碳化炉密封腔结构
阅读说明：本技术 碳化炉密封腔结构 (Carbonization furnace seal cavity structure ) 是由 孙中心 赵旭 路原睿 曹善甫 刘世平 翟向楠 邱永宁 谢晓玲 张毅鹏 于 2020-04-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种碳化炉密封腔结构,该密封腔结构应用于碳纤维装置,与一碳化炉连接,密封卡槽将两瓣式密封腔外壳连接形成密封腔体；部分密封卡槽之间设有气体分布孔板,相邻密封卡槽与连接在它们上的气体分布孔板形成高压迷宫腔；相邻无气体分布孔板的密封卡槽之间形成低压迷宫腔；及多个气体接入管,开设在两瓣式密封腔外壳上,气体接入管与高压迷宫腔连通；某气体进入高压迷宫腔,从而在高压迷宫腔内形成高于碳化炉的压力场。本发明结构简单、稳定可靠,可以有效防止外部空气进入碳化炉内部,也对碳化炉内部氮气向炉外泄漏起到了阻止作用,达到了碳纤维装置碳化炉进出丝口密封的目的。(The invention relates to a carbonization furnace sealing cavity structure, which is applied to a carbon fiber device and is connected with a carbonization furnace, wherein a sealing clamping groove is used for connecting two petal-type sealing cavity shells to form a sealing cavity; a gas distribution pore plate is arranged between part of the sealing clamping grooves, and the adjacent sealing clamping grooves and the gas distribution pore plates connected with the adjacent sealing clamping grooves form a high-pressure labyrinth cavity; a low-pressure labyrinth cavity is formed between the sealing clamping grooves of the adjacent non-gas distribution pore plates; the gas access pipes are arranged on the two-petal type sealing cavity shell and are communicated with the high-pressure labyrinth cavity; some gas enters the high-pressure labyrinth cavity, so that a pressure field higher than that of the carbonization furnace is formed in the high-pressure labyrinth cavity. The device has a simple, stable and reliable structure, can effectively prevent external air from entering the interior of the carbonization furnace, also has a function of preventing nitrogen in the carbonization furnace from leaking outside the carbonization furnace, and achieves the aim of sealing the wire inlet and the wire outlet of the carbonization furnace of the carbon fiber device.)
技术领域
本发明涉及碳纤维材料装备领域，尤其涉及一种碳纤维装置碳化炉密封腔结构。
背景技术
碳纤维及其复合材料由于其具有高强度、高模量、具有良好导电、导热性能、热膨胀系数小、密度小等优点，在对材料密度、刚度、重量、疲劳特性等严格要求的领域具有很强优势，已被应用于火箭、宇航及航空等尖端科学技术领域，还广泛应用于体育器材、纺织、化工机械及医学领域。
碳纤维装置碳化工艺段包括低温碳化炉与高温碳化炉，碳化炉内部温度高达1700℃，炉体内部为了严格控制氧含量冲氮气操作，炉口需要开口以实现预氧丝束进出碳化炉，同时又不允许外部空气通过进出丝开口进入碳化炉内部，而且需要尽量少的炉内氮气通过进出丝开口泄漏至炉外。
发明内容
本发明在于提供一种碳化炉密封腔结构，该密封腔结构应用于碳纤维装置，与一碳化炉连接，其特征在于，该密封腔结构包括：
一密封腔体，具有两瓣式密封腔外壳和多个密封卡槽，所述密封腔体为可拆分的所述两瓣式密封腔外壳通过多个密封卡槽连接而成；及
多个气体分布孔板，设置在部分相邻的所述密封卡槽之间，另一部分相邻的卡槽之间不设置所述气体分布孔板；及
多个石墨挡板，设置在密封卡槽内部；及
多个高压迷宫腔，位于所述密封腔体内，由相邻密封卡槽与连接在所述相邻密封卡槽之间的所述气体分布孔板围合形成；及
多个低压迷宫腔，位于所述密封腔体内，与所述高压迷宫腔连通，由不设置所述气体分布孔板的另一部分相邻卡槽形成；及
多个气体接入管，开设在所述两瓣式密封腔外壳上，所述气体接入管与所述高压迷宫腔连通；一气体通过所述气体接入管再经过所述气体分布孔板进入所述高压迷宫腔，从而在高压迷宫腔内形成高于所述碳化炉的压力场。
于一实施例中，所述气体为氮气，所述氮气通过气体接入管注入所述高压迷宫腔，所述高压迷宫腔的氮气进入所述低压迷宫腔降压。
于一实施例中，所述高压迷宫腔和所述低压迷宫腔间隔设置可调节石墨挡板，用以调整高压密封腔与低压密封腔的压降。
于一实施例中，靠近近碳化炉侧设置有4个所述高压迷宫腔。
于一实施例中，靠近远碳化炉侧设置有7个所述低压迷宫腔。
于一实施例中，所述拆分的两瓣式密封腔外壳与密封卡槽焊接连接。
于一实施例中，所述两瓣式密封腔外壳表面装有可拆卸的蜂窝冷却夹套。
于一实施例中，所述两瓣式密封腔外壳上螺纹连接一调节螺母，所述调节螺母与所述密封卡槽一一对应，所述密封卡槽内的所述石墨挡板的高度通过所述调节螺母调节。
于一实施例中，所述气体接入管设有6～12个。
于一实施例中，所述两瓣式密封腔外壳上还设有压力表接管。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明通过分别形成间隔布置的高压迷宫密封腔与低压迷宫密封腔，有效防止碳化炉内气体与炉外空气接触。
2、本发明通过调节氮气接管的气量及气压来改善密封效果。
3、本发明可石墨挡板的高度可以通过调整调节螺母实现，从而改变迷宫密封腔的压力分布。
4、本发明成本低、结构简单，操作可调性强，有效实现了碳化炉内部与外部气体的有效隔离。
以上关于本发明内容的说明及以下实施方式的说明系用以示范与解释本发明的原理，并且提供本发明的专利申请范围更进一步的解释。
附图说明
为使所属技术领域中具有通常知识者能了解本文目标，请参照图式，其中相同的图式标记代表相同的组件。
图1为根据本发明一实施例碳化炉密封腔结构绘示的剖面示意图。
图2为本发明的管口分布示意图。
其中附图标记为：
1-两瓣式密封腔外壳；
2-调节螺母；
3-气体接入管；
4-气体分布孔板；
5-密封卡槽；
6-石墨挡板；
7-低压迷宫腔；
8-高压迷宫腔；
9-压力表接管；
10-蜂窝冷却夹套。
具体实施方式
参见图1为根据本发明一实施例的碳化炉密封腔结构绘示的剖面示意图。图2，图2为本发明的管口分布示意图。密封腔结构应用于碳纤维装置，与一碳化炉连接，该密封腔结构包括：密封腔体、多个气体分布孔板4、多个石墨挡板、多个高压迷宫腔8、多个低压迷宫腔7以及多个气体接入管3，在实施例中，密封腔体具有两瓣式密封腔外壳和多个密封卡槽5，所述密封腔体是由可拆分的所述两瓣式密封腔外壳1通过多个密封卡槽5连接而成；在一实施例中，所述拆分的两瓣式密封腔外壳11与密封卡槽5焊接连接。多个石墨挡板6设置在密封卡槽5内部，多个高压迷宫腔8位于所述密封腔体内，由相邻密封卡槽5与连接在所述相邻密封卡槽5之间的所述气体分布孔板4围合形成；也就是说高压迷宫腔8由相邻密封卡槽5与连接在所述相邻密封卡槽5之间的所述气体分布孔板4围合形成，多个低压迷宫腔7，位于所述密封腔体内，与所述高压迷宫腔8连通，由不设置所述气体分布孔板4的另一部分相邻卡槽形成，也就是说无气体分布孔板4的另一部分相邻密封卡槽5之间形成低压迷宫腔7；需要注意的是，低压迷宫腔7与所述高压迷宫腔8相连通。
参照图1，气体接入管3开设在所述两瓣式密封腔外壳1上，所述气体接入管与所述高压迷宫腔8连通；某气体通过所述气体接入管再经过所述气体分布孔板4进入所述高压迷宫腔8，从而在高压迷宫腔8内形成高于所述碳化炉的压力场。于本实施例中，该气体为氮气，所述氮气通过气体接入管注入所述高压迷宫腔8，所述高压迷宫腔8的氮气进入所述低压迷宫腔7降压。在另一实施例中，所述高压迷宫腔8和所述低压迷宫腔7间隔设置可调节石墨挡板6用以调整高压密封腔与低压密封腔的压降。再参照图1，两瓣式密封腔外壳1上螺纹连接一调节螺母2，所述调节螺母2与所述密封卡槽5一一对应，所述密封卡槽5内的所述石墨挡板6的高度通过所述调节螺母2调节。石墨挡板6高度可以通过螺纹连接在两瓣式密封腔外壳1上的调节螺母2调节。
工作时，近碳化炉侧与碳化炉连接，该密封腔与碳化炉连接，预氧化后的碳纤维丝束通过石墨挡板6之间的间隙而穿过该碳化炉密封腔，氮气通入气体接入管3再经过气体分布孔板4进入该高压迷宫腔8，从而在高压迷宫腔8内形成高于炉内氮气的压力场，确保炉内氮气不会与外部空气接触，在一实施例中，所述气体接入管3设有8个。高压迷宫腔8为4个，设置在近碳化炉侧；低压迷宫腔7为7个，设置在靠近远碳化炉侧。高压迷宫腔内的氮气经由靠近远碳化炉侧的若干低压迷宫腔7后压力降低至略高于外部大气压力，从而实现了微量氮气泄露至大气。在一实施例中，所述两瓣式密封腔外壳1上还设有压力表接管9，通入氮气接管3的氮气量及压力可调，实现了该发明各个迷宫腔内压力的调节控制。石墨挡板6的高度通过调节螺母2进行调节，从而调整了高压迷宫腔与低压迷宫腔之间的流通面积，也可实现各个迷宫腔内压力的调节控制，从而达到预期的最优密封效果。
本发明涉及的碳化炉密封腔结构，该结构包括可拆分的两瓣式密封腔外壳1与密封卡槽5通过焊接连接成一个整体；两瓣式密封腔外壳1上设有氮气通入接管及压力表接管9，两瓣式密封腔外壳表面装有可拆卸的蜂窝冷却夹套。
综上所述本发明提供的碳化炉密封腔结构结构简单、稳定可靠，可以有效防止外部空气进入碳化炉内部，也对碳化炉内部氮气向炉外泄漏起到了阻止作用，达到了碳纤维装置碳化炉进出丝口密封的目的。