第二安装板(202)之间存在高度差。

3.根据权利要求1所述的一种便于输送的碳纤维生产设备，其特征在于：所述传送系统(3)的内部通过支撑架安装有束丝辊(301)和卷丝辊(303)，且束丝辊(301)位于卷丝辊(303)的一侧，束丝辊(301)和卷丝辊(303)的中间安装有四根传送辊(302)，且四根传送辊(302)均安装在第一安装板(201)和第二安装板(202)的上方。

4.根据权利要求1所述的一种便于输送的碳纤维生产设备，其特征在于：所述反应室(4)的顶部通过螺栓安装有第一微波加热器(401)和第二微波加热器(402)，且第二微波加热器(402)位于第一微波加热器(401)的一侧，所述反应室(4)的顶部通过螺栓安装有第三微波加热器(403)，且第三微波加热器(403)位于第二微波加热器(402)的一侧。

5.根据权利要求1所述的一种便于输送的碳纤维生产设备，其特征在于：所述干燥装置(5)的内部通过支撑杆的一侧表面焊接有连接件(502)，连接件(502)的末端通过延伸件安装有风扇(501)，所述干燥装置(5)的另一侧表面通过螺栓安装有插头(503)。

6.根据权利要求1所述的一种便于输送的碳纤维生产设备，其特征在于：所述浆液箱(7)的一侧外壁上焊接有进液口(701)。

7.根据权利要求1所述的一种便于输送的碳纤维生产设备，其特征在于：所述上浆装置(9)的表面通过支撑杆安装有一组相对的安装杆(902)，安装杆(902)的表面安装有三组相对的喷头(901)。

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