CN2513667Y - 连续碳化硅纤维真空冷却辐照装置 - Google Patents

Abstract

碳化硅纤维真空冷却辐照装置,利用同位素或电子加速器的电子束能量对材料进行辐照加工,其特征是辐照箱(1)的顶部开有与电子束相对的透辐照钛泊窗(3),箱内底部长托滚组件(7)支承的纤维轴锭(4)位于辐照钛泊窗(3)下,主动轮托滚由箱外变频电机(9)带动轴锭(4)转动,辐照箱(1)是可通入冷却介质循环的夹层(2)。该装置可降低炭化硅纤维含氧量,并提高纤维的耐温强度达1500℃以上,扩大了产品在航天航空方面的使用范围,无污染,适于规模生产。同时对真空辐照加工其它物质提供了适用的装置。

Description

连续碳化硅纤维真空冷却辐照装置

技术领域：

本实用新型是一种连续碳化硅纤维真空冷却辐照装置，属于材料辐(照)射加工技术领域，特别涉及电子加速器电子束辐照(射)碳化硅纤维生产的辐照加工设备，也适用于其它高分子材料的辐照加工和用于农业科学上培育优良品种的辐照设备。

背景技术：

碳化硅(SiC)纤维作为高耐热、耐氧化材料，是聚合物基、金属基及陶瓷基复合材料的高性能增强纤维。主要应用于航空、航天、核能工业中。碳化硅纺织布巳使用在美国航天飞机上作复合增强材料，由于其良好的机械性能和透波吸波性，正在被用于隐形飞机机体结构材料。作为耐热材料亦被用做宇宙火箭和航空航天喷气发动机的耐热部件等。碳化硅纤维对国防建设、军队装备的现代化以及国民经济发展都具有十分重要的意义。碳化硅纤维作为当今国际材料界的骄子，引起了广泛的关注，作为高科技产品，其经济回报又颇具吸引力。

目前碳化硅纤维生产采用先驱体法制备，其工艺包括聚碳硅烷合成、熔融纺丝、不熔化处理和高温烧成四大工序。不熔化处理工序采用化学热氧不熔化处理技术，其不足之处在于：

1、化学酸碱度、温度不易严格控制，产品成品率低。

2、化学热氧不熔化处理得到的碳化硅纤维材料，含氧量高、耐温温度起点值低(1200℃以下)，大大限制了产品在航天航空方面的使用范围。

3、处理过程中产生的废气废液污染环境，而对废气废液的处理将增大成本。

发明内容：

本实用新型的目的在于避免上述现有技术的不足而提供一种对环境无污染，产品成品率高、含氧量低、性能好、用途广的碳化硅连续纤维真空冷却辐照装置。

本实用新型的目的可以通过以下措施来达到：：辐照箱的顶部开有与电子加速器电子束相对的透辐照钛泊窗，箱内底部一对长托滚组件支承的纤维轴锭位于辐照钛泊窗下，主动轮托滚由箱外变频电机带动旋转并驱使轴锭转动，辐照箱是可通入冷却介质循环的夹层结构。

本实用新型的目的还可以通过以下措施来达到：纤维轴锭是可变缠绕直径的轴锭，其梅花状轮毂由三个拉杆及配套螺母与两侧端板固定连接为一整体，两端板上又相对装配六对端盖，每个端盖均开有限位槽，六根滚柱安装在限位槽中、并可在限位槽中沿半径方向直线移动及定位，纤维缠绕在滚柱上；限位槽中的调节螺母调节滚柱在限位槽中沿半径方向的直线移动及定位即可改变缠绕直径；辐照箱的一侧安装有大口径密封隔离阀门，箱体上开有充入保护性气体的接口和抽真空接口；辐照箱箱体上开有测箱内温升的接口；端板边缘上有滚花。

本实用新型相比已有技术具有如下优点：

1、本装置首次将电子束辐照技术用于连续炭化硅纤维的处理，其结构既能保证置于可变径轴锭上的纤维隔氧受到均匀辐照、又能将辐射时高能电子产生的高温导出，使受辐射加工的材料始终处于予设温度范围，且纤维不至于因收缩而拉断。

2、缠绕纤维的轴锭放入辐照箱内底部的一对长托滚组件上、并位于透辐照钛泊窗下，主动轮托滚与箱外侧的无接触隔离式连轴器吸合并由变频电机带动旋转、使轴锭转动，纤维轴锭端板边缘上的滚花增大端板与主动轮托滚的摩擦，保证纤维受辐照均匀。

3、纤维在受辐照时极易收缩，为避免收缩时纤维被拉断，采用可变径轴锭结构，根据纤维热收缩量的大小，可预先将滚柱调整并扭紧蝶形螺母固定在端盖限位槽的恰当位置即可。

4、箱体夹层接通冷却介质循环系统，解决了纤维极易出现并丝和融化的问题。

5、抽真空和充入保护性气体(氮气、惰性气体)，实现隔氧辐照，解决了在纤维受辐照时，分子极不稳定，分子链中的C、Si很容易被空气中的O₂氧化，生成CO、SiO₂的问题，纤维在真空或惰性气体保护下进行加工处理，可使纤维中的氧含量大大降低，提高纤维的耐温强度(达1500℃以上)，大大扩大了所加工处理的产品在航天航空方面的使用范围。

6、加工处理中无废气废水产生，对环境无污染。

本实用新型不仅只限于电子束辐照碳化硅纤维材料的加工，同时也适用于同位素辐照其他材料的加工，特别是真空状况下引入辐照加工，将对该领域产生极大的影响。

附图说明：

图1为本实用新型结构图

图2为本实用新型结构侧视图

图3为纤维轴锭结构图

图4为纤维轴锭结构剖面图

图5为纤维轴锭端盖结构图

具体实施方式：

本实用新型下面将结合附图作进一步说明：

如图1和图2所示：辐照箱1的顶部开有与电子加速器电子束相对的辐照钛泊窗3，箱内底部一对长托滚组件7支承的纤维轴锭4位于辐照钛泊窗3下，主动轮托滚与箱外侧的无接触隔离式连轴器8吸合并由变频电机9带动旋转，纤维轴锭4端板10边缘上的滚花增大端板与主动轮托滚的摩擦，从而保证轴锭4转动；箱体侧面开有向箱内充入保护性气体的接口17和抽真空接口18及测箱内温升的接口19。辐照箱1是可通入冷却介质循环的夹层2结构；辐照箱1的一端安装有大口径密封隔离阀门5。

如图3、图4和图5所示：纤维轴锭4是可变径轴锭，梅花状轮毂11和端板10由三个拉杆15及六个螺母固定连接为一整体，两个端板10上用螺钉对应固定有六对端盖13，每个端盖13上开有限位槽12，限位槽12中的蝶形调节螺母16调节并固定滚柱14在限位槽12中的直线移动：纤维缠绕在六根滚柱14上，当滚柱向轴心移动时，可调节减小纤维缠绕的直径；滚柱向外移动时，可调节增大纤维缠绕直径。

工作时，将辐照箱1安置于电子加速器电子束下，将缠绕纤维的轴锭4通过大口径密封隔离阀门5，放入箱内底部的一对长托滚组件7上、并位于透辐照钛泊窗3下，通过接口17、18箱内抽真空和充入保护性气体(如氮气、惰性气体)达辐照气氛要求，在箱体夹层2中通入冷却介质并循环，从接口19插入温度计监测箱内的温升。

Claims (6)

1、碳化硅纤维真空冷却辐照装置，利用同位素或电子加速器的电子束能量对材料进行辐照加工，其特征在于：辐照箱(1)的顶部开有与电子加速器电子束相对的透辐照钛泊窗(3)，箱内底部一对长托滚组件(7)支承的纤维轴锭(4)位于辐照钛泊窗(3)下，主动轮托滚由箱外变频电机(9)带动旋转并使轴锭(4)转动，辐照箱(1)是可通入冷却介质循环的夹层结构(2)。

2、如权利要求1所述的碳化硅纤维真空冷却辐照装置，其特征在于纤维轴锭(4)是可变缠绕直径的轴锭，其梅花状轮毂(11)由三个拉杆(15)及配套螺母与两侧端板(10)固定连接为一整体，两端板(10)上相对装配六对端盖(13)，每个端盖均开有限位槽(12)，六根滚柱(14)两端安装在限位槽(12)中、并可在其中沿半径方向直线移动及定位，纤维缠绕在六根滚柱(14)上。

3、如权利要求1或2所述的碳化硅纤维真空冷却辐照装置，其特征在于限位槽(12)中的调节螺母(16)调节滚柱(14)在限位槽(12)中沿半径方向的直线移动及定位。

4、如权利要求1或2所述的碳化硅纤维真空冷却辐照装置，其特征在于辐照箱(1)的一侧安装有大口径密封隔离阀门(5)，箱体上开有充入保护性气体的接口(17)和抽真空接口(18)。

5、如权利要求1或2所述的碳化硅纤维真空冷却辐照装置，其特征在于辐照箱(1)箱体上开有测箱内温升的接口(19)。

6、如权利要求1或2或3所述的碳化硅纤维真空冷却辐照装置，其特征在于端板(10)边缘上有滚花。

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