[发明专利]生产碳纤维的高效节能、补强、碳化等功能性设备

说明书

技术领域  本发明涉及一种用于生产碳纤维的高效节能、补强、碳化等功能性设备。

背景技术  碳纤维产业化生产的又一重要核心技术之一；在于纤维在预氧化后的碳化过程。纤维在碳化过程中的质量如何决定了碳纤维的总体质量。现国内外的生产设备及实验设备均采用石墨电阻加热体材料，这种材料基本可满足纤维碳化目的。在碳化过程中直接涉及到的是设备与工艺技术、设备室内外空间环境及控制水平，以现有的设备、设备室内外环境、工艺技术、设备自动化控制等诸多环节都将不利于碳化工艺期间得出的优质碳纤维品质。其主要原因是；纤维在碳化过程中按照理论数据应该已经达到碳化所需要的技术目的，但是，纤维在碳化过程中始终未解决的核心技术问题——设备结构、设备室内外环境、设备的自动化控制精确度、设备的使用寿命及生产工艺技术与设备的相互密切配合以及设备自身应该生产出对纤维自身的欠缺(空洞、)具有修复功能的元素气体等。都会影响碳纤维的总体质量技术指标。只因为纤维表面在受热过程中设备的总体性能；如温度高低、设备发热体等使用寿命、控制的精确度、采用的气体种类与纯度、产品的流程工艺技术、纤维在进入设备室内的环境、碳化后纤维在设备中的技术处理等，现有的设备及工艺几乎均不能满足纤维的碳化技术要求。尤其未能达到与纤维表里一致的碳化效果。因设备设计时与工艺技术存在诸多不匹配因数，所以生产出的碳纤维产品质量差距具有不可分开的密切联系。当然，碳化工艺技术手段仍然也是决定碳纤维最终质量环节之一。因此，发明先进高效节能、补强、碳化等功能性技术设备加热装置就显得非常必要。

发明内容  本发明的目的是提供一种用于生产碳纤维的高效节能、补强、碳化等功能性设备加热装置；主要有箱体构造、电热与冷却系统、进出料功能结构、补强用的特殊元素材料组成的气体产生器装置，惰性气体供应等构成；其箱体为长方箱形构造呈一体装置，由下箱体、平衡腿、上箱体、保温盖构成，其下箱体中间部位至向上前后两侧部位保温层中填充石墨碳保温毡，在其保温层最外部填加高铝纤维保温隔热毡，下部位为箱架，下箱体上部位中间位置为工作室，箱体箱底部设有平衡腿，平衡腿具有带螺栓随意调整平衡高度，下箱体左右两端有探出的进出料保护区；上箱体上部位至向下前后两侧部位的保温层中填充石墨碳保温毡，在其保温层最外部填加高铝纤维保温隔热毡，上箱体下部位中间位置为工作室，上箱体左右两端有探出的进出料保护区，在箱体前后两侧设有正负极电极及冷却水管管头输出口，在其一侧设有热电偶观察口和气体观察口，在正负电极间设有气体输入口；

电热系统由正电极两组和负电极一组、连接板三组、发热体若干构成，正负电极、连接板、发热体中心位置各有相互贯通的通孔，正负电极各一端探出箱体外与电源连接，另一端表面带螺丝扣并进入箱体与连接板两端螺丝孔旋转式拧紧连接，与正电极连接的连接板一侧预留有带正转的螺丝孔，与负电极连接的连接板两侧预留有带反转的螺丝孔，发热体两端外部都带有螺丝扣，只是其螺丝一端为正转、一端为反转，其规格尺寸与连接板上的螺丝孔相匹配；连接时，将若干电极两端同时对准连接板上的螺丝孔，向旋入螺丝孔的方向同步旋转拧入镶紧；全部镶嵌结束时达到：正负电极、连接板、发热体中心位置有相互贯通的通孔，正负极电极与发热体相互接融，其内的贯通通孔与外表的导电体隔离不导电，电极中心部位的通孔为水管，其探出箱体外的电极一端通孔部分长出电极一截，可用于连接箱体外的水源管道(如橡胶水管)；

进出料系统由冷却区、保护区、进出料口、氮气管道、氮气出口组成；其冷却区、保护区、进出料口与箱体呈一体装置并设在箱体的两端；氮气管道横向固定镶嵌在进出料口向内位置，呈互相对应的上下两组，并均匀排列有氮气出口，其氮气出口为上下相互对应，氮气管道的一端焊接式封闭，另一端与氮气箱连接；

惰性气体经气体注入口注入箱体内的工作室内；连接方式均采用传统的连接方式，采用碳/碳复合材料发热体或石墨发热体。

本发明起动运转时，电极将电源导入使箱体内工作室内产生热量，并达到设计的温度，水沿电极的一端进入设备内起到降低工作室内温度的作用，工作室内的纤维束线沿进出料口进入工作室后，经工作区的高温碳化和惰性气体的保护后沿箱体另一端的进出料口输出，在经箱体两端的进出料口设置的氮气管道上氮气出口时，由于氮气口的对应相互喷吹的氮气，使工作室内的温度不会随着纤维束线散失，被氮气口的对应相互喷吹的氮气所隔离，保护了工作室内的高温和惰性气体不会外泻，保温隔热层隔住了工作室内的温度不会沿箱体散失，箱体一侧的热电偶可观察工作室内的温度变化，气体观察口可观察工作室内的气体浓稀情况。

本发明适用于碳纤维生产线的配套设备。