布风器及预氧化炉热风循环系统的制作方法

本发明涉及碳纤维生产设备技术领域，更具体地，涉及一种布风器及预氧化炉热风循环系统。

背景技术：

预氧化炉专门应用于碳纤维材料在350℃以下进行高温热处理，针对制备碳纤维用的氧化纤维的原丝作为原材料，在加工过程中，炉膛内的气流温度均匀性显得尤为重要。

现有的预氧化炉炉膛内的布风结构通常采用在气流通道的横截面上设置平面板，在平面板上设置若干通风孔，以此起到均匀布风的作用，但实际上，气流在通道内流动时，靠近通道边缘的风速相对于靠近通道中心的风速相对较低，平面板对气流的阻力较大，且分布不均，气流的均匀性较差，导致炉膛内温度不均匀，直接影响碳纤维的质量。

技术实现要素：

本发明提供一种布风器及预氧化炉热风循环系统，用于克服现有技术的缺陷，旨在提高气流的均匀性分布效果。

为实现上述目的，本发明提供一种布风器，所述布风器包括：

布风器本体，所述布风器本体内部具有空腔；

所述空腔由周侧面和位于所述周侧面两端的第一端面、第二端面围设而成；

所述第一端面呈外凸状，所述第二端面呈凹陷状；

所述第一端面与第二端面上均设置有若干与所述空腔连通的导向孔。

所述第一端面、第二端面均包括呈屋脊状的L形件，形成所述空腔的两所述L形件交错布置。

进一步地，形成所述空腔的两所述L形件交错90°布置。

进一步地，所述L形件包括两平面板，两所述平面板之间的夹角在30°～150°之间。

进一步地，所述周侧面包括侧边首尾连接的第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面；

所述第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面位于其中一端的端边顺次连接所述第一端面的其中一角侧边、其中一侧边、另一角侧边和另一侧边；

所述第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面位于其中另一端的端边顺次连接所述第二端面的其中一侧边、其中一角侧边、另一侧边和另一角侧边。

进一步地，所述L形件包括纵截面为抛物线形的曲面。

进一步地，所述L形件包括两弧面板，两所述弧面板凸出的面彼此靠近，两所述弧面板凹陷的面彼此背离。

进一步地，所述导向孔上均设置有导风管；

设置于所述进风口的所述导风管位于所述空腔内部；

设置于所述出风口上的导风管位于所述空腔外部。

进一步地，所述导风管的中心轴线与所述第一端面或第二端面上设置所述导风管位置的法线重合。

为实现上述目的，本发明还提供一种预氧化炉热风循环系统，包括炉体和设置在所述炉体内的风道，所述风道的进风位置设置有如上述的布风器；

所述布风器的周侧面靠近所述风道内侧壁，所述布风器的第一端面、第二端面正对所述风道的横截面位置。

本发明提供的布风器及预氧化炉热风循环系统，使用时，将布风器周侧面靠近风道内壁，端面(第一端面或第二端面)迎着气流来源放置，气流经第一端面或第二端面进入空腔内，通过第一端面或第二端面一次布风；气流进一步再经第二端面或第一端面从空腔内流出，通过第二端面或第一端面二次布风，同时利用凹凸状端面及周侧面共同围设的空腔形状弱化气流源中央位置气流强，边缘位置气流弱的分布形式，提高气流通过率，均匀风阻力分布，达到均匀布风的效果。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的布风器的结构示意图；

图2为图1的主视图；

图3为图2的俯视图；

图4为本发明实施例二提供的布风器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1所示，本发明提供一种布风器，布风器包括布风器本体10，布风器本体10内部具有空腔(未标识)；空腔由周侧面3和位于周侧面3两端的第一端面1、第二端面2围设而成；第一端面1呈外凸状，第二端面2呈凹陷状；第一端面1与第二端面2上均设置有若干与空腔连通的导向孔4。

在本发明实施例中，第一端面1和第二端面2可以是圆锥状、棱锥状，或者旋转曲线是抛物线、流线等曲线的旋转曲面；周侧面3可以是圆柱面、棱柱等几何结构的周侧面，也可以是不规则曲面或平面的组合；第一端面1和第二端面2与周侧面3之间可以固定连接，也可以一体成型。这里的导向孔4可以是设置在端面(第一端面1和第二端面2)内部，通过导向孔4自身的长度方向实现导向功能，也可以在端面(第一端面1和第二端面2)上设置管道，通过在管道的方向实现导向功能。导向孔4的作用在于将气流导向同一个方向，实现气流汇聚。

本发明提供的布风器，使用时，将布风器周侧面3靠近风道内壁，端面(第一端面1或第二端面2)迎着气流来源放置，气流经第一端面1或第二端面2进入空腔内，通过第一端面1或第二端面2一次布风；气流进一步再经第二端面2或第一端面1从空腔内流出，通过第二端面2或第一端面1二次布风，具体地，若第一端面1迎风，则气流经过第一端面1时，中央部分的高压气流经凸起面被挤压向边缘部分流动，增加了边缘部分气流的压力，从而对流经整个第一端面1的气流起到一次均布作用，当经过第二端面2时，过程同上，对气流起到二次均布作用；反之，若第二端面2迎风，位于边缘的弱压气流首先接触第二端面2的边缘部分并通过导向孔4，位于中央部分的强压气流射程较大，后接触第二端面2中央部分的凹陷，由于气流随着射程的增加压力随之减小，从而对气流的压力起到均衡作用，实现一次均匀布风，气流经过第一端面1时，过程同上，对气流起到二次均布作用。同时利用凹凸状端面及周侧面3共同围设的空腔形状弱化气流源中央位置气流强，边缘位置气流弱的分布形式，提高气流通过率，均匀风阻力分布，达到均匀布风的效果。

进一步地，第一端面1、第二端面2均包括L形件，形成空腔的两L形件交错布置。L形件的纵截面呈屋脊状，由两个面形成，其中两面的一侧边重合，另一侧边分别向发散的方向延伸，形成屋脊状，两面可以是平面，也可以是曲面，侧边重合处可以是尖角、也可以是圆角；L形件能够将中央位置强、边缘位置弱的气流聚拢在一个方向上，通过L形件的交错布置实现风道截面方向上的聚拢和均布，结构简单，易于制作，生产成本较低。这里的交错布置指的是形成L形件的两个面的共同的边彼此交错，形成所述空腔的两L形件优选为交错90°布置。这样形成所述空腔的两L形件的公共边的投影正交，二次布风面都够补偿一次布风面的不足，从而全面覆盖出风区域的均匀布风效果。

L形件包括两平平面板，两平平面板之间的夹角在30°～150°之间。具体可以根据不同的工艺调节角度，同时通过布置大小不一的导风筒调节工作空间的进风量，使热风均匀、匀速地通过工作空间，提高温度均匀性。

作为优选实施方式一，参见图1～3，构成第一端面1的L形件包括第一平面板11和第二平面板12，构成第二端面2的L形件包括第三平面板21和第四平面板22，周侧面3包括侧边首尾连接的第一侧面31、第二侧面32、第三侧面33和第四侧面34；彼此相邻的两侧面之间(第一侧面31与第二侧面32之间、第二侧面32与第三侧面33之间、第三侧面33与第四侧面34之间以及第四侧面34与第一侧面之间)的夹角为90°；第一侧面31、第二侧面32、第三侧面33和第四侧面34位于其中一端(左端)的端边顺次连接第一平面板11和第二平面板12的内侧边、第一平面板11上侧边、第一平面板11和第二平面板12的外侧边、第二平面板2下侧边；第一侧面31、第二侧面32、第三侧面33和第四侧面34位于其中另一端(右端)的端边顺次连接第三平面板21的内侧边、第三平面板21和第四平面板22的上侧边、第四平面板22的外侧边、第三平面板21和第四平面板22的下侧边。

本实施方式中，为进一步增强均匀布风效果，两个L形件的公共侧边之间交错90度设置。

本实施方式中，位于第一端面1上的导向孔4为进风口，位于第二端面2上的导向孔4为出风口。将凸起的面作为布风面。

为进一步强化导向功能，可在导向孔4上均设置有导风管5；设置于进风口的导风管5位于空腔内部；设置于出风口上的导风管5位于空腔外部。导风管5焊接在端面上。

为更进一步强化导向功能，并降低风阻力，导风管5的中心轴线与第一端面1或第二端面2上设置导风管5位置的法线重合。

当然，还可以使得位于第一端面1上的导向孔4为出风口，位于第二端面2上的导向孔4为进风口。将凹陷的面作为布风面。

作为优选实施方式二：

参见图4，L形件包括纵截面为抛物线形的曲面。在第一端面1作为迎风面时，利用抛物线形曲面与风力载荷分布曲面反向布置，有效矫正风力载荷的不均匀分布，进一步降低阻力，提高气流透过导向孔4的效率。

作为优选实施方式三：

L形件包括两弧面板，两弧面板凸出的面彼此靠近，两弧面板凹陷的面彼此背离，纵截面呈“人”字形，在第一端面1作为迎风面时，利用“人”字形的曲面与风力载荷分布曲面反向布置，有效矫正风力载荷的不均匀分布，进一步降低阻力，提高气流透过导向孔4的效率。

本发明还提供一种预氧化炉热风循环系统，包括炉体和设置在炉体内的风道，风道的进风位置设置有布风器；布风器为上述任意实施例的布风器；布风器的周侧面3靠近风道内侧壁，布风器的第一端面1、第二端面2正对风道的横截面位置。

本发明提供的布风器，使用时，将布风器周侧面3靠近风道内壁，端面(第一端面1或第二端面2)迎着气流来源放置，气流经第一端面1或第二端面2进入空腔内，通过第一端面1或第二端面2一次布风；气流进一步再经第二端面2或第一端面1从空腔内流出，通过第二端面2或第一端面1二次布风，同时利用凹凸状端面及周侧面共同围设的空腔形状弱化气流源中央位置气流强，边缘位置气流弱的分布形式，提高气流通过率，均匀风阻力分布，达到均匀布风的效果，使得炉膛内温度均匀，从而提高碳化纤维的质量。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。