一种碳化炉气氛平衡系统
技术领域
本发明涉及碳纤维生产工艺技术领域，具体涉及一种碳化炉气氛平衡系统。
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，已在军事及民用的各个领域取得广泛应用。碳纤维作为发展尖端武器的必备原材料，特别是战略导弹、歼击机、核能设备所迫切需求的结构功能材料的主要增强材料；碳纤维增强的复合材料还广泛应用于卫星、航空航天、风力发电叶片等领域，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。碳纤维在军事及民用的各个领域需求量都很大。
目前，在碳纤维生产过程中用到的低温炉、高温炉和超高温炉等碳化炉中，均存在气氛不平衡的现象，即碳化炉的炉体内和炉体外的气体压力不平衡；而碳化炉在运行时炉体内需要保持微正压，炉体内会有少部分气体往外流，炉体内保持微正压既能防止炉体外的气体进入炉内对炉膛造成损害，也能防止炉内的大量惰性气体和废气泄漏，因此，当碳化炉的气氛不平衡容易导致碳化炉内的大量气体外泄；碳化炉通常是在惰性气体的保护下完成化学反应的，惰性气体通常是用氮气或氩气，反应过程中会产生废气，要及时排出，否则废气容易损坏碳化炉炉体内腔；现有的碳化炉消耗的惰性气体过多，加大了生产成本，并且密封不完善，废气容易泄露到车间内。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种碳化炉气氛平衡系统，使得丝束在碳化过程中气氛保持平衡，能有效排出丝束在碳化过程中产生的废气，防止废气泄漏，还能减少惰性气体的用量。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种碳化炉气氛平衡系统，包括沿着丝束运行路径依次连接的用于将丝束入口处废气排出的入口紧急排气罩、用于防止炉体外气体随着丝束进入碳化炉内的入口密封腔、用于向碳化炉内补充惰性气体的入口工艺腔、用于对丝束进行碳化处理的碳化炉、用于对丝束进行冷却的出口冷却腔、用于防止碳化炉内气体随着丝束流出的出口密封腔、用于将丝束出口处的废气排出的出口紧急排气罩；
或者包括沿着丝束运行路径依次连接的用于将丝束入口处废气排出的入口紧急排气罩、用于防止炉体外气体随着丝束进入碳化炉内的入口密封腔、用于将碳化炉内废气排出的入口排废腔、用于对丝束进行碳化处理的碳化炉、用于对丝束进行冷却的出口冷却腔、用于防止碳化炉内气体随着丝束流出的出口密封腔、用于将丝束出口处的废气排出的出口紧急排气罩。
进一步的，气氛平衡系统还包括用于向碳化炉内补充惰性气体的出口工艺腔，出口工艺腔连接在碳化炉和出口冷却腔之间；
进一步的，气氛平衡系统还包括用于将碳化炉内废气排出的出口排废腔，出口排废腔连接在碳化炉和出口冷却腔之间。
进一步的，入口紧急排气罩和出口紧急排气罩的结构相同；
入口紧急排气罩的顶部设有排气口，排气口底部设有过滤网，入口紧急排气罩的前端或两侧设有可向上翻起的盖板。
进一步的，入口密封腔和出口密封腔的结构相同；
入口密封腔的前端和后端均设有开口，入口密封腔前端和后端的开口处均设有两个可上下滑动的门封板，门封板上设有调节固定件；
入口密封腔沿其宽度方向划分为多个区间，相邻的两个区间之间安装有隔板，每个区间的内部结构都相同；
对于每一个区间，区间内包括上部区域、中部区域和下部区域，区间的顶部和底部均固定连接有两条槽钢，与顶部固定连接的两条槽钢之间支撑有上部匀风板，与底部固定连接的两条槽钢之间支撑有下部匀风板，槽钢上设有限定匀风板的限位固定条，上部匀风板以上的空间为上部区域，下部匀风板以下的空间为下部区域，上部匀风板和下部匀风板之间的空间为中部区域，上部区域和下部区域内均设有惰性气体供应管道。
进一步的，入口密封腔的一侧或两侧设有可拆卸的门，可拆卸的门为一个整体门或多个独立门，可拆卸的门上设有密封条。
进一步的，入口工艺腔和出口工艺腔的结构相同；
入口工艺腔的前端和后端均设有开口；
入口工艺腔沿其宽度方向划分为第一区间和第二区间，第一区间内包括上部区域、中部区域和下部区域；第一区间的上部前、后两侧壁上均固定连接有角钢，第一区间的下部前、后两侧壁上均固定连接有角钢，第一区间上部的两条角钢之间支撑有上部匀风板，第一区间下部的两条角钢之间支撑有下部匀风板，角钢上设有限定匀风板的限位固定条，上部匀风板以上的空间为上部区域，下部匀风板以下的空间为下部区域，上部匀风板和下部匀风板之间的空间为中部区域，上部区域和下部区域内均设有惰性气体供应管道。
进一步的，入口工艺腔第一区间的一侧或两侧设有可拆卸的门，可拆卸的门为一个整体门或多个独立门，可拆卸的门上设有密封条。
进一步的，入口排废腔和出口排废腔的结构相同；
入口排废腔的前端和后端均设有开口；
入口排废腔沿其宽度方向划分为第一区间和第二区间，第一区间内包括上部区域、中部区域和下部区域；第一区间的上部前、后两侧壁上均固定连接有角钢，第一区间的下部前、后两侧壁上均固定连接有角钢，第一区间上部的两条角钢之间支撑有上部匀风板，第一区间下部的两条角钢之间支撑有下部匀风板，角钢上设有限定匀风板的限位固定条，上部匀风板以上的空间为上部区域，下部匀风板以下的空间为下部区域，上部匀风板和下部匀风板之间的空间为中部区域，上部区域和下部区域内均设有惰性气体供应管道，第二区间内设有排废管道。
进一步的，入口排废腔第一区间的一侧或两侧设有可拆卸的门，可拆卸的门为一个整体门或多个独立门，可拆卸的门上设有密封条。
进一步的，出口冷却腔的前端和后端均设有开口；
出口冷却腔沿其宽度方向划分为多个区间，相邻的两个区间之间安装有隔板，每个区间的内部结构都相同；
对于每一个区间，区间内包括上部区域、中部区域和下部区域，区间的顶部和底部均固定连接有两条槽钢，与顶部固定连接的两条槽钢之间支撑有上部匀风板，与底部固定连接的两条槽钢之间支撑有下部匀风板，槽钢上设有限定匀风板的限位固定条，上部匀风板以上的空间为上部区域，下部匀风板以下的空间为下部区域，上部匀风板和下部匀风板之间的空间为中部区域，上部区域和下部区域内均设有惰性气体供应管道。
进一步的，出口冷却腔的一侧或两侧设有可拆卸的门，可拆卸的门为一个整体门或多个独立门，可拆卸的门上设有密封条。
进一步的，入口紧急排气罩、入口密封腔与水平线之间的角度均为0至-3度，入口工艺腔或入口排废腔与水平线之间的角度为0至-3度，出口冷却腔、出口密封腔、出口紧急排气罩与水平线之间的角度均为0至3度。
进一步的，出口工艺腔与水平线之间的角度为0至3度。
进一步的，出口排废腔与水平线之间的角度为0至3度。
进一步的，碳化炉上连接有多根炉体排废管道。
进一步的，碳化炉为低温碳化炉、高温碳化炉或超高温碳化炉。
进一步的，入口密封腔、出口密封腔和出口冷却腔底部均设有移动式支撑架。
总的说来，本发明具有如下优点：
1、本发明的入口紧急排气罩和出口紧急排气罩能在平衡系统的入口端和出口端抽排废气，防止碳化炉内的废气泄漏，入口密封腔能防止氧气进入碳化炉中，出口密封腔能防止碳化炉内的气体流出，出口冷却腔能对丝束进行冷却，防止丝束出炉后氧化，入口排废腔或出口排废腔能将碳化炉内的废气排出，入口工艺腔或出口工艺腔能根据碳化炉内的废气排放情况，补充惰性气体。
2、本发明使得丝束在整个碳化过程中气氛保持平衡，能有效排出丝束在碳化过程中产生的废气，减少废气对碳化炉内部的损伤，提高碳化炉的使用寿命；能有效防止废气泄漏，还能减少惰性气体的用量，提高丝束的碳化工艺质量。
附图说明
图1是本发明入口紧急排气罩的侧面示意图。
图2是本发明入口紧急排气罩的正面示意图。
图3是本发明入口密封腔的结构示意图。
图4是本发明入口密封腔的内部结构示意图。
图5是本发明入口排废腔的结构示意图。
图6是本发明入口排废腔的内部结构示意图。
图7是本发明出口冷却腔的结构示意图。
图8是本发明出口冷却腔的内部结构示意图。
图9是本发明实施例一碳化炉气氛平衡系统的结构示意图。
图10是本发明入口工艺腔的结构示意图。
图11是本发明入口工艺腔的内部结构示意图。
图12是本发明实施例二碳化炉气氛平衡系统的结构示意图。
图13是本发明实施例三碳化炉气氛平衡系统的结构示意图。
其中：1为入口紧急排气罩，1-1为入口紧急排气罩的排气口，1-2为入口紧急排气罩的过滤网，1-3为入口紧急排气罩前端的盖板，1-4为入口紧急排气罩的支撑杆，1-5为入口紧急排气罩入口，2为入口密封腔，2-1为入口密封腔入口，2-2为入口密封腔出口，2-3为入口密封腔的门封板，2-4为入口密封腔的调节固定件，2-5为入口密封腔区间，2-6为入口密封腔的上部区域，2-7入口密封腔的下部区域，2-8为入口密封腔的中部区域，2-9为入口密封腔的隔板，2-10为入口密封腔的槽钢，2-11为入口密封腔的限位固定条，2-12为入口密封腔的上部匀风板，2-13为入口密封腔的下部匀风板，2-14为入口密封腔的惰性气体供应管道，2-15为入口密封腔可拆卸的门，2-16为入口密封腔移动式支撑架，3为入口排废腔，3-1为入口排废腔入口，3-2为入口排废腔出口，3-3为入口排废腔第一区间，3-4为入口排废腔第二区间，3-5为入口排废腔的上部区域，3-6为入口排废腔的下部区域，3-7为入口排废腔的中部区域，3-8为入口排废腔的角钢，3-9为入口排废腔的限位固定条，3-10为入口排废腔的上部匀风板，3-11为入口排废腔的下部匀风板，3-12为入口排废腔的惰性气体供应管道，3-13为入口排废腔的排废管道，3-14为入口排废腔可拆卸的门，4为碳化炉，4-1为炉体排废管道，5为出口冷却腔，5-1为出口冷却腔入口，5-2为出口冷却腔出口，5-3为出口冷却腔区间，5-4为出口冷却腔的上部区域，5-5为出口冷却腔的下部区域，5-6为出口冷却腔的中部区域，5-7为出口冷却腔的隔板，5-8为出口冷却腔的槽钢，5-9为出口冷却腔的限位固定条，5-10为出口冷却腔的上部匀风板，5-11为出口冷却腔的下部匀风板，5-12为出口冷却腔的惰性气体供应管道，5-13为出口冷却腔可拆卸的门，5-14为出口冷却腔移动式支撑架，6为出口密封腔，6-1为出口密封腔移动式支撑架，7为出口紧急排气罩，8为入口工艺腔，8-1为入口工艺腔入口，8-2为入口工艺腔出口，8-3为入口工艺腔第一区间，8-4为入口工艺腔第二区间，8-5为入口工艺腔的上部区域，8-6为入口工艺腔的下部区域，8-7为入口工艺腔的中部区域，8-8为入口工艺腔的角钢，8-9为入口工艺腔的限位固定条，8-10为入口工艺腔的上部匀风板，8-11为入口工艺腔的下部匀风板，8-12为入口工艺腔的惰性气体供应管道，8-13为入口工艺腔可拆卸的门，9为出口工艺腔。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。
实施例一
如图9所示，当碳化炉为高温碳化炉或超高温碳化炉时，一种碳化炉气氛平衡系统，包括沿着丝束运行路径依次连接的用于将丝束入口处废气排出的入口紧急排气罩、用于防止炉体外气体随着丝束进入碳化炉内的入口密封腔、用于将碳化炉内废气排出的入口排废腔、用于对丝束进行碳化处理的碳化炉、用于对丝束进行冷却的出口冷却腔、用于防止碳化炉内气体随着丝束流出的出口密封腔、用于将丝束出口处的废气排出的出口紧急排气罩。
如图1和图2所示，入口紧急排气罩的顶部设有排气口，排气口底部设有过滤网，入口紧急排气罩的前端或两侧设有可向上翻起的盖板，在本实施例中，入口紧急排气罩的前端设有可向上翻起的盖板，向上翻起的盖板通过入口紧急排气罩内的支撑机构支撑，支撑机构为支撑杆，盖板可向上翻起，便于查看入口紧急排气罩的内部情况；入口紧急排气罩的前端和后端均设有开口，入口紧急排气罩前端的开口为入口紧急排气罩入口，入口紧急排气罩后端的开口为入口紧急排气罩出口，丝束从入口紧急排气罩入口进入入口紧急排气罩内；入口紧急排气罩的顶部设有排气口，可以将流入到入口紧急排气罩中的废气排出，防止废气从入口紧急排气罩入口泄露到车间中。
出口紧急排气罩与入口紧急排气罩的结构相同，出口紧急排气罩的前端和后端均设有开口，出口紧急排气罩前端的开口为出口紧急排气罩出口，出口紧急排气罩后端的开口为出口紧急排气罩入口。
如图3和图4所示，入口密封腔的前端和后端均设有开口，入口密封腔前端和后端的开口处均设有两个可上下滑动的门封板，门封板上设有调节固定件，调节固定件可调节门封板向上或向下移动的距离，并可固定门封板；入口密封腔前端的开口为入口密封腔入口，入口密封腔后端的开口为入口密封腔出口，丝束从入口密封腔入口的上下两个门封板之间进入入口密封腔内。入口密封腔沿其宽度方向划分为多个区间，相邻的两个区间之间安装有隔板，隔板是一对固定式的隔板或者一对可独立上下调节的隔板，每个区间的内部结构都相同，在本实施例中，入口密封腔沿其宽度方向划分为3个区间，相邻的两个区间之间安装有一对可独立上下调节的隔板。对于每一个区间，区间内包括上部区域、中部区域和下部区域，区间的顶部和底部均固定连接有两条槽钢，与顶部固定连接的两条槽钢之间支撑有上部匀风板，与底部固定连接的两条槽钢之间支撑有下部匀风板，槽钢上设有限定匀风板的限位固定条，上部匀风板以上的空间为上部区域(上部匀风板与区间顶部之间的空间为上部区域)，下部匀风板以下的空间为下部区域(下部匀风板与区间底部之间的空间为下部区域)，上部匀风板和下部匀风板之间的空间为中部区域，上部区域和下部区域内均设有惰性气体供应管道。丝束从中部区域内穿过，上部区域内的惰性气体供应管道供应惰性气体，惰性气体穿过上部匀风板吹向丝束，下部区域内的惰性气体供应管道供应惰性气体，惰性气体穿过下部匀风板吹向丝束，上部区域和下部区域内的惰性气体在区间中上下对着丝束吹，确保氧气不会随着丝束进入到碳化炉内部。入口密封腔的一侧或两侧设有可拆卸的门，可拆卸的门为一个整体门或多个独立门，可拆卸的门上设有密封条；一个整体门是指入口密封腔的一侧的门是一体成型的一个整体，该门整体覆盖在入口密封腔的一侧，可整个安装和拆卸；多个独立门是指入口密封腔的一侧的门具有多个，并且每个门是独立的，可单独的安装和拆卸，具体来说，独立门可以是一个区间的独立门，也可以是区间内一个区域的独立门，独立门安装在入口密封腔的一侧，即独立门安装在区间的一侧，可打开独立门查看每个区间或者区间内的每个区域的情况；在本实施例中，入口密封腔的一侧设有可拆卸的门，可拆卸的门为一个整体门，可拆卸的门上设有密封条，可拆卸的门通过快速夹具压紧在入口密封腔上。
出口密封腔和入口密封腔的结构相同；出口密封腔的前端和后端均设有开口，出口密封腔前端的开口为出口密封腔出口，出口密封腔后端的开口为出口密封腔入口。
如图5和图6所示，入口排废腔的前端和后端均设有开口，入口排废腔前端的开口为入口排废腔入口，入口排废腔后端的开口为入口排废腔出口，丝束从入口排废腔入口进入入口排废腔内。入口排废腔沿其宽度方向划分为第一区间和第二区间，第一区间内包括上部区域、中部区域和下部区域；第一区间的上部前、后两侧壁上均固定连接有角钢，第一区间的下部前、后两侧壁上均固定连接有角钢，第一区间上部的两条角钢之间支撑有上部匀风板，第一区间下部的两条角钢之间支撑有下部匀风板，角钢上设有限定匀风板的限位固定条，上部匀风板以上的空间为上部区域(上部匀风板与第一区间顶部之间的空间为上部区域)，下部匀风板以下的空间为下部区域(下部匀风板与第一区间底部之间的空间为下部区域)，上部匀风板和下部匀风板之间的空间为中部区域，上部区域和下部区域内均设有惰性气体供应管道；丝束从中部区域内穿过，上部区域内的惰性气体供应管道供应惰性气体，惰性气体穿过上部匀风板吹向丝束，下部区域内的惰性气体供应管道供应惰性气体，惰性气体穿过下部匀风板吹向丝束，上部区域和下部区域内的惰性气体在第一区间中上下对着丝束吹，第二区间内设有排废管道，排废管道能够将碳化炉内的废气排出。入口排废腔第一区间的一侧或两侧设有可拆卸的门，可拆卸的门为一个整体门或多个独立门，可拆卸的门上设有密封条；一个整体门是指第一区间的一侧的门是一体成型的一个整体，该门整体覆盖在第一区间的一侧，可整个安装和拆卸；多个独立门是指第一区间的一侧的门具有多个，并且每个门是独立的，可单独的安装和拆卸，具体来说，独立门是第一区间内一个区域的独立门，独立门安装在第一区间的一侧，即独立门安装在区域的一侧，可打开独立门查看第一区间内的每个区域的情况；在本实施例中，第一区间的两侧均设有可拆卸的门，可拆卸的门为一个整体门，可拆卸的门上设有密封条，可拆卸的门通过快速夹具压紧在入口排废腔上。
如图7和图8所示，出口冷却腔的前端和后端均设有开口，出口冷却腔前端的开口为出口冷却腔入口，出口冷却腔后端的开口为出口冷却腔出口，丝束从出口冷却腔入口进入出口冷却腔内。出口冷却腔沿其宽度方向划分为多个区间，相邻的两个区间之间安装有隔板，隔板是一对固定式的隔板或者一对可独立上下调节的隔板，每个区间的内部结构都相同，在本实施例中，出口冷却腔沿其宽度方向划分为3个区间，相邻的两个区间之间安装有一对可独立上下调节的隔板。对于每一个区间，区间内包括上部区域、中部区域和下部区域，区间的顶部和底部均固定连接有两条槽钢，与顶部固定连接的两条槽钢之间支撑有上部匀风板，与底部固定连接的两条槽钢之间支撑有下部匀风板，槽钢上设有限定匀风板的限位固定条，上部匀风板以上的空间为上部区域(上部匀风板与区间顶部之间的空间为上部区域)，下部匀风板以下的空间为下部区域(下部匀风板与区间底部之间的空间为下部区域)，上部匀风板和下部匀风板之间的空间为中部区域，上部区域和下部区域内均设有惰性气体供应管道；丝束从中部区域内穿过，上部区域内的惰性气体供应管道供应惰性气体，惰性气体穿过上部匀风板吹向丝束，下部区域内的惰性气体供应管道供应惰性气体，惰性气体穿过下部匀风板吹向丝束，上部区域和下部区域内的惰性气体在区间中上下对着丝束吹，对丝束进行冷却，确保从碳化炉内出来的丝束不会因为温度过高而发生氧化。出口冷却腔的一侧或两侧设有可拆卸的门，可拆卸的门为一个整体门或多个独立门,可拆卸的门上设有密封条；一个整体门是指出口冷却腔的一侧的门是一体成型的一个整体，该门整体覆盖在出口冷却腔的一侧，可整个安装和拆卸；多个独立门是指出口冷却腔的一侧的门具有多个，并且每个门是独立的，可单独的安装和拆卸，具体来说，独立门可以是一个区间的独立门，也可以是区间内一个区域的独立门，独立门安装在出口冷却腔的一侧，即独立门安装在区间的一侧，可打开独立门查看每个区间或者区间内的每个区域的情况；在本实施例中，出口冷却腔的一侧设有可拆卸的门，可拆卸的门为一个整体门，可拆卸的门上设有密封条，可拆卸的门通过快速夹具压紧在出口冷却腔上。
入口紧急排气罩、入口密封腔、入口排废腔、碳化炉、出口冷却腔、出口密封腔、出口紧急排气罩均通过螺栓连接固定起来，并密封连接；入口密封腔、出口密封腔和出口冷却腔底部均设有移动式支撑架；入口紧急排气罩、入口密封腔、入口排废腔与水平线之间的角度均为0至-2度，出口冷却腔、出口密封腔、出口紧急排气罩与水平线之间的角度均为0至2度，碳化炉与水平线平行，由于丝束具有一定的悬垂度，所以各腔体需要根据丝束的悬垂度进行倾斜放置，确保丝束的高效加工。
在使用本发明时，丝束先从入口紧急排气罩入口进入入口紧急排气罩内，入口紧急排气罩可以将从碳化炉内流出到入口紧急排气罩中的废气排出，防止废气从入口紧急排气罩入口泄露到车间中，然后丝束从入口紧急排气罩出口出来，再从入口密封腔入口的上下两个门封板之间进入入口密封腔内，丝束从入口密封腔的中部区域内穿过，入口密封腔上部区域和下部区域内的惰性气体在区间中上下对着丝束吹，确保外界的氧气不会随着丝束进入到碳化炉内部；然后丝束从入口密封腔出口出来，再从入口排废腔入口进入入口排废腔内，丝束从入口排废腔的中部区域内穿过，入口排废腔上部区域和下部区域内的惰性气体在第一区间中上下对着丝束吹，第二区间内设有排废管道，排废管道能够将碳化炉内的废气排出；然后丝束从入口排废腔出口出来，进入到碳化炉中，碳化炉对丝束进行碳化处理；丝束从碳化炉出来后再从出口冷却腔入口进入出口冷却腔内，丝束从出口冷却腔的中部区域内穿过，出口冷却腔上部区域和下部区域内的惰性气体在区间中上下对着丝束吹，对丝束进行冷却，确保从碳化炉内出来的丝束不会因为温度过高而发生氧化；然后丝束从出口冷却腔出口出来，再从出口密封腔入口进入出口密封腔内，丝束从出口密封腔的中部区域内穿过，出口密封腔上部区域和下部区域内的惰性气体在区间中上下对着丝束吹，防止碳化炉内的惰性气体、废气随着丝束流出；然后丝束从出口密封腔出口的上下两个门封板之间出来，再从出口紧急排气罩入口进入出口紧急排气罩内，出口紧急排气罩可以将从碳化炉内流出到出口紧急排气罩中的惰性气体、废气排出，防止废气从出口紧急排气罩出口泄露到车间中。
实施例二
如图12所示，本实施例中未提及的部分与实施例一一致，当碳化炉为低温碳化炉时，一种碳化炉气氛平衡系统，包括沿着丝束运行路径依次连接的用于将丝束入口处废气排出的入口紧急排气罩、用于防止炉体外气体随着丝束进入碳化炉内的入口密封腔、用于向碳化炉内补充惰性气体的入口工艺腔、用于对丝束进行碳化处理的碳化炉、用于对丝束进行冷却的出口冷却腔、用于防止碳化炉内气体随着丝束流出的出口密封腔、用于将丝束出口处的废气排出的出口紧急排气罩。
如图10和图11所示，入口工艺腔的前端和后端均设有开口，入口工艺腔前端的开口为入口工艺腔入口，入口工艺腔后端的开口为入口工艺腔出口，丝束从入口工艺腔入口进入入口工艺腔内。入口工艺腔沿其宽度方向划分为第一区间和第二区间，第一区间内包括上部区域、中部区域和下部区域；第一区间的上部前、后两侧壁上均固定连接有角钢，第一区间的下部前、后两侧壁上均固定连接有角钢，第一区间上部的两条角钢之间支撑有上部匀风板，第一区间下部的两条角钢之间支撑有下部匀风板，角钢上设有限定匀风板的限位固定条，上部匀风板以上的空间为上部区域(上部匀风板与第一区间顶部之间的空间为上部区域)，下部匀风板以下的空间为下部区域(下部匀风板与第一区间底部之间的空间为下部区域)，上部匀风板和下部匀风板之间的空间为中部区域，上部区域和下部区域内均设有惰性气体供应管道；丝束从中部区域内穿过，上部区域内的惰性气体供应管道供应惰性气体，惰性气体穿过上部匀风板吹向丝束，下部区域内的惰性气体供应管道供应惰性气体，惰性气体穿过下部匀风板吹向丝束，上部区域和下部区域内的惰性气体在第一区间中上下对着丝束吹，根据碳化炉内的废气排放情况，补充惰性气体。入口工艺腔第一区间的一侧或两侧设有可拆卸的门，可拆卸的门为一个整体门或多个独立门，可拆卸的门上设有密封条；一个整体门是指第一区间的一侧的门是一体成型的一个整体，该门整体覆盖在第一区间的一侧，可整个安装和拆卸；多个独立门是指第一区间的一侧的门具有多个，并且每个门是独立的，可单独的安装和拆卸，具体来说，独立门是第一区间内一个区域的独立门，独立门安装在第一区间的一侧，即独立门安装在区域的一侧，可打开独立门查看第一区间内的每个区域的情况；在本实施例中，第一区间的两侧均设有可拆卸的门，可拆卸的门为一个整体门，可拆卸的门上设有密封条，可拆卸的门通过快速夹具压紧在入口工艺腔上。
在本实施例中，碳化炉为低温碳化炉，碳化炉上连接有多根炉体排废管道，碳化炉内具有多个温区，炉体排废管道安装在碳化炉温区中，用于排放碳化炉内产生的废气。
入口紧急排气罩、入口密封腔、入口工艺腔、碳化炉、出口冷却腔、出口密封腔、出口紧急排气罩均通过螺栓连接固定起来，并密封连接；入口密封腔、出口密封腔和出口冷却腔底部均设有移动式支撑架；入口紧急排气罩、入口密封腔、入口工艺腔与水平线之间的角度均为0至-3度，出口冷却腔、出口密封腔、出口紧急排气罩与水平线之间的角度均为0至3度，碳化炉与水平线平行。
在使用本发明时，丝束先从入口紧急排气罩入口进入入口紧急排气罩内，入口紧急排气罩可以将从碳化炉内流出到入口紧急排气罩中的废气排出，防止废气从入口紧急排气罩入口泄露到车间中，然后丝束从入口紧急排气罩出口出来，再从入口密封腔入口的上下两个门封板之间进入入口密封腔内，丝束从入口密封腔的中部区域内穿过，入口密封腔上部区域和下部区域内的惰性气体在区间中上下对着丝束吹，确保外界的氧气不会随着丝束进入到碳化炉内部；然后丝束从入口密封腔出口出来，再从入口工艺腔入口进入入口工艺腔内，丝束从入口工艺腔的中部区域内穿过，入口工艺腔上部区域和下部区域内的惰性气体在第一区间中上下对着丝束吹，根据碳化炉内的废气排放情况，补充惰性气体；然后丝束从入口工艺腔出口出来，进入到碳化炉中，碳化炉对丝束进行碳化处理，碳化炉上连接有多根炉体排废管道，将丝束碳化过程产生的废气排出；丝束从碳化炉出来后再从出口冷却腔入口进入出口冷却腔内，丝束从出口冷却腔的中部区域内穿过，出口冷却腔上部区域和下部区域内的惰性气体在区间中上下对着丝束吹，对丝束进行冷却，确保从碳化炉内出来的丝束不会因为温度过高而发生氧化；然后丝束从出口冷却腔出口出来，再从出口密封腔入口进入出口密封腔内，丝束从出口密封腔的中部区域内穿过，出口密封腔上部区域和下部区域内的惰性气体在区间中上下对着丝束吹，防止碳化炉内的惰性气体、废气随着丝束流出；然后丝束从出口密封腔出口的上下两个门封板之间出来，再从出口紧急排气罩入口进入出口紧急排气罩内，出口紧急排气罩可以将从碳化炉内流出到出口紧急排气罩中的惰性气体、废气排出，防止废气从出口紧急排气罩出口泄露到车间中。
实施例三
如图13所示，本实施例中未提及的部分与实施例一一致，当碳化炉为高温碳化炉或超高温碳化炉时，一种碳化炉气氛平衡系统，包括沿着丝束运行路径依次连接的用于将丝束入口处废气排出的入口紧急排气罩、用于防止炉体外气体随着丝束进入碳化炉内的入口密封腔、用于将碳化炉内废气排出的入口排废腔、用于对丝束进行碳化处理的碳化炉、用于向碳化炉内补充惰性气体的出口工艺腔、用于对丝束进行冷却的出口冷却腔、用于防止碳化炉内气体随着丝束流出的出口密封腔、用于将丝束出口处的废气排出的出口紧急排气罩。
出口工艺腔和入口工艺腔的结构相同，出口工艺腔的前端和后端均设有开口，出口工艺腔前端的开口为出口工艺腔出口，出口工艺腔后端的开口为出口工艺腔入口。
入口紧急排气罩、入口密封腔、入口排废腔、碳化炉、出口工艺腔、出口冷却腔、出口密封腔、出口紧急排气罩均通过螺栓连接固定起来，并密封连接；入口密封腔、出口密封腔和出口冷却腔底部均设有移动式支撑架；入口紧急排气罩、入口密封腔、入口排废腔与水平线之间的角度均为0至-2度，出口工艺腔、出口冷却腔、出口密封腔、出口紧急排气罩与水平线之间的角度均为0至2度，碳化炉与水平线平行。
在使用本发明时，丝束先从入口紧急排气罩入口进入入口紧急排气罩内，入口紧急排气罩可以将从碳化炉内流出到入口紧急排气罩中的废气排出，防止废气从入口紧急排气罩入口泄露到车间中，然后丝束从入口紧急排气罩出口出来，再从入口密封腔入口的上下两个门封板之间进入入口密封腔内，丝束从入口密封腔的中部区域内穿过，入口密封腔上部区域和下部区域内的惰性气体在区间中上下对着丝束吹，确保外界的氧气不会随着丝束进入到碳化炉内部；然后丝束从入口密封腔出口出来，再从入口排废腔入口进入入口排废腔内，丝束从入口排废腔的中部区域内穿过，入口排废腔上部区域和下部区域内的惰性气体在第一区间中上下对着丝束吹，第二区间内设有排废管道，排废管道能够将碳化炉内的废气排出；然后丝束从入口排废腔出口出来，进入到碳化炉中，碳化炉对丝束进行碳化处理；丝束从碳化炉出来后再从出口工艺腔入口进入出口工艺腔内，丝束从出口工艺腔的中部区域内穿过，出口工艺腔上部区域和下部区域内的惰性气体在第一区间中上下对着丝束吹，根据碳化炉内的废气排放情况，补充惰性气体；然后丝束从出口工艺腔出口出来，再从出口冷却腔入口进入出口冷却腔内，丝束从出口冷却腔的中部区域内穿过，出口冷却腔上部区域和下部区域内的惰性气体在区间中上下对着丝束吹，对丝束进行冷却，确保从碳化炉内出来的丝束不会因为温度过高而发生氧化；然后丝束从出口冷却腔出口出来，再从出口密封腔入口进入出口密封腔内，丝束从出口密封腔的中部区域内穿过，出口密封腔上部区域和下部区域内的惰性气体在区间中上下对着丝束吹，防止碳化炉内的惰性气体、废气随着丝束流出；然后丝束从出口密封腔出口的上下两个门封板之间出来，再从出口紧急排气罩入口进入出口紧急排气罩内，出口紧急排气罩可以将从碳化炉内流出到出口紧急排气罩中的惰性气体、废气排出，防止废气从出口紧急排气罩出口泄露到车间中。
本发明使得丝束在整个碳化过程中气氛保持平衡，能有效排出丝束在碳化过程中产生的废气，减少废气对碳化炉内部的损伤，提高碳化炉的使用寿命；能有效防止废气泄漏，还能减少惰性气体的用量，提高丝束的碳化工艺质量。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明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发明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，都包含在本发明的保护范围之内。
