CN216237409U - 一种pan基碳纤维生产中表面处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种PAN基碳纤维生产中表面处理装置，包括炉壳、炉壳内对称设置有加热管组，丝束口外端上方均设置有集气罩，炉壳内壁两端均设置有固定板，上方固定板内设有气腔，且固定板底端与气腔连通设置有出气头，气腔上端两侧均连通设置有导气管并穿出于炉壳，转子流量计两端均与主球阀连接，两侧导气管之间与副球阀连接，炉壳底端设置有换热箱，集气罩出气端与换热箱连接。通过在转子流量计两端设置主球阀，连通设置在两侧导气管之间的副球阀，在对一侧转子流量计维护更换时，不影响两侧导气管的二氧化碳气体的排入，副吸气机将集气罩吸入废气经过滤箱、换热箱、换热筒对水环腔内水体进行加热，进行废气中热量的二次利用。

Description

一种PAN基碳纤维生产中表面处理装置

技术领域

本实用新型属于碳纤维设备技术领域，具体涉及一种PAN基碳纤维生产中表面处理装置。

背景技术

碳纤维的制备要经过五个阶段：拉丝、牵伸、稳定、碳化、石墨，制作碳纤维的主要原材料有粘胶纤维、聚丙烯腈纤维、沥青、酚醛，由于PAN基碳纤维的生产工艺相对简单，并且具有与其他原丝相同的性能，所以在碳纤维市场领域应用较多，并且占据主导地位。

如申请号为CN201720962693.1的中国专利，其公开了一种PAN基碳纤维生产中表面处理装置，其包含加热管，二氧化碳导气三通管，保温岩棉，转子流量计，球阀，集气罩，二氧化碳压力储罐；电加热管通过镶嵌式的安装方式，整齐排列安装到设备内部，球阀安装在转子流 量计的两端，以防止流量计坏掉可以及时更换或者拆卸清理，球阀和转子流量计之间通过 焊接的方式连接，集气罩安装在装置的进出口，以及时的抽走装备两端溢出的废气。

但是上述方案存在以下不足：

1、上述专利中通过球阀安装在转子流量计的两端，以防止流量计坏掉可以及时更换或者拆卸清理，但是当对转子流量计进行维护更换时，转子流量计所在侧的二氧化碳导气三通管不能够对炉壳内冲入二氧化碳，需要进行停机操作才可更换，降低了炉体的工作效率；

2、通过在炉壳两侧的丝束口上方设置集气罩进行废气收集，但是废气中含有大量的热量，对其直接排出存在能源浪费，不够环保。

为此，我们提出一种PAN基碳纤维生产中表面处理装置，以解决上述背景技术中提到的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种PAN基碳纤维生产中表面处理装置，以解决上述背景技术中存在的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种PAN基碳纤维生产中表面处理装置，包括炉壳、设置在所述炉壳两侧的丝束口，所述炉壳内对称设置有加热管组，炉壳一侧设置有二氧化碳压力储罐，所述丝束口外端上方均设置有集气罩，所述炉壳内壁两端均设置有固定板，上方所述固定板内设有气腔，所述加热管组设置在固定板底端，且固定板底端与气腔连通设置有出气头，所述气腔上端两侧均连通设置有导气管并穿出于炉壳，导气管进气端与转子流量计连接，转子流量计两端均与主球阀连接，两侧所述导气管之间与副球阀连接，所述炉壳底端设置有换热箱，所述集气罩出气端与换热箱连接。

优选的，所述加热管组由若干个加热管构成，且出气头位于所述加热管组之间，所述导气管与气腔连通端为喇叭形结构，所述导气管进气端与三通连接，所述副球阀两端均与导气支管连接，导气支管与相应的所述三通连接，且转子流量计出气端主球阀与三通连接。

通过上述出气头和加热管组的设置，使排入炉壳内的二氧化碳气体更加均匀，并通过主球阀和副球阀对排入的二氧化碳流量进行控制。

优选的，所述二氧化碳压力储罐出气端与二氧化碳导管连接，所述转子流量计进气端主球阀与二氧化碳导管连接，所述气腔内壁顶端一侧布设有导气弧块，导气弧块位于出气头正上方，且导气弧块弧形面朝向炉壳出丝侧。

通过导气弧块能够将排入的二氧化碳引入到出气头内。

优选的，所述炉壳上端设置有主吸气机，主吸气机进气端与靠近出丝侧的所述导气管连接，主吸气机出气端与引气斜管连接并连通于气腔，且引气斜管出气端朝向炉壳进丝侧。

通过主吸气机能够和引气斜管的配合，能够将右侧导气管内的二氧化碳朝气腔内侧排入，提高了二氧化碳的利用率。

优选的，所述换热箱两侧均连通设有气管口，一侧所述气管口与副吸气机连接，两侧所述集气罩出气端均与副吸气机连接，且集气罩与副吸气机之间设置有过滤箱。

通过过滤箱对收集废气进行粉尘过滤，并被副吸气机加压排入到换热箱内进行换热。

优选的，所述炉壳下部内设有水环腔，水环腔上分别设置有注水管口和排水阀口，所述换热箱内设置有换热筒，换热筒两端开口均与气管口位于同一水平线上，所述换热筒内壁上下端交错布设有挡风板组，所述换热筒上端布设有导热翅片组，导热翅片组上部插设在所述水环腔内。

通过挡风板组延长了进入热废气的停留时间，并通过换热筒将热量经导热翅片组传递到水环腔内，水环腔对炉壳起到较好的保温效果。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过在转子流量计两端设置主球阀能够对其开闭状态进行调节，连通设置在两侧导气管之间的副球阀，能够在对一侧转子流量计进行维护更换时，不影响两侧导气管的二氧化碳气体的排入，并通过副吸气机将集气罩吸入废气经过滤箱、换热箱、换热筒、挡风板组和导热翅片组对水环腔内水体进行加热，进行废气中热量的二次利用。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为图1的剖视示意图；

图3为本实用新型的导气弧块结构示意图；

图4为图2的a处放大示意图；

图5为图2的b处放大示意图。

图中：1、炉壳；2、丝束口；3、加热管组；4、二氧化碳压力储罐；5、固定板；6、气腔；7、出气头；8、导气管；9、转子流量计；10、主球阀；11、副球阀；12、换热箱；13、三通；14、导气支管；15、二氧化碳导管；16、导气弧块；17、主吸气机；18、引气斜管；19、气管口；20、副吸气机；21、过滤箱；22、水环腔；23、注水管口；24、排水阀口；25、换热筒；26、挡风板组；27、导热翅片组；101、集气罩。

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。

请参阅图1-5，本实用新型提供一种技术方案：一种PAN基碳纤维生产中表面处理装置，包括炉壳1、设置在所述炉壳1两侧的丝束口2，所述炉壳1内对称设置有加热管组3，炉壳1一侧设置有二氧化碳压力储罐4，所述丝束口2外端上方均设置有集气罩101，所述炉壳1内壁两端均焊接有固定板5，上方所述固定板5内设有气腔6，所述加热管组3固定连接在固定板5底端，且固定板5底端与气腔6连通设置有出气头7，所述气腔6上端两侧均连通设置有导气管8并穿出于炉壳1，所述加热管组3由13个加热管构成，且出气头7位于所述加热管组3之间，这一设置使排出的二氧化碳气体更加均匀，增大了丝束与二氧化碳的接触面积，所述导气管8与气腔6连通端为喇叭形结构，便于对排入二氧化碳气体的扩散。

所述导气管8进气端与三通13连接，所述副球阀11两端均与导气支管14连接，导气支管14与相应的所述三通13连接，且转子流量计9出气端主球阀10与三通13连接，导气管8进气端与转子流量计9连接，转子流量计9两端均与主球阀10连接，两侧所述导气管8之间与副球阀11连接，所述炉壳1底端螺接有换热箱12，换热箱12内壁上涂布有一层隔热层，隔热层为石棉、隔热涂料中的一种，所述集气罩101出气端与换热箱12连接，通过上述设置能够在主球阀10和副球阀11的共同作用下便于对转子流量计9的开闭状态进行调节，当需要对其中一个转子流量计9进行维护更换时，只需将故障的转子流量计9两端的主球阀10关闭，并将副球阀11打开，使另一侧完好的转子流量计9共同对故障端进行二氧化碳输送计量，不需要对炉壳1进行停机便可对故障转子流量计9进行维护更换，具有较好的可持续工作特点。

转子流量计是根据节流原理测量流体流量的，但是它是改变流体的流通面积来保持转子上下的差压恒定，故又称为变流通面积恒差压流量计，也称为浮子流量计，转子流量计由两个部件组成，转子流量计一件是从下向上逐渐扩大的锥形管；转子流量计另一件是置于锥形管中且可以沿管的中心线上下自由移动的转子，转子流量计当测量流体的流量时，被测流体从锥形管下端流入，流体的流动冲击着转子，并对它产生一个作用力；当流量足够大时，所产生的作用力将转子托起，并使之升高，同时，被测流体流经转子与锥形管壁间的环形断面，这时作用在转子上的力有三个，流体对转子的动压力、转子在流体中的浮力和转子自身的重力。

所述二氧化碳压力储罐4出气端与二氧化碳导管15连接，所述转子流量计9进气端主球阀10与二氧化碳导管15连接，所述气腔6内壁顶端右侧布设有导气弧块16，导气弧块16位于出气头7正上方，且导气弧块16弧形面朝向炉壳1出丝侧，所述炉壳1上端螺接有主吸气机17，主吸气机17进气端与靠近出丝侧的所述导气管8连接，主吸气机17吸力较小，不影响右侧导气管8内二氧化碳向气腔6的排入，只会吸入部分导气管8内的二氧化碳气体使用，主吸气机17出气端与引气斜管18连接并连通于气腔6，且引气斜管18出气端朝向炉壳1进丝侧，上述设置能够减少气腔6右侧流失的二氧化碳量，使进入气腔6右侧的二氧化碳集中于炉壳1中部位置，延长了右侧排出二氧化碳与丝束的表面处理反应时间。

所述换热箱12两侧均连通设有气管口19，右侧所述气管口19与副吸气机20连接，两侧所述集气罩101出气端均与副吸气机20连接，且集气罩101与副吸气机20之间连通设置有过滤箱21，过滤箱21内设置有滤尘网板和活性炭板，能够对吸入废气进行有效的净化过滤处理。

所述炉壳1下部内设有水环腔22，水环腔22上分别设置有注水管口23和排水阀口24，排水阀口24上设置的截止阀便于对水环腔22内的液态水进行更换，所述换热箱12内设置有换热筒25，换热筒25两端开口均与气管口19位于同一水平线上，换热筒25为导热材质，并能够接收气管口19排入的废气，

所述换热筒25内壁上下端交错布设有挡风板组26，挡风板组26延长了排入换热筒25废气的停留时间，挡风板组26为导热材料，所述换热筒25上端布设有导热翅片组27，导热翅片组27具有较好的导热性能，导热翅片组27上部插入在所述水环腔22内，导热翅片组27将吸收的热量传递到水环腔22内，对水环腔22内的水体进行加热处理，从而对炉壳1外侧进行保温处理，具有较好的热利用率。

本实施例的工作原理如下：当需要对PAN基碳纤维进行表面处理时，将PAN基碳纤维穿入到炉壳1内的加热管组3之间后，将加热管组3、二氧化碳压力储罐4、主吸气机17和副吸气机20电源端连接外置电源插座上，打开主球阀10关闭副球阀11，通过注水管口23向水环腔22内注入液态水并密封，通过二氧化碳压力储罐4经二氧化碳导管15向两侧的导气管8排入二氧化碳气体，二氧化碳气体排入到气腔6内后经出气头7均匀排入到经过的纤维丝束上，启动主吸气机17和副吸气机20，主吸气机17将右侧导气管8内的部分二氧化碳气体通过引气斜管18斜向排入到气腔6右侧，并在导气弧块16的辅助下使二氧化碳气体排入有靠中部位的出气头7端，延长了右侧气腔6内排入二氧化碳气体的停留时间，丝束纤维在炉壳1内与二氧化碳在高温的条件下进行反应，在纤维的表面产生刻蚀，完成表面处理，且副吸气机20将集气罩101吸入的废气经过滤箱21过滤净化后排入到换热箱12内，并在挡风板组26的阻挡下延长了废气在换热筒25内的停留时间，导热翅片组27将换热筒25内吸入的热量传递给水环腔22内，水环腔22内加热水体对炉壳1进行有效的保温加热，对废气中的热量进行有效的二次利用。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种PAN基碳纤维生产中表面处理装置，包括炉壳（1）、设置在所述炉壳（1）两侧的丝束口（2），所述炉壳（1）内对称设置有加热管组（3），炉壳（1）一侧设置有二氧化碳压力储罐（4），所述丝束口（2）外端上方均设置有集气罩（101），其特征在于：所述炉壳（1）内壁两端均设置有固定板（5），上方所述固定板（5）内设有气腔（6），所述加热管组（3）设置在固定板（5）底端，且固定板（5）底端与气腔（6）连通设置有出气头（7），所述气腔（6）上端两侧均连通设置有导气管（8）并穿出于炉壳（1），导气管（8）进气端与转子流量计（9）连接，转子流量计（9）两端均与主球阀（10）连接，两侧所述导气管（8）之间与副球阀（11）连接，所述炉壳（1）底端设置有换热箱（12），所述集气罩（101）出气端与换热箱（12）连接。

2.根据权利要求1所述的一种PAN基碳纤维生产中表面处理装置，其特征在于：所述加热管组（3）由若干个加热管构成，且出气头（7）位于所述加热管组（3）之间，所述导气管（8）与气腔（6）连通端为喇叭形结构。

3.根据权利要求1所述的一种PAN基碳纤维生产中表面处理装置，其特征在于：所述导气管（8）进气端与三通（13）连接，所述副球阀（11）两端均与导气支管（14）连接，导气支管（14）与相应的所述三通（13）连接，且转子流量计（9）出气端主球阀（10）与三通（13）连接。

4.根据权利要求1所述的一种PAN基碳纤维生产中表面处理装置，其特征在于：所述二氧化碳压力储罐（4）出气端与二氧化碳导管（15）连接，所述转子流量计（9）进气端主球阀（10）与二氧化碳导管（15）连接，所述气腔（6）内壁顶端一侧布设有导气弧块（16），导气弧块（16）位于出气头（7）正上方，且导气弧块（16）弧形面朝向炉壳（1）出丝侧。

5.根据权利要求1所述的一种PAN基碳纤维生产中表面处理装置，其特征在于：所述炉壳（1）上端设置有主吸气机（17），主吸气机（17）进气端与靠近出丝侧的所述导气管（8）连接，主吸气机（17）出气端与引气斜管（18）连接并连通于气腔（6），且引气斜管（18）出气端朝向炉壳（1）进丝侧。

6.根据权利要求1所述的一种PAN基碳纤维生产中表面处理装置，其特征在于：所述换热箱（12）两侧均连通设有气管口（19），一侧所述气管口（19）与副吸气机（20）连接，两侧所述集气罩（101）出气端均与副吸气机（20）连接，且集气罩（101）与副吸气机（20）之间设置有过滤箱（21）。

7.根据权利要求6所述的一种PAN基碳纤维生产中表面处理装置，其特征在于：所述炉壳（1）下部内设有水环腔（22），水环腔（22）上分别设置有注水管口（23）和排水阀口（24），所述换热箱（12）内设置有换热筒（25），换热筒（25）两端开口均与气管口（19）位于同一水平线上。

8.根据权利要求7所述的一种PAN基碳纤维生产中表面处理装置，其特征在于：所述换热筒（25）内壁上下端交错布设有挡风板组（26），所述换热筒（25）上端布设有导热翅片组（27），导热翅片组（27）上部插设在所述水环腔（22）内。

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