专利名称：连续感应加热式纤维高温碳化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及碳纤维生产领域，特别是碳纤维生产工艺过程中的连续感应加热式纤维高温碳化装置。
背景技术：
碳纤维复合材料是一种应用广泛的高新技术产品。碳纤维是生产加工碳纤维复合材料最基本的原材料，在碳纤维的加工过程中，高温碳化工艺和高温石墨化工艺，是重要的工艺环节之一，此工艺过程由高温碳化炉和高温石墨化炉完成。目前国内的高温碳化炉，其核心部件是发热体，发热体的原材料是导电良好的石墨，具体形状为石墨管或由石墨板组成中间为空腔的矩形结构，在石墨发热体的二极固定安装金属电极或过渡引电，二电极通过低电压大电流进行电加热，使发热体空腔内的温度控制在100(TC 1800°c，纤维丝束一般为多股合成纤维丝束，在发热体高温腔内按一定速度通过，丝束即被高温碳化，丝束即为碳纤维成品，该种结构电极直接与石墨发热体或过渡引电接触，通电加热的方式，可称为直接加热方式或电阻加热方式。这种结构由于发热体或过度引电温度很高，金属电极必须采用水冷方式，电极结构复杂热损失大。关键是金属电极与石墨板之间的导电面要良好的紧密贴合相当困难。因为石墨件的机械强度差，无法承受较大的紧固力。另外在设备的安装过程中为常温冷态安装，而在工作过程中属于高温态运行，电极与发热体之间热应力变化大，两者的结合面难免发生变化，所以发热体的寿命短，一般为200 400天。温度均勻性差，热损失较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单，发热体工作寿命长，温度均勻性好，故障率低，热损失小，维护方便的连续感应加热式纤维高温碳化装置。本发明的技术方案是设计一种连续感应加热式纤维高温碳化装置，它包括置于炉体中部的发热体，其特征是发热体是中空腔体结构，发热体套接在感应体内，发热体与感应体不接触，感应体二极固定金属电极，将感应体的两金属电极通电，螺旋电磁线圈利用电磁感应加热原理对套接在感应体内的发热体进行加热，纤维丝束在发热体的高温腔内按一定速度通过，当发热体空腔内的温度控制在900°C 1800°C之间，纤维丝束即被高温碳化，即为碳纤维成品。所述的发热体是石墨或碳碳复合材料成型件。所述的发热体形状是管状或中间为空腔的矩形结构。所述的发热体与感应体之间填充有保温材料隔热。所述的感应体是螺旋电磁线圈。本发明的有益效果是将发热体直接通电加热，改为感应加热方式或叫涡流加热方式。由感应体产生电磁场，由电磁场通过空间传递能量于发热体，使得发热体结构大大简化，免除了引电部分的复杂结构，使发热体的加工成品率提高，省去结构复杂的水冷电极;发热体工作寿命长，一般在500至1000天甚至更长，由于感应加热在一定的空间内，能量传递相对均勻，使发热体温度均勻性好，发热体的热应力得以改善，使之工作寿命增长；热损失小，没有水冷电极直接与高温发热体连接，减少了热能的传导损失；维护方便，由于结构简单，工作寿命增加必然会减少维护的工作量。
下面结合附图及实施例对本发明进一步说明 图1是本发明实施例结构示意图2是本发明感应体与发热体部分结构示意图。图中1、炉体；2、发热体；3、感应体；4、电极；5、保温材料。
具体实施例方式实施例1
如图1的连续感应加热式纤维高温碳化装置的结构示意图所示，它至少包括炉体1和发热体2，发热体2置于炉体1中部，发热体2是中空腔体结构，发热体2套接在感应体3 内，发热体2与感应体3不接触，感应体3 二极固定金属电极4，感应体是螺旋电磁线圈，发热体形状是管状结构，发热体2与感应体3之间填充有保温材料5，任何起到保温作用的材料均可填充至发热体2与感应体3之间，本实施例采用的是碳毡及绝缘隔热刚玉质符合保温材料，将发热体2空腔内的温度控制在900°C 1800°C。具体工作过程是将感应体3即螺旋电磁线圈的两金属电极4通电，螺旋电磁线圈利用电磁感应加热原理对套接在感应体3内的发热体2进行加热，纤维丝束在发热体2的高温腔内按一定速度通过，当发热体2空腔内的温度控制在900°C 1800°C之间，纤维丝束即被高温碳化，即为碳纤维成品，纤维丝束的牵伸装置及具体工艺过程与现有技术类似，在此不详细说明。由于将发热体直接通电加热，改为感应加热方式或叫涡流加热方式。由感应体产生电磁场，由电磁场通过空间传递能量于发热体，使得发热体结构大大简化，免除了引电部分的复杂结构，使发热体的加工成品率提高，省去结构复杂的水冷电极；发热体工作寿命长，一般在500至1000天甚至更长，由于感应加热在一定的空间内，能量传递相对均勻，使发热体温度均勻性好，发热体的热应力得以改善，使之工作寿命增长；热损失小，没有水冷电极直接与高温发热体连接，减少了热能的传导损失；维护方便，由于结构简单，工作寿命增加必然会减少维护的工作量。实施例2
上述实施例中的发热体2是碳/碳复合材料成型件，形状是管状的中间为空腔的矩形结构，感应体3形状与发热体2相同。
权利要求
1.连续感应加热式纤维高温碳化装置，它包括置于炉体中部的发热体，其特征是发热体(2 )是中空腔体结构，发热体(2 )套接在感应体(3 )内，发热体(2 )与感应体不接触，感应体(3 ) 二极固定金属电极，将感应体(3 )的两金属电极(4)通电，螺旋电磁线圈利用电磁感应加热原理对套接在感应体(3 )内的发热体(2 )进行加热，纤维丝束在发热体(2 )的高温腔内按一定速度通过，当发热体(2)空腔内的温度控制在900°C 1800°C之间，纤维丝束即被高温碳化，即为碳纤维成品。
2.根据权利要求1所述的连续感应加热式纤维高温碳化装置，其特征是所述的发热体是石墨或碳碳复合材料成型件。
3.根据权利要求1所述的连续感应加热式纤维高温碳化装置，其特征是所述的发热体形状是管状或中间为空腔的矩形结构。
4.根据权利要求1所述的连续感应加热式纤维高温碳化装置，其特征是所述的发热体与感应体之间填充有保温材料隔热。
5.根据权利要求1所述的连续感应加热式纤维高温碳化装置，其特征是所述的感应体是螺旋电磁线圈。
全文摘要
本发明涉及碳纤维生产领域，特别是碳纤维生产工艺过程中的连续感应加热式纤维高温碳化装置，它包括置于炉体中部的发热体，其特征是发热体是中空腔体结构，发热体套接在感应体内，发热体与感应体不接触，感应体二极固定金属电极，将感应体的两金属电极通电，螺旋电磁线圈利用电磁感应加热原理对套接在感应体内的发热体进行加热，纤维丝束在发热体的高温腔内按一定速度通过，当发热体空腔内的温度控制在900℃~1800℃之间，纤维丝束即被高温碳化，即为碳纤维成品。它提供了一种结构简单，发热体工作寿命长，温度均匀性好，故障率低，热损失小，维护方便的连续感应加热式纤维高温碳化装置。
文档编号D01F9/12GK102260934SQ20111019438
公开日2011年11月30日 申请日期2011年7月12日 优先权日2011年2月24日
发明者周挺, 岳竹墅, 梁康民, 王全红, 郑扶才, 韩雪丽 申请人:西安诚瑞科技发展有限公司