一种高性能碳纤维低碳炉在线清炉的装置及方法

技术领域

本发明属于碳纤维生产装置及方法领域，具体地说，涉及一种高性能碳纤维低碳炉在线清炉的装置及方法。

背景技术

碳纤维是含碳量在90％以上的无机高分子纤维，是由有机纤维(如腈纶丝、沥青及粘胶纤维等)在惰性气体中经碳化和石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维具有诸多优异的力学性能，同钛、钢、铝等金属材料相比，既具有碳材料的固有本性，又具有纺织纤维的柔软可加工性，具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热、热膨胀系数小等诸多优异性能，广泛应用于飞机制造和航空航天及导弹火箭等军工领域，风力发电叶片、汽车制造等工业领域，还有高尔夫球棒、羽毛球拍及自行车等体育休闲领域。

在现有技术35k以上大丝束碳纤维及其制备方法，存在低碳排废困难，停机清理频次多，生产连续性差，效率低，生产成本高的普遍问题。

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种高性能碳纤维低碳炉在线清炉的装置及方法，能够在线进行清炉。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

一种高性能碳纤维低碳炉在线清炉的装置，包括推料装置、沉降室，

推料装置设置在低碳炉内，且能在低碳炉进口和出口之间来回移动，两个沉降室分别设置在低碳炉第一温区下方和低碳炉最后一个温区下方。

进一步的，高性能碳纤维低碳炉在线清炉的装置还包括收卷装置，收卷装置安装在低碳炉外，并通过链条与推料装置连接驱动推料装置移动。

进一步的，收卷装置包括卷筒，两个卷筒分别设置在低碳炉进口端和出口端，

低碳炉进口端的卷筒通过链条连接推料装置朝向低碳炉进口的一侧，低碳炉出口端的卷筒通过链条连接推料装置朝向低碳炉出口的一侧。

进一步的，推料装置为602CA材质的钢栅板。

进一步的，钢栅板四个角分别通过602CA材质链条与两个卷筒连接。

进一步的，推料装置及链条均在低碳炉内的碳纤维下方设置。

进一步的，沉降室下方设置有排渣口，在排渣口上方设置有插板阀。

进一步的，插板阀包括上下设置的两道插板阀。

一种高性能碳纤维低碳炉在线清炉的方法，采用上述高性能碳纤维低碳炉在线清炉的装置，步骤如下：

S1、打开两个沉降室的上层插板阀；

S2、启动低碳炉进口端的收卷装置的卷筒，带动推料装置在低碳炉内向低碳炉进口方向移动，同时将炉底部沉淀和残留的毛丝和焦油块物质推向低碳炉第一温区下方的沉降室；

S3、启动低碳炉出口端的收卷装置的卷筒，带动推料装置在低碳炉内向低碳炉出口方向移动，同时将炉底部沉淀和残留的毛丝和焦油块物质推向低碳炉最后一个温区下方的沉降室；

S4、关闭两个沉降室的上层插板阀，再打开两个沉降室的下层插板阀，将沉积物排出后关闭两个沉降室的下层插板阀。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

本发明一种高性能碳纤维低碳炉在线清炉的装置及方法，其中在线清炉的装置包括推料装置、沉降室，推料装置设置在低碳炉内，且能在低碳炉进口和出口之间来回移动，两个沉降室分别设置在低碳炉第一温区下方和低碳炉最后一个温区下方。高性能碳纤维低碳炉在线清炉的方法为利用上述高性能碳纤维低碳炉在线清炉的装置，通过其推料装置在低碳炉内来回移动将炉底部沉淀和残留的毛丝和焦油块物质推向两个沉降室，在线清理低碳炉，适合35k及以上大丝束碳纤维低碳炉焦油等废物产生多的生产工况，实现不停产状态下完成清理低碳炉，延长生产周期，停车清理次数减少了2/3，有效提高生产效率，产能增加5.3％，降低碳纤维生产成本。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：

图1是本发明一种高性能碳纤维低碳炉在线清炉的装置在工作时的示意图；

图中：1、低碳炉；2a、头部沉降室；2b、尾部沉降室；3、上层插板阀；4、下层插板阀；5、排渣小车；6、第一卷筒；7、第二卷筒；8、链条；9、推料装置；10、碳纤维；11、入口驱动辊；12、出口驱动辊；13、低碳炉进口；14、低碳炉出口。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，低碳炉即低温碳化炉，进行纤维低温碳化处理，以下简称低碳炉。低碳炉进口13和低碳炉出口14设置在低碳炉1的两端，在低碳炉1内沿低碳炉进口13向低碳炉出口14的方向依次设置多个温区，靠近低碳炉进口13的为第一温区，靠近低碳炉出口14的为最后一个温区。在低碳炉进口外侧设置入口驱动辊11，在低碳炉出口外侧设置出口驱动辊12，碳纤维10绕在入口驱动辊11上并自低碳炉进口13穿入低碳炉1内，再经低碳炉出口14后绕在出口驱动辊12上，通过入口驱动辊11和出口驱动辊12的牵拉张紧使碳纤维能顺利穿过低碳炉1进行处理。

如图1所示，本发明一种高性能碳纤维低碳炉在线清炉的装置，包括推料装置9、收卷装置、链条及沉降室。

两个沉降室分别设置在靠近低碳炉进口13的第一温区下方和靠近低碳炉出口14的最后一个温区下方。在低碳炉第一温区下方设置一个沉降室即低碳炉头部沉降室2a，在低碳炉最后一个温区下方设置一个沉降室即低碳炉尾部沉降室2b。

推料装置9设置在低碳炉1内，收卷装置安装在低碳炉1外，并通过链条8与推料装置9连接驱动推料装置9在低碳炉1的进口和出口之间来回移动，将炉底部沉淀和残留的毛丝和焦油块物质推入两个沉降室。

为了能使推料装置更有效地实现推动炉底部沉淀和残留的毛丝和焦油块物质的目的，推料装置9采用602CA材质的钢栅板。

收卷装置为电动收卷装置，包括卷筒及电机，两个卷筒分别设置在低碳炉1的进口端和出口端。

钢栅板四个角分别通过602CA材质钢链条与两个卷筒连接。

低碳炉1进口端的卷筒即第一卷筒6通过链条8连接推料装置9钢栅板朝向低碳炉进口的一侧，低碳炉1出口端的卷筒即第二卷筒7通过链条8连接推料装置9钢栅板朝向低碳炉出口的一侧。卷筒转动收卷链条8从而拉动推料装置9钢栅板在低碳炉内移动。

在低碳炉1进口端的卷筒即第一卷筒6在电机驱动下主动转动收卷链条8并拉动推料装置9钢栅板向低碳炉进口移动时，低碳炉1出口端的卷筒即第二卷筒7没有动力驱动，只是作为被动卷筒进行转动释放链条，这样不会发生第一卷筒6和第二卷筒7同时向相反方向拉动推料装置9钢栅板的情况。

同样，在低碳炉1出口端的卷筒即第二卷筒7在电机驱动下主动转动收卷链条8并拉动推料装置9钢栅板向低碳炉出口移动时，低碳炉1进口端的卷筒即第一卷筒6没有动力驱动，只是作为被动卷筒进行转动释放链条，这样不会发生第一卷筒6和第二卷筒7同时向相反方向拉动推料装置9钢栅板的情况。

推料装置9钢栅板、收卷装置及链条8均在低碳炉1内的碳纤维10下方设置。这样链条8拉动推料装置9钢栅板移动时才不会妨碍碳纤维10在低碳炉1内行进，并且能将低碳炉1底部沉淀和残留的毛丝和焦油块物质推向沉降室。

每个沉降室下方均设置有排渣口，在排渣口上方设置有插板阀。插板阀包括上下设置的上层插板阀3和下层插板阀4两道阀门。两道阀门不能同时打开，先打开上层插板阀3，等毛丝和焦油块物质掉落至下层插板阀4后，关闭上层插板阀3，再打开下层插板阀4将毛丝和焦油块物质等沉积物从排渣口排出。在排渣口下方设置有排渣小车5用于承接并运送从排渣口排出的沉积物。

本发明还提供一种高性能碳纤维低碳炉在线清炉的方法，采用上述高性能碳纤维低碳炉在线清炉的装置，步骤如下：在低碳炉运行过程中，

S1、打开两个沉降室的上层插板阀3。

S2、启动低碳炉进口端的收卷装置的卷筒即第一卷筒6，第一卷筒6收卷链条8带动推料装置9钢栅板在低碳炉1内向低碳炉进口方向移动，同时将炉底部沉淀和残留的毛丝和焦油块物质推向低碳炉第一温区下方的沉降室即低碳炉头部沉降室2a。

S3、停止第一卷筒6的主动转动，启动低碳炉出口端的收卷装置的卷筒即第二卷筒7收卷链条8，带动推料装置9在低碳炉1内向低碳炉出口方向移动，同时将炉底部沉淀和残留的毛丝和焦油块物质推向低碳炉最后一个温区下方的沉降室即低碳炉尾部沉降室2b。

S4、关闭各沉降室的上层插板阀3，再打开各沉降室的下层插板阀4，将沉积物排出后关闭两个沉降室的下层插板阀4。

S5、利用在排渣口下方设置的排渣小车5承接并运送从排渣口排出的沉积物。

本发明一种高性能碳纤维低碳炉在线清炉的装置及方法，其中在线清炉的装置包括推料装置、沉降室，推料装置设置在低碳炉内，且能在低碳炉进口和出口之间来回移动，两个沉降室分别设置在低碳炉第一温区下方和低碳炉最后一个温区下方。高性能碳纤维低碳炉在线清炉的方法为利用上述高性能碳纤维低碳炉在线清炉的装置，通过其推料装置在低碳炉内来回移动将炉底部沉淀和残留的毛丝和焦油块物质推向两个沉降室，在线清理低碳炉，适合35k及以上大丝束碳纤维低碳炉焦油等废物产生多的生产工况，实现不停产状态下完成清理低碳炉，延长生产周期，停车清理次数减少了2/3，有效提高生产效率，产能增加5.3％，降低碳纤维生产成本。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，上述实施例中的实施方案也可以进一步组合或者替换，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。