专利名称：一种与射频聚焦加热装置配套的电磁屏蔽装置的制作方法
技术领域：
本发明属于对射频法实现碳纤维石墨化生产工艺专用生产设备 的改进，特别涉及射频法加热碳纤维时，在同轴共轭耦合腔以及两端 的电磁场设置的屏蔽装置。
背景技术：
高弹模量碳纤维，又称石墨化碳纤维是制造高比强度复合材料的 关键原料，是航空、航天、军事、体育等领域内急需的物资。碳纤维
石墨化的生产技术中，需要将碳纤维加热到2400°C~3000°C的高温 时，借助持续牵引力使碳分子成有序晶格结构，从而完成由普通碳分 子向石墨化分子的转化。由陈新谋先生创立的射频法碳纤维石墨化生 产工艺及设备开创了该领域的先河，可以参考专利200410012239.7。 该项技术是借助射频法大功率发生器和匹配器，通过射频电缆将电磁 场能量直接送到线性聚焦的同轴共轭耦合腔，形成线形聚焦的电磁 场，加载到穿过石英管热反应器的碳纤维上，可以加热到240(TC以 上完成碳纤维到石墨化结构的转化。该加工工艺结构简单，控制便捷 和准确，节约了能源和成本，是本领域的一次突破性改进。本项目解 决了碳纤维石墨化的加热设备和加工工艺操作技术。
但是，在长时间的连续生产过程中由于电磁场辐射较大，会引起 设备输出功率的输出不稳定。因为纤维是导体，在没有惰性气体保护
4的远端纤维仍处在磁场中会产生感应电流且发热，并且由于碳纤维由 数千根纤维单丝组成，并且单丝的排列并不是全部连续，中间有断头， 向两端延伸并发散的磁场会对加工过程产生巨大的不良影响，造成热 损耗和断丝的加剧。所以需要增加屏蔽装置对同轴共轭耦合腔的电磁 场进行有效屏蔽以保证设备连续稳定运转和产品性能稳定。
发明内容
本发明的目的是在射频法加热纤维丝束工艺过程中，在射频聚焦 加热装置上加设电磁场屏蔽装置以消除辐射对碳纤维和高频设备的 影响，以保证射频发射机及其辅助设备的稳定工作和石墨化纤维加工 的质量的工作过程的稳定。
本发明采用的技术方案是为射频聚焦加热装置配套设计一套专 用的电磁屏蔽装置。该装置分别安装在射频聚焦加热装置的电场强辐 射区和射频聚焦装置的两端磁场强辐射区，与射频聚焦加热装置的 左、右同轴共轭耦合腔和石英管热反应器匹配定位形成电磁屏蔽装 置。
十分明显本发明是针对射频聚焦加热装置在工作时产生的电磁
辐射进行的配套设计。功率强大的高频电源发出的强大的电磁波被射 频聚焦加热装置聚焦成为射频耦合腔之间的线性交变电磁场。从而形
成了射频聚焦加热装置的两个射频耦合腔之间和两端的强电磁辐射。 用接地的电磁材料分别针对泄露处进行有效屏蔽就是本发明的中心 观点。下面在具体实施方案中进一步给出有效实施例。本发明的有效益处是，在同轴共轭耦合腔的开路端加屏蔽装置， 用来屏蔽较强的辐射电场，在同轴共轭耦合腔的短路两端加双套管屏 蔽较强的磁场，消除了电磁场对高频设备的干扰，使产品的各项性能 稳定，断丝、打火现象明显消除、加工质量提高。
图1为改进后的射频聚焦式加热装置的结构示意图。
图2为图1中F部分的结构放大图。
图3为未安装内外套管时左侧同轴共轭耦合腔的电场分布图。 图4为未安装内外套管时左侧同轴共轭耦合腔短路端端面电场 分布图。
图5为未安装内外套管时左侧同轴共轭耦合腔的磁场分布剖面图。
图6安装内外套管后左侧同轴共轭耦合腔磁场分布图。 其中，l为射频发生器，2为射频电缆，3为屏蔽网，4A， 4B为 磁场强辐射区，4A(1)、 4B(1)为内套管，4A(2)、 4B(2)为外套桶，5 为电场强辐射区，6为石英管反应器，7为被加工的碳纤维，8、 9为 左、右耦合腔，F为左侧同轴共轭耦合腔加内外套管后放大图。
具体实施例方式
本发明采用的技术方案是 一种与射频聚焦加热装置配套的电磁 屏蔽装置，电磁屏蔽装置由接地的优良的导磁或导电材料制成，该装 置分别安装在射频聚焦加热装置的电场强辐射区5和射频聚焦装置的两端磁场强辐射区4A、 4B，与射频聚焦加热装置的左、右同轴共 轭耦合腔8、 9和石英管热反应器6匹配定位形成电磁屏蔽装置。
安装在射频聚焦加热装置的电场强辐射区5的电磁屏蔽装置套 装定位在左、右同轴共轭耦合腔8、 9上的高导电材料组成。
安装在射频聚焦装置两端磁场强辐射区4A、 4B的电磁屏蔽装置 定位在石英管热反应器6上和同轴共轭耦合腔8、 9两端的上紧密结 合，套在石英管热反应器6上的内套管4A(2)、 4B(2)和安装在同轴共 轭耦合腔8、 9两端的外套桶4A (1)， 4B (1)由高导磁材料制成。
以上所说的高导磁材料为厚度不小于0.3mm的玻莫合金。内套 管4A(2)、 4B(2)的长度不小于300mm。
外套桶4A (1)， 4B (1)的形状为圆筒状中间具有通孔，有效长 度小于外套管4A(2)、 4B(2)的长度10-20mm。
安装在射频聚焦加热装置的电场强辐射区5的电磁屏蔽装置套 的高导电材料是网状结构，高导电材料网状结构采用铜材。
参照附图，可以看出，在射频聚焦式加热的方式中屏蔽电磁场是 通过以下方法实现的。
附图1对使用的射频聚焦式加热装置进行改造，在两个同轴共轭 耦合腔8、 9的开路端也就是电场强辐射区5，安装了网孔状的铜材 做成的接地屏蔽罩。这样高频交变电流在同轴共轭耦合腔8、 9开路 端产生的电场可以通过铜网入地形成回路，不会辐射出铜网对外围的 电子设备造成干扰。从附图l可以看出，在射频耦合腔8、 9两端没有加设内套管4A (1)、 4B (1)，外套桶4A (2)、 4B (2)时，射频发生器1通过射 频电缆2把高频信号传输给同轴共轭耦合腔后，同轴共轭耦合腔8和 9就产生线性聚焦电磁场。根据电场瞬时方向，附图2中可以根据右 手螺旋法则判断出磁场变化的瞬时方向，如附图3中所示。两端碳纤 维处在发散的磁场中，由于碳纤维是导体，可以断定会产生交变的感 应电流，这样碳纤维就会在磁场强辐射区4A、 4B中的石英管热反应 器6里发红发亮，由于工艺条件原因限会产生打火和热损耗，所以这 一现象会造成加热区外碳纤维温度过高在空气中氧化性能指标下降。
附图6是左侧同轴共轭耦合腔8安装屏蔽装置后磁场较强辐射区 磁场分布情况以及内外套管相对位置关系，以左侧同轴共轭耦合腔8 为例，内套管4A(1)安装在左侧同轴共轭耦合腔8短路端的内壁上与 内壁紧密结合，外套桶4A(2)安装在左侧同轴共轭耦合腔8的外壁上， 并且外径大于左侧同轴共扼耦合腔8的外径。这样磁场就有效的被屏 蔽在附图1中所显示的内套管4A (2)和外套桶4A (1)之间。这样， 在附图1中所示的4A区内的石英管热反应器里的碳纤维不再会发红 发亮，离同轴共轭耦合腔的短路端较远的磁场稀疏，不会对碳纤维造 成影响。
本发明在同轴共轭耦合腔8和9的短路端加双套管屏蔽较强的磁 场，进一步消除了辐射磁场对高频设备的干扰，使产品的各项性能稳 定，质量有所提高。
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权利要求
1. 一种与射频聚焦加热装置配套的电磁屏蔽装置，其特征在于电磁屏蔽装置由接地的优良的导磁或导电材料制成，该装置分别安装在射频聚焦加热装置的电场强辐射区(5)和射频聚焦装置的两端磁场强辐射区(4A，4B)，与射频聚焦加热装置的左、右同轴共轭耦合腔(8、9)和石英管热反应器(6)匹配定位形成电磁屏蔽装置。
2. 根据权利要求1所述的一种射频聚焦加热装置配套的电磁屏 蔽装置，其特征在于安装在射频聚焦加热装置的电场强辐射区(5) 的电磁屏蔽装置套装定位在左、右同轴共轭耦合腔(8、 9)上的高导 电材料组成。
3. 根据权利要求2所述的一种射频聚焦加热装置配套的电磁屏 蔽装置，其特征在于安装在射频聚焦装置两端磁场强辐射区(4A， 4B)的电磁屏蔽装置定位在石英管热反应器(6)上和同轴共轭耦合 腔(8、 9)两端的上紧密结合，套在石英管热反应器(6)上的内套 管(4A(2)、 4B(2))和安装在同轴共轭耦合腔(8、 9)两端的外套桶(4A (1)， 4B (l))由高导磁材料制成。
4. 根据权利要求3所述的一种射频聚焦加热装置配套的电磁屏 蔽装置，其特征在于高导磁材料为厚度不小于0.3mm的玻莫合金。
5. 根据权利要求3所述的一种射频聚焦加热装置配套的电磁屏 蔽装置，其特征在于内套管(4A(2)、 4B(2))的长度不小于300mm 。
6..根据权利要求4所述的一种射频聚焦加热装置配套的电磁屏蔽装置，其特征在于外套桶(4A (1)， 4B (l))的形状为圆筒状 中间具有通孔，有效长度小于外套管(4A(2)、4B(2))的长度10-20mm。
7. 根据权利要求2所述的一种射频聚焦加热装置配套的电磁屏 蔽装置，其特征在于安装在射频聚焦加热装置的电场强辐射区(5) 的电磁屏蔽装置套的高导电材料是网状结构。
8. 根据权利要求7所述的一种射频聚焦加热装置配套的电磁屏 蔽装置，其特征在于高导电材料网状结构采用铜材。
全文摘要
本发明是一种与射频聚焦加热装置配套的电磁屏蔽装置。以保证设备连续稳定运转、提到产品质量和稳定，减低能耗。采用的技术方案是加装电磁屏蔽装置，由接地的优良的导磁或导电材料制成，该装置分别安装在射频聚焦加热装置的电场强辐射区和射频聚焦装置的两端磁场强辐射区，与射频聚焦加热装置的左、右同轴共轭耦合腔和石英管热反应器匹配定位形成电磁屏蔽装置。
文档编号H05K9/00GK101431884SQ20081008006
公开日2009年5月13日 申请日期2008年12月11日 优先权日2008年12月11日
发明者马嘉惠 申请人:马嘉惠