[發明專利]一種碳纖維預氧化工藝模擬實驗裝置

在審

• 申請號: 202310344842.8
• 申請日: 2023-04-03
• 公開（公告）號: CN116359479A
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 馮偉隆;常春報;楊晗;黃超;張彥;胡彬;李偉;杜曉敏
• 申請（專利權）人: 山西鋼科碳材料有限公司
• 主分類號: G01N33/36
• 分類號: G01N33/36
• 代理公司: 北京煦潤律師事務所 11522
• 代理人: 殷愛鈞;梁永芳

本發明提供一種碳纖維預氧化工藝模擬實驗裝置，主要包括：預氧化爐、張力導向裝置和傳動裝置。碳纖維絲束能夠被傳動裝置驅動，在張力導向裝置處改變運行方向并調控運行張力，反復進入預氧化爐實現連續的預氧化反應，更貼近實際生產過程中絲束連續運行的反應狀態。本發明還針對預氧化模擬實驗裝置溫場、流場均勻性差的問題進行了改進，采用內循環垂直送風風道設計，配合氣流分配結構和爐頭氣封裝置等設計，實現了良好的爐內均勻性。經過實驗驗證，本發明提出的碳纖維預氧化工藝模擬實驗裝置，能夠精確地模擬實際生產的反應效果，提高模擬效果，減小與實際生產的偏離情況，對指導實際生產中的預氧化工藝調節有著重要作用。

技術領域

本發明涉及碳纖維預氧化工藝技術領域，具體涉及一種碳纖維預氧化工藝模擬實驗裝置。

背景技術

預氧化是碳纖維碳化工藝中的一道關鍵工序。在預氧化過程中，聚丙烯腈基原絲由線性分子結構轉變為耐熱梯形結構的預氧絲，在后續的高溫碳化過程中才能保持纖維形態。纖維在預氧化過程中發生的結構轉化直接影響到后工序運行的穩定性和最終產品碳纖維的性能。因此，預氧化是聚丙烯腈碳纖維碳化工藝的關鍵過程。

完整的預氧化處理過程歷程較長，尤其是每次進行工藝調整后的工藝狀態重新穩定所需的周期很長，在大規模生產線的工藝摸索和工藝調整過程中可能造成比較大的浪費。同時，生產用氧化爐設備過于龐大，溫度和氣流的均勻性等工藝狀態存在不均勻和波動的情況，而小規模的實驗裝置可以較為低成本的規避均勻性的缺陷，更適合進行預氧化工藝實驗。預氧化工藝涵蓋了預氧化處理的溫度、停留時間、張力等多方面因素綜合的影響，是一個比較復雜的工藝調節過程，現有的預氧化實驗裝置通常不能很好的、全面的反映實際生產的情況，導致實驗結果不具備可參考價值。實際生產中預氧化停留時間往往長達近1個小時，且預氧化處理過程中絲束處于運行狀態，現有的預氧化實驗設備不能完全模擬這個過程，部分實驗設備絲束處于連續運行狀態但無法在滿足實際運行速度的前提下保證停留時間(由于實驗設備大小規模的限制，總的絲束運行路徑較短)；部分實驗設備絲束處于停止狀態，與實際生產情況的偏離更大?，F有的實驗設備設計往往不夠合理，不能很好的滿足氣流和溫度的均勻性要求。因此，有必要設計一種能完全模擬實際生產且均勻性良好的預氧化工藝模擬實驗裝置來指導預氧化過程的工藝調整。

由于現有技術中的實驗設備絲束模擬實際生產的效果差，偏離較大，體現在絲束預氧化的程度不如實際生產等技術問題，因此本發明研究設計出一種碳纖維預氧化工藝模擬實驗裝置。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中的實驗設備絲束模擬實際生產的效果差，偏離較大，體現在絲束預氧化的程度不如實際生產的缺陷，從而提供一種碳纖維預氧化工藝模擬實驗裝置。

為了解決上述問題，本發明提供一種碳纖維預氧化工藝模擬實驗裝置，其包括：

預氧化爐、張力導向裝置和傳動裝置。碳纖維絲束能夠被傳動裝置驅動，在張力導向裝置處改變運行方向并調控運行張力，反復進入預氧化爐實現連續的預氧化反應。

在一些實施方式中，所述張力導向裝置包括第一導向輥、第二導向輥和張力調節輥，所述碳纖維絲束按順序經過所述第一導向輥、張力調節輥和第二導向輥的外周面，所述第一導向輥、第二導向輥和張力調節輥均為被動輥，由絲束運動驅動。所述張力調節輥能對所述碳纖維絲束的張力進行調節。

所述碳纖維絲束纏設在所述張力調節輥的下半部分的外周面上，所述張力調節輥對絲束形成縱向向下的力。所述張力調節輥的軸承可以在軸承套內縱向滑動，所述張力調節輥的中心軸孔上穿設有第一中心軸，所述第一中心軸上還套設有配重裝置。所述配重裝置包括第一張力調節配重水箱和第二張力調節配重水箱，所述第一張力調節配重水箱掛設在所述第一中心軸的軸向一端，所述第二張力調節配重水箱掛設在所述第一中心軸的軸向另一端。

在一些實施方式中，所述傳動裝置包含傳動輥。所述碳纖維絲束纏繞在所述傳動輥的部分外周面上，所述傳動輥軸桿連接電機由電機驅動轉動，并帶動所述碳纖維絲束運動。