CN110514005A - 一种混合加热的沉积炉 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种混合加热的沉积炉，包括：炉体，其内部设置有腔体；在炉体上侧壁设置有贯穿至腔体的出气口，在炉体下侧壁设置有贯穿至腔体的进气口；底座，设置于炉体底部；加热装置，设置于腔体内，用于对预制体进行加热；加热装置包括：感应加热装置和电阻加热装置；电阻加热装置包括：上电极和下电极，分别设置于预制体的上下两端，上电极向上伸出炉体，下电极向下伸出炉体，上电极和下电极分别与供电装置相连接；感应加热装置包括感应线圈，感应线圈套设于预制体外侧且不与预制体相接触，感应线圈由导线与设置于炉体外部的供电装置相连接。

Description

一种混合加热的沉积炉
技术领域
本发明属于碳/碳复合材料的致密生产制备领域，具体为一种混合加热的沉积炉。
背景技术
现有碳/碳复合材料的制备，是采用有化学气相沉积法(CVD)进行制备，化学气相沉积法(CVD)的具体实现装置为化学气相沉积炉，此类设备在生产过程中将预制体整体加热，工艺时间约持续400～800小时不等，将预制体骨架密度从0.3-0.8g/cm3提升到1.3g/cm3以上。
且现有化学气相沉积炉在加热部采取整体加热法，使预制体处于高温的部分恒温热梯度环境中，通过碳源气体对预制体致密。此方法生产周期长且能耗极大。
发明内容
本发明提供了一种混合加热的沉积炉，采用感应加热和电阻加热结合对预制体进行加热，使预制体在碳源气体中进行致密；完成时间是传统采取整体加热法的工作时间的1/20-1/30，极大程度提高工作效率，实现快速气相沉积
本发明提供了一种混合加热的沉积炉，包括
炉体，其内部设置有腔体；在所述炉体上侧壁设置有贯穿至所述腔体的出气口，在所述炉体下侧壁设置有贯穿至所述腔体的进气口；
底座，设置于所述炉体底部；
加热装置，设置于所述腔体内，用于对预制体进行加热；
所述加热装置包括：感应加热装置和电阻加热装置；
所述电阻加热装置包括：
上电极和下电极，分别设置于预制体的上下两端，上电极向上伸出炉体，下电极向下伸出炉体，上电极和下电极分别与供电装置相连接；
感应加热装置包括感应线圈，所述感应线圈套设于预制体外侧且不与预制体相接触，所述感应线圈由导线与设置于炉体外部的供电装置相连接。
在一个实施例中，下电极与所述炉体固定连接；所述上电极与所述炉体滑动连接，所述上电极可上下运动。
在一个实施例中，混合加热的沉积炉还包括控制系统，
所述控制系统包括：
控制器，设置在所述炉体外壁；
温度传感器，设置在所述腔体内，与所述控制器连接；
电子开关，与所述控制器连接，用于控制设置在所述出气口的抽风机的开启或关闭；
第一电磁阀，与所述控制器连接，设置在与所述进气口连接的第一气道上；
第二电磁阀，与所述控制器连接，设置在与所述进气口连接的第二气道上。
在一个实施例中，混合加热的沉积炉还包括：
通讯模块，与所述控制器连接；
服务器，通过所述通讯模块与所述控制器通讯连接；
报警装置，与所述服务器连接；
控制器通过温度传感器检测炉体内腔体的温度，并通过通讯模块将检测的温度发送到服务器，当温度超过预设值，服务器发送报警信号到所述报警装置，报警装置工作提醒工作人员。
在一个实施例中，混合加热的沉积炉还包括：
远程控制终端，与所述服务器通讯连接。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明一个实施例中一种混合加热的沉积炉结构示意图；
图2为本发明一个实施例中控制系统结构示意图；
图3为本发明一个实施例中远程控制系统结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，
本发明提供的一种混合加热的沉积炉，包括
炉体1，其内部设置有腔体；在所述炉体1上侧壁设置有贯穿至所述腔体的出气口9，在所述炉体1下侧壁设置有贯穿至所述腔体的进气口8；
底座2，设置于所述炉体1底部；
加热装置3，设置于所述腔体内，用于对预制体7进行加热；
所述加热装置3包括：感应加热装置和电阻加热装置；
所述电阻加热装置包括：
上电极4和下电极6，分别设置于预制体7的上下两端，上电极4向上伸出炉体1，下电极6向下伸出炉体1，上电极4和下电极5分别与供电装置相连接；
感应加热装置包括感应线圈5，所述感应线圈5套设于预制体7外侧且不与预制体7相接触，所述感应线圈5由导线与设置于炉体外部的供电装置相连接。
上述技术方案的工作原理为：
将预制体放置在上电极和下电极之间，即预制体将上电极和下电极连接起来。先由出气口抽出空气，再由进气口通入保护气体，保护气体一般为氮气或者氩气，当腔体内充满保护气体后，通过供电装置分别向上电极和下电极以及感应线圈通电，使其同时开始工作。预制体连接在上电极和下电极之间相当于电阻，当通电后电阻发热，这样实现了对预制体的电阻加热；通过对感应线圈通高频电流，设置在感应线圈内部的预制体发热；此处实现了对预制体的感应加热。当腔体达到工艺温度时进气口开始通入碳源气体，对预制体沉积。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明采取感应加热与电阻加热结合的办法，使预制体带电，在预制体自身带电后，随着沉积的展开，碳元素被固化在预制体中，使得其在预制体内部出现电热温差，伴随集肤效应在所需工作区域更快的完成，达到能耗的较精准使用，解决了预制体沉积中碳元素的均匀问题，实现了沉积效果的可控制，同时将快速气相沉积成为可能，缩短了工艺时间，提高了工作效率，实现快速气相沉积。
为方便将预制体放置到上电极和下电极之间；在一个实施例中，下电极与所述炉体固定连接；所述上电极与所述炉体滑动连接，所述上电极可上下运动。
当放置时，将上电极向上抬起，将预制体放置到下电极上，然后将上电极放下，使其接触到预制体上表面。
在一个实施例中，混合加热的沉积炉还包括控制系统，
如图2所示，所述控制系统包括：
控制器12，设置在所述炉体1外壁；
温度传感器11，设置在所述腔体内，与所述控制器12连接；
电子开关14，与所述控制器12连接，用于控制设置在所述出气口9的抽风机的开启或关闭；
第一电磁阀13，与所述控制器12连接，设置在与所述进气口8连接的第一气道上；
第二电磁阀15，与所述控制器12连接，设置在与所述进气口8连接的第二气道上。
当预制体防置到上电极和下电极之间夹紧后；控制器通过电子开关控制抽风机(抽真空)工作；然后控制第一电磁阀打开，使第一气道与进气口连通，往炉内通入保护气体。当通入一定量的保护气体后，控制器控制供电装置分别对上电极和下电极、感应线圈通电；实现对预制体的感应加热和电阻加热。控制器通过温度传感器检测腔体(炉体)的温度；当温度达到预设条件(工艺需求温度)，控制控制第一电磁阀关闭，打开第二电磁阀，使第二气道与进气口连通；实现往炉内通入碳源气体，对预制体进行气相沉积。
在一个实施例中，如图3所示，混合加热的沉积炉还包括：
通讯模块19，与所述控制器12连接；
服务器16，通过所述通讯模块19与所述控制器12通讯连接；
报警装置17，与所述服务器16连接；
控制器通过温度传感器检测炉体内腔体的温度，并通过通讯模块将检测的温度发送到服务器，当温度超过预设值，服务器发送报警信号到所述报警装置，报警装置工作提醒工作人员。
控制器通过通讯模块接入服务器，服务器架设有工业云平台；控制器将监测的混合加热的沉积炉的温度等数据上传至工业云平台上；实现远程监测。当当温度超过预设值，服务器发送报警信号到所述报警装置，报警装置工作提醒工作人员；实现报警提醒功能。通过控制器将混合加热的沉积炉的上电机和下电极的供电装置的状态、感应线圈的供电装置的状态等传输到工业云平台上，实现对设备的整体状态的把控；通过在混合加热的沉积炉的炉体内设置图像采集装置，可以将图像传输到工业云平台上显示；使用者通过移动终端(如手机、电脑等)登入工业云平台可以查看控制器上传到工业云平台的各种参数。报警装置可以是蜂鸣器、指示灯等。
在一个实施例中，如图3所示，混合加热的沉积炉还包括：
远程控制终端18，与所述服务器16通讯连接。
远程控制终端通过服务器向控制器发送控制命令，控制器执行控制命令；从而实现远程控制。控制命令包括断开上电极和下电极与供电装置的连接、断开感应线圈与供电装置的连接、关闭或打开第一电磁阀、关闭或打开第二电磁阀、抽风机启动、抽风机关闭等。远程控制终端可以是台式机、也可以是手机等终端设备。
在运用上述混合加热的沉积炉进行感应与电阻的双重加热，技术先进性体现在：
一.实现了快速沉积，一般的气相沉积用时很长，在同一几何尺寸的情况下，是普通气相沉积时间的1/20；
二.由于预制体、环境等条件改变对于产品来说都需要略微调整工艺参数。可针对具体情况微调各工艺时间与温度，使其达到产品适量要求；
三.远程维运功能，还具备连接云平台能力，可以对接工业云平台(架设在服务器上的工业云平台)，实现数据的远程监测、采集、处理等功能，并具有报警提醒功能，不止当设备出现故障时，还在产品监测出现问题是及时反馈故障信息，使得管理者更好的了解实际生产情况，对于工艺方案实时修改。
在运用本混合加热的沉积炉的一个实施例中，以碳碳复合材料为例，所出产品为坩埚。
在碳碳复合材料的生产中，预制体是一种以碳纤维丝与无纺布层层叠加，交织的一种中间产品，实现的目的是在高温下将碳源气体中碳元素固化在预制体自身各种缝隙空隙中，实现预制体的致密，将密度从0.3-0.8g/cm3提升到1.7g/cm3以上。
本发明未详细说明的内容，均可采用现有技术，因此不在赘述。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种混合加热的沉积炉，其特征在于，包括
炉体，其内部设置有腔体；在所述炉体上侧壁设置有贯穿至所述腔体的出气口，在所述炉体下侧壁设置有贯穿至所述腔体的进气口；
底座，设置于所述炉体底部；
加热装置，设置于所述腔体内，用于对预制体进行加热；
所述加热装置包括：感应加热装置和电阻加热装置；
所述电阻加热装置包括：
上电极和下电极，分别设置于预制体的上下两端，上电极向上伸出炉体，下电极向下伸出炉体，上电极和下电极分别与供电装置相连接；
感应加热装置包括感应线圈，所述感应线圈套设于预制体外侧且不与预制体相接触，所述感应线圈由导线与设置于炉体外部的供电装置相连接。
2.如权利要求1所述的一种混合加热的沉积炉，其特征在于，所述下电极与所述炉体固定连接；所述上电极与所述炉体滑动连接，所述上电极可上下运动。
3.如权利要求1所述的一种混合加热的沉积炉，其特征在于，还包括控制系统，
所述控制系统包括：
控制器，设置在所述炉体外壁；
温度传感器，设置在所述腔体内，与所述控制器连接；
电子开关，与所述控制器连接，用于控制设置在所述出气口的抽风机的开启或关闭；
第一电磁阀，与所述控制器连接，设置在与所述进气口连接的第一气道上；
第二电磁阀，与所述控制器连接，设置在与所述进气口连接的第二气道上。
4.如权利要求3所述的一种混合加热的沉积炉，其特征在于，还包括：
通讯模块，与所述控制器连接；
服务器，通过所述通讯模块与所述控制器通讯连接；
报警装置，与所述服务器连接；
控制器通过温度传感器检测炉体内腔体的温度，并通过通讯模块将检测的温度发送到服务器，当温度超过预设值，服务器发送报警信号到所述报警装置，报警装置工作提醒工作人员。
5.如权利要求4所述的一种混合加热的沉积炉，其特征在于，还包括：
远程控制终端，与所述服务器通讯连接。
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