專利名稱：用于纖維牽伸的加壓水蒸汽牽伸裝置的制作方法
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，具體涉及到一種有關(guān)纖維高倍牽伸的加壓水蒸汽牽伸裝置。
背景技術(shù)：
碳纖維是一種多學(xué)科、多技術(shù)的高新技術(shù)產(chǎn)品。具有高比強(qiáng)度、高比模量、小比重、 耐高溫、耐化學(xué)腐蝕、抗輻射等主要特性、并具有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電、阻尼、減震、降噪等一系列的綜合性性能。碳纖維的應(yīng)用領(lǐng)域也很廣泛，主要適用于航空航天、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、高強(qiáng)性能機(jī)械設(shè)備、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，加壓水蒸汽牽伸裝置在原絲生產(chǎn)中屬于關(guān)鍵性設(shè)備，直接影響著高性能碳纖維的生產(chǎn)。現(xiàn)有的加壓水蒸汽牽伸裝置雖然在紡絲過程中雖然也能起到關(guān)鍵性作用，但是不能達(dá)到原絲的高倍牽伸和均勻的纖度。
發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有的加壓水蒸汽牽伸裝置不能達(dá)到原絲的高倍牽伸和均勻的纖度的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種纖維牽伸的加壓水蒸汽牽伸裝置。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案一種用于纖維牽伸的加壓水蒸汽牽伸裝置，其特殊之處在于包括箱體、設(shè)置在箱體兩端的絲束入口窗和絲束出口窗、設(shè)置在箱體內(nèi)緊鄰絲束入口窗的入口氣封部件、設(shè)置在箱體內(nèi)緊鄰絲束出口窗的出口氣封部件以及設(shè)置在箱體內(nèi)且位于入口氣封部件和出口氣封部件之間的牽伸腔室，所述牽伸腔室由多孔材料填充而成，所述箱體包括用于保持牽伸腔室內(nèi)溫度的主體保溫層，所述主體保溫層和牽伸腔室之間設(shè)置有蒸汽室，所述箱體上設(shè)置有連接蒸汽室和外部水蒸汽源的水蒸汽管道。上述纖維牽伸的加壓水蒸汽牽伸裝置還包括使纖維原絲絲束在牽伸腔室內(nèi)充分展開的分纖裝置，所述分纖裝置設(shè)置在牽伸腔室內(nèi)且靠近入口氣封部件處。上述分纖裝置為垂直于進(jìn)絲方向的分纖噴嘴，所述分纖噴嘴的出口為垂直于進(jìn)絲方向的扇形噴嘴，所述分纖噴嘴與高溫水蒸汽源相通。。上述箱體包括用于保持主體保溫層溫度的管路保溫層。上述多孔材料材質(zhì)為不銹鋼、鎳、鈦或其金屬合金；所述的多孔材料的孔徑為 5-30 μ m,厚度為2-5mm，孔隙度為30 % -75 %。上述的多孔材料的截面形狀為矩形、圓形、橢圓形或其它異型結(jié)構(gòu)。上述扇形分纖噴嘴為不銹鋼、陶瓷或金屬合金。上述入口氣封部件為設(shè)置在箱體內(nèi)壁上的迷宮密封齒；所述出口氣封部件為設(shè)置在箱體內(nèi)壁上的迷宮密封齒。[0014]上述管路保溫層為水蒸汽保溫層，其兩端設(shè)置有水蒸汽入口及水蒸汽出口，所述水蒸汽入口與高溫水蒸汽源相通；所述主體保溫層為水蒸汽保溫層，其一端與水蒸汽入口相通，其另一端與水蒸汽出口相通。上述管路保溫層為電加熱保溫層，所述主體保溫層為電加熱保溫層。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型在牽伸腔體內(nèi)填充多孔材料，多孔材料的優(yōu)越性能可以保證加壓水蒸汽經(jīng)過供氣管路進(jìn)入腔體時(shí)通過不同形狀的多孔材料均勻的分布于整個(gè)纖維原絲絲束的表面，不會(huì)使纖維原絲絲束在腔體內(nèi)部發(fā)生振動(dòng)從而產(chǎn)生毛絲或斷絲。多孔材料在長(zhǎng)期的高溫加壓水蒸汽環(huán)境下溫度達(dá)到恒定，可以保證纖維原絲絲束在均勻恒定的溫度下牽伸。2、本實(shí)用新型的箱體雙層均采用保溫層可以保證通入的加壓水蒸汽的溫度不會(huì)發(fā)生太大的波動(dòng)，同時(shí)也可以保證整個(gè)纖維原絲絲束通道的溫度恒定。3、本實(shí)用新型在絲束入、出窗口出設(shè)置分纖裝置，可以使纖維原絲絲束在通道中充分展開。讓纖維原絲絲束在恒定的溫度、干度和小的牽伸力的作用下，短距離、短時(shí)間達(dá)到高的牽伸倍率與細(xì)旦化作用，并有效的提高了原絲的高取向度、高強(qiáng)度，不會(huì)產(chǎn)生過多的毛絲與斷絲，保證高質(zhì)量碳纖維原絲絲束的生產(chǎn)制造。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型多孔材料不同的截面形狀示意圖；圖3為分纖裝置側(cè)視圖；其中附圖標(biāo)記為1-絲束入口窗，2-絲束出口窗，3-入口氣封部件，4-出口氣封部件，5-牽伸腔室，6-箱體，7-管路保溫層，8-主體保溫層，9-水蒸汽管道，10-水蒸汽入口， 11-水蒸汽出口，12-分纖裝置，13-絲束，14-蒸汽室。
具體實(shí)施方式
如圖1所示本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，一種纖維牽伸的加壓水蒸汽牽伸裝置，包括箱體6、設(shè)置在箱體6兩端的絲束入口窗1和絲束出口窗2、設(shè)置在箱體6內(nèi)緊鄰絲束入口窗1的入口氣封部件3、設(shè)置在箱體內(nèi)緊鄰絲束出口窗2的出口氣封部件4以及設(shè)置在入口氣封部件和出口氣封部件之間且位于箱體內(nèi)的牽伸腔室5，牽伸腔室由多孔材料填充而成，箱體包括用于保持牽伸腔室內(nèi)溫度的主體保溫層8以及用于保持主體保溫層溫度的管路保溫層7，主體保溫層8和牽伸腔室5之間設(shè)置有蒸汽室14，箱體6上設(shè)置有連接蒸汽室和外部水蒸汽源的水蒸汽管道9。管路保溫層7為電加熱保溫層，主體保溫層8為電加熱保溫層ο多孔材料材質(zhì)為不銹鋼、鎳、鈦或其金屬合金；的多孔材料的孔徑為5_30μπι，厚度為2-5mm，孔隙度為30% -75%。纖維牽伸的加壓水蒸汽牽伸裝置還包括使纖維原絲絲束在牽伸腔室內(nèi)充分展開的分纖裝置12，分纖裝置12設(shè)置在牽伸腔室內(nèi)且靠近入口氣封部件處3。分纖裝置為垂直于進(jìn)絲方向的分纖噴嘴，分纖噴嘴的出口為垂直于進(jìn)絲方向的扇形噴嘴，分纖噴嘴與高溫水蒸汽源相通。如圖2所示，多孔材料的截面形狀為矩形、圓形、橢圓形或其它異型結(jié)構(gòu)。扇形分纖噴嘴為不銹鋼、陶瓷或金屬合金。入口氣封部件為設(shè)置在箱體內(nèi)壁上的迷宮密封齒；出口氣封部件為設(shè)置在箱體內(nèi)壁上的迷宮密封齒。管路保溫層為水蒸汽保溫層，其兩端設(shè)置有水蒸汽入口及水蒸汽出口，水蒸汽入口與高溫水蒸汽源相通；主體保溫層為水蒸汽保溫層，其一端與水蒸汽入口相通，其另一端與水蒸汽出口相通。入口分纖部件12為設(shè)置在絲束入口窗內(nèi)壁上的扇形分纖噴嘴。扇形分纖噴嘴為不銹鋼、陶瓷和其它金屬合金等耐高溫、耐腐蝕材料。入口氣封部件和出口氣封部件為設(shè)置在箱體內(nèi)壁上的迷宮密封齒。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)與性能的改進(jìn)，使纖維原絲絲束在恒定的溫度、干度和小的牽伸力的作用下，短距離、短時(shí)間達(dá)到高的牽伸倍率與細(xì)旦化作用，并有效的提高了原絲的高取向度、高強(qiáng)度，不會(huì)產(chǎn)生過多的毛絲與斷絲，保證高質(zhì)量碳纖維原絲絲束的生產(chǎn)制造。本實(shí)用新型中纖維原絲絲束經(jīng)過入口氣封部件進(jìn)入加壓水蒸汽牽伸腔室。整個(gè)腔體外部加有保溫加熱元件，通過溫度的控制可以保證整個(gè)腔體達(dá)到恒溫狀態(tài)。腔體內(nèi)部由水蒸汽管道通入溫度為110 180°c、干度為0. 90 0. 99的水蒸汽，水蒸汽管道在保溫加熱元件作用下保證了蒸汽的溫度與干度，飽和蒸汽進(jìn)入腔體時(shí)通過多孔材料均勻的分布于整個(gè)纖維原絲絲束的表面，保證纖維原絲絲束在腔體內(nèi)部不發(fā)生上下振動(dòng)，多孔材料的紅外加熱作用也可以保證纖維原絲絲束在均勻恒定的溫度下牽伸。纖維原絲絲束進(jìn)入腔體內(nèi)部時(shí)由分纖裝置的扇形分纖噴嘴噴出與供氣內(nèi)部相同溫度與干度的水蒸汽，纖維原絲絲束在水蒸汽的吹掃分散下，將絲束充分展開。纖維原絲絲束在小牽伸力、溫度、干度的作用下， 可以短距離、短時(shí)間達(dá)到高的牽伸倍率與細(xì)旦化。最后纖維原絲絲束通過出口氣封部件出絲。在整個(gè)過程中有效的提高了原絲的高取向度、高強(qiáng)度，不會(huì)產(chǎn)生過多的毛絲與斷絲，保證高質(zhì)量碳纖維原絲絲束的生產(chǎn)制造。下面參照示意圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行說明本實(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。主要作用是降低過多的毛絲與斷絲的產(chǎn)生，提高碳纖維原絲的高取向度、高強(qiáng)度。提高碳纖維原絲的成品率。本實(shí)用新型其組成結(jié)構(gòu)主要如圖1所示。本實(shí)用新型中多孔材料采用不銹鋼、鎳、鈦及其它金屬合金等耐高溫、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。保證加壓水蒸汽經(jīng)過供氣管路進(jìn)入腔體時(shí)通過多孔材料均勻的分布于整個(gè)纖維原絲絲束的表面， 不會(huì)使纖維原絲絲束在腔體內(nèi)部不發(fā)生上下浮動(dòng)從而產(chǎn)生毛絲或斷絲。多孔材料在長(zhǎng)期的高溫加壓水蒸汽環(huán)境下溫度達(dá)到恒定，可以保證纖維原絲絲束在均勻恒定的溫度下牽伸。本實(shí)用新型中保溫加熱元件包括主體保溫層和供氣管道保溫層等。主體保溫加熱元件可以采用加熱絲加熱或采用高溫水蒸汽夾套加熱，保證主體溫度(110 180°C )達(dá)到恒定。供氣管路保溫加熱元件可以采用加熱絲加熱或采用高溫水蒸汽夾套加熱，保證供氣管路內(nèi)部提供的水蒸汽溫度(110 180°C )與干度(0. 90 0. 99)達(dá)到恒定，保證整個(gè)主體溫度(110 1800C )達(dá)到恒定。本實(shí)用新型中分纖裝置是通過安裝于纖維原絲絲束通道內(nèi)部的扇形分纖噴嘴(可采用不銹鋼、陶瓷及其它金屬合金等耐高溫、耐腐蝕材料)，噴出的加壓水蒸汽將絲束充分展開。 本實(shí)用新型不受本實(shí)施例的限制，任何采用等效替換取得的技術(shù)方案均在本實(shí)用新型保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于纖維牽伸的加壓水蒸汽牽伸裝置，其特征在于包括箱體、設(shè)置在箱體兩端的絲束入口窗和絲束出口窗、設(shè)置在箱體內(nèi)緊鄰絲束入口窗的入口氣封部件、設(shè)置在箱體內(nèi)緊鄰絲束出口窗的出口氣封部件以及設(shè)置在箱體內(nèi)且位于入口氣封部件和出口氣封部件之間的牽伸腔室，所述牽伸腔室由多孔材料填充而成，所述箱體包括用于保持牽伸腔室內(nèi)溫度的主體保溫層，所述主體保溫層和牽伸腔室之間設(shè)置有蒸汽室，所述箱體上設(shè)置有連接蒸汽室和外部水蒸汽源的水蒸汽管道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于纖維牽伸的加壓水蒸汽牽伸裝置，其特征在于所述纖維牽伸的加壓水蒸汽牽伸裝置還包括使纖維原絲絲束在牽伸腔室內(nèi)充分展開的分纖裝置， 所述分纖裝置設(shè)置在牽伸腔室內(nèi)且靠近入口氣封部件處。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于纖維牽伸的加壓水蒸汽牽伸裝置，其特征在于所述分纖裝置為垂直于進(jìn)絲方向的分纖噴嘴，所述分纖噴嘴的出口為垂直于進(jìn)絲方向的扇形噴嘴，所述分纖噴嘴與高溫水蒸汽源相通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用于纖維牽伸的加壓水蒸汽牽伸裝置，其特征在于 所述箱體包括用于保持主體保溫層溫度的管路保溫層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于纖維牽伸的加壓水蒸汽牽伸裝置，其特征在于所述多孔材料材質(zhì)為不銹鋼、鎳、鈦、鎳合金或鈦合金；所述的多孔材料的孔徑為5-30 μ m，厚度為 2-5mm，孔隙度為 30% -75%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于纖維牽伸的加壓水蒸汽牽伸裝置，其特征在于所述的多孔材料的截面形狀為矩形、圓形或橢圓。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于纖維牽伸的加壓水蒸汽牽伸裝置，其特征在于分纖噴嘴為不銹鋼、陶瓷或金屬合金。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于纖維牽伸的加壓水蒸汽牽伸裝置，其特征在于所述入口氣封部件為設(shè)置在箱體內(nèi)壁上的迷宮密封齒；所述出口氣封部件為設(shè)置在箱體內(nèi)壁上的迷宮密封齒。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于纖維牽伸的加壓水蒸汽牽伸裝置，其特征在于所述管路保溫層為水蒸汽保溫層，其兩端設(shè)置有水蒸汽入口及水蒸汽出口，所述水蒸汽入口與高溫水蒸汽源相通；所述主體保溫層為水蒸汽保溫層，其一端與水蒸汽入口相通，其另一端與水蒸汽出口相通。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于纖維牽伸的加壓水蒸汽牽伸裝置，其特征在于所述管路保溫層為電加熱保溫層，所述主體保溫層為電加熱保溫層。
專利摘要本實(shí)用新型涉及用于纖維牽伸的加壓水蒸汽牽伸裝置，包括箱體、設(shè)置在箱體兩端的絲束入口窗和絲束出口窗、設(shè)置在箱體內(nèi)緊鄰絲束入口窗的入口氣封部件、設(shè)置在箱體內(nèi)緊鄰絲束出口窗的出口氣封部件以及設(shè)置在箱體內(nèi)且位于入口氣封部件和出口氣封部件之間的牽伸腔室，牽伸腔室由多孔材料填充而成，箱體包括用于保持牽伸腔室內(nèi)溫度的主體保溫層，主體保溫層和牽伸腔室之間設(shè)置有蒸汽室，箱體上設(shè)置有連接蒸汽室和外部水蒸汽源的水蒸汽管道。本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有的加壓水蒸汽牽伸裝置不能達(dá)到原絲的高倍牽伸和均勻的纖度的技術(shù)問題，本實(shí)用新型可以保證纖維原絲絲束在均勻恒定的溫度下牽伸，并有效的提高了原絲的高取向度、高強(qiáng)度。
文檔編號(hào)D06B23/20GK201952558SQ20102064104
公開日2011年8月31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, 李福平, 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