專利名稱：連續碳化硅纖維真空冷卻輻照裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種連續碳化硅纖維真空冷卻輻照裝置，屬于材料輻(照)射加工技術領域，特別涉及電子加速器電子束輻照(射)碳化硅纖維生產的輻照加工設備，也適用于其它高分子材料的輻照加工和用于農業科學上培育優良品種的輻照設備。
背景技術：
碳化硅(SiC)纖維作為高耐熱、耐氧化材料，是聚合物基、金屬基及陶瓷基復合材料的高性能增強纖維。主要應用于航空、航天、核能工業中。碳化硅紡織布巳使用在美國航天飛機上作復合增強材料，由于其良好的機械性能和透波吸波性，正在被用于隱形飛機機體結構材料。作為耐熱材料亦被用做宇宙火箭和航空航天噴氣發動機的耐熱部件等。碳化硅纖維對國防建設、軍隊裝備的現代化以及國民經濟發展都具有十分重要的意義。碳化硅纖維作為當今國際材料界的驕子，引起了廣泛的關注，作為高科技產品，其經濟回報又頗具吸引力。
目前碳化硅纖維生產采用先驅體法制備，其工藝包括聚碳硅烷合成、熔融紡絲、不熔化處理和高溫燒成四大工序。不熔化處理工序采用化學熱氧不熔化處理技術，其不足之處在于1、化學酸堿度、溫度不易嚴格控制，產品成品率低。
2、化學熱氧不熔化處理得到的碳化硅纖維材料，含氧量高、耐溫溫度起點值低(1200℃以下)，大大限制了產品在航天航空方面的使用范圍。
3、處理過程中產生的廢氣廢液污染環境，而對廢氣廢液的處理將增大成本。

發明內容
本實用新型的目的在于避免上述現有技術的不足而提供一種對環境無污染，產品成品率高、含氧量低、性能好、用途廣的碳化硅連續纖維真空冷卻輻照裝置。
本實用新型的目的可以通過以下措施來達到輻照箱的頂部開有與電子加速器電子束相對的透輻照鈦泊窗，箱內底部一對長托滾組件支承的纖維軸錠位于輻照鈦泊窗下，主動輪托滾由箱外變頻電機帶動旋轉并驅使軸錠轉動，輻照箱是可通入冷卻介質循環的夾層結構。
本實用新型的目的還可以通過以下措施來達到纖維軸錠是可變纏繞直徑的軸錠，其梅花狀輪轂由三個拉桿及配套螺母與兩側端板固定連接為一整體，兩端板上又相對裝配六對端蓋，每個端蓋均開有限位槽，六根滾柱安裝在限位槽中、并可在限位槽中沿半徑方向直線移動及定位，纖維纏繞在滾柱上；限位槽中的調節螺母調節滾柱在限位槽中沿半徑方向的直線移動及定位即可改變纏繞直徑；輻照箱的一側安裝有大口徑密封隔離閥門，箱體上開有充入保護性氣體的接口和抽真空接口；輻照箱箱體上開有測箱內溫升的接口；端板邊緣上有滾花。
本實用新型相比已有技術具有如下優點1、本裝置首次將電子束輻照技術用于連續炭化硅纖維的處理，其結構既能保證置于可變徑軸錠上的纖維隔氧受到均勻輻照、又能將輻射時高能電子產生的高溫導出，使受輻射加工的材料始終處于予設溫度范圍，且纖維不至于因收縮而拉斷。
2、纏繞纖維的軸錠放入輻照箱內底部的一對長托滾組件上、并位于透輻照鈦泊窗下，主動輪托滾與箱外側的無接觸隔離式連軸器吸合并由變頻電機帶動旋轉、使軸錠轉動，纖維軸錠端板邊緣上的滾花增大端板與主動輪托滾的摩擦，保證纖維受輻照均勻。
3、纖維在受輻照時極易收縮，為避免收縮時纖維被拉斷，采用可變徑軸錠結構，根據纖維熱收縮量的大小，可預先將滾柱調整并扭緊蝶形螺母固定在端蓋限位槽的恰當位置即可。
4、箱體夾層接通冷卻介質循環系統，解決了纖維極易出現并絲和融化的問題。
5、抽真空和充入保護性氣體(氮氣、惰性氣體)，實現隔氧輻照，解決了在纖維受輻照時，分子極不穩定，分子鏈中的C、Si很容易被空氣中的O2氧化，生成CO、SiO2的問題，纖維在真空或惰性氣體保護下進行加工處理，可使纖維中的氧含量大大降低，提高纖維的耐溫強度(達1500℃以上)，大大擴大了所加工處理的產品在航天航空方面的使用范圍。
6、加工處理中無廢氣廢水產生，對環境無污染。
本實用新型不僅只限于電子束輻照碳化硅纖維材料的加工，同時也適用于同位素輻照其他材料的加工，特別是真空狀況下引入輻照加工，將對該領域產生極大的影響。


圖1為本實用新型結構圖圖2為本實用新型結構側視圖圖3為纖維軸錠結構圖圖4為纖維軸錠結構剖面圖圖5為纖維軸錠端蓋結構圖
具體實施方式
本實用新型下面將結合附圖作進一步說明如圖1和圖2所示輻照箱1的頂部開有與電子加速器電子束相對的輻照鈦泊窗3，箱內底部一對長托滾組件7支承的纖維軸錠4位于輻照鈦泊窗3下，主動輪托滾與箱外側的無接觸隔離式連軸器8吸合并由變頻電機9帶動旋轉，纖維軸錠4端板10邊緣上的滾花增大端板與主動輪托滾的摩擦，從而保證軸錠4轉動；箱體側面開有向箱內充入保護性氣體的接口17和抽真空接口18及測箱內溫升的接口19。輻照箱1是可通入冷卻介質循環的夾層2結構；輻照箱1的一端安裝有大口徑密封隔離閥門5。
如圖3、圖4和圖5所示纖維軸錠4是可變徑軸錠，梅花狀輪轂11和端板10由三個拉桿15及六個螺母固定連接為一整體，兩個端板10上用螺釘對應固定有六對端蓋13，每個端蓋13上開有限位槽12，限位槽12中的蝶形調節螺母16調節并固定滾柱14在限位槽12中的直線移動纖維纏繞在六根滾柱14上，當滾柱向軸心移動時，可調節減小纖維纏繞的直徑；滾柱向外移動時，可調節增大纖維纏繞直徑。
工作時，將輻照箱1安置于電子加速器電子束下，將纏繞纖維的軸錠4通過大口徑密封隔離閥門5，放入箱內底部的一對長托滾組件7上、并位于透輻照鈦泊窗3下，通過接口17、18箱內抽真空和充入保護性氣體(如氮氣、惰性氣體)達輻照氣氛要求，在箱體夾層2中通入冷卻介質并循環，從接口19插入溫度計監測箱內的溫升。
權利要求1.碳化硅纖維真空冷卻輻照裝置，利用同位素或電子加速器的電子束能量對材料進行輻照加工，其特征在于輻照箱(1)的頂部開有與電子加速器電子束相對的透輻照鈦泊窗(3)，箱內底部一對長托滾組件(7)支承的纖維軸錠(4)位于輻照鈦泊窗(3)下，主動輪托滾由箱外變頻電機(9)帶動旋轉并使軸錠(4)轉動，輻照箱(1)是可通入冷卻介質循環的夾層結構(2)。
2.如權利要求1所述的碳化硅纖維真空冷卻輻照裝置，其特征在于纖維軸錠(4)是可變纏繞直徑的軸錠，其梅花狀輪轂(11)由三個拉桿(15)及配套螺母與兩側端板(10)固定連接為一整體，兩端板(10)上相對裝配六對端蓋(13)，每個端蓋均開有限位槽(12)，六根滾柱(14)兩端安裝在限位槽(12)中、并可在其中沿半徑方向直線移動及定位，纖維纏繞在六根滾柱(14)上。
3.如權利要求1或2所述的碳化硅纖維真空冷卻輻照裝置，其特征在于限位槽(12)中的調節螺母(16)調節滾柱(14)在限位槽(12)中沿半徑方向的直線移動及定位。
4.如權利要求1或2所述的碳化硅纖維真空冷卻輻照裝置，其特征在于輻照箱(1)的一側安裝有大口徑密封隔離閥門(5)，箱體上開有充入保護性氣體的接口(17)和抽真空接口(18)。
5.如權利要求1或2所述的碳化硅纖維真空冷卻輻照裝置，其特征在于輻照箱(1)箱體上開有測箱內溫升的接口(19)。
6.如權利要求1或2或3所述的碳化硅纖維真空冷卻輻照裝置，其特征在于端板(10)邊緣上有滾花。
專利摘要碳化硅纖維真空冷卻輻照裝置,利用同位素或電子加速器的電子束能量對材料進行輻照加工,其特征是輻照箱(1)的頂部開有與電子束相對的透輻照鈦泊窗(3),箱內底部長托滾組件(7)支承的纖維軸錠(4)位于輻照鈦泊窗(3)下,主動輪托滾由箱外變頻電機(9)帶動軸錠(4)轉動,輻照箱(1)是可通入冷卻介質循環的夾層(2)。該裝置可降低炭化硅纖維含氧量,并提高纖維的耐溫強度達1500℃以上,擴大了產品在航天航空方面的使用范圍,無污染,適于規模生產。同時對真空輻照加工其它物質提供了適用的裝置。
文檔編號B01J19/08GK2513667SQ0125641
公開日2002年10月2日 申請日期2001年10月29日 優先權日2001年10月29日
發明者宋云帆, 李博, 唐勝國 申請人:成都中核新材料股份有限公司