一种预氧化装置和预氧化系统的制作方法

本申请涉及碳纤维制备装备，具体而言，涉及一种预氧化装置和预氧化系统。

背景技术：

1、碳纤维作为一种新型的无机材料，其具有高比强度、高比模量、低热膨胀系数、耐高温、以及相对密度小等优异的性能，并且能够有效进行导电、传热、减震、降噪，在科学研究和工业生产等领域引起了广泛关注，被誉为新世纪最有生命力价值的新型材料。

2、碳纤维的制备原材料具有较多种类，包括聚丙烯腈、粘胶纤维、聚乙烯等。通过聚丙烯腈(pan)为前驱体的碳纤维由于其性能优异、工艺简单等优点，成为目前需求量最大、前景最广的碳纤维种类。

3、预氧化阶段是碳纤维生产过程中最为关键环节之一，对碳纤维最终的结构性能具有重要影响，而影响预氧化工艺的重要因素则包含温度、时间及牵伸等。利用现有的预氧化设备对pan基纤维进行预氧化，纤维的温差较大，容易造成预氧纤维环化度cv波动增加和均匀性下降的问题。

技术实现思路

1、基于上述的不足，本申请提供了一种预氧化装置和预氧化系统，以部分或全部地改善相关技术中预氧化温差较大的问题。

2、本申请是这样实现的：

3、在第一方面，本申请的示例提供了一种预氧化装置，包括氧化炉、机架、走丝组件和加热组件。氧化炉的两侧沿高度方向均间隔设置有多层走丝口；机架设置于氧化炉的两侧，机架沿高度方向间隔设置有多个支撑位置，氧化炉的两侧的多个支撑位置的高度交替增加，且支撑位置位于氧化炉外；走丝组件包括多个槽辊，多个槽辊一一对应地设置于支撑位置，以使纤维丝穿过每层走丝口呈s型走丝连接于各个槽辊。加热组件设置于机架，用于对每个槽辊进行加热。

4、在上述实现过程中，在氧化炉的两侧设置多个高度交替增加的支撑位置，在每个支撑位置处均设置槽辊，可以利用一侧底端的槽辊将纤维从该槽辊的上表面送进走丝口，然后从另一侧的走丝口穿出至另一侧的槽辊，在该槽辊处转向从该槽辊的上表面穿进该侧的上一层走丝口，依次进行，使纤维丝穿过每层走丝口呈s型走丝连接于各个槽辊，逐步进行预氧化。然后从顶端的槽辊处穿出预氧化装置。将槽辊设置在氧化炉外的两侧，便于操作人员在氧化炉外及时处理每个槽辊处的纤维丝束的缠丝情况。本申请示例提供的预氧化装置设置加热组件对每个槽辊处的纤维丝进行加热，可以降低氧化炉内外的纤维丝的温差，提高纤维丝的预氧化质量。

5、结合第一方面，在一种可选的实施方式中，槽辊为中空结构；加热组件包括热水管和冷水管，热水管的出水端与槽辊的进水端连接。冷水管的进水端与槽辊的出水端连接。

6、在上述实现过程中，将槽辊设置为中空结构，可以将热水管的出水端与槽辊的进水端连接，向槽辊内输送热水对槽辊进行加热，利用加热后的槽辊对槽辊表面的纤维丝进行加热，进而降低氧化炉内外纤维丝的温差。将槽辊的出水端与冷水管连接，可以将槽辊内进行热交换以后的水输送至冷水管，以便于热水管将新的热水输送至槽辊内。

7、结合第一方面，在一种可选的实施方式中，热水管的出水端与槽辊的进水端通过第一旋转接头连接；冷水管的进水端与槽辊的出水端通过第二旋转接头连接；第一旋转接头和第二旋转接头分别位于槽辊的轴线两端。

8、在上述实现过程中，热水管的出水端与槽辊的进水端通过第一旋转接头连接，可以在槽辊转动时使热水管保持稳定。冷水管的进水端与槽辊的出水端通过第二旋转接头连接，可以在槽辊转动时使冷水管保持稳定。

9、结合第一方面，在一种可选的实施方式中，加热组件还包括加热器，加热器对冷水管进行加热，冷水管的出水端与热水管的进水端连接。

10、在上述实现过程中，利用加热器对冷水管进行加热，可以对冷却管中的水进行加热。将冷却管中加热后的热水输送至热水管，可以利用热水管向槽辊内输送热水，实现水的循环使用。

11、结合第一方面，在一种可选的实施方式中，氧化炉设置有废气口；加热器为管体结构，冷水管穿过管体结构与热水管连接，管体结构通过抽气泵与废气口连接，以将氧化炉内的废气抽出至管体结构内对冷水管进行加热。

12、在上述实现过程中，将氧化炉内的废气通过抽气泵抽送至管体结构中，可以利用废气的余热对管体结构内的冷水管中的冷水进行加热，以便于冷水管将加热后的水输送至热水管，对槽辊处的纤维丝进行加热。

13、结合第一方面，在一种可选的实施方式中，热水管的出水端设置有调节阀。

14、在上述实现过程中，在热水管的出水端设置调节阀，可以利用调节阀调节输送至槽辊内的热水的流速和流量，调节加热温度。

15、结合第一方面，在一种可选的实施方式中，预氧化装置设置有控制组件，控制组件包括温度传感器和控制器，温度传感器和调节阀均与控制器通讯连接；控制器用于接收温度传感器的信号，根据信号控制调节阀的开度，以控制每个槽辊处的纤维丝的温度。

16、在上述实现过程中，将温度传感器和调节阀均与控制器通讯连接，可以利用温度传感器检测每个槽辊处的纤维丝的实际温度，并将温度信号传输至控制器，使得控制器能够处理信号并根据信号控制调节阀的开度，调节每个槽辊内热水的流量，以控制每个槽辊处的纤维丝的温度。

17、结合第一方面，在一种可选的实施方式中，预氧化装置还包括多组隔热组件，多组隔热组件一一对应地设置于氧化炉的走丝口处，每组隔热组件均包括上下间隔设置的两个隔热板，使纤维丝穿过两个隔热板的间隙至走丝口或槽辊处。

18、结合第一方面，在一种可选的实施方式中，间隙的高度为4-6cm。

19、在上述实现过程中，从槽辊传出的纤维丝能够穿过两个隔热板的间隙，由相应的走丝口处穿进氧化炉内进行预氧化。同样，从走丝口穿出的纤维丝能够穿过两个隔热板的间隙传输至槽辊处。在每个走丝口处均设置隔热组件，可以对纤维丝进行保温。两个隔热板之间的间隙的高度为4-6cm，能够降低氧化炉内的高温环境与空气接触而造成温度流失的几率，对氧化炉进行保温隔热。

20、在第二方面，本申请的示例提供了一种预氧化系统，包括退丝装置和第一方面提供的预氧化装置；退丝装置用于将纤维丝输送至槽辊处。

21、在上述实现过程中，将退丝装置输送的纤维丝输送至槽辊，可以利用槽辊使纤维丝穿过每层走丝口呈s型走丝连接于各个槽辊，实现纤维丝在氧化炉内逐步氧化。将槽辊设置在氧化炉外的两侧，便于操作人员在氧化炉外及时处理每个槽辊处的纤维丝束的缠丝情况。纤维丝从走丝口穿出后，氧化炉外的纤维丝的温度会降低，本申请示例提供的预氧化装置设置加热组件对每个槽辊处的纤维丝进行加热，可以降低纤维丝在行进过程中的温差，提高纤维丝的预氧化质量。

技术特征：

1.一种预氧化装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的预氧化装置，其特征在于，所述槽辊为中空结构；所述加热组件包括热水管和冷水管，所述热水管的出水端与所述槽辊的进水端连接，所述冷水管的进水端与所述槽辊的出水端连接。

3.根据权利要求2所述的预氧化装置，其特征在于，所述热水管的出水端与所述槽辊的进水端通过第一旋转接头连接；所述冷水管的进水端与所述槽辊的出水端通过第二旋转接头连接；所述第一旋转接头和所述第二旋转接头分别位于所述槽辊的轴线两端。

4.根据权利要求3所述的预氧化装置，其特征在于，所述加热组件还包括加热器，所述加热器对所述冷水管进行加热，所述冷水管的出水端与所述热水管的进水端连接。

5.根据权利要求4所述的预氧化装置，其特征在于，所述氧化炉设置有废气口；所述加热器为管体结构，所述冷水管穿过所述管体结构与所述热水管连接，所述管体结构通过抽气泵与所述废气口连接，以将所述氧化炉内的废气抽出至所述管体结构内对所述冷水管进行加热。

6.根据权利要求2-5任一项所述的预氧化装置，其特征在于，所述热水管的出水端设置有调节阀。

7.根据权利要求6所述的预氧化装置，其特征在于，所述预氧化装置设置有控制组件，所述控制组件包括温度传感器和控制器，所述温度传感器和所述调节阀均与所述控制器通讯连接；所述控制器用于接收所述温度传感器的信号，根据所述信号控制所述调节阀的开度，以控制每个所述槽辊处的所述纤维丝的温度。

8.根据权利要求1所述的预氧化装置，其特征在于，所述预氧化装置还包括多组隔热组件，多组所述隔热组件一一对应地设置于所述氧化炉的所述走丝口处，每组所述隔热组件均包括上下间隔设置的两个隔热板，使所述纤维丝穿过两个所述隔热板的间隙至所述走丝口或所述槽辊处。

9.根据权利要求8所述的预氧化装置，其特征在于，所述间隙的高度为4-6cm。

10.一种预氧化系统，其特征在于，包括退丝装置和权利要求1-9任一项所述的预氧化装置；所述退丝装置用于将纤维丝输送至所述槽辊处。

技术总结一种预氧化装置和预氧化系统，属于碳纤维制备装备技术领域。预氧化系统包括预氧化装置和退丝装置。预氧化装置包括氧化炉、机架、走丝组件和加热组件。氧化炉的两侧沿高度方向均间隔设置有多层走丝口；机架设置于氧化炉的两侧，机架沿高度方向间隔设置有多个支撑位置，多个支撑位置的高度交替增加，且支撑位置位于氧化炉外；走丝组件包括多个槽辊，多个槽辊一一对应地设置于支撑位置，以使退丝装置输送的纤维丝穿过每层走丝口呈S型走丝连接于各个槽辊。加热组件设置于机架，用于对每个槽辊处的纤维丝进行加热，降低氧化炉内外纤维丝的温差。技术研发人员：刘栋,杨翔麟,杨瑞,林康,宋文桃受保护的技术使用者：中复神鹰碳纤维股份有限公司技术研发日：20231205技术公布日：2024/7/9