技术领域
[0001] 本
申请涉及
碳化加工设备技术领域，特别是涉及一种
石墨化设备。
背景技术
[0002] 碳毡是碳
纤维毡的简称，其作为一种优秀的
隔热材料现已广泛应用于热工装备中，如
真空炉、晶体生长炉等。由于
碳纤维毡中存在着90％为空隙，在真空或惰性气氛中的隔热保温性能能非常优越，特别是在超高温下性能稳定，由于它重量轻，
比热容小，质地柔软，隔热效果好，作为隔热材料可大大节约
能量，因此，受到广泛的青睐。
[0003] 目前的碳毡石墨化设备，其主要是间歇对碳毡进行石墨化，石墨化
温度大多在1800℃以上，即将碳纤维毡原料板放入间歇式石墨化炉中加热，待其被加热到一定温度后保温一段时间，然后将间歇式石墨化炉停止加热并冷却至室温，之后将已石墨化后的成品碳纤维毡取出以完成单次加工操作，而后再重新装料并重复上述工艺步骤。然而，虽然该种加工过程能够满足基本的生产需要，但由于其单次加工的碳纤维毡规格有限，加工效率较低，且加工
质量也不够稳定，同时加工过程中加热设备需要不断进行升温降温操作，
能源消耗较大，给相关的工艺加工操作造成了诸多不便。
[0004] 因此，在
现有技术的
基础上，一种提高碳毡石墨化效率的石墨化设备，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供一种石墨化设备，能够连续进行碳毡的石墨化生产，生产效率高。
[0006] 本发明提供的技术方案如下：
[0007] 一种石墨化设备，用于碳毡的石墨化，包括依次设置且相互连通的预
热机构、石墨化机构、保温机构与冷却机构，以及用于向所述预热机构输送碳毡原料的放卷机构，用于收卷所述冷却机构输出的成品碳毡且为碳毡的移动提供动
力的收卷机构，在所述预热机构上设置有第一
密封件，在所述冷却机构上设置有第二密封件，所述第一密封件与所述第二密封件配合，以使得所述预热机构、所述石墨化机构、所述保温机构与所述冷却机构呈密闭腔体。
[0008] 优选地，在所述预热机构、所述石墨化机构、所述保温机构与所述冷却机构的内部均设置有托辊，所述托辊的轴线垂直于碳毡输送方向设置。
[0009] 优选地，所述石墨化机构包括壳体，在所述壳体内设置有加热腔，在所述壳体内壁上设置有
内衬，在所述内衬上设置有至少一件加热体，在所述加热腔内设置有托辊。
[0010] 优选地，所述内衬上设置有加热体具体为，所述加热体包括固定在所述内衬上的一对
水冷
电极，所述水冷电极与加热源连接，在所述水冷电极上设置有石墨加热棒，所述石墨加热棒的两端分别与两水冷电极连接。
[0011] 优选地，在所述壳体上设置有进气管，所述进气管与所述保护气源连接，用于向所述加热腔内通入保护气体。
[0012] 优选地，在所述壳体上设置有维修口，在所述壳体上设置有用于关闭所述维修口的盖体，在所述盖体的底部设置有盖体保温层。
[0013] 优选地，在所述内衬与所述保温层靠所述加热腔的一侧设置有抗
氧化层。
[0014] 优选地，在所述加热体的表面设置有抗氧化层。
[0015] 优选地，盖体保温层与内衬均由陶瓷纤维板、
莫来石纤维板、石墨硬毡板等组合而成的复合式结构，通过由碳/碳
复合材料制成的
螺栓连接成整体。
[0016] 优选地，所述收卷机构包括，
支架，安装在所述支架上且相
接触的两辊轮，以及用于驱动所述辊轮转动的
电机，所述第一冷却机构输出的碳毡置于两辊轮之间且同时与辊轮接触。
[0017] 优选地，所述收卷机构包括，支架，安装在所述支架上且能够在所述支架上转动的卷筒，所述卷筒用于收卷所述冷却机构输出的碳毡，在所述支架上还安装有用于驱动所述卷筒转动的电机。
[0018] 优选地，所述电机驱动所述卷筒转动具体为，在所述电机上设置有主动轮，在所述支架上竖直错位设置有两从动轮，在所述主动轮与所述从动轮上套设有传动带，以使得所述传动带与所述卷筒接触且能够带动所述卷筒转动。
[0019] 优选地，所述主动轮与所述从动轮均为传动
链轮，在所述卷筒上设置有收卷链轮，所述传动带为链条，所述链条套设在所述传动链轮上且与收卷链轮接触。
[0020] 优选地，所这冷却机构包括内壳体与
外壳体，在所述内壳体内设置有冷却腔体，所述托辊设置在所述冷却腔体内，所述内壳体与所述外壳体之间形成用于放置冷却剂的冷却剂储存腔。
[0021] 优选地，所述石墨化设备还包括
工作台，所述预热机构、所述石墨化机构、所述保温机构与所述冷却机构均设置在工作台上。
[0022] 优选地，所述放卷机构包括
支撑架，所述支撑架上设置有用于放置碳原料卷的放置槽。
[0023] 优选地，所述托辊为石墨材质。
[0024] 本发明的有益效果如下：
[0025] 本发明提供的石墨化设备，包括依次设置且相互连通的预热机构、石墨化机构、保温机构与冷却机构，以及用于向预热机构输送碳毡原料的放卷机构，用于收卷冷却机构输出的成品碳毡且为碳毡的移动提供动力的收卷机构，在预热机构上设置有第一密封件，在冷却机构上设置有第二密封件，第一密封件与第二密封件配合，以使得预热机构、石墨化机构、保温机构与冷却机构呈密闭腔体。当碳毡原料在收卷机构的牵引下由放卷机构进入预热机构进行预
热处理，经过预热处理的碳毡进入石墨化机构内进行石墨化处理，完成后再进入保温机构内进行保温，最后经
过冷却机构的冷却，由收卷机构将石墨化后的碳毡进行收卷，完成碳毡石墨化的整个过程。由上述结构可知，碳毡石墨化的整个过程均在移动中完成，因此，与现有技术相比较，能够连续进行碳毡的石墨化生产，大大提高了碳毡石墨化生产效率。
附图说明
[0026] 为了更清楚地说明本申请
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申请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。
[0027] 图1为本发明实施例提供的石墨化设备的结构示意图；
[0028] 图2为本发明实施例中石墨化机构的结构示意图；
[0029] 图3为本发明实施例中石墨化机构的截面结构示意图；
[0030] 图4为本发明实施例中冷却机构的结构示意图；
[0031] 图5为本发明实施例中收卷机构的一种结构示意图；
[0032] 图6为本发明实施例中收卷机构的另一种结构示意图。
具体实施方式
[0033] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0034] 请如图1至图6所示，本发明实施例提供一种石墨化设备，用于碳毡的石墨化，包括依次设置且相互连通的预热机构1、石墨化机构2、保温机构3与冷却机构4，以及用于向预热机构1输送碳毡原料的放卷机构5，用于收卷冷却机构4输出的成品碳毡且为碳毡的移动提供动力的收卷机构6，在预热机构1上设置有第一密封件71，在冷却机构4上设置有第二密封件72，第一密封件71与第二密封件72配合，以使得预热机构1、石墨化机构2、保温机构3与冷却机构4呈密闭腔体。
[0035] 现有的碳毡石墨化设备在碳毡的石墨化中，将碳毡原料放入间歇式石墨化炉中加热，待其被加热到一定温度后保温一段时间，然后将间歇式石墨化炉停止加热并冷却至室温，之后将已石墨化后的成品碳纤维毡取出以完成单次加工操作，而后再重新装料并重复上述工艺步骤。然而，虽然该种加工过程能够满足基本的生产需要，但由于其单次加工的碳纤维毡规格有限，加工效率较低，且加工质量也不够稳定，同时加工过程中加热设备需要不断进行升温降温操作，能源消耗较大，给相关的工艺加工操作造成了诸多不便。
[0036] 而采用本发明实施例所提供的石墨化设备来实现碳毡的石墨化处理，当碳毡原料在收卷机构6的牵引下由放卷机构5进入预热机构1进行预热处理，经过预热处理的碳毡进入石墨化机构2内进行石墨化处理，完成后再进入保温机构3内进行保温，最后经过冷却机构4的冷却，由收卷机构6将石墨化后的碳毡进行收卷，完成碳毡石墨化的整个过程。由上述结构可知，碳毡石墨化的整个过程均在移动中完成，因此，与现有技术相比较，能够连续进行碳毡的石墨化生产，大大提高了碳毡石墨化生产效率。
[0037] 需要说明的是，碳毡的石墨化需要的温度非常高，一般为1800℃以上，如果碳毡直接从放卷机构5进入石墨化机构3内，则对入口的结构与材质提出了非常高的要求，不仅成本很高，且实现非常困难。预热机构1的设置，能够对进入石墨化机构2内的碳毡进行预热，从而降低了入口的结构与材质的要求，实现容易，且成本低。保温机构3的设置，能够对石墨化后的碳毡进行初步降温，对碳毡起到非常好的过渡作用，从而降低了冷却机构4入口的结构与材质的要求，实现容易，且成本低。
[0038] 本发明实施例中，在预热机构1、石墨化机构2、保温机构3与冷却机构4的内部均设置有托辊8，托辊8的轴线垂直于碳毡输送方向。碳毡在石墨化的过程中，其移动的动力来自于收卷机构6所提供的
牵引力，托辊8的设置，使得碳毡在移动的过程中更加容易，降低了收卷机构6的负荷。
[0039] 碳毡的石墨化需要的温度非常高，一般为1800℃以上，因此，本发明实施例中的托辊优选采用石墨材质。
[0040] 请如图2所示，本发明实施例中的石墨化机构2优选包括壳体21，在壳体21内设置有加热腔22，在壳体21内壁上设置有内衬23，在内衬23上设置有至少一件加热体(图中未标出)，在加热腔22内设置有托辊8。
[0041] 其中，壳体21为采用型
钢与钢板
焊接成的密封结构，能够有效防止热量
泄漏，保证石墨化机构的安全性，降低能源消耗。
[0042] 其中，加热体的结构请如图3所示，图3为石墨化机构2的截面结构示意图。加热体包括固定在内衬23上的一对水冷电极24，水冷电极24与加热源连接，在水冷电极24上设置有石墨加热棒25，石墨加热棒25的两端分别与两水冷电极24连接。
[0043] 现有碳毡石墨化热加的加热体的电极从炉体两侧引出，由于炉内存在大量碳纤维丝，碳纤维丝的
导电性能好，运行一段时间后碳纤维丝沉积在两侧的电极接头处，造成电极处引弧打火现象。而且，石墨加热棒采用多点支撑的方式固定在
炉膛内部，两侧及顶部均设置有支撑点，其空间
自由度大部分或全部被约束。设备升温或降温过程中，石墨加热棒的热膨冷缩量被约束，就会在加热器内部会产生大的热
应力，容易造成加热器
变形，严重时甚至可能造成加热体损坏，大大降低了加热体的使用寿命，甚至可能引发安全事故。另外出于安全考虑，需定期更换变形或损坏的加热体，也增加了生产成本。
[0044] 本发明实施例中的加热体，水冷电极24竖直放置，碳纤维丝无法在水冷电极24表面堆积，避免高导电性碳纤维丝长期堆积引起的引弧打火现象，延长了电极的使用寿命，保证了设备运行的安全性；且由于石墨加热棒25悬空吊挂于加热腔22内，整个石墨加热棒25仅在与水冷电极24连接处被固定住，其余方向均不受约束，能很好的吸收石墨加热棒25在加热或冷却过程中由热胀冷缩效应而形成的伸缩量，不会在石墨加热棒25内部产生大的
热应力而造成石墨加热棒25变形或损坏，影响设备运行、引发安全事故。
[0045] 本发明实施例中，在壳体21上设置有进气管，进气管与保护气源连接，用于向加热腔22内通入保护气体。其中，进气管均匀设置在壳体21上，保护气体可以吹扫残余在内衬夹层内的空气，并在工作时保证石墨化机构内的加热腔22内形成微
正压，保护加热体。
[0046] 本发明实施例中，在壳体21上还设置有维修口，在壳体21上设置有用于关闭维修口的盖体，在盖体的底部设置有盖体保温层。盖体与维修口的设置，便于加热腔22内部的清理和维修。
[0047] 其中，盖体保温层与内衬23均由陶瓷纤维板、莫来石纤维板、石墨硬毡板等组合而成的复合式结构，通过由碳/碳复合材料制成的螺栓连接成整体。既能最大限度抵抗加热腔22内残余氧气的侵袭，又能承受炉内1800℃以上的高温。
[0048] 本发明实施例中，在内衬23与盖体保温层靠加热腔22的一侧设置有抗氧化层。在加热体表面也设置有抗氧化层。其中，抗氧化层优选采用氮化
硼抗氧化涂层。抗氧化层的设置，提高了加热体、内衬与盖体保温层的抗氧化能力，提高了加热体的使用寿命。
[0049] 在壳体上还设置有红外观察口，便于实时观察加热腔内情况。
[0050] 本发明实施例中的收卷机构6的结构请如图6所示，包括支架61，安装在支架61上且能够在支架上转动的卷筒64，卷筒64用于收卷冷却机构4输出的碳毡10，在支架61上还安装有用于驱动卷筒64转动的电机63。
[0051] 其中，电机驱动卷筒64转动具体为，在电机63上设置有主动轮65，在支架61上竖直错位设置有两从动轮66，在主动轮65与从动轮66上套设有传动带67，以使得传动带67与卷筒64接触且能够带动卷筒64转动。
[0052] 其中，主动轮65与从动轮66均为传动链轮，在卷筒64上设置有收卷链轮68，传动带67为链条，链条套设在传动链轮上且与收卷链轮接触。
[0053] 电机63的运行使得主动轮65转动，从而带动从动轮66转动，由于两从动轮66在支架61上竖直错位设置，且主动轮65与从动轮66上套设有传动带67，且与收卷链轮接触，使得收卷链轮呈压迫，传动带67在移动的过程中带动收卷链轮转动，从而带动卷筒64转动，实现对冷却机构4输送出的成品碳毡的收卷。
[0054] 请如图5所示，图5为本发明实施例中收卷机构6的另一种实施方式的结构示意图。包括支架61，安装在支架61上且相接触的两辊轮62，以及用于驱动辊轮62转动的电机63，冷却机构4输出的碳毡置于两辊轮62之间且同时与辊轮62接触。收卷机构6所提供的牵引力为两接触的辊轮62与碳毡10之间的
摩擦力。
[0055] 请如图4所示，图4为本发明实施例中冷却机构的结构示意图。冷却机构4包括内壳体41与外壳体42，在内壳体41内设置有冷却腔体43，托辊8设置在冷却腔体43内，内壳体41与外壳体42之间形成用于放置冷却剂的冷却剂储存腔44。
[0056] 本发明实施例提供的石墨化设备还包括工作台9，预热机构1、石墨化机构2、保温机构3与冷却机构4均设置在工作台9上。当然，还可以在工作台底部设置行走部件。行走部件优选采用行走轮。
[0057] 放卷机构5包括支撑架51，在支撑架51上设置有用于放置碳毡原料的放置槽。
[0058] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种
修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
