一种石墨化设备的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种石墨化设备，包括炉体，炉体中设有沿左右方向延伸的石墨加热管，炉体中于所述石墨加热管周向外侧布置有保温材料层，炉体具有保温腔，所述保温材料层和石墨加热管均位于所述保温腔中，所述保温腔为气密性腔体，且保温腔的外腔壁上设有用于向保温腔输入保护气体以防止保温材料氧化的保护气进气口。可以通过保护气进气口向保温腔中充入保护气体，使得保温材料层处于保护气氛中，避免保护材料在高温条件下容易氧化的问题，降低保温材料的更换频率，从而降低企业的生产成本。
【专利说明】
_种石墨化设备
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种石墨化设备。
【背景技术】
[0002]高模量碳纤维因其高模量、高导热导电性、尺寸稳定性等优点在碳纤维领域有着不可取代的地位，高模量纤维必须经过高温石墨化设备石墨化处理后方可达到高模量的性能，因此石墨化设备对于高模量碳纤维的制备起着至关重要的作用，现有石墨化设备均通过石墨加热器加热炉腔，使炉腔达到所需温度。但这种加热方式完全受制于热源的位置，容易造成炉膛的温度场分布不均，结构也较为复杂。
[0003]在授权公告号为CN102797075B的中国发明专利中公开了一种连续石墨化超高温管式炉，包括炉壳，炉壳中布置有沿左右方向延伸的马弗炉膛，马弗炉膛呈管状，作为管式炉唯一的发热体，由两段或两段以上可分离的石墨管连接而成，马弗炉膛的两端安装有水冷的铜电极，铜电极上设有电极接线端，在马弗炉膛外设有保护管，在炉膛中还设有布置在马弗炉膛周向外侧的保温耐火层，保护管位于保温耐火层与马弗炉膛之间。使用时，通过电极向石墨管供电，石墨管发热实现对材料的高温加热。这种管式炉的炉腔直接由石墨管构成，内部温度场较为均匀。
[0004]但上述的这种管式炉在实际使用中存在问题:由于中心石墨管温度较高，四周布置的耐火保温材料容易出现氧化失效的问题，导致管式炉在使用一段时间后加热效率下降较快，保温效果不好，需要更换新的耐火保温材料，更换频率相对较高，额外提升了生产成本。
【发明内容】
[0005]本实用新型提供一种石墨化设备，以解决现有技术中的石墨化管式炉中的布置在石墨化加热管四周的保温材料容易高温氧化的技术问题。
[0006]本实用新型所提供的石墨化设备的技术方案是:一种石墨化设备，包括炉体，炉体中设有沿左右方向延伸的石墨加热管，炉体中于所述石墨加热管周向外侧布置有保温材料层，所述炉体具有保温腔，所述保温材料层和石墨加热管均位于所述保温腔中，所述保温腔为气密性腔体，且保温腔的外腔壁上设有用于向保温腔输入保护气体以防止保温材料氧化的保护气进气口。
[0007]所述的保温腔中于所述石墨加热管外间隙套装有保护衬管，保护衬管布置在石墨加热管和保温材料层之间。
[0008]所述的保温腔中通过所述保护气进气口充有用于防止保温材料氧化的保护气体。
[0009]所述的保护气体为惰性气体。
[0010]所述的炉体中于所述保温腔外部设有炉体冷却腔，炉体冷却腔对应连通有炉体冷却水进口和炉体冷却水出口。
[0011 ]所述的炉体上还设有向内延伸入所述石墨化加热管内部的观察管路，观察管路具有布置在所述炉体外部的观察孔。
[0012]所述的石墨加热管的左右两端对应具有延伸出炉体的伸出段，石墨加热管的两伸出段上分别导电装配有引出电极，两引出电极的背离所述石墨加热管的外侧分别对应绝缘的固定装配有一个冷却管段，两冷却管段为对应布置在所述炉体左右两侧的进料冷却管段和出料冷却管段。
[0013]所述的引出电极通过中间连接件与相应的冷却管段固定装配，各引出电极分别具有套装在石墨加热管的相应伸出段上的环套段和设置在环套段的远离所述石墨加热管的外端处的连接法兰板，各引出电极的环套段的外端位于所述石墨化加热管的相应端面的外侧。
[0014]各中间连接件具有与石墨加热管及相应冷却管段连通的中心管，各中间连接件的中心管的周向外侧设有连接件冷却水套;各中间连接件上还设有用于向中间连接件中输入保护气体的进气口。
[0015]各冷却管段包括与相应中间连接件的中心管对应连通的引料管和布置在引料管外侧的引料管冷却水套，各冷却管段的引料管的背离所述石墨加热管的外端分别可拆的装配有密封端盖。
[0016]本实用新型的有益效果是:本实用新型所提供的石墨化设备中，保温材料层和石墨加热管均位于保温腔中，且保温腔为气密性腔体，保温腔的外腔壁上设有保护气进气口，这样一来，可以通过保护气进气口向保温腔中充入保护气体，使得保温材料层处于保护气氛中，避免保护材料在高温条件下容易氧化的问题，降低保温材料的更换频率，从而降低企业的生产成本。
[0017]进一步地，石墨加热管两端分别具有延伸出炉体的伸出段，这样便于在炉体外侧加装引出电极，也便于通过引出电极加装相应的冷却管段。而且，出料冷却管段可以对经石墨加热管加热处理后的产品进行冷却，便于进行后续的工艺处理，而进料冷却管段则可以减小高温的石墨加热管对外界的影响。
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型所提供的石墨化设备一种实施例的结构示意图；
[0019]图2是图1中A-A剖视图；
[0020]图3是图1中B-B剖视图。
【具体实施方式】
[0021]如图1至图3所示，一种石墨化设备的实施例，该实施例中的石墨化设备包括支架9，支架9上固设有炉体I，炉体I具有保温腔12，保温腔12中布置有保温材料层2、石墨加热管4及保护衬管3，石墨加热管4及保护衬管3均沿左右方向延伸，其中，保护衬管3间隙套装在石墨加热管4外侧，而保温材料层2则布置在石墨加热管及保护衬管的周向外侧，保护衬管3位于石墨加热管4和保温材料层2之间。本实施例中的保温腔为气密性腔体，在保温腔12的外腔壁上设有用于向保温腔输入保护气体以防止保温材料氧化的保护气进气口 121，此处的保护气进气口 121对应布置在炉体的上部，对应的，在炉体的下部还设有保护气排气口122。使用时，通过保护气进气口向保温腔中充入用于防止保温材料氧化的保护气体，保护气体具体可选用惰性气体如氩气，也可选用氮气。
[0022]本实施例中，炉体I中于保温腔12外部设有炉体冷却腔13，炉体冷却腔13对应连通有炉体冷却水进口 131和炉体冷却水出口 132，为提高冷却效率，通常将冷却水进口布置在炉体底部，而将炉体冷却水出口布置在炉体顶部。
[0023]本实施例中，石墨加热管4的左右两端对应具有延伸出炉体的伸出段41，石墨加热管4的两伸出段41上分别导电装配有引出电极5，两引出电极5的背离石墨加热管4的外侧分别对应绝缘的固定装配有一个冷却管段，两冷却管段为对应布置在炉体I左右两侧的进料冷却管段10和出料冷却管段7。
[0024]两引出电极5分别通过一个中间连接件6与相应的冷却管段固定装配，两中间连接件6的结构相同，分别具有与石墨化加热管及相应冷却管段连通的中心管，中心管的两端分别设有连接法兰板，并且，在中心管的周向外侧还设有连接件冷却水套，连接件冷却水套布置在相应中间连接件的两连接法兰板之间。并且，各中间连接件6上还分别设有用于向中间连接件中输入保护气体的进气口。
[0025]各引出电极5分别具有套装在石墨加热管的相应伸出段上的环套段和设置在环套段的远离石墨加热管的外端处的连接法兰板，各引出电极的环套段的外端位于所述石墨化加热管的相应端面的外侧。各引出电极5外侧的连接法兰板与对应中间连接件6的相应侧的连接法兰板通过螺栓固定装配，且引出电极5与中间连接件6之间相互绝缘。
[0026]进料冷却管段10和出料冷却管段7结构相同，各冷却管段分别包括与对应中间连接件的中心管对应连通的引料管和布置在引料管外侧的引料管冷却水套，各冷却管段的引料管的背离石墨加热管4的外端分别可拆的装配有密封端盖。
[0027]并且，本实施例中，在炉体上还设有向内延伸入石墨化加热管4内部的观察管路8，观察管路具有布置在炉体I外部的观察孔。
[0028]使用时，将变压器与引出电极5相连，变压器运行，电流流经两引出电极5及石墨加热管4，石墨加热管作为热源提供炉体内部的热量，同时也作为炉腔，在加热过程中，通过保护气进气口向炉体I的保温腔13中通入保护气体，炉体1、引出电极5、中间连接件6及冷却管段均通入冷却水冷却。
[0029]石墨化设备连续运行时，可在石墨化设备的两端分别布置牵引装置，打开进料冷却管段10的外端密封端盖，将连续纤维经牵引装置牵引至进料冷却管段入口处，以牵引杆将限位牵引至出料冷却管段的出口处，将纤维牵引至出口处的牵引装置上，启动出口和入口处的牵引装置，限位开始连续运行，此时，在炉体I中通入保护气体，启动变压器加热至所需温度，连续纤维在运行过程中进行石墨化处理，样品处理完成降至室温后关闭两冷却管段的外端炉门。
[0030]上述实施例中，引出电极通过中间连接件装配有冷却管段，在其他实施例中，引出电极也可听过连接法兰直接与冷却管段连接装配。
[0031 ]上述实施例中，炉体上的保护气进气口设置在炉体的顶部，在其他实施例中，炉体上的保护气进气口也可以设置在炉体的左右两端的端部位置处。
【主权项】
1.一种石墨化设备，包括炉体，炉体中设有沿左右方向延伸的石墨加热管，炉体中于所述石墨加热管周向外侧布置有保温材料层，其特征在于:所述炉体具有保温腔，所述保温材料层和石墨加热管均位于所述保温腔中，所述保温腔为气密性腔体，且保温腔的外腔壁上设有用于向保温腔输入保护气体以防止保温材料氧化的保护气进气口。2.根据权利要求1所述的石墨化设备，其特征在于:所述的保温腔中于所述石墨加热管外间隙套装有保护衬管，保护衬管布置在石墨加热管和保温材料层之间。3.根据权利要求2所述的石墨化设备，其特征在于:所述的保温腔中通过所述保护气进气口充有用于防止保温材料氧化的保护气体。4.根据权利要求3所述的石墨化设备，其特征在于:所述的保护气体为惰性气体。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的石墨化设备，其特征在于:所述的炉体中于所述保温腔外部设有炉体冷却腔，炉体冷却腔对应连通有炉体冷却水进口和炉体冷却水出□ O6.根据权利要求1至4中任意一项所述的石墨化设备，其特征在于:所述的炉体上还设有向内延伸入所述石墨化加热管内部的观察管路，观察管路具有布置在所述炉体外部的观察孔。7.根据权利要求1至4中任意一项所述的石墨化设备，其特征在于:所述的石墨加热管的左右两端对应具有延伸出炉体的伸出段，石墨加热管的两伸出段上分别导电装配有引出电极，两引出电极的背离所述石墨加热管的外侧分别对应绝缘的固定装配有一个冷却管段，两冷却管段为对应布置在所述炉体左右两侧的进料冷却管段和出料冷却管段。8.根据权利要求7所述的石墨化设备，其特征在于:所述的引出电极通过中间连接件与相应的冷却管段固定装配，各引出电极分别具有套装在石墨加热管的相应伸出段上的环套段和设置在环套段的远离所述石墨加热管的外端处的连接法兰板，各引出电极的环套段的外端位于所述石墨化加热管的相应端面的外侧。9.根据权利要求8所述的石墨化设备，其特征在于:各中间连接件具有与石墨加热管及相应冷却管段连通的中心管，各中间连接件的中心管的周向外侧设有连接件冷却水套;各中间连接件上还设有用于向中间连接件中输入保护气体的进气口。10.根据权利要求9所述的石墨化设备，其特征在于:各冷却管段包括与相应中间连接件的中心管对应连通的引料管和布置在引料管外侧的引料管冷却水套，各冷却管段的引料管的背离所述石墨加热管的外端分别可拆的装配有密封端盖。
【文档编号】D01F9/32GK205529177SQ201620329115
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月19日
【发明人】耿丽, 韩友霞, 王麦, 王一麦, 张国峰, 贾进盈, 宋前前, 乔月月, 王胜斌, 赵新强, 刘国库
【申请人】郑州四维特种材料有限责任公司