[发明专利]碳纤维原丝蒸汽牵伸装置

说明书

本发明提供一种碳纤维原丝蒸汽牵伸装置。所述碳纤维原丝蒸汽牵伸装置，包括牵伸箱体，所述牵伸箱体中具有牵伸腔，所述牵伸腔的至少一侧设置有端头处理单元，所述端头处理单元包括第一开纤密封腔，所述第一开纤密封腔中设置有第一压力气流喷射件，所述第一压力气流喷射件喷出的气流压力高于所述牵伸腔内蒸汽的压力。根据本发明的一种碳纤维原丝蒸汽牵伸装置，采用气幕方式密封牵伸腔，无需与碳纤维原丝丝束形成接触，密封结构简单、密封效果好，同时还能对碳纤维原丝进行牵伸前进行开纤，有利于后续牵伸腔中丝束受热均匀。

技术领域

本发明属于碳纤维原丝制造技术领域，具体涉及一种碳纤维原丝蒸汽牵伸装置。

背景技术

碳纤维主要有聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维，其中，聚丙烯腈基碳纤维用途最广、用量最大、发展最为迅速，在碳纤维生产中占有绝对优势。聚丙烯腈基碳纤维是由特殊组分聚合体系聚合、按特定湿法或者干喷湿法的纺丝条件纺丝，经过凝固浴成型、水洗、热水牵伸、上油、干燥致密化、蒸汽牵伸、松弛热定型工艺得到性能优异的聚丙烯腈纤维(即，原丝)，原丝再经过氧化、碳化、表面处理等复杂的工艺转化而成的一类碳纤维。原丝细旦化是保证碳纤维具有良好力学性能的前提。经过凝固浴牵伸和热水牵伸的纤维还不能够满足细旦化的要求，需要进一步的高倍蒸汽牵伸。蒸汽牵伸的目的是使原丝中PAN(聚丙烯腈)大分子链沿轴向排列，提高聚合物的取向度，改善纤维的力学性能。因此，蒸汽牵伸装置是生产原丝的关键设备，特别是对高分子量纺丝液进行纺丝时，采用蒸汽对干燥致密化后丝束进行牵伸是必不可少的关键步骤，对原丝的性能、质量和生产成本都有显著的影响。

为了提升蒸汽牵伸的牵伸效果，现有技术中采用了多种方式，例如，在碳纤维原丝丝束进入牵伸腔之前预热，也即在牵伸腔之前(此处的之前指的是在碳纤维原丝丝束的行进路径的上游)设置预热腔，而牵伸腔及预热腔中的饱和蒸汽在温度及压力上皆不相同，为了保证所述牵伸腔与预热腔之间的相对独立，现有技术中在两者之间的位置设置由多个密封元件组成的密封管，且所述密封管中的多个密封元件采用的是迷宫密封原理，为了提升其密封性，密封管中的密封元件理论上越多越好，这无疑会时所述密封管长度增加进而使蒸汽牵伸装置的长度增长，这一方面导致蒸汽牵伸装置的空间利用率偏低(占用空间过大)，另一方面则导致在预热腔内进行预热的碳纤维原丝丝束的温度在密封管中被衰减，使预热效果不能显著体现。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种碳纤维原丝蒸汽牵伸装置，采用气幕方式密封牵伸腔，无需与碳纤维原丝丝束形成接触，密封结构简单、密封效果好，同时还能对碳纤维原丝进行牵伸前进行开纤，有利于后续牵伸腔中丝束受热均匀。

为了解决上述问题，本发明提供一种碳纤维原丝蒸汽牵伸装置，包括牵伸箱体，所述牵伸箱体中具有牵伸腔，所述牵伸腔的至少一侧设置有端头处理单元，所述端头处理单元包括第一开纤密封腔，所述第一开纤密封腔中设置有第一压力气流喷射件，所述第一压力气流喷射件喷出的气流压力高于所述牵伸腔内蒸汽的压力。

优选地，所述第一压力气流喷射件包括呈筒状的第一主体及分别处于所述第一主体轴向两端的第一端板、第二端板，所述第一主体的壁体上设置有多个第一喷孔，多个所述第一喷孔贯穿所述第一主体的内外。

优选地，所述第一端板、第二端板的外缘凸出于所述第一主体的外侧周壁，所述第一端板的外缘以及所述第二端板的外缘分别与所述牵伸箱体的内壁密封连接，所述第一主体的外侧与所述牵伸箱体的内侧、所述第一端板、第二端板共同围设成压力气流环腔，对应于所述压力气流环腔的牵伸箱体上设有进气口。

优选地，所述第一端板上构造有出气口，所述出气口与流量控制阀管路连接。

优选地，所述端头处理单元还包括第二开纤密封腔，所述第二开纤密封腔中设置有第二压力气流喷射件，所述第二压力气流喷射件包括呈筒状的第二主体及分别处于所述第二主体轴向两端的第三端板、第四端板，所述第二主体的壁体上设置有多个第二喷孔，多个所述第二喷孔贯穿所述第二主体的内外。