一种碳纤维原丝预氧化装置及其使用方法转让专利
申请号 : CN202111046286.3
文献号 : CN113502566B
文献日 : 2021-12-03
发明人 : 陈有
申请人 : 江苏美得妮纺织品有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种碳纤维原丝预氧化装置,其特征在于:包括设置在碳纤维原丝(101)上的轴一(3),所述轴一(3)的弧形轮廓上贯通连接有由外接机架固定的支架(1),所述支架(1)的侧面固定连接有电机(2),所述电机(2)上输出轴的右端与轴一(3)的左端固定连接,所述支架(1)的侧面固定连接有矩形限位杆(4),所述矩形限位杆(4)上限位滑动连接有框一(5);
所述框一(5)的内壁定轴转动连接有蜗轮(6),所述蜗轮(6)前侧上的圆心处固定连接有转动臂一(7),所述转动臂一(7)的前侧通过销轴转动连接有转动臂二(8),所述转动臂二(8)上远离转动臂一(7)一端的后侧通过销轴转动连接有侧支撑板(9),所述侧支撑板(9)的表面与支架(1)的侧面固定连接,所述框一(5)的上表面固定连接有框二(10),所述框二(10)的内壁定轴转动连接有蜗杆(11),所述蜗杆(11)的端部开设有通孔并通过通孔传动连接有轴二(12),所述轴二(12)与轴一(3)轴向固连,所述轴二(12)贯穿框二(10)并与框二(10)转动连接,轴二(12)的弧形轮廓上开设有滑槽(121),所述滑槽(121)的内壁滑动连接有滑块一(122),所述滑块一(122)的端部与蜗杆(11)的内壁固定连接,所述框二(10)上设有对碳纤维原丝(101)进行单向牵拉的锁定装置,所述锁定装置上还设有对碳纤维原丝(101)进行预氧化的二次氧化装置、对碳纤维原丝(101)进行预氧化的一次氧化装置以及对碳纤维原丝(101)进行预氧化的三次氧化装置;
锁定装置包括固定在框二(10)上表面的框三(13),所述框三(13)的表面定轴转动连接有轴三(14),所述轴三(14)的一端贯穿框三(13)并固定连接有非完全齿轮(15),所述支架(1)上设有与非完全齿轮(15)传动啮合的齿板(16),所述轴三(14)的另一端固定连接有挡板(17),所述轴三(14)上套有扭簧(141),所述扭簧(141)的两端与框三(13)和挡板(17)的相对面固定连接,所述非完全齿轮(15)上远离挡板(17)的一侧开设有螺旋槽(18),所述框二(10)的上表面设有限位竖杆(19)和升降臂(20),所述限位竖杆(19)贯穿升降臂(20)并与升降臂(20)滑动连接,所述升降臂(20)上靠近非完全齿轮(15)的一侧设有与螺旋槽(18)相配合的滑块二(21);
所述二次氧化装置包括固定在框三(13)上的载物架(22),所述载物架(22)上固定连接有三通管(23)和限位环(24),所述限位环(24)的内壁限位转动连接有转动管(25),所述转动管(25)的内壁开设有内螺旋槽(26),所述内螺旋槽(26)的内壁滑动连接有滑块三(27),所述转动管(25)的内壁设有与滑块三(27)固定连接的升降杆(28),所述升降杆(28)的底部与升降臂(20)的上表面固定连接,所述升降杆(28)的顶部穿过转动管(25)后并固定连接有在三通管(23)内壁中上下限位滑动的活塞板(29),所述三通管(23)上水平段的内壁固定连接有两个对称的单向阀(30),所述三通管(23)上水平段的一端与外接液源连通,所述三通管(23)上水平段的另一端固定连接有导液管(33),所述转动管(25)上靠近底部的弧形轮廓上固定连接有传动臂一(31),所述传动臂一(31)的底部固定连接有压板(32),所述导液管(33)的底部的出液口与压板(32)的表面固定连接;
所述一次氧化装置包括固定在压板(32)上表面的传动臂二(34),所述传动臂二(34)上远离压板(32)的一端固定连接有半圆环(35),所述半圆环(35)的下表面固定连接有齿牙一(36),所述支架(1)的侧面固定连接有侧向撑板(37),所述侧向撑板(37)的侧面开设有通孔并通过通孔限位转动连接有供碳纤维原丝(101)穿过的操作管(38),所述操作管(38)的弧形轮廓上设置有与齿牙一(36)啮合传动并轴向设置的齿牙二(39),所述操作管(38)上靠近半圆环(35)一端的内壁固定连接有进行加热处理的微波磁控管一(40),所述操作管(38)上远离半圆环(35)一端的表面活动套有摩擦片二(41),所述摩擦片二(41)上远离半圆环(35)的一侧活动连接有摩擦片一(42),所述摩擦片一(42)的内壁与操作管(38)的表面固定连接,所述摩擦片二(41)的侧面开设有两个通孔并通过通孔轴向滑动连接有记忆合金杆(43),所述记忆合金杆(43)的一端与侧向撑板(37)的侧面固定连接,所述记忆合金杆(43)的另一端活动连接有与微波磁控管一(40)电性连接的压敏开关(44),所述压敏开关(44)上远离记忆合金杆(43)的一端与侧向撑板(37)的侧面固定连接;
所述三次氧化装置包括固定在支架(1)侧面上的框四(45),所述框四(45)的内壁限位转动连接有被碳纤维原丝(101)穿过的从动齿轮(46),所述从动齿轮(46)的内壁设有对碳纤维原丝(101)进行加热处理的微波磁控管二(47),所述从动齿轮(46)的表面传动连接有主动齿轮(48),所述主动齿轮(48)的内壁与轴一(3)的弧形轮廓固定连接。
2.根据权利要求1所述的碳纤维原丝预氧化装置,其特征在于:所述轴一(3)上靠近支架(1)一端的表面套有锥形套(49),所述锥形套(49)上的小头朝向支架(1)。
3.根据权利要求1所述的碳纤维原丝预氧化装置,其特征在于:所述滑块三(27)为球形滑块且滑块三(27)通过其上的弧形面与内螺旋槽(26)的内壁滑动连接。
4.一种如权利要求1‑3任意一项所述的一种碳纤维原丝预氧化装置的使用方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1:将碳纤维原丝(101)朝向支架(1)的方向依次穿过一次氧化装置、二次氧化装置和三次氧化装置并将碳纤维原丝(101)的端部固定在轴一(3)的弧形轮廓上;
S2:使电机(2)接通电源,其上的输出轴带动轴一(3)的同步转动,准备工作完成;
S3:通过矩形限位杆(4)、框一(5)、蜗轮(6)、转动臂一(7)、转动臂二(8)、侧支撑板(9)、框二(10)、蜗杆(11)、轴二(12)、滑槽(121)和滑块一(122)以及锁定装置的配合下,能够实现碳纤维原丝(101)朝着支架(1)进行单向移动。
说明书 :
一种碳纤维原丝预氧化装置及其使用方法
技术领域
背景技术
维的性能、碳收率有着重要影响。预氧化时间长达80‑100min,约占碳纤维生产全过程的
90%。虽然原丝预氧化的研究始于20世纪50年代,但它现在仍然是制约碳纤维性能和产量
的关键。提高预氧化质量和缩短预氧化时间是预氧化过程中的两个技术瓶颈。
而这种加热方式的后果是,原丝表层先发生预氧化反应,形成更加致密且具有一定刚性的
表层结构,进而不仅阻止氧气向原丝中心的扩散,还会影响纤维的径向收缩,导致皮芯结构
和芯部缺陷的形成。这些缺陷将随着后续工艺环节遗传给碳纤维,影响最终的碳纤维性能。
除此之外,在纤维预氧化过程中氧气向纤维内部扩散缓慢和反应热量在纤维中心区域的积
累也会对碳纤维最终的结构性能产生重要的影响,比如引起皮芯结构和微孔缺陷等。
发明内容
述支架的侧面固定连接有电机,所述电机上输出轴的右端与轴一的左端固定连接,所述支
架的侧面固定连接有矩形限位杆,所述矩形限位杆上限位滑动连接有框一。
一端的后侧通过销轴转动连接有侧支撑板,所述侧支撑板的表面与支架的侧面固定连接,
所述框一的上表面固定连接有框二,所述框二的内壁定轴转动连接有蜗杆,所述蜗杆的端
部开设有通孔并通过通孔传动连接有轴二,所述轴二与轴一轴向固连,所述轴二贯穿框二
并与框二转动连接,轴二的弧形轮廓上开设有滑槽,所述滑槽的内壁滑动连接有滑块一,所
述滑块一的端部与蜗杆的内壁固定连接,所述框二上设有对碳纤维原丝进行单向牵拉的锁
定装置,所述锁定装置上设有对碳纤维原丝进行预氧化的二次氧化装置,所述二次氧化装
置上设有对碳纤维原丝进行预氧化的一次氧化装置,所述支架的侧面设有对碳纤维原丝进
行预氧化的三次氧化装置。
全齿轮传动啮合的齿板,所述轴三的另一端固定连接有挡板,所述轴三上套有扭簧,所述扭
簧的两端与框三和挡板的相对面固定连接,所述非完全齿轮上远离挡板的一侧开设有螺旋
槽,所述框二的上表面设有限位竖杆和升降臂,所述限位竖杆贯穿升降臂并与升降臂滑动
连接,所述升降臂上靠近非完全齿轮的一侧设有与螺旋槽相配合的滑块二。
内螺旋槽,所述内螺旋槽的内壁滑动连接有滑块三,所述转动管的内壁设有与滑块三固定
连接的升降杆,所述升降杆的底部与升降臂的上表面固定连接,所述升降杆的顶部穿过转
动管后并固定连接有在三通管内壁中上下限位滑动的活塞板,所述三通管上水平段的内壁
固定连接有两个对称的单向阀,所述三通管上水平段的一端与外接液源连通,所述三通管
上水平段的另一端固定连接有导液管,所述转动管上靠近底部的弧形轮廓上固定连接有传
动臂一,所述传动臂一的底部固定连接有压板,所述导液管的底部的出液口与压板的表面
固定连接。
侧面固定连接有侧向撑板,所述侧向撑板的侧面开设有通孔并通过通孔限位转动连接有供
碳纤维原丝穿过的操作管,所述操作管的弧形轮廓上设置有与齿牙一啮合传动并轴向设置
的齿牙二,所述操作管上靠近半圆环一端的内壁固定连接有进行加热处理的微波磁控管
一,所述操作管上远离半圆环一端的表面活动套有摩擦片二,所述摩擦片二上远离半圆环
的一侧活动连接有摩擦片一,所述摩擦片一的内壁与操作管的表面固定连接,所述摩擦片
二的侧面开设有两个通孔并通过通孔轴向滑动连接有记忆合金杆,所述记忆合金杆的一端
与侧向撑板的侧面固定连接,所述记忆合金杆的另一端活动连接有与微波磁控管一电性连
接的压敏开关,所述压敏开关上远离记忆合金杆的一端与侧向撑板的侧面固定连接。
热处理的微波磁控管二,所述从动齿轮的表面传动连接有主动齿轮,所述主动齿轮的内壁
与轴一的弧形轮廓固定连接。
移动。
所示,此时通过转动臂二的摇动,使得框一整体移动至距离支架的最远处,反之,则使框一
移至最靠近支架的位置处。
构性能产生重要的影响,比如引起皮芯结构和微孔缺陷等问题。
附图说明
框三;14、轴三;141、扭簧;15、非完全齿轮;16、齿板;17、挡板;18、螺旋槽;19、限位竖杆;20、
升降臂;21、滑块二;22、载物架;23、三通管;24、限位环;25、转动管;26、内螺旋槽;27、滑块
三;28、升降杆;29、活塞板;30、单向阀;31、传动臂一;32、压板;33、导液管;34、传动臂二;
35、半圆环;36、齿牙一;37、侧向撑板;38、操作管;39、齿牙二;40、微波磁控管一;41、摩擦片
二;42、摩擦片一;43、记忆合金杆;44、压敏开关;45、框四;46、从动齿轮;47、微波磁控管二;
48、主动齿轮;49、锥形套。
具体实施方式
本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例,都属于本发明保护的范围。
置整体的固定支撑。
轴转动连接有侧支撑板9,当蜗轮6在框一5内转动时,其圆心处的转动臂一7会同步进行转
动,与转动臂一7销轴连接的转动臂二8在侧支撑板9的定轴转动支撑下,使得转动臂二8得
以顺利的进行摇动;如图1所示,此时通过转动臂二8的摇动,使得框一5整体移动至距离支
架1的最远处,反之,则使框一5移至最靠近支架1的位置处。
限制。
的内壁滑动连接有滑块一122,滑块一122的端部与蜗杆11的内壁固定连接,通过轴二12上
滑槽121的开设以及滑槽121内滑块一122的设置,使得蜗杆11既能够随着轴二12进行同步
转动,又能够在轴二12上进行轴向滑动。
全齿轮15传动啮合的齿板16,轴三14的另一端固定连接有挡板17,轴三14上套有扭簧141,
扭簧141的两端与框三13和挡板17的相对面固定连接,非完全齿轮15上远离挡板17的一侧
开设有螺旋槽18,框二10的上表面设有限位竖杆19和升降臂20,限位竖杆19贯穿升降臂20
并与升降臂20滑动连接,升降臂20上靠近非完全齿轮15的一侧设有与螺旋槽18相配合的滑
块二21,升降臂20上设有对碳纤维原丝101进行预氧化的二次氧化装置。
针转动。
槽18会同步转动,在螺旋槽18对滑块二21竖直方向的引导下,使得滑块二21会带着升降臂
20在限位竖杆19进行上移,即升降臂20随着框二10朝着远离支架1的方向进行移动时,升降
臂20进行上移。在上述内容中,非完全齿轮15的转动需要克服扭簧141的弹力得以进行。
时针转动,进而使升降臂20快速的进行下移,由于碳纤维原丝101置于升降臂20底部的正下
方,伴随着升降臂20的下移会与碳纤维原丝101接触,并且在框二10的配合下,将碳纤维原
丝101进行夹持,伴随着框二10和框一5的复位移动,使得框二10整体能够拆箱支架1进行移
动,进而实现对碳纤维原丝101整体的单向牵拉,避免因轴一3的持续牵拉而使碳纤维原丝
101在收纳过程中受损。
架1移动的过程中,使得非完全齿轮15不会因齿板16上的齿牙而进一步进行大角度的顺时
针转动,,避免升降臂20对碳纤维原丝101进一步进行压迫。
化操作,能够较为温和的对碳纤维原丝101整体进行氧化操作,使得碳纤维原丝101内外的
氧化程度趋于同步。
有内螺旋槽26,内螺旋槽26的内壁滑动连接有滑块三27,转动管25的内壁设有与滑块三27
固定连接的升降杆28,升降杆28的底部与升降臂20的上表面固定连接,升降杆28的底部与
升降臂20的上表面固定连接,升降杆28的顶部穿过转动管25后并固定连接有在三通管23内
壁中上下限位滑动的活塞板29,三通管23上水平段的内壁固定连接有两个对称的单向阀
30,三通管23上水平段的一端与外接液源连通,三通管23上水平段的另一端固定连接有导
液管33,转动管25上靠近底部的弧形轮廓上固定连接有传动臂一31,传动臂一31的底部固
定连接有压板32,导液管33的底部的出液口与压板32的表面固定连接,压板32上设有对碳
纤维原丝101进行预氧化的一次氧化装置。
25在限位环24上限位转动,在内螺旋槽26上螺旋轨迹的引导下,使得转动管25顺利的在限
位环24上进行转动;
碳纤维原丝101的表面,使得碳纤维原丝101表面得到降温时,又使碳纤维原丝101整体得到
氧化操作,此为二次氧化。
个单向阀30的配合下,在三通管23内低压状态时,三通管23上与外接液源的一端能够将强
氧化剂抽出,在三通管23内处于高压状态时,然后通过另一端处的单向阀30排出,最终通过
导液管33将强氧化剂排至压板32上,由于压板32的下表面为海绵垫材料,能够对强氧化剂
进行一定程度的吸附,并将强氧化剂最终转移至碳纤维原丝101上,实际使用过程中,可定
期对海绵垫进行更换,以保证使用时的效果。通过压板32反复摩擦,使得碳纤维原丝101的
表面能够浸润在强氧化剂中,达到二次氧化的效果。
侧面固定连接有侧向撑板37,侧向撑板37的侧面开设有通孔并通过通孔限位转动连接有供
碳纤维原丝101穿过的操作管38,操作管38的弧形轮廓上设置有与齿牙一36啮合传动并轴
向设置的齿牙二39,操作管38上靠近半圆环35一端的内壁固定连接有进行加热处理的微波
磁控管一40,操作管38上远离半圆环35一端的表面活动套有摩擦片二41,摩擦片二41上远
离半圆环35的一侧活动连接有摩擦片一42,摩擦片一42的内壁与操作管38的表面固定连
接,摩擦片二41的侧面开设有两个通孔并通过通孔轴向滑动连接有记忆合金杆43,记忆合
金杆43的一端与侧向撑板37的侧面固定连接,记忆合金杆43的另一端活动连接有与微波磁
控管一40电性连接的压敏开关44,压敏开关44上远离记忆合金杆43的一端与侧向撑板37的
侧面固定连接,支架1的侧面设有对碳纤维原丝101进行预氧化的三次氧化装置。
行转动。
与摩擦片二41之间产生大量的热量,使得摩擦片二41以及记忆合金杆43升温,使得忆合金
杆43出现轴向伸长,使得记忆合金杆43上远离侧向撑板37的一端能够与压敏开关44的表面
接触,由于压敏开关44与微波磁控管一40电性连接并由外接电源进行供电,通过记忆合金
杆43的挤压会使其上开关打开,使得微波磁控管一40进行工作,对穿过其中的碳纤维原丝
101进行微波加热操作。实现对碳纤维原丝101的加热氧化;通过而当操作管38以及摩擦片
一42的转速降低时,会使摩擦片二41以及记忆合金杆43的温度降低,使得微波磁控管一40
不再接通电源,暂停运作,使得微波加热随之停止,避免持续加热使得碳纤维原丝101内外
出现巨大温差,使氧化效果变差,通过暂时微波加热使得碳纤维原丝101能够上升至一个较
为温和的氧化温度,实现初步的氧化操作。
带着内螺旋槽26快速的进行转动,进而使操作管38的转速因框二10行程的不同而出现快慢
差异,并通过该差异使得摩擦片二41上出现温差,最终使记忆合金杆43发生形变。
101表面强氧化剂的烘干以及实现碳纤维原丝101最终的氧化操作。
行加热处理的微波磁控管二47,从动齿轮46的表面传动连接有主动齿轮48,主动齿轮48的
内壁与轴一3的弧形轮廓固定连接。
101进行卷绕收纳。
波加热氧化效果。
更加规整。
101朝着支架1进行单向移动。
槽121的开设以及滑槽121内滑块一122的设置,使得蜗杆11既能够随着轴二12进行同步转
动,又能够在轴二12上进行轴向滑动。通过蜗杆11的转动,使得与蜗杆11啮合的蜗轮6能够
在框一5内进行定轴转动,通过矩形限位杆4贯穿框一5,对框一5的运动轨迹进行限制。当蜗
轮6在框一5内转动时,其圆心处的转动臂一7会同步进行转动,与转动臂一7销轴连接的转
动臂二8在侧支撑板9的定轴转动支撑下,使得转动臂二8得以顺利的进行摇动;如图1所示,
此时通过转动臂二8的摇动,使得框一5整体移动至距离支架1的最远处,反之,则使框一5移
至最靠近支架1的位置处。参考图1和图2,伴随着框一5的左右移动,其上框二10也会同步进
行移动;伴随着框二10的左右移动,在锁定装置的配合下,能够将碳纤维原丝101朝着支架1
的方向进行单向牵拉移动。通过上述结构之间的配合使用,解决了在实际使用过程中,由于
在纤维预氧化过程中氧气向纤维内部扩散缓慢和反应热量在纤维中心区域的积累也会对
碳纤维最终的结构性能产生重要的影响,比如引起皮芯结构和微孔缺陷等问题。
和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。