CN112553603A - 一种内加热型氮化硼复合纤维化学气相沉积设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种内加热型氮化硼复合纤维化学气相沉积设备,包括真空腔体和纤维传动装置,所述真空腔体包括中间中空腔、放卷腔、收卷腔,所述中间中空腔为管状结构,且中间中空腔的两端固定连接在放卷腔和收卷腔上,所述中间中空腔的内部设置有内加热管,所述内加热管的两端穿过中间中空腔分别设置在放卷腔和收卷腔的内部,所述内加热管与放卷腔相接触位置设置有绝缘密封圈,且在绝缘密封圈的侧面上设置有电极,所述电极经导线与控制器电连接,通过将内加热管内置于中间中空腔内部,实现快速升温,且减少加热时候热量向外逸散,更为节能。
Description
技术领域
本发明属于复合纤维处理技术领域,具体是一种内加热型氮化硼复合纤维化学气相沉积设备。
背景技术
纤维材料,如碳纤维、碳化硅纤维等,由于具有强度高、质量密度低等特性,应用范围越来越广。在部分使用场景中,为了进一步提升纤维材料的性能,往往需要在纤维材料表面复合一层其他二维材料。化学气相沉积方法是制备均匀二维材料的理想方法,而卷对卷的化学气相沉积制备方式可以实现批量制备。在此过程中,纤维材料在放卷辊和收卷辊的卷绕传动,通过经过反应区。在反应区中,气体分子发生热分解后,在纤维表面沉积成所需的二维材料。
目前的卷对卷制备设备,一般为在石英、刚玉管外部设置电炉加热,升温速度较慢,一般为10℃/min,且由于向外散热,导致加热效率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种内加热型氮化硼复合纤维化学气相沉积设备,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种内加热型氮化硼复合纤维化学气相沉积设备,包括真空腔体和纤维传动装置,所述真空腔体包括中间中空腔、放卷腔、收卷腔,所述中间中空腔为管状结构,且中间中空腔的两端固定连接在放卷腔和收卷腔上,所述中间中空腔的内部设置有内加热管,所述内加热管的两端穿过中间中空腔分别设置在放卷腔和收卷腔的内部,所述内加热管与放卷腔相接触位置设置有绝缘密封圈,且在绝缘密封圈的侧面上设置有电极,所述电极经导线与控制器电连接;
所述纤维传动装置包括放卷辊、测速轮一、收卷辊和测速轮二,所述放卷辊与测速轮一设置在放卷腔的内部,所述收卷辊和测速轮二设置在收卷腔的内部。
作为本发明再进一步的方案:所述放卷腔的内部设置有放卷轴,所述放卷轴的一端在放卷腔上同电机输出端连接,所述放卷辊固定设置在放卷轴上,且测速轮一在放卷腔内部位于放卷辊的右上方。
作为本发明再进一步的方案:所述收卷腔的内部设置有收卷轴,所述收卷轴的一端在收卷腔上同电机输出端连接,所述收卷辊固定设置在收卷轴上,且测速轮二在收卷腔内部位于收卷辊的左上方。
作为本发明再进一步的方案:所述中间中空腔为石英管。
作为本发明再进一步的方案:所述内加热管由石墨材质制成,且在内加热管的内部设置有热电偶。
作为本发明再进一步的方案:所述放卷腔的一侧固定设置有气体供给装置,所述气体供给装置的输出端通过管道与放卷腔连接,且在该管道上设置有气体流量控制计。
作为本发明再进一步的方案:所述收卷腔的一侧固定设置有真空泵组,所述真空泵组的输入端通过管道与收卷腔固定连接。
作为本发明再进一步的方案:所述控制器与测速轮一及测速轮二电性连接。
作为本发明再进一步的方案:该内加热型氮化硼复合纤维化学气相沉积设备的工作步骤为:将复合纤维材料绕于放卷辊上,经过测速轮一后,穿过内加热管,经过测速轮二后,收于收卷辊上,控制器控制内加热管的温度,电流经过内加热管后,产生焦耳热对穿过的复合纤维材料加热,同时气体供给装置经高压气罐向放卷腔内通入氨气、氯化硼、氢气三路气体,并通过气体流量控制计来控制通入气体量,使混合气体进入放卷腔后,再经过内加热管,导入收卷腔,在收卷腔内被真空泵组抽走排出。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:将复合纤维材料绕于放卷辊上,经过测速轮一后,穿过内加热管,经过测速轮二后,收于收卷辊上,控制器控制内加热管的温度,电流经过内加热管后,产生焦耳热对穿过的复合纤维材料加热,同时气体供给装置经高压气罐向放卷腔内通入氨气、氯化硼、氢气三路气体,并通过气体流量控制计来控制通入气体量,使混合气体进入放卷腔后,再经过内加热管,导入收卷腔,在收卷腔内被真空泵组抽走排出,控制器控制放卷辊和收卷辊的转速、内加热管的温度及气体供给装置的气体供给量,并通过将内加热管内置于中间中空腔内部,实现快速升温,且减少加热时候热量向外逸散,更为节能。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解,下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为一种内加热型氮化硼复合纤维化学气相沉积设备的整体结构示意图。
图中:1、中间中空腔;101、内加热管;2、放卷腔;201、放卷辊;202、测速轮一;3、收卷腔;301、收卷辊;302、测速轮二;4、气体供给装置;5、真空泵组;6、控制器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1,本发明实施例中,一种内加热型氮化硼复合纤维化学气相沉积设备,包括真空腔体和纤维传动装置,所述真空腔体包括中间中空腔1、放卷腔2、收卷腔3,所述中间中空腔1为管状结构,且中间中空腔1的两端固定连接在放卷腔2和收卷腔3上,所述中间中空腔1的内部设置有内加热管101,所述内加热管101的两端穿过中间中空腔1分别设置在放卷腔2和收卷腔3的内部,所述内加热管101与放卷腔2相接触位置设置有绝缘密封圈,且在绝缘密封圈的侧面上设置有电极,所述电极经导线与控制器6电连接,电流经过内加热管101后,产生焦耳热对其加热,并通过绝缘密封圈能够有效防止内加热管101在加热过程中热量的外溢。
所述纤维传动装置包括放卷辊201、测速轮一202、收卷辊301和测速轮二302,所述放卷辊201与测速轮一202设置在放卷腔2的内部,所述收卷辊301和测速轮二302设置在收卷腔3的内部。
所述放卷腔2的内部设置有放卷轴,所述放卷轴的一端在放卷腔2上同电机输出端连接,所述放卷辊201固定设置在放卷轴上,且测速轮一202在放卷腔2内部位于放卷辊201的右上方,所述放卷辊201上实现对复合纤维材料的放卷,测速轮一202实现对复合纤维材料放卷过程中的速度进行测速。
所述收卷腔3的内部设置有收卷轴,所述收卷轴的一端在收卷腔3上同电机输出端连接,所述收卷辊301固定设置在收卷轴上,且测速轮二302在收卷腔3内部位于收卷辊301的左上方,所述收卷辊301上实现对复合纤维材料的收卷,测速轮二302实现对复合纤维材料收卷过程中的速度进行测速。
所述中间中空腔1为石英管。
所述内加热管101由石墨材质制成,且在内加热管101的内部设置有热电偶。
所述放卷腔2的一侧固定设置有气体供给装置4,所述气体供给装置4的输出端通过管道与放卷腔2连接,且在该管道上设置有气体流量控制计,通过气体供给装置4向放卷腔2内通入氨气、氯化硼、氢气三路混合气体。
所述收卷腔3的一侧固定设置有真空泵组5,所述真空泵组5的输入端通过管道与收卷腔3固定连接。
所述控制器6与测速轮一202、测速轮二302及气体供给装置4电性连接。
工作原理:将复合纤维材料绕于放卷辊201上,经过测速轮一202后,穿过内加热管101,经过测速轮二302后,收于收卷辊301上,控制器6控制内加热管101的温度,电流经过内加热管101后,产生焦耳热对穿过的复合纤维材料加热,同时气体供给装置4经高压气罐向放卷腔2内通入氨气、氯化硼、氢气三路气体,并通过气体流量控制计来控制通入气体量,使混合气体进入放卷腔2后,再经过内加热管101,导入收卷腔3,在收卷腔3内被真空泵组5抽走排出。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种内加热型氮化硼复合纤维化学气相沉积设备,其特征在于,包括真空腔体和纤维传动装置,所述真空腔体包括中间中空腔(1)、放卷腔(2)、收卷腔(3),所述中间中空腔(1)为管状结构,且中间中空腔(1)的两端固定连接在放卷腔(2)和收卷腔(3)上,所述中间中空腔(1)的内部设置有内加热管(101),所述内加热管(101)的两端穿过中间中空腔(1)分别设置在放卷腔(2)和收卷腔(3)的内部,所述内加热管(101)与放卷腔(2)相接触位置设置有绝缘密封圈,且在绝缘密封圈的侧面上设置有电极,所述电极经导线与控制器(6)电连接;
所述纤维传动装置包括放卷辊(201)、测速轮一(202)、收卷辊(301)和测速轮二(302),所述放卷辊(201)与测速轮一(202)设置在放卷腔(2)的内部,所述收卷辊(301)和测速轮二(302)设置在收卷腔(3)的内部。
2.根据权利要求1所述的一种内加热型氮化硼复合纤维化学气相沉积设备,其特征在于,所述放卷腔(2)的内部设置有放卷轴,所述放卷轴的一端在放卷腔(2)上同电机输出端连接,所述放卷辊(201)固定设置在放卷轴上,且测速轮一(202)在放卷腔(2)内部位于放卷辊(201)的右上方。
3.根据权利要求1所述的一种内加热型氮化硼复合纤维化学气相沉积设备,其特征在于,所述收卷腔(3)的内部设置有收卷轴,所述收卷轴的一端在收卷腔(3)上同电机输出端连接,所述收卷辊(301)固定设置在收卷轴上,且测速轮二(302)在收卷腔(3)内部位于收卷辊(301)的左上方。
4.根据权利要求1所述的一种内加热型氮化硼复合纤维化学气相沉积设备,其特征在于,所述中间中空腔(1)为石英管。
5.根据权利要求1所述的一种内加热型氮化硼复合纤维化学气相沉积设备,其特征在于,所述内加热管(101)由石墨材质制成,且在内加热管(101)的内部设置有热电偶。
6.根据权利要求1所述的一种内加热型氮化硼复合纤维化学气相沉积设备,其特征在于,所述放卷腔(2)的一侧固定设置有气体供给装置(4),所述气体供给装置(4)的输出端通过管道与放卷腔(2)连接,且在该管道上设置有气体流量控制计。
7.根据权利要求1所述的一种内加热型氮化硼复合纤维化学气相沉积设备,其特征在于,所述收卷腔(3)的一侧固定设置有真空泵组(5),所述真空泵组(5)的输入端通过管道与收卷腔(3)固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种内加热型氮化硼复合纤维化学气相沉积设备,其特征在于,所述控制器(6)与测速轮一(202)、测速轮二(302)及气体供给装置(4)电性连接。
9.根据权利要求1所述的一种内加热型氮化硼复合纤维化学气相沉积设备,其特征在于,该内加热型氮化硼复合纤维化学气相沉积设备的工作步骤为:将复合纤维材料绕于放卷辊(201)上,经过测速轮一(202)后,穿过内加热管(101),经过测速轮二(302)后,收于收卷辊(301)上,控制器(6)控制内加热管(101)的温度,电流经过内加热管(101)后,产生焦耳热对穿过的复合纤维材料加热,同时气体供给装置(4)经高压气罐向放卷腔(2)内通入氨气、氯化硼、氢气三路气体,并通过气体流量控制计来控制通入气体量,使混合气体进入放卷腔(2)后,再经过内加热管(101),导入收卷腔(3),在收卷腔(3)内被真空泵组(5)抽走排出。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210326 |