一种具有丝束状态监测系统的碳纤维氧化炉的制作方法

1.本实用新型涉及氧化炉技术领域，尤其涉及一种具有丝束状态监测系统的碳纤维氧化炉。


背景技术：

2.在碳纤维生产中，预氧化工序用于将原丝中的线性分子链结构的丝束转化成耐热的梯形分子结构，该工序与碳纤维的性能密切相关。工业上主要采用氧化炉实现预氧化工序，其通过在炉内产生循环的热风气流，并且将原丝穿过氧化炉，从而使原丝在高温碳化环境中实现预氧化。
3.碳纤维生产过程中，原丝有可能没有运行在预定的位置，或者在气流作用下形成振动，出现丝与丝之间以及丝与金属壁面之间摩擦从而引起毛丝或断丝现象，需要人员进行及时地调整，保证原丝的预氧化效果。但是由于原丝处于氧化炉内，因此对于原丝的位置和振动情况人员较难把控，对于原丝是否调整到位也较难判断，导致对氧化炉和原丝的调整比较依靠人员的经验，调整效果较差。
4.鉴于上述问题，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，设计一种具有丝束状态监测系统的碳纤维氧化炉，能够准确向人员反馈原丝在氧化炉内的位置和振动情况。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的就是针对现有技术中存在的缺陷提供一种具有丝束状态监测系统的碳纤维氧化炉，解决现有的氧化炉在使用时，人员较难把控原丝在炉内的位置和振动情况，导致人员对氧化炉和原丝的调整效果较差的问题。
6.为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是，包括氧化腔室和多个监测装置；
7.每个所述监测装置包括对称设置在所述氧化腔室相对两个内壁上的发射装置和接收装置，以及设置在所述氧化腔室外的反馈装置；原丝穿过所述发射装置和所述接收装置之间；
8.其中，所述发射装置包括多个竖直分布的激光发射器，所述接收装置包括多个竖直分布的激光接收器，每个所述激光发射器发射出的激光由对应的一个所述激光接收器接收；
9.所述反馈装置与所述接收装置相连，用于反应所有所述激光接收器对激光的接收信息。
10.进一步地，所述反馈装置包括多个指示灯，每个所述指示灯与对应的一个所述激光接收器连接。
11.进一步地，多个所述指示灯竖直分布设置。
12.进一步地，每个所述指示灯和与其相连的所述激光接收器在水平方向对齐。
13.进一步地，所述反馈装置还包括报警装置，与最顶部和最底部的一个或多个所述激光接收器连接。
14.进一步地，所述报警装置为警示灯或/和蜂鸣器。
15.进一步地，每个所述监测装置中设置多个所述发射装置和所述接收装置。
16.进一步地，多个所述监测装置分别设置在所述氧化腔室的两端和中间段。
17.通过本实用新型的技术方案，可实现以下技术效果：
18.设计的一种具有丝束状态监测系统的碳纤维氧化炉，通过结构简洁的监测装置，利用激光实现对炉内的原丝位置进行监测，对炉内的主气流和原丝的氧化过程都不会产生影响，并且能够直观且实时反馈碳丝在氧化炉内的位置、振幅和振动频率，人员可以根据反馈装置的信息，对应不同的原丝位置和状态，能够准确、及时地进行调整。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本实用新型实施例中具有丝束状态监测系统的碳纤维氧化炉的俯视图；
21.图2为本实用新型实施例中具有丝束状态监测系统的碳纤维氧化炉的侧视图；
22.图3为本实用新型实施例中监测装置的正视图；
23.图4为本实用新型实施例中发射装置的侧视图；
24.附图标记：氧化腔室1、发射装置2、激光发射器21、接收装置3、激光接收器31、反馈装置4、指示灯41、报警装置42。
具体实施方式
25.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
26.在本实用新型的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
27.一种具有丝束状态监测系统的碳纤维氧化炉，如图1~3所示，包括氧化腔室1和多个监测装置；原丝在穿过氧化腔室1时，为了节约占地面积、提升预氧化的效率，原丝会通过设置在氧化腔室1外部的动力辊折返，使原丝多次穿过氧化腔室1，在氧化腔室1内形成多层的原丝丝束，此时就需要对应原丝的层数，每层至少设置一个监测装置，来单独地对每层地原丝状况进行监测。
28.每个监测装置包括对称设置在氧化腔室1相对两个内壁上的发射装置2和接收装置3，以及设置在氧化腔室1外的反馈装置4；原丝穿过发射装置2和接收装置3之间；
29.其中，发射装置2包括多个竖直分布的激光发射器21，接收装置3包括多个竖直分
布的激光接收器31，每个激光发射器21发射出的激光由对应的一个激光接收器31接收；
30.反馈装置4与接收装置3相连，用于反应所有激光接收器31对激光的接收信息。
31.本氧化炉及监测系统的具体工作如下：在碳纤维生产过程中，原丝丝束在气流的影响下容易产生振动、或者丝束的位置不在设计位置，影响原丝的预氧化效果，而在本氧化炉内，通过多个激光发射器21发射出一组面激光，并且由激光接收器31进行接收，在原丝进行预氧化时，由于原丝会穿过发射装置2和接收装置3之间，因此会对激光进行遮挡，导致部分的激光接收器31无法接收到激光，通过在反馈装置4上显示出没有接收到激光的激光接收器31，就可以反应出此时原丝丝束在炉内的位置，人员能够据此进行准确、及时地调整。
32.在多个激光接收器31中，位于最中间的记为正常区a，然后依次向外记为警告区b和异常区c，从而可以根据无法接收到激光的激光接收器31所在的区域，判断出原丝的状态：
33.无法接收到激光的激光接收器31在正常区a，说明丝束运行状态良好，无需干预；
34.无法接收到激光的激光接收器31在警告区b、或在正常区a和警告区b之间切换，说明丝束出现了位移或振动，此时位移或振动尚处于可控范围内，不需要立即处理；
35.无法接收到激光的激光接收器31在异常区c、或在正常区a、警告区b和异常区c之间切换，说明丝束位移或振动过大，此时可能出现擦丝、绕丝、缠丝等故障，需要报警提示人员尽快处理。
36.反馈装置4包括多个指示灯41，每个指示灯41与对应的一个激光接收器31连接，当激光接收器31传出的是接收到激光的信号时，指示灯41为一个状态（比如常亮）；当激光接收器31传出的是没有接收到激光的信号时，指示灯41为另一个状态（比如常暗）；通过指示灯41的状态的切换，人员可以直观地得出原丝在氧化炉内的位置和振动情况。多个指示灯41优选呈竖直分布设置，并且每个指示灯41优选和与其相连的激光接收器31在水平方向对齐，这样可以更加准确地还原出原丝的真实位置，便于人员进行调整。
37.反馈装置4还包括报警装置42，与最顶部和最底部的异常区c内的一个或多个激光接收器31连接，报警装置42可以是警示灯、蜂鸣器或两个都使用。当异常区c内的激光接收器31出现没有接收到激光的情况时，说明丝束已经达到报警状态，通过警示灯、蜂鸣器第一时间对人员进行提醒。
38.由于单个竖列的激光发射器21和激光接收器31只能监测到原丝上的一个点，难以反应出原丝更具体的位置、角度（如图4的中间一列激光发射器21和对应的激光接收器31，其只能监测到原丝中间的一点，该点虽然在正常区，但原丝两侧实际已经达到了警告区的位置），因此优选地，需要每个监测装置中设置多个发射装置2和接收装置3，如图4所示，从而可以测量出该段原丝上的多个点，更好地反应出整段原丝的位置信息。
39.优选地，由于氧化腔室1的两端的气流容易产生突变，而中间段的原丝距离两端的动力辊都较远，因此这三处的原丝更容易产生偏移和振动，因此将监测装置分别设置在氧化腔室1的两端和中间段，通过对这三处的把控调整，就可以保证原丝整体的位置的准确性。
40.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化
和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。