一種連續式碳纖維多溫區感應加熱裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開的這種連續式碳纖維多溫區感應加熱裝置，包括爐體、若干段感應線圈、整流電路、若干套串聯逆變電路，所述爐體內設有石墨管發熱體，所述石墨管發熱體內設有碳纖維，若干段感應線圈分別設置在石墨管發熱體外，每段感應線圈均與一套串聯逆變電路連接，每套串聯逆變電路均與整流電路連接。解決了現有技術中石墨管發熱體局部過熱發生斷裂，耗電量大的問題。具有可對石墨管發熱體每一段的溫度進行單獨設定和控制，使用壽命長等優點。
【專利說明】
一種連續式碳纖維多溫區感應加熱裝置
技術領域
[0001]本實用新型屬于加熱裝置技術領域，尤其涉及一種連續式碳纖維多溫區感應加熱
目.0
【背景技術】
[0002]碳纖維是纖維狀的碳材料，具有高比強度、高比模量、耐高溫、耐燒蝕、耐腐蝕，抗糯變、導電、導熱、密度低和熱膨脹系數小等一系列優異性能，是先進結構復和材料最重要的增強材料，在宇宙飛船、航天飛行器、衛星、軍工及高檔體育用品方面有著廣泛的應用。
[0003]石墨纖維是由碳纖維在惰性氣體的保護下于300°C?3000°C進行石墨化而制得的。在石墨化過程中，碳纖維能進一步脫除5%左右的非碳元素，同時碳原子進行類石墨結構的排列，在微觀上由二維亂層石墨結構向三維有序結構轉變，晶體尺寸增大，取向度增加，從而使碳纖維的模量提高。
[0004]影響碳纖維石墨化的關鍵因素是高溫設備和高溫熱處理技術工藝。其中高溫設備石墨化爐尤為關鍵，超尚的溫度和穩定的溫度分布是制備尚性能石墨纖維的基礎。在尚溫設備石墨化爐方面，根據生產方式的不同分間歇式和連續式;根據加熱方式的不同分直接加熱和間接加熱;根據熱源的不同又分為電阻爐、感應爐、太陽爐和等離子體技術。
[0005]在高溫熱處理技術方面，多種因素影響石墨纖維的微觀結構和力學性能，如溫度、溫度分布、牽伸、催化、壓力、石墨化時間、中子輻射、原絲、潔凈環境等因素。
[0006]目前，在工業上普遍采用的石墨化纖維設備多為高溫管式石墨化電阻爐，它的特點是:碳纖維從石墨管中穿過，在石墨管兩端施加直流電，當電流通過石墨發熱體時，石墨發熱體作為電阻被加熱。由于石墨管的電阻率較低，所以電流高達幾千到幾萬安培，造成低電壓大電流加熱，與此同時在石墨管的內部形成高溫區。由于大電流直流電流難以調節，所以通常通過調節整流電路前的交流變壓器的藕合效率來達到控制功率的目的，進而控制加熱溫度。碳纖維在惰性氣體氬氣或氮氣的保護下在石墨管內被進行高溫熱處理而發生石墨化形成石墨纖維。在加載電流的同時，石墨管電阻的不均勻性造成發熱體局部的過熱直到發熱體發生斷裂，造成發熱體石墨管壽命短。該方法的缺點是耗電量大，發熱體石墨管壽命短，成本較高。
【實用新型內容】
[0007]本實用新型的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種連續式碳纖維多溫區感應加熱裝置。解決了現有技術中石墨管發熱體局部過熱發生斷裂，耗電量大的問題。
[0008]本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的:
[0009]—種連續式碳纖維多溫區感應加熱裝置，包括爐體、若干段感應線圈、整流電路、若干套串聯逆變電路，所述爐體內設有石墨管發熱體，所述石墨管發熱體內設有碳纖維，若干段感應線圈分別設置在石墨管發熱體外，每段感應線圈均與一套串聯逆變電路連接，每套串聯逆變電路均與整流電路連接。
[0010]優選地，還包括保溫管，所述保溫管設在石墨管發熱體外，若干段感應線圈分別設置在保溫管外。
[0011]進一步優選地，所述爐體和保溫管之間設有保溫材料。
[0012]優選地，還包括熱偶，石墨管發熱體和爐體之間設有若干個測溫孔，每個測溫孔均與所述熱偶連接，熱偶和串聯逆變電路連接。
[0013]優選地，所述爐體的兩端設有碳纖維進絲口和碳纖維出絲口，所述碳纖維進絲口和碳纖維出絲口均設有迷宮板氣封裝置。
[0014]進一步優選地，所述迷宮板氣封裝置上設有惰性氣體進口。
[0015]優選地，所述感應線圈為螺旋狀水冷感應線圈。
[0016]優選地，若干段感應線圈分別均勻的設置在石墨管發熱體外。
[0017]優選地，所述爐體為不銹鋼爐體。
[0018]本實用新型具有以下有益效果:
[0019]本實用新型提供的這種連續式碳纖維多溫區感應加熱裝置，通過在石墨管發熱體外設置若干段感應線圈，每段感應線圈對應一套串聯逆變電路，每套串聯逆變電路可單獨調節功率，從而實現對石墨管發熱體每一段的溫度進行單獨設定和控制。具有石墨管發熱體使用壽命長，容易獲得生產不同性能石墨纖維所需的條件，工藝合理，自動化程度高，能耗低和適應大規模工業化生產等優點。
【附圖說明】

[0020]圖1為本實用新型提供的這種連續式碳纖維多溫區感應加熱裝置的結構示意圖。
[0021]其中:I為爐體;2為石墨管發熱體;3為感應線圈;4為整流電路;5為串聯逆變電路；6為碳纖維;7為保溫管;8為熱偶;9為碳纖維進絲口；10為碳纖維出絲口；11為補償電容器；12為串聯逆變控制電路。
【具體實施方式】
[0022]以下結合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例僅用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。
[0023]本實施例提供了一種連續式碳纖維多溫區感應加熱裝置，包括爐體1、若干段感應線圈3、整流電路4、若干套串聯逆變電路5，所述爐體I內設有石墨管發熱體2，所述石墨管發熱體2內設有碳纖維6，若干段感應線圈3分別設置在石墨管發熱體2外，每段感應線圈3均與一套串聯逆變電路5連接，每套串聯逆變電路5均與整流電路4連接。
[0024]優選地，若干段感應線圈3分別均勻的設置在石墨管發熱體2外。
[0025]在這里，整流電路4由斷路器、整流變壓器、整流二極管、快速熔斷器、濾波裝置、電流指示儀表等組成，其主要特點是輸入電流波形失真及電流諧波成分小，對電網污染小，功率因數高。用于將工頻交流轉變為所需要的直流電，從而為串聯逆變電路5供電。
[0026]每個串聯逆變電路5由逆變開關器件、補償電容器11、電壓、電流互感器以及串聯逆變控制電路12等組成。其采用調頻調功的方式，使得每個串聯逆變電路5都可以單獨調功。
[0027]每段感應線圈3對應一套串聯逆變電路5，可以對每段感應線圈3單獨供電，使得每段感應線圈3的功率完全獨立可調，從而對石墨管發熱體2每一段的溫度進行單獨設定和控制。
[0028]當感應線圈3通過串聯逆變電路5產生的中頻電流后，在感應線圈3內產生感應磁場，感應磁場在石墨管發熱體2的管壁上產生感應電流，從而使石墨管發熱體2受熱，升溫至300 cC ?3000 cC ο
[0029]優選地，還包括保溫管7，所述保溫管7設在石墨管發熱體2外，若干段感應線圈3分別設置在保溫管7外。
[0030]進一步優選地，所述爐體I和保溫管7之間設有保溫材料。
[0031]優選地，還包括熱偶8，石墨管發熱體2和爐體I之間設有若干個測溫孔，每個測溫孔均與所述熱偶8連接，熱偶8和串聯逆變電路5連接。
[0032]優選地，所述爐體I的兩端設有碳纖維進絲口 9和碳纖維出絲口 10，所述碳纖維進絲口 9和碳纖維出絲口 10均設有迷宮板氣封裝置。
[0033]進一步優選地，所述迷宮板氣封裝置上設有惰性氣體進口。由于高溫下惰性氣體(如氬氣、氮氣)會電離，產生等離子態，所以碳纖維6會在等離子態下被間接加熱而進行石墨化。
[0034]優選地，所述感應線圈3為螺旋狀水冷感應線圈。
[0035]優選地，所述爐體I為不銹鋼爐體。
[0036]本實用新型具有以下有益效果:
[0037]本實用新型提供的這種連續式碳纖維多溫區感應加熱裝置，通過在石墨管發熱體2外設置若干段感應線圈3，每段感應線圈3對應一套串聯逆變電路5，每套串聯逆變電路5可單獨調節功率，從而實現對石墨管發熱體2每一段的溫度進行單獨設定和控制。具有石墨管發熱體2使用壽命長，容易獲得生產不同性能石墨纖維所需的條件，工藝合理，自動化程度高，能耗低和適應大規模工業化生產等優點。
【主權項】
1.一種連續式碳纖維多溫區感應加熱裝置，其特征在于，包括爐體(I)、若干段感應線圈(3)、整流電路(4)、若干套串聯逆變電路(5)，所述爐體(I)內設有石墨管發熱體(2)，所述石墨管發熱體(2)內設有碳纖維(6)，若干段感應線圈(3)分別設置在石墨管發熱體(2)外，每段感應線圈(3)均與一套串聯逆變電路(5)連接，每套串聯逆變電路(5)均與整流電路(4)連接。2.根據權利要求1所述的連續式碳纖維多溫區感應加熱裝置，其特征在于，還包括保溫管(7)，所述保溫管(7)設在石墨管發熱體(2)外，若干段感應線圈(3)分別設置在保溫管(7)外。3.根據權利要求2所述的連續式碳纖維多溫區感應加熱裝置，其特征在于，所述爐體(I)和保溫管(7)之間設有保溫材料。4.根據權利要求1所述的連續式碳纖維多溫區感應加熱裝置，其特征在于，還包括熱偶(8)，石墨管發熱體(2)和爐體(I)之間設有若干個測溫孔，每個測溫孔均與所述熱偶(8)連接，熱偶(8)和串聯逆變電路(5)連接。5.根據權利要求1所述的連續式碳纖維多溫區感應加熱裝置，其特征在于，所述爐體(I)的兩端設有碳纖維進絲口(9)和碳纖維出絲口(10)，所述碳纖維進絲口(9)和碳纖維出絲口(10)均設有迷宮板氣封裝置。6.根據權利要求5所述的連續式碳纖維多溫區感應加熱裝置，其特征在于，所述迷宮板氣封裝置上設有惰性氣體進口。7.根據權利要求1所述的連續式碳纖維多溫區感應加熱裝置，其特征在于，所述感應線圈(3)為螺旋狀水冷感應線圈。8.根據權利要求1所述的連續式碳纖維多溫區感應加熱裝置，其特征在于，若干段感應線圈(3)分別均勻的設置在石墨管發熱體(2)外。9.根據權利要求1所述的連續式碳纖維多溫區感應加熱裝置，其特征在于，所述爐體(I)為不銹鋼爐體。
【文檔編號】F27D11/06GK205693918SQ201620609899
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月20日 公開號201620609899.1, CN 201620609899, CN 205693918 U, CN 205693918U, CN-U-205693918, CN201620609899, CN201620609899.1, CN205693918 U, CN205693918U
【發明人】周挺, 鄭扶才, 閆海濤
【申請人】西安宸瑞電工科技發展有限公司