一種多風道碳纖維預氧化爐的製作方法

2023-05-17 15:17:06 1

本實用新型涉及碳纖維生產裝置領域，具體是一種多風道碳纖維預氧化爐。

背景技術：

碳纖維(carbon fiber，簡稱CF)，是一種含碳量在95％以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維「外柔內剛」，質量比金屬鋁輕，但強度卻高於鋼鐵，並且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本徵特性，又兼備紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維。碳纖維具有許多優良性能，碳纖維的軸向強度和模量高，密度低、比性能高，無蠕變，非氧化環境下耐超高溫，耐疲勞性好，比熱及導電性介於非金屬和金屬之間，熱膨脹係數小且具有各向異性，耐腐蝕性好，X射線透過性好，良好的導電導熱性能、電磁屏蔽性好等。碳纖維與傳統的玻璃纖維相比，楊氏模量是其3倍多；它與凱夫拉縴維相比，楊氏模量是其2倍左右，在有機溶劑、酸、鹼中不溶不脹，耐蝕性突出。

目前的碳纖維預氧化爐的工作流程可簡述為絲束通過爐體兩端的入口進入爐膛內。新鮮的空氣和循環的熱風不斷反覆加熱後，被循環風機吹到供風管道上，此管道上有許多擋板，通過控制擋板開口間的大小來控制熱風水平吹到絲束上，熱風經過絲束的反應熱又被循環風機的吸風口帶走，如此不停地循環。氧化反應產生大量有毒氣體由爐體頂部的排氣管道用風機排放至焚燒爐，最終排放到大氣中。氧化反應還需要有充分的氧氣與絲束接觸，所以排氣風機要讓爐內稍微是負壓，保證有氧氣經送新風管道進入爐腔內。

現有設備循環熱風溫度均勻性差，碳纖維受熱不均勻，對產品明顯產生氧化效果不均，產品質量不一的情況。此外，現有設備的排氣還存在著淨化效果差的不足，對環境影響大。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種多風道碳纖維預氧化爐，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：

一種多風道碳纖維預氧化爐，包括爐體，所述爐體的側壁內設有環形空腔，環形空腔內設有用於對空氣加熱的螺旋加熱管，所述爐體的內腔為爐腔，爐腔的中部安裝有軸向平行的羅拉輥軸，上下相鄰的兩支羅拉輥軸的軸中心錯開，所述爐體的頂部和底部分別設有上氣體分配器和下氣體分配器，所述上氣體分配器的總風口上連接有上循環管，上循環管上設有循環風機，上循環管的另一端連接於爐體的頂部左側且與環形空腔連通，所述下氣體分配器的總風口上連接有下循環管，下循環管的另一端連接於爐體的底部右側且與環形空腔連通，所述上氣體分配器和下氣體分配器的各支風口上均連接有輸風支管，爐體頂部和爐體底部的各個輸風支管的另一端均延伸至爐腔內，所述爐腔內於輸風支管的端部均通過多個支杆連接設有蓄熱盤，所述爐腔內於羅拉輥軸上側和下側均設有均風網板，所述爐體的右側上部設有與環形空腔連通的新風管，且新風管上設有新風閥，所述爐體的左側下部設有環形空腔連通的排氣管，排氣管上分別設有排氣風機和排氣閥，排氣管的端部還設有排氣淨化裝置。

作為本實用新型進一步的方案：所述輸風支管的內壁設有螺旋紋。

作為本實用新型進一步的方案：所述蓄熱盤為圓形陶瓷蓄熱板，且蓄熱盤的直徑為輸風支管內徑的2倍。

作為本實用新型進一步的方案：所述蓄熱盤與輸風支管端部相對面為中部弧形內凹結構。

作為本實用新型進一步的方案：所述支杆周向均勻設有8根，支杆的一端固定於輸風支管的端部外圈，支杆的另一端固定於蓄熱盤的外圈。

作為本實用新型進一步的方案：所述排氣淨化裝置為多層HEPA和活性炭過濾網層疊而成。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：該預氧化爐結構緊湊，通過環形空腔及其內螺旋加熱管的設置，可使得爐體維持一定的溫度，保溫效果好，且將環形空腔作為風循環的通路，既利於多通道的輸風支管作用熱風於爐腔內，又利於環形空腔的溫度均勻，通過輸風支管內壁設置的螺旋紋可提升熱風排出和進入速率，輸風支管排出或進入的熱風可通過蓄熱盤進行蓄熱，降低溫度差，使得爐腔頂部和底部的溫度更均勻，通過均風網板可進一步的使得碳纖維受熱均勻，通過羅拉輥軸可使得纖維絲束在爐腔內俯視為網狀排布，受熱更均勻，從而提高產品的質量及生產效率。此外，該預氧化爐還具有良好的排氣淨化功能，減少對環境的影響。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

圖2為本實用新型中輸風支管和蓄熱盤部分的結構示意圖。

圖中：1-排氣淨化裝置，2-排氣管，3-排氣風機，4-排氣閥，5-螺旋加熱管，6-環形空腔，7-爐腔，8-循環風機，9-上循環管，10-上氣體分配器，11-輸風支管，111-螺旋紋，12-支杆，13-蓄熱盤，14-新風閥，15-新風管，16-爐體，17-均風網板，18-羅拉輥軸，19-下循環管，20-下氣體分配器。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

請參閱圖1～2，本實用新型實施例中，一種多風道碳纖維預氧化爐，包括爐體16，所述爐體16的側壁內設有環形空腔6，環形空腔6內設有用於對空氣加熱的螺旋加熱管5，所述爐體16的內腔為爐腔7，爐腔7的中部安裝有軸向平行的羅拉輥軸18，上下相鄰的兩支羅拉輥軸18的軸中心錯開，可使得纖維絲束在爐腔7內俯視為網狀排布，受熱更均勻，所述爐體16的頂部和底部分別設有上氣體分配器10和下氣體分配器20，所述上氣體分配器10的總風口上連接有上循環管9，上循環管9上設有循環風機8，上循環管9的另一端連接於爐體16的頂部左側且與環形空腔6連通，所述下氣體分配器20的總風口上連接有下循環管19，下循環管19的另一端連接於爐體16的底部右側且與環形空腔6連通，所述上氣體分配器10和下氣體分配器20的各支風口上均連接有輸風支管11，輸風支管11的內壁設有螺旋紋111，爐體16頂部和爐體16底部的各個輸風支管11的另一端均延伸至爐腔7內，所述爐腔7內於輸風支管11的端部均通過多個支杆12連接設有蓄熱盤13，所述蓄熱盤13為圓形陶瓷蓄熱板，且蓄熱盤13的直徑為輸風支管11內徑的2倍，所述蓄熱盤13與輸風支管11端部相對面為中部弧形內凹結構，所述支杆12周向均勻設有8根，支杆12的一端固定於輸風支管11的端部外圈，支杆12的另一端固定於蓄熱盤13的外圈，通過支杆12對蓄熱盤13進行支撐，通過蓄熱盤13可起到蓄熱的作用，使得爐腔7內的溫度更均恆穩定，所述爐腔7內於羅拉輥軸18上側和下側均設有均風網板17，通過均風網板17可進一步的使得碳纖維受熱均勻。

所述爐體16的右側上部設有與環形空腔6連通的新風管15，且新風管15上設有新風閥14，所述爐體16的左側下部設有環形空腔6連通的排氣管2，排氣管2上分別設有排氣風機3和排氣閥4，排氣管2的端部還設有排氣淨化裝置1，所述排氣淨化裝置1為多層HEPA和活性炭過濾網層疊而成，達到HEPA標準的過濾網，對於0.1微米和0.3微米的微粒去除有效率達到99.7％，其特點是空氣可以通過，但細小的微粒卻無法通過，通過活性炭過濾網可有效去除異味。

本實用新型中，所述上氣體分配器10和下氣體分配器20本領域的常規技術手段，只需要能對氣體進行均勻分配即可，不再進行結構贅述。

該預氧化爐結構緊湊，通過環形空腔6及其內螺旋加熱管5的設置，可使得爐體16維持一定的溫度，保溫效果好，且將環形空腔6作為風循環的通路，既利於多通道的輸風支管11作用熱風於爐腔7內，又利於環形空腔6的溫度均勻，通過輸風支管11內壁設置的螺旋紋111可提升熱風排出和進入速率，輸風支管11排出或進入的熱風可通過蓄熱盤13進行蓄熱，降低溫度差，使得爐腔7頂部和底部的溫度更均勻，通過均風網板17可進一步的使得碳纖維受熱均勻；此外，通過羅拉輥軸18可使得纖維絲束在爐腔7內俯視為網狀排布，受熱更均勻；通過新風管15和排氣管2和配合可對環形空腔6和爐腔7進行換氣，以使得碳纖維的氧化反應具有充足的氧氣，通過排氣風機3可排出廢氣，通過新風管15引入新空氣，且排氣淨化裝置1具有對排氣充分淨化的功能，減少對環境的影響。除此之外，該預氧化爐的循環風結構上下對稱，通過周期性控制循環風機8正反轉可起到較好的碳纖維加工效果。

對於本領域技術人員而言，顯然本實用新型不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本實用新型的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本實用新型。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本實用新型的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本實用新型內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。

以上的僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本領域的技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以作出若干變形和改進，這些也應該視為本實用新型的保護範圍，這些都不會影響本實用新型實施的效果和專利的實用性。