一种碳纤维生产用预氧化炉的制作方法

本发明涉及碳纤维生产技术领域，具体为一种碳纤维生产用预氧化炉。

背景技术：

碳纤维是20世纪60年代迅速发展起来的一种高科技纤维材料。由于其高比强度、高比模量，以及极优的耐热、耐化学腐蚀性、耐摩擦等性能，在碳纤维生产过程中，原丝预氧化起着承前启后的作用，原丝预氧化工序直接影响到碳纤维的收率及性能，目前采用预氧化炉对原丝进行预氧化处理，其工作原理为：热风从顶部进入炉膛，通过上层炉体安装的孔板，向下吹，均匀穿过丝束，使丝束发生预氧化反应，从下层的循环风出口通过过滤和再加热后，从顶部循环再次进入，但其在使用过程中存在一些不足，如下：

当热风从上至下吹过丝束时，在垂直方向上存在一定的温度梯度，上方的温度要大于下方的温度，进而导致位于上方的丝束预氧化速率要大于下方的丝束，为保证预氧化效果相同，需要两处的丝束穿行速率不一致，增加生产控制的难度与精度，同时最上方的束丝受到持续受到高温，容易形成积热，导致起火被烧断，增加生产的危险性。

热风垂直向下吹，而丝束横向位移，则两者呈垂直状态，当生产大束丝的碳纤维时，由于束丝较宽，丝束与丝束间的空隙相对就变小，这样就容易造成丝束结热风的阻力加大，热风难以从束丝间穿过，预氧化反应产生的小分子及反应热就不容易及时带走，影响碳纤维的质量，同时由于束丝对热风的阻力较大，热风的流动可能引起束丝的抖动，导致束丝断裂。

技术实现要素：

本发明提供了一种碳纤维生产用预氧化炉，具备束丝预氧化效率快，质量高的优点，解决了上述背景技术中的问题。

本发明提供如下技术方案：一种碳纤维生产用预氧化炉，包括外套、束丝、鼓风机和加热器，所述外套的内腔顶部开设有收风孔，所述收风孔通过导管与鼓风机连通，所述鼓风机通过导管与加热器连通，所述外套的左侧壁上固定安装有衬托管，所述衬托管的右端且位于外套的内部固定连接有氧化炉，所述氧化炉的内部且位于集风装置的两侧均匀固定连接有支撑架，所述氧化炉的右侧固定安装有保压箱，所述保压箱的内部活动安装有活动板，所述活动板上均匀固定安装有锥形嘴，所述锥形嘴的内部活动套接有支撑管，所述支撑管的左端与保压箱的左壁活动连接，所述支撑管的右端与外套的右臂固定连接，所述保压箱的内部活动安装有弹簧，所述弹簧的两端分别与保压箱的左壁和活动板的左侧固定连接，所述加热器通过导管与保压箱的内腔且位于活动板的右侧连通。

优选的，所述外套、氧化炉和保压箱的截面均呈正方形，所述外套由耐高温隔热材料制成，所述衬托管的右端和支撑管的左端均开设有均匀分布的通风槽，所述衬托管和支撑管数量直径相同，且均呈阵列设置。

优选的，所述束丝依次从衬托管、氧化炉和支撑管中穿过，所述衬托管的左端内部和支撑管的右端内部均固定安装有耐高温橡胶套一，所述耐高温橡胶套一与束丝活动套接。

优选的，所述保压箱的左侧壁上均匀固定安装有耐高温橡胶套二，所述耐高温橡胶套二与支撑管的左端活动套接，所述耐高温橡胶套二与锥形嘴活动套接。

优选的，所述氧化炉的内腔中部固定安装有集风装置，所述集风装置包括挡风板和支撑滚筒，所述挡风板上均匀固定安装有圆台型通孔，所述束丝从圆台型通孔穿过，所述支撑滚筒活动安装在圆台型通孔中。

本发明具备以下有益效果：

该碳纤维生产用预氧化炉，通过支撑管和活动板的设置，使得当活动板的右侧注入热风时，随着压力越来越大，达到一定压力值后，推动活动板向左运动，锥形嘴与耐高温橡胶套二活动套接，打开支撑管上的通风槽通道，活动板右侧的热风顺着通风槽以相对恒定的压力向左平行射出，对束丝进行加热，热风与束丝呈水平状态，则在氧化炉的内部从右向左呈现出一定的温度梯度，温度从右向左依次递减，使得束丝从氧化炉的左侧进入后，被逐渐加热预氧化，一方面使得束丝在平行向右移动时逐渐被升温预氧化，减少束丝的积热，提高生产的安全性，另一方面使得同一垂直面的束丝预氧化效果相同，进而保证每个束丝的走丝速率相同，降低控制难度，提高生产效率，同时热风与束丝呈反向水平设置，有效避免两者之间发生直接冲击，降低束丝对热风的阻力，避免热风的流动引起束丝大幅度抖动，提高束丝的安全性。

附图说明

图1为本发明结构正视示意图；

图2为本发明结构集风装置示意图；

图3为本发明结构耐高温橡胶套二与支撑管安装示意图；

图4为本发明结构图1中a处放大示意图。

图中：1、外套；2、氧化炉；3、衬托管；4、集风装置；41、挡风板；42、支撑滚筒；5、支撑架；6、支撑管；7、活动板；8、锥形嘴；9、弹簧；10、耐高温橡胶套二；11、束丝；12、收风孔；13、鼓风机；14、加热器；15、保压箱。

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，本领域普通技术人员在没有做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。

请参阅图1-4，一种碳纤维生产用预氧化炉，包括外套1、束丝11、鼓风机13和加热器14，外套1的内腔顶部开设有收风孔12，收风孔12通过导管与鼓风机13连通，鼓风机13通过导管与加热器14连通，外套1的左侧壁上固定安装有衬托管3，衬托管3的右端且位于外套1的内部固定连接有氧化炉2，氧化炉2的内部且位于集风装置4的两侧均匀固定连接有支撑架5，氧化炉2的右侧固定安装有保压箱15，保压箱15的内部活动安装有活动板7，活动板7上均匀固定安装有锥形嘴8，锥形嘴8的内部活动套接有支撑管6，支撑管6的左端与保压箱15的左壁活动连接，支撑管6的右端与外套1的右臂固定连接，保压箱15的内部活动安装有弹簧9，弹簧9的两端分别与保压箱15的左壁和活动板7的左侧固定连接，加热器14通过导管与保压箱15的内腔且位于活动板7的右侧连通。

其中，外套1、氧化炉2和保压箱15的截面均呈正方形，外套1由耐高温隔热材料制成，衬托管3的右端和支撑管6的左端均开设有均匀分布的通风槽，衬托管3和支撑管6数量直径相同，且均呈阵列设置，将束丝从衬托管3和支撑管6中穿过，再利用外套1将氧化炉2进行包裹，使得热风对束丝加热结束后从衬托管3的通风槽排到外套1和氧化炉2之间，在鼓风机13的作用下，从氧化炉2的外侧流过，增加一层热风保温层，减少氧化炉2内部温度的散失，保证氧化炉2内部温度的稳定性。

其中，束丝11依次从衬托管3、氧化炉2和支撑管6中穿过，衬托管3的左端内部和支撑管6的右端内部均固定安装有耐高温橡胶套一，耐高温橡胶套一与束丝11活动套接，保证热气在外套1与氧化炉2的内部进行循环流动，减少热量的散失。

其中，保压箱15的左侧壁上均匀固定安装有耐高温橡胶套二10，耐高温橡胶套二10与支撑管6的左端活动套接，耐高温橡胶套二10与锥形嘴8活动套接，当活动板7的右侧注入热风时，随着压力越来越大，达到一定压力值后，推动活动板7向左运动，使得锥形嘴8与耐高温橡胶套二10活动套接，打开支撑管6上的通风槽通道，活动板7右侧的热风顺着通风槽向左平行射出，对束丝11进行加热，热风与束丝11呈水平状态，则在氧化炉2的内部从右向左呈现出一定的温度梯度，温度从右向左依次递减，使得束丝11从氧化炉2的左侧进入后，被逐渐加热预氧化，一方面使得束丝11在横向移动时逐渐升温预氧化，减少束丝11的积热，提高生产的安全性，另一方面使得同一垂直面的束丝11预氧化效果相同，进而保证每个束丝11的走丝速率相同，降低控制难度，提高生产效率，同时热风与束丝11呈反向水平设置，有效避免两者之间发生直接冲击，降低束丝11对热风的阻力，避免热风的流动引起束丝11大幅度抖动，提高束丝11的安全性。

其中，氧化炉2的内腔中部固定安装有集风装置4，集风装置4包括挡风板41和支撑滚筒42，挡风板41上均匀固定安装有圆台型通孔，束丝11从圆台型通孔穿过，支撑滚筒42活动安装在圆台型通孔中，对挡风板41的右侧的热风进行集中，提高挡风板41左侧的相对温度，提高对束丝11预氧化的效率。

工作原理，初始时，鼓风机13从外界引进空气，并通过加热器14进行加热，并在外套1和氧化炉2的内部形成循环，而后将束丝11依次从衬托管3、挡风板41的圆台型通孔、氧化炉2和支撑管6中穿过，准备阶段结束，当活动板7的右侧注入热风时，随着压力越来越大，达到一定压力值后，推动活动板7向左运动，锥形嘴8与耐高温橡胶套二10活动套接，打开支撑管6上的通风槽通道耐高温橡胶套二10与支撑管6初始套接时，对通风槽进行封闭，避免氧化炉2的热风回流进入活动板7的右侧，活动板7右侧的热风顺着通风槽以相对恒定的压力向左平行射出，对束丝11进行加热，热风与束丝11呈水平状态，则在氧化炉2的内部从右向左呈现出一定的温度梯度，温度从右向左依次递减，使得束丝11从氧化炉2的左侧进入后，被逐渐加热预氧化待风射出一段距离后，开始散开，此时遇到挡风板41，挡风板41上圆台型通孔对热风再次进行集中，并向左平行流动，当热风流到衬托管3处后，从衬托管3右端的通风槽进入外套1和氧化炉2之间，在鼓风机13的吸引下，从氧化炉2的外侧流过，进入加热器14中被再次加热后送入保压箱15中。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。