一种低功耗高效能的碳纤维高温碳化炉的制作方法

1.本实用新型涉及碳纤维材料装备技术领域，具体为一种低功耗高效能的碳纤维高温碳化炉。


背景技术：

2.碳纤维是由有机纤维经过一系列热处理转化而成，含碳量高于90％的无机高性能纤维，是一种力学性能优异的新材料，碳纤维及其复合材料由于其具有高强度、高模量、具有良好导电、导热性能、热膨胀系数小、密度小、优秀的抗腐蚀与辐射性能等优点，在对材料密度、刚度、重量、疲劳特性等严格要求的领域具有很强优势，已被应用于火箭、宇航及航空等尖端科学技术领域，还广泛应用于体育器材、纺织、化工机械及医学领域。
3.目前碳纤维碳化工艺中的高温碳化炉加热温度高达1600℃，整个高温碳化炉具有很高的装机功率，电能消耗占据了碳纤维生产成本的主要部分，因此节能降耗是降低碳纤维生产成本的有效手段，采用一种低功耗高能效的高温碳化炉对于降低产品成本，提高产品竞争力具有非常关键的作用。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种低功耗高效能的碳纤维高温碳化炉，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.(二)技术方案
7.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种低功耗高效能的碳纤维高温碳化炉，包括炉体，所述炉体的一侧连接有排废腔，所述排废腔的外侧连接有进料侧密封腔，所述进料侧密封腔的外壁上部安装有排气罩，所述进料侧密封腔的底部装设有调节螺柱，所述调节螺柱的末端连接有密封腔支架，所述密封腔支架的表面设置有调节螺母，且调节螺母与调节螺柱的外壁相螺接，所述炉体的另一侧连接有氮气冷却腔，所述氮气冷却腔的外侧连接有出料端密封腔，所述氮气冷却腔的底部安装有冷却腔支架。
8.优选的，所述炉体外壁水平阵列均匀开设有观察窗。
9.优选的，所述炉体、排废腔、进料侧密封腔、氮气冷却腔与出料端密封腔之间均相互连通。
10.优选的，所述进料侧密封腔与出料端密封腔均通过调节螺柱与密封腔支架相连接。
11.优选的，所述密封腔支架与冷却腔支架均为采用多个钢管焊接而成。
12.(三)有益效果
13.与现有技术相比，本实用新型提供了一种低功耗高效能的碳纤维高温碳化炉，具备以下有益效果：
14.1、该低功耗高效能的碳纤维高温碳化炉，采用在丝束进口侧设置排废腔进行排
废，而非现有技术采用的在炉体中间设置排废口进行排废；高温废气从炉体中间位置向丝束进口侧流动，高温废气与丝束逆流换热而对丝束进行加热，实现了高温废气热量回收利用，而现有技术的废气直接从炉体中间进行排放会带走大量热量；本实用新型排废腔结构使的炉内气流及温度分布更加均匀，且有利于废气中热量的回收利用；
15.2、该低功耗高效能的碳纤维高温碳化炉，在丝束出口侧采用氮气冷却腔，外部冷氮气进入氮气冷却腔对高温热丝束进行冷却腔后进入碳化炉内部，被加热的冷氮气同时充当工艺氮气的用途，这样冷氮气兼具冷却丝束和工艺氮气的双重用途；现有技术采用冷却水夹套对丝束进行冷却，热量被冷却水带走，而又要采用单独加热对工艺氮气进行加热，现有技术大大增加了设备能耗；
16.3、该低功耗高效能的碳纤维高温碳化炉，进料侧密封腔，氮气冷却腔及出料侧密封腔与底部支架之间通过调节螺柱与调节螺母连接来实现腔体高度方向的自由调整；
17.4、该低功耗高效能的碳纤维高温碳化炉，成本低、结构简单，稳定可靠性高，安装操作方便，节能降耗，运行成本低，可以有效实现了高温碳化炉低功耗、高能效运行。
附图说明
18.图1为本实用新型结构示意图；
19.图2为本实用新型进料侧密封腔与密封腔支架的连接结构示意图；
20.图3为本实用新型图1中a处放大结构示意图。
21.图中：1、炉体；2、排废腔；3、进料侧密封腔；4、排气罩；5、密封腔支架；6、氮气冷却腔；7、出料端密封腔；8、冷却腔支架；9、调节螺柱；10、调节螺母；11、观察窗。
具体实施方式
22.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。
23.本实用新型提供一种技术方案，一种低功耗高效能的碳纤维高温碳化炉，包括炉体1、排废腔2、进料侧密封腔3、排气罩4、密封腔支架5、氮气冷却腔6、出料端密封腔7、冷却腔支架8、调节螺柱9、调节螺母10和观察窗11，如图1和3所示，炉体1的一侧连接有排废腔2，排废腔2的外侧连接有进料侧密封腔3，进料侧密封腔3的外壁上部安装有排气罩4，进料侧密封腔3的底部装设有调节螺柱9，调节螺柱9的末端连接有密封腔支架5，如图2所示，密封腔支架5的表面设置有调节螺母10，且调节螺母10与调节螺柱9的外壁相螺接，进料侧密封腔3与出料端密封腔7均通过调节螺柱9与密封腔支架5相连接，通过旋转调节螺母10在调节螺柱9的位置，可对进料侧密封腔3，氮气冷却腔6及出料端密封腔7的高度进行调节，使得因重力所用而在整个碳化炉通道中存在一定下垂的丝束可与丝束通道相一致，丝束通过碳化炉时不与设备发生干涉，炉体1的另一侧连接有氮气冷却腔6，氮气冷却腔6的外侧连接有出料端密封腔7，炉体1、排废腔2、进料侧密封腔3、氮气冷却腔6与出料端密封腔7之间均相互连通，丝束由进料侧密封腔3进入，通过排废腔2进入碳化炉炉体1被高温碳化炉碳化后，丝束经过冷却腔冷却后再通过出料端密封腔7排出，炉体1、排废腔2、进料侧密封腔3、氮气冷
却腔6与出料端密封腔7连通设置形成丝束通道，便于丝束的加工处理，氮气冷却腔6的底部安装有冷却腔支架8，密封腔支架5与冷却腔支架8均为采用多个钢管焊接而成，支架由多个钢管焊接而成，保证了支架对各腔室的支撑力，提高了支架的整体刚性，炉体1外壁水平阵列均匀开设有观察窗11，通过多个观察窗11的设置，便于用户对炉体1内部的情况进行观察，保证丝束正常的加工反应。
24.该装置的使用方法为：首先通过旋转调节螺母10在调节螺柱9的位置，可对进料侧密封腔3，氮气冷却腔6及出料端密封腔7的高度进行调节，使得因重力所用而在整个碳化炉通道中存在一定下垂的丝束可与丝束通道相一致，避免丝束通过碳化炉时与设备发生干涉，随后将丝束穿过进料侧密封腔3及排废腔2而进入碳化炉炉体1之内，丝束进入炉体1内部时，高温废气从炉体1中间位置向丝束进口侧流动，高温废气与丝束逆流换热而对丝束进行加热，实现热量的回收利用，而后废气由排废腔2排出，经由炉体1高温碳化后的丝束，进入氮气冷却腔6后与氮气冷却腔6内的冷氮气进行换热冷却，最后将丝束通过出料端密封腔7取出即可，且同时在两端进出料密封腔内部充满氮气用以阻止外部空气进入碳化炉内部，从密封腔泄放的部分氮气被排气罩4收集排放。
25.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
26.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。