CN115010134B - 一种化学气相沉积制备碳化硅海绵的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种化学气相沉积制备碳化硅海绵的装置，涉及到碳化硅制备技术领域，包括炉体组件，所述炉体组件内部设置有隔离组件，所述隔离组件外侧套接设置有支撑组件，所述隔离组件内侧设置有主驱动机构，所述主驱动机构中叶轮在气流带动进行旋转，所述主驱动机构中叶轮带动支撑组件中升降环、旋转环和环形支撑板升降。本发明在一次制备过程中可以制得更多碳化硅海绵，并降低出料频率，进而提高生产效率，同时还可以使环状空间持续处于生成碳化硅海绵的最佳状态，避免发生堵塞等情况，另外还可以在完成碳化硅海绵的制备后对碳化硅海绵进行预脱离操作，进而方便后续碳化硅海绵的出料。

Description

一种化学气相沉积制备碳化硅海绵的装置

技术领域

本发明涉及碳化硅制备技术领域，特别涉及一种化学气相沉积制备碳化硅海绵的装置。

背景技术

碳化硅作为一种重要的宽带隙半导体材料，具有高强度、高硬度、高导热、低密度、低散射、低膨胀、抗辐射、抗氧化、抗热震等诸多优良性能，同时具有化学稳定性和环境友好性，使其成为重要的功能材料。

专利申请公布号CN 108715449 B的发明专利公开了一种化学气相沉积制备碳化硅海绵的装置，涉及碳化硅制备技术领域。主要采用的技术方案为：腔体，所述腔体的顶部设置有进气装置，所述腔体的底部设置有出气装置；支撑板，所述支撑板的中部设置有通道，所述支撑板上均布有多个通气孔，所述支撑板与所述腔体的内壁连接将所述腔体分割成上腔体和下腔体；隔离体，所述隔离体为无上下底的筒体，所述筒体的开口形状及大小与所述通道的形状和大小相同，并与所述通道连接，所述筒体的另一端悬置，所述隔离体与所述上腔体的内壁围成一环状空间。

该发明提供的化学气相沉积制备碳化硅海绵的装置，能够直接制备出碳化硅海绵，简化了碳化硅海绵的制备过程，降低了碳化硅海绵的生产成本。

但是上述装置在经过本领域技术人员实际应用后发现仍旧存在一些缺点，较为明显的就是碳化硅海绵在成型后，主要依附在支撑板顶部，即上腔体内部的环状空间中，而由于环状空间大小的限制，导致在沉积一定时间后，所生成的碳化硅海绵就会完成对环状空间进行填充，此时由于碳化硅海绵的阻挡，进气装置所输出的气流就会直接通过隔离体以及支撑板上的通道进行输出，进而导致无法继续碳化硅海绵的制备，技术人员则需要及时对制得的碳化硅海绵进行出料，进而中断制备过程。

针对上述问题，本领域技术人员想到提升上腔体与隔离体的高度，进而增加环状空间的高度，以便于在一次制备过程中尽可能多的提高备碳化硅海绵的制备量，但是环状空间高度的提升会导致气体还未沉降到支撑板顶部时即开始碳化硅海绵的生成，此时所生成的碳化硅海绵就会附着在环状空间内壁上，即上腔体内壁以及隔离体外壁，进而导致环状空间中部被堵塞，同时也增加后续碳化硅海绵的出料难度。

因此，发明一种化学气相沉积制备碳化硅海绵的装置来解决上述问题很有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种化学气相沉积制备碳化硅海绵的装置，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：一种化学气相沉积制备碳化硅海绵的装置，包括炉体组件，所述炉体组件内部设置有隔离组件，所述隔离组件外侧套接设置有支撑组件，所述隔离组件内侧设置有主驱动机构，所述主驱动机构中叶轮在气流带动进行旋转，所述主驱动机构中叶轮带动支撑组件中升降环、旋转环和环形支撑板升降，所述主驱动机构外侧传动连接有次驱动机构，所述次驱动机构中卡条通过次驱动机构中卡条套管带动次驱动机构中套环旋转，所述支撑组件顶部两侧均设置有预脱离机构，所述预脱离机构中驱动杆带动预脱离机构中U形刮杆在支撑组件中环形支撑板顶部旋转；

所述炉体组件包括上炉体、下炉体、进气管、排气孔和液压缸；

所述下炉体位于上炉体底部，所述进气管设置有两个，两个所述进气管分别固定贯穿设置于上炉体顶部两侧，所述排气孔设置有多个，多个所述排气孔开设于下炉体底部，所述液压缸设置有两个，两个所述液压缸分别固定设置于下炉体两侧，且其输出轴均与上炉体固定连接；

所述隔离组件包括上隔离体、中隔离体、下隔离体和第一安装架；

所述中隔离体转动嵌套设置于上隔离体底部，所述下隔离体转动嵌套设置于中隔离体底部，所述第一安装架固定套接设置于下隔离体外侧底部，且与下炉体内壁固定连接；

所述支撑组件包括升降环、旋转环和环形支撑板；

所述升降环套接设置于上隔离体外侧，所述旋转环转动套接设置于升降环外侧，所述环形支撑板转动套接设置于旋转环外侧；

所述主驱动机构包括往复丝杆、叶轮、升降套管、内连接杆、封闭板、外连接杆、封闭条、第一滑槽和第二安装架；

所述叶轮固定套接设置于往复丝杆外侧底部，所述升降套管套接设置于往复丝杆外侧顶部并与往复丝杆螺纹连接，所述内连接杆、封闭板、外连接杆、封闭条和第一滑槽均设置有两个，两个所述内连接杆分别固定设置于升降套管两侧，两个所述封闭板分别固定设置于两个内连接杆端部，两个所述外连接杆分别固定设置于两个封闭板外侧，且两个所述外连接杆均与升降环内壁固定连接，两个所述封闭条分别固定设置于两个外连接杆顶部，两个所述第一滑槽分别开设于上隔离体两侧顶部，两个所述外连接杆与封闭条分别滑动设置于两个第一滑槽内侧，所述第二安装架通过轴承转动套接设置于往复丝杆外侧底部，且与下隔离体内壁固定连接；

所述次驱动机构包括卡条、卡条套管和两个驱动组件，所述驱动组件包括延伸杆、升降板、套环、第二滑槽、容纳槽和复位弹簧；

所述卡条固定设置于往复丝杆外侧，所述卡条套管滑动套接设置于往复丝杆外侧，且其内侧开设有与卡条适配的卡槽，所述延伸杆固定设置于卡条套管侧面，所述升降板固定套接设置于延伸杆外侧，所述套环固定设置于延伸杆端部，所述第二滑槽贯穿设置于中隔离体侧壁上，所述容纳槽开设于第二滑槽内壁上，所述升降板滑动设置于容纳槽内侧，所述复位弹簧位于容纳槽内侧且与升降板固定连接；

所述预脱离机构包括U形刮杆、驱动杆和限位环；

所述U形刮杆与环形支撑板顶部贴合，所述驱动杆固定贯穿设置于旋转环上，所述驱动杆顶端与U形刮杆固定连接，所述限位环固定套接设置于驱动杆外侧底部。

本发明的技术效果和优点：

本发明通过设置有隔离组件、支撑组件、主驱动机构、次驱动机构和预脱离机构，以便于利用隔离组件内侧的气体原料对主驱动机构进行驱动，进而使支撑组件带动生成的碳化硅海绵持续下降，从而使用于生产碳化硅海绵的环状空间持续存在，同时支撑组件下降时可以带动预脱离机构对次驱动机构进行触发，进而使主驱动机构通过次驱动机构对预脱离机构进行驱动，进而对已生成的碳化硅海绵进行剥离，相较于现有的同类型装置，本发明在一次制备过程中可以制得更多碳化硅海绵，并降低出料频率，进而提高生产效率，同时还可以使环状空间持续处于生成碳化硅海绵的最佳状态，避免发生堵塞等情况，另外还可以在完成碳化硅海绵的制备后对碳化硅海绵进行预脱离操作，进而方便后续碳化硅海绵的出料。

附图说明

图1为本发明的整体正面剖视结构示意图。

图2为本发明的隔离组件正面剖视结构示意图。

图3为本发明的主驱动机构与预脱离机构正面剖视结构示意图。

图4为本发明的次驱动机构正面剖视结构示意图。

图中：1、炉体组件；11、上炉体；12、下炉体；13、进气管；14、排气孔；15、液压缸；2、隔离组件；21、上隔离体；22、中隔离体；23、下隔离体；24、第一安装架；3、支撑组件；31、升降环；32、旋转环；33、环形支撑板；4、主驱动机构；41、往复丝杆；42、叶轮；43、升降套管；44、内连接杆；45、封闭板；46、外连接杆；47、封闭条；48、第一滑槽；49、第二安装架；5、次驱动机构；51、卡条；52、卡条套管；53、延伸杆；54、升降板；55、套环；56、第二滑槽；57、容纳槽；58、复位弹簧；6、预脱离机构；61、U形刮杆；62、驱动杆；63、限位环。

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。

实施例1

本发明提供了如图1－图4所示的一种化学气相沉积制备碳化硅海绵的装置，包括炉体组件1，炉体组件1内部设置有隔离组件2，隔离组件2外侧套接设置有支撑组件3，隔离组件2内侧设置有主驱动机构4，主驱动机构4中叶轮42在气流带动进行旋转，主驱动机构4中叶轮42带动支撑组件3中升降环31、旋转环32和环形支撑板33升降。

如图1所示，炉体组件1包括上炉体11、下炉体12、进气管13、排气孔14和液压缸15，其中，下炉体12位于上炉体11底部，进气管13设置有两个，两个进气管13分别固定贯穿设置于上炉体11顶部两侧，排气孔14设置有多个，多个排气孔14开设于下炉体12底部，排气孔14的设置用于将气体原料排出，液压缸15设置有两个，两个液压缸15分别固定设置于下炉体12两侧，且其输出轴均与上炉体11固定连接，液压缸15的设置用于带动上炉体11由下炉体12顶部脱离，进而方便对碳化硅海绵进行出料。

如图1与图2所示，隔离组件2包括上隔离体21、中隔离体22、下隔离体23和第一安装架24，其中，中隔离体22转动嵌套设置于上隔离体21底部，下隔离体23转动嵌套设置于中隔离体22底部，第一安装架24固定套接设置于下隔离体23外侧底部，且与下炉体12内壁固定连接，上隔离体21、中隔离体22和下隔离体23的设置用于形成强对流区域，进而将气体原料快速输出。

如图3所示，支撑组件3包括升降环31、旋转环32和环形支撑板33，其中，升降环31套接设置于上隔离体21外侧，旋转环32转动套接设置于升降环31外侧，环形支撑板33转动套接设置于旋转环32外侧，升降环31、旋转环32和环形支撑板33的设置用于使旋转环32可以在升降环31与环形支撑板33之间转动。

如图2与图3所示，主驱动机构4包括往复丝杆41、叶轮42、升降套管43、内连接杆44、封闭板45、外连接杆46、封闭条47、第一滑槽48和第二安装架49，其中，叶轮42固定套接设置于往复丝杆41外侧底部，叶轮42的设置用于带动往复丝杆41旋转，升降套管43套接设置于往复丝杆41外侧顶部并与往复丝杆41螺纹连接，升降套管43的设置用于在往复丝杆41的带动下进行升降，内连接杆44、封闭板45、外连接杆46、封闭条47和第一滑槽48均设置有两个，两个内连接杆44分别固定设置于升降套管43两侧，内连接杆44的设置用于带动封闭板45升降，两个封闭板45分别固定设置于两个内连接杆44端部，封闭板45的设置用于带动外连接杆46升降，两个外连接杆46分别固定设置于两个封闭板45外侧，且两个外连接杆46均与升降环31内壁固定连接，外连接杆46的设置用于带动升降环31与封闭条47升降，两个封闭条47分别固定设置于两个外连接杆46顶部，封闭条47的设置用于对部分第一滑槽48进行封堵，进而表面第一滑槽48内侧形成碳化硅海绵，两个第一滑槽48分别开设于上隔离体21两侧顶部，两个外连接杆46与封闭条47分别滑动设置于两个第一滑槽48内侧，第二安装架49通过轴承转动套接设置于往复丝杆41外侧底部，且与下隔离体23内壁固定连接，第二安装架49的设置用于对往复丝杆41进行安装。

实施例2

与上述实施例不同的是，主驱动机构4外侧传动连接有次驱动机构5，次驱动机构5中卡条51通过次驱动机构5中卡条套管52带动次驱动机构5中套环55旋转，支撑组件3顶部两侧均设置有预脱离机构6，预脱离机构6中驱动杆62带动预脱离机构6中U形刮杆61在支撑组件3中环形支撑板33顶部旋转。

如图4所示，次驱动机构5包括卡条51、卡条套管52和两个驱动组件，驱动组件包括延伸杆53、升降板54、套环55、第二滑槽56、容纳槽57和复位弹簧58，其中，卡条51固定设置于往复丝杆41外侧，卡条51的设置用于带动卡条套管52旋转，卡条套管52滑动套接设置于往复丝杆41外侧，且其内侧开设有与卡条51适配的卡槽，卡条套管52的设置用于带动延伸杆53转动，延伸杆53固定设置于卡条套管52侧面，延伸杆53的设置用于带动套环55与升降板54旋转，升降板54固定套接设置于延伸杆53外侧，升降板54的设置用于带动中隔离体22旋转，套环55固定设置于延伸杆53端部，第二滑槽56贯穿设置于中隔离体22侧壁上，第二滑槽56的设置用于供延伸杆53升降，容纳槽57开设于第二滑槽56内壁上，升降板54滑动设置于容纳槽57内侧，容纳槽57的设置用于对升降板54进行容纳，复位弹簧58位于容纳槽57内侧且与升降板54固定连接，复位弹簧58的设置有用于带动升降板54复位。

如图3所示，预脱离机构6包括U形刮杆61、驱动杆62和限位环63，其中，U形刮杆61与环形支撑板33顶部贴合，U形刮杆61的设置用于对碳化硅海绵进行分离，驱动杆62固定贯穿设置于旋转环32上，驱动杆62顶端与U形刮杆61固定连接，驱动杆62的设置用于带动U形刮杆61旋转，限位环63固定套接设置于驱动杆62外侧底部，限位环63的设置用于对套环55进行下压。

通过设置上述结构，以便于驱动杆62下降后，其底端进入到套环55内侧，并将套环55下压，套环55下降时通过升降板54对复位弹簧58进行压缩，同时带动套环55在往复丝杆41外侧向下滑动，进而套接在卡条51外侧，此时往复丝杆41通过卡条51带动卡条套管52旋转，卡条套管52旋转时通过延伸杆53与升降板54带动套环55与中隔离体22同步旋转，进而使套环55带动驱动杆62旋转，此时驱动杆62带动旋转环32在升降环31与环形支撑板33之间旋转，同时带动两个U形刮杆61在升降环31、旋转环32和环形支撑板33顶部旋转，进而对升降环31顶部、环形支撑板33顶部、上炉体11内壁和上隔离体21外壁进行刮擦，使碳化硅海绵与升降环31顶部、环形支撑板33顶部、上炉体11内壁和上隔离体21外壁完全脱离，进而方便后续碳化硅海绵的出料，降低出料难度的同时提高出料效率。

本发明工作原理：

实际使用过程中，气体原料通过进气管13输入到上炉体11内部，然后沿着上炉体11内壁螺旋向下，进而进入到上隔离体21与上炉体11内壁之间，部分气体原料穿过环形支撑板33上的通孔运动至下炉体12内腔底部，另外一部分气体原料则通过上隔离体21、中隔离体22和下隔离体23运动至下炉体12内腔底部，运动至下炉体12内腔底部的气体原料最终通过排气孔14输出；

此时上隔离体21外壁与上炉体11内壁之间的环状空间中形成气体对流相对温和的沉积区域，上隔离体21、中隔离体22和下隔离体23内侧则形成强对流区域，气体原料在环状空间中开始沉积，并逐渐形成碳化硅海绵；

当气体原料通过上隔离体21、中隔离体22和下隔离体23输入到下炉体12内腔底部时，叶轮42因气体原料的带动而发生旋转，进而使往复丝杆41带动升降套管43下降，升降套管43下降时通过外连接杆46带动升降环31、旋转环32和环形支撑板33下降，进而使升降环31、旋转环32和环形支撑板33顶部形成的碳化硅海绵同步下降；

随着气体原料的不断沉积，碳化硅海绵的不断形成，升降环31、旋转环32和环形支撑板33持续带动已形成的碳化硅海绵进行下降，进而使环状空间持续存在，碳化硅海绵不断在环状空间中形成；

随着升降环31、旋转环32和环形支撑板33的不断下降，驱动杆62底端进入到套环55内侧，并将套环55下压，套环55下降时通过升降板54对复位弹簧58进行压缩，同时带动套环55在往复丝杆41外侧向下滑动，进而套接在卡条51外侧，此时往复丝杆41通过卡条51带动卡条套管52旋转，卡条套管52旋转时通过延伸杆53与升降板54带动套环55与中隔离体22同步旋转，进而使套环55带动驱动杆62旋转，此时驱动杆62带动旋转环32在升降环31与环形支撑板33之间旋转，同时带动两个U形刮杆61在升降环31、旋转环32和环形支撑板33顶部旋转，进而对升降环31顶部、环形支撑板33顶部、上炉体11内壁和上隔离体21外壁进行刮擦，使碳化硅海绵与升降环31顶部、环形支撑板33顶部、上炉体11内壁和上隔离体21外壁完全脱离；

随后使液压缸15带动上炉体11上升，上炉体11由下炉体12顶部脱离，随后将升降环31、旋转环32和环形支撑板33顶部已脱离的碳化硅海绵取下，然后使液压缸15带动上炉体11复位，随后加快气体原料的流速，进而使气体原料通过叶轮42带动支撑组件3整体上升，此时驱动杆62由套环55中脱离，预脱离机构6随着支撑组件3同步复位，此时恢复气体原料的流速，进而重复上述操作，再次开始碳化硅海绵的制备。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，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 (1)

1.一种化学气相沉积制备碳化硅海绵的装置，包括炉体组件（1），其特征在于：所述炉体组件（1）内部设置有隔离组件（2），所述隔离组件（2）外侧套接设置有支撑组件（3），所述隔离组件（2）内侧设置有主驱动机构（4），所述主驱动机构（4）中叶轮（42）在气流带动进行旋转，所述主驱动机构（4）中叶轮（42）带动支撑组件（3）中升降环（31）、旋转环（32）和环形支撑板（33）升降，所述主驱动机构（4）外侧传动连接有次驱动机构（5），所述次驱动机构（5）中卡条（51）通过次驱动机构（5）中卡条套管（52）带动次驱动机构（5）中套环（55）旋转，所述支撑组件（3）顶部两侧均设置有预脱离机构（6），所述预脱离机构（6）中驱动杆（62）带动预脱离机构（6）中U形刮杆（61）在支撑组件（3）中环形支撑板（33）顶部旋转；

所述炉体组件（1）包括上炉体（11）、下炉体（12）、进气管（13）、排气孔（14）和液压缸（15）；

所述下炉体（12）位于上炉体（11）底部，所述进气管（13）设置有两个，两个所述进气管（13）分别固定贯穿设置于上炉体（11）顶部两侧，所述排气孔（14）设置有多个，多个所述排气孔（14）开设于下炉体（12）底部，所述液压缸（15）设置有两个，两个所述液压缸（15）分别固定设置于下炉体（12）两侧，且其输出轴均与上炉体（11）固定连接；

所述隔离组件（2）包括上隔离体（21）、中隔离体（22）、下隔离体（23）和第一安装架（24）；

所述中隔离体（22）转动嵌套设置于上隔离体（21）底部，所述下隔离体（23）转动嵌套设置于中隔离体（22）底部，所述第一安装架（24）固定套接设置于下隔离体（23）外侧底部，且与下炉体（12）内壁固定连接；

所述支撑组件（3）包括升降环（31）、旋转环（32）和环形支撑板（33）；

所述升降环（31）套接设置于上隔离体（21）外侧，所述旋转环（32）转动套接设置于升降环（31）外侧，所述环形支撑板（33）转动套接设置于旋转环（32）外侧；

所述主驱动机构（4）包括往复丝杆（41）、叶轮（42）、升降套管（43）、内连接杆（44）、封闭板（45）、外连接杆（46）、封闭条（47）、第一滑槽（48）和第二安装架（49）；

所述叶轮（42）固定套接设置于往复丝杆（41）外侧底部，所述升降套管（43）套接设置于往复丝杆（41）外侧顶部并与往复丝杆（41）螺纹连接，所述内连接杆（44）、封闭板（45）、外连接杆（46）、封闭条（47）和第一滑槽（48）均设置有两个，两个所述内连接杆（44）分别固定设置于升降套管（43）两侧，两个所述封闭板（45）分别固定设置于两个内连接杆（44）端部，两个所述外连接杆（46）分别固定设置于两个封闭板（45）外侧，且两个所述外连接杆（46）均与升降环（31）内壁固定连接，两个所述封闭条（47）分别固定设置于两个外连接杆（46）顶部，两个所述第一滑槽（48）分别开设于上隔离体（21）两侧顶部，两个所述外连接杆（46）与封闭条（47）分别滑动设置于两个第一滑槽（48）内侧，所述第二安装架（49）通过轴承转动套接设置于往复丝杆（41）外侧底部，且与下隔离体（23）内壁固定连接；

所述次驱动机构（5）包括卡条（51）、卡条套管（52）和两个驱动组件，所述驱动组件包括延伸杆（53）、升降板（54）、套环（55）、第二滑槽（56）、容纳槽（57）和复位弹簧（58）；

所述卡条（51）固定设置于往复丝杆（41）外侧，所述卡条套管（52）滑动套接设置于往复丝杆（41）外侧，且其内侧开设有与卡条（51）适配的卡槽，所述延伸杆（53）固定设置于卡条套管（52）侧面，所述升降板（54）固定套接设置于延伸杆（53）外侧，所述套环（55）固定设置于延伸杆（53）端部，所述第二滑槽（56）贯穿设置于中隔离体（22）侧壁上，所述容纳槽（57）开设于第二滑槽（56）内壁上，所述升降板（54）滑动设置于容纳槽（57）内侧，所述复位弹簧（58）位于容纳槽（57）内侧且与升降板（54）固定连接；

所述预脱离机构（6）包括U形刮杆（61）、驱动杆（62）和限位环（63）；

所述U形刮杆（61）与环形支撑板（33）顶部贴合，所述驱动杆（62）固定贯穿设置于旋转环（32）上，所述驱动杆（62）顶端与U形刮杆（61）固定连接，所述限位环（63）固定套接设置于驱动杆（62）外侧底部。