CN217173955U - 一种碳纤维用低温碳化炉炉头气封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种碳纤维用低温碳化炉炉头气封装置，包括：对称设置的进口炉头、出口炉头、密封插板、氮气吹入口、碳纤维进入口与输出端口；其中，进口炉头、出口炉头、密封插板在对称的两边各设置三组，密封插板将单侧的三组进口炉头、与单侧的三组出口炉头分开，每个进口炉头、出口炉头上沿轴线对称设置氮气分配管；其中，进口炉头、出口炉头尾部各设置一组炉腔吹扫氮气分配管；进口炉头上设置的是高温氮气进气口，出口炉头设置的常温氮气进入口，氮气进入口均通过氮气分配管进入炉头气封。本实用新型的装置有效降低碳纤维在低温碳化过程中的氧化机率，低温碳化炉内微氧含量控制在4ppm以内，进而实现碳纤维可保持较好性能的技术问题。

Description

一种碳纤维用低温碳化炉炉头气封装置

技术领域

本发明涉及一种碳纤维用低温碳化炉炉头气封装置，涉及碳纤维生产领域。

背景技术

碳纤维是含碳量高于92％的无机高分子纤维，是一种高强度和模量的耐高温纤维，为化纤的高端品种。其中含碳量高于99％的称石墨纤维，用碳纤维复合的工程材料优于金属材料，其抗拉强度高于钢材的3-4倍，耐疲劳高2倍，重量比钢材轻3-4倍，热膨胀小4-5倍。其特性有高硬度，高强度，重量轻，高耐化学性，耐高温和低的热膨胀，碳纤维被广泛应用于航天航空、高速轨道交通、体育用品、化工机械、电力设施、纺织机械等领域。

在碳纤维工业生产的低温碳化工艺过程中，较为影响碳纤维碳化处理效果及性能的关键装置之一为低温碳化炉，而其低温碳化炉的氮气密封性能影响尤为显著。保持低温碳化装置或体系中的“复合气体纯净”是提高碳纤维性能的核心技术，所以，低温碳化炉炉头的氮气密封性能直接影响碳纤维工业生产的性能指标和设备运行周期。

由上述可知，实现效果较优的低温碳化炉炉头的氮气密封装置，是有效优化碳纤维工业生产的性能指标和设备运行周期的必要的技术改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述技术问题，提供一种碳纤维用低温碳化炉炉头气封装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的:

一种低温碳化炉炉头用氮气密封装置，该装置设置在马弗炉的进、出端口，包括：对称设置的进口炉头、出口炉头、密封插板、氮气吹入口、碳纤维进入口与输出端口；其中，进口炉头、出口炉头、密封插板在对称的两边各设置三组，密封插板将单侧的三组进口炉头、与单侧的三组出口炉头分开，每个进口炉头、出口炉头上沿轴线对称设置氮气分配管；其中，进口炉头、出口炉头尾部各设置一组炉腔吹扫氮气分配管；进口炉头上设置的是高温氮气进气口，出口炉头设置的常温氮气进入口，氮气进入口均通过氮气分配管进入炉头气封。

进一步的，氮气分配管与低温碳化炉炉头通过卡箍连接，氮气进入炉头角度可自由调节。

进一步的，密封插板与炉头通过连接法兰与调节螺杆连接，密封插板分为两层，上层插板整体固定于顶部，下层插板从两侧插入；插板可调节密封口大小，避免与运行碳丝摩擦。

进一步的，密封插板与氮气分配管相互间隔安装，每两组插板与一组氮气分配管形成微正压腔，通过调节氮气进入量，调节腔内压力；隔绝炉内与炉外氧气，保证炉内绝氧状态。

进一步的，在碳纤维导入、导出口均加装密封挡板，且密封挡板可以自动调节装置，可电动调节，手动微调出口大小，而调节氮气导出端的流量。

进一步的，本实用新型装置设置有碳纤维导入、导出端口，两端装有氮气密封炉头装置，且氮气密封炉头各装有一套(多组)氮气分配管进入炉头。密封隔板为不锈钢材质，通过无缝焊接实现体系内密闭。

进一步的，密封插板与炉头通过连接法兰与调节螺杆连接，碳丝进出口大小可做自由调节。

与现有技术相比，本实用新型的优点是:

1.本实用新型是在低温碳化炉马弗炉的进、出端口增加1套(多组)低温碳化炉炉头氮气密封装置。2.低温碳化炉通过密封插板与氮气分配管形成微正压腔，通过调节氮气进入量，调节腔内压力，隔绝炉内与炉外氧气，可有效阻止马弗内氧气的进入，可有效降低碳纤维在低温碳化过程中的氧化机率，进而满足碳化的工艺技术要求。3.本实用新型能有效降低碳纤维在低温碳化过程中的氧化机率，低温碳化炉内微氧含量控制在 4ppm以内，进而实现碳纤维可保持较好性能的技术问题。

附图说明

图1为低温炉进出口炉头结构示意图。

图2-1为微正压腔剥视图；图2-2为微正压腔正视图。

图中，标记为:t--碳纤维丝，a1--进口炉头，a2--出口炉头，c1-4--高温氮气分配管， d1-4--常温氮气分配管，b--密封插板，m1-2--炉头密封挡板，f--马弗炉；

图中，t--碳纤维丝，b1-上密封板，b2，b3-密封插板c--氮气分配管，q--微正压腔，q1-2-开口，p--压力传感器接头，h--调节杆，k--密封法兰。

具体实施方式

以下提供本实用新型低温碳化炉炉头氮气密封装置的具体实施方式，结合附图加以说明。

本实用新型的目的在于克服现有装置及技术的不足，提供一种新型碳纤维用低温碳化炉炉头气封装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种低温碳化炉炉头用氮气密封装置，包括进出口炉头，密封插板，碳纤维进入及输出端口，氮气吹入口；进出口炉头密封插板设置各设置三组，与氮气分配管间隔设置；高温氮气进气口四组，常温氮气进入口四组，每组氮气通过分配管进入炉头。密封插板与氮气分配管相互间隔安装，每两组插板与一组氮气分配管形成微正压腔q。

如图1低温碳化炉马弗炉f为碳纤维低温碳化区，进出口炉头a1，a2为炉头用氮气密封装置，t为碳纤维丝，a1为进口炉头，a2为出口炉头，c1-4为高温氮气分配管，d1-4 为常温氮气分配管，b为密封插板，b1为上密封插板，b2，b3为下密封插板，m1-2为炉头密封挡板，c为氮气分配管，q为微正压腔，q1-2为开口，h为调节螺杆，m为法兰，p为压力传感器接头，k为连接法兰。

低温碳化炉马弗炉f与进出口炉头a1，a2采用连接法兰k与调节螺杆h连接连接。

碳丝t由m1进m2出，密封挡板m1,m2，m3开口大小调节范围5～150mm；插板b1 固定于碳丝上面，插板b1,b2从炉头两侧插入与炉头法兰连接，调节b1,b2角度，q1， q2开口大小在5～20mm；c1,c2,c3,c4通入高温氮气，d1,d2,d3,d4通入常温氮气，氮气分配管出口角度调节范围0～45°，调节氮气流量，p的压力在5～10Pa。

在设备长时间运行后，低温碳化炉马弗炉内积聚大量碳灰，将炉头密封挡板m1,m2打开，插板b1，b2从两侧抽出，在设备运行状态下对温碳化炉马弗炉内进行清理。

经改进后低温碳化炉马弗炉f经低温碳化炉炉头a1，a2，通过氮气密封装置处理后，纤维在低温碳化处理时，低温碳化炉马弗炉f内绝氧效果显著；该装置在设备运行状态低温碳化炉马弗炉内积聚大量碳灰可有效快速的清理；达到预期的设计目标要求。保证了纤维在低温碳化时纤维质量稳定，生产工艺稳定，提高了碳纤维品质和质量。

本实用新型是有效降低碳纤维在低温碳化过程中的氧化机率，低温碳化炉内微氧含量控制在4ppm以内，进而实现碳纤维可保持较好性能的技术问题，并延长设备连续运行时间，降低了因设备停车清理而造成的运行成本。

由上述可知，解决低温碳化炉炉头气封问题，有效优化碳纤维工业生产的性能指标和设备运行周期的必要的技术改进。

Claims (7)

1.一种碳纤维用低温碳化炉炉头气封装置，该装置设置在马弗炉的进、出端口，其特征在于，包括：对称设置的进口炉头、出口炉头、密封插板、氮气吹入口、碳纤维进入口与输出端口；其中，进口炉头、出口炉头、密封插板在对称的两边各设置三组，密封插板将单侧的三组进口炉头、与单侧的三组出口炉头分开，每个进口炉头、出口炉头上沿轴线对称设置氮气分配管；其中，进口炉头、出口炉头尾部各设置一组炉腔吹扫氮气分配管；进口炉头上设置的是高温氮气进气口，出口炉头设置的常温氮气进入口，氮气进入口均通过氮气分配管进入炉头气封。

2.根据权利要求1所述的碳纤维用低温碳化炉炉头气封装置，其特征在于，氮气分配管与低温碳化炉炉头通过卡箍连接，氮气进入炉头角度可自由调节。

3.根据权利要求1所述的碳纤维用低温碳化炉炉头气封装置，其特征在于，密封插板与炉头通过连接法兰与调节螺杆连接，密封插板分为两层，上层插板整体固定于顶部，下层插板从两侧插入；插板可调节密封口大小，避免与运行碳丝摩擦。

4.根据权利要求1所述的碳纤维用低温碳化炉炉头气封装置，其特征在于，密封插板与氮气分配管相互间隔安装，每两组插板与一组氮气分配管形成微正压腔，通过调节氮气进入量，调节腔内压力；隔绝炉内与炉外氧气，保证炉内绝氧状态。

5.根据权利要求1所述的碳纤维用低温碳化炉炉头气封装置，其特征在于，在碳纤维导入、导出口均加装密封挡板，且密封挡板可以自动调节装置，可电动调节，手动微调出口大小，而调节氮气导出端的流量。

6.根据权利要求1所述的碳纤维用低温碳化炉炉头气封装置，其特征在于，密封隔板为不锈钢材质，通过无缝焊接实现体系内密闭。

7.根据权利要求1所述的碳纤维用低温碳化炉炉头气封装置，其特征在于，密封插板与炉头通过连接法兰与调节螺杆连接，碳丝进出口大小自由调节。

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