CN205133823U - 一种低功耗碳纤维连续碳化炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低功耗碳纤维连续碳化炉，包括炉体和炉膛，所述炉体的内部为炉膛，炉体的内壁上由外到内依次设有保温层、耐火层和加热管，炉膛上下两侧的耐火层内部分别设有第一惰性气体进管和第二惰性气体进管，炉体的左端中部设有与炉膛导通的丝束进口，炉体的右端中部设有与炉膛导通的丝束出口，炉体的中部还设有与炉膛导通的排气管。本实用新型结构稳定，能耗低，纤维碳化效果好，工作效率高。

Description

一种低功耗碳纤维连续碳化炉

技术领域

本实用新型涉及新型材料生产领域，具体是一种低功耗碳纤维连续碳化炉。

背景技术

碳纤维是一种含碳量高于90％的无机高分子纤维，具有许多宝贵的电学、热学和力学性能。碳纤维材料广泛应用于航天航空、深海钻油等高科技领域，但高昂的价格制约了其广泛应用。而碳纤维的昂贵价格，在很大程度上是因为其生产过程中的高能耗所致。碳纤维碳化生产过程为退卷、预氧化、低温碳化、高温碳化，在这个过程中，低温碳化与高温碳化是能耗较大的环节，碳化温度要求从400℃～1600℃，功率要求达到1800kW。现有技术在进行低温碳化时所使用的碳化炉因丝束输送机构、加热装置和惰性气体管的设置不合理，致使能耗较高，且纤维丝束在碳化前后缺少合理有效的检测装置和梳理装置，影响碳纤维的质量和后一工序的加工，影响工作效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种低功耗碳纤维连续碳化炉，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种低功耗碳纤维连续碳化炉，包括炉体和炉膛，所述炉体的内部为炉膛，炉体的内壁上由外到内依次设有保温层、耐火层和加热管，所述炉膛上下两侧的耐火层内部分别设有第一惰性气体进管和第二惰性气体进管，所述第一惰性气体进管的左端延伸至炉体的左端外侧，第一惰性气体进管的端部分别设有第一控制阀和第一气体流量计，所述第二惰性气体进管的右端延伸至炉体的右端外侧，第二惰性气体进管的端部分别设有第二气体流量计和第二控制阀，所述炉体的左端中部设有与炉膛导通的丝束进口，且丝束进口上设有在线张力检测装置，所述炉体的右端中部设有与炉膛导通的丝束出口，且丝束出口上设有纤维梳理器，所述炉体的中部还设有与炉膛导通的排气管。

作为本实用新型进一步的方案：所述炉膛内设有丝束输送机构，丝束输送机构包括内置于炉膛内的蜂窝陶瓷托辊组以及设置于炉体外侧的驱动机构。

作为本实用新型进一步的方案：所述第一惰性气体进管的右端与炉膛的顶部右侧导通连接。

作为本实用新型进一步的方案：所述第二惰性气体进管的左端与炉膛的底部左侧导通连接。

作为本实用新型进一步的方案：所述加热管为红外辐射加热管，且加热管为环形结构，与耐火层相匹配均匀横向排布于炉膛内。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过环形结构且均匀分布的加热管对炉膛进行加热，利于在纤维丝束的运行方向形成由低到高的温度梯度，且加热管具有高强度、高热效、高穿透性和低能耗的显著特点，显著提升纤维丝束的碳化质量，通过分别设置第一惰性气体进管和第二惰性气体进管两条惰性气体管，可以通过第一控制阀和第二控制阀分别对第一惰性气体进管和第二惰性气体进管的进气进行调控，使得炉膛内的惰性气体均匀，且通过第一气体流量计和第二气体流量计的流量检测，便于分析统计，将第一惰性气体进管和第二惰性气体进管设置于耐火层内，这样不需要其他辅助设备对气体进行加热，减少能耗，通过保温层可以对炉体进行隔热保温，减少热量散失，通过在线张力检测装置对丝束进行张力均衡检测并及时把检测到的信号反馈给丝束输送机构，通过频率和速度来进行张力调整，通过纤维梳理器进行纤维梳理，使得丝束成为间距均匀的单层丝，利于下一道工序的加工，提升工作效率，通过蜂窝陶瓷托辊组输送丝束，磨损小，受热系数小，进一步节约能耗。

附图说明

图1为本实用新型的内部结构示意图。

图2为本实用新型的外部结构示意图。

图中：1-第一惰性气体进管，2-第一控制阀，3-第一气体流量计，4-在线张力检测装置，5-丝束进口，6-炉体，7-保温层，8-耐火层，9-第二惰性气体进管，10-加热管，11-第二气体流量计，12-第二控制阀，13-丝束出口，14-纤维梳理器，15-纤维丝束，16-炉膛，17-排气管。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1～2，本实用新型实施例中，一种低功耗碳纤维连续碳化炉，包括炉体6和炉膛16，所述炉体6的内部为炉膛16，炉膛16内设有丝束输送机构，丝束输送机构包括内置于炉膛16内的蜂窝陶瓷托辊组以及设置于炉体6外侧的驱动机构，炉体6的内壁上由外到内依次设有保温层7、耐火层8和加热管10，所述保温层7用于进行对炉体6隔热保温，避免炉膛16的热量散失，所述炉膛16上下两侧的耐火层8内部分别设有第一惰性气体进管1和第二惰性气体进管9，所述第一惰性气体进管1的左端延伸至炉体6的左端外侧，第一惰性气体进管1的端部分别设有第一控制阀2和第一气体流量计3，通过第一控制阀2和第一气体流量计3对第一惰性气体进管1的进气进行控制和流量检测，第一惰性气体进管1的右端与炉膛16的顶部右侧导通连接，所述第二惰性气体进管9的左端与炉膛16的底部左侧导通连接，第二惰性气体进管9的右端延伸至炉体6的右端外侧，第二惰性气体进管9的端部分别设有第二气体流量计11和第二控制阀12，通过第二气体流量计11和第二控制阀12对第二惰性气体进管9的进气进行控制和流量检测，将第一惰性气体进管1和第二惰性气体进管9设置于耐火层8内，这样不需要其他辅助设备对气体进行加热，减少能耗，所述加热管10为红外辐射加热管，且加热管10为环形结构，与耐火层8相匹配均匀横向排布于炉膛16内，加热管10用于在纤维丝束15的运行方向形成由低到高的温度梯度，且加热管10具有高强度、高热效、高穿透性和低能耗的显著特点，显著提升纤维丝束15的碳化质量。

所述炉体6的左端中部设有与炉膛16导通的丝束进口5，且丝束进口5上设有在线张力检测装置4，通过在线张力检测装置4对丝束进行张力均衡检测并及时把检测到的信号反馈给丝束输送机构，通过频率和速度来进行张力调整，所述炉体6的右端中部设有与炉膛16导通的丝束出口13，且丝束出口13上设有纤维梳理器14，通过纤维梳理器14进行纤维梳理，使得丝束成为间距均匀的单层丝，利于下一道工序的加工，所述炉体6的中部还设有与炉膛16导通的排气管17，通过排气管17排出废气。

本实用新型的工作原理是：通过环形结构且均匀分布的加热管10对炉膛16进行加热，利于在纤维丝束15的运行方向形成由低到高的温度梯度，通过分别设置第一惰性气体进管1和第二惰性气体进管9两条惰性气体管，可以通过第一控制阀2和第二控制阀12分别对第一惰性气体进管1和第二惰性气体进管9的进气进行调控，使得炉膛16内的惰性气体均匀，且通过第一气体流量计3和第二气体流量计11的流量检测，便于分析统计，此外，通过在线张力检测装置4对丝束进行张力均衡检测并及时把检测到的信号反馈给丝束输送机构，通过频率和速度来进行张力调整，通过纤维梳理器14进行纤维梳理，使得丝束成为间距均匀的单层丝，利于下一道工序的加工。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种低功耗碳纤维连续碳化炉，包括炉体和炉膛，其特征在于，所述炉体的内部为炉膛，炉体的内壁上由外到内依次设有保温层、耐火层和加热管，所述炉膛上下两侧的耐火层内部分别设有第一惰性气体进管和第二惰性气体进管，所述第一惰性气体进管的左端延伸至炉体的左端外侧，第一惰性气体进管的端部分别设有第一控制阀和第一气体流量计，所述第二惰性气体进管的右端延伸至炉体的右端外侧，第二惰性气体进管的端部分别设有第二气体流量计和第二控制阀，所述炉体的左端中部设有与炉膛导通的丝束进口，且丝束进口上设有在线张力检测装置，所述炉体的右端中部设有与炉膛导通的丝束出口，且丝束出口上设有纤维梳理器，所述炉体的中部还设有与炉膛导通的排气管。

2.根据权利要求1所述的低功耗碳纤维连续碳化炉，其特征在于，所述炉膛内设有丝束输送机构，丝束输送机构包括内置于炉膛内的蜂窝陶瓷托辊组以及设置于炉体外侧的驱动机构。

3.根据权利要求1或2所述的低功耗碳纤维连续碳化炉，其特征在于，所述第一惰性气体进管的右端与炉膛的顶部右侧导通连接。

4.根据权利要求1或2所述的低功耗碳纤维连续碳化炉，其特征在于，所述第二惰性气体进管的左端与炉膛的底部左侧导通连接。

5.根据权利要求1所述的低功耗碳纤维连续碳化炉，其特征在于，所述加热管为红外辐射加热管，且加热管为环形结构，与耐火层相匹配均匀横向排布于炉膛内。