一種抽真空後充入氣體製造碳纖維的高溫碳化爐的製作方法
2023-10-09 12:18:14 1
專利名稱：一種抽真空後充入氣體製造碳纖維的高溫碳化爐的製作方法
技術領域：
本發明涉及碳纖維製造設備，尤其涉及一種抽真空後充入氣體製造碳纖維的高溫碳化爐。
背景技術：
碳纖維是由不完全石墨結晶沿纖維軸向排列的一種多晶的新型無機非金屬材料，化學組成中碳元素含量達95%以上，碳纖維是先進複合材料最常用的也是最重要的增強體。碳纖維可分別用聚丙烯腈纖維、浙青纖維、粘膠絲或酚醛纖維經碳化製得；按狀態 分為長絲、短纖維和短切纖維；按力學性能分為通用型和高性能型。通用型碳纖維強度為1000兆帕(MPa)、模量為IOOGPa左右。高性能型碳纖維又分為高強型(強度2000MPa、模量250GPa)和高模型(模量300GPa以上)，強度大於4000MPa的又稱為超高強型；模量大於450GPa的稱為超高模型。碳纖維製造工藝分為有機先驅體纖維法和氣相生長法。有機先驅體纖維法製得的碳纖維是由有機纖維經高溫固相反應轉變而成。應用的有機纖維主要有聚丙烯(PAN)纖維、人造絲和浙青纖維等。將有機母體纖維(例如粘膠絲、聚丙烯腈或浙青)採用高溫分解法在1000 3000度高溫的惰性氣體下製成的，其結果是除碳以外的所有元素都予以去除，氣相生長法製得的碳纖維稱氣相生長碳纖維。高溫碳化爐製備碳纖維時，通常需要在爐內充入惰性氣體，這就需要對充氣結構及充氣流程進行優化，以提高爐內惰性氣體的含量，從而提高碳纖維的質量。
發明內容
本發明的目的是提供一種高溫碳化爐，用於將爐內抽真空後充入惰性氣體製造碳纖維。本發明為解決其技術問題所採用的技術方案是，
一種抽真空後充入氣體製造碳纖維的高溫碳化爐，包括有爐體，所述爐體內部具有爐管，該爐管的兩端伸出爐體外部，與外界連通，還包括有真空泵，該真空泵與爐管內部連通，真空泵對爐管內部進行抽真空，爐管上設有供惰性氣體充入的充氣口，充氣口與氣源連通；
具體地，所述爐體具有保溫層，保溫層內設有石墨爐膛，所述爐管設於石墨爐膛中，石墨爐膛外包覆有石墨發熱體，石墨發熱體對石墨爐膛及爐管進行加熱；
在本發明的一個實施例中，所述爐管具有入口段和出口段，入口段和出口段位於爐體外部，入口段與出口段分別設有充氣口 ；所述真空管路伸入爐體內，連接於爐管的中部。使用時，首先在冷爐狀態下向爐管內充入惰性氣體，將爐管內的空氣排出，然後將爐管內抽真空，再次充入惰性氣體，如此反覆進行，直到爐內氣氛達到碳纖維製備的工藝要求後，再升溫到設定溫度，進行碳纖維製造流程。本發明的優點在於，該高溫碳化爐在爐管兩端分別設置充氣口，方便向爐管內部充入惰性氣體，配合真空泵，可提高爐內惰性氣體的含量，從而提高碳纖維的質量。
圖I是本發明提出的高溫碳化爐的橫剖結構示意 圖2是該高溫碳化爐的縱剖結構示意圖。
具體實施例方式為了使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合圖示與具體實施例，進一步闡述本發 明。如圖I所示，本發明提出的高溫碳化爐包括有爐體，所述爐體內部具有爐管110，該爐管110的兩端伸出爐體外部，與外界連通，還包括有真空泵200，該真空泵200通過真空管路210與爐管110內部連通，真空泵200對爐管110內部進行抽真空，爐管110上設有供惰性氣體充入的充氣口，充氣口通過氣管300與氣源連通；所述爐體具有保溫層130，保溫層130內設有石墨爐膛120，所述爐管110設於石墨爐膛120中，石墨爐膛120外包覆有石墨發熱體140，石墨發熱體140對石墨爐腔120及爐管110進行加熱；
在本實施例中，所述爐管110具有入口段和出口段，入口段和出口段位於爐體外部，A口段與出口段分別設有充氣口 ；所述真空管路210伸入爐體內，連接於爐管的中部。使用時，首先在冷爐狀態下向爐管內充入惰性氣體，將爐管內的空氣排出，然後將爐管內抽真空，再次充入惰性氣體，如此反覆進行，直到爐內氣氛達到碳纖維製備的工藝要求後，再升溫到設定溫度，進行碳纖維製造流程。該高溫碳化爐在爐管兩端分別設置充氣口，方便向爐管內部充入惰性氣體，配合真空泵，可提高爐內惰性氣體的含量，從而提高碳纖維的質量。以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等同物界定。
權利要求
1.一種抽真空後充入氣體製造碳纖維的高溫碳化爐，包括有爐體，其特徵在於，所述爐體內部具有爐管，該爐管的兩端伸出爐體外部，與外界連通，還包括有真空泵，該真空泵與爐管內部連通，真空泵對爐管內部進行抽真空，爐管上設有供惰性氣體充入的充氣口，充氣口與氣源連通。
2.根據權利要求I所述的高溫碳化爐，其特徵在於，所述爐體具有保溫層，保溫層內設有石墨爐膛，所述爐管設於石墨爐膛中，石墨爐膛外包覆有石墨發熱體，石墨發熱體對石墨爐膛及爐管進行加熱。
3.根據權利要求I所述的高溫碳化爐，其特徵在於，所述爐管具有入口段和出口段，入口段和出口段位於爐體外部，入口段與出口段分別設有充氣口。
4.根據權利要求I所述的高溫碳化爐，其特徵在於，所述真空管路伸入爐體內，連接於爐管的中部。
全文摘要
本發明公開一種抽真空後充入氣體製造碳纖維的高溫碳化爐，包括有爐體，爐體內部具有爐管，該爐管的兩端伸出爐體外部，與外界連通，還包括有真空泵，該真空泵與爐管內部連通，真空泵對爐管內部進行抽真空，爐管上設有供惰性氣體充入的充氣口，充氣口通過氣管與氣源連通；爐體具有保溫層，保溫層內設有石墨爐膛，爐管設於石墨爐膛中，石墨爐膛外包覆有石墨發熱體；爐管具有入口段和出口段，入口段和出口段位於爐體外部，入口段與出口段分別設有充氣口；真空管路伸入爐體內，連接於爐管的中部。該高溫碳化爐在爐管兩端分別設置充氣口，方便向爐管內部充入惰性氣體，配合真空泵，可提高爐內惰性氣體的含量，從而提高碳纖維的質量。
文檔編號D01F9/12GK102644132SQ20121012350
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月25日 優先權日2012年4月25日
發明者江金濤 申請人:上海聯川自動化科技有限公司