本發(fā)明涉及一種連續(xù)式預(yù)氧化處理裝置及其預(yù)氧化爐。

背景技術(shù)：

碳纖維是有機(jī)纖維經(jīng)一系列熱處理后轉(zhuǎn)化而成的含碳量在90％以上的新型碳材料。碳纖維不僅具有良好的高導(dǎo)電性、低膨脹系數(shù)、耐高溫、抗腐蝕、抗蠕變以及自潤(rùn)滑等一系列優(yōu)異的性能，還具有纖維的柔性和編織性等特點(diǎn)，常作為先進(jìn)復(fù)合材料的增強(qiáng)體，在航空航天等國(guó)防領(lǐng)域具有不可替代的作用，目前，也廣泛應(yīng)用于土木建筑、交通運(yùn)輸?shù)让裼霉I(yè)領(lǐng)域。

碳纖維制備工藝較為復(fù)雜，主要流程包括聚合、紡絲、預(yù)氧化及碳化，每一環(huán)節(jié)都對(duì)碳纖維的性能存在較大的影響。其中，預(yù)氧化是指碳纖維原絲在碳化前需要經(jīng)過(guò)預(yù)氧化的過(guò)程，在瀝青基中稱為穩(wěn)定化。在碳纖維制備過(guò)程中，原絲在一定溫度的空氣中，給予適當(dāng)?shù)膹埩?，使分子鏈?jīng)過(guò)一系列的環(huán)化、交聯(lián)、脫氫、氧化等復(fù)雜的化學(xué)變化，使其轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定并具有半導(dǎo)體電阻值的吡啶環(huán)梯形的結(jié)構(gòu)，原絲的耐熱性、抗燃性及導(dǎo)電性均有所提高。

目前的碳纖維制備過(guò)程中的預(yù)氧化階段以連續(xù)化生產(chǎn)為主，連續(xù)化的預(yù)氧化爐結(jié)構(gòu)分為兩種：立式和臥式。立式的預(yù)氧化爐的特點(diǎn)是導(dǎo)輥置于爐內(nèi)不同的溫度區(qū)間，導(dǎo)絲上下垂直，能夠有效的減少預(yù)氧化過(guò)程中所產(chǎn)生的焦油揮發(fā)過(guò)程在纖維表面的沉積，降低焦油沉積對(duì)纖維質(zhì)量的影響。臥式的預(yù)氧化爐的特點(diǎn)是導(dǎo)輥置于爐外，絲束沿橫向在不同溫度區(qū)域進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)。如授權(quán)公告號(hào)為CN205241879U的中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利中公開(kāi)了一種節(jié)能碳纖維預(yù)氧化爐，包括爐膛，爐膛的左右兩側(cè)于爐體的內(nèi)壁平行交錯(cuò)的設(shè)置有若干導(dǎo)向輥，加工時(shí)，碳纖維絲往復(fù)的繞過(guò)導(dǎo)向輥以形成Z字型結(jié)構(gòu)。通常在爐外設(shè)置有牽引羅拉以拉拽碳纖維絲穿過(guò)爐膛，實(shí)現(xiàn)碳纖維絲的預(yù)氧化處理。但是，上述的這種預(yù)氧化爐中，利用牽引羅拉牽引碳纖維絲，使得碳纖維絲必須繞設(shè)在相應(yīng)的導(dǎo)向輥上，這些導(dǎo)向輥之間需要預(yù)留較大的間距才能滿足碳纖維絲的正常移動(dòng)，相對(duì)減少了碳纖維絲的空間，導(dǎo)致整個(gè)預(yù)氧化爐較為龐大，內(nèi)部空間利用率較低，預(yù)氧化時(shí)間較長(zhǎng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種連續(xù)式預(yù)氧化處理裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中利用牽引羅拉牽引碳纖維絲時(shí)需要在預(yù)氧化爐中配置導(dǎo)向輥導(dǎo)致預(yù)氧化爐體積較大、內(nèi)部空間利用率低的技術(shù)問(wèn)題；同時(shí)，本發(fā)明還提供一種連續(xù)式預(yù)氧化爐。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的連續(xù)式預(yù)氧化處理裝置的技術(shù)方案是：一種連續(xù)式預(yù)氧化處理裝置，包括預(yù)氧化爐，預(yù)氧化爐包括爐體，爐體中布置有用于將碳纖維絲由爐體入口輸送至爐體出口的氧化輸送單元，氧化輸送單元包括并行延伸的兩氧化輸送鏈條，兩氧化輸送鏈條沿水平方向間隔布置以形成供碳纖維絲垂落的垂落間隙，預(yù)氧化處理裝置還包括用于沿氧化輸送單元的輸送方向依次間隔的支撐設(shè)置在所述兩氧化輸送鏈條上的上支撐桿，該上支撐桿用于承托碳纖維絲以使得從所述垂落間隙垂落的碳纖維絲呈蛇形往復(fù)的形式布置在所述爐體中。

預(yù)氧化處理裝置還包括下垂落桿，下垂落桿用于放置在蛇形往復(fù)的碳纖維絲的波谷凹陷處。

預(yù)氧化處理裝置還包括布置在所述爐體入口處且并行延伸的兩供應(yīng)輸送鏈條，兩供應(yīng)輸送鏈條用于將按照由下向上的順序依次鋪設(shè)的所述支撐桿、碳纖維絲及下垂落桿供應(yīng)給所述氧化輸送鏈條。

所述兩供應(yīng)輸送鏈條的輸送速度大于所述兩氧化輸送鏈條的輸送速度，兩氧化輸送鏈條具有與兩供應(yīng)輸送鏈條重疊以承接從所述供應(yīng)輸送鏈條輸送過(guò)來(lái)的上支撐桿、碳纖維絲及下垂落桿的重疊段，所述下垂落桿的長(zhǎng)度小于所述垂落間隙在所述兩氧化輸送鏈條間隔方向上的寬度。

所述兩供應(yīng)輸送鏈條上方沿供應(yīng)輸送鏈條的輸送方向依次設(shè)置有用于向兩供應(yīng)輸送鏈條上鋪設(shè)上支撐桿的前鋪設(shè)單元、用于向鋪設(shè)在兩供應(yīng)輸送鏈條上的上支撐桿上鋪設(shè)碳纖維絲的中間鋪設(shè)單元和用于向鋪設(shè)在上支撐桿上的碳纖維上鋪設(shè)下垂落桿的后鋪設(shè)單元。

所述前鋪設(shè)單元和后鋪設(shè)單元分別包括桿儲(chǔ)存槽或自動(dòng)化機(jī)械臂。

預(yù)氧化處理裝置包括布置在所述爐體出口處的用于纏繞卷收經(jīng)預(yù)氧化爐氧化處理后的碳纖維絲的收絲筒，預(yù)氧化處理裝置還包括布置在所述收絲筒下方的用于回收所述上支撐桿和下垂落桿的桿收集槽。

本發(fā)明所提供的連續(xù)式預(yù)氧化爐的技術(shù)方案是：一種連續(xù)式預(yù)氧化爐，包括爐體，爐體具有入口和出口，爐體中布置有用于將碳纖維絲由爐體入口輸送至爐體出口的氧化輸送單元，氧化輸送單元包括并行延伸的兩氧化輸送鏈條，兩氧化輸送鏈條沿水平方向間隔布置以形成供碳纖維絲垂落的垂落間隙。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所提供的連續(xù)式預(yù)氧化處理裝置中，上支撐桿間隔的支撐設(shè)置在兩氧化輸送鏈條上，位于相鄰的兩支撐桿之間的碳纖維絲段從兩氧化輸送鏈條之間的垂落間隙中垂落，使得碳纖維絲呈蛇形往復(fù)的布置在爐體內(nèi)，并由兩氧化輸送鏈條輸送碳纖維絲以實(shí)現(xiàn)對(duì)碳纖維絲的預(yù)氧化處理。由于并不需要對(duì)碳纖維絲進(jìn)行拖拽，只需要利用上支撐桿承托碳纖維絲即可，有效的提高了碳纖維絲在預(yù)氧化爐內(nèi)部占據(jù)的空間，有效提高了氧化爐內(nèi)部空間利用率，也相對(duì)減小了預(yù)氧化爐的體積。而且，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中利用牽引羅拉拉拽碳纖維絲的技術(shù)來(lái)說(shuō)，本發(fā)明所提供的預(yù)氧化處理裝置利用氧化輸送鏈條輸送碳纖維絲，可有效減少碳纖維絲承受的拉力，減少碳纖維絲的脆性，改善預(yù)氧化處理效果。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所提供的連續(xù)式預(yù)氧化爐的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1所示氧化爐的俯視圖；

圖3為圖1中A處放大圖；

圖4為圖1中B處放大圖；

圖5為本發(fā)明所提供的連續(xù)式預(yù)氧化爐的實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步說(shuō)明。

連續(xù)式氧化處理裝置實(shí)施例1：

本發(fā)明所提供的連續(xù)式預(yù)氧化處理裝置的具體實(shí)施例1，如圖1至圖4所示，連續(xù)式預(yù)氧化處理裝置，包括預(yù)氧化爐，預(yù)氧化爐包括爐體9，爐體9上設(shè)有提供預(yù)氧化所需溫度的加載裝置18，爐體9中布置有用于將碳纖維絲由爐體入口輸送至爐體出口的氧化輸送單元，該氧化輸送單元包括并行延伸的兩氧化輸送鏈條13，兩氧化輸送鏈條13繞設(shè)在第一齒輪8和第二齒輪10上，由兩齒輪配合驅(qū)動(dòng)兩氧化輸送鏈條13移動(dòng)以輸送碳纖維絲，兩氧化輸送鏈條13沿水平方向間隔布置以形成供碳纖維絲垂落的垂落間隙。

本實(shí)施例中，預(yù)氧化處理裝置還包括布置在爐體入口處且并行延伸的兩供應(yīng)輸送鏈條6，兩供應(yīng)輸送鏈條6繞設(shè)在第三齒輪1和第四齒輪17上，由兩齒輪配合驅(qū)動(dòng)兩供應(yīng)輸送鏈條6移動(dòng)以向氧化輸送單元輸送上支撐桿3、碳纖維絲4和下垂落桿14。

在兩供應(yīng)輸送鏈條6上方沿著供應(yīng)輸送鏈條的輸送方向依次設(shè)置有用于向兩供應(yīng)輸送鏈條上鋪設(shè)上支撐桿3的前鋪設(shè)單元、用于向鋪設(shè)在兩供應(yīng)輸送鏈條上的上支撐桿3上鋪設(shè)碳纖維絲4的中間鋪設(shè)單元和用于向鋪設(shè)在上支撐桿上的碳纖維絲上鋪設(shè)下垂落桿14的后鋪設(shè)單元。此處的前鋪設(shè)單元包括支撐桿儲(chǔ)存槽2，后鋪設(shè)單元?jiǎng)t包括垂落桿儲(chǔ)存槽，中間鋪設(shè)單元包括用于穩(wěn)定碳纖維絲4的絲束鋪到上支撐桿3上的絲束導(dǎo)向輪5。

使用時(shí)，支撐桿儲(chǔ)存槽2輸出上支撐桿3，隨著兩供應(yīng)輸送鏈條6的移動(dòng)，上支撐桿3均勻的間隔鋪設(shè)在兩供應(yīng)輸送鏈條6上，任意間隔相鄰的兩上支撐桿之間保持相同的間距。然后，由中間鋪設(shè)單元向兩供應(yīng)輸送鏈條6上供應(yīng)碳纖維絲，隨著兩供應(yīng)輸送鏈條6的移動(dòng)，碳纖維絲平鋪在上支撐桿3上。最后，由垂落桿儲(chǔ)存槽7向碳纖維絲上鋪設(shè)下垂落桿14，各下垂落桿14分別布置在間隔相鄰的兩上支撐桿之間的碳纖維絲上，各下垂落桿的長(zhǎng)度小于上支撐桿的長(zhǎng)度。實(shí)際上，此處的上支撐桿和下垂落桿均為圓桿。

在本實(shí)施例中，由于兩氧化輸送鏈條具有與兩供應(yīng)輸送鏈條重疊以承接從所述供應(yīng)輸送鏈條輸送過(guò)來(lái)的上支撐桿、碳纖維絲及下垂落桿的重疊段，兩供應(yīng)輸送鏈條的輸送速度大于所述兩氧化輸送鏈條的輸送速度，這樣一來(lái)，當(dāng)上支撐桿、碳纖維絲和下垂落桿由兩供應(yīng)輸送鏈條過(guò)渡至兩氧化輸送鏈條上時(shí)，利用供應(yīng)輸送鏈條和氧化輸送鏈條的速度差，使得相鄰的上支撐桿相互靠攏，而且，由于下垂落桿的長(zhǎng)度小于垂落間隙在所述兩氧化輸送鏈條在間隔方向上的寬度，使得下垂落桿和碳纖維絲經(jīng)垂落間隙一同自由垂落，從而使得碳纖維絲呈蛇形往復(fù)的形式布置在爐體9中，而下垂落桿則布置在蛇形往復(fù)布置的碳纖維絲的波谷凹陷處。由于下垂落桿的重力作用，可使得碳纖維絲穩(wěn)定的在預(yù)氧化爐內(nèi)部保持垂直，可改善碳纖維絲的氧化性能。

本實(shí)施例中的預(yù)氧化處理裝置還包括布置在爐體出口處的用于纏繞卷收經(jīng)預(yù)氧化爐氧化處理后的碳纖維絲的收絲筒1，預(yù)氧化處理裝置還包括布置在所述收絲筒下方的用于回收所述上支撐桿和下垂落桿的桿收集槽12。

上述實(shí)施例中，預(yù)氧化處理裝置包括供應(yīng)輸送鏈條，在其他實(shí)施例中，也可以省去供應(yīng)輸送鏈條，而是直接將相互靠攏的上支撐桿設(shè)置在氧化輸送鏈條上，只需要將碳纖維對(duì)應(yīng)的鋪設(shè)在各上支撐桿上即可。上述實(shí)施例中，設(shè)置有下垂落桿，在其他實(shí)施例中，也可以省去下垂落桿，利用相互靠攏的上支撐桿的擠壓驅(qū)動(dòng)以及碳纖維絲的自身重力使得碳纖維絲在垂落間隙處垂落。

上述實(shí)施例中，依靠?jī)晒?yīng)輸送鏈條向兩氧化輸送鏈條輸送上支撐桿、碳纖維絲及下垂落桿，利用供應(yīng)輸送鏈條與氧化輸送鏈條的速度差使得碳纖維絲形成蛇形往復(fù)的布置，在其他實(shí)施例中，如果采用其他供應(yīng)方式，如利用沿上下方向往復(fù)移動(dòng)的輸出裝置來(lái)向氧化輸送鏈條供應(yīng)碳纖維絲，利用輸送裝置的上下移動(dòng)及氧化輸送鏈條的移動(dòng)同樣可以形成蛇形往復(fù)的碳纖維絲。

連續(xù)式氧化處理裝置實(shí)施例2：

其與實(shí)施例1的不同之處主要在于：如圖5所示，此處的前鋪設(shè)單元和后鋪設(shè)單元的結(jié)構(gòu)相同，以前鋪設(shè)單元為例，其包括自動(dòng)化機(jī)械臂22，自動(dòng)化機(jī)械臂的機(jī)械手23從儲(chǔ)存槽24中抓取相應(yīng)的上支撐桿并將以放置在供應(yīng)輸送鏈條上，對(duì)應(yīng)的，后鋪設(shè)單元中的機(jī)械手則從相應(yīng)的儲(chǔ)存槽中抓取下垂落桿并將其放置在碳纖維上。

本實(shí)施例中的中間鋪設(shè)單元?jiǎng)t采用氣缸壓送裝置28、壓緊輪結(jié)構(gòu)26及換向輪29，氣缸壓送裝置28位于供應(yīng)輸送鏈條上部，依靠氣缸壓送裝置28及壓緊輪結(jié)構(gòu)6相互配合向下垂直輸送碳纖維絲27，換向輪29位于氣缸壓送裝置8正下方。氣缸壓送絲裝置28將多股絲束勻速的垂直向下輸送，在換向輪29作用下，多股的絲束被均勻的放置到上支撐桿上。

本發(fā)明還提供一種連續(xù)式預(yù)氧化爐的實(shí)施例，該實(shí)施例中的預(yù)氧化爐的結(jié)構(gòu)與上述連續(xù)式預(yù)氧化處理裝置中的氧化爐的結(jié)構(gòu)相同，在此不再贅述。