CN221029053U - 一种用于碳纤维表面处理的水洗装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于碳纤维表面处理的水洗装置，包括框架、浴池、浸没辊、被动辊、驱动辊、水洗喷嘴、浴池框架、曲轴箱、管路系统、辊面清洗系统、压辊、罗拉驱动系统、快速微调轴承座、罩壳、绝缘块、超声振子系统、控制面板、电导率仪、保护装置、电机、控制器箱。该装置是多级浴池水洗卧式串联，结构可靠，浸洗时间延长；集成了多种水洗技术，并对各种水洗技术的参与位点进行了重新设计，水洗效果得到了显著提高；由于加入了微调轴承座，辊子位置更便于调整，操作方便；且系统设有保护措施，操作安全；水洗管路系统与浴池结构组成清晰明了，布置合理；控制集成操作，便于设备的运行与管理。

Description

一种用于碳纤维表面处理的水洗装置

技术领域

本实用新型涉及碳纤维生产设备技术领域，尤其涉及一种用于碳纤维表面处理的水洗装置。

背景技术

随着制造业的发展，人们对高性能、轻量化的材料需求也越来越大。在这种背景下，碳纤维凭借其优质、高性能、轻质的材料性能而深受青睐。碳纤维是一种由含碳量在90％以上的无机高分子纤维，它与各种基体经复合工艺制得的复合材料性能优异，具有极高的强度和刚度，己广泛用于航天航空和尖端军事工业以及民用领域，而且其仍在发展，质量在不断提升，应用领域进一步拓宽，所以人们对于高质量的碳纤维求过于供。

碳纤维生产的工艺流程十分复杂且要求严格，从原丝制备、预氧化、碳化、表面处理到上浆，每个环节都至关重要，碳纤维表面处理的目的是将碳纤维憎液性表面转变为亲液性，从而改善与基体树脂的两相界面粘接，提高复合材料的层间剪切强度，具体可分为电解、水洗、上胶与干燥四个过程。经电解后的碳纤维会附带一定量的电解液，残留电解液会影响碳纤维的上浆过程，因此需要通过水洗装置清洗碳纤维表面的电解液，保证碳纤维的性能达到设计要求。

水洗方法一般有漂洗法、喷淋法和超声波法以及叠层式与并排式水洗两种工艺，较为常用的为并排式的漂洗法与喷淋法结合工艺。

如现有技术中已有层叠式的漂洗法，该对应该方法的装置一般主要包括机架、水洗槽、驱动辊、导向辊、传动系统；立式结构过于简单且不可靠，而且水洗方法只采用了漂洗法，如想加入喷淋法，需对设备进行全面的结构优化，现有技术虽然碳纤维在水洗槽内的停留时间长短可以控制，但是仍然可能存在没有完全清洗干净的问题，且此现有装置没有在线检测碳纤维清洗是否达标的装置。综上所述，现有技术中对多种水洗工艺的结合后设备结构的优化、水洗系统控制、水洗效果检测与保障、人员安全防护等方面都存在显著的不足。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于碳纤维表面处理的水洗装置，以期解决上述背景技术中提出的全部或部分问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种用于碳纤维表面处理的水洗装置，包括：支撑系统、浴池、辊组系统、管路系统、罗拉驱动系统、罩壳、超声振子系统、控制面板、电导率仪、控制器箱。

支撑系统，包括框架、浴池框架，所述框架设于支撑面上，浴池框架固定在框架上，浴池固定在浴池框架上。所述的框架由型钢焊接组装而成，放置于支撑面上，所述的支撑面可以是水平地面，也可以是其他平面，通过地脚螺栓对框架进行固定，保证整体装置的平稳可靠。所述支撑系统内部存有电线布置，用于控制所述水洗装置内的电器设备。

辊组系统，包括浸没辊、被动辊、驱动辊，辊组系统固定在支撑系统上，被动辊设置在浴池碳纤维进口端侧，驱动辊设置在浴池碳纤维出口端侧，浸没辊设置在被动辊与驱动辊之间，且至少有部分浸没辊本体浸入浴池中。所述浸没辊、被动辊、驱动辊的材料均为不锈钢，所述浸没辊至少有部分本体浸入浴池中的去离子水中，其作用为将碳纤维浸没至浴池中；所述的被动辊作用为引导碳纤维通过浴池；所述驱动辊作用为牵引碳纤维，确保碳纤维保持正确的张力比。被动辊、驱动辊可以有若干组，浸没辊设置在浴池最远端的被动辊与驱动辊之间，并且也可以有若干组。

罗拉驱动系统，所述罗拉驱动系统为驱动辊提供动力；罗拉驱动系统可以设置在框架系统内或外，优选设置在浴池底部，通过皮带与驱动辊连接，可以通过控制面板来控制罗拉驱动系统的转速与功率，进而控制碳纤维在水洗装置内部的停留时间。

管路系统与浴池连接，为浴池提供水循环；所述水循环为去离子水循环，水循环包括但不限于流动、更新、排出等操作。所述的管路系统用于保证设备内部所有水路与气路的通畅使用，可以根据需求白行设计与排管，而且管路中装有电动阀，可以通过所述控制面板控制装置运行中所需的流量。

所述罩壳固定在支撑系统上方，所述超声振子系统及电导率仪设置在浴池内。罩壳保护水洗装置，同时其上部设有集气罩，可以通过法兰与碳纤维生产线的抽吸系统连接，将水洗装置内部的废气排出，从而保证在室内的操作人员的健康安全；超声振子系统是用于提高水洗效果的，在超声波作用下，所述浴池内的去离子水和碳纤维发生振动，使得碳纤维处于动态变位状态，从而提高碳纤维内部液体的置换速度；所述电导率仪可以实时在线监测所述浴池第一级去离子水的电导率和溶解氧含量，可以将数值显示在所述控制面板上，便于操作人员监测碳纤维在水洗装置内部的水洗效果。

所述控制器箱与所述水洗装置的电气结构电性连接，控制面板与控制器箱电性连接。控制器箱为集成装置，可以由所述控制面板操作水洗装置内部的所有控制系统，通过所述支撑系统内部的电线进行电信号的传输与反馈。

在一种可优化前述方案的实施方式中，所述浴池为三组，按三级串联设置，固定在浴池框架上。所述浴池材料为不锈钢，从碳纤维进入浴池方向开始计算，依次为1号浴池、2号浴池、3号浴池，超声振子系统设置在3号浴池中，电导率仪设置在1号浴池中，浴池的3级串联结构，增加了碳纤维停留时间，可以更加充分的洗去表面残留的电解液；同时所述的浴池内充满不同温度的去离子水，且去离子水流动方向与碳纤维的走丝方向为对流，每个浴池的温度不同，高温进水低温出水，形成温度梯度，最后在碳纤维进口处通过所述管路系统排出污水。

在一种可优化前述方案的实施方式中，还包括快速微调轴承座、绝缘块，所述快速微调轴承座通过绝缘块与所述支撑系统进行固定连接，所述浸没辊、被动辊、驱动辊固定在所述快速微调轴承座上。可以通过快速微调轴承座微调位置，保证碳纤维在水洗过程中的张紧性。

在一种可优化前述方案的实施方式中，还包括水洗喷嘴，水洗喷嘴设置在浴池出口端，靠近驱动辊。水洗喷嘴为不锈钢材质，水洗喷嘴喷出去离子水，进行碳纤维最后阶段的清洗，进一步提高水洗效果。

在一种可优化前述方案的实施方式中，还包括曲轴箱、电机、保护装置，所述曲轴箱、电机、保护装置设置在支撑系统上部，电机与曲轴箱连接，曲轴箱用于控制保护装置打开或关闭。优选的，所述保护装置为垂直滑动的电动卷帘装置，设置在水洗装置两侧，操作人员可以在水洗装置外部通过控制面板进行操控，如果有需要可以打开所述保护装置，可以进到设备内部进行检修与其它操作，完成后必须关闭保护装置，其作用为保护水洗装置与操作人员的安全。

在一种可优化前述方案的实施方式中，还包括辊面清洗系统，所述辊面清洗系统为具有喷水功能的管路，与管路系统连接，设置在所述浸没辊、被动辊、驱动辊的周边，用于辊面清洗，避免辊面表面存有残留物以致于碳纤维摩擦起毛，降低碳纤维质量。

在一种可优化前述方案的实施方式中，还包括压辊，所述压辊压在驱动辊上。压辊的轴材料为不锈钢，通过与驱动辊之间的挤压，限制碳纤维带走过多的去离子水，过多的去离子水会降低碳纤维的强度和刚度，同时其压紧程度可以在控制面板上操作设定。

在一种可优化前述方案的实施方式中，所述压辊表面有碳钢涂覆橡胶层。

在一种可优化前述方案的实施方式中，所述浴池包括滤网、分配器、水槽，滤网设置在水槽的碳纤维进入端，分配器设置在水槽内与滤网相对的另一端。去离子水首先通过分配器均匀地流入水槽中，与碳纤维丝束进行漂洗工艺；分配器是由若干块不锈钢板组成，从内到外排布的不锈钢板上的孔径不断变小，此结构可以使去离子水在水槽中的流动分布更加均匀，从而提高水洗效果；漂洗之后的去离子水通过滤网进行过滤，筛去洗下的杂质，过滤之后的去离子水通过所述管路系统进行排出。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型是使用在碳纤维表面处理阶段的水洗装置，该装置是多级浴池水洗卧式串联，结构可靠，浸洗时间延长；且集成了多种水洗技术，并对各种水洗技术的参与位点进行了重新设计，水洗效果得到了显著提高；由于加入了微调轴承座，辊子位置更便于调整，操作方便；且系统设有保护措施，操作安全；水洗管路系统与浴池结构组成清晰明了，布置合理；控制集成操作，便于设备的运行与管理。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型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是本实用新型所述一种用于碳纤维表面处理的水洗装置结构示意图；

图2是本实用新型所述水洗装置的浴池结构示意图；

图3是本实用新型所述水洗装置的管路系统结构示意图；

图4是本实用新型所述水洗装置的控制集成简图。

附图标记

1-框架、2-浴池、3-浸没辊、4-被动辊、5-驱动辊、6-水洗喷嘴、7-浴池框架、8-曲轴箱、9-管路系统、10-辊面清洗系统、11-压辊、12-罗拉驱动系统、13-快速微调轴承座、14-罩壳、15-绝缘块、16-超声振子系统、17-控制面板、18-电导率仪、19-保护装置、20-电机、21-控制器箱；

2.1-滤网、2.2-分配器、2.3-水槽；

9.1-后泵系统、9.1.1-1号浴池去离子水入口、9.1.2-1号浴池去离子水出口、9.1.3-污水排放口、9.2-中间泵系统、9.2.1-2号浴池去离子水入口、9.2.2-2号浴池去离子水出口、9.3-前泵系统、9.3.1-3号浴池去离子水入口、9.3.2-3号浴池去离子水出口、9.4-进给系统、9.4.1-水洗喷嘴用去离子水入口、9.4.2-辊面清洗系统用去离子水入口、9.4.3-浴池用去离子水口；

A-1号浴池、B-2号浴池、C-3号浴池、X-走丝方向、Y-去离子水路径。

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。

应注意到：相似的标号在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参见图1至图4，本实施方式提供一种用于碳纤维表面处理的水洗装置。

实施例1：

一种用于碳纤维表面处理的水洗装置，包括：支撑系统、浴池2、辊组系统、管路系统9、罗拉驱动系统12、罩壳14、超声振子系统16、控制面板17、电导率仪18、控制器箱21。支撑系统，包括框架1、浴池框架7，所述框架1设于支撑面上，浴池框架7固定在框架1上，浴池2固定在浴池框架7上。辊组系统，包括浸没辊3、被动辊4、驱动辊5，辊组系统固定在支撑系统上，被动辊4设置在浴池2碳纤维进口端侧，驱动辊5设置在浴池2碳纤维出口端侧，浸没辊3设置在被动辊4与驱动辊5之间，且至少有部分浸没辊3本体浸入浴池2中。罗拉驱动系统12，所述罗拉驱动系统12为驱动辊5提供动力。管路系统9与浴池2连接，为浴池2提供水循环；所述罩壳14固定在支撑系统上方，所述超声振子系统16及电导率仪18设置在浴池2内。所述控制器箱21与所述水洗装置的电气结构电性连接，控制面板17与控制器箱21电性连接。

实施例2：

实施例1的基础上，所述浴池2为三组，按三级串联设置，固定在浴池框架7上。所述浴池2材料为不锈钢，从碳纤维进入浴池方向开始计算，依次为1号浴池A、2号浴池B、3号浴池C，超声振子系统16设置在3号浴池C中，电导率仪18设置在1号浴池A中，所述浴池2包括滤网2.1、分配器2.2、水槽2.3，滤网2.1设置在水槽2.3的碳纤维进入端，分配器2.2设置在水槽内与滤网2.1相对的另一端。

实施例3：

在实施例2的基础上，还包括快速微调轴承座13、绝缘块15及水洗喷嘴6；所述快速微调轴承座13通过绝缘块15与所述支撑系统进行固定连接，所述浸没辊3、被动辊4、驱动辊5固定在所述快速微调轴承座13上；水洗喷嘴6设置在浴池2出口端，靠近驱动辊5。

实施例4：

在实施例3的基础上，还包括曲轴箱8、电机20、保护装置19、辊面清洗系统10、压辊11；所述曲轴箱8、电机20、保护装置19设置在支撑系统上部，电机20与曲轴箱8连接，曲轴箱8用于控制保护装置19打开或关闭；所述辊面清洗系统10为具有喷水功能的管路，与管路系统9连接，设置在所述浸没辊3、被动辊4、驱动辊5的周边；所述压辊11压在驱动辊5上，压辊11表面有碳钢涂覆橡胶层。

以实施例4为例：

所述水洗装置的框架1为焊接件，通过地脚螺栓固定在地面上。

所述浴池框架7通过螺栓固定在所述框架1之上；所述浴池2安装于浴池框架7上；多级水洗浴池由1号浴池A、2号浴池B与3号浴池C水平串联放置，同时每一级浴池下方设有去离子水的管道进出口；其中配套水路的示意图如图2所示，具体的，去离子水由进给系统9.4通过浴池用去离子水口9.4.3对前泵系统9.3进行补水，经过3号浴池去离子水入口9.3.1泵送到3号浴池C中，在3号浴池C中，一部分去离子水通过3号浴池去离子水出口9.3.2回流重新泵送，另一部分去离子水则溢流至2号浴池B中；同理在2号浴池B中，一部分去离子水通过中间泵系统9.2循环利用，另一部分去离子水则溢流至1号浴池A中；在1号浴池A中，一部分去离子水通过后泵系统9.1进行回流，当1号浴池A中的电导率仪18检测出去离子水的浓度过高时，一方面会自动开启进给系统9.3进行补水，另一方面会通过电动阀打开污水排放口9.1.3，将被污染的去离子水排出，从而保证水洗装置内部去离子水的浓度保持在一定范围内，维持水洗装置的清洗效果；所述管路系统9中设有一根连接3个浴池的水平管道，用于保证3个浴池中去离子水的液位相同；同时进给系统9.4通过所述管路系统9将去离子水输送至所述水洗喷嘴6与所述辊面清洗系统10，分别用于喷淋碳纤维丝束与清洁辊面。

所述驱动辊5、被动辊4与浸没辊3通过快速微调轴承座13固定于浴池框架7上；驱动辊5由罗拉驱动系统12通过齿轮系统带动，同时被动辊4与浸没辊3通过皮带被驱动辊5带动，三者转动方向一致；罗拉驱动系统12可以通过控制面板17进行启停控制。压辊11与驱动辊5之间的压紧程度可以由控制面板17进行自定义设置。曲轴箱8通过电机20控制保护装置19的打开与关闭。罩壳14是用来保护水洗装置的，同时其上部设有集气罩，可以通过法兰与碳纤维生产线的抽吸系统连接，将水洗装置内部的废气排出，从而保证在室内的操作人员的健康安全。超声振子系统16放置于3号浴池C中，使得去离子水和碳纤维发生振动，提高碳纤维内部液体的置换速度。控制器箱21为集成装置，可以由控制面板17操作水洗装置内部的所有控制系统，通过浴池框架7内部的电线进行电信号的传输与反馈从而控制水洗装置内的电气设备。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种用于碳纤维表面处理的水洗装置，其特征在于，包括：支撑系统、浴池(2)、辊组系统、管路系统(9)、罗拉驱动系统(12)、罩壳(14)、超声振子系统(16)、控制面板(17)、电导率仪(18)、控制器箱(21)；

支撑系统，包括框架(1)、浴池框架(7)，所述框架(1)设于支撑面上，浴池框架(7)固定在框架(1)上，浴池(2)固定在浴池框架(7)上；

辊组系统，包括浸没辊(3)、被动辊(4)、驱动辊(5)，辊组系统固定在支撑系统上，被动辊(4)设置在浴池(2)碳纤维进口端侧，驱动辊(5)设置在浴池(2)碳纤维出口端侧，浸没辊(3)设置在被动辊(4)与驱动辊(5)之间，且至少有部分浸没辊(3)本体浸入浴池(2)中；

罗拉驱动系统(12)，所述罗拉驱动系统(12)为驱动辊(5)提供动力；

管路系统(9)与浴池(2)连接，为浴池(2)提供水循环；

所述罩壳(14)固定在支撑系统上方，所述超声振子系统(16)及电导率仪(18)设置在浴池(2)内；

所述控制器箱(21)与所述水洗装置的电气结构电性连接，控制面板(17)与控制器箱(21)电性连接。

2.根据权利要求1所述的用于碳纤维表面处理的水洗装置，其特征在于，所述浴池(2)为三组，按三级串联设置，固定在浴池框架(7)上。

3.根据权利要求1所述的用于碳纤维表面处理的水洗装置，其特征在于，还包括快速微调轴承座(13)、绝缘块(15)，所述快速微调轴承座(13)通过绝缘块(15)与所述支撑系统进行固定连接，所述浸没辊(3)、被动辊(4)、驱动辊(5)固定在所述快速微调轴承座(13)上。

4.根据权利要求1所述的用于碳纤维表面处理的水洗装置，其特征在于：还包括水洗喷嘴(6)，水洗喷嘴(6)设置在浴池(2)出口端，靠近驱动辊(5)。

5.根据权利要求1所述的用于碳纤维表面处理的水洗装置，其特征在于：还包括曲轴箱(8)、电机(20)、保护装置(19)，所述曲轴箱(8)、电机(20)、保护装置(19)设置在支撑系统上部，电机(20)与曲轴箱(8)连接，曲轴箱(8)用于控制保护装置(19)打开或关闭。

6.根据权利要求1所述的用于碳纤维表面处理的水洗装置，其特征在于：还包括辊面清洗系统(10)，所述辊面清洗系统(10)为具有喷水功能的管路，与管路系统(9)连接，设置在所述浸没辊(3)、被动辊(4)、驱动辊(5)的周边，用于辊面清洗。

7.根据权利要求1所述的用于碳纤维表面处理的水洗装置，其特征在于：还包括压辊(11)，所述压辊(11)压在驱动辊(5)上。

8.根据权利要求7所述的用于碳纤维表面处理的水洗装置，其特征在于：所述压辊(11)表面有碳钢涂覆橡胶层。

9.根据权利要求1所述的用于碳纤维表面处理的水洗装置，其特征在于：所述浴池(2)包括滤网(2.1)、分配器(2.2)、水槽(2.3)，滤网(2.1)设置在水槽(2.3)的碳纤维进入端，分配器(2.2)设置在水槽内与滤网(2.1)相对的另一端。