一种碳纤维连续生产穿炉接丝的装置的制作方法

本实用新型涉及碳纤维设备技术领域，具体地说，是一种碳纤维连续生产穿炉接丝的装置。

背景技术：

碳纤维及其复合材料是一种高技术含量的重要结构材料，具有高比强度、高比模量、质轻、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳和热膨胀系数小等一系列优点，广泛应用于航天航空、战略武器、汽车、交通、能源、建筑和体育用品等领域。我国早在上世纪六七十年代就开始了碳纤维的研究工作，几乎与世界同步。经过40多年的努力，已经研制出接近日本东丽公司T300、T700水平的碳纤维产品，但产量和品质稳定性尚不能满足国内需求，与国外差距甚远。聚丙烯腈基碳纤维的生产主要包括原丝生产和原丝碳化两个过程，原丝生产过程主要包括聚合、脱泡、计量、喷丝、牵引、水洗、上油、干燥致密、收丝等工序；碳化过程主要包括放丝、预氧化、低温碳化、高温碳化、表面处理、上浆烘干、收丝卷绕等工序，制备过程中每一个工序都会影响到产品的性能指标与质量稳定性，在生产过程中尤其要保证装置运行期间的温度场、气氛场、张力场等，而各种场的均一性则需要通过连续稳定的生产来达到。

据统计，在碳纤维碳化过程中，特别是千吨级装置的生产，从室温升到工艺温度需要一天，而装置内温度场、气氛场、张力场达到稳定均一则需要5天-15天，在此期间，产品的各项指标波动较大，合格品收率较低，因此，越来越多的碳纤维生产厂家选择用在线更换原丝的方式来解决频繁升降温带来的波动，但因为聚丙烯腈原丝在高温下的剧烈反应，在线换丝的方法不同，决定了纤维能否正常通过预氧化炉和低温碳化炉，一旦发生断丝，则对整套生产装置造成影响，甚至导致全线停车和其他安全事故。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种碳纤维连续生产穿炉接丝的装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种碳纤维连续生产穿炉接丝的装置，其特征在于，在原丝头部与短碳丝的一端打鱼尾结相连形成第一接头，短碳丝的另一端与同一工位的在运行原丝尾部打鱼尾结相连形成第二接头；第一接头和第二接头随着运行依次通过1#氧化炉，2#氧化炉，3#氧化炉，4#氧化炉，5#氧化炉，6#氧化炉；当第一接头和第二接头通过6#氧化炉后，剪下第一接头和第二接头，将第一接头和第二接头之间的短碳丝更换为长碳丝，以鱼尾结的方式形成第三接头和第四接头。

短碳丝的的长度为40cm。

长碳丝的长度为5m。

碳纤维碳化过程中，作为原料的原丝即将走空需要进行更换时，氧化炉保持工艺温度不变，进入氧化炉前，将新的原丝头部与一段长约40cm的短碳丝一端打鱼尾结相连形成第一接头，短碳丝另一端与同一工位的在运行原丝尾部打鱼尾结相连形成第二接头。

第一接头和第二接头随着运行依次通过1#-6#氧化炉，由于第一接头和第二接头都是原丝与碳化相连，避免了因原丝直接相连造成氧化过程中反应热聚集，从而导致烧断和着火的可能性。

当第一接头和第二接头通过6#氧化炉后，剪下第一接头和第二接头，将第一接头和第二接头之间的短碳丝更换为长约5m的长碳丝，以鱼尾结的方式形成第三接头和第四接头。

第三接头和第四接头随着运行进入低温碳化炉，低温碳化炉中由于高温(800℃)的作用，纤维在此失重约45-50％，纤维收缩较为严重，由于更换了长碳丝，化学反应形成的张力导致纤维自由收缩，避免了因张力过大导致纤维断丝的可能，纤维顺利通过低温碳化炉后，后续工序则可以正常运行，待产品络筒后，即可完成一次在线换丝过程。

与现有技术相比，本实用新型的积极效果是：

一是通过在线换丝的方式节约了生产时间，提高了生产效率，避免了因停车穿炉带来的升降温能量消耗和升降温时间的浪费，同时，也避免了因升降温对温度场和气氛场造成的破坏，保证了产品质量的一致性，二是原丝与原丝之间采用碳丝相连接，避免因传统在线换丝采用接丝枪或直接打结而造成氧化炉中反应热聚集造成的断丝和着火隐患，三是根据不同工序化学反应的差异，采用了短碳丝和长碳丝两种方式，确保了整过换丝过程中的通过性。

附图说明

图1本实用新型的结构示意图；

附图中的标记为：1、原丝轴筒；2、第一接头；3、短碳丝；4、第二接头；5、1#氧化炉；6、2#氧化炉；7、3#氧化炉；8、4#氧化炉；9、5#氧化炉；10、6#氧化炉；11、第三接头；12、长碳丝；13、第四接头；14、低温碳化炉。

具体实施方式

以下提供本实用新型一种碳纤维连续生产穿炉接丝的装置的具体实施方式。

实施例1

碳纤维碳化过程中，作为原料的原丝即将走空需要进行更换时，氧化炉保持工艺温度不变，进入氧化炉前，将新的原丝头部从原丝轴筒1扯出，与一段长约40cm的短碳丝3一端打鱼尾结相连形成第一接头2，短碳丝另一端与同一工位的在运行原丝尾部打鱼尾结相连形成第二接头4。第一接头和第二接头随着运行依次通过1#氧化炉5，2#氧化炉6，3#氧化炉7，4#氧化炉8，5#氧化炉9，6#氧化炉10；

第一接头2和第二接3头随着运行依次通过1#-6#氧化炉(5/6/7/8/9/10)。当第一接头2和第二接头4通过6#氧化炉10后，剪下第一接头2和第二接头4，将第一接头2和第二接头4之间的短碳丝3更换为长约5m的长碳丝12，以鱼尾结的方式形成第三接头11和第四接头13。

第三接头11和第四接头13随着运行进入低温碳化炉14，待纤维顺利通过低温碳化炉14后，后续工序则可以正常运行，待产品络筒后，即可完成一次在线换丝过程。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围内。