[发明专利]一种碳纤维缠绕石墨圆筒及其加工工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种石墨圆筒及其加工工艺，具体是一种碳纤维缠绕石墨圆筒及其加工工艺。

背景技术

    石墨材料由于具有优越的耐腐蚀性、耐热性和高的热导率而被广泛应用于各种腐蚀性物料条件下取代碳钢和贵金属材料。其中不透性石墨材料更因能在低压、中压条件下不渗漏气、液而被广泛应用于制造各种塔、槽、罐、炉……包括石墨压力容器，从而已经促进了工业发展。但石墨及不透性石墨材料因强度较低，又属脆性材料而在制造大型内压圆筒型设备时带来一些强度问题。在一些直径不太大，内压较低时，可采取加大壁厚措施，使之成为厚壁容器来解决；在直径稍大，或内压稍高，温度又不高的场合，可以采用外加钢箍或外加钢筒的增强措施。但在直径较大，尤其是温度较高的条件下，因碳钢的热膨胀系数是不透性石墨的2～3倍，外加钢箍或钢筒增强则效果较差，较明显的使用实例是大型钢衬石墨储罐在温度较高时维修率大增；并因此石墨容器多为小于1Mpa的低压容器或常压容器。而随着科技的发展，需要较大直径或较高内压，尤其是使用温度较高的腐蚀性环境也随之增加，此时要采用石墨材料时就需要解决石墨圆筒的有效外圆增强措施，而钢箍增强在石墨筒壁和钢箍温度均较高时，已经无效。但国内至我们正试行本专利技术前尚无对石墨圆筒除钢箍（或钢筒）增强以外的其它外圆增强方法，因而石墨圆筒形内压设备的直径、使用内压力及相应温度都受限，限制了石墨圆筒形设备的发展。另外，石墨材料本身有微孔，是通过浸渍树脂或渗碳等办法来提高抗渗透性，但毕竟抗渗透性受限，使用气态内压力较高时也希望能提高石墨材料的抗渗透性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种碳纤维缠绕石墨圆筒及其加工工艺，它提高了石墨圆筒的耐内压引起的环向拉应力或轴向拉力以及径向外力引起的扭矩、弯距的能力，并提高了石墨圆筒的抗渗透性。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种碳纤维缠绕石墨圆筒，其特征在于：它包括石墨圆筒和碳纤维，所述碳纤维缠绕在石墨圆筒外表面。

作为本发明的一种方式，所述碳纤维为环纹碳纤维。

作为本发明的一种方式，所述碳纤维为斜纹碳纤维。

作为本发明的一种方式，所述碳纤维为环纹碳纤维和斜纹碳纤维的组合。

作为本发明的一种方式，所述碳纤维为环纹碳纤维、斜纹碳纤维和平纹碳纤维的组合。

作为本发明的一种方式，所述斜纹碳纤维的倾角为10-80度。

一种碳纤维缠绕石墨圆筒的加工工艺，其特征在于包含以下步骤：将碳纤维通过液态树脂浸泡，用数控缠绕机施加10kgf至50kgf的张力将碳纤维缠绕到旋转着的石墨圆筒上，再进行固化。所述树脂为热固性树脂或者热塑性树脂，所述热固性树脂为酚醛树脂、环氧树脂、改性酚醛树脂、改性环氧树脂、双马来酰胺树脂或热固性聚酰亚胺树脂中的一种或几种的组合，所述热塑性树脂为热塑性聚酰亚胺树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚砜树脂或聚酯树脂中的一种或几种的组合。所述树脂中添加有增塑剂和/或稀释剂。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明有效提高了石墨圆筒壁环向或轴向的抗拉、抗弯强度及抵抗扭矩、弯矩能力，尤其在温度较高时大大超过了钢材增强的效果，有效地解决了在较高内压及操作温度下大中型石墨圆筒类设备的安全可靠性问题，同时也提高了石墨圆筒的抗渗透性。

附图说明

图1是本发明的一种碳纤维缠绕石墨圆筒的实施例1的示意图。

图2是本发明的一种碳纤维缠绕石墨圆筒的实施例2的示意图。

图3是本发明的一种碳纤维缠绕石墨圆筒的实施例4的示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，一种碳纤维缠绕石墨圆筒，包括石墨圆筒1和碳纤维2，碳纤维2缠绕在石墨圆筒1外表面。其中碳纤维2可以是3～24K的碳纤维并且优选12K，也可以是碳纤维带或布。其中碳纤维2为环纹碳纤维。

实施例2：

如图2所示，一种碳纤维缠绕石墨圆筒，包括石墨圆筒1和碳纤维2，碳纤维2缠绕在石墨圆筒1外表面，其中碳纤维2为斜纹碳纤维，并且斜纹碳纤维倾角为10-80度。

实施例3：

一种碳纤维缠绕石墨圆筒，包括石墨圆筒1和碳纤维2，碳纤维2缠绕在石墨圆筒1外表面，其中碳纤维2为环纹碳纤维和斜纹碳纤维的组合，并且斜纹碳纤维倾角为10-80度。其中环纹碳纤维和斜纹碳纤维的缠绕顺序根据石墨圆筒受力状况确定。

实施例4：