CN115368156B - 一种用于碳碳复合材料生产的气相沉积炉 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种用于碳碳复合材料生产的气相沉积炉，它属于碳碳复合材料生产领域，它包括炉体，所述炉体内设置有沉积加热单元；所述炉体内通过环形间隔设置的竖向隔板分割为独立的预热区、沉积区，竖向隔板上设置有通过孔，所述通过孔内设置有密封门；所述沉积加热单元设置于沉积区内，所述预热区内设有发热单元，所述炉体上设置有伸入预热区和沉积区的进气管，所述炉体内于竖向隔板下端设置有与炉体同轴的转动板，所述转动板绕其轴线旋转，所述竖向隔板上端设置有炉体顶壁。本发明的目的是提供一种用于碳碳复合材料生产的气相沉积炉，能够提高生产效率和品质。

Description

一种用于碳碳复合材料生产的气相沉积炉

技术领域

本发明涉及碳碳复合材料生产领域，具体为一种用于碳碳复合材料生产的气相沉积炉。

背景技术

碳碳复合材料多采用气相沉积法制备，其主要采用的设备为气相沉积炉。其工作方式为反应气体以一定的流量、流速进入炉内与预制体接触，然后发生热解、聚合，最终以热解碳的形式沉积到热解碳表面及孔隙中，达到增密的效果。

受限于现有沉积炉多为单炉体结构，没有经过预热的预制体在进入炉体后，一方面难以达到沉积温度，影响生产效率；另一方面，由于预制体初入炉体时，靠近发热源的区域温度高于远离发热源的区域，易出现同一批次的质量不一致的情况。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题，提供一种用于碳碳复合材料生产的气相沉积炉，能够提高生产效率和品质。

为实现以上目的，本申请采用的技术方案是：一种用于碳碳复合材料生产的气相沉积炉，它包括炉体，所述炉体内设置有沉积加热单元；所述炉体内通过环形间隔设置的竖向隔板分割为独立的预热区、沉积区，从而使得预制体在炉体内完成预热，确保表面温度趋于一致；为了自动将预热区内的预制体移动到沉积区，于预制体移动路径上的竖向隔板上设置有用于预制体经过的通过孔，所述通过孔内设置有密封门，通过密封门保持预热区和沉积区的独立，尽量减少干涉；所述沉积加热单元设置于沉积区内，所述预热区内设有发热单元，所述炉体上设置有伸入预热区和沉积区的进气管，通过不同的进气管将氮气等保护气体或反应气体导入到预热区、沉积区，所述炉体内于竖向隔板下端设置有与炉体同轴的转动板，所述转动板绕其轴线旋转，所述竖向隔板上端与炉体顶壁下端连接。

进一步的，为了尽量降低沉积区和预热区的互相干涉，所述预热区和沉积区之间设置有第一中间区，所述第一中间区内设置有进气管，进气管将保护气体充入到第一中间区，防止预制体在第一中间区出现氧化等现象。

进一步的，预制体通过沉积区后进入冷却区，预制体在冷却区进行冷区，以方便后续的取料，冷却区内设置有进气管，进气管将保护气体充入到冷却区，防止预制体在冷却区出现氧化等现象。

进一步的，为了尽量降低沉积区和冷却区的互相干涉，所述冷却区和沉积区之间设置有第二中间区，所述第二中间区内设置有进气管，进气管将保护气体充入到第二中间区，防止预制体在第二中间区出现氧化等现象。

进一步的，为了延长冷却时间，所述冷却区通过炉体侧壁上的出料孔与出料管连通，所述出料孔处设置有出料隔断门，所述出料管于炉体的远端设置有可开合的取料口。

进一步的，为了自动将预制体从冷却区取出，所述出料管内设置有沿炉体径向移动的横移座，所述横移座与横梁连接，所述横梁于炉体一侧设置有取料部，所述取料部包括并排设置的限制板和取料板，所述限制板固定设置且位于炉体一侧，所述取料板转动设置，限制板能够限制取料板的转动方向，使得取料板能从预制体一侧通过又能将预制体取出。

进一步的，所述转动板下端设置有隔热板，从而避免沉积区的热量对驱动装置产生影响，所述炉体内壁上设置有与隔热板接触的支撑部，以确保转动板平稳转动。

进一步的，为了提升安全性，使作业人员远离炉体即可将预制体放入炉体，所述预热区通过炉体侧壁上的进料孔与上料管连通，所述进料孔处设置有上料隔断门，所述上料管于炉体的远端设置有可开合的进料口。

进一步的，所述上料管内设置有沿炉体径向的滑动座，所述滑动座与连杆连接，所述连杆于炉体一侧设置有上料部，所述上料部包括并排设置的挡板和推动板，所述挡板固定设置，所述推动板转动设置且位于炉体一侧，通过推动板的移动，即可自动将预制体推入炉体，挡板能够限制推动板的转动方向，使得推动板能从预制体一侧通过又能推动预制体。

进一步的，所述炉体内设置有与其同轴的内环，能够减少炉体的重量，也方便炉体的检修，同时也可使得气体从炉体内侧进入各个区，从而使进气更均匀化，利于提高产品的品质。

本申请的有益效果：预制体在进入沉积区前，首先在预热区进行加热，使得预制体被加热到一定温度，从而使得预制体在进入沉积区后，可快速达到沉积温度，提高生产效率；且预制体进入沉积区前，由于在预热区被加热过一段时间，从而使得预制体表面的温度趋于一致，在进入沉积区进行沉积时，能够尽量避免由于温度不一致导致的品质问题，提升产品的品质。

1、预热区和沉积区之间设置有第一中间区，同时冷却区和沉积区之间设置有第二中间区，使得预制体从预热区进入沉积区以及从沉积区进入冷却区时，尽量不同区之间的互相影响。

2、设置有沿炉体径向移动的推动板和取料板，从而能够自动将预制体推入炉体内或从炉体内将预制体取出，使得作业人员远离炉体同时降低作业强度。

附图说明

图1为俯视状态下的炉体内部结构示意图。

图2为图1中A向状态下的炉体侧视结构示意图。

图3为图1中B向状态下的炉体侧视结构示意图。

图中所述文字标注表示为：1、炉体；2、沉积加热单元；3、竖向隔板；4、预热区；401、发热单元；5、沉积区；6、预制体；7、密封门；8、进气管；9、转动板；10、第一中间区；11、冷却区；12、第二中间区；13、出料孔；14、出料管；141、取料口；15、横移座；16、横梁；17、限制板；18、取料板；19、隔热板；20、支撑部；21、进料孔；22、上料管；23、进料口；24、滑动座；25、连杆；26、挡板；27、推动板；28、内环。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本申请的保护范围有任何的限制作用。

实施例1，如图1-3所示，本实施例的具体结构为一种用于碳碳复合材料生产的气相沉积炉，它包括炉体1，所述炉体1内设置有沉积加热单元2，沉积加热单元2可采用电热管；所述炉体1内通过环形间隔设置的竖向隔板3分割为独立的预热区4、沉积区5，预热区4和沉积区5由炉体1侧壁、转动板9、炉体1顶壁和隔板围合而成，于预制体6移动路径上的竖向隔板3上设置有用于预制体6经过的通过孔，所述通过孔内设置有密封门7，密封门7受电控信号开合或通过时间等自动开合，比如设置接近开关、光电开关等检测到预制体6移动到近端时，相对应的密封门7开启；所述沉积加热单元2设置于沉积区5内，所述预热区4内设有发热单元401，发热单元401可采用电热管等发热件，所述炉体1上设置有伸入预热区4和沉积区5的进气管8，进气管8设置多根，并根据所在区域与不同的气源连接，每个区也可设置排气管，以确保安全，所述炉体1内于竖向隔板3下端设置有与炉体1同轴的转动板9，所述转动板9绕其轴线旋转，所述竖向隔板3上端与炉体顶壁下端连接。

所述转动板9下端设置有隔热板19，隔热板19由隔热材料制成，所述炉体1内壁上设置有与隔热板19接触的支撑部20，支撑部20与隔热板19连接处设置有轴承，转动板9由电机、液压驱动，本实施例中，隔热板19下端设置有与其同轴的转动轴，转动轴通过齿轮、链条等与电机的输出轴传动连接。

具体工作方式：打开炉体1侧壁上的上料孔，然后利用夹钳等将预制体放入位于预热区4内的转动板9上方，然后关闭炉体侧壁，预热区4内通过进气管8注入保护气体，避免预制体6出现氧化等现象；预制体6在预热区4内被加热到所需温度，然后随转动板9的转动，使得预制体6向沉积区5移动，移动过程中，靠近竖向隔板3时，竖向隔板3上的密封门7开启，使得预制体6能穿过竖向隔板3，预制体通过后，相对应的竖向隔板3上密封门7旋即关闭。

预制体6在进入沉积区5前，沉积区5内即通过进气管8注入反应气体，沉积加热单元2发热，沉积加热单元2位于沉积区5中部；预制体6进入沉积区5后，随转动板9移动到两个沉积加热单元2之间完成沉积，前一个预制体6在进行沉积时，可将另一个预制体放入预热区4，以提升生产效率。

沉积完成后，取出预制体6即可。预热区4和沉积区5的面积根据反应时间进行设计，同时前后两个预制体6放置的时间可通过时间、位置等来进行控制，比如前一个预制体与沉积区5内剩余的沉积时间等于预热时间时，再将新的预制体放入预热区；或前一个预制体于沉积区5内剩余移动距离等于预热区4内移动距离时，再将新的预制体放入预热区。

实施例2，如图1所示，本申请的其他结构和工作方式可参考实施例1，但本实施中，所述预热区4和沉积区5之间设置有由两块竖向隔板3分隔成的第一中间区10，所述第一中间区10内设置有进气管8；预制体6通过沉积区5后进入冷却区11，冷却区11内设置有进气管8；所述冷却区11和沉积区5之间设置有第二中间区12，第二中间区12由两块竖向隔板以及炉体侧壁、顶壁围合而成，所述第二中间区12内设置有进气管8。

具体工作时：预制体从预热区4进入沉积区5前时，首先预热区4一侧的竖向隔板3打开，使得预制体进入第一中间区，然后预热区4一侧的竖向隔板3关闭，当预制体接近沉积区5一侧的竖向隔板3时，该竖向隔板3打开，使得预制体进入沉积区5，预制体进入沉积区5后，沉积区5一侧的竖向隔板3关闭；预制体从沉积区5进入冷却区11的方法参考预热区4进入沉积区5。第一中间区10、第二中间区12和冷却区11内均设置有进气管，以方便保护气体的充入；第一中间区10、第二中间区12和冷却区11也可设置排气管，确保安全的同时，使各个区内的气体流动。

实施例3，如图1、3所示，本申请的其他结构和工作方式可参考实施例1，但本实施中，所述冷却区11通过炉体1侧壁上的出料孔13与出料管14连通，所述出料孔13处设置有出料隔断门，出料隔断门通过电动或液压实现自动开合，所述出料孔13于炉体1的远端设置有可开合的取料口141。

所述出料管14内设置有沿炉体径向移动的横移座15，横移座15可通过电机、液压缸等驱动，本实施例中，横移座15与取料丝杆螺纹连接，横移座15侧壁上设置有横移键，横移键与出料管14内壁上的横移槽适配，取料丝杆一端设置有转动轴，转动轴通过联轴器与出料管14外侧的横移电机输出轴传动连接；所述横移座15与横梁16连接，横梁16向炉体1内侧延伸，所述横梁16于炉体1一侧下端设置有取料部，所述取料部包括并排设置的限制板17和取料板18，所述限制板17固定设置且位于炉体1一侧，所述取料板18转动设置。

具体工作方式，预制体移动到冷却区后，出料隔断门打开，取料部连同横移座15穿过出料孔13伸入炉体1内，当取料板18与预制体接触时，取料板18向炉体1外侧翻转，从而使得取料部移动到预制体靠近炉体1内侧一端，取料板18与预制体分离后转动到初始位置，然后取料部后退复位，当取料板18与预制体侧壁接触后，此时由于限制板17的作用，使得取料板18无法翻转，从而带动预制体移动到出料管14内，以完成取料。

实施例4，如图1、2所示，本申请的其他结构和工作方式可参考实施例1，但本实施中，所述预热区4通过炉体1侧壁上的进料孔21与上料管22连通，所述进料孔21处设置有上料隔断门，上料隔断门通过电动或液压实现自动开合，所述上料管22于炉体1的远端设置有可开合的进料口23。

所述上料管22内设置有沿炉体径向的滑动座24，驱动滑动座24移动的方式可参考横移座15，所述滑动座24与连杆25连接，连杆25向炉体1内侧延伸，所述连杆25于炉体1一侧下端设置有上料部，所述上料部包括并排设置的挡板26和推动板27，所述挡板26固定设置，所述推动板27转动设置且位于炉体1一侧。

具体工作方式，作业人员打开进料口23，将预制体推入上料管22内，然后上料部向进料口23移动，移动至预制体处时，推动板27被预制体顶住，而向炉体1一侧翻转，从而使得上料部移动到预制体远离炉体1的一端，推动板27与预制体分离后转动到初始位置，然后上料部向炉体1一侧移动，当推动板27与预制体侧壁接触后，此时由于挡板26的作用，使得推动板27无法翻转，从而带动预制体移动到预热区4内，以完成上料。

放入预制体后，即关闭进料口，在进料孔21打开前，向上料管内注入保护气，上料管内原本的空气从出气孔排出，然后再打开进料孔21以进行上料，可提高产品的品质。

实施例5，如图1所示，本申请的其他结构和工作方式可参考实施例1，但本实施中，所述炉体1内设置有与其同轴的内环28，多根进气管穿过内环进入不同的区域，此时炉体1外壁上与不同区也设置有进气管，气体从炉体1内外两侧进入到预热区4、沉积区5、冷却区11和第一、第二中间取，从而使得进气更均匀，提升产品的品质。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于碳碳复合材料生产的气相沉积炉，它包括炉体（1），所述炉体（1）内设置有沉积加热单元（2）；其特征在于，所述炉体（1）内通过环形间隔设置的竖向隔板（3）分割为独立的预热区（4）、沉积区（5），于预制体（6）移动路径上的竖向隔板（3）上设置有用于预制体（6）经过的通过孔，所述通过孔内设置有密封门（7）；所述沉积加热单元（2）设置于沉积区（5）内，所述预热区（4）内设有发热单元（401）；

所述预热区（4）通过炉体（1）侧壁上的进料孔（21）与上料管（22）连通，所述进料孔（21）处设置有上料隔断门，所述上料管（22）于炉体（1）的远端设置有可开合的进料口（23），所述上料管（22）内设置有沿炉体径向的滑动座（24），所述滑动座（24）与连杆（25）连接，所述连杆（25）于炉体（1）一侧设置有上料部，所述上料部包括并排设置的挡板（26）和推动板（27），所述挡板（26）固定设置，所述推动板（27）转动设置且位于炉体（1）一侧；

所述炉体（1）上设置有伸入预热区（4）和沉积区（5）的进气管（8），所述炉体（1）内于竖向隔板（3）下端设置有与炉体（1）同轴的转动板（9），所述转动板（9）绕其轴线旋转，所述竖向隔板（3）上端与炉体顶壁下端连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于碳碳复合材料生产的气相沉积炉，其特征在于，所述预热区（4）和沉积区（5）之间设置有第一中间区（10），所述第一中间区（10）内设置有进气管（8）。

3.根据权利要求1所述的一种用于碳碳复合材料生产的气相沉积炉，其特征在于，预制体（6）通过沉积区（5）后进入冷却区（11），冷却区（11）内设置有进气管（8）。

4.根据权利要求3所述的一种用于碳碳复合材料生产的气相沉积炉，其特征在于，所述冷却区（11）和沉积区（5）之间设置有第二中间区（12），所述第二中间区（12）内设置有进气管（8）。

5.根据权利要求3所述的一种用于碳碳复合材料生产的气相沉积炉，其特征在于，所述冷却区（11）通过炉体（1）侧壁上的出料孔（13）与出料管（14）连通，所述出料孔（13）处设置有出料隔断门，所述出料管（14）于炉体（1）的远端设置有可开合的取料口（141）。

6.根据权利要求5所述的一种用于碳碳复合材料生产的气相沉积炉，其特征在于，所述出料管（14）内设置有沿炉体径向移动的横移座（15），所述横移座（15）与横梁（16）连接，所述横梁（16）于炉体（1）一侧设置有取料部，所述取料部包括并排设置的限制板（17）和取料板（18），所述限制板（17）固定设置且位于炉体（1）一侧，所述取料板（18）转动设置。

7.根据权利要求1所述的一种用于碳碳复合材料生产的气相沉积炉，其特征在于，所述转动板（9）下端设置有隔热板（19），所述炉体（1）内壁上设置有与隔热板（19）接触的支撑部（20）。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种用于碳碳复合材料生产的气相沉积炉，其特征在于，所述炉体（1）内设置有与其同轴的内环（28）。