聚丙烯腈(PAN)碳纤维具有高比强度和比模量等一系列优异特性，被广泛用于航空航天及民用工业中。对于高性能碳纤维的制备，要求采用高质量的原丝。碳纤维作为战略产品历来为世界各国所重视，各国都在致力于PAN原丝的研究开发，但是国内的碳纤维工业远落后于日本等发达国家，大力发展碳纤维迫在眉睫，生产碳纤维的关键在于原丝质量。在PAN原丝的制备过程中，影响原丝产品质量的因素较多，其中在预牵伸之后的PAN纤维还有一定量的残留DMSO溶剂，它们对PAN纤维具有塑化作用，会使纤维单丝在加工过程中发生融并。残留溶剂的存在还会使后期预氧化过程中的纤维形成一定的结构缺陷，严重降低碳纤维的强度，因此，必须将残留在纤维中的溶剂除去，除去溶剂一般采用水洗的方法，水洗工序所用的水必须是去离子水，这样才能保证水洗后纤维中不引入其他杂质。
影响水洗效果的因素除了水洗温度、用水量和停留时间之外，水洗过程中去离子水对PAN纤维表面的作用程度和效果也至关重要，传统的静态浸泡方法或者循环水冲击喷淋方法对PAN纤维残留溶剂的除去效果不理想，因此需要一种物理作用方式来达到有效去除纤维表面溶剂的目的。专利CN 207091708 U公开了一种PAN基碳纤维超声波水洗装置，其包含超声波换能器，集气罩，可调频超声波水洗槽，喷淋漂洗系统，过滤网；可调频超声波水洗槽内安装加热装置，通过电源与加热装置连接控制温度；水洗槽底部焊接三组超声波换能器，将电源提供的电能转变为超声波机械振动，产生高频振动进行清洗；过滤网安装在水洗槽前部和后部，喷淋漂洗装置通过方钢焊接在后部箱体上，通过泵进行输送。但这种超声波水洗装置存在残留溶剂的除去效果不理想等问题，因此，有必要研究新的清洗PAN碳纤维表面溶剂的装置，以期解决上述问题。
针对上述现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种碳纤维表面溶剂清洗脱除装置。本发明储水槽通过两组进出水路与外部储水罐连接，外部储水罐与储水槽中的去离子水在驱动水泵的作用下进行循环流动。在纤维传动过程中，通过多个超声探头并行，实现了对连续运行的PAN纤维的多重超声作用；而且本发明的整个装置在全密闭环境中进行，保证清洗效果和清洁环境。
首先，本发明公开了一种碳纤维表面溶剂清洗脱除装置，包括储水罐、清洗槽、循环装置、超声波发生器、纤维导丝辊、超声探头、进水管和出水管。
所述储水罐和清洗槽连通，所述储水罐、驱动装置、进水管、清洗槽和出水管依次连通后，出水管再与储水槽连通，所述进水管包括第一进水管和第二进水管，所述第一进水管设置在清洗槽的侧壁上部，所述第二进水管设置在清洗槽的侧壁下部，相应地，所述侧壁对侧的上部设置有第一出水管、第二出水管，所述第一出水管、第二出水管均与储水罐连通，从而实现清洗液的循环流动，清洗液在驱动装置的作用下通过第一进水管、第二进水管进入清洗槽中，然后再通过第一出水管、第二出水管返回储水罐中循环使用。
进一步地，所述驱动装置为循环水泵；优选地，所述储水罐和第一出水管、第二出水管之间设置有流量流速检测装置，用于对整个体系的清洗液循环速度实时监控。
所述超声波发生器与设置在清洗槽中的超声探头连接，所述纤维导丝辊设置在清洗槽中，且所述纤维导丝辊由主轴辊体和纤维导纱轴构成，多个纤维导纱轴围绕设置在主轴辊体表面；即本发明的纤维导丝辊为笼状结构，这样可以使纤维在多个导纱轴的表面传导，实现PAN纤维的束状结构的充分超声清洗处理作用。
所述纤维导丝辊为两组，每组由两个纤维导丝辊组成，每组导丝辊通过中心主轴固定在清洗槽中，所述超声探头采用多个并行排布方式设置在两组纤维导丝辊之间；这样可以通过功率调控和超声频率调控，实现对连续运行的PAN纤维的多重超声作用，保证残留溶剂的清洗效果。
所述清洗槽的器壁采用夹层设计，所述夹层内埋置有多组加热装置，同时，在清洗槽的夹层内和清洗槽的清洗液中均设置测温装置，以实时监控整个清洗槽以及其中清洗液的温度，以保证清洗效果，因为清洗温度对清洗效果有重要的影响，
(1)本发明的纤维导丝辊为笼状结构设计，这样可以使纤维在多个导纱轴的表面传导，实现PAN纤维的束状结构的充分超声清洗处理作用。
(2)本发明的清洗槽通过与温度控制系统、水循环系统配合，保证了整个清洗过程中清洗液的循环稳定及温度稳定，保证了整个清洗效果和环境稳定性。
(3)本发明通过多组超声探头并行使用，通过功率调控和超声频率调控，实现了对连续运行的PAN纤维的多重超声作用，保证残留溶剂的清洗效果
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
附图中标记分别代表：1-储水罐、2-清洗槽、3-循环装置、4-超声波发生器、5-纤维导丝辊、6-超声探头、7-第一进水管、8-第二进水管、9-第一出水管、10-第二出水管、11-加热装置、12-测温装置、13-流量流速检测装置、14-主轴辊体、15-纤维导纱轴、16-中心主轴、17-碳纤维。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有的聚丙烯腈碳纤维表面溶剂的清洗装置仍然存在残留溶剂的除去效果不理想等问题。因此，本发明提出了一种碳纤维表面溶剂清洗脱除装置，下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步的说明。
如图1所示，一种碳纤维表面溶剂清洗脱除装置，包括储水罐1、清洗槽2、循环装置3、超声波发生器4、纤维导丝辊5、超声探头、6进水管和出水管。
所述储水罐1和清洗槽2连通，所述储水罐1、驱动装置3、进水管、清洗槽2和出水管依次连通后，出水管再与储水槽连通，所述进水管包括第一进水管7和第二进水管8，所述第一进水管7设置在清洗槽2的侧壁上部，所述第二进水管8设置在清洗槽2的侧壁下部，相应地，所述侧壁对侧的上部设置有第一出水管9、第二出水管10，所述第一出水管9、第二出水管10均与储水罐1连通，从而实现清洗液的循环流动，清洗液在驱动装置3的作用下通过第一进水管、第二进水管进入清洗槽2中，然后再通过第一出水管9、第二出水管10返回储水罐1中循环使用。
所述超声波发生器4与设置在清洗槽2中的超声探头6连接，所述纤维导丝辊5设置在清洗槽2中，所述纤维导丝辊5为两组，每组由两个纤维导丝辊5组成，每组导丝辊通过中心主轴16固定在清洗槽2中，所述超声探头6采用多个并行排布方式设置在两组纤维导丝辊5之间；这样可以通过功率调控和超声频率调控，实现对连续运行的PAN纤维的多重超声作用，保证残留溶剂的清洗效果。
所述清洗槽2的器壁采用夹层设计，所述夹层内埋置有多组加热装置11，同时，在清洗槽2的夹层内和清洗槽2的清洗液中均设置测温装置12，以实时监控整个清洗槽以及其中清洗液的温度，以保证清洗效果，因为清洗温度对清洗效果有重要的影响。
一种碳纤维表面溶剂清洗脱除装置，同实施例1，区别在于：所述纤维导丝辊5由主轴辊体14和纤维导纱轴15构成，多个纤维导纱轴15围绕设置在主轴辊体14表面(如图2所示)；即纤维导丝辊为笼状结构，这样可以使纤维17在多个导纱轴的表面传导，实现PAN纤维的束状结构的充分超声清洗处理作用。
一种碳纤维表面溶剂清洗脱除装置，同实施例1，所述驱动装置3为循环水泵；所述储水罐1和第一出水管9、第二出水管10之间设置有流量流速检测装置13，用于对整个体系的清洗液循环速度实时监控，所述超声探头发出的超声波频率在16.5-40KHz之间。所述超声探头的超声功率在1000-4000W之间；所述超声发生器的电压为220V。
以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。