专利名称：一种高温高压塑化装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种塑化装置，尤其涉及一种高温高压塑化装置，属于化纤纺丝制备技术领域，特别适用于碳纤维原丝生产时实现高倍拉伸功能。
背景技术：
在化学纤维制备过程中，需要在最后工艺段上进行高倍拉伸，提高纤维分子链的取向度，进而提高纤维的力学性能，实现这一工艺的装备称作是高温高压塑化装置。该装置是一个高温高压腔体，化学纤维穿过其中，在高温高压下实现高倍拉伸。特别是在制备高性能碳纤维原丝时，对该工艺要求更为严格，高压腔体内需要通入高压高压水蒸气，蒸汽压力保持在0. 5-0. 6Mpa,同时要求进丝和出丝端口压力不能过高，气流速度不能过快，否则会将原丝吹散。目前国内外用于该工艺的设备主要有两种。一种是高温高压箱式结构，即在不锈钢箱体内设置高压喷嘴，高温高压蒸汽经过喷嘴喷出后直接加热化学纤维，实现对纤维的高温塑化功能，该结构由于高温高压蒸汽直接高速喷射在纤维丝束上，容易引起纤维急剧抖动，极易产生纤维断丝和毛丝现象，且无法实现高压保持，温度不能达到很高，耗气量大， 仅适合低分子量化纤的低倍牵伸。第二种结构为管式高压牵伸系统，即将高压高温蒸汽直接通入不锈钢管内，管口缩颈，需要处理的化学纤维在管子的中间穿过，由缩颈口穿出管夕卜，管内实现高温高压。该设备结构简单，但压力不能达到很高，并且耗气量较大。
实用新型内容本实用新型的目的是为了解决高压、高温、低耗气、低走丝抖动的综合问题，满足碳纤维原丝生产的需求，而提供一种高温高压塑化装置。为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为一种高温高压塑化装置，它包括高压不锈钢壳体，高压不锈钢壳体内部围成一个通腔，通腔两端端头外设端部压盖，通腔中间部分底部对应的高压不锈钢壳体上开有进气口，通腔两端部分底部对应的高压不锈钢壳体上开有排气口，通腔内中间部分装有进气压力均布器与进气口相通，通腔内两端部分设卸压排气分配器与排气口相通，进气压力均布器与卸压排气分配器间以及卸压排气分配器与端部压盖间设有迷宫密封组件，迷宫密封组件、端部压盖中心设有走丝孔。所述的进气压力均布器为四周开设有均布小孔的筒体，四周小孔与进气口相通。所述的卸压排气分配器为四周开设有均布小孔的筒体，四周小孔与排气口相通。所述的迷宫密封组件有多组，每组迷宫密封组件由迷宫密封块，迷宫密封垫和迷宫膨胀块三部分按所述顺序组合而成。所述的高压不锈钢壳体为敞开式，包括腔体槽和顶部压紧盖，顶部压紧盖与腔体槽通过顶盖压紧螺栓固定压紧，腔体槽顶部与顶部压紧盖间设置有耐高温的密封条。所述的腔体槽横截面为“凹”字形。[0012]本实用新型的高温高压塑化装置，其迷宫密封组件为组合式结构，每组迷宫密封组件依次由迷宫密封块，迷宫密封垫和迷宫膨胀块三部分组成，每组迷宫密封组件在通腔内按顺序组合排布。迷宫密封块中间设有走丝孔，直径2-8mm，走丝孔内壁镜面抛光，材质不锈钢；迷宫密封垫为软质耐高温高分子材料，可以是硅橡胶、氟橡胶、聚四氟乙烯或几种材料的组合，厚度l-2mm;迷宫膨胀块为内部带孔的刚性体，迷宫膨胀块孔为圆形，直径 20-100mm，材质不锈钢。本实用新型的高温高压塑化装置，其装备特点为组合式，加工时先将腔体及组件加工完毕，然后在通腔内按照顺序将气体均布器、密封组件装配完毕后，将顶部压紧盖盖好，预紧固定，再利用腔体端部压盖螺栓顶紧所有迷宫密封组件，最后压紧顶部压紧盖。本实用新型的高温高压塑化装置在工作时，化学纤维丝束从本装置中间的小孔中贯穿，高温高压蒸汽由进气口进入通腔，经过进气压力均布器四周的布气孔进入布气腔内， 高温高压蒸汽经过迷宫密封组件后向两端部运动，经过多级迷宫密封块、迷宫密封垫、迷宫膨胀块后被减压，已经被减压的绝大部分高温高压蒸汽经过本实用新型两端底部的卸压分配器均压后由排气口排出，极少量气体再经过端部迷宫密封组件后由走丝口排出。由于经走丝口排出的气体很少，因而可大大减少对被处理化学纤维丝束的气流冲击，降低振动量。由于本实用新型采用了多级迷宫密封组件，有效降低了卸压端和走丝口处的蒸汽泄漏量，满足了腔体内部压力保障，并实现了腔内压力和温度的分配梯度，符合化学纤维柔和牵伸的需求。
图1本实用新型的高温高压塑化装置。图2是图1的A-A向截面图。其中1.端盖压紧螺栓，2.端部压盖，3.顶部压紧盖，4.密封条，5顶盖压紧螺栓， 6.进气压力均布器，7.进气口，8.腔体槽，9.迷宫膨胀块，10.迷宫密封垫，11.迷宫密封块，12.排气口，13.卸压排气分配器。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
进一步说明。一种高温高压塑化装置，它包括高压不锈钢壳体，高压不锈钢壳体内部围成一个通腔，通腔两端端头外设端部压盖2，通腔中间部分底部对应的高压不锈钢壳体上开有进气口 7，通腔两端部分底部对应的高压不锈钢壳体上开有排气口 12，通腔内中间部分装有进气压力均布器6与进气口 7相通，通腔内两端部分设卸压排气分配器13与排气口 12相通， 进气压力均布器6与卸压排气分配器13间以及卸压排气分配器13与端部压盖2间设有迷宫密封组件，迷宫密封组件、端部压盖2中心设有走丝孔。所述的进气压力均布器6为四周开设有均布小孔的筒体，四周小孔与进气口 7相
ο所述的卸压排气分配器为四周开设有均布小孔的筒体，四周小孔与排气口相通。所述的迷宫密封组件有多组，每组迷宫密封组件由迷宫密封块11，迷宫密封垫10 和迷宫膨胀块9三部分按所述顺序组合而成。
4[0024]所述的高压不锈钢壳体为敞开式，包括腔体槽8和顶部压紧盖3，顶部压紧盖3与腔体槽8通过顶盖压紧螺栓5固定压紧，腔体槽8顶部与顶部压紧盖3间设置有耐高温的密封条4。所述的腔体槽8横截面为“凹”字形。实施例1 高温高压塑化装置，选用304不锈钢锻打高压腔体毛坯，在刨床上加工腔体槽，腔体槽外形尺寸长1500mm，宽120_，高100mm，内腔内部尺寸1500mm，宽80mm，高80mm，配钻进气口与排气口 ；加工顶部压紧盖，尺寸长1500mm，宽120mm，厚10mm，与腔体槽侧壁配钻 MlO螺纹孔，合计30个；加工密封条一块，长宽尺寸与顶部压紧盖一致，厚度2mm，材质硅橡胶，与顶部压紧盖配钻螺栓孔；加工端部压盖，尺寸宽120mm，高80，厚10mm，与腔体槽端部底面及侧壁配钻MlO螺纹孔6个，加工迷宫密封块数片，宽高尺寸与腔体内部一致，厚度 3mm,中间钻孔，直径3mm，镜面抛光；加工迷宫密封垫数片，外形尺寸与迷宫密封块一致，厚度1mm，中间开孔，直径50mm，材质硅橡胶；加工迷宫膨胀块数片，外形尺寸与迷宫密封块一致，厚度20mm，中间开孔，直径30mm ；加工进气压力均布器一个，内腔直径30mm，长度400mm， 四周均布直径5mm小孔100个；加工卸压排气分配器二个，内腔直径30mm，长度100mm，四周均布直径5mm小孔30个；配备MlO螺栓及垫片若干。将加工好的组件按照附图组装。清理腔体，然后在腔体内按顺序将进气压力分配器、密封组件等装配完毕，拧紧所有螺栓，即可完成本实用新型的加工制造。利用该设备进行加压试验，腔体内部可稳定保压0. 6MPa。实施例2 高温高压塑化装置，选用316不锈钢锻打高压腔体毛坯，在刨床上加工腔体槽，腔体槽外形尺寸长3000mm，宽180mm，高120mm，内腔内部尺寸3000mm，宽120mm，高90mm，配钻进气口与排气口 ；加工顶部压紧盖，尺寸长3000mm，宽180mm，厚15mm，与腔体槽侧壁配钻M16螺纹孔，合计60个；加工密封条一块，长宽尺寸与顶部压紧盖一致，厚度2mm，材质氟橡胶，与顶部压紧盖配钻螺栓孔；加工端部压紧盖，尺寸宽180mm，高120，厚15mm，与腔体端部底面及侧壁配钻M16螺纹孔9个；加工迷宫密封块数片，宽高尺寸与通腔内部一致， 厚度4mm，中间钻孔，直径6mm，镜面抛光；加工迷宫密封垫数片，外形尺寸与迷宫密封块一致，厚度2mm，中间开孔，直径60mm，材质氟橡胶；加工迷宫膨胀块数片，外形尺寸与迷宫密封块一致，厚度30mm，中间开孔，直径50mm ；加工进气压力均布器一个，内腔直径50mm，长度 800mm,四周均布直径IOmm小孔100个；加工加工卸压排气分配器二个，内腔直径50mm，长度120mm，四周均布直径IOmm小孔30个；配备M16螺栓及垫片若干。将加工好的组件按照附图组装。清理腔体，然后在腔体内按顺序将进气压力分配器、密封组件等装配完毕，拧紧所有螺栓，即可完成本实用新型的加工制造。利用该设备进行加压试验，腔体内部可稳定保压0. 6MPa。
权利要求1.一种高温高压塑化装置，其特征是，它包括高压不锈钢壳体，高压不锈钢壳体内部围成一个通腔，通腔两端端头外设端部压盖，通腔中间部分底部对应的高压不锈钢壳体上开有进气口，通腔两端部分底部对应的高压不锈钢壳体上开有排气口，通腔内中间部分装有进气压力均布器与进气口相通，通腔内两端部分设卸压排气分配器与排气口相通，进气压力均布器与卸压排气分配器间以及卸压排气分配器与端部压盖间设有迷宫密封组件，迷宫密封组件、端部压盖中心设有走丝孔。
2.根据权利要求1所述的高温高压塑化装置，其特征是，所述的进气压力均布器为四周开设有均布小孔的筒体，四周小孔与进气口相通。
3.根据权利要求1所述的高温高压塑化装置，其特征是，所述的卸压排气分配器为四周开设有均布小孔的筒体，四周小孔与排气口相通。
4.根据权利要求1所述的高温高压塑化装置，其特征是，所述的迷宫密封组件有多组， 每组迷宫密封组件由迷宫密封块，迷宫密封垫和迷宫膨胀块三部分按所述顺序组合而成。
5.根据权利要求1-4任一项所述的高温高压塑化装置，其特征是，所述的高压不锈钢壳体为敞开式，包括腔体槽和顶部压紧盖，顶部压紧盖与腔体槽通过顶盖压紧螺栓固定压紧。
6.根据权利要求5所述的高温高压塑化装置，其特征是，所述的腔体槽顶部与顶部压紧盖间设置有耐高温的密封条。
7.根据权利要求5所述的高温高压塑化装置，其特征是，所述的腔体槽横截面为“凹”字形。
专利摘要本实用新型公开了一种高温高压塑化装置，它包括高压不锈钢壳体，高压不锈钢壳体内部围成一个通腔，通腔两端端头外设端部压盖，通腔中间部分底部对应的高压不锈钢壳体上开有进气口，通腔两端部分底部对应的高压不锈钢壳体上开有排气口，通腔内中间部分装有进气压力均布器与进气口相通，通腔内两端部分设卸压排气分配器与排气口相通，进气压力均布器与卸压排气分配器间以及卸压排气分配器与端部压盖间设有迷宫密封组件，迷宫密封组件、端部压盖中心设有走丝孔。本实用新型可大大减少对被处理化学纤维丝束的气流冲击，降低振动量。同时有效降低了卸压端和走丝口处的蒸汽泄漏量，满足了腔体内部压力保障，并实现了腔内压力和温度的分配梯度。
文档编号D01D10/00GK202247052SQ20112026684
公开日2012年5月30日 申请日期2011年7月26日 优先权日2011年7月26日
发明者乔琨, 朱波, 王成国, 蔡珣, 蔡菲, 高学平 申请人:山东大学