專利名稱：纖維絲束紡絲用干燥裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及碳纖維原絲紡織設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種纖維絲束紡絲用
干燥裝直O(jiān)
背景技術(shù)：
碳纖維具有高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐腐蝕、抗輻射等主要特性。碳纖維特殊的性能決定應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛，適用于航空航天、汽車工業(yè)、文體器材領(lǐng)域，在醫(yī)用器械、新能源、 土木工程建筑、海底石油等領(lǐng)域，都有很好的應(yīng)用前景。碳纖維制造過程中，高質(zhì)量的原絲是制造高性能碳纖維的關(guān)鍵，提高原絲性能的過程中，纖維絲束干燥裝置也起著非常重要的作用。常用的干燥裝置干燥效率低、時(shí)間長， 并不能很好地達(dá)到干燥致密化的效果。
發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有的纖維絲束紡絲用干燥裝置及方法干燥效率低、干燥時(shí)間長的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種可以在更短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到絲束干燥致密化效果的纖維絲束紡絲用干燥裝置。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案一種纖維絲束紡絲用干燥裝置，包括箱體2、設(shè)置在箱體2外部的熱源供應(yīng)裝置8、 固定在箱體2上且置于箱體內(nèi)的多個(gè)傳動(dòng)裝置7、設(shè)置在箱體2頂部的余熱收集裝置3，所述傳動(dòng)裝置7包括傳動(dòng)軸5和套于傳動(dòng)軸上傳動(dòng)輥6，其特殊之處在于所述傳動(dòng)輥6由多孔材料制成，所述傳動(dòng)軸5為中空結(jié)構(gòu)，其側(cè)壁均勻分布有多個(gè)供氣孔4，所述熱源供應(yīng)裝置8與多個(gè)傳動(dòng)軸5分別連通。上述熱源供應(yīng)裝置8用于產(chǎn)生過熱水蒸汽或高溫壓縮空氣。上述多孔材料為金屬合金、不銹鋼、鎳或鈦。上述熱源供應(yīng)裝置8與各傳動(dòng)軸5之間均設(shè)置有閥門9。一種纖維絲束紡絲用干燥方法，包括以下步驟1將碳纖維絲束纏繞在傳動(dòng)輥6上；2熱源供應(yīng)裝置8向傳動(dòng)軸內(nèi)供應(yīng)過熱水蒸汽或高溫壓縮空氣，使其通過傳動(dòng)軸后由傳動(dòng)輥表面逸出，在傳動(dòng)輥間形成溫度大于碳纖維原絲玻璃化溫度Tg的熱場，使碳纖維絲束在熱場中干燥30 50s。上述步驟2的熱場為多個(gè)不同溫度的熱場，所述多個(gè)不同溫度的熱場是通過熱源供應(yīng)裝置與各傳動(dòng)軸之間的閥門控制不同傳動(dòng)軸中過熱水蒸汽或高溫壓縮空氣的流量和壓力來實(shí)現(xiàn)的。上步驟2所形成的熱場溫度范圍為110 175°C。上述干燥方法還包括收集逸出的過熱水蒸汽或高溫壓縮空氣的步驟用余熱收集裝置將逸出的過熱水蒸汽和高溫壓縮空氣進(jìn)行收集，排放到其他需要加熱的設(shè)備管路。[0016]本實(shí)用新型所具有的優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型采用多孔材料制成傳動(dòng)輥，利用多孔材料的耐高溫、耐腐蝕、抗熱震和良好的導(dǎo)熱透過等優(yōu)越性能，使過熱水蒸汽或高溫壓縮空氣在壓力的作用下，通過多孔材料小孔均勻的分布于整個(gè)傳動(dòng)輥體表面，溢出的過熱水蒸汽或高溫壓縮空氣將碳纖維原絲絲束中液態(tài)水蒸發(fā)汽化，在收縮力和毛細(xì)管引力的作用下，使原纖之間存在的孔隙并合或消除，排列更緊密，促進(jìn)原纖的取向和重排。在干燥和牽伸力的雙重作用下，使纖維絲束能夠更好的干燥致密化，提高纖維絲束的性能。2、本實(shí)用新型在箱體頂部增加了用于收集過熱水蒸汽、高溫壓縮空氣的余熱收集裝置，該余熱收集裝置將多孔材料輥逸出的過熱水蒸汽和高溫壓縮空氣進(jìn)行收集，排放到其他需要加熱的設(shè)備管路，減小了熱能損失，降低了工作環(huán)境中的溫度。3、本實(shí)用新型碳纖維紡絲用干燥裝置通過不同溫度場的控制，可以在更短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到絲束干燥致密化的目的，提高碳纖維原絲的生產(chǎn)效率。

圖1為本實(shí)用新型干燥裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型干燥裝置的箱體內(nèi)介質(zhì)和熱能傳輸分布示意圖；其中附圖標(biāo)記為1-底座，2-箱體，3-余熱收集裝置，4-供氣孔，5-傳動(dòng)軸，6_傳動(dòng)輥，7-傳動(dòng)裝置，8-熱源供應(yīng)裝置，9-閥門。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型主要適用于碳纖維原絲紡織設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。主要作用是在不同的熱場和合理的干燥時(shí)間下，達(dá)到干燥致密化，使碳纖維原絲絲束密度大幅度提高。如圖1所示，纖維絲束紡絲用干燥裝置包括底座1、箱體2、固定在箱體2側(cè)壁上且置于箱體內(nèi)的傳動(dòng)裝置7、熱源供應(yīng)裝置8以及設(shè)置在箱體頂部的余熱收集裝置3，傳動(dòng)裝置3包括傳動(dòng)軸5和套于傳動(dòng)軸5上傳動(dòng)輥6，傳動(dòng)軸5上均勻分布有多個(gè)供氣孔4，傳動(dòng)輥6的材料為多孔材料，熱源供應(yīng)裝置所提供的熱源通過傳動(dòng)軸內(nèi)部以及供氣孔后流向傳動(dòng)輥，并通過傳動(dòng)輥6的多孔材料的小孔從傳動(dòng)輥表面逸出。本實(shí)用新型中多孔材料采用金屬合金、不銹鋼、鎳及鈦等耐高溫、耐腐蝕材料。由于多孔材料具有耐高溫、耐腐蝕、抗熱震，良好的透過性和導(dǎo)熱性等優(yōu)越性能。保證過熱水蒸汽或高溫壓縮空氣通過多孔材料稀疏的小孔均勻的分布于整個(gè)傳動(dòng)輥表面，使碳纖維原絲絲束可已達(dá)到均勻的干燥致密化。熱源供應(yīng)裝置產(chǎn)生過熱水蒸汽或高溫壓縮空氣。本實(shí)用新型在干燥致密化過程中向多孔材料傳動(dòng)軸內(nèi)通入不同溫度的過熱水蒸汽或高溫壓縮空氣，通過閥門9調(diào)節(jié)，在一臺(tái)干燥裝置或多臺(tái)裝置都可以形成兩個(gè)或多個(gè)熱場(各熱場溫度均大于碳纖維原絲玻璃化溫度Tg)，使碳纖維原絲絲束孔中的水分逐步逸出，最后可以達(dá)到碳纖維原絲含水量 < 0. 5%。熱場溫度應(yīng)控制在110 175°C之間，如果溫度過高會(huì)使碳纖維原絲絲束表面水分蒸發(fā)過快，使原絲內(nèi)部的水分來不及擴(kuò)散，這樣就會(huì)在原絲表面產(chǎn)生一層硬皮層，影響原絲的質(zhì)量或會(huì)造成纖維泛黃。如果溫度過低時(shí)，碳纖維原絲絲束未能熱烘干燥、不能達(dá)到致密化、有失透現(xiàn)象，影響碳纖維原絲絲束的整體性能。[0027]熱源供應(yīng)裝置8與各傳動(dòng)軸5之間均設(shè)置有閥門9。本實(shí)用新型通過控制過熱水蒸汽或高溫壓縮空氣的流量和壓力，使纖維絲束在不同的溫度場中進(jìn)行干燥。干燥致密化時(shí)間大約在30 50s之間，時(shí)間過短，碳纖維原絲絲束孔內(nèi)部水分不能及時(shí)逸出，不能保證絲束的干燥致密化效果。時(shí)間過長，碳纖維原絲絲束，就會(huì)泛黃，不能達(dá)到碳纖維原絲絲束質(zhì)量要求。本實(shí)用新型箱體頂部增加了過熱水蒸汽、高溫壓縮空氣余熱收集裝置。該裝置將多孔材料輥逸出的過熱水蒸汽或高溫壓縮空氣進(jìn)行收集，供給到其他需要加熱的設(shè)備管路，減小了熱能損失，降低了工作環(huán)境中的溫度。本裝置采用過水熱蒸汽或高溫壓縮空氣作為工作介質(zhì)，利用多孔材料作為傳動(dòng)輥輥體。纖維絲束在干燥裝置內(nèi)按照干燥溫度的要求，通過控制過熱水蒸汽或高溫壓縮空氣的流量和壓力，使纖維絲束在不同的熱場中進(jìn)行干燥。在收縮力和毛細(xì)管引力的作用下，隨著纖維絲束中大量水分的逸走，原絲中大孔發(fā)生塌陷和合并或消除，原纖間排列更緊密且間距縮小，次價(jià)力增強(qiáng)，從而促進(jìn)原纖的取向和重排。在干燥和牽伸力的雙重作用下，使纖維絲束能夠更好的干燥致密化，提高纖維絲束的性能。圖2所示為本實(shí)用新型的干燥裝置的箱體內(nèi)介質(zhì)和熱能傳輸分布示意圖，多余的熱量通過余熱收集裝置收集。本實(shí)用新型所涉及的纖維絲束紡絲用干燥方法，包括以下步驟1將碳纖維絲束纏繞在傳動(dòng)輥上；2熱源供應(yīng)裝置向傳動(dòng)輥內(nèi)供應(yīng)不同溫度的過熱水蒸汽或高溫壓縮空氣，在不同傳動(dòng)輥上形成多個(gè)溫度均大于碳纖維原絲玻璃化溫度Tg的熱場，使碳纖維絲束在不同的熱場中干燥30s 50s，形成的熱場溫度為110 175°C。由于碳纖維原絲絲束經(jīng)過熱水牽伸與上油劑，絲束孔中含水量大約在30% 50%之間，經(jīng)過干燥致密化熱處理，碳纖維原絲絲束孔中含有的水分在過熱水蒸汽或高溫壓縮空氣的作用下被逸出帶走，原纖排列更緊密，從而使碳纖維原絲密度得到大幅度提高。 通過熱源供應(yīng)裝置與各傳動(dòng)軸之間的閥門控制過熱水蒸汽或高溫壓縮空氣的流量和壓力， 在一臺(tái)干燥裝置或多臺(tái)干燥裝置上形成兩個(gè)或多個(gè)熱場(各熱場溫度均大于碳纖維原絲絲束玻璃化溫度Tg)，使碳纖維原絲絲束在不同的溫度場中進(jìn)行干燥，絲束孔中的水分逐步逸出，最后可以達(dá)到碳纖維原絲絲束含水量<0.5%。熱場溫度應(yīng)控制在110 175°C之間， 干燥時(shí)間大約在30 50s之間。
權(quán)利要求1.一種纖維絲束紡絲用干燥裝置，包括箱體O)、設(shè)置在箱體( 外部的熱源供應(yīng)裝置 (8)以及固定在箱體( 上且置于箱體內(nèi)的多個(gè)傳動(dòng)裝置(7)，所述傳動(dòng)裝置(7)包括傳動(dòng)軸(5)和套于傳動(dòng)軸上傳動(dòng)輥(6)，其特征在于所述傳動(dòng)輥(6)由多孔材料制成，所述傳動(dòng)軸(5)為中空結(jié)構(gòu)，其側(cè)壁均勻分布有多個(gè)供氣孔G)，所述熱源供應(yīng)裝置(8)與多個(gè)傳動(dòng)軸(5)分別連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維絲束紡絲用干燥裝置，其特征在于所述熱源供應(yīng)裝置 (8)用于產(chǎn)生過熱水蒸汽或高溫壓縮空氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的纖維絲束紡絲用干燥裝置，其特征在于所述干燥裝置還包括設(shè)置在箱體( 頂部的余熱收集裝置(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的纖維絲束紡絲用干燥裝置，其特征在于所述多孔材料為金屬合金、不銹鋼、鎳或鈦。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的纖維絲束紡絲用干燥裝置，其特征在于所述熱源供應(yīng)裝置 (8)與各傳動(dòng)軸(5)之間均設(shè)置有閥門(9)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種纖維絲束紡絲用干燥裝置，包括箱體、設(shè)置在箱體外部的熱源供應(yīng)裝置、固定在箱體上且置于箱體內(nèi)的多個(gè)傳動(dòng)裝置、設(shè)置在箱體頂部的余熱收集裝置，傳動(dòng)裝置包括傳動(dòng)軸和套于傳動(dòng)軸上傳動(dòng)輥，傳動(dòng)輥由多孔材料制成，傳動(dòng)軸為中空結(jié)構(gòu)，其側(cè)壁均勻分布有多個(gè)供氣孔，熱源供應(yīng)裝置與多個(gè)傳動(dòng)軸分別連通。本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有的纖維絲束紡絲用干燥裝置及方法干燥效率低、干燥時(shí)間長的技術(shù)問題，本實(shí)用新型具有使纖維絲束能夠很好的干燥致密化，提高纖維絲束的性能的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)D01D10/06GK202116703SQ20102063980
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
發(fā)明者劉福杰, 龐培東, 王浩靜, 王磊濤, 程璐, 范立東 申請(qǐng)人:西安航科等離子體科技有限公司