專利名稱：連續(xù)感應(yīng)加熱式纖維高溫處理爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及碳纖維生產(chǎn)領(lǐng)域，特別是碳纖維生產(chǎn)工藝過程中的連續(xù)感應(yīng)加熱式纖維高溫處理爐。
背景技術(shù)：
碳纖維復(fù)合材料是一種應(yīng)用廣泛的高新技術(shù)產(chǎn)品。碳纖維是生產(chǎn)加工碳纖維復(fù)合材料最基本的原材料，在碳纖維的加工過程中，高溫碳化工藝和高溫石墨化工藝，是重要的工藝環(huán)節(jié)之一，此工藝過程由高溫碳化爐和高溫石墨化爐完成。目前國內(nèi)的高溫碳化爐，其核心部件是發(fā)熱體，發(fā)熱體的原材料是導(dǎo)電良好的石墨，具體形狀為石墨管或由石墨板組成中間為空腔的矩形結(jié)構(gòu)，在石墨發(fā)熱體的二極固定安裝金屬電極或過渡引電，二電極通過低電壓大電流進(jìn)行電加熱，使發(fā)熱體空腔內(nèi)的溫度控制在100(TC 1800°c，纖維絲束一般為多股合成纖維絲束，在發(fā)熱體高溫腔內(nèi)按一定速度通過，絲束即被高溫碳化，絲束即為碳纖維成品，該種結(jié)構(gòu)電極直接與石墨發(fā)熱體或過渡引電接觸，通電加熱的方式，可稱為直接加熱方式或電阻加熱方式。若將高溫碳化后的碳纖維成品再經(jīng)過更高溫度的石墨化處理，即成為石墨纖維成品，此工藝過程與高溫碳化相似，不同在于溫度為1800°C 3000°C，若采用直接加熱方式爐子結(jié)構(gòu)很難承受此高溫。這種結(jié)構(gòu)由于發(fā)熱體或過度引電溫度很高，金屬電極必須采用水冷方式，電極結(jié)構(gòu)復(fù)雜熱損失大。關(guān)鍵是金屬電極與石墨板之間的導(dǎo)電面要良好的緊密貼合相當(dāng)困難。因為石墨件的機械強度差，無法承受較大的緊固力。另外在設(shè)備的安裝過程中為常溫冷態(tài)安裝，而在工作過程中屬于高溫態(tài)運行，電極與發(fā)熱體之間熱應(yīng)力變化大，兩者的結(jié)合面難免發(fā)生變化，所以發(fā)熱體的壽命短，一般為200 400天。溫度均勻性差，熱損失較大。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，發(fā)熱體工作壽命長，溫度均勻性好，故障率低，熱損失小，維護(hù)方便的連續(xù)感應(yīng)加熱式纖維高溫處理爐。本實用新型的技術(shù)方案是設(shè)計一種連續(xù)感應(yīng)加熱式纖維高溫處理爐，它至少包括置于爐體中部的發(fā)熱體，其特征是發(fā)熱體是中空腔體結(jié)構(gòu)，發(fā)熱體套接在感應(yīng)體內(nèi)，發(fā)熱體與感應(yīng)體不接觸，感應(yīng)體二極固定金屬電極。所述的發(fā)熱體空腔內(nèi)的溫度控制在900°C 3000°C。所述的發(fā)熱體是石墨或碳碳復(fù)合材料成型件。所述的發(fā)熱體形狀是管狀或中間為空腔的矩形結(jié)構(gòu)。所述的發(fā)熱體與感應(yīng)體之間填充有保溫材料隔熱。所述的感應(yīng)體是螺旋電磁線圈。本實用新型的有益效果是將發(fā)熱體直接通電加熱，改為感應(yīng)加熱方式或叫渦流加熱方式。由感應(yīng)體產(chǎn)生電磁場，由電磁場通過空間傳遞能量于發(fā)熱體，使得發(fā)熱體結(jié)構(gòu)大大簡化，免除了引電部分的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，使發(fā)熱體的加工成品率提高，省去結(jié)構(gòu)復(fù)雜的水冷電極；發(fā)熱體工作壽命長，一般在500至1000天甚至更長，由于感應(yīng)加熱在一定的空間內(nèi)，能量傳遞相對均勻，使發(fā)熱體溫度均勻性好，發(fā)熱體的熱應(yīng)力得以改善，使之工作壽命增長; 熱損失小，沒有水冷電極直接與高溫發(fā)熱體連接，減少了熱能的傳導(dǎo)損失；維護(hù)方便，由于結(jié)構(gòu)簡單，工作壽命增加必然會減少維護(hù)的工作量。
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型進(jìn)一步說明


圖1是本實用新型實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型感應(yīng)體與發(fā)熱體部分結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、爐體；2、發(fā)熱體；3、感應(yīng)體；4、電極；5、保溫材料。
具體實施方式
實施例1如
圖1的本連續(xù)感應(yīng)加熱式纖維高溫處理爐的結(jié)構(gòu)示意圖所示，它至少包括爐體 1和發(fā)熱體2，發(fā)熱體2置于爐體1中部，發(fā)熱體2是中空腔體結(jié)構(gòu)，發(fā)熱體2套接在感應(yīng)體 3內(nèi)，發(fā)熱體2與感應(yīng)體3不接觸，感應(yīng)體3 二極固定金屬電極4，感應(yīng)體是螺旋電磁線圈， 發(fā)熱體形狀是管狀結(jié)構(gòu)，發(fā)熱體2與感應(yīng)體3之間填充有保溫材料5，任何起到保溫作用的材料均可填充至發(fā)熱體2與感應(yīng)體3之間，本實施例采用的是碳?xì)旨敖^緣隔熱剛玉質(zhì)符合保溫材料，將發(fā)熱體2空腔內(nèi)的溫度控制在900°C 3000°C，此溫度范圍涵蓋高溫碳化和高溫石墨化工藝溫度。具體工作過程是將感應(yīng)體3即螺旋電磁線圈的兩金屬電極4通電，螺旋電磁線圈利用電磁感應(yīng)加熱原理對套接在感應(yīng)體3內(nèi)的發(fā)熱體2進(jìn)行加熱，纖維絲束在發(fā)熱體2的高溫腔內(nèi)按一定速度通過，當(dāng)發(fā)熱體2空腔內(nèi)的溫度控制在900°C 1800°C之間，纖維絲束即被高溫碳化，即為碳纖維成品；當(dāng)發(fā)熱體2空腔內(nèi)的溫度控制在1800°C 3000°C之間即被高溫石墨化，即為石墨纖維成品，纖維絲束的牽伸裝置及具體工藝過程與現(xiàn)有技術(shù)類似，在此不詳細(xì)說明。由于將發(fā)熱體直接通電加熱，改為感應(yīng)加熱方式或叫渦流加熱方式。由感應(yīng)體產(chǎn)生電磁場，由電磁場通過空間傳遞能量于發(fā)熱體，使得發(fā)熱體結(jié)構(gòu)大大簡化，免除了引電部分的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，使發(fā)熱體的加工成品率提高，省去結(jié)構(gòu)復(fù)雜的水冷電極；發(fā)熱體工作壽命長，一般在500至1000天甚至更長，由于感應(yīng)加熱在一定的空間內(nèi)，能量傳遞相對均勻，使發(fā)熱體溫度均勻性好，發(fā)熱體的熱應(yīng)力得以改善，使之工作壽命增長；熱損失小，沒有水冷電極直接與高溫發(fā)熱體連接，減少了熱能的傳導(dǎo)損失；維護(hù)方便，由于結(jié)構(gòu)簡單，工作壽命增加必然會減少維護(hù)的工作量。實施例2上述實施例中的發(fā)熱體2是碳/碳復(fù)合材料成型件，形狀是管狀的中間為空腔的矩形結(jié)構(gòu)，感應(yīng)體3形狀與發(fā)熱體2相同。
權(quán)利要求1.連續(xù)感應(yīng)加熱式纖維高溫處理爐，它包括置于爐體中部的發(fā)熱體，其特征是發(fā)熱體是中空腔體結(jié)構(gòu)，發(fā)熱體套接在感應(yīng)體內(nèi)，發(fā)熱體與感應(yīng)體不接觸，感應(yīng)體二極固定金屬電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)感應(yīng)加熱式纖維高溫處理爐，其特征是所述的發(fā)熱體空腔內(nèi)的溫度控制在900°C ^3000oC。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)感應(yīng)加熱式纖維高溫處理爐，其特征是所述的發(fā)熱體是石墨或碳碳復(fù)合材料成型件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)感應(yīng)加熱式纖維高溫處理爐，其特征是所述的發(fā)熱體形狀是管狀或中間為空腔的矩形結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)感應(yīng)加熱式纖維高溫處理爐，其特征是所述的發(fā)熱體與感應(yīng)體之間填充有保溫材料隔熱。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)感應(yīng)加熱式纖維高溫處理爐，其特征是所述的感應(yīng)體是螺旋電磁線圈。
專利摘要本實用新型涉及碳纖維生產(chǎn)領(lǐng)域，特別是碳纖維生產(chǎn)工藝過程中的連續(xù)感應(yīng)加熱式纖維高溫處理爐，它至少包括置于爐體中部的發(fā)熱體，其特征是發(fā)熱體是中空腔體結(jié)構(gòu)，發(fā)熱體套接在感應(yīng)體內(nèi)，發(fā)熱體與感應(yīng)體不接觸，感應(yīng)體二極固定金屬電極；所述的發(fā)熱體空腔內(nèi)的溫度控制在900℃~3000℃；所述的發(fā)熱體是石墨或碳碳復(fù)合材料成型件。它提供了一種結(jié)構(gòu)簡單，發(fā)熱體工作壽命長，溫度均勻性好，故障率低，熱損失小，維護(hù)方便的連續(xù)感應(yīng)加熱式纖維高溫處理爐。
文檔編號D01F9/12GK202054947SQ20112004579
公開日2011年11月30日 申請日期2011年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月24日
發(fā)明者周挺, 岳竹墅, 梁康民, 王全紅, 鄭扶才, 韓雪麗 申請人:西安誠瑞科技發(fā)展有限公司