一种用于调整碳纤维原丝聚合物粘度和浓度的装置的制作方法

本发明涉及一种用于调整碳纤维原丝聚合物粘度和浓度的装置，属于碳纤维生产设备技术领域。

背景技术：

碳纤维是碳含量在90％以上的无机高分子纤维，除了具有一般碳素材料的耐高温、耐摩擦、耐腐蚀及导电导热等特性以外，还具有柔软可加工性、质量轻、比强度大等特性，从而被广泛应用到军事、纺织、体育器材、化工、医疗器械及机械加工等诸多领域。

聚丙烯腈和二甲基亚砜是碳纤维生产过程中常见的生产原料。但二者的黏度较高生产过程中需要对其进行混合，并且对二者混合后的浓度精度要求较高。在生产过程中，混合物的浓度会发生微小改变，浓度的不稳定会对产生的纤维丝束的线密度及丝束直径等重要指标产生不良影响。因此，在生产过程中维持混合体系中浓度的稳定性以及保持适合生产操作的黏度，显得尤为重要。但现有技术中上缺少一种能够适应碳纤维聚合原液生产的装置。

技术实现要素：

为保持碳纤维聚合原液在生产过程中浓度的精度和稳定性，以及适宜生产操作的黏度，本发明提供了一种用于调整碳纤维原丝聚合物粘度和浓度的装置，所采取的技术方案如下：

一种用于调整碳纤维原丝聚合物粘度和浓度的装置，该装置包括罐体1和与罐体2连接的冷凝器2；同时，还可以包括与冷凝器2连接的回收罐3和真空泵4。

所述罐体1，罐壁和罐底上设有可调温的夹套15，罐体中心设有搅拌装置13，罐体内部上设有挡板16以及温度传感器14；

所述搅拌装置13设有与动力装置连接的轴135，以及沿轴135的轴向连接的多组搅拌桨；

所述多组搅拌桨，位于挡板16的上沿和下沿之间；

所述搅拌桨包括桨叶叶面竖直的桨叶和桨叶叶面倾斜的桨叶。

优选地，所述桨叶叶面竖直的桨叶位于桨叶叶面倾斜的桨叶的上方。

优选地，所述桨叶叶面倾斜的桨叶，桨叶叶面与水平面的夹角为25～60度。

优选地，搅拌装置13，包括顶端通过动力装置连接，底端与轴承连接的轴135，固定在轴135上的搅拌桨I131，搅拌桨II132，搅拌桨III133和搅拌桨IV134。

更优选地，所述搅拌桨I131，搅拌桨II132，搅拌桨III133的桨叶叶面垂直于水平面；所述搅拌桨IV134的桨叶叶面与水平面成25～60度夹角。

更优选地，所述搅拌桨IV134由支撑桨叶134a、固定装置134b和倾斜桨叶134c组成；其中，支撑桨叶134a的两端分别连接在轴135和固定装置134b的内壁上；倾斜桨叶134c连接在固定装置134b的外壁上。

更优选地，固定装置134b为圆环形。

更优选地，支撑桨叶134a的数量不少于4个；倾斜桨叶134c的数量不少于6个。

更优选地，所述支撑桨叶134a的数量为6个，沿固定装置134b内部圆周均匀分布；所述倾斜桨叶134c的数量为8个；沿固定装置134b的外壁圆周均匀分布。

优选地，还包括与搅拌装置13的动力装置、温度传感器14、可调温夹套15以及真空泵4连锁的控制装置，以便于协同控制轴135的转速、冷凝器2的冷凝速度以及罐体1内部的温度。

相比于现有技术，本发明获得的有益效果是：

本发明的搅拌装置通过设置多层搅拌桨，能够对混合罐中溶剂体系进行整体搅拌。同时，在最底层搅拌桨上还设有倾斜式搅拌桨叶对容易造成浓度变化的底层进行搅拌，使混合液产生沿竖直方向及水平方向的流动，充分对混合罐中的溶液进行混合，能够保证混合体系浓度的稳定性和精度，进而防止因混合液浓度变化影响纺丝的线密度。

同时，本发明的搅拌装置沿中心轴轴向设置多组搅拌桨，可对处于混合罐不同层的混合进行充分搅拌，在对混合液进行充分混合的同时也可借助剪切稀释作用降低混合体系的黏度，以便于后续工作的进行。

本发明通过设置与罐体顶部连通的冷凝器，能够通过冷凝的方式回收溶剂，一方面提供了溶剂的利用率；另一方面也可在罐内浓度偏低时通过回收溶剂提高浓度。

同时，在罐体上设有可调温的夹套，在罐体内设有温度传感器，可以对罐内介质的温度实行有效地监测和调控，为生产过程提供恒定的温度环境。

附图说明

图1为本发明一种优选方案中调整装置的结构示意图。

图2为图1沿A向的剖视图。

图3为本发明一种优选方案中调整装置中搅拌装置的立体结构示意图。

图中：1，罐体；2，冷凝器；3，回收罐；4，真空泵；11，电机；12，减速机；13，搅拌装置；14，温度传感器；15，夹套；16，挡板；17，原料进口；21，冷却水进口；22，冷却水出口；131，搅拌桨I；132，搅拌桨II；133，搅拌桨III；134，搅拌桨IV；134a，支撑桨叶；134b，固定装置；134c，倾斜桨叶；135，轴；152，夹套入口；153，夹套出口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明，但以下详细说明不视为对本发明的限定。

其中，图1为本发明一种优选方案中调整装置的结构示意图。图2为图1沿A向的剖视图。从图1和图2中可知，本优选方案中的装置是由罐体1，冷凝器2，回收罐3和真空泵4组成。罐体1包括电机11，减速机12，搅拌装置13，温度传感器14，夹套15，挡板16，原料进口17。罐体1的顶部通过管道与冷凝器2连接，冷凝器2与回收罐3和真空泵4连接。冷凝器2设有供冷取水进出的冷取水进口21和冷却水出口22。

罐体1的顶部外侧设有为轴135提供动力的电机11和减速机12。搅拌装置13位于罐体1内部，温度传感器14和挡板16固定在罐体1的内壁上。温度传感器14在罐体1的上中下处各设有一个，以检测和反馈不同位置的温度。挡板16为长方形，共四个，沿罐体内部圆周均匀布置。夹套15位于罐体1的管壁和底部，为罐内体系提供温度保证。夹套15上设有供调温介质进出的夹套入口152和夹套出口153。同时，在罐体1的外壁上还设有硅酸铝棉保温层。

图3为本发明一种优选方案中调整装置中搅拌装置的立体结构示意图。从图3中可知，搅拌装置13的中心为轴135，在轴135的底部为搅拌桨IV 134，在搅拌桨IV 134的上方依次为搅拌桨III 133，搅拌桨II 132和搅拌桨I 131。其中，搅拌桨I 131，搅拌桨II 132，搅拌桨III 133为长方形，桨叶叶面垂直于水平面。三个搅拌桨沿转轴135轴向均匀排列。搅拌桨IV 134由支撑桨叶134a，固定装置134b和倾斜桨叶134c组成。支撑桨叶134a共4条，两端分别连接轴135和固定装置134b。固定装置134b为圆环形结构，内壁上与沿其内壁圆周均匀分布的支撑桨叶134a连接，外壁与沿其外壁圆周均匀分布的倾斜桨叶134c固定连接。10条倾斜桨叶134c与水平面成45度角。其中，搅拌桨I 131的顶部和搅拌桨IV 134的底部的位置在挡板16的上沿和底沿之间，以便在搅拌桨的转动过程中，流体会与挡板16发生碰撞，产生湍流，促进体系混合得更加均匀。

同时，整个装置还包括与可调温夹套15、电机11、温度传感器14以及真空泵4连锁的控制装置，以便于对搅拌桨的转速、体系温度和冷凝速度进行协同控制。该控制装置可以是安装有可编程控制系统的计算机系统，也可以是现有其他能够实现协同控制的控制系统。具体控制指令，本领域技术人员可根据实际生产需求和具体生产条件进行编写。

在使用过程中，轴135在电机11和减速机12的带动下转动。搅拌桨I 131，搅拌桨II 132和搅拌桨III 133搅拌罐体1中上部的混合液，搅拌桨IV 134搅拌罐体1底部的混合液，由于桨叶倾斜，在转动过程中，桨叶会依转动方向推压桨叶下表面的液体流动，或者推动桨叶上表面的流体向斜上方流动，从而底部的混合液能够与中上部混合液充分混合。同时，罐体1的顶部与冷凝器2连通，在混合体系中溶剂过多时，可通过可调温夹套15调整温度，冷凝回收溶剂，从而保证体系浓度的精确。

虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。