一种纳米纤维生产用烘干装置的制作方法

本发明属于纳米纤维生产设备领域,特别是一种纳米纤维生产用烘干装置。

背景技术：

纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸(0.1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10～100个原子紧密排列在一起的尺度。在纳米材料中，纳米纤维是指纤维直径小于1000纳米的超微细纤维。制造纳米纤维的方法有很多，如拉伸法、模板合成、自组装、微相分离、静电纺丝等。其中静电纺丝法以操作简单、适用范围广、生产效率相对较高等优点而被广泛应用。

针对静电纺丝法制造工艺生产的纳米纤维丝，延展成纤维细丝后，通过对纤维丝进行加热、烘干过程，可使纤维丝表面具有更大张力，可对纤维丝实现更大的拉伸强度，提高纳米纤维丝的机械强度与延展性。现有的烘干技术的设备形式多种多样，存在如下技术缺陷：烘干设备对纤维丝多采用热对流或热辐射的单一导热形式进行烘干，烘干均匀性较差；烘干装置结构体积较大，对烘干装置的内部容积未进行充分利用，烘干效率低，不适用于直径较小的纳米纤维丝束进行烘干。

技术实现要素：

为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种纳米纤维生产用烘干装置，其具体技术方案如下：一种纳米纤维生产用烘干装置，包括烘干箱体、箱盖板、烘干层块、烘干柱、传送辊、横加热管、纵加热管、侧加热管、空腔出风管、回风管、空腔连接管、通风机、排风管；所述烘干箱体呈长方体形状，为中空结构，所述烘干箱体一侧底端设有烘干箱体进口，所述箱盖板设置于所述烘干箱体一侧，所述箱盖板底端设有烘干箱体出口；所述烘干箱体一侧两端设有烘干箱体卡块，所述烘干箱体卡块与所述烘干箱体固定连接，呈一体式结构，所述箱盖板通过插入所述烘干箱体卡块内，实现所述箱盖板与所述烘干箱体连接；所述烘干层块设置于所述烘干箱体内部两侧，呈交错设置，每个所述烘干层块的两侧分别与所述烘干箱体内壁固定连接；所述烘干层块与所述烘干箱体内壁之间围成空腔，形成烘干箱通道，所述烘干箱通道截面呈“s”形；所述烘干层块呈中空状结构，形成烘干层块空腔；底层所述烘干层块空腔底端设有空腔进风口；所述烘干柱设置于所述烘干层块顶面，所述烘干柱底端与一层所述烘干层块顶面垂直固定连接，所述烘干柱顶端与另一层所述烘干层块底面垂直固定连接，所述烘干柱中心呈中空状，形成烘干柱通孔，所述烘干柱通孔两端与所述烘干层块空腔贯通连接；所述传送辊设置于每个所述烘干层块一侧，呈对称设置，每个所述传送辊两端与所述烘干箱体通过轴承实现转动连接；所述横加热管设置于所述烘干层块顶面，所述横加热管通过紧固件实现与所述烘干层块固定连接；所述纵加热管设置于所述烘干层块一侧，所述纵加热管通过紧固件实现与所述烘干箱体固定连接；所述侧加热管设置于每个所述烘干柱两侧，每个所述侧加热管通过紧固件实现与所述烘干柱固定连接；所述空腔出风管设置于顶层所述烘干层块顶面，所述空腔出风管与所述烘干层块固定连接，所述空腔出风管底端与所述烘干层块空腔贯通；所述回风管设置于所述烘干箱体一侧，所述回风管与所述空腔出风管通过空腔连接管贯通连接；所述通风机设置于所述空腔连接管上；所述排风管设置于所述烘干箱体顶面，所述排风管与所述烘干箱体底面垂直固定连接，所述排风管底端与所述烘干箱通道贯通。

进一步的，所述烘干层块数量为四个，每个所述烘干层块呈长方体结构，所述烘干层块的顶角呈圆弧状结构。

进一步的，每层所述烘干层块上设置的烘干柱数量为四个，所述烘干柱呈对称设置；每个所述烘干柱呈两端宽中间窄的圆柱状结构。

进一步的，每个所述烘干层块设置的横加热管数量为三个，每个所述横加热管的设置方向与所述烘干层块方向一致，每个所述横加热管设置于所述烘干柱的两侧。

进一步的，每侧所述烘干箱体设置的纵加热管数量为三个，每个所述纵加热管的位置与所述横加热管的位置相适应。

进一步的，每个所述烘干柱设置的侧加热管数量为两个。

进一步的，所述回风管截面呈“l”形结构。

进一步的，所述空腔连接管截面呈“匚”形结构。

进一步的，所述排风管截面呈下宽上窄结构。

进一步的，所述紧固件为铆钉、膨胀螺丝、螺栓、螺母、螺钉、自攻螺钉中的一种或多种。

本发明的工作原理是：

本发明使用时，纤维丝通过烘干箱体进口进入烘干箱体内，穿过烘干箱通道，并绕于每个传送辊外侧，纤维丝经传送管依次向上传送至烘干箱体顶端时，将箱盖板插入烘干箱体卡块内，将纤维丝通过烘干箱体出口穿出；通过启动加热横加热管、纵加热管和侧加热管，纤维丝通过两层烘干层块之间时，横加热管从底部对纤维丝辐射加热，侧加热管通过在两侧对纤维丝辐射加热，纤维丝通过烘干层块一侧时，纵加热管在一侧对纤维丝辐射加热。

烘干箱外部冷空气经烘干箱体进口进入烘干箱体，一部分空气经空腔进风口进入烘干层块空腔内，空气因加热自身密度变小向上流动，与通风机的机械通风作用，空气经过每个烘干柱内烘干柱通孔向上流动，直至通过空腔出风管排出，接着经过空腔连接管、回风管回送至烘干箱体底端一侧，缓慢吹出气流，带动烘干箱通道内气流流动，气流与纤维丝进行对流换热后，经排风管排出。本发明的有益效果是：

本发明通过设置有横加热管、纵加热管和侧加热管，可对碳纤维丝进行多角度、全方位的进行辐射加热，使碳纤维丝表面被均匀辐射烘干；同时通过通风机的机械通风作用，使烘干箱通道内处于低速风的流动，达到对纤维丝表面对流换热的目的。本发明装置通过对纤维丝表面进行辐射换热和对流换热，达到对纤维丝充分烘干的目的，烘干速度快、效率高。

本发明的装置结构紧凑，整体结构体积较小，通过传送辊将纤维丝盘绕于烘干箱体内，配合多处加热管的设置，使纤维丝经过较短行程便可达到较强的烘干效果；同时配合本装置内特殊的结构形式设置，使烘干箱体内的气流流通行程，呈烘干层块内循环与外循环的交错流通形式，保证烘干箱体内始终处于气流流通烘干状态下，最大利用热量的状态。最终实现本装置处于较小体积时，可进一步的提高本装置的换热效率，适用于直径较小的纳米纤维丝束的烘干。

附图说明

图1是本发明的剖视结构示意图。

图2是本发明烘干层块处的局部结构示意图。

图3是本发明烘干箱体与箱盖板的局部安装示意图。

附图标记列表：烘干箱体1、烘干箱体进口1-1、烘干箱体卡块1-2、烘干箱通道1-3、箱盖板2、烘干箱体出口2-1、烘干层块3、烘干层块空腔3-1、空腔进风口3-2、烘干柱4、烘干柱通孔4-1、传送辊5、横加热管6、纵加热管7、侧加热管8、空腔出风管9、回风管10、空腔连接管11、通风机12、排风管13。

具体实施方式

为使本发明的技术方案更加清晰明确，下面结合附图对本发明进行进一步描述，任何对本发明技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本发明保护范围。本实施例中所提及的固定连接，固定设置、固定结构均为胶粘、焊接、螺钉连接、螺栓螺母连接、铆接等本领域技术人员所知晓的公知技术。本发明中所提及的横加热管、纵加热管和侧加热管为碳纤维加热管，为市场中可购买获得的产品，其结构原理为该领域人员所熟知的公知技术。

结合附图可见，一种纳米纤维生产用烘干装置，包括烘干箱体、箱盖板、烘干层块、烘干柱、传送辊、横加热管、纵加热管、侧加热管、空腔出风管、回风管、空腔连接管、通风机、排风管；所述烘干箱体呈长方体形状，为中空结构，所述烘干箱体一侧底端设有烘干箱体进口，所述箱盖板设置于所述烘干箱体一侧，所述箱盖板底端设有烘干箱体出口；所述烘干箱体一侧两端设有烘干箱体卡块，所述烘干箱体卡块与所述烘干箱体固定连接，呈一体式结构，所述箱盖板通过插入所述烘干箱体卡块内，实现所述箱盖板与所述烘干箱体连接；所述烘干层块设置于所述烘干箱体内部两侧，呈交错设置，每个所述烘干层块的两侧分别与所述烘干箱体内壁固定连接；所述烘干层块与所述烘干箱体内壁之间围成空腔，形成烘干箱通道，所述烘干箱通道截面呈“s”形；所述烘干层块呈中空状结构，形成烘干层块空腔；底层所述烘干层块空腔底端设有空腔进风口；所述烘干柱设置于所述烘干层块顶面，所述烘干柱底端与一层所述烘干层块顶面垂直固定连接，所述烘干柱顶端与另一层所述烘干层块底面垂直固定连接，所述烘干柱中心呈中空状，形成烘干柱通孔，所述烘干柱通孔两端与所述烘干层块空腔贯通连接；所述传送辊设置于每个所述烘干层块一侧，呈对称设置，每个所述传送辊两端与所述烘干箱体通过轴承实现转动连接；所述横加热管设置于所述烘干层块顶面，所述横加热管通过紧固件实现与所述烘干层块固定连接；所述纵加热管设置于所述烘干层块一侧，所述纵加热管通过紧固件实现与所述烘干箱体固定连接；所述侧加热管设置于每个所述烘干柱两侧，每个所述侧加热管通过紧固件实现与所述烘干柱固定连接；所述空腔出风管设置于顶层所述烘干层块顶面，所述空腔出风管与所述烘干层块固定连接，所述空腔出风管底端与所述烘干层块空腔贯通；所述回风管设置于所述烘干箱体一侧，所述回风管与所述空腔出风管通过空腔连接管贯通连接；所述通风机设置于所述空腔连接管上；所述排风管设置于所述烘干箱体顶面，所述排风管与所述烘干箱体底面垂直固定连接，所述排风管底端与所述烘干箱通道贯通。

进一步的，所述烘干层块数量为四个，每个所述烘干层块呈长方体结构，所述烘干层块的顶角呈圆弧状结构。

进一步的，每层所述烘干层块上设置的烘干柱数量为四个，所述烘干柱呈对称设置；每个所述烘干柱呈两端宽中间窄的圆柱状结构。

进一步的，每个所述烘干层块设置的横加热管数量为三个，每个所述横加热管的设置方向与所述烘干层块方向一致，每个所述横加热管设置于所述烘干柱的两侧。

进一步的，每侧所述烘干箱体设置的纵加热管数量为三个，每个所述纵加热管的位置与所述横加热管的位置相适应。

进一步的，每个所述烘干柱设置的侧加热管数量为两个。

进一步的，所述回风管截面呈“l”形结构。

进一步的，所述空腔连接管截面呈“匚”形结构。

进一步的，所述排风管截面呈下宽上窄结构。

进一步的，所述紧固件为喉箍、铆钉、膨胀螺丝、螺栓、螺母、螺钉、自攻螺钉中的一种或多种。

本发明的工作原理是：

本发明使用时，纤维丝通过烘干箱体进口进入烘干箱体内，穿过烘干箱通道，并绕于每个传送辊外侧，纤维丝经传送管依次向上传送至烘干箱体顶端时，将箱盖板插入烘干箱体卡块内，将纤维丝通过烘干箱体出口穿出；通过启动加热横加热管、纵加热管和侧加热管，纤维丝通过两层烘干层块之间时，横加热管从底部对纤维丝辐射加热，侧加热管通过在两侧对纤维丝辐射加热，纤维丝通过烘干层块一侧时，纵加热管在一侧对纤维丝辐射加热。

烘干箱外部冷空气经烘干箱体进口进入烘干箱体，一部分空气经空腔进风口进入烘干层块空腔内，空气因加热自身密度变小向上流动，与通风机的机械通风作用，空气经过每个烘干柱内烘干柱通孔向上流动，直至通过空腔出风管排出，接着经过空腔连接管、回风管回送至烘干箱体底端一侧，缓慢吹出气流，带动烘干箱通道内气流流动，气流与纤维丝进行对流换热后，经排风管排出。本发明的有益效果是：

本发明通过设置有横加热管、纵加热管和侧加热管，可对碳纤维丝进行多角度、全方位的进行辐射加热，使碳纤维丝表面被均匀辐射烘干；同时通过通风机的机械通风作用，使烘干箱通道内处于低速风的流动，达到对纤维丝表面对流换热的目的。本发明装置通过对纤维丝表面进行辐射换热和对流换热，达到对纤维丝充分烘干的目的，烘干速度快、效率高。

本发明的装置结构紧凑，整体结构体积较小，通过传送辊将纤维丝盘绕于烘干箱体内，配合多处加热管的设置，使纤维丝经过较短行程便可达到较强的烘干效果；同时配合本装置内特殊的结构形式设置，使烘干箱体内的气流流通行程，呈烘干层块内循环与外循环的交错流通形式，保证烘干箱体内始终处于气流流通烘干状态下，最大利用热量的状态。最终实现本装置处于较小体积时，可进一步的提高本装置的换热效率，适用于直径较小的纳米纤维丝束的烘干。