CN209608893U - 一种应用于高温化学气相沉积炉上的绝缘密封结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种应用于高温化学气相沉积炉上的绝缘密封结构，中频感应化学气相沉积炉是制备碳/碳复合材料的常用设备。重要部位的绝缘和气密性是设备运行的前提，感应线圈外部接口处的密封和绝缘是设备安全运转的关键。本实用新型通过采用环氧玻璃纤维绝缘连接件、环氧玻纤板等绝缘材质交替使用来保证良好的绝缘性，通过长短四氟管交替使用，中间还夹有耐高温橡胶垫圈，相互之间用耐高温硅酮密封胶来连接，最后用铜制螺母压实压紧来保证良好的密封性。

Description

一种应用于高温化学气相沉积炉上的绝缘密封结构

技术领域

本实用新型涉及一种应用于高温化学气相沉积炉上的绝缘密封结构。

背景技术

中频感应高温化学气相沉积炉是制备碳/碳复合材料的核心设备。铜制感应线圈为沉积炉内的重要组件，铜制感应线圈内通冷却水，外部接交流电。电源和感应线圈的接口在沉积炉的外部，感应线圈的出、入口从炉体侧壁的圆形孔洞伸出。

感应加热过程是电磁耦合的过程，中频感应高温化学气相沉积炉是基于感应加热原理的一种生产应用，当交变电流流经感应线圈时，在其周围产生交变磁场，交变磁场作用于内部的石墨发热体上产生涡流发热，通过热辐射和热对流对放于石墨发热体内部的碳纤维预制体加热。在一定的真空度下发热体内部空间加热到所需工艺温度时，通入稀释的碳氢气体。碳氢气体扩散到碳纤维表面及内部并在高温环境下裂解、沉积。这样制备的复合材料，其力学性能相较石墨提高许多倍。

感应线圈的材料主要为紫铜管，利用模具将其加工成多匝螺旋形。对于炉体内的重要部件感应线圈来说，如何做到与炉体绝缘的同时还要保证感应线圈出入连接口的密封性。

专利《中频感应线圈》(CN 105403041 A)内容包括：感应线圈包括有效圈、空圈和胶木辊，有效圈都具有水电缆进出口；空圈主要起磁屏蔽作用；胶木辊用于将所述有效圈、空圈固定为一个整体同时起到磁屏蔽的作用。

专利《真空炉感应线圈绝缘处理工艺》(CN 101030475 B)介绍了真空炉感应线圈绝缘处理工艺，其步骤是酸洗、抛光应线圈外表面；加热铜管外表面到70℃～80℃；涂刷三防绝缘漆，涂刷两遍，时间间隔6～8小时；第二次涂刷完毕后间隔12小时用绝缘带缠绕包扎；再涂刷三防绝缘漆两遍，其方法及两次间隔时间与前面相同；最后进行整体烘干处理，80℃持续24小时。

以上两篇专利仅仅涉及到线圈的设计和感应线圈的绝缘处理方式，并未涉及感应线圈接口与炉体之间的绝缘性和密封性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种应用于高温化学气相沉积炉上的绝缘密封结构，以解决现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本实用新型可通过以下技术方案予以实现：

本实用新型新型的一种应用于高温化学气相沉积炉上的绝缘密封结构，所述沉积炉内，感应线圈设置在若干圆柱上，其特征在于：所述感应线圈表面包覆有若干层耐高温石英绝缘布，层与层之间涂覆有耐高温绝缘漆，所述若干层耐高温石英绝缘布的整体外表面依次涂覆耐高温绝缘漆和环氧树脂；所述感应线圈伸出炉体的部分为与外部电源连接的接口，一绝缘环氧玻璃纤维连接件套入该接口处，所述绝缘环氧玻璃纤维连接件与所述接口之间留有间隙，两根长聚四氟乙烯管插入所述间隙，且所述间隙通过高粘性耐高温硅酮密封胶密封，所述两根长聚四氟乙烯管上分别套入一耐高温橡胶垫圈后再整体套入铜制螺母、绝缘环氧玻璃纤维盖板后与所述沉积炉炉体法兰板连接。

作为优选实施例，所述圆柱底部与所述沉积炉炉底之间采用焊接在所述沉积炉炉底的圆弧形角铁连接，所述圆弧形角铁的圆弧面与所述圆柱弧面贴合。

作为优选实施例，所述圆柱直径200mm，高度500～1000mm。

作为优选实施例，所述沉积炉内每个感应线圈下部有4～6个支撑圆柱，

作为优选实施例，在所述圆柱底部表面开有弧形槽，槽深60～100mm，所述感应线圈设置在所述弧形槽中。

作为优选实施例，所述耐高温石英绝缘布为2～4层，每层厚度约1mm。

作为优选实施例，所述感应线圈与炉体之间留有200～400mm的空隙，在使用过程中，空隙内通入氩气作为保护气。

作为优选实施例，所述2根长聚四氟乙烯管的长度分别为10mm和50mm。

作为优选实施例，所述绝缘环氧玻璃纤维盖板与所述炉体法兰板的连接方式为螺栓连接。

由于采用以上技术方案，通过本实用新型的一种应用于高温化学气相沉积炉上的绝缘密封机构，可保证感应线圈接口与炉体之间良好的绝缘性和密封性。

附图说明

图1为本实用新型中感应线圈和圆柱连接示意图

图2为本实用新型中感应线圈放置在炉体中的示意图

图3为本实用新型中绝缘环氧玻璃纤维连接件结构示意图

图4为本实用新型中绝缘环氧玻璃纤维盖板结构

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域的技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

如图1所示，感应线圈1用绝缘环氧玻璃纤维材质的圆柱2支撑，圆柱2直径200mm，高度500～1000mm，在圆柱2表面开有弧形槽，槽深60～100mm，将感应线圈1放置其中，圆柱2底部与炉底之间采用圆弧形角铁连接，将圆弧面与圆柱弧面贴合，底部直接焊接到炉底，每个线圈下部有4～6个支撑圆柱。

由于感应线圈内要通入高达1500～2000A的交流电流，安全起见，感应线圈1表面需包覆有耐高温石英绝缘布，绝缘布为2～4层，每层厚度约1mm，绝缘布要裹紧，层与层之间涂覆耐高温绝缘漆，绝缘布外表面表面再整体依次涂覆耐高温绝缘漆和环氧树脂。感应线圈1和炉体3之间留有200～400mm的间隙，如图2所示，在使用过程中，间隙内通入氩气作为保护气。

感应线圈1和发热体之间留有间隙，该间隙内放置保温隔热材料，贴近感应线圈的为绝缘材料。随着保温层厚度的增加，其保温效果得到了提高，但是保温层厚度的增加也使得发热体上所接受的磁感应强度变小，不利于发热体的涡流发热，因此保温层的厚度应控制在50～200mm之间。

感应线圈1伸出炉体3的部分是用来与外部电源连接的接口，将绝缘环氧玻璃纤维连接件4套入该接口处，绝缘环氧玻璃纤维连接件4如图3所示。绝缘环氧玻璃纤维连接件4与感应线圈1接口之间留有间隙，该间隙需要做密封处理，以防止在抽真空时漏气，两根长聚四氟乙烯管插入间隙，且间隙通过高粘性耐高温硅酮密封胶密封，两根长聚四氟乙烯管上分别套入一耐高温橡胶垫圈后再整体套入铜制螺母、绝缘环氧玻璃纤维盖板后与沉积炉炉体法兰板连接。具体的密封方法为：

1)沿间隙底部先打入一定量的高粘性耐高温硅酮密封胶，将整个间隙的底部占满；

2)放入10mm长聚四氟乙烯管，该管的厚度略微小于缝隙的宽度并压实；

3)再10mm长聚四氟乙烯管外表面打入一定量的耐高温硅酮密封胶，覆盖整个聚四氟乙烯的截面及间隙；

4)添加耐高温橡胶垫圈压实并在其表面涂覆耐高温硅酮密封胶；

5)放入50mm长聚四氟乙烯管，再打入一定量的耐高温硅酮密封胶并放入耐高温橡胶垫圈；

6)最后用铜制螺母压紧；

7)在最外部盖上绝缘环氧玻璃纤维盖板5(如图4所示)并与炉体法兰板连接，连接方式为螺栓连接。

任何本领域的技术人员均可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修改。因此本实用新型的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (9)

1.一种应用于高温化学气相沉积炉上的绝缘密封结构，所述沉积炉内，感应线圈设置在若干圆柱上，其特征在于：所述感应线圈表面包覆有若干层耐高温石英绝缘布，层与层之间涂覆有耐高温绝缘漆，所述若干层耐高温石英绝缘布的整体外表面依次涂覆耐高温绝缘漆和环氧树脂；所述感应线圈伸出炉体的部分为与外部电源连接的接口，一绝缘环氧玻璃纤维连接件套入该接口处，所述绝缘环氧玻璃纤维连接件与所述接口之间留有间隙，两根长聚四氟乙烯管插入所述间隙，且所述间隙通过高粘性耐高温硅酮密封胶密封，所述两根长聚四氟乙烯管上分别套入一耐高温橡胶垫圈后再整体套入铜制螺母、绝缘环氧玻璃纤维盖板后与所述沉积炉炉体法兰板连接。

2.根据权利要求1所述的绝缘密封结构，其特征在于：所述圆柱底部与所述沉积炉炉底之间采用焊接在所述沉积炉炉底的圆弧形角铁连接，所述圆弧形角铁的圆弧面与所述圆柱弧面贴合。

3.根据权利要求1所述的绝缘密封结构，其特征在于：所述圆柱直径200mm，高度500～1000mm。

4.根据权利要求1所述的绝缘密封结构，其特征在于：所述沉积炉内每个感应线圈下部有4～6个支撑圆柱。

5.根据权利要求1所述的绝缘密封结构，其特征在于：在所述圆柱底部表面开有弧形槽，槽深60～100mm，所述感应线圈设置在所述弧形槽中。

6.根据权利要求1所述的绝缘密封结构，其特征在于：所述耐高温石英绝缘布为2～4层，每层厚度约1mm。

7.根据权利要求1所述的绝缘密封结构，其特征在于：所述感应线圈与炉体之间留有200～400mm的空隙，在使用过程中，空隙内通入氩气作为保护气。

8.根据权利要求1所述的绝缘密封结构，其特征在于：所述两根长聚四氟乙烯管的长度分别为10mm和50mm。

9.根据权利要求1所述的绝缘密封结构，其特征在于：所述绝缘环氧玻璃纤维盖板与所述炉体法兰板的连接方式为螺栓连接。