[发明专利]一种碳纤维原丝凝固浴生产现场模拟装置、平台及方法装置

说明书

本发明提供一种碳纤维原丝凝固浴生产现场模拟装置、平台及方法装置，装置包括：上位机、多个在线传感器、原液罐、凝固浴模拟场、凝固浴循环罐和凝固液回收罐；所述原液罐通过原液进口与所述凝固浴模拟场连通；所述凝固浴循环罐通过补液进口与所述凝固浴模拟场连通；所述凝固液回收罐通过凝固液出口与所述凝固浴模拟场连通；所述多个在线传感器与原液罐、凝固浴模拟场、凝固浴循环罐及凝固液回收罐上设置的多个监测点分别对应连接；所述上位机用于实时处理在线传感器报送的检测数据，并根据处理结果实现对各部件流量的控制和调节。本发明提供的装置使得凝固浴中的浓度接近理想状态，保证脱酸效果，满足原丝的质量控制。

技术领域

本发明涉及碳纤维原丝生产技术，具体涉及一种碳纤维原丝凝固浴生产现场模拟装置、平台及方法装置。

背景技术

碳纤维材料是新一代的军民两用材料，在卫星、运载火箭、战术导弹、飞机及宇宙飞船等尖端技术领域，以及体育器材、建筑材料、医疗器械、机械工业等领域有着广泛的应用。高性能碳纤维原丝是生产高性能碳纤维材料的前提，碳纤维原丝的质量直接决定着最终碳纤维产品的品质。如何提高碳纤维原丝的质量已经成为高性能碳纤维制造技术中的关键问题。

碳纤维原丝的性能主要受制造工艺的影响，工艺参数的优化设计和精准调控是提高碳纤维原丝质量的核心所在。图1显示了一种常用的碳纤维原丝制造装置，包括凝固液循环槽1、凝固浴浴槽2及原丝传输设备3、凝固液回收槽4等部件。为了维持凝固浴浴槽中的凝固液的各种参数(例如浓度、温度等)满足生产的需要，对于凝固浴浴槽中的凝固液，会通过与凝固浴浴槽相连的凝固液循环槽进行补充。凝固浴浴槽与凝固浴液循环槽之间通过管道相通，在凝固液循环槽中进行凝固浴溶液的配制，在凝固浴溶液循环槽中，不同浓度、不同温度的液体(例如，高浓度二甲基亚砜溶液，高温水和低温水)被均匀混合成凝固液送入凝固浴浴槽中，供纺丝使用。设置凝固液循环槽的目的是为了提供一个缓冲作用，减小凝固液准备过程对凝固过程的干扰，避免直接对凝固浴浴槽进液时带来的工艺参数的波动。凝固浴浴槽中多余的溶液则可通过浴槽尾部的溢流口排出，并循环至凝固液回收槽对其进行回收，以供重复使用或排放。

上述生产工艺注意到了凝固浴过程参数对原丝质量的影响，并设置凝固液循环槽来调控凝固浴槽中的凝固液浓度，但由于凝固液循环槽与凝固浴之间往往是采用传统的电磁阀定期通断控制技术，无法实时监测和补充凝固液，且只有一个补液口用于补液，无法解决补液时凝固槽内的浓度分布不均的技术问题。因此，仍难以避免凝固浴中各项参数的波动对原丝生产质量的影响。

为了实现对纺丝原液凝固过程中凝固浴参数的控制，CN109032227A公开了一种凝固浴浓度自动调控装置，所述装置包括凝固浴储存箱、凝固浴冷却装置、凝固浴槽，凝固浴储存箱、凝固浴冷却装置、凝固浴槽依次相连，在凝固浴冷却装置、凝固浴槽之间增设浓度检测装置，用于对注入凝固浴槽的凝固液进行浓度的实时检测，并配合数显仪表实时显示流动过程中凝固液的浓度。

上述设备仅对进入凝固浴槽之前的凝固液浓度进行检测和控制，无法实现对凝固浴进行全方面调控的目的，并且这种手段同样是通过一个补液口进行补液，无法解决补液时凝固槽内的浓度分布不均的技术问题。

因此，本领域亟需一种能够实时监测和在线调节碳纤维原丝凝固浴生工艺的方法及装置。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种碳纤维原丝凝固浴生产现场模拟方法及装置。

一种碳纤维原丝凝固浴生产现场模拟装置，包括：上位机、多个在线传感器、原液罐、凝固浴模拟场、凝固浴循环罐和凝固液回收罐；

所述原液罐通过原液进口与所述凝固浴模拟场连通；

所述凝固浴循环罐通过补液进口与所述凝固浴模拟场连通；

所述凝固液回收罐通过凝固液出口与所述凝固浴模拟场连通；