一种用于碳纤维表面处理的水洗装置的制作方法

本技术涉及碳纤维生产设备，尤其涉及一种用于碳纤维表面处理的水洗装置。

背景技术：

1、随着制造业的发展，人们对高性能、轻量化的材料需求也越来越大。在这种背景下，碳纤维凭借其优质、高性能、轻质的材料性能而深受青睐。碳纤维是一种由含碳量在90％以上的无机高分子纤维，它与各种基体经复合工艺制得的复合材料性能优异，具有极高的强度和刚度，己广泛用于航天航空和尖端军事工业以及民用领域，而且其仍在发展，质量在不断提升，应用领域进一步拓宽，所以人们对于高质量的碳纤维求过于供。

2、碳纤维生产的工艺流程十分复杂且要求严格，从原丝制备、预氧化、碳化、表面处理到上浆，每个环节都至关重要，碳纤维表面处理的目的是将碳纤维憎液性表面转变为亲液性，从而改善与基体树脂的两相界面粘接，提高复合材料的层间剪切强度，具体可分为电解、水洗、上胶与干燥四个过程。经电解后的碳纤维会附带一定量的电解液，残留电解液会影响碳纤维的上浆过程，因此需要通过水洗装置清洗碳纤维表面的电解液，保证碳纤维的性能达到设计要求。

3、水洗方法一般有漂洗法、喷淋法和超声波法以及叠层式与并排式水洗两种工艺，较为常用的为并排式的漂洗法与喷淋法结合工艺。

4、如现有技术中已有层叠式的漂洗法，该对应该方法的装置一般主要包括机架、水洗槽、驱动辊、导向辊、传动系统；立式结构过于简单且不可靠，而且水洗方法只采用了漂洗法，如想加入喷淋法，需对设备进行全面的结构优化，现有技术虽然碳纤维在水洗槽内的停留时间长短可以控制，但是仍然可能存在没有完全清洗干净的问题，且此现有装置没有在线检测碳纤维清洗是否达标的装置。综上所述，现有技术中对多种水洗工艺的结合后设备结构的优化、水洗系统控制、水洗效果检测与保障、人员安全防护等方面都存在显著的不足。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种用于碳纤维表面处理的水洗装置，以期解决上述背景技术中提出的全部或部分问题。

2、为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

3、一种用于碳纤维表面处理的水洗装置，包括：支撑系统、浴池、辊组系统、管路系统、罗拉驱动系统、罩壳、超声振子系统、控制面板、电导率仪、控制器箱。

4、支撑系统，包括框架、浴池框架，所述框架设于支撑面上，浴池框架固定在框架上，浴池固定在浴池框架上。所述的框架由型钢焊接组装而成，放置于支撑面上，所述的支撑面可以是水平地面，也可以是其他平面，通过地脚螺栓对框架进行固定，保证整体装置的平稳可靠。所述支撑系统内部存有电线布置，用于控制所述水洗装置内的电器设备。

5、辊组系统，包括浸没辊、被动辊、驱动辊，辊组系统固定在支撑系统上，被动辊设置在浴池碳纤维进口端侧，驱动辊设置在浴池碳纤维出口端侧，浸没辊设置在被动辊与驱动辊之间，且至少有部分浸没辊本体浸入浴池中。所述浸没辊、被动辊、驱动辊的材料均为不锈钢，所述浸没辊至少有部分本体浸入浴池中的去离子水中，其作用为将碳纤维浸没至浴池中；所述的被动辊作用为引导碳纤维通过浴池；所述驱动辊作用为牵引碳纤维，确保碳纤维保持正确的张力比。被动辊、驱动辊可以有若干组，浸没辊设置在浴池最远端的被动辊与驱动辊之间，并且也可以有若干组。

6、罗拉驱动系统，所述罗拉驱动系统为驱动辊提供动力；罗拉驱动系统可以设置在框架系统内或外，优选设置在浴池底部，通过皮带与驱动辊连接，可以通过控制面板来控制罗拉驱动系统的转速与功率，进而控制碳纤维在水洗装置内部的停留时间。

7、管路系统与浴池连接，为浴池提供水循环；所述水循环为去离子水循环，水循环包括但不限于流动、更新、排出等操作。所述的管路系统用于保证设备内部所有水路与气路的通畅使用，可以根据需求白行设计与排管，而且管路中装有电动阀，可以通过所述控制面板控制装置运行中所需的流量。

8、所述罩壳固定在支撑系统上方，所述超声振子系统及电导率仪设置在浴池内。罩壳保护水洗装置，同时其上部设有集气罩，可以通过法兰与碳纤维生产线的抽吸系统连接，将水洗装置内部的废气排出，从而保证在室内的操作人员的健康安全；超声振子系统是用于提高水洗效果的，在超声波作用下，所述浴池内的去离子水和碳纤维发生振动，使得碳纤维处于动态变位状态，从而提高碳纤维内部液体的置换速度；所述电导率仪可以实时在线监测所述浴池第一级去离子水的电导率和溶解氧含量，可以将数值显示在所述控制面板上，便于操作人员监测碳纤维在水洗装置内部的水洗效果。

9、所述控制器箱与所述水洗装置的电气结构电性连接，控制面板与控制器箱电性连接。控制器箱为集成装置，可以由所述控制面板操作水洗装置内部的所有控制系统，通过所述支撑系统内部的电线进行电信号的传输与反馈。

10、在一种可优化前述方案的实施方式中，所述浴池为三组，按三级串联设置，固定在浴池框架上。所述浴池材料为不锈钢，从碳纤维进入浴池方向开始计算，依次为1号浴池、2号浴池、3号浴池，超声振子系统设置在3号浴池中，电导率仪设置在1号浴池中，浴池的3级串联结构，增加了碳纤维停留时间，可以更加充分的洗去表面残留的电解液；同时所述的浴池内充满不同温度的去离子水，且去离子水流动方向与碳纤维的走丝方向为对流，每个浴池的温度不同，高温进水低温出水，形成温度梯度，最后在碳纤维进口处通过所述管路系统排出污水。

11、在一种可优化前述方案的实施方式中，还包括快速微调轴承座、绝缘块，所述快速微调轴承座通过绝缘块与所述支撑系统进行固定连接，所述浸没辊、被动辊、驱动辊固定在所述快速微调轴承座上。可以通过快速微调轴承座微调位置，保证碳纤维在水洗过程中的张紧性。

12、在一种可优化前述方案的实施方式中，还包括水洗喷嘴，水洗喷嘴设置在浴池出口端，靠近驱动辊。水洗喷嘴为不锈钢材质，水洗喷嘴喷出去离子水，进行碳纤维最后阶段的清洗，进一步提高水洗效果。

13、在一种可优化前述方案的实施方式中，还包括曲轴箱、电机、保护装置，所述曲轴箱、电机、保护装置设置在支撑系统上部，电机与曲轴箱连接，曲轴箱用于控制保护装置打开或关闭。优选的，所述保护装置为垂直滑动的电动卷帘装置，设置在水洗装置两侧，操作人员可以在水洗装置外部通过控制面板进行操控，如果有需要可以打开所述保护装置，可以进到设备内部进行检修与其它操作，完成后必须关闭保护装置，其作用为保护水洗装置与操作人员的安全。

14、在一种可优化前述方案的实施方式中，还包括辊面清洗系统，所述辊面清洗系统为具有喷水功能的管路，与管路系统连接，设置在所述浸没辊、被动辊、驱动辊的周边，用于辊面清洗，避免辊面表面存有残留物以致于碳纤维摩擦起毛，降低碳纤维质量。

15、在一种可优化前述方案的实施方式中，还包括压辊，所述压辊压在驱动辊上。压辊的轴材料为不锈钢，通过与驱动辊之间的挤压，限制碳纤维带走过多的去离子水，过多的去离子水会降低碳纤维的强度和刚度，同时其压紧程度可以在控制面板上操作设定。

16、在一种可优化前述方案的实施方式中，所述压辊表面有碳钢涂覆橡胶层。

17、在一种可优化前述方案的实施方式中，所述浴池包括滤网、分配器、水槽，滤网设置在水槽的碳纤维进入端，分配器设置在水槽内与滤网相对的另一端。去离子水首先通过分配器均匀地流入水槽中，与碳纤维丝束进行漂洗工艺；分配器是由若干块不锈钢板组成，从内到外排布的不锈钢板上的孔径不断变小，此结构可以使去离子水在水槽中的流动分布更加均匀，从而提高水洗效果；漂洗之后的去离子水通过滤网进行过滤，筛去洗下的杂质，过滤之后的去离子水通过所述管路系统进行排出。

18、与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

19、本实用新型是使用在碳纤维表面处理阶段的水洗装置，该装置是多级浴池水洗卧式串联，结构可靠，浸洗时间延长；且集成了多种水洗技术，并对各种水洗技术的参与位点进行了重新设计，水洗效果得到了显著提高；由于加入了微调轴承座，辊子位置更便于调整，操作方便；且系统设有保护措施，操作安全；水洗管路系统与浴池结构组成清晰明了，布置合理；控制集成操作，便于设备的运行与管理。