一种用于碳纤维原丝生产的M型热牵伸装置的制作方法

本实用新型涉及一种用于碳纤维原丝生产的M型热牵伸装置，属于碳纤维加工设备技术领域。

背景技术：

碳纤维是碳含量在90％以上的无机高分子纤维，除了具有一般碳素材料的耐高温、耐摩擦、耐腐蚀及导电导热等特性以外，还具有柔软可加工性、质量轻、比强度大等特性，从而被广泛应用到军事、纺织、体育器材、化工、医疗器械及机械加工等诸多领域。聚合原液经过凝固成型为出生纤维后，经过水洗牵伸、干燥致密化和上油之后，丝束进入到蒸汽牵伸机内，再次进行牵伸，以便于增加丝束的取向度与结晶度，增强丝束的物理机械性能。

因此，蒸汽牵伸是碳纤维生产过程中十分关键的环节。但现有的蒸汽牵伸设备存在运行不够稳定，密封性差，设备内的蒸汽和温度波动大，牵伸中握持力不够，容易出现毛丝问题，生产效率偏低等问题，从而导致生产出来的碳纤维的物理性能较差。

技术实现要素：

为解决现有技术中碳纤维蒸汽牵伸握持力偏小，牵伸环境不够稳定，毛丝率较高等技术问题，本实用新型提供了一种用于碳纤维原丝生产的M型热牵伸装置，所采取的技术方案如下：

一种用于碳纤维原丝生产的M型热牵伸装置，其特征在于，包括溶剂槽2和与溶剂槽2连通的牵伸箱1；

所述牵伸箱1内包括多组握持辊组和喷淋管12；

每组握持辊组包括上中下三层呈M型分布的握持辊11；

中层握持辊11的轴线与相邻上层和下层握持辊11轴线的在水平方向上的距离小于相邻的两个握持辊11的直径；

溶剂槽2底部设有加热管21，溶剂槽2的上部设有密封盖，纤维丝束7的出口和进口外设有密封装置

沿纤维丝束7的运动方向，牵伸箱1内握持辊11的转速逐渐增加。

优选地，喷淋管12位于上层和中层握持辊11包角处外侧。

优选地，牵伸箱1内设有2～4组握持辊组。

更优选地，牵伸箱1内每组握持辊组由五个握持辊组成，其中上层和下层为两个握持辊，中层为一个握持辊。

更优选地，所述每组牵伸箱1内至少有一个握持辊11为动力辊；所述动力辊的动力轴与位于牵伸箱1外侧的齿轮箱4连接，齿轮箱4与动力装置5连接，动力装置5与控制装置6连接。

更优选地，牵伸箱1内对应上中下层握持辊处设有传感器14。

更优选地，所述传感器14与控制装置6连锁。

优选地，所述溶剂槽2在纤维丝束7引入端设有溶剂出口，在纤维丝束7引出端设有溶剂入口；在溶剂槽2底部设有加热管21；所述加热管21进口设有与控制装置6连锁的加热控制阀23；所述溶剂入口外侧设有与控制装置6连锁的溶剂控制阀24。

优选地，所述握持辊11内部设有供导热介质流通的空腔。

优选地，所述牵伸箱1中设有100mm厚的硅酸铝棉保温层。

相对于现有技术，本实用新型获得的有益效果是：

本实用新型所提供的热牵伸装置，在牵伸箱内设置了五个握持辊，通过握持辊位置的设定，大大增加了纤维丝束的包角，增加了丝束与握持辊的接触，有效地降低了毛丝率。同时也有效地增加了纤维丝束的握持力，提供纤维丝束的牵伸倍数。

本实用新型所提供的热牵伸装置能够有效地保持牵涉设备中的温度、湿度等环境条件的稳定，大幅降低牵伸过程的温度湿度波动对纤维丝束的影响。

附图说明

图1为本实用新型一种优选方案中M型蒸汽牵伸装置的结构示意图。

图2为本实用新型一种优选方案中M型蒸汽牵伸装置的侧视结构示意图。

图3为本实用新型一种优选方案中牵伸箱正视结构示意图。

图中：1，牵伸箱；2，溶剂槽；3，导向辊；4，齿轮箱；5，动力装置；6，控制装置；7，纤维丝束；11，握持辊；12，喷淋管；13，箱门；14，传感器；15，挡板；21，加热管；22，密封盖；23，加热控制阀；24，溶剂控制阀；121，主管；122，喷头。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明，但以下详细说明不视为对本实用新型的限定。

图1为本实用新型一种优选方案中M型蒸汽牵伸装置的结构示意图。图2为M型蒸汽牵伸装置的侧视结构示意图。图3为牵伸箱正视结构示意图。其中，虚线位置为溶剂液位，箭头A的方向为纤维丝束7的前进方向，箭头B为溶剂的流动方向。

从图1-图3中可知，该蒸汽牵伸装置是由牵伸箱1，溶剂槽2，导向辊3，齿轮箱4，动力装置5和控制装置6组成。其中，牵伸箱1内设有两组握持辊组，每组握持辊组设有五个握持辊11，两组握持辊组的中上部通过位于牵伸箱1中部的隔板15分隔开。每组中的五个握持辊11分为三层设置，其中上层两个，中层一个，下层两个。其中，中间握持辊11与两侧相邻握持辊11在水平方向上的轴心距小于握持辊11的直径，以保证各握持辊11均具有较大的包角。纤维丝素7通过下层握持辊11进入依次绕过上层、中层、上层和下层握持辊后引出，整体呈M型。在上层握持辊的包角处设有喷头朝向握持辊11的喷淋管12。同时，在中层握持辊11的包角处也设有一个喷淋管，喷淋管的通过指向握持辊11的包角处。每个握持辊均为热辊，其内部设有供蒸汽或导热油流通的空腔(未画出)，该空腔与外部热源连通。其中，在每组的握持辊组中位于中间的中层握持辊11为主动辊。握持辊的转动轴与齿轮箱4连接，齿轮箱4与动力装置5连接，动力装置5可采用电机。动力装置5与控制装置6连接，以实现对主动握持辊11转速的连锁控制。喷淋管12设有一根与盛装溶剂的容器或管道相连的主管121，以及沿主管121轴向呈直线分布的喷头122。喷头122所指方向为握持辊11包角纤维丝束7的位置。其中，上层握持辊11对应的喷头12向下或斜向下指向握持辊，而与中层握持辊对应的喷头则向上指向握持辊。

在每组握持辊组中对应上中下层握持辊的位置上对应设有用于监测温度和压力的传感器14。该传感器14与控制装置6连锁，以收集蒸汽牵伸箱1内部的温度和压力信息。在牵伸箱1的前部设有箱门13以便于维修。整个牵伸箱1中设有保温层，以防止牵伸箱1内高温外泄。

纤维丝束7的前进方向如箭头A所示，为从右向左，则右侧握持辊组的转动速度小于左侧握持辊组的转动速度，从而实现对纤维丝束7的拉伸。而在两个握持辊组中间设有插入到液位一下的挡板15，以减弱因握持辊11转速不同给溶剂体系产生的波动。整个牵伸箱1可通过支架固定在长方顶部，墙壁或固定在下部的溶剂槽2中。

溶剂槽2的两端设有用于导向纤维丝束7的导向辊3。在溶剂槽2的底部设有加热管21，加热管21可采用蒸汽管道，也可采用电加热盘管。在加热管21的入口端设有与控制装置6连锁的加热控制阀23，以实现对溶剂槽2中溶剂温度的控制。同时，在纤维丝素7引入端(右端)设有溶剂排出口，在纤维丝素7引出端设有溶剂入口，从而纤维丝束7的运动方向与溶剂的流动方向相反。在溶剂入口端外侧设有与控制装置6连锁的溶剂控制阀24，以实现对加入溶剂槽2中溶剂的容量和流速的控制。

在使用过程中，蒸汽牵伸箱1内可通过加热管及握持辊11联合控制温度，通过向蒸汽牵伸箱1内喷淋溶剂蒸汽或液态蒸汽来增加箱体内的压力。牵伸箱1内部的温度和压力信息可通过传感器14反馈给控制装置6，从而实现对牵伸箱内温度和压力的连锁控制。

虽然本实用新型已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。