碳纤维原丝高压蒸汽牵伸机制造技术

本发明专利技术提供一种碳纤维原丝高压蒸汽牵伸机，包括牵伸罐体、迷宫密封箱体，牵伸罐体设有用于丝束通过的狭缝，牵伸罐体内底部设有低压蒸汽进气管道，低压蒸汽进气管道的上方设有多孔分配板，牵伸罐体的进口端和出口端分别设有迷宫密封箱体，迷宫密封箱体内设有上迷宫密封结构和下迷宫密封结构，上、下迷宫密封结构间设有间隙，形成丝束运行通道。该种碳纤维原丝高压蒸汽牵伸机，牵伸倍率高，断丝少，丝束通过率高，保压性好，能有效提高原丝取向度和结晶度，是制得高性能碳纤维用原丝的关键设备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新型碳纤维原丝高压蒸汽牵伸机。
技术介绍
碳纤维是含碳量在90%以上的无机高分子纤维，除具有一般碳素材料的耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性外，还具有柔软可加工性，质轻，比强度和比模量高，是新一代增强材料，广泛用于体育器械、纺织、化工机械、医学、军事，以及众多尖端科技领域。 聚丙烯腈基碳纤维产量约占各种碳纤维材料的80%以上，但是PAN原丝质量仍是碳纤维发展历程中的一个瓶颈。 聚合原液经过凝固成型为初生纤维，水洗牵伸、干燥致密化和上油之后，丝束进入到蒸汽牵伸机，再次进行高倍率牵伸，大大提高丝束取向度与结晶度，增强丝束的物理机械性能。 设备上，高压蒸汽牵伸工序是生产碳纤维用原丝的关键过程，国产蒸汽牵伸设备运行不稳定，密封性差，使牵伸罐体内蒸汽气流和温度产生波动，易产生毛丝和断丝，生产线产率降低，生产成本提高，影响高倍牵伸过程，从而降低原丝的取向度、结晶度，使原丝理化性能相应降低，并且使离散程度增加，最终影响碳纤维的力学性能。 工艺上，目前国外采用高温高压蒸汽的方法，而国内多数碳纤维厂家在较低温度的蒸汽下牵伸，所以不能够使高温的水分子充分均匀地进入到丝中，溶剂分子得不到充分释放，经过高倍蒸汽牵伸后纤维内孔洞变大，数目变多，纤维内孔洞的总体积大幅度增加，同时取向度也大幅度的下降，高倍蒸汽牵伸过程未能有效提高纤维的理化性能。低温情况下（≤130℃）过热蒸汽拉伸2.5～3倍，纤维微孔数量虽减少，但微孔长度仍然较长，直径较大，这种原丝基本上制得的高性能碳纤维品质不稳定。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有牵伸罐体设备的不足，提供一种造价低廉、结构紧凑、操作方便，安全可靠，运行蒸汽压力高、运行过程中牵伸倍率高，断丝少，通过率高，保压性好，能有效提高原丝取向度、结晶度和原丝制成率的蒸汽牵伸设备。本专利技术的技术解决方案是：一种新型碳纤维原丝高压蒸汽牵伸机，包括牵伸罐体、迷宫密封箱体，牵伸罐体设有用于丝束通过的狭缝，牵伸罐体内底部设有低压蒸汽进气管道，低压蒸汽进气管道的上方设有多孔分配板，牵伸罐体的进口端和出口端分别设有迷宫密封箱体，迷宫密封箱体内设有上迷宫密封结构和下迷宫密封结构，上迷宫密封结构和下迷宫密封结构间设有间隙形成丝束运行通道。进一步地，低压蒸汽进气管道设有若干出气孔，出气孔设于丝束的下方，且出气孔朝向牵伸罐体的底部。进一步地，上迷宫密封结构和下迷宫密封结构分别包括若干排列设置的迷宫密封面板，相邻的迷宫密封面板设有通气间隙，迷宫密封面板包括依次交替设置的齿面和凹槽。进一步地，上迷宫密封结构的齿面和下迷宫密封结构的齿面一一相对，上迷宫密封结构的凹槽和下迷宫密封结构的凹槽一一相对。进一步地，迷宫密封箱体的进出口设有分丝器，迷宫密封箱体的进出口还设有用于吸出渗出多余气体的吸风罩，吸风罩连通有吸风管；迷宫密封箱体的边框设有边槽，边槽内设有密封橡胶条。进一步地，牵伸罐体、迷宫密封箱体外分别包裹保温棉，迷宫密封箱体的侧部设有防护挡板，迷宫密封箱体设于箱体框架上，箱体框架设于底座的卡槽滑轨上。进一步地，迷宫密封箱体采用可开启式迷宫密封箱体，迷宫密封箱体由控制器控制开启，迷宫密封箱体包括上箱体和下箱体，上箱体内设有上迷宫密封结构，下箱体内设有下迷宫密封结构，上箱体和下箱体的侧部通过连接轴活动连接。进一步地，迷宫密封箱体通过密封螺丝、密封螺母固定迷宫密封面板，密封螺母与迷宫密封箱体间设有耐高温垫片，迷宫密封面板和迷宫密封箱体间设有用于调节丝束运行通道高度的金属垫片。进一步地，上迷宫密封结构和下迷宫密封结构的结合面处设有感应器，感应器与低压蒸汽进气管道的开关控制阀连锁，在牵伸罐体未完全关闭时，低压蒸汽进气管道的开关控制阀处于关闭状态，使不能通入蒸汽。进一步地，迷宫密封箱体设有液压开合密封组件，液压开合密封组件包括液压缸、若干密封箱体锁紧件、紧固件，紧固件包括若干紧固杆、调节螺栓和搭钩，液压缸的底座活动连接下箱体，液压缸的活塞杆活动连接紧固杆，调节螺栓连接迷宫密封面板和紧固杆，紧固杆的端部分别设有搭钩，密封箱体锁紧件设有用于对应连接搭钩的通孔。本专利技术的有益效果是：一、相比于现有技术而言，本专利技术由于迷宫密封面板采用了模块化加工安装，加工成本明显降低，加工精度提高，安装和调校方便。并且在运行过程中，牵伸罐体间隙的调整更加简单方便。二、本专利技术的蒸汽牵伸机，迷宫密封结构采用机械锁紧，且通蒸汽的管道阀门和锁紧装置连锁，安全性高。 三、该种新型碳纤维原丝高压蒸汽牵伸机，蒸汽进气口设计及多孔网安装方式，使牵伸罐体内气流场均匀，减小了对运行丝束的冲击。四、本专利技术的蒸汽牵伸机迷宫密封面板，设计合理，运行过程中气流场稳定，保压性好，各点温度波动小，断丝少。附图说明图1是本专利技术实施例新型碳纤维原丝高压蒸汽牵伸机的结构示意图；图2是实施例中牵伸罐体的侧视图。图3是图1的A向侧视图。图4是实施例中上箱体、下箱体开启的结构示意图。图5是实施例中迷宫密封面板的俯视图。图6是实施例中低压蒸汽通路示意图。其中：1-牵伸罐体，2-迷宫密封箱体，3-进出口分丝器，4-狭缝，5-低压蒸汽进气管道，6-吸风罩，7-吸风管，8-支座，9-人孔，10-法兰，11-箱体框架，12-底座，13-滑轨，14-感应器，15-压力表，16-温度计；21-上箱体，22-下箱体，23-连接轴，24-迷宫密封面板，25-丝束运行通道，26-液压缸，27-密封箱体锁紧件，28-紧固杆，29-调节螺栓，210-搭钩，211-密封橡胶条，217-防护挡板。具体实施方式下面结合附图详细说明本专利技术的优选实施例。实施例一种新型碳纤维原丝高压蒸汽牵伸机，如图1，包括牵伸罐体1、迷宫密封箱体2，牵伸罐体1设于支座8上，牵伸罐体1设有用于丝束通过的狭缝4，如图2。牵伸罐体1内底部设有低压蒸汽进气管道5，低压蒸汽进气管道5的上方设有多孔分配板，牵伸罐体1的进口端和出口端分别设有迷宫密封箱体2，牵伸罐体1设在两个迷宫密封箱体2中间，由法兰10连接。迷宫密封箱体2内设有上迷宫密封结构和下迷宫密封结构，上迷宫密封结构和下迷宫密封结构间设有间隙形成丝束运行通道25。该种新型碳纤维原丝高压蒸汽牵伸机，结构紧凑，设计精巧，经济适用，操作方便，维修快捷，安全可靠，运行过程中牵伸倍率高，断丝少，丝束通过率高，保压性好，能有效提高原丝取向度和结晶度，是制得高性能碳纤维用原丝的关键设备。 多孔分配板使气流场流动均匀，避免直接冲击丝束。低压蒸汽进气管道5设有若干出气孔，出气孔设于丝束的下方，且出气孔朝向牵伸罐体1的底部，蒸汽进气口设计及多孔分配板安装方式，使牵伸罐体1内气流场均匀，减小了对运行丝束的冲击。本专利技术的蒸汽牵伸机迷宫密封面板24，设计合理，运行过程中气流场稳定，各点温度波动小，断丝少。上迷宫密封结构和下迷宫密封结构分别包括若干排列设置的迷宫密封面板24，相邻的迷宫密封面板24设有通气间隙，迷宫密封面板24包括依次交替设置的齿面和凹槽。上迷宫密封结构的齿面和下迷宫密封结构的齿面一一相对，上迷宫密封结构的凹槽和下迷宫密封结构的凹槽一一相对。迷宫密封面板24和迷宫密封箱体2间设有用于调节丝束运行通道25高度的金属垫片215。为了适应生产不同规格本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型碳纤维原丝高压蒸汽牵伸机，其特征在于：包括牵伸罐体、迷宫密封箱体，牵伸罐体设有用于丝束通过的狭缝，牵伸罐体内底部设有低压蒸汽进气管道，低压蒸汽进气管道的上方设有多孔分配板，牵伸罐体的进口端和出口端分别设有迷宫密封箱体，迷宫密封箱体内设有上迷宫密封结构和下迷宫密封结构，上、下迷宫密封结构间设有间隙形成丝束运行通道。

【技术特征摘要】
1.一种新型碳纤维原丝高压蒸汽牵伸机，其特征在于：包括牵伸罐体、迷宫密封箱体，牵伸罐体设有用于丝束通过的狭缝，牵伸罐体内底部设有低压蒸汽进气管道，低压蒸汽进气管道的上方设有多孔分配板，牵伸罐体的进口端和出口端分别设有迷宫密封箱体，迷宫密封箱体内设有上迷宫密封结构和下迷宫密封结构，上、下迷宫密封结构间设有间隙形成丝束运行通道。2.如权利要求1所述的新型碳纤维原丝高压蒸汽牵伸机，其特征在于：低压蒸汽进气管道设有若干出气孔，出气孔设于丝束的下方，且出气孔朝向牵伸罐体的底部。3.如权利要求1所述的新型碳纤维原丝高压蒸汽牵伸机，其特征在于：上迷宫密封结构和下迷宫密封结构分别包括若干排列设置的迷宫密封面板，上下迷宫密封面板对称设置齿面和凹槽。4.如权利要求3所述的新型碳纤维原丝高压蒸汽牵伸机，其特征在于：上迷宫密封结构的齿面和下迷宫密封结构的齿面一一相对，上迷宫密封结构的凹槽和下迷宫密封结构的凹槽一一相对，保证蒸汽保压能力。5.如权利要求1-4任一项所述的新型碳纤维原丝高压蒸汽牵伸机，其特征在于：迷宫密封箱体的进出口设有分丝器，迷宫密封箱体的进出口还设有用于吸出渗出多余气体的吸风罩，吸风罩连通吸气管；迷宫密封箱体的边框设有边槽，边槽内设有密封橡胶条。6.如权利要求1-4任一项所述的新型碳纤维原丝高压蒸汽牵伸机，其特征在于：牵伸罐体、迷宫密封箱体外分别包裹保温棉...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱鸿川，徐国庆，唐俊鑫，霍清锋，石金，程世锋，
申请(专利权)人：江苏恒神股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32