專利名稱：一種大型環(huán)形氣相沉積爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及炭/炭復合材料氣相沉積設備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種大型環(huán)形氣相沉積爐。
背景技術(shù)：
化學氣相沉積簡稱CVI (Chemical vapor infiltrtion )，是制造炭/炭復合材料的首選工藝方法，它是將炭纖維預制體置于專用的CVI爐內(nèi)，加熱至要求溫度，通入氣態(tài)前驅(qū)體(碳氫化合物)，氣體分解后擴散至含有較大孔隙的預制體中，將碳沉積在炭纖維周圍和孔隙中，使預制體致密化，最終形成炭/炭復合材料。根據(jù)CVI工藝過程中溫度與壓力控制及氣體流向，可將其分為等溫法、壓差法和熱梯度法等。由于工藝方法不同，所用CVI 爐也不完全相同。對應于上述三種工藝方法也有三種不同的沉積爐型，即等溫法CVI爐、壓差法CVI爐和熱梯度法CVI爐。目前，炭/炭復合材料生產(chǎn)領(lǐng)域，上述三種沉積爐型，其爐膛型式基本都是圓筒形爐膛，即在爐體內(nèi)設有一個圓筒形加熱筒。如中頻感應CVI爐、炭管CVI爐、雙真空CVI爐等。相對沉積效果較好的是中頻感應CVI爐，但由于受感應圈加工困難的限制，無法滿足大型炭/炭復合材料產(chǎn)品需要；單料柱或多料柱炭管CVI爐，其現(xiàn)有爐膛尺寸還較小，只能沉積小型炭/炭產(chǎn)品；雙真空CVI爐雖然能滿足大型炭/炭復合材料產(chǎn)品需要，但由于其爐膛尺寸大，爐子升溫時間長，徑向溫差也大，并且不易滿載生產(chǎn)，從而造成爐膛空間浪費，增加沉積成本。

實用新型內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種大型環(huán)形氣相沉積爐，其既能生產(chǎn)環(huán)形大規(guī)格產(chǎn)品、也可以生產(chǎn)小規(guī)格產(chǎn)品，并且爐膛升溫快，生產(chǎn)成本低。本實用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種大型環(huán)形氣相沉積爐，包括爐體、爐蓋及爐底板，在所述爐體內(nèi)從外到里依次設有圓筒形保溫筒、外發(fā)熱體、外沉積筒， 其特點在于，在所述外沉積筒內(nèi)還設有內(nèi)沉積筒，所述內(nèi)沉積筒內(nèi)設有圓筒形內(nèi)發(fā)熱體，在所述內(nèi)沉積筒和外沉積筒之間形成環(huán)形爐膛，所述環(huán)形爐膛的底部設有環(huán)形沉積底板，所述爐底板上設有多個進氣管，所述保溫筒的頂部設有保溫蓋。本實用新型與已有技術(shù)相比具有以下顯著特點和效果1.與傳統(tǒng)大型CVI爐不同，本設備為環(huán)形爐膛，可充分利用爐膛空間，合理搭配裝爐產(chǎn)品，既可以沉積大型環(huán)形工件和小型工件，又可以通過均布于沉積室的進氣管，設置多個料柱，大批量生產(chǎn)沉積盤型等工件，如飛機剎車炭盤等，不易造成爐膛空間浪費，降低沉積成本，同時由于是內(nèi)外加熱，升溫時間較短，溫度均勻性較好，產(chǎn)品一致性較好，而且具有工藝適用性較強、可用于等溫法或壓差法CVI工藝，造價相對低廉，維護較為方便等特點O2.本實用新型特別適用于炭剎車盤的大批量生產(chǎn)。炭剎車盤預制體在爐外疊放在起吊吊板上，裝入均布于爐底板的進氣管中心，每個進氣管配有單獨的送氣裝置，可有效控制產(chǎn)品質(zhì)量。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實用新型還可以做如下改進。進一步，所述環(huán)形爐膛的頂部設有爐膛蓋。采用上述進一步方案的有益效果是，可以使爐膛形成一個封閉空間，有利于快速升溫和內(nèi)部溫度均勻。進一步，所述進氣管沿所述環(huán)形沉積底板呈環(huán)形均布。采用上述進一步方案的有益效果是，可以根據(jù)預計筒型產(chǎn)品的最大最小尺寸確定爐體、爐蓋和爐底板尺寸及相應電源、真空度等，然后確定均布料柱和進氣管的數(shù)量。進一步，所述外發(fā)熱體和內(nèi)發(fā)熱體的內(nèi)部分別設有第一外發(fā)熱體熱電偶管和內(nèi)發(fā)熱體熱電偶管，所述第一外發(fā)熱體熱電偶管和內(nèi)發(fā)熱體熱電偶管固定在所述爐蓋上。采用上述進一步方案的有益效果是，可以方便的插入熱電偶測溫，達到控制爐內(nèi)溫度目的。進一步，所述外發(fā)熱體和內(nèi)發(fā)熱體上分別連接有外電源電極和內(nèi)電源電極，所述外電源電極和內(nèi)電源電極各自連接獨立的供電電源。采用上述進一步方案的有益效果是，內(nèi)、外發(fā)熱體為單獨供電系統(tǒng)，互不干擾，保證爐膛溫度均勻，產(chǎn)品質(zhì)量一致性好，便于控制批次產(chǎn)品質(zhì)量。進一步，所述爐體、爐蓋及爐底板設有水冷套結(jié)構(gòu)。采用上述進一步方案的有益效果是，采用水冷套可以起到很好的整個爐體保溫效果，提高能源利用率。進一步，所述環(huán)形沉積底板與所述爐底板之間還設有支撐環(huán)，所述環(huán)形沉積底板和支撐環(huán)為炭/炭復合材料，所述環(huán)形沉積底板上均布有氣孔。采用上述進一步方案的有益效果是，支撐環(huán)可以使所述環(huán)形沉積底板與所述爐底板之間保持一定空間，便于進氣裝置設置。氣體通過進氣裝置進入環(huán)形沉積底板、沉積底板支撐環(huán)形成預熱空腔，氣體經(jīng)預熱后經(jīng)過環(huán)形沉積底板上的均勻氣孔進入沉積室。進一步，所述外發(fā)熱體和內(nèi)發(fā)熱體由石墨材料制成。采用上述進一步方案的有益效果是，石墨材料是用作發(fā)熱體的常規(guī)選擇。進一步，所述爐體上還設有第二外發(fā)熱體熱電偶管。采用上述進一步方案的有益效果是，第二外發(fā)熱體熱電偶管用于檢測外發(fā)熱體和外沉積筒之間的溫度。

圖1為本實用新型的環(huán)形氣相沉積爐結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的A-A剖視圖；圖3為本實用新型混裝大型筒狀炭/炭產(chǎn)品及小型炭/炭產(chǎn)品時空間布置示意圖；圖4為圖3的A-A剖視圖；圖5為本實用新型裝入炭剎車盤產(chǎn)品時空間布置示意圖；圖6為圖5的A-A剖視圖。[0032]在圖1到圖6中，1、爐底板；2、爐體；3、爐蓋；4、真空接口 ；5、內(nèi)發(fā)熱體熱電偶管； 6、第一外發(fā)熱體熱電偶管；7、保溫蓋；8、保溫筒；9、外沉積筒；10、內(nèi)沉積筒；11、內(nèi)發(fā)熱體；12、第二外發(fā)熱體熱電偶管；13、外發(fā)熱體；14、環(huán)形沉積底板；15、支撐環(huán)；16、爐膛蓋； 17、保溫筒底座；18、外電源電極；19、進氣管；20、內(nèi)電源電極；21、大型筒狀炭/炭產(chǎn)品； 22、小型炭/炭產(chǎn)品；23、炭剎車盤產(chǎn)品。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。如圖1和圖2所示，一種大型環(huán)形氣相沉積爐，包括爐體2、爐蓋3及爐底板1，在所述爐體2內(nèi)從外到里依次設有圓筒形保溫筒8、外發(fā)熱體13、外沉積筒9，在所述外沉積筒 9內(nèi)還設有內(nèi)沉積筒10，所述內(nèi)沉積筒10內(nèi)設有圓筒形內(nèi)發(fā)熱體11，在所述內(nèi)沉積筒10和外沉積筒9之間形成環(huán)形爐膛，所述環(huán)形爐膛的頂部設有爐膛蓋16，所述環(huán)形爐膛的底部設有環(huán)形沉積底板14，所述爐底板1上設有多個進氣管19，所述保溫筒8的頂部設有保溫
蓋7ο具體設置還包括，所述爐蓋3上還設有真空接口 4，以便于對爐體2抽真空。在所述保溫筒8的底部還設有保溫筒底座17。所述進氣管19沿所述環(huán)形沉積底板14呈環(huán)形均布。所述外發(fā)熱體13和內(nèi)發(fā)熱體11的內(nèi)部分別設有第一外發(fā)熱體熱電偶管6和內(nèi)發(fā)熱體熱電偶管5，所述第一外發(fā)熱體熱電偶管6和內(nèi)發(fā)熱體熱電偶管5固定在所述爐蓋3 上。所述外發(fā)熱體13和內(nèi)發(fā)熱體11上分別連接有外電源電極18和內(nèi)電源電極20，所述外電源電極18和內(nèi)電源電極20各自連接獨立的供電電源。所述爐體2、爐蓋3及爐底板1設有水冷套結(jié)構(gòu)。所述環(huán)形沉積底板14與所述爐底板1之間還設有支撐環(huán)15，所述環(huán)形沉積底板 14和支撐環(huán)15為炭/炭復合材料。所述環(huán)形沉積底板14上均布有氣孔。所述外發(fā)熱體13和內(nèi)發(fā)熱體11由石墨材料制成。所述爐體2上還設有第二外發(fā)熱體熱電偶管12。如圖3和圖4所示，為本實用新型混裝大型筒狀炭/炭產(chǎn)品及小型炭/炭產(chǎn)品時空間布置示意圖。本例中，爐子環(huán)形腔沉積室為Φ 1800X Φ800X2000mm，可裝入 Φ 1000-Φ 1700的大型筒狀炭/炭產(chǎn)品21，如大型隔熱屏，同時可混裝小型炭/炭產(chǎn)品22， 如U形發(fā)熱體、坩堝、導流筒、板材等。如圖5和圖6所示，為本實用新型裝入炭剎車盤產(chǎn)品23時空間布置示意圖，其爐體尺寸與上例相同，可裝設7個料柱，每個料柱裝炭剎車盤50個，共計350盤，或者每個料柱沉積U形發(fā)熱體、坩堝、導流筒等。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種大型環(huán)形氣相沉積爐，包括爐體、爐蓋及爐底板，在所述爐體內(nèi)從外到里依次設有圓筒形保溫筒、外發(fā)熱體、外沉積筒，其特征在于，在所述外沉積筒內(nèi)還設有內(nèi)沉積筒，所述內(nèi)沉積筒內(nèi)設有圓筒形內(nèi)發(fā)熱體，在所述內(nèi)沉積筒和外沉積筒之間形成環(huán)形爐膛，所述環(huán)形爐膛的底部設有環(huán)形沉積底板，所述爐底板上設有多個進氣管，所述保溫筒的頂部設有保溫蓋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型環(huán)形氣相沉積爐，其特征在于，所述環(huán)形爐膛的頂部設有爐膛蓋。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大型環(huán)形氣相沉積爐，其特征在于，所述進氣管沿所述環(huán)形沉積底板呈環(huán)形均布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型環(huán)形氣相沉積爐，其特征在于，所述外發(fā)熱體和內(nèi)發(fā)熱體的內(nèi)部分別設有第一外發(fā)熱體熱電偶管和內(nèi)發(fā)熱體熱電偶管，所述第一外發(fā)熱體熱電偶管和內(nèi)發(fā)熱體熱電偶管固定在所述爐蓋上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的大型環(huán)形氣相沉積爐，其特征在于，所述外發(fā)熱體和內(nèi)發(fā)熱體上分別連接有外電源電極和內(nèi)電源電極，所述外電源電極和內(nèi)電源電極各自連接獨立的供電電源。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的大型環(huán)形氣相沉積爐，其特征在于，所述爐體、爐蓋及爐底板設有水冷套結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的大型環(huán)形氣相沉積爐，其特征在于，所述環(huán)形沉積底板與所述爐底板之間還設有支撐環(huán)，所述環(huán)形沉積底板和支撐環(huán)為炭/炭復合材料，所述環(huán)形沉積底板上均布有氣孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的大型環(huán)形氣相沉積爐，其特征在于，所述外發(fā)熱體和內(nèi)發(fā)熱體由石墨材料制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的大型環(huán)形氣相沉積爐，其特征在于，所述爐體上還設有第二外發(fā)熱體熱電偶管。
專利摘要本實用新型涉及炭/炭復合材料氣相沉積設備技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種大型環(huán)形氣相沉積爐。其包括爐體、爐蓋及爐底板，在所述爐體內(nèi)從外到里依次設有圓筒形保溫筒、外發(fā)熱體、外沉積筒，其特點在于，在所述外沉積筒內(nèi)還設有內(nèi)沉積筒，所述內(nèi)沉積筒內(nèi)設有圓筒形內(nèi)發(fā)熱體，在所述內(nèi)沉積筒和外沉積筒之間形成環(huán)形爐膛，所述環(huán)形爐膛的頂部設有爐膛蓋，所述環(huán)形爐膛的底部設有環(huán)形沉積底板，所述爐底板上設有多個進氣管，所述保溫筒的頂部設有保溫蓋。所述進氣管沿環(huán)形沉積底板呈環(huán)形均布。其與已有技術(shù)相比具有能充分利用爐膛空間，適應沉積大型環(huán)形工件和小型工件，升溫時間較短，溫度均勻性較好，產(chǎn)品一致性較好，造價低廉，維護方便等特點。
文檔編號C23C16/44GK202323016SQ201220105949
公開日2012年7月11日 申請日期2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月20日
發(fā)明者張宜杰 申請人:煙臺魯航炭材料科技有限公司