本發(fā)明屬于基于氣相沉積法及射頻聚焦裝置生產(chǎn)涂層碳化硅纖維的生產(chǎn)系統(tǒng)的進一步完善和補充，將實驗系統(tǒng)通過試生產(chǎn)實踐上升為具有完備生產(chǎn)裝備及技術(shù)的涂層化碳化硅復(fù)合纖維的生產(chǎn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

碳纖維石墨化的加工工藝，在采用了射頻法加工后取得較大的進展，大大降低了生產(chǎn)工藝中的能耗，提高了質(zhì)量，降低了成本，從而十分有利于石墨化碳纖維的應(yīng)用范圍推廣。作為一種具有優(yōu)秀力學性能的結(jié)構(gòu)材料而言，比起傳統(tǒng)的石墨電路法生產(chǎn)，的確有了長足的進步。新的裝置和工藝并沒有改變傳統(tǒng)法生產(chǎn)出來石墨化碳纖維的力學特性，特別是其在高溫環(huán)境下易氧化，而使其力學性能受到嚴重威脅和破壞，在與金屬材料復(fù)合時會出現(xiàn)強烈的反應(yīng)，而使其復(fù)合后材料的力學性能下降。

在后續(xù)的研究中，申請人提出了采用射頻聚焦加熱裝置實現(xiàn)碳纖維或石墨纖維涂覆耐高溫的碳化硅面層的新技術(shù)，并借助該裝置所形成的高頻線性聚焦電磁場，使在運動中的碳纖維得到加熱，同時在石英管反應(yīng)器中制造出一個由三氯甲基硅烷和高純氫氣的混合氣氛為反映環(huán)境，使三氯甲基硅烷在裂解時產(chǎn)生碳化硅沉積在碳纖維表面形成保護涂層。反應(yīng)中生成的氯化氫排出反應(yīng)器被石灰水吸收。這樣隨著碳纖維連續(xù)通過聚焦電磁場并被加熱至1100~1300℃，逆向充入的三氯甲基硅烷和高純氫氣就會隨之反應(yīng)在碳纖維的表面形成碳化硅涂層。涂層碳化硅纖維是以碳纖維或石墨化碳纖維為基礎(chǔ)，在其纖維表面涂覆碳化硅保護涂層。

然而，從處于實驗室研究階段的原理性的射頻加熱反應(yīng)裝置的模型，轉(zhuǎn)化為可以實現(xiàn)完整工藝路線的生產(chǎn)系統(tǒng)及工藝方法，又將涉及到更為實際的操作技術(shù)問題。除要精確掌握并調(diào)控功率匹配、走絲速度、反應(yīng)溫度及充入反應(yīng)氣體量外，對走絲速度的穩(wěn)定、射頻加熱系統(tǒng)的穩(wěn)定、反應(yīng)環(huán)境的穩(wěn)定、廢氣處理等問題都提出了更高的要求，這將影響整個生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)成本、生產(chǎn)系統(tǒng)的連續(xù)不間斷生產(chǎn)，避免因為頻繁出現(xiàn)的反應(yīng)環(huán)境、條件及走絲速度不穩(wěn)定造成成品絲質(zhì)量不均勻的技術(shù)問題。

如何將射頻加熱法涂覆碳化硅連續(xù)纖維，由原理模型改進為完整的工藝系統(tǒng)，從而使涂層碳化硅纖維形成批量化生產(chǎn)的產(chǎn)品，已成為本課題迫在眉睫的任務(wù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于對高頻法制備涂層碳化硅纖維原理裝置進行改進設(shè)計，以適應(yīng)批量化生產(chǎn)的需要，以保證主要的工藝指標、如反應(yīng)溫度、反應(yīng)氣體濃度及載體絲的精確協(xié)調(diào)控制，從而解決涂覆碳化硅纖維成品絲控制生產(chǎn)成本和環(huán)境的污染的技術(shù)問題。本發(fā)明設(shè)計關(guān)鍵在于針對連續(xù)化涂層碳化硅復(fù)合纖維高頻聚焦加熱裝置配套自動調(diào)控伺服機構(gòu)和保障系統(tǒng)及工藝，力求實現(xiàn)量產(chǎn)和纖維加工的精確控制，并同時實現(xiàn)與世界環(huán)保節(jié)能要求的接軌。

本發(fā)明為實現(xiàn)發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是：

涂層碳化硅復(fù)合纖維的生產(chǎn)系統(tǒng)，系統(tǒng)組成中包括配套有射頻電源（1）的線性聚焦裝置、設(shè)置在線性聚焦裝置中軸線位置的石英管反應(yīng)器（2）、收、放絲機構(gòu)、反應(yīng)環(huán)境氣氛保障和處理裝置以及與以上結(jié)構(gòu)配套的在線監(jiān)測和管理電路，所述收、放絲機構(gòu)中均包括收、放絲輪盤（5-1、5-2）、阻尼張緊輪組結(jié)構(gòu)，以及配套的穩(wěn)速導(dǎo)引動力驅(qū)動機構(gòu)，載體絲借助兩個具有穩(wěn)定差速的穩(wěn)速導(dǎo)引動力驅(qū)動機構(gòu)的牽伸具有恒定牽伸力。

進一步的，所述穩(wěn)速導(dǎo)引動力驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)中包括步進電機（5-3）和與管理電路連接的受控脈沖信號發(fā)生器（5-4）。

更進一步的，反應(yīng)環(huán)境氣氛保障和處理裝置結(jié)構(gòu)中包括：

1）連接在石英管反應(yīng)器（2）的反應(yīng)氣體進氣口（2-1）上的配氣總成，

2）連接在石英管反應(yīng)器（2）的出氣口（2-2）上的回收處理總成。

更進一步的，所述配氣總成的組成中包括：帶有至少兩個反應(yīng)氣體進氣口和一個出氣口的配氣柜（3），上述進氣口、出氣口分別借助管路與各自反應(yīng)氣體氣源或石英管反應(yīng)器（2）的進氣口（2-1）連接，所述管路中串聯(lián)設(shè)置可控調(diào)節(jié)閥（2-5）和質(zhì)量流量計（2-6），配氣柜（3）上設(shè)置壓力傳感器（3-1）。

更進一步的，所述配氣柜（3）上還設(shè)有回收氣體注入口，連接在石英管反應(yīng)器（2）的出氣口（2-2）上的回收處理總成的設(shè)備中包括：冷卻分流裝置（4-1）、分別連接在冷卻分流裝置（4-1）的分流口上的水洗吸收罐（4-2）和加熱分流罐（4-3），回收的氫氣和三氯甲基硅烷分別經(jīng)中間存儲柜（4-4）的吸附去雜、升溫加壓后連通到配氣柜（3）的回收氣體注入口。

本發(fā)明的關(guān)鍵是將生產(chǎn)涂層碳化硅復(fù)合纖維的設(shè)備由原理模型改進為完整的工藝路線，既要考慮提高生產(chǎn)效率，產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約經(jīng)濟成本，同時也要考慮環(huán)保及能耗的問題，而將要實現(xiàn)這些技術(shù)效果的技術(shù)手段進行有機的結(jié)合并非那么容易。

首先，本發(fā)明考慮的是如何通過涂覆碳化硅涂層進一步提高碳纖維的力學性能，為解決這一技術(shù)問題，本發(fā)明采用拉伸前進中的碳纖維，使其微觀結(jié)構(gòu)中雜亂無章的碳原子進行定向有序的排列，在沉積碳化硅層的過程中，形成涂覆有碳化硅涂層的高模碳纖維，進一步提升了成品絲的品質(zhì)。

其次，本發(fā)明為提高生產(chǎn)效率，在系統(tǒng)中設(shè)置的反映環(huán)境氣氛保障和處理裝置，包括反應(yīng)環(huán)境氣氛的調(diào)控、載體絲線速度調(diào)控及反應(yīng)溫度的調(diào)控，三者之間借助配套管理電路協(xié)調(diào)控制，極大的提高了生產(chǎn)效率，使得生產(chǎn)線故障率大大降低。

尾氣的回收提純及再利用，是為了達到世界標準的環(huán)保要求，同時也能極大程度上降低經(jīng)濟成本。在石英管熱反應(yīng)器中，三氯甲基硅烷與氫氣發(fā)生裂解反應(yīng)及不完全反應(yīng)的氣體可能會占到百分之四十及以上，若不能將尾氣回收，其產(chǎn)生的氯化氫氣體泄露將會危及整個生產(chǎn)線工人的生命，同時未反應(yīng)的三氯甲基硅烷也會浪費，為企業(yè)造成極大的經(jīng)濟損失。同時尾氣的回收處理管路設(shè)計，也在一定程度上對反應(yīng)器中氣體壓力的易調(diào)控起到了積極的作用。

本發(fā)明的有益效果是：（1）通過反應(yīng)環(huán)境氣氛保障和處理裝置的設(shè)計，實現(xiàn)了反應(yīng)氣體濃度的精確調(diào)控以及達到環(huán)保要求，節(jié)約經(jīng)濟成本；（2）通過設(shè)置二級氣堵密封裝置，保證了反應(yīng)環(huán)境的安全及潔凈，同時實現(xiàn)了氬氣這種昂貴氣體的回收或回收再利用；（3）通過在收放絲端設(shè)置具有差速調(diào)節(jié)功能的步進電機及脈沖控制器，實現(xiàn)了載體絲的恒力差速精細牽伸調(diào)控；（4）通過在射頻電源的結(jié)構(gòu)中配套自動功率調(diào)整裝置，以及在左、右共軛諧振腔上設(shè)置可調(diào)整滑軌支座，以及設(shè)置激光測溫儀，實現(xiàn)了反應(yīng)溫度的精確調(diào)控。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖（圖1由圖1a和圖1b組成）。

圖2是本發(fā)明中四通二級封堵裝置與收放絲機構(gòu)及石英管反應(yīng)器的連接示意圖。

附圖中，1代表射頻電源，1-1代表自動功率調(diào)整裝置，1-2、1-3代表左、右共軛諧振腔，1-4、1-5代表可調(diào)整滑軌支座，2代表石英管反應(yīng)器，2-1代表反應(yīng)氣體進氣口，2-2代表出氣口，2-3-1代表反應(yīng)氣腔，2-3-2代表密封氣腔，2-4代表四通二級封堵裝置，2-5代表可控調(diào)節(jié)閥，2-6代表質(zhì)量流量計，3代表配氣柜，3-1代表壓力傳感器， 4-1代表冷卻分流裝置，4-2代表水洗吸收罐，4-3代表加熱分流罐，4-4代表中間存儲柜， 5-1、5-2代表收、放絲輪盤，5-3代表步進電機，5-4代表受控脈沖信號發(fā)生器，6代表激光測溫儀，附圖中，①代表回收的氬氣去向。

具體實施方式

參看圖1，涂層碳化硅復(fù)合纖維的生產(chǎn)系統(tǒng)，系統(tǒng)組成中包括配套有射頻電源1的線性聚焦裝置、設(shè)置在線性聚焦裝置中軸線位置的石英管反應(yīng)器2、收、放絲機構(gòu)、反應(yīng)環(huán)境氣氛保障和處理裝置以及與以上結(jié)構(gòu)配套的在線監(jiān)測和管理電路，所述收、放絲機構(gòu)中均包括收、放絲輪盤5-1、5-2、阻尼張緊輪組結(jié)構(gòu)，以及配套的穩(wěn)速導(dǎo)引動力驅(qū)動機構(gòu)，載體絲借助兩個具有穩(wěn)定差速的穩(wěn)速導(dǎo)引動力驅(qū)動機構(gòu)的牽伸具有恒定牽伸力。

所述穩(wěn)速導(dǎo)引動力驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)中包括步進電機5-3和與管理電路連接的受控脈沖信號發(fā)生器5-4。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂層碳化硅復(fù)合纖維的生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于：反應(yīng)環(huán)境氣氛保障和處理裝置結(jié)構(gòu)中包括：

1）連接在石英管反應(yīng)器2的反應(yīng)氣體進氣口2-1上的配氣總成，

2）連接在石英管反應(yīng)器2的出氣口2-2上的回收處理總成。

所述配氣總成的組成中包括：帶有至少兩個反應(yīng)氣體進氣口和一個出氣口的配氣柜3，上述進氣口、出氣口分別借助管路與各自反應(yīng)氣體氣源或石英管反應(yīng)器2的進氣口2-1連接，所述管路中串聯(lián)設(shè)置可控調(diào)節(jié)閥2-5和質(zhì)量流量計2-6，配氣柜3上設(shè)置壓力傳感器3-1。

所述配氣柜3上還設(shè)有回收氣體注入口，連接在石英管反應(yīng)器2的出氣口2-2上的回收處理總成的設(shè)備中包括：冷卻分流裝置4-1、分別連接在冷卻分流裝置4-1的分流口上的水洗吸收罐4-2和加熱分流罐4-3，回收的氫氣和三氯甲基硅烷分別經(jīng)中間存儲柜4-4的吸附去雜、升溫加壓后連通到配氣柜3的回收氣體注入口。

本發(fā)明的關(guān)鍵是將生產(chǎn)涂層碳化硅纖維的設(shè)備由原理模型改進為完整的工藝路線，既要考慮提高生產(chǎn)效率，產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約經(jīng)濟成本，同時也要考慮環(huán)保及能耗的問題，而將要實現(xiàn)這些技術(shù)效果的技術(shù)手段進行有機的結(jié)合并非那么容易。

首先，本發(fā)明考慮的是如何通過涂覆碳化硅涂層進一步提高碳纖維的力學性能，為解決這一技術(shù)問題，本發(fā)明采用拉伸前進中的碳纖維，使其微觀結(jié)構(gòu)中雜亂無章的碳原子進行定向有序的排列，在沉積碳化硅層的過程中，形成涂覆有碳化硅涂層的高模碳纖維，進一步提升了成品絲的品質(zhì)。

其次，本發(fā)明為提高生產(chǎn)效率，在系統(tǒng)中設(shè)置的反映環(huán)境氣氛保障和處理裝置，包括反應(yīng)環(huán)境氣氛的調(diào)控、載體絲線速度調(diào)控及反應(yīng)溫度的調(diào)控，三者之間借助配套管理電路協(xié)調(diào)控制，極大的提高了生產(chǎn)效率，使得生產(chǎn)線故障率大大降低。

尾氣的回收提純及再利用，是為了達到世界標準的環(huán)保要求，同時也能極大程度上降低經(jīng)濟成本。在石英管熱反應(yīng)器中，三氯甲基硅烷與氫氣發(fā)生裂解反應(yīng)及不完全反應(yīng)的氣體可能會占到百分之四十及以上，若不能將尾氣回收，其產(chǎn)生的氯化氫氣體泄露將會危及整個生產(chǎn)線工人的生命，同時未反應(yīng)的三氯甲基硅烷也會浪費，為企業(yè)造成極大的經(jīng)濟損失。同時尾氣的回收處理管路設(shè)計，也在一定程度上對反應(yīng)器中氣體壓力的易調(diào)控起到了積極的作用。

石英管反應(yīng)器2的反應(yīng)腔兩端均設(shè)有雙分壓阻流密封結(jié)構(gòu)：分別包括由兩個相互連通的三通氣室形成的雙聯(lián)氣腔，所述雙聯(lián)氣腔的一出氣口與石英管反應(yīng)器2的反應(yīng)腔進氣口連通，另一出氣口與石英管反應(yīng)器2的進、出絲孔連通，且雙聯(lián)氣腔中與反應(yīng)腔進氣口直接連通的是連接配氣總成的反應(yīng)氣腔2-3-1、與進、出絲孔連通直接連通的是連接密封氬氣源的密封氣腔2-3-2，氬氣由進氣口引入密封氣腔、由進、出絲孔排出、形成內(nèi)部正壓動態(tài)紊流式密封氣堵。

石英管反應(yīng)器2的進、出絲孔端與收、放絲兩機構(gòu)之間分別設(shè)置了一個四通二級封堵裝置2-4，石英管反應(yīng)器2的兩端借助研磨加工成的磨砂錐形頭與上述四通二級封堵裝置2-4實現(xiàn)密封對接，高純氫氣從進氣口引入、從回收口引出、形成內(nèi)部正壓動態(tài)紊流式密封結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明其中一個關(guān)鍵是，在石英管反應(yīng)器的進、出絲口端口內(nèi)外分別設(shè)有雙分壓阻流密封結(jié)構(gòu)及四通二級封堵裝置。雙分壓阻流密封結(jié)構(gòu)采用兩個相互連通的三通氣室，與反應(yīng)器連接的第一三通氣室中通入?yún)⒓臃磻?yīng)的三氯甲基硅烷與氫氣的混合氣體，與進出絲口端連通的第二三通氣室中通入保護氬氣，同時保證兩個三通氣室相互連通的端口處氣壓，第一三通氣室即反應(yīng)氣腔略大于第二三通氣室即密封氣腔。由于氬氣價格昂貴，若能減少由進、出絲出口端泄露的氬氣，也會一定程度上節(jié)約生產(chǎn)成本，因此，在反應(yīng)器的進出絲口端與收放絲機構(gòu)之間分別增設(shè)了一個四通二級封堵裝置，參看圖2，通過由四通二級封堵裝置的進氣口通入氫氣，且使與密封氣腔連通的端口處氣壓略小于密封氣腔，將氬氣進行二次封堵，減少了氬氣的泄露，達到了二級密封的目的。

射頻電源1的結(jié)構(gòu)中配套有自動功率調(diào)整裝置1-1，線性聚焦裝置的結(jié)構(gòu)中包括對稱設(shè)置在可調(diào)整滑軌支座1-4、1-5上的左、右共軛諧振腔1-2、1-3，左、右共軛諧振腔1-2、1-3中設(shè)置水冷套結(jié)構(gòu)。

所述系統(tǒng)中還包括掃描石英管反應(yīng)器2內(nèi)部溫度的激光測溫儀6，激光測溫儀6的信號反饋端與在線監(jiān)測和管理電路連接。

涂層碳化硅纖維的生產(chǎn)系統(tǒng)，系統(tǒng)組成中包括配套有射頻電源1的線性聚焦裝置、設(shè)置在線性聚焦裝置中軸線位置的石英管反應(yīng)器2、收、放絲機構(gòu)、反應(yīng)環(huán)境氣氛保障和處理裝置以及與以上結(jié)構(gòu)配套的在線監(jiān)測和管理電路，所述收、放絲機構(gòu)中均包括收、放絲輪盤5-1、5-2、阻尼張緊輪組結(jié)構(gòu)，以及配套的穩(wěn)速導(dǎo)引動力驅(qū)動機構(gòu)，且兩個穩(wěn)速導(dǎo)引動力驅(qū)動機構(gòu)形成差速精細恒力牽伸調(diào)節(jié)。

所述穩(wěn)速導(dǎo)引動力驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)中包括步進電機5-3和與管理電路連接的受控脈沖信號發(fā)生器5-4。

所述反應(yīng)環(huán)境氣氛保障和處理裝置結(jié)構(gòu)中包括：

1）連接在石英管反應(yīng)器2的進氣口2-1上的配氣總成，

2）連接在石英管反應(yīng)器2的出氣口2-2上的回收處理總成。

更進一步的，1）配氣總成的組成中包括：帶有至少兩個進氣口和一個出氣口的配氣柜3，上述進氣口、出氣口分別借助管路與氣源或石英管反應(yīng)器2的進氣口2-1連接，所述管路中串聯(lián)設(shè)置可控調(diào)節(jié)閥2-5和質(zhì)量流量計2-6，配氣柜3上設(shè)置壓力傳感器3-1；

2）連接在石英管反應(yīng)器2的出氣口2-2上的回收處理總成中的設(shè)備包括：冷卻分流裝置4-1、分別連接在冷卻分流裝置4-1的分流口上的水洗吸收罐4-2和加熱分流罐4-3，回收的氫氣和三氯甲基硅烷分別經(jīng)中間存儲柜4-4的吸附去雜、升溫加壓后連通到配氣柜3的回收氣體注入口。

更進一步的，石英管反應(yīng)器2的反應(yīng)腔兩端均設(shè)有雙分壓阻流密封結(jié)構(gòu)：分別包括兩個相互連通的三通氣室2-3，其中一個三通氣室的進氣口與石英管反應(yīng)器2的進氣口2-1連通，另一出氣口與反應(yīng)腔連通，另一個三通氣室的進氣口及另一出氣口分別與密封氬氣源及石英管反應(yīng)器2的進、出絲孔連通，氬氣由進氣口引入三通氣室、由進、出絲孔排出、形成內(nèi)部正壓動態(tài)紊流式密封氣堵。

更進一步的，石英管反應(yīng)器2的進、出絲孔端與收、放絲兩機構(gòu)之間分別設(shè)置了一個四通二級封堵裝置2-4，石英管反應(yīng)器2的兩端借助研磨加工成的磨砂錐形頭與上述四通二級封堵裝置2-4實現(xiàn)密封對接，高純氫氣從進氣口引入、從回收口引出、形成內(nèi)部正壓動態(tài)紊流式密封結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明其中一個關(guān)鍵是，在石英管反應(yīng)器的進出絲口端均設(shè)置雙分壓阻流密封結(jié)構(gòu)和四通二級封堵裝置。雙分壓阻流密封結(jié)構(gòu)采用兩個相互連通的三通氣室，與反應(yīng)器連接的第一三通氣室中通入?yún)⒓臃磻?yīng)的三氯甲基硅烷與氫氣的混合氣體，與進出絲口端連通的第二三通氣室中通入保護氬氣，同時保證第一三通氣室與第二三通氣室的連通的接口處氣壓略大于第二三通氣室接口處氣壓，使得空氣及氬氣幾乎不會進入反應(yīng)腔中。由于氬氣價格昂貴，若能減少由近絲出口端泄露的氬氣，也會一定程度上節(jié)約生產(chǎn)成本，因此，在反應(yīng)器的進出絲口端與收放絲機構(gòu)之間增設(shè)了四通二級封堵裝置，通過通入氫氣減少了氬氣的泄露，達到了二級密封的目的，由排氣口排出的氫氣和氬氣的混合氣體可通過氬氣凈化機返回原生產(chǎn)系統(tǒng)。

更進一步的，射頻電源1的結(jié)構(gòu)中配套有自動功率調(diào)整裝置1-1，線性聚焦裝置的結(jié)構(gòu)中包括對稱設(shè)置在可調(diào)整滑軌支座1-4、1-5上的左、右共軛諧振腔1-2、1-3，左、右共軛諧振腔1-2、1-3中設(shè)置水冷套結(jié)構(gòu)。

更進一步的，所述系統(tǒng)中還包括掃描石英管反應(yīng)器2內(nèi)部溫度的激光測溫儀6，激光測溫儀6的信號反饋端與在線監(jiān)測和管理電路連接。

射頻電源中的射頻發(fā)生器的結(jié)構(gòu)中增補了自動功率控制裝置，可改善由于外電波動和射頻回路系統(tǒng)元器件參數(shù)微小變化而導(dǎo)致石英熱反應(yīng)器內(nèi)溫度的變化，從而可保證纖維性能的穩(wěn)定。此裝置從定向耦合器中取出一信號，通過自動功率控制系統(tǒng)輸出一信號用以控制推動電路的激勵信號，用以控制功放電路的輸出信號，可使功放電路保持一個穩(wěn)定的功率輸出。

為得到有效電路匹配及有效地消除端熱效應(yīng)，在耦合腔兩端安裝了用坡莫合金材料制備的雙筒形耦合屏蔽裝置。內(nèi)外管長均120mm，內(nèi)管直接套在石英熱反應(yīng)器上，內(nèi)管與耦合腔內(nèi)導(dǎo)體用聚四氟環(huán)隔離，外管用銅螺釘直接固定在耦合腔的外導(dǎo)體上以有效的消除端熱反應(yīng)。

本發(fā)明改善了收放絲機構(gòu)增補了帶阻尼輪的阻尼裝置，改進了系統(tǒng)導(dǎo)向輪，從而降低了碳化硅纖維運行中的摩擦，可使碳纖維毛絲減少。

在射頻電源1中的高頻發(fā)生器的輸出端和射頻匹配器輸入端增補了自動功率控制裝置，給實現(xiàn)碳纖維表面涂覆碳化硅提供了一個高性能高穩(wěn)定的高頻加熱熱源，不僅提高了碳化硅纖維的本身性能，進而又提高了涂覆碳化硅的纖維性能。

本發(fā)明在左右共軛諧振腔中增補了內(nèi)導(dǎo)電管的水冷卻系統(tǒng)水冷腔，從而可使高頻加熱系統(tǒng)能連續(xù)運行，克服了原來內(nèi)導(dǎo)電管在高頻發(fā)生器運行情況下只能連續(xù)運行一小時因內(nèi)導(dǎo)電管過熱被迫停機，加入了冷卻系統(tǒng)后可連續(xù)運行，克服了斷續(xù)加熱的弊端。

按以上設(shè)計構(gòu)思制成的裝置，以碳纖維為例說明。反應(yīng)前先通過控制管路上的閥門和流量計在反應(yīng)器中充入反應(yīng)氣體，驅(qū)趕出反應(yīng)器中的雜質(zhì)氣體，設(shè)置在冷卻分流裝置4-1的前置管路中的氣體質(zhì)量分析儀檢測到管路中不存在雜質(zhì)氣體時，由氬氣入口通入高純氬氣，保證兩個三通氣室相互連通的端口處氣壓，反應(yīng)氣腔略大于密封氣腔，避免反應(yīng)氣體泄漏到反應(yīng)器外，并且使兩個氣室中的氣壓達到動態(tài)平衡。啟動射頻加熱裝置，并經(jīng)激光掃描儀檢測到沿反應(yīng)器軸向各個區(qū)段溫度都達到標準要求時，持續(xù)牽引碳纖維以一定的牽伸力向前運動，碳纖維在反應(yīng)器中被拉伸后均勻沉積一層碳化硅保護涂層形成涂層碳化硅復(fù)合纖維。

反應(yīng)器中部設(shè)有排氣口，由排氣口持續(xù)排出的氣體中有大部分是三氯甲基硅烷和氫氣，其余為副產(chǎn)物和氯化氫等，在回收管路中設(shè)置冷卻分流裝置4-1，由排氣口排出的混合氣體經(jīng)冷卻分流裝置4-1后，三氯甲基硅烷和副產(chǎn)物被冷卻為液態(tài)輸送至加熱分流罐4-3，而氫氣和氯化氫通過水洗吸收罐4-2后，氯化氫被水或石灰水吸收，氫氣則被儲存至中間存儲柜4-4，或被再利用或作其他用途，在本發(fā)明中，氫氣可根據(jù)工藝需要返回原系統(tǒng)再利用，即通過配氣柜上的回收氣體注入口進入原生產(chǎn)系統(tǒng)。由加熱分流罐4-3出來的氣態(tài)物質(zhì)為三氯甲基硅烷，并被存儲至中間存儲柜，或被再利用返回原系統(tǒng)或作其他用途，在本發(fā)明中，三氯甲基硅烷可根據(jù)工藝需要返回原系統(tǒng)再利用，即通過配氣柜上的回收氣體注入口進入原生產(chǎn)系統(tǒng)。

在石英管反應(yīng)器與反應(yīng)氣源之間增設(shè)配氣柜3和可控調(diào)節(jié)閥及氣體質(zhì)量流量計，可保證氫氣和三氯甲基硅烷以合理的比例注入石英管反應(yīng)器，同時可以根據(jù)氣體質(zhì)量流量計的反饋及氣體分析儀的反饋，實時在線調(diào)節(jié)可控調(diào)節(jié)閥的開合度，從而可以精確控制和調(diào)整反應(yīng)器內(nèi)氣壓及氣體濃度。

通過上述系統(tǒng)設(shè)計可以實現(xiàn)碳纖維表面形成致密、牢固的碳化硅復(fù)合層，從而大大提高了碳纖維應(yīng)用中抗高溫氧化能力，同時使得復(fù)合后碳纖維具備高模碳纖維的特性。并且設(shè)置尾氣回收再利用系統(tǒng)，與世界環(huán)保要求接軌。

綜上所述，本發(fā)明的有益效果是：（1）通過反應(yīng)環(huán)境氣氛保障和處理裝置的設(shè)計，實現(xiàn)了反應(yīng)氣體濃度的精確調(diào)控以及達到環(huán)保要求，節(jié)約經(jīng)濟成本；（2）通過設(shè)置二級氣堵密封裝置，保證了反應(yīng)環(huán)境的安全及潔凈，同時實現(xiàn)了氬氣這種昂貴氣體的回收或回收再利用；（3）通過在收放絲端設(shè)置具有差速調(diào)節(jié)功能的步進電機及脈沖控制器，實現(xiàn)了載體絲的恒力差速精細牽伸調(diào)控；（4）通過在射頻電源的結(jié)構(gòu)中配套自動功率調(diào)整裝置，以及在左、右共軛諧振腔上設(shè)置可調(diào)整滑軌支座，以及設(shè)置激光測溫儀，實現(xiàn)了反應(yīng)溫度的精確調(diào)控。