一种聚丙烯腈原丝丝头的预氧化设备的制作方法

本实用新型涉及原丝丝束预氧化的技术领域，尤其涉及一种聚丙烯腈原丝丝头的预氧化设备。

背景技术：

碳纤维的生产分为两道大的工序，聚丙烯腈聚合与纺丝的原丝工艺、预氧化与碳化的碳化工艺。从原丝工艺到碳化工艺，是通过原丝包装衔接的，原丝的包装方式有圆柱纱锭、叠丝箱装或叠丝打包等方式。

在碳纤维生产中，由于原丝的包装，无论是纱锭还是箱装，均是具有一定重量和长度，使用完毕后，就需要更换新的原丝纱锭与箱装，这个过程通常是非连续的，即需要对生产线进行停止生产，然后对所有的原丝包装(纱锭或箱装)做一次性更换，然后将更换后的原丝穿过氧化与碳化工序。又或者在连续情况下，对预氧化工艺中的氧化炉降温，让接头丝束(该条丝束的尾部)顺利通过预氧化，但在碳化部分又重新接丝(将原丝包装的两条丝束打结或者其他方式连接在一起)，这时候也需要对生产线进行停止生产。无论哪一种方式，都很难做到连续化稳定生产。

就上述的工艺，当采用大丝束的时候，连续生产的方式就难以为继，在大丝束进入氧化工艺时，任何原丝的翻转与加捻或接头(接头即两条丝束打结连接在一起)，均会导致丝束放热集中，冒烟与起火，从而导致丝束断开。同等重量的原丝包装，大丝束的长度远远小于小丝束，生产线的长度很长，如果用非连续的方式用生产线运行大丝束，会导致大量的原丝浪费，生产线运行断断续续，根本无从实现经济效益。所以，大丝束碳纤维生产务必要实现连续生产。

实现连续生产，就需要将原丝包装(无论是纱锭、箱装或打包)首尾连接，从目前世界上的经验看，原丝与原丝接，原丝与碳丝联结在一起，都难于实现氧化及碳化工序的不拉断而维持连续生产。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种聚丙烯腈原丝丝头的预氧化设备，可以实现高品质的丝头预氧化，为后续的高品质两条丝束空气联结打下基础。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种聚丙烯腈原丝丝头的预氧化设备，包括热风循环烘箱和丝束张力架；热风循环烘箱的内部划分有预氧化腔、回风腔、进风腔；预氧化腔、回风腔、进风腔形成相通的气流通道，进风腔内设置有风机和加热器，热风循环烘箱的侧面上设有出入口，出入口处设置有密封门，从出入口伸入热风循环烘箱的丝束张力架位于预氧化腔内；丝束张力架上设有用于夹住丝束的张力调整器，丝束穿过张力调整器且丝束的自由端固定在丝束张力架上。

进一步的是：热风循环烘箱内设有隔离板，预氧化腔位于隔离板的一侧，回风腔和进风腔位于隔离板的另一侧，隔离板的上部设有承载组板，隔离板和承载组板形成回风腔，风机安装在承载组板上，预氧化腔的上部和回风腔的上部相通，隔离板的下部设有通孔。

进一步的是：热风循环烘箱上设有补风管道，补风管道与回风腔相通。

进一步的是：热风循环烘箱上设有电机，电机的输出端连接在风机上；预氧化腔的下部设有导风板，导风板上设有通孔。

进一步的是：热风循环烘箱的顶部设有排废管，排废管上设有阀门。

进一步的是：热风循环烘箱的三个侧面上均设有出入口，三个出入口的高度不一致，丝束张力架的底部设有导轨，热风循环烘箱内设有滑道。

进一步的是：丝束张力架的尾部设有卡夹头，卡夹头包括压板和松紧螺栓，压板和丝束张力架夹住丝束的自由端，松紧螺栓将压板固定在丝束张力架上。

进一步的是：丝束张力架的头部设有相互平行的第一连杆和第二连杆，张力调整器位于第一连杆和第二连杆之间；张力调整器包括滑槽、滑动式安装在滑槽上的滑块、调整弹簧、卡夹头；卡夹头和滑块夹住丝束，滑槽的一端固定在第一连杆上，滑槽的另一端固定在第二连杆上，调整弹簧位于第一连杆和滑块之间或者调整弹簧位于第二连杆和滑块之间。

进一步的是：张力调整器还包括预紧螺栓，安装在丝束张力架上的预紧螺栓顶住滑块。

总的说来，本实用新型具有如下优点：

热风循环烘箱可以一次性对多条丝束进行预氧化，补风管道可以向循环的气流通道内补充新鲜的空气。导风板可以引导气流均匀地向上流动，从而对丝束进行均匀地预氧化处理。使用丝束张力架和张力调整器可以固定住丝束，使得丝束处于张紧状态，预紧螺栓和调整弹簧还可以调整丝束张紧的程度。本实用新型丝头的连接方法可以使整条生产线持续的运转。利用合理的热风循环吹风方式，自动设定温度梯度与预氧化时间，通过控制丝束丝头的张力，实现高品质的丝头预氧化，为后续的高品质空气联结打下基础；多工作腔的安排，便于加工更多的丝束，节约了设备投资与能耗。所以，本实用新型可以满足高效率、多工位、低加工成本、低设备投资、低建设成本等工业界对丝头预氧化设备的要求。

附图说明

图1是本预氧化设备的结构原理示意图。

图2是本预氧化设备的立体图。

图3是丝束张力架的结构原理示意图。

图4是图3a处的放大图。

图5是图3b处的放大图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式来对本实用新型做进一步详细的说明。

为了便于统一查看说明书附图里面的各个附图标记，现对说明书附图里出现的附图标记统一说明如下：

1为热风循环烘箱，2为电机，3为风机，4为加热器，5为隔离板，6为承载组板，7为进风腔，8为预氧化腔，9为回风腔，10为出入口，11为导风板，12为排废管，13为补风管道，14为丝束张力架，15为丝束，16为卡夹头，17为张力调整器，14-1为第一连杆，14-2为第二连杆，16-1为压板，16-2为松紧螺栓，17-1为滑槽，17-2为滑块，17-3为调整弹簧。

一种聚丙烯腈原丝丝头的预氧化设备，包括热风循环烘箱和丝束张力架。热风循环烘箱的内部空间区域划分有预氧化腔、回风腔、进风腔。预氧化腔、回风腔、进风腔形成相通的气流通道，进风腔内设置有风机和加热器，且风机和加热器沿着气流路径依次设置，在图1中，风机在加热器的上方。热风循环烘箱的侧面上设有出入口，出入口处设置有密封门，出入口与预氧化腔相通，从出入口伸入热风循环烘箱的丝束张力架位于预氧化腔内，即将丝束张力架从出入口处推进热风循环烘箱的预氧化腔内。丝束张力架上设有用于夹住丝束的张力调整器，丝束穿过张力调整器且丝束的自由端固定在丝束张力架上，由于预氧化设备是对丝束的丝头进行预氧化处理，而丝束长度非常长，几百上千米以上的长度，丝束的丝头处是丝束的自由端，将丝束的自由端固定在丝束张力架的端部，然后张力调整器夹住丝束，丝束一般是扁带形状的，即丝束的丝面是平的，张力调整器夹住丝束是压着丝束的丝面。

热风循环烘箱的内部设有隔离板，预氧化腔位于隔离板的一侧，回风腔和进风腔位于隔离板的另一侧，隔离板的上部设有承载组板，承载组板是由多块板连接在一起的，隔离板和承载组板形成回风腔，承载组板上设有通风孔，风机安装在承载组板的通风孔处，预氧化腔的上部和回风腔的上部相通，隔离板的下部设有通孔。风机工作，气流在进风腔内往下流动，然后从隔离板下部的通孔流进预氧化腔内，然后热风气流往上流动，并从预氧化腔的上部流入回风腔内，再由回风腔流入进风腔内。

热风循环烘箱上设有补风管道，补风管道与回风腔相通。补风管道在风机的上方，通过补风管道可以向循环的气流通道内补充新鲜的空气。

热风循环烘箱上设有电机，电机的输出端连接在风机上，电机用于驱动风机运转。预氧化腔的下部设有导风板，导风板上设有通孔，通过导风板，可以引导气流均匀地向上流动，从而对丝束进行均匀地预氧化处理。

热风循环烘箱的顶部设有排废管，排废管上设有阀门，打开排废管处的阀门，有一部分气流则从排废管排出，一部分气流则流向回风腔，阀门打开的越大，从排废管排出的空气就越多。

热风循环烘箱的三个侧面上均设有出入口，出入口也可以是三个以上，三个侧面分别是图1的热风循环烘箱的前后两面和左侧面，三个出入口的高度不一致，丝束张力架的底部设有导轨，热风循环烘箱内设有滑道。丝束张力架底板的导轨和热风循环烘箱内的滑道配合使用，类似抽屉结构，方便推入和抽出丝束张力架，导轨和滑道图中未画出。将三个丝束张力架从不同的出入口推进去，这样热风循环烘箱工作一次，可以对三个丝束张力架上的丝束进行预氧化处理，而且每个丝束张力架上的丝束可以有多条。密封门可以使热风循环烘箱处于相对的密闭状态(不是严格意义上的密封)，密封门可以防止热风循环烘箱内部的热量散失，密封门图中未画出。

丝束张力架的一端是头部，另一端是尾部，插入热风循环烘箱时，尾部先进入预氧化腔内，丝束张力架的尾部设有卡夹头，卡夹头包括压板和松紧螺栓，压板和丝束张力架的尾部夹住丝束的自由端，松紧螺栓将压板固定在丝束张力架上，这样采用卡夹头就固定住了丝束的自由端。

丝束张力架的头部设有相互平行的第一连杆和第二连杆，张力调整器位于第一连杆和第二连杆之间。张力调整器包括滑槽、滑动式安装在滑槽上的滑块、调整弹簧、卡夹头。滑块可以沿着滑槽滑动，头部的卡夹头和尾部的卡夹头是一样的。卡夹头和滑块夹住丝束，滑槽的一端固定在第一连杆上，滑槽的另一端固定在第二连杆上，调整弹簧位于第一连杆和滑块之间或者调整弹簧位于第二连杆和滑块之间，因为调整弹簧可以受拉或者受压，所以调整弹簧可以位于第一连杆和滑块之间的空间内，也可以位于第二连杆和滑块之间的空间内。然后调整弹簧推动滑块移动，使得丝束处于张紧的状态。

张力调整器还包括预紧螺栓，安装在丝束张力架上的预紧螺栓顶住滑块，即预紧螺栓从第一连杆或者第二连杆穿过并顶住滑块，这样可以调整丝束张紧的程度。预紧螺栓图中未画出。

热风循环烘箱根据预氧化工艺的要求，热风循环烘箱可以自动设定温度梯度与时间(该部分功能属于现有技术)，利用从下到上的热风，带走丝束的反应热，同时将丝束排出的废气集聚到炉顶并排除到炉膛外，同时，补风管道可根据排废量，补充新风，维持炉内的平衡。丝束张力架提供给丝束恒定或设定的张力，热风循环烘箱提供给丝束加热场和带走丝束的反应热的。两者共同作用，完成丝束丝头预氧化的工艺。

本预氧化设备的工作原理：将丝束安装在丝束张力架上，然后将丝束张力架放入预氧化腔内，然后热风循环烘箱开始工作，预氧化腔内的热风对丝束进行预氧化处理，当丝束的温度升高到一定程度后，丝束会放热，热风气流会带走丝束释放的热量。

预氧化设备可以用来对丝束进行预氧化处理，目的是为了将两条丝束的丝头首尾连接在一起，从而将两条很长的丝束进行连接。因此，本实用新型还涉及一种丝头连接方法，包括如下步骤：使用上述的预氧化设备对不同箱装内的两条丝束的丝头进行预氧化，然后使用空气连接器将两条丝束的丝头首尾连接在一起。即第一条很长的丝束放在第一个箱子内，第二条很长的丝束放在第二个箱子内，两条丝束的尾部和头部都露出在箱子外，第一个箱子内的丝束正在供生产线使用，当发现第一个箱子内的丝束快使用完时，需要用第二个箱子内的丝束进行更换，然后采用本实用新型的丝头连接方法(预氧化设备对第一条丝束的尾部和第二条丝束的头部进行预氧化，然后使用空气连接器将第一条丝束的尾部和第二条丝束的头部连接在一起)，将两条丝束的丝头连接在一起，这样整条生产线就无需停止，整条生产线可以持续的运转。空气连接器属于现有的技术，可以实现将两条丝束很好的连接在一起，空气连接器可以参考纺织学报第十八卷第四期空气捻接机理及空气捻接器的研制方向，由中国纺织大学李志锋和陈瑞琪发表的文献，也可以使用英国texkimp生产的空气联结器或者意大利mesdan的空气联结器。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。