一種大絲束碳纖維原絲上絲裝置及其使用方法與流程
2023-06-01 19:29:51 1
本發明屬於碳纖維生產領域，具體涉及一種大絲束碳纖維原絲上絲裝置及其使用方法。
背景技術：
碳纖維有大、小絲束之分。在碳纖維應用過程中，小絲束碳纖維主要應用在航天航空領域，而工業領域為實現降低成本，更多的需要大絲束碳纖維。目前，大絲束碳纖維已經在一些重要的民用領域應用。如基礎設施、運動器材、風機葉片以及汽車製造，所以大絲束碳纖維的應用研究極有意義。
碳纖維原絲紗錠放絲的穩定性和持續性，對碳纖維生產的後續工序至關重要。現有碳化生產線上安裝有放絲機，其最大負載量僅為130kg，只能適用於24k或12k等小絲束碳纖維原絲紗錠放絲，具有局限性。如一軸重130kg的24k碳纖維原絲紗錠，在碳纖維生產線運行速度為10m/min，可以連續運行66個小時，而若換成同等重量下的50k大絲束碳纖維原絲紗錠，碳纖維生產線運行速度為10m/min，只能連續運行12小時，之後需要更換新的碳纖維原絲紗錠。
頻繁的更換紗錠影響碳纖維原絲紗錠放絲的持續性，降低了工作效率，提高了生產成本。並且更換紗錠時需要將新的碳纖維原絲紗錠與被更換的碳纖維原絲紗錠進行粘結，粘結的連接點在通過氧化爐和碳化爐時，會造成斷絲、纏輥等現象，頻繁的更換紗錠造成粘結點的增加，從而會影響碳纖維生產線的穩定性和最終產品的品質。
由於現有放絲機設備負載量的限制，無法滿足50k大絲束碳纖維原絲放絲的連續性。現將生產的50k大絲束碳纖維原絲收絲時直接裝箱，箱裝絲重量可達500kg，有足夠長度提供連續放絲。因此需要一種新的放絲裝置來滿足生產。
技術實現要素：
本發明的目的在於解決上述現有技術中存在的難題，提供一種大絲束碳纖維原絲上絲裝置及其使用方法，解決沒有卷繞成軸的碳纖維原絲絲束上絲問題，保證箱裝的50k原絲穩定並且連續的送至碳纖維生產後續工序，降低更換紗軸的頻次，減少原絲的浪費。
本發明是通過以下技術方案實現的：
一種大絲束碳纖維原絲上絲裝置，包括：箱裝絲小車、二輥張力組件、三輥張力組件、支架、託絲輥、分絲器、集束輥、絲束牽引輥組；
所述二輥張力組件安裝在箱裝絲小車的上方，所述三輥張力組件安裝在所述二輥張力組件的上方；
所述二輥張力組件、三輥張力組件、託絲輥均固定安裝在支架上；
所述分絲器安裝在立柱頂端，在立柱的頂端和下部分別安裝有集束輥；
所述絲束牽引輥組安裝在工作檯上。
所述二輥張力組件通過吊架垂直吊裝在箱裝絲小車的上方；
所述二輥張力組件包括兩個圓柱形輥、連接板、導向環和吊架；
兩個圓柱形輥的軸線平行設置，兩個圓柱形輥的一端分別固定在一塊連接板的兩端，兩個圓柱形輥的另一端分別固定在另一塊連接板的兩端；
所述吊架包括兩根吊杆；
一塊連接板的中心處與吊架中的一根吊杆連接，另一塊連接板的中心處與吊架中的另一根吊杆連接；兩個圓柱形輥的軸線均水平；
所述導向環水平安裝在一塊鋼板上，在該鋼板上開有一個長橢圓形吊孔，所述導向環能夠在所述吊孔內沿水平線移動，來保證與下方箱裝絲小車的中心垂直；所述鋼板的兩端分別與所述吊架的兩根吊杆的下端連接，位於圓柱形輥的下方。
所述三輥張力組件包括兩塊安裝板和呈倒品字排列的三個輥，分別為第一輥、第二輥和第三輥，三個輥的軸線平行設置，第一輥和第三輥位於第二輥的上方，第一輥和第三輥的軸線位於同一個水平面內；
在每塊所述安裝板上均開有三個平行的槽，三個輥的兩端分別安裝在安裝板上的槽中，每個輥均能夠上下平移；
所述第一輥和第三輥是直形圓柱輥；
所述第二輥為弧形輥，其接觸絲束的部分的橫截面是偏心形狀。
所述二輥張力組件中的兩個輥和三輥張力組件中的三個輥的軸線均平行，箱裝絲小車的中心上方是二輥張力組件的中心線；所述二輥張力組件的中心線是與兩個圓柱形輥平行且位於兩個圓柱形輥之間的中心線；
所述三輥張力組件的第一輥表面的垂直切線與二輥張力組件的中心線垂直。
在所述支架上設有一層平臺和二層平臺，所述二層平臺位於一層平臺的上方；
所述吊架的上端固定在一層平臺上，所述三輥張力組件固定安裝在二層平臺上。
所述分絲器是由多個光滑的分絲杆排列而成，多個分絲杆平行設置，相鄰兩個分絲杆之間形成光滑的通道。
所述大絲束碳纖維原絲上絲裝置的使用方法如下：
裝在箱裝絲小車中的碳纖維原絲絲束穿過所述二輥張力組件的導向環後呈s形繞過二輥張力組件的兩個圓柱形輥子，然後垂直向上進入三輥張力組件；
絲束呈m形穿過所述三輥張力組件：首先穿過所述三輥張力組件的第一輥，再向下相切進入第二輥，然後向上穿過第三輥；
絲束經過三輥張力組件施加張力後，通過託絲輥後進入分絲器進行梳理，分絲器將每錠絲束位置確定，防止相鄰絲束之間互相干擾；
經過分絲器後的絲束通過上、下兩個集束輥後進入絲束牽引輥組，完成上絲。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：
本發明無需複雜的電氣控制，能夠恆定連續地將原絲絲束送至碳纖維生產後續工序；
原碳纖維原絲放絲機因其負載的限制，只能對24k等小絲束原絲紗錠放絲。通過本發明增加大絲束上絲裝置後，能夠有效地解決箱裝50k大絲束的上絲問題，降低更換紗軸的頻次，減少了更換紗錠的連接點，減少原絲的浪費，提高了生產效率。
本發明裝置將50k絲束餵入絲束牽引機前能保持張力穩定，張力cv值只有1.69％，實現了碳纖維生產後續工序原絲絲束餵入的穩定性和連續性，保證了碳纖維生產品質的穩定性。
附圖說明
圖1本發明的大絲束碳纖維原絲的上絲裝置示意圖
圖2本發明的二輥張力組件
圖3本發明的三輥張力單元。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述：
為解決現有技術中出現的問題，本發明提供了一種大絲束纖維上絲裝置及使用方法。本發明能夠有效的將大絲束碳纖維絲束連續穩定地送至碳纖維生產後續工序。
本發明的目的之一是提供一種大絲束上絲裝置。所述裝置設置在碳纖維生產線的放絲區域。
如圖1所示，本發明裝置包括：箱裝絲小車1、二輥張力組件2、三輥張力組件3、支架4、託絲輥5、分絲器6、集束輥7、絲束牽引輥組8；
所述二輥張力組件2垂直吊裝在箱裝絲束頂部，如圖2所示，所述二輥張力組件是由兩個圓柱形輥構成，兩者的軸線平行，輥子之間有一定間距(例如可以為200mm)，兩端由連接板固定，兩個連接板中心處和吊架相連接，所以「s」形(絲從一根輥的上方穿入，從另一根輥的下方穿出形成s形)穿過二輥向上的絲束角度可調，可以控制絲束張力；
所述三輥張力組件3固定在二樓平臺的支架上，圖3所示，三輥呈倒「品」字排列，三個輥都可以上下平移，三者的軸線均平行，三輥張力組件的第一、三輥是直形圓柱輥，通過輥兩端的固定板可上下移動改變絲束包角，達到調整絲束張力的作用；第二個輥是弧形圓柱輥(即輥子的中間接觸絲束的部分是偏心的)，通過轉動弧形輥，達到調整絲束寬度的作用；
安裝好後，二輥張力組件2和三輥張力組件3中的5個輥的軸線均平行。裝絲束箱子的中心上方是二輥張力組件的中心，三輥張力組件的第一個輥表面的垂直切線與二輥組件的中心線垂直。
所述分絲器6是由光滑的分絲杆排列組成，多個分絲杆平行設置，形成若干個光滑的通道，單個絲束穿過對應的通道，以防止絲束相互幹涉。
本裝置的使用方法如下：
裝在箱裝絲小車1中的50k碳纖維原絲絲束穿過二輥張力組件的導向環，絲束呈「s」繞過二輥張力組件2的兩個圓柱形輥子，然後引絲垂直向上穿過二樓鋼平臺；
經過二輥張力組件2的絲束穿過平臺，進入三輥張力組件3，絲束穿過第一個直形圓柱輥，向下相切進入第二個弧形圓柱輥，然後向上穿過第三個直形圓柱輥，呈「m」形穿過倒「品」形排列的三輥張力單元；
絲束經過三輥張力組件3施加張力後，通過託絲輥5，進入分絲器6梳理，分絲器將每錠絲束位置確定，防止相鄰絲束之間互相干擾。
經梳理的絲束通過上下兩個集束輥7最後進入絲束牽引輥組8，將原絲絲束送至碳纖維生產後續工序。
通過下列使用方法和對比實驗來說明本裝置的技術效果：
實施例1：
裝在裝箱絲小車內的50k碳纖維原絲，絲束穿過二輥張力組件的導向環，絲束呈「s」繞過二輥張力組件的兩個圓柱形輥子，然後引絲垂直向上穿過二樓鋼平臺。經過二輥張力組件的絲束穿過平臺，進入三輥張力單元，絲束穿過第一個直形圓柱輥，向下相切進入第二個弧形圓柱輥，然後向上穿過第三個直形圓柱輥，呈「m」形穿過倒「品」形排列的三輥張力單元。絲束經過三輥張力單元施加張力後，通過託絲架，進入分絲器梳理，分絲器將每錠絲束位置確定，經梳理的絲束通過上下兩個集束輥最後進入絲束牽引機，將原絲絲束送至碳纖維生產後續工序，測定進入絲束牽引機前的絲束張力。
實施例2：
裝在裝箱絲小車內的50k碳纖維原絲，絲束穿過二輥張力組件的導向環，絲束呈「s」繞過二輥張力組件的兩個圓柱形輥子，然後引絲垂直向上穿過二樓鋼平臺。經過二輥張力組件的絲束穿過平臺，不進入三輥張力單元，絲束跨過三輥張力單元施加張力後，通過託絲架，進入分絲器梳理，分絲器將每錠絲束位置確定，經梳理的絲束通過上下兩個集束輥最後進入絲束牽引機，將原絲絲束送至碳纖維生產後續工序，測定進入絲束牽引機前的絲束張力。
對比例：
裝在裝箱絲小車內的50k碳纖維原絲，絲束穿過二輥張力組件的導向環，直接引絲垂直向上穿過二樓鋼平臺，通過託絲架，進入分絲器梳理，分絲器將每錠絲束位置確定，經梳理的絲束通過上下兩個集束輥最後進入絲束牽引機，將原絲絲束送至碳纖維生產後續工序，測定進入絲束牽引機前的絲束張力。其結果如下表1所示。
表1
從表1可以看出，在對比例中，沒有大絲束上絲裝置時，50k原絲絲束在進入絲束牽引機前張力不穩定，間斷跳動較大，影響了碳纖維生產連續性。通過增加了大絲束上絲裝置後，50k絲束進入絲束牽引機前的張力穩定，cv值只有1.69％，能夠保證碳纖維生產後續工序原絲絲束餵入的穩定性和連續性，降低更換紗軸的頻次，減少原絲的浪費，提高了生產效率。
上述技術方案只是本發明的一種實施方式，對於本領域內的技術人員而言，在本發明公開了應用方法和原理的基礎上，很容易做出各種類型的改進或變形，而不僅限於本發明上述具體實施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是優選的，而並不具有限制性的意義。