一种具有气流整流功能的碳纤维预氧化炉的制作方法

1.本发明涉及碳纤维生产设备技术领域，尤其涉及一种具有气流整流功能的碳纤维预氧化炉。


背景技术：

2.预氧化是生产碳纤维的一个重要中间过程，它起到将原丝转化为碳纤维的作用，在这一转化过程中，原丝的线型分子链转化为具有耐热梯结构的预氧丝；在高温碳化环境化为具有乱层石墨结构的碳纤维。因此，该工序与碳纤维的性能密切相关，重要度极高。
3.碳纤维丝束在预氧化阶段容易出现毛丝、断丝的情况，主要原因之一就是炉内气流会在炉内零件以及丝束的影响下，越往后流动就越容易产生紊乱，丝束在紊乱的气流的吹动下形成振动，导致丝束之间、以及丝束与炉内零部件壁面之间产生摩擦，从而引起毛丝或断丝。
4.鉴于上述问题，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，设计一种具有气流整流功能的碳纤维预氧化炉，有效降低碳纤维丝束在炉内的振动幅度，避免毛丝和断丝。
5.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

6.本发明的目的就是针对现有技术中存在的缺陷提供一种具有气流整流功能的碳纤维预氧化炉，解决现有的预氧化炉由于气流不稳，导致碳纤维丝束在炉内振动摩擦，容易产生毛丝或断丝的问题。
7.为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：包括：预氧化室，一端设置入风口，另一端设置回风口，气流从所述入风口进入并流向所述回风口；丝束沿所述预氧化室的长度方向穿过所述预氧化室；若干个整流器，设置在所述预氧化室内；每个所述整流器包括整流壳、上整流面和下整流面；所述整流壳朝向所述入风口和所述回风口的一侧分别设置进风口和出风口；所述上整流面和所述下整流面对称设置在所述整流壳内部的上端和下端；丝束从所述上整流面和所述下整流面之间穿过；其中，所述上整流面包括靠近所述进风口的上进风面、以及靠近所述出风口的上出风面；所述下整流面包括靠近所述进风口的下进风面、以及靠近所述出风口的下出风面；所述上进风面和所述下进风面之间的间隔从外向内逐渐收拢，所述上出风面和所述下出风面之间的间隔从外向内逐渐收拢。
8.进一步地，若干个所述整流器，分别设置在靠近所述入风口处、所述入风口和所述回风口间隔的中间段处、以及靠近所述出风口处，并分别将其定为上风位整流器、中部整流器和下风位整流器。
9.进一步地，所述上风位整流器中，所述上进风面在丝束延伸方向的长度小于所述上出风面在丝束延伸方向的长度。
10.进一步地，所述中部整流器中，所述上进风面在丝束延伸方向的长度等于所述上出风面在丝束延伸方向的长度。
11.进一步地，所述中部整流器中，所述上整流面和所述下整流面均为弹性结构，所述中部整流器的端面设置补气口，气流从所述补气口进入并顶起所述上整流面和所述下整流面。
12.进一步地，所述下风位整流器中，所述上进风面在丝束延伸方向的长度大于所述上出风面在丝束延伸方向的长度。
13.进一步地，所述上整流面和所述下整流面对称设置在丝束延伸方向的两侧。
14.进一步地，其特征在于，所述上整流面和所述下整流面均为曲面结构。
15.进一步地，每个所述整流器均独立地在所述预氧化室内沿丝束延伸方向滑动。
16.进一步地，所述预氧化室中，在所述回风口和所述入风口的外侧设置新风风道，并在所述新风风道朝向外侧的一侧设置气帘。
17.通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：通过设计的一种具有气流整流功能的碳纤维预氧化炉，能够快速有效地对炉内的气流进行整流；如果出现碳丝振动，能够快速通过整流器准确地降低氧化炉内碳纤维振动幅度，降低氧化炉内毛丝、断丝出现概率；整流器对于氧化炉内循环风主流影响极小，有效保证氧化炉运行稳定性和安全性。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明实施例中具有气流整流功能的碳纤维预氧化炉的俯视图；图2为本发明实施例中具有气流整流功能的碳纤维预氧化炉的侧视图；图3为本发明实施例中上风位整流器的结构剖视图；图4为本发明实施例中中部整流器充气状态的结构剖视图；图5为本发明实施例中中部整流器放气状态的结构剖视图；图6为本发明实施例中下风位整流器的结构剖视图；附图标记：入风口1、回风口2、整流器3、整流壳31、进风口311、出风口312、上整流面32、上进风面321、上出风面322、下整流面33、下进风面331、下出风面332、补气口34、上风位整流器3a、中部整流器3b、下风位整流器3c、新风风道4、气帘5。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
21.在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
22.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
23.一种具有气流整流功能的碳纤维预氧化炉，如图1~6所示，包括：预氧化室，一端设置入风口1，另一端设置回风口2，气流从入风口1进入并流向回风口2，气流在预氧化室的外侧再从回风口2流回入风口1，并且在流回入风口1的过程中对气流进行加热，从而实现气流的循环，其具体实现气流循环和加热的结构均为现有技术，在此不作赘述；丝束沿预氧化室的长度方向穿过预氧化室；从而使在预氧化室内的丝束布置方向与气流方向相平行，能够获得更好地预氧化效果；若干个整流器3，设置在预氧化室内；每个整流器3包括整流壳31、上整流面32和下整流面33；整流壳31朝向入风口1和回风口2的一侧分别设置进风口311和出风口312；上整流面32和下整流面33对称设置在整流壳31内部的上端和下端；丝束从上整流面32和下整流面33之间穿过；其中，上整流面32包括靠近进风口311的上进风面321、以及靠近出风口312的上出风面322；下整流面33包括靠近进风口311的下进风面331、以及靠近出风口312的下出风面332；上进风面321和下进风面331之间的间隔从外向内逐渐收拢，上出风面322和下出风面332之间的间隔从外向内逐渐收拢。
24.具体的，预氧化室内的气流会从入风口1进入整流器3内，之后在上进风面321和下进风面331的作用下使气流产生集中，由于丝束是穿过整流器3的，因此在气流集中流动时，丝束上方的气流会呈现向下偏转，从而对丝束产生向下的推力，丝束下方的气流会呈现向上偏转，从而对丝束产生向上的推力，丝束在上下两个推力的作用下就不容易产生振动，上整流面32和下整流面33优选对称设置在丝束延伸方向的两侧，使上整流面32、下整流面33与丝束之间的间隔相同，则丝束受到的上下两个推力在数值上就能够尽可能地保持一致，丝束可以达到力平衡状态，更进一步地不会产生振动，避免了丝束由于振动带来的摩擦，从而降低氧化炉内毛丝、断丝出现的概率。并且之后还通过上出风面322和下出风面332之间由内向外逐渐增加的间隔，再将被集中过的气流进行分散，从而使气流回到进入整流器3内之前的状态，尽可能地避免对于氧化炉内的循环风主流产生影响，提高氧化炉运行稳定性和安全性。
25.由于炉内的各个部分的气流状态存在一定的差异，因此将若干个整流器3分别设置在靠近入风口1处、入风口1和回风口2间隔的中间段处、以及靠近出风口312处，并分别将其定为上风位整流器3a、中部整流器3b和下风位整流器3c，每个部位的整流器3之间需要根据炉内对应部位的气流状态进行单独的设计。
26.由于上风位整流器3a靠近入风口1，入风口1处通常会设置有固定分配器，可以将气流均匀地向炉内进行导向，因此在此处进入上风位整流器3a的气流如图3所示，并没有太
过紊乱，但是此处的丝束由于最先和气流产生接触，气流对丝束的受力会存在一个突变，因此此处较为容易产生振动，并且如果产生振动，就会影响到上风位处的气流以及丝束的整体，必须对此处进行快速的减振，因此在上风位整流器3a中，将上进风面321在丝束延伸方向的长度设置成小于上出风面322在丝束延伸方向的长度，对应下进风面331在丝束延伸方向的长度也就小于下出风面332在丝束延伸方向的长度，这种结构使上进风面321和下进风面331形成的集中气流的结构就会较短，并且由于进入的气流一致性较好，因此可以将气流快速地进行集中，从而快速地对丝束进行减振；同时，这种结构使上出风面322和下出风面332形成的分散气流的结构就会较长，这是由于气流还将在上风位整流器3a后方流动较长路程，较长的路径可以尽可能地将气流分散均匀，减少对向后气流的干扰。
27.在炉内的中部位置，此处的丝束距离两侧的动力辊都较远，因此受到的支撑力最小，也容易产生振动，因此在此处设置中部整流器3b进行减振，并且在此处的中部整流器3b中，将上进风面321在丝束延伸方向的长度设置成等于上出风面322在丝束延伸方向的长度，对应下进风面331在丝束延伸方向的长度也等于下出风面332在丝束延伸方向的长度，则集中气流的结构和分散气流的结构的长度相同，从而将对气流的影响降到最小。优选在中部整流器3b中，上整流面32和下整流面33均为弹性结构，中部整流器3b的端面设置补气口34，在需要整流时，如图4所示，高压气体从补气口34进入并顶起上整流面32和下整流面33，实现整流功能；在不需要整流时，如图5所示，将整流器3内部的高压气体从补气口34释放掉，弹性的上整流面32和下整流面33在弹力的作用下与整流壳31接触，从而减少对气流的干扰。
28.在靠近回风口2处，由于此处处于气流的下风口位置，如图6所示，气流在吹过丝束和大段的炉内距离后就会变得较为紊乱，此处的丝束受到紊乱的气流的影响也会容易产生振动，因此在此设置下风位整流器3c，用来减少此处丝束的振动，并且在下风位整流器3c中，将上进风面321在丝束延伸方向的长度设置成大于上出风面322在丝束延伸方向的长度，对应下进风面331在丝束延伸方向的长度也大于下出风面332在丝束延伸方向的长度，使集中气流的结构较长，能够收集到更为紊乱地气流，并且将紊乱地气流逐渐进行导向，最终能够均匀地集中到一起实现减振功能；下风位整流器3c的后方由于靠近了回风口2，气流会被快速进行收集，因此可以将分散气流的结构设置地较短，尽可能地为集中气流的结构留出空间。
29.上整流面32和下整流面33优选均设置为曲面结构，从而保证气流在集中、分散地过程中更加平缓，避免棱角对气流产生影响。
30.优选地，每个整流器3均设置成独立地在预氧化室内沿丝束延伸方向滑动，从而使每个整流器3的位置得到一定的调整，从而可以根据每根丝束不同的振动情况，将整流器3调整到丝束振动最大的地方，增加对丝束的减振效果。
31.预氧化室中，在回风口2和入风口1的外侧设置新风风道4，新风风道4用于向循环的气流内补充一定的气流，并且防止预氧化室内的气流外泄；并在新风风道4朝向外侧的一侧设置气帘5，用于防止外界的杂质进入新风风道4的气流内。
32.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进
都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。