一种碳纤维生产用高温碳化炉马弗加热器的制作方法

本实用新型涉及碳纤维碳化工艺中的高温碳化炉用加热装置，具体涉及一种碳纤维生产用高温碳化炉马弗加热器。

背景技术：

碳纤维及其复合材料具有高强度、高模量、耐疲劳，能导电，传热性好，热膨胀系数小等优异性能，已在军事及民用工业的各个领域取得广泛应用。碳纤维增强的复合材料可以应用于飞机制造等军工领域、风力发电叶片等工业领域，以及用于制造火箭顶板、机动船、工业机器人、汽车板簧、驱动轴、球棒、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料等。碳纤维是典型的高科技领域中的新型工业材料。

目前碳纤维生产用高温碳化炉中，加热元件为硅碳棒或硅钼棒，最高温度不超过1450℃且高温容易变弯，不能满足1100℃-2800℃宽口高温碳化炉高温状态下高模量碳纤维的规模化生产；此外，现有的加热元件仅分布在马弗的两侧，没有分布在马弗的四周，导致马弗受热不均，导致马弗的腔体内热量传递不均匀，影响碳纤维的碳化工艺。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种碳纤维生产用高温碳化炉马弗加热器，既能提高碳纤维碳化工艺的效率，又能满足1100℃-2800℃高温状态下高模量碳纤维的规模化生产。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种碳纤维生产用高温碳化炉马弗加热器，包括第一连接件和多个加热组件，每个加热组件包括多根发热体和多个第二连接件，多根发热体通过多个第二连接件连接起来并形成呈长方体状的加热组件，多个加热组件并联在第一连接件上形成加热器，每个加热组件上连接有电极。

进一步的，加热器底部连接有高度可调节的支撑件。

进一步的，第二连接件为三角接头，三角接头的三个接头互为90°，三个接头分别与三根发热体通过螺纹连接。

进一步的，第二连接件为三角接头，三角接头的三个接头互为90°，三个接头分别与三根发热体套接，三个接头分别套在三根发热体上或者三根发热体分别套在三个接头上。

进一步的，第二连接件为条状接头，条状接头上至少开设有两个横向孔和两个竖向孔，发热体穿过横向孔或竖向孔并套接在条状接头上；或者发热体穿过横向孔或竖向孔并通过螺栓连接在条状接头上；或者发热体的一端穿过横向孔或竖向孔并套接在条状接头上，发热体的另一端穿过另一个条状接头的横向孔或竖向孔并通过螺栓连接在该条状接头上。

进一步的，第二连接件为条状接头，条状接头上至少开设有两个横向凹槽和两个竖向凹槽，发热体上设有与横向凹槽或竖向凹槽匹配的凸起，发热体上的凸起位于横向凹槽或竖向凹槽中。

进一步的，发热体呈棒状、管状、方条状或板状，呈棒状或管状的发热体的直径为20-100mm，呈方条状或板状的发热体的宽度为20-50mm。

进一步的，发热体、第一连接件和第二连接件采用石墨或碳碳复合材料制成，石墨的电阻率为7-17ω·m。

进一步的，加热器采用三相电源为电极供电，加热器通过星形接法或三角形接法与三相电源连接。

进一步的，电极和支撑件上套装有绝缘套。

总的说来，本实用新型具有如下优点：

本实用新型采用石墨作为发热体、第一连接件和第二连接件的原材料，能够满足连续化碳纤维生产过程中对于高温碳化炉性能的要求，同时加热器围绕在马弗的四周，使得马弗受热均匀，保证马弗的腔体内热量传递均匀，提高了碳纤维碳化工艺的效率，实现了1100℃-2800℃高温状态下高模量碳纤维的规模化生产。

附图说明

图1是本实用新型的第二连接件与发热体采用第五种连接方式时加热组件的主视图。

图2是本实用新型的第二连接件与发热体采用第五种连接方式时加热器的俯视图。

图3是本实用新型的第二连接件为条状接头时加热组件的结构示意图。

图4是本实用新型的第二连接件为三角接头时加热组件的结构示意图。

图5是三角接头的结构示意图。

其中，1为第一连接件，2为加热组件，3为发热体，4为第二连接件，5为电极，6为支撑件，7为马弗。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式来对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1和图2所示，一种碳纤维生产用高温碳化炉马弗加热器，这里所说的高温碳化炉，是指温度范围为1100℃-2800℃的碳化炉，包括第一连接件和多个加热组件，每个加热组件包括多根发热体和多个第二连接件，多根发热体通过多个第二连接件连接起来并形成呈长方体状的加热组件，多个加热组件并联在第一连接件上形成加热器，每个加热组件上连接有电极，加热器底部连接有高度可调节的支撑件。在本实施方式中，一个加热器包括三个加热组件，每个加热组件上连接有一个电极，电极的一端通过螺纹、螺栓或其他可拆卸的方式连接在发热体上或者第二连接件上，电极的另一端固定在一墙体上，当电极出现问题时能单独拆卸更换；多根发热体和多个第二连接件形成闭合的回路，即一个加热组件就能形成一个闭合的回路，再通过第一连接件将三个加热组件连接起来形成加热器，第一连接件通过螺纹、螺栓或其他可拆卸的方式连接三个加热组件，三个加热组件并联在第一连接件上。由于发热体、第一连接件和第二连接件采用石墨或碳碳复合材料制成，所以能保证电流顺利通过发热体、第一连接件和第二连接件，保证发热效率。每个加热组件呈长方体状，三个加热组件形成的加热器也呈长方体状，加热器用于给马弗加热，马弗位于加热器内部，即加热器围绕在马弗的四周，可以充分的给马弗加热，使得马弗受热均匀，保证马弗的腔体内热量传递均匀。加热器底部连接有高度可调节的支撑件，支撑件用于支撑加热器，通过调节支撑件的高度，可调整加热器的高度，使加热器的高度适应马弗的高度。电极和支撑件上套装有绝缘套，绝缘套能够防止导电，保证用电安全。

加热器采用三相电源为电极供电，加热器通过星形接法或三角形接法与三相电源连接。三相电源、星形接法和三角形接法为现有技术，加热器如何通过星形接法或三角形接法与三相电源连接也属于现有技术，在本实施方式中，加热器的三个加热组件是并联的方式，加热器采用星形接法与三相电源连接，三个加热组件的三个电极分别于与三相电源连接。

第二连接件与发热体连接的方式包括但不限于以下六种：

第一种方式：如图4和图5所示，第二连接件为三角接头，三角接头的三个接头互为90°，三个接头分别与三根发热体通过螺纹连接。当采用三角接头作为第二连接件时，一个呈长方体状的加热组件包括12根发热体，8个三角接头，12根发热体的长度不等，沿加热组件长度方向上的4根发热体长度相等，沿加热组件宽度方向上的4根发热体长度相等，沿加热组件高度方向上的4根发热体长度相等，一个三角接头可连接加热组件一个角上的三根发热体，这三根发热体分别是一根沿加热组件长度方向上的发热体、一根沿加热组件宽度方向上的发热体、一根沿加热组件高度方向上的发热体。

第二种方式：如图4和图5所示，第二连接件为三角接头，三角接头的三个接头互为90°，三个接头分别与三根发热体套接，三个接头分别套在三根发热体上或者三根发热体分别套在三个接头上。发热体呈棒状，三角接头的三个接头呈管状，三个接头的内径略大于发热体的直径，三根发热体分别伸入到三个接头中，即三个接头分别套在三根发热体上；或者是发热体呈管状，三角接头的三个接头呈棒状，发热体的内径略大于三个接头的直径，三个接头分别伸入到三根发热体中，即三根发热体分别套在三个接头上。

第三种方式：如图3所示，第二连接件为条状接头，条状接头上开设有两个横向孔和两个竖向孔，发热体穿过横向孔或竖向孔并套接在条状接头上。当采用条状接头作为第二连接件时，一个呈长方体状的加热组件包括8根发热体，4个条状接头，8根发热体的长度不等，沿加热组件长度方向上的4根发热体长度相等，沿加热组件高度方向上的4根发热体长度相等，而4个条状接头沿加热组件的宽度方向分布，4个条状接头的长度也相等。条状接头的前端开设有一个横向孔和一个竖向孔，条状接头的后端也开设有一个横向孔和一个竖向孔，一个条状接头可连接两根沿加热组件长度方向上的发热体，一个条状接头可连接两根沿加热组件高度方向上的发热体；两根沿加热组件长度方向上的发热体分别穿过条状接头前端和后端的横向孔并套接在条状接头上，即条状接头前端和后端的横向孔分别套在两根沿加热组件长度方向的发热体上，两根沿加热组件高度方向上的发热体分别穿过条状接头前端和后端的竖向孔并套接在条状接头上，即条状接头前端和后端的竖向孔分别套在两根沿加热组件高度方向的发热体上。

第四种方式：如图3所示，第二连接件为条状接头，条状接头上开设有两个横向孔和两个竖向孔，发热体穿过横向孔或竖向孔并通过螺栓连接在条状接头上。条状接头的前端开设有一个横向孔和一个竖向孔，条状接头的后端也开设有一个横向孔和一个竖向孔，一个条状接头可连接两根沿加热组件长度方向上的发热体，一个条状接头可连接两根沿加热组件高度方向上的发热体，两根沿加热组件长度方向上的发热体分别穿过条状接头前端和后端的横向孔，并通过螺栓连接在条状接头上，两根沿加热组件高度方向上的发热体分别穿过条状接头前端和后端的竖向孔，并通过螺栓连接在条状接头上。

第五种方式：如图1、图2和图3所示，第二连接件为条状接头，条状接头上开设有两个横向孔和两个竖向孔，发热体的一端穿过横向孔或竖向孔并套接在条状接头上，发热体的另一端穿过另一个条状接头的横向孔或竖向孔并通过螺栓连接在该条状接头上。条状接头的前端开设有一个横向孔和一个竖向孔，条状接头的后端也开设有一个横向孔和一个竖向孔，一个条状接头可连接两根沿加热组件长度方向上的发热体，一个条状接头可连接两根沿加热组件高度方向上的发热体；沿加热组件长度方向上的发热体的一端穿过条状接头前端或后端的横向孔，并套接在条状接头上，沿加热组件长度方向上的发热体的另一端穿过另一个条状接头前端或后端的横向孔，并通过螺栓连接在该条状接头上；沿加热组件高度方向上的发热体的一端穿过条状接头前端或后端的竖向孔，并套接在条状接头上，沿加热组件高度方向上的发热体的另一端穿过另一个条状接头前端或后端的竖向孔，并通过螺栓连接在该条状接头上。

第六种方式：如图3所示，第二连接件为条状接头，条状接头上开设有两个横向凹槽和两个竖向凹槽，发热体上设有与横向凹槽或竖向凹槽匹配的凸起，发热体上的凸起位于横向凹槽或竖向凹槽中。条状接头的前端开设有一个横向凹槽和一个竖向凹槽，条状接头的后端也开设有一个横向凹槽和一个竖向凹槽，一个条状接头可连接两根沿加热组件长度方向上的发热体，一个条状接头可连接两根沿加热组件高度方向上的发热体，沿加热组件长度方向上的发热体上设有与横向凹槽匹配的凸起，沿加热组件高度方向上的发热体上设有与竖向凹槽匹配的凸起，两根沿加热组件长度方向上的发热体上的凸起分别卡在条状接头前端和后端的横向凹槽中，将两根沿加热组件长度方向上的发热体连接在条状接头上，两根沿加热组件高度方向上的发热体上的凸起分别卡在条状接头前端和后端的竖向凹槽中，将两根沿加热组件高度方向上的发热体连接在条状接头上。

上述所说的第二连接件与发热体连接的六种方式均为可拆卸连接的方式，当发热体或第二连接件出现问题时，能单独拆卸更换。

发热体呈棒状、管状、方条状或板状，呈棒状或管状的发热体的直径为20-100mm，呈方条状或板状的发热体的宽度为20-50mm。发热体、第一连接件和第二连接件采用石墨或碳碳复合材料制成，石墨的电阻率为7-17ω·m。本实施方式中所说的高温碳化炉，是指温度范围为1100℃-2800℃的碳化炉，而石墨在3000℃才开始分解，并且电阻率小，采用石墨作为发热体、第一连接件和第二连接件的原材料，能够满足连续化碳纤维生产过程中对于高温碳化炉性能的要求，实现1100℃-2800℃高温状态下高模量碳纤维的规模化生产。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

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