CN204779796U - Cvi沉积碳连续生长炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于生长炉技术领域，尤其涉及一种CVI沉积碳连续生长炉，包括加热炉体、真空系统、进料真空腔室、出料真空腔室、导向机构、牵引机构、燃烧器和反应腔室，所述反应腔室置于所述加热炉体内，所述导向机构置于所述进料真空腔室内，所述牵引机构设置于所述出料真空腔室内，所述进料真空腔室、所述反应腔室和所述出料真空腔室均与所述真空系统连接，所述进料真空腔室和所述出料真空腔室均与所述反应腔室连接，所述燃烧器与所述反应腔室连通。相对于现有技术，本实用新型在真空状态下进行碳沉积，形成的碳沉积层致密性好、均匀性好，而且连续性佳，效率高，需要的气体量少。而且导向机构和牵引机构的设置可以大大提高碳沉积的效率。

Description

CVI沉积碳连续生长炉

技术领域

本实用新型属于生长炉技术领域，尤其涉及一种CVI沉积碳连续生长炉。

背景技术

CVI（化学气相渗透ChemicalVaporInfiltration）沉积碳连续生长炉是用于在碳纤维或其它纤维上连续沉积碳的设备。目前，CVI沉积碳连续生长炉一般是在高于大气压下，在碳纤维或其它纤维上沉积碳，这就导致沉积的碳致密性差、均匀性不好，连续性也较差，而且需要较多的气体。

此外，现有技术中，需要先人工将碳纤维或其它纤维绕在工装上，再将整个工装放到生长炉内，这就导致碳纤维等容易断裂，而且费时，费力。

有鉴于此，确有必要提供一种CVI沉积碳连续生长炉，其在真空状态下进行碳沉积，形成的碳沉积层致密性好、均匀性好，而且连续性佳，效率高，需要的气体量少。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种CVI沉积碳连续生长炉，其在真空状态下进行碳沉积，形成的碳沉积层致密性好、均匀性好，而且连续性佳，效率高，需要的气体量少。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

CVI沉积碳连续生长炉，包括加热炉体、真空系统、进料真空腔室、出料真空腔室、导向机构、牵引机构、燃烧器和反应腔室，所述反应腔室置于所述加热炉体内，所述导向机构置于所述进料真空腔室内，所述牵引机构设置于所述出料真空腔室内，所述进料真空腔室、所述反应腔室和所述出料真空腔室均与所述真空系统连接，所述进料真空腔室和所述出料真空腔室均与所述反应腔室连接，所述燃烧器与所述反应腔室连通。

作为本实用新型CVI沉积碳连续生长炉的一种改进，所述进料真空腔室和所述出料真空腔室均连接有真空计，所述反应腔室连接有进气管道，所述进气管道上设置有进气阀。

作为本实用新型CVI沉积碳连续生长炉的一种改进，所述真空系统包括真空管道、真空阀门和真空泵，所述进料真空腔室通过所述真空管道与所述真空泵连接，所述反应腔室通过所述真空管道与所述真空泵连接，所述出料真空腔室通过所述真空管道与所述真空泵连接，所述真空阀门设置于所述真空管道上。

作为本实用新型CVI沉积碳连续生长炉的一种改进，所述真空管道上还设置有压力调节阀、压力开关和压力传感器。

作为本实用新型CVI沉积碳连续生长炉的一种改进，所述进料真空腔室包括第一腔壁和第一上盖板，所述第一上盖板通过第一铰链与所述第一腔壁连接，所述出料真空腔室包括第二腔壁和第二上盖板，所述第二上盖板通过第二铰链与所述第二腔壁连接。

作为本实用新型CVI沉积碳连续生长炉的一种改进，所述进料真空腔室内还设置有第一固定轴，所述出料真空腔室内还设置有第二固定轴，所述牵引机构包括驱动装置和牵引轮，所述驱动装置的输出轴与所述第二固定轴连接，并且所述驱动装置的输出轴上还设置有磁流体，所述导向机构包括导向轮，所述导向轮设置于所述第一固定轴和所述牵引轮之间，所述牵引轮设置于所述导向轮和所述第二固定轴之间。

作为本实用新型CVI沉积碳连续生长炉的一种改进，所述加热炉体包括外壳层、保温层、内壳层和加热丝，所述保温层位于所述外壳层和所述内壳层之间，所述加热丝设置于所述内壳层内。

作为本实用新型CVI沉积碳连续生长炉的一种改进，所述进料真空腔室通过第一法兰盘与所述反应腔室连接，所述第一法兰盘和所述反应腔室之间设置有密封圈，所述第一法兰盘上设置有水冷通道，用于保护密封圈；所述出料真空腔室通过第二法兰盘与所述反应腔室连接，所述第二法兰盘和所述反应腔室之间设置有密封圈，所述第二法兰盘上设置有水冷通道，用于保护密封圈。

使用时，碳纤维通过所述导向机构从进料真空腔室进入反应腔室，经过反应腔室后连接到出料真空腔室的牵引机构上，关闭进料真空腔室、出料真空腔室盖板，通电加热炉体，将反应腔室加热到设定温度，然后打开真空阀门、真空泵，将进料真空腔室、反应腔室、出料真空腔室抽到设定真空值，然后打开进气阀向反应腔室内通入工艺气体，通过压力调节阀将反应腔室的压力控制在设定的压力值内，开启牵引机构，使碳纤维按照设计的速度连续通过反应腔室，碳纤维在经过反应腔室过程中，在其表面沉积所需的涂层。

相对于现有技术，本实用新型在真空状态下进行碳沉积，形成的碳沉积层致密性好、均匀性好，而且连续性佳，效率高，需要的气体量少。而且导向机构和牵引机构的设置可以大大提高碳沉积的效率。

附图说明

图1为本实用新型的剖视结构示意图。

图2为本实用新型的俯视结构示意图。

图3为本实用新型的左视结构示意图。

其中：

1-加热炉体；

11-外壳层，12-保温层，13-内壳层；

2-真空系统；

21-真空管道，22-真空阀门，23-真空泵；

3-进料真空腔室；

31-第一腔壁，32-第一上盖板，33-第一固定轴；

4-出料真空腔室；

41-第二腔壁，42-第二上盖板，43-第二固定轴；

5-导向机构；

6-牵引机构；

61-驱动装置，62-牵引轮，63-磁流体；

7-燃烧器；

8-反应腔室；

9-真空计。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本实用新型及其有益效果作进一步详细的说明，但是，本实用新型的具体实施方式并不局限于此。

如图1至3所示，本实用新型提供的CVI沉积碳连续生长炉，包括加热炉体1、真空系统2、进料真空腔室3、出料真空腔室4、导向机构5、牵引机构6、燃烧器7和反应腔室8，反应腔室8置于加热炉体1内，导向机构5置于进料真空腔室3内，牵引机构6设置于出料真空腔室4内，进料真空腔室3、反应腔室8和出料真空腔室4均与真空系统2连接，进料真空腔室3和出料真空腔室4均与反应腔室8连接，燃烧器7与反应腔室8连通。其中，反应腔室8采用优质耐高温石英管或者钢玉管。

进料真空腔室3和出料真空腔室4均连接有真空计9，便于检测腔室内的真空度。反应腔室8连接有进气管道，进气管道上设置有进气阀，从进气管道可以输入工艺气体。

真空系统2包括真空管道21、真空阀门22和真空泵23，进料真空腔室3通过真空管道21与真空泵23连接，反应腔室8通过真空管道21与真空泵23连接，出料真空腔室4通过真空管道21与真空泵23连接，真空阀门22设置于真空管道21上，做工艺前开启真空泵23将腔室（进料真空腔室3和出料真空腔室）抽到所需的真空状态，然后再通入工艺气体（乙烯和氮气），防止氧气进入工艺腔室内，影响产品性能。

真空管道21上还设置有独立的压力调节阀、压力开关和压力传感器，通过压力调节阀可以调节腔室内的压力。

进料真空腔室3包括第一腔壁31和第一上盖板32，第一上盖板32通过第一铰链与第一腔壁31连接，方便开启，便于上料，出料真空腔室4包括第二腔壁41和第二上盖板42，第二上盖板42通过第二铰链与第二腔壁41连接，方便开启，便于上料。

进料真空腔室3内还设置有第一固定轴33，碳纤维等以线梭的方式直接套在第一固定轴33上，这种方式就无需人工将碳纤维等绕制在工装上，从而不仅可以减少人工成本，而且碳纤维等不易断。出料真空腔室4内还设置有第二固定轴43，牵引机构6包括驱动装置61和牵引轮62，驱动装置61的输出轴与第二固定轴43连接，驱动装置61可以驱动第二固定轴43的转动，以实现收卷作业，并且驱动装置61的输出轴上还设置有磁流体63，导向机构5包括导向轮，导向轮设置于第一固定轴33和牵引轮62之间，牵引轮62设置于导向轮和第二固定轴43之间。本实施例中，驱动装置61设置为步进电机，碳纤维等的一端通过导向轮的导向作用下进入到反应腔室8中，然后在牵引轮62的牵引作用下收卷到套设在第二固定轴43的线梭上。在反应腔室8内通入工艺气体乙烯和氮气，同时项加热炉体1通电，使其升温，然后燃烧器7开始动作，乙烯在1100℃左右发生裂解成碳，并均匀地沉积在碳纤维等上。

加热炉体1包括外壳层11、保温层12、内壳层13和加热丝，保温层12位于外壳层11和内壳层13之间，加热丝设置于内壳层13内。其中，加热丝采用0Cr21Al6Nb优质炉丝。加热炉体1三段加热，三点控温，保温层12为进口摩根高温硅酸铝纤维。外壳层11为不锈钢壳体，精美大方，保温效果好。炉体采用自然散热方式冷却，通过保温层12的合理设置和温场计算以及工艺参数的配合达到良好的工艺效果。炉膛内的工作温度可达1200℃，该加热炉体1具有升温快、炉温均匀等特点。本实施例中，加热炉体1还连接有温度控制系统，该系统采用程序控制仪表和S型热电偶实现对炉膛内的温度的测量、显示和控制，使炉膛内的温度按预先设置的升温曲线自动运行，并具有较高的控制精度。

此外，加热炉体1还连接了保护系统，该保护系统采用了超温保护与漏电保护二重保护，超温保护可以保证在执行元件发生故障、炉温不能控制时自动切断加热元件的电源；漏电保护可以保证在电炉发生绝缘损坏时自动切断设备的总电源。二重保护为用户的安全使用提供了可靠的保证。

进料真空腔室3通过第一法兰盘与反应腔室8连接，第一法兰盘和反应腔室8之间设置有密封圈，第一法兰盘上设置有水冷通道，用于保护密封圈；出料真空腔室4通过第二法兰盘与反应腔室8连接，第二法兰盘和反应腔室8之间设置有密封圈，第二法兰盘上设置有水冷通道，用于保护密封圈。反应腔室8和第一法兰盘及第二法兰盘的连接密封使用耐热橡胶圈密封结构，第一法兰盘及第二法兰盘采用水冷方式，从而可以延长密封圈的使用寿命，且能够保证反应腔室8的真空度。

使用时，碳纤维通过导向机构5从进料真空腔室3进入反应腔室8，经过反应腔室8后连接到出料真空腔室4的牵引机构6上，关闭进料真空腔室3、出料真空腔室4的上盖板32、42，向加热炉体1通电，将反应腔室8加热到设定温度，然后打开真空阀门22、真空泵23，将进料真空腔室3、反应腔室8、出料真空腔室4抽到设定真空值，然后打开进气阀向反应腔室8内通入工艺气体（如乙烯和氮气等），通过压力调节阀将反应腔室8的压力控制在设定的压力值内，开启驱动装置61，使碳纤维按照设定的速度连续通过反应腔室8，反应腔室8内的工艺气体在高温下发生裂解，沉积在碳纤维上，如此，碳纤维在经过反应腔室8过程中，就能在其表面沉积所需的涂层。

总之，本实用新型在真空状态下进行碳沉积，形成的碳沉积层致密性好、均匀性好，而且连续性佳，效率高，需要的气体量少。而且导向机构5和牵引机构6的设置可以大大提高碳沉积的效率。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (8)

1.CVI沉积碳连续生长炉，其特征在于：包括加热炉体、真空系统、进料真空腔室、出料真空腔室、导向机构、牵引机构、燃烧器和反应腔室，所述反应腔室置于所述加热炉体内，所述导向机构置于所述进料真空腔室内，所述牵引机构设置于所述出料真空腔室内，所述进料真空腔室、所述反应腔室和所述出料真空腔室均与所述真空系统连接，所述进料真空腔室和所述出料真空腔室均与所述反应腔室连接，所述燃烧器与所述反应腔室连通。

2.根据权利要求1所述的CVI沉积碳连续生长炉，其特征在于：所述进料真空腔室和所述出料真空腔室均连接有真空计，所述反应腔室连接有进气管道，所述进气管道上设置有进气阀。

3.根据权利要求1所述的CVI沉积碳连续生长炉，其特征在于：所述真空系统包括真空管道、真空阀门和真空泵，所述进料真空腔室通过所述真空管道与所述真空泵连接，所述反应腔室通过所述真空管道与所述真空泵连接，所述出料真空腔室通过所述真空管道与所述真空泵连接，所述真空阀门设置于所述真空管道上。

4.根据权利要求3所述的CVI沉积碳连续生长炉，其特征在于：所述真空管道上还设置有压力调节阀、压力开关和压力传感器。

5.根据权利要求1所述的CVI沉积碳连续生长炉，其特征在于：所述进料真空腔室包括第一腔壁和第一上盖板，所述第一上盖板通过第一铰链与所述第一腔壁连接，所述出料真空腔室包括第二腔壁和第二上盖板，所述第二上盖板通过第二铰链与所述第二腔壁连接。

6.根据权利要求1或5所述的CVI沉积碳连续生长炉，其特征在于：所述进料真空腔室内还设置有第一固定轴，所述出料真空腔室内还设置有第二固定轴，所述牵引机构包括驱动装置和牵引轮，所述驱动装置的输出轴与所述第二固定轴连接，并且所述驱动装置的输出轴上还设置有磁流体，所述导向机构包括导向轮，所述导向轮设置于所述第一固定轴和所述牵引轮之间，所述牵引轮设置于所述导向轮和所述第二固定轴之间。

7.根据权利要求1所述的CVI沉积碳连续生长炉，其特征在于：所述加热炉体包括外壳层、保温层、内壳层和加热丝，所述保温层位于所述外壳层和所述内壳层之间，所述加热丝设置于所述内壳层内。

8.根据权利要求1所述的CVI沉积碳连续生长炉，其特征在于：所述进料真空腔室通过第一法兰盘与所述反应腔室连接，所述第一法兰盘和所述反应腔室之间设置有密封圈，所述第一法兰盘上设置有水冷通道；所述出料真空腔室通过第二法兰盘与所述反应腔室连接，所述第二法兰盘和所述反应腔室之间设置有密封圈，所述第二法兰盘上设置有水冷通道。