一種碳纖維石墨化爐及其氣封裝置的制作方法

本實用新型涉及一種碳纖維石墨化爐及其氣封裝置。

背景技術：

高模量碳纖維因其高模量、高導熱導電性、尺寸穩定性等優點在碳纖維領域有著不可取代的地位，高模量纖維必須經過高溫石墨化設備處理后方可達到高模量的性能，石墨化設備運行過程中需通入惰性氣體保護，纖維連續運行時，爐體兩端需要氣封裝置防止環境中的空氣氣氛進入石墨化設備內部，以保護石墨部件處在惰性氣氛中，因此氣封裝置的結構設計對于石墨化設備及石墨化過程至關重要。

例如，申請公開號為CN 1746345 A的中國專利公開了一種生產石墨化纖維的方法及裝置，包括不銹鋼爐體，不銹鋼爐體的兩端分別為進絲口和出絲口，進絲口和出絲口上均設有迷宮板氣封裝置，在爐體對在爐腔內的穿過的纖維加熱過程中，通過氣封裝置向爐腔內充入惰性氣體，使石墨纖維處于惰性氣氛中。但是，現有的氣封裝置的結構過于復雜，設計和制作成本高，致使石墨化爐的制造成本高。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種結構簡單的氣封裝置，本實用新型的目的還在于提供一種使用該氣封裝置的碳纖維石墨化爐 。

本實用新型中氣封裝置的技術方案是：一種氣封裝置，其特征在于：包括用于串接在爐體的進絲口或出絲口的主套筒，主套筒的內壁上固定有布氣板，布氣板沿主套筒軸向的至少一端的布氣板端面與主套筒內壁上的相對應的套筒壁面之間形成布氣縫隙，主套筒的筒壁上設有與布氣縫隙相連通的進氣口。

主套筒的內壁上設有用于布氣板安裝的安裝槽，安裝槽沿布氣板的軸向的兩端的槽側壁構成套筒壁面，布氣板的兩端的布氣板端面分別與相對應的套筒壁面均形成布氣縫隙。

布氣板為與主套筒同軸套配的套筒形結構，安裝槽為環形安裝槽。

主套筒包括至少兩個分體設置的且在沿主套筒的周向上相對扣的周向分瓣，各周向分瓣的內壁上設有分瓣凹槽，各周向分瓣的分瓣凹槽在沿主套筒的周向上相對接圍成用于布氣板安裝的環形安裝槽。

主套筒包括上下設置的兩個周向分瓣，兩個周向分瓣在沿主套筒的周向上相對接后通過焊接相固定。

主套筒包括至少兩個分體設置的且在沿主套筒的軸向上相對扣的軸向分瓣，各軸向分瓣的內壁上設有環形的分瓣凹槽，各分瓣凹槽在沿主套筒的軸向上相對接以形成環形安裝槽。

進氣口位于布氣板兩端的兩個布氣板端面之間，布氣板的外周面和/或主套筒的內壁上設有用于連通進氣口與布氣縫隙的引氣通道。

引氣通道包括沿布氣板周向間隔布置的多個軸向引氣通道，引氣通道還包括沿布氣板周向設置的周向引氣通道，周向引氣通道與進氣口相連通并且周向引氣通道沿布氣板的周向將各軸向引氣通道串接連通。

主套筒的兩端設有端蓋，兩端蓋之間固定有間隔套裝在主套筒外部的冷卻套筒，冷卻套筒、兩端蓋和主套筒圍成環形的冷卻腔室，冷卻套筒上開設有供冷卻液注入冷卻腔室中的注液口，進氣口上設有從冷卻套筒穿出的進氣接頭。

本實用新型中碳纖維石墨化爐的技術方案是：一種碳纖維石墨化爐，包括爐體，爐體的兩端設有供纖維絲穿入的進絲口和供纖維絲穿出的出絲口，進絲口和出絲口上分別裝配有氣封裝置，氣封裝置包括用于串接在爐體的進絲口或出絲口的主套筒，主套筒的內壁上固定有布氣板，布氣板沿主套筒軸向的至少一端的布氣板端面與主套筒內壁上的相對應的套筒壁面之間形成布氣縫隙，主套筒的筒壁上設有與布氣縫隙相連通的進氣口。

主套筒的內壁上設有用于布氣板安裝的安裝槽，安裝槽沿布氣板的軸向的兩端的槽側壁構成套筒壁面，布氣板的兩端的布氣板端面分別與相對應的套筒壁面均形成布氣縫隙。

布氣板為與主套筒同軸套配的套筒形結構，安裝槽為環形安裝槽。

主套筒包括至少兩個分體設置的且在沿主套筒的周向上相對扣的周向分瓣，各周向分瓣的內壁上設有分瓣凹槽，各周向分瓣的分瓣凹槽在沿主套筒的周向上相對接圍成用于布氣板安裝的環形安裝槽。

主套筒包括上下設置的兩個周向分瓣，兩個周向分瓣在沿主套筒的周向上相對接后通過焊接相固定。

主套筒包括至少兩個分體設置的且在沿主套筒的軸向上相對扣的軸向分瓣，各軸向分瓣的內壁上設有環形的分瓣凹槽，各分瓣凹槽在沿主套筒的軸向上相對接以形成環形安裝槽。

進氣口位于布氣板兩端的兩個布氣板端面之間，布氣板的外周面和/或主套筒的內壁上設有用于連通進氣口與布氣縫隙的引氣通道。

引氣通道包括沿布氣板周向間隔布置的多個軸向引氣通道，引氣通道還包括沿布氣板周向設置的周向引氣通道，周向引氣通道與進氣口相連通并且周向引氣通道沿布氣板的周向將各軸向引氣通道串接連通。

主套筒的兩端設有端蓋，兩端蓋之間固定有間隔套裝在主套筒外部的冷卻套筒，冷卻套筒、兩端蓋和主套筒圍成環形的冷卻腔室，冷卻套筒上開設有供冷卻液注入冷卻腔室中的注液口，進氣口上設有從冷卻套筒穿出的進氣接頭。

本實用新型的有益效果是：主套筒的內壁上固定有布氣板，布氣板沿主套筒軸向的至少一端的布氣板端面與主套筒內壁上的相對應的套筒壁面之間設有布氣縫隙，主套筒的筒壁上設有與布氣縫隙相連通的進氣口。在使用時，保護氣體從進氣口進入，通過布氣縫隙進入到主套筒的內腔中，保護氣體在布氣縫隙處形成密封氣簾，密封氣簾阻擋外部空氣進入到爐體內，使纖維在保護氣體的氣氛中進行反應。本實用新型中利用布氣縫隙在主套筒的內腔中形成密封氣簾以阻擋外部空氣入侵，氣封裝置的結構簡單，制作成本低。

進一步地，主套筒包括至少兩個分體設置的且沿主套筒的周向上相對扣的周向分瓣，各周向分瓣的內壁上設有分瓣凹槽，各分瓣凹槽相對接以圍成用于布氣板安裝的環形安裝槽。在安裝時，先將套筒形結構的布氣板安裝在其中一個周向分瓣上，然后再與其余的周向分瓣相對扣，主套筒采用這樣的分體結構，方便將布氣板安裝于環形安裝槽內。

附圖說明

圖1為本實用新型中碳纖維石墨化爐的實施例中氣封裝置的結構示意圖；

圖2為圖1的A-A剖視圖；

圖3為圖2中A處的局部放大圖。

圖中：1、主套筒；2、布氣板；3、進氣接頭；4、出氣接頭；5、入口端法蘭；6、出口端法蘭；7、冷卻套筒；8、注液口；9、排液口；10、套筒壁面；11、布氣板端面；12、布氣縫隙。

具體實施方式

本實用新型中碳纖維石墨化爐的實施例，如圖1至圖3所示。碳纖維石墨化爐包括爐體，爐體的兩端分別設有供纖維絲進入的進絲口和供纖維絲抽出的出絲口，進絲口和出絲口上分別裝配有氣封裝置。氣封裝置包括用于串接在爐體的進絲口或出絲口的主套筒1，主套筒1包括兩個分體設置的且在沿主套筒的周向上相對扣的周向分瓣，兩個周向分瓣的橫截面均為C形，兩個周向分瓣上下布置并相對扣圍成的主套筒1的橫截面為矩形。各周向分瓣的內壁上均開設有分瓣凹槽，各周向分瓣的分瓣凹槽相對接圍成環形安裝槽，環形安裝槽內固設有與主套筒同軸設置的布氣板2，布氣板2為套筒形結構。環形安裝槽沿布氣板的軸向的兩端的槽側壁稱為套筒壁面10，布氣板沿主套筒軸向的兩端的布氣板端面11與相對應的套筒壁面之間均形成布氣縫隙12，布氣縫隙12為連續的環形。

主套筒1的筒壁上于布氣板兩端的兩個布氣板端面之間設有進氣口，進氣口與布氣縫隙之間通過設于主套筒1內壁和布氣板2的外周面上的引氣通道相連通。引氣通道包括設于布氣板的外周面上的沿布氣板的周向間隔布置的多個軸向引氣通道，布氣板2的外周面上間隔設置有多個長度沿布氣板的軸向延伸的布氣板軸向引氣槽，布氣板軸向引氣槽的槽底與布氣板的外周面圍成軸向引氣通道。引氣通道還包括設于主套筒內壁上的沿布氣板周向延伸的周向引氣通道，環形安裝槽的槽底設有沿布氣板的周向延伸的套筒周向引氣槽，套筒周向引氣槽的槽底與布氣板的外周面圍成周向引氣通道，周向引氣通道為環形的。周向引氣通道與進氣口相連通并且周向引氣通道沿布氣板的周向將各軸向引氣通道串接連通。

主套筒1的兩端分別為主套筒入口端和主套筒出口端，主套筒入口端和主套筒出口端上均設有端蓋，端蓋為法蘭，設于主套筒人口端的法蘭為入口端法蘭5，設于主套筒出口端的法蘭為出口端法蘭6，入口端法蘭5和出口端法蘭6的截面均為矩形。主套筒的外周上間隔套設有與主套筒同軸的冷卻套筒7，冷卻套筒7的橫截面為矩形，冷卻套筒7的兩端分別與入口端法蘭、出口端法蘭通過焊接相固定，冷卻套筒7的內壁面、兩端蓋和主套筒的外周圍成環形的冷卻腔室，冷卻套筒的筒壁上開設有供冷卻液注入冷卻腔室中的注液口8和供冷卻液從冷卻腔室中排出的排液口9，注液口8處于冷卻套筒的下側，排液口9處于冷卻套筒的上側。主套筒的筒壁上還設有出氣口，進氣口上安裝有進氣接頭3，出氣口上安裝有出氣接頭4，進氣接頭3和出氣接頭4的內端均焊接固定在主套筒1的筒壁上，冷卻套筒上還開設有分別供進氣接頭和出氣接頭穿過的穿孔，進氣接頭和出氣接頭的外端從對應穿孔穿出且焊接固定在冷卻套筒上，進氣接頭和出氣接頭對稱布置在主套筒的左右兩側。

氣封裝置作為連續型高溫石墨化爐的一個組件，將主套筒入口端與石墨化爐入口端的冷卻段通過法蘭連接，將主套筒出口端與石墨化爐出口端通過法蘭連接，氣封裝置在石墨化爐出口端的連接與入口端采用相同的連接方式，在石墨化爐連續運行開始前，將惰性氣體接入石墨化爐入口端的氣封裝置的進氣接頭3上和出口端的氣封裝置的進氣接頭3上，氣體依次經過進氣接頭、進氣口、周向引氣通道、軸向引氣通道、布氣縫隙均勻流向氣封裝置的主套筒內部，形成兩道密封氣路，阻隔環境中的空氣氣氛進入到石墨化設備內部，以保證石墨部件處在惰性氣氛中。

本實用新型中碳纖維石墨化爐的其他實施例中，在制作氣封裝置時，先將布氣板安裝于其中一個周向分瓣的分瓣凹槽中，再將另一個周向分瓣對扣上以使布氣板完全處于環形安裝槽中，然后再將兩個周向分瓣通過焊接相固定，布氣板的安裝簡單方便。

本實用新型中碳纖維石墨化爐的其他實施例中，引氣通道設于主套筒內壁和布氣板的外周面上。周向引氣通道設于布氣板的外周面上，布氣板的外周面上設有沿布氣板的周向延伸的布氣板周向引氣槽，布氣板周向引氣槽的槽底與主套筒的內壁圍成周向引氣通道。軸向引氣通道設于主套筒的內壁上，主套筒的內壁上設有沿布氣板的軸向延伸的套筒軸向引氣槽，套筒軸向引氣槽的槽底與布氣板的外周面圍成軸向引氣通道。周向引氣通道與進氣口相連通并且周向引氣通道沿布氣板的周向將各軸向引氣通道串接連通。

本實用新型中碳纖維石墨化爐的其他實施例中，引氣通道設于主套筒內壁和布氣板的外周面上。布氣板的外周面上設有沿布氣板的周向延伸的布氣板周向引氣槽，主套筒的內壁上設有沿布氣板的周向延伸的套筒周向引氣槽，布氣板周向引氣槽與套筒周向引氣槽對扣形成周向引氣通道。布氣板的外周面上設有沿布氣板的軸向延伸的布氣板軸向引氣槽，主套筒的內壁上設有沿布氣板的軸向延伸的套筒軸向引氣槽，布氣板軸向引氣槽與套筒軸向引氣槽相對扣形成軸向引氣通道。周向引氣通道與進氣口相連通并且周向引氣通道沿布氣板的周向將各軸向引氣通道串接連通。

本實用新型中碳纖維石墨化爐的其他實施例中，引氣通道設于布氣板的外周面上。布氣板的外周面上設有沿布氣板的周向延伸的布氣板周向引氣槽，布氣板周向引氣槽的槽底與主套筒的內壁之間形成周向引氣通道。布氣板的外周面上設有沿布氣板的軸向延伸的布氣板軸向引氣槽，布氣板軸向引氣槽的槽底與主套筒的內壁形成軸向引氣通道。周向引氣通道與進氣口相連通并且周向引氣通道沿布氣板的周向將各軸向引氣通道串接連通。

本實用新型中碳纖維石墨化爐的其他實施例中，引氣通道設于主套筒的內壁上。套筒的內壁上設有沿布氣板的周向延伸的套筒周向引氣槽，套筒周向引氣槽的槽底與布氣板的外周面圍成周向引氣通道。主套筒的內壁上設有沿布氣板的軸向延伸的套筒軸向引氣槽，套筒軸向引氣槽的槽底與布氣板的外周面圍成周向引氣通道。周向引氣通道與進氣口相連通并且周向引氣通道沿布氣板的周向將各軸向引氣通道串接連通。

本實用新型中碳纖維石墨化爐的其他實施例中，可省去周向引氣通道，進氣口與軸向引氣通道相連通。

本實用新型中碳纖維石墨化爐的其他實施例中，省去引氣通道，進氣口設于主套筒的筒壁上于對應于布氣縫隙處，保護氣體從進氣口直接進入到布氣縫隙內。

本實用新型中碳纖維石墨化爐的其他實施例中，布氣板沿主套筒軸向的一端的布氣板端面11與相對應的套筒壁面之間形成布氣縫隙，布氣縫隙為環形的。

本實用新型中碳纖維石墨化爐的其他實施例中，主套筒的內壁上的環形安裝槽也可不是環形的安裝槽，布氣板是片狀板體，此時布氣板可是一個，也可是多個，片狀板體結構的布氣板安裝于相對應的安裝槽中。此時，布氣縫隙不是連續的環形。

本實用新型中碳纖維石墨化爐的其他實施例中，省去環形安裝槽，主套筒的內孔為階梯孔，階梯孔包括大孔段和小孔段，大孔段和小孔段之間相連的臺階面構成套筒壁面。

本實用新型中碳纖維石墨化爐的其他實施例中，主套筒包括兩個以上分體設置的且在沿主套筒的周向上相對扣的周向分瓣。

本實用新型中碳纖維石墨化爐的其他實施例中，主套筒包括至少兩個分體設置的且在沿主套筒的軸向上相對扣的軸向分瓣，各軸向分瓣的內壁上設有環形的分瓣凹槽，各分瓣凹槽沿軸向相對接形成長度沿左右方向延伸的環形安裝槽。

本實用新型中氣封裝置的實施例中，氣封裝置的結構與碳纖維石墨化爐實施例中氣封裝置的結構相同，不再在此贅述。