CN210657581U - 一种用于热处理整卷碳纤维保温毡的料架 - Google Patents

一种用于热处理整卷碳纤维保温毡的料架 Download PDF

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本实用新型提供了一种用于热处理整卷碳纤维保温毡的料架，本申请中行向碳/碳复合材料梁、列向碳/碳复合材料梁以及竖向碳/碳复合材料柱连接组成立体网格架，立体网格架内包括多个长方体格子，每个长方体格子中从下到上放置多个碳纤维保温毡卷，碳纤维保温毡卷的支撑轴的两端分别搭设在位于同一水平面上的两根水平向碳/碳复合材料支梁一上；该料架为碳/碳复合材料材质，且为无焊接、无胶粘、纯螺栓连接的立体网格架结构；材料优化与结构优化这两个方面的强强联合，最终解决了传统金属材料制作的料架在2000‑3000℃高温环境中无法使用的问题，且加大了碳纤维保温毡卷的放置量，降低了热处理炉的能耗，提高了生产效率。

Description

一种用于热处理整卷碳纤维保温毡的料架
技术领域
本实用新型涉及高温炉辅助工具技术领域，尤其是一种用于热处理整卷碳纤维保温毡的料架。
背景技术
碳纤维保温毡具有低热传导性、耐腐蚀、低吸湿性、气体发生量少等特点，在高温情况下比其他隔热材具有更优异的保温性能，在热处理行业、光伏行业、半导体行业等高端领域被越来越广泛地使用。
碳纤维保温毡的制备方法包括依次进行的原丝制备、针刺成型、预氧化、碳化、石墨化等过程。
碳纤维保温毡的生产制造后期需要经过2000-3000℃高温石墨化处理，然后才能作为产品在应用中更好的发挥保温和耐高温性能。
在如此2000-3000℃高温情况下，传统金属材料制作的料架已无法使用。
因此，如何在对碳纤维保温毡进行高温热处理时，制作新型的料架，以支撑整卷碳纤维保温毡使其得到充分高效的高温热处理，且有效利用炉腔空间，是本领域技术人员急需解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于热处理整卷碳纤维保温毡的料架。
为解决上述的技术问题，本实用新型提供的技术方案为：
一种用于热处理整卷碳纤维保温毡的料架，包括多根行向碳/碳复合材料梁、多根列向碳/碳复合材料梁、多根竖向碳/碳复合材料柱、多个碳/碳复合材料螺栓、多根水平向碳/碳复合材料支梁一、多个水平向碳/碳复合材料销；
行向碳/碳复合材料梁与列向碳/碳复合材料梁的长度方向均为水平向，多根行向碳/碳复合材料梁与多根列向碳/碳复合材料梁通过碳/碳复合材料螺栓的螺栓连接组装成一个平面矩形框，平面矩形框中的行向碳/碳复合材料梁与列向碳/碳复合材料梁通过碳/碳复合材料螺栓螺栓连接；
两个平面矩形框相互垂直交叉且通过交叉连接处的碳/碳复合材料螺栓的螺栓连接组装成十字形的顶架；
另外两个平面矩形框相互垂直交叉且通过交叉连接处的碳/碳复合材料螺栓的螺栓连接组装成十字形的底架；
每一根竖向碳/碳复合材料柱的顶端通过碳/碳复合材料螺栓与所述顶架螺栓连接，且每一根竖向碳/碳复合材料柱的底端通过碳/碳复合材料螺栓与所述底架螺栓连接；
每四根相邻的竖向碳/碳复合材料柱的位置关系满足以长方体的四条长度棱线的位置摆放以构成一个长方体格子；
每个长方体格子的每个长厚侧面上的两根竖向碳/碳复合材料柱上从下到上设置有多根水平向碳/碳复合材料支梁一，碳纤维保温毡卷的支撑轴的两端分别搭设在位于同一水平面上的两根水平向碳/碳复合材料支梁一上，以用于一个长方体格子中从下到上放置多个碳纤维保温毡卷；
水平向碳/碳复合材料支梁一的一端插入每个长方体格子的每个长厚侧面上的两根竖向碳/碳复合材料柱中的其中一根竖向碳/碳复合材料柱上的通孔中，水平向碳/碳复合材料支梁一的另一端插入每个长方体格子的每个长厚侧面上的两根竖向碳/碳复合材料柱中的其中另一根竖向碳/碳复合材料柱上的通孔中；
水平向碳/碳复合材料销同时穿透水平向碳/碳复合材料支梁一与竖向碳/碳复合材料柱，以将水平向碳/碳复合材料支梁一固定在竖向碳/碳复合材料柱上。
优选的，所述平面矩形框为由三根行向碳/碳复合材料梁与七根列向碳/碳复合材料梁组成的两行六列表格式结构。
优选的，所述行向碳/碳复合材料梁、列向碳/碳复合材料梁、竖向碳/碳复合材料柱的横截面均为H型。
优选的，还包括多个接头板，所述接头板包括相互垂直且相邻的厚度方向侧面一与厚度方向侧面二，所述厚度方向侧面一与厚度方向侧面二上均设置有内螺纹盲孔；
碳/碳复合材料螺栓的螺柱同时插入竖向碳/碳复合材料柱的长度方向端部的通孔中以及厚度方向侧面一上的内螺纹盲孔中，且另外的碳/碳复合材料螺栓的螺柱同时插入行向碳/碳复合材料梁或列向碳/碳复合材料梁上的通孔中以及厚度方向侧面二上的内螺纹盲孔中，且碳/碳复合材料螺栓的螺柱与相应的厚度方向侧面一或厚度方向侧面二上的内螺纹盲孔螺纹连接，以用于实现每一根竖向碳/碳复合材料柱的长度方向两端分别通过碳/碳复合材料螺栓与所述顶架以及底架螺栓连接。
优选的，所述水平向碳/碳复合材料销的横截面为正方形。
优选的，还包括多根水平向碳/碳复合材料支梁二；
每个长方体格子的每个长宽侧面上的两根竖向碳/碳复合材料柱上从下到上设置有若干根水平向碳/碳复合材料支梁二，水平向碳/碳复合材料支梁二的一端插入每个长方体格子的每个长宽侧面上的两根竖向碳/碳复合材料柱中的其中一根竖向碳/碳复合材料柱上的通孔中，水平向碳/碳复合材料支梁二的另一端插入每个长方体格子的每个长宽侧面上的两根竖向碳/碳复合材料柱中的其中另一根竖向碳/碳复合材料柱上的通孔中。
优选的，每根水平向碳/碳复合材料支梁一的顶表面上设置有圆弧形凹槽以用于碳纤维保温毡卷的支撑轴卡嵌在所述圆弧形凹槽中。
本实用新型具有以下的有益技术效果：
1)由于该料架为碳/碳复合材料材质，因此可承受热处理炉内2000-3000℃的高温，可承载整卷碳纤维保温毡产品进行2000-3000℃的高温石墨化处理，且碳/碳复合材料制作的料架本身重量轻，热容量低，升温所需能耗小。
2)由于该料架为碳/碳复合材料材质，其在高温下强度高，变形量小，可以稳定有效支撑碳纤维保温毡卷。
3)由于该料架为由行向碳/碳复合材料梁、列向碳/碳复合材料梁以及竖向碳/碳复合材料柱连接组成的多个长方体格子结构，与被支撑的碳纤维保温毡卷之间的接触面积小，热处理过程中的分解物可以有效逸出，使碳纤维保温毡被更充分石墨化热处理。
本实用新型提供了一种用于热处理整卷碳纤维保温毡的料架，包括多根行向碳/碳复合材料梁、多根列向碳/碳复合材料梁、多根竖向碳/碳复合材料柱、多个碳/碳复合材料螺栓、多根水平向碳/碳复合材料支梁一、水平向碳/碳复合材料销；
本申请中行向碳/碳复合材料梁、列向碳/碳复合材料梁以及竖向碳/碳复合材料柱连接组成立体网格架，立体网格架内包括多个长方体格子，每个长方体格子中从下到上放置多个碳纤维保温毡卷，碳纤维保温毡卷的支撑轴的两端分别搭设在位于同一水平面上的两根水平向碳/碳复合材料支梁一上；
该料架为碳/碳复合材料材质，由于碳/碳复合材料是碳纤维及其织物增强的碳基体复合材料，具有低密度(密度<2.0g/cm3)、高强度、高比模量、高导热性、低膨胀系数、摩擦性能好，以及抗热冲击性能好、尺寸稳定性高等优点，是如今在1650℃以上应用的少数备选材料，最高理论温度更高达2600℃，是最有发展前途的高温材料之一，实现了材料优化，获得了更高的强度、比模量、导热性、耐高温性、摩擦性能、抗热冲击性能以及尺寸稳定性，获得了更低的密度、自身重量以及热膨胀系数；
且为无焊接、无胶粘、纯螺栓连接的立体网格架结构，由于是螺栓连接，所以加工制作方便，快速连接，易于加工制作成型，局部损坏了，快速拆下损坏的，再装上上新的碳/碳复合材料零件即可，易于快速维修与更换；
材料优化与结构优化这两个方面的强强联合，最终解决了传统金属材料制作的料架在2000-3000℃高温环境中无法使用的问题，且加大了碳纤维保温毡卷的放置量，降低了热处理炉的能耗，提高了生产效率。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种用于热处理整卷碳纤维保温毡的料架的立体结构示意图；
图2为图1的另一角度且拆掉碳纤维保温毡卷的立体结构示意图；
图3为图1的另一角度(左右向对调)且拆掉水平向碳/碳复合材料支梁二的立体结构示意图。
图中：1行向碳/碳复合材料梁，2列向碳/碳复合材料梁，3竖向碳/碳复合材料柱，4碳/碳复合材料螺栓，5水平向碳/碳复合材料支梁一，6水平向碳/碳复合材料销，7接头板，8水平向碳/碳复合材料支梁二，9碳纤维保温毡卷，901支撑轴。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“轴向”、“径向”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“水平向”、“竖向”等指示的方位或位置关系为基于实际中上述料架放置于热处理炉内时所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
参照图1～图3，图1为本实用新型实施例提供的一种用于热处理整卷碳纤维保温毡的料架的立体结构示意图；图2为图1的另一角度且拆掉碳纤维保温毡卷的立体结构示意图；图3为图1的另一角度(左右向对调)且拆掉水平向碳/碳复合材料支梁二的立体结构示意图。
本申请提供了一种用于热处理整卷碳纤维保温毡的料架，包括多根行向碳/碳复合材料梁1、多根列向碳/碳复合材料梁2、多根竖向碳/碳复合材料柱3、多个碳/碳复合材料螺栓4、多根水平向碳/碳复合材料支梁一5、水平向碳/碳复合材料销6；
行向碳/碳复合材料梁1与列向碳/碳复合材料梁2的长度方向均为水平向，多根行向碳/碳复合材料梁1与多根列向碳/碳复合材料梁2通过碳/碳复合材料螺栓4的螺栓连接组装成一个平面矩形框，平面矩形框中的行向碳/碳复合材料梁1与列向碳/碳复合材料梁2通过碳/碳复合材料螺栓4螺栓连接；
两个平面矩形框相互垂直交叉且通过交叉连接处的碳/碳复合材料螺栓4的螺栓连接组装成十字形的顶架；
另外两个平面矩形框相互垂直交叉且通过交叉连接处的碳/碳复合材料螺栓4的螺栓连接组装成十字形的底架；
每一根竖向碳/碳复合材料柱3的顶端通过碳/碳复合材料螺栓4与所述顶架螺栓连接，且每一根竖向碳/碳复合材料柱3的底端通过碳/碳复合材料螺栓4与所述底架螺栓连接；
每四根相邻的竖向碳/碳复合材料柱3的位置关系满足以长方体的四条长度棱线的位置摆放以构成一个长方体格子；
每个长方体格子的每个长厚侧面上的两根竖向碳/碳复合材料柱3上从下到上设置有多根水平向碳/碳复合材料支梁一5，碳纤维保温毡卷9的支撑轴901的两端分别搭设在位于同一水平面上的两根水平向碳/碳复合材料支梁一5上，以用于一个长方体格子中从下到上放置多个碳纤维保温毡卷9；
水平向碳/碳复合材料支梁一5的一端插入每个长方体格子的每个长厚侧面上的两根竖向碳/碳复合材料柱3中的其中一根竖向碳/碳复合材料柱3上的通孔中，水平向碳/碳复合材料支梁一5的另一端插入每个长方体格子的每个长厚侧面上的两根竖向碳/碳复合材料柱3中的其中另一根竖向碳/碳复合材料柱3上的通孔中；
水平向碳/碳复合材料销6同时穿透水平向碳/碳复合材料支梁一5与竖向碳/碳复合材料柱3，以将水平向碳/碳复合材料支梁一5固定在竖向碳/碳复合材料柱3上。
在本申请的一个实施例中，所述平面矩形框为由三根行向碳/碳复合材料梁1与七根列向碳/碳复合材料梁2组成的两行六列表格式结构。
在本申请的一个实施例中，所述行向碳/碳复合材料梁1、列向碳/碳复合材料梁2、竖向碳/碳复合材料柱3的横截面均为H型。
在本申请的一个实施例中，上述的用于热处理整卷碳纤维保温毡的料架还包括多个接头板7，所述接头板7包括相互垂直且相邻的厚度方向侧面一与厚度方向侧面二，所述厚度方向侧面一与厚度方向侧面二上均设置有内螺纹盲孔；
碳/碳复合材料螺栓4的螺柱同时插入竖向碳/碳复合材料柱3的长度方向端部的通孔中以及厚度方向侧面一上的内螺纹盲孔中，且另外的碳/碳复合材料螺栓4的螺柱同时插入行向碳/碳复合材料梁1或列向碳/碳复合材料梁2上的通孔中以及厚度方向侧面二上的内螺纹盲孔中，且碳/碳复合材料螺栓4的螺柱与相应的厚度方向侧面一或厚度方向侧面二上的内螺纹盲孔螺纹连接，以用于实现每一根竖向碳/碳复合材料柱3的长度方向两端分别通过碳/碳复合材料螺栓4与所述顶架以及底架螺栓连接。
在本申请的一个实施例中，所述水平向碳/碳复合材料销6的横截面为正方形。
在本申请的一个实施例中，上述的用于热处理整卷碳纤维保温毡的料架还包括多根水平向碳/碳复合材料支梁二8；
每个长方体格子的每个长宽侧面上的两根竖向碳/碳复合材料柱3上从下到上设置有若干根水平向碳/碳复合材料支梁二8，水平向碳/碳复合材料支梁二8的一端插入每个长方体格子的每个长宽侧面上的两根竖向碳/碳复合材料柱3中的其中一根竖向碳/碳复合材料柱3上的通孔中，水平向碳/碳复合材料支梁二8的另一端插入每个长方体格子的每个长宽侧面上的两根竖向碳/碳复合材料柱3中的其中另一根竖向碳/碳复合材料柱3上的通孔中。
在本申请的一个实施例中，每根水平向碳/碳复合材料支梁一5的顶表面上设置有圆弧形凹槽以用于碳纤维保温毡卷9的支撑轴901卡嵌在所述圆弧形凹槽中。
本实用新型提供了一种用于热处理整卷碳纤维保温毡的料架，包括多根行向碳/碳复合材料梁1、多根列向碳/碳复合材料梁2、多根竖向碳/碳复合材料柱3、多个碳/碳复合材料螺栓4、多根水平向碳/碳复合材料支梁一5、水平向碳/碳复合材料销6；
本申请中行向碳/碳复合材料梁1、列向碳/碳复合材料梁2以及竖向碳/碳复合材料柱3连接组成立体网格架，立体网格架内包括多个长方体格子，每个长方体格子中从下到上放置多个碳纤维保温毡卷9，碳纤维保温毡卷9的支撑轴901的两端分别搭设在位于同一水平面上的两根水平向碳/碳复合材料支梁一5上；
该料架为碳/碳复合材料材质，由于碳/碳复合材料是碳纤维及其织物增强的碳基体复合材料，具有低密度(密度<2.0g/cm3)、高强度、高比模量、高导热性、低膨胀系数、摩擦性能好，以及抗热冲击性能好、尺寸稳定性高等优点，是如今在1650℃以上应用的少数备选材料，最高理论温度更高达2600℃，是最有发展前途的高温材料之一，实现了材料优化，获得了更高的强度、比模量、导热性、耐高温性、摩擦性能、抗热冲击性能以及尺寸稳定性，获得了更低的密度、自身重量以及热膨胀系数；
且为无焊接、无胶粘、纯螺栓连接的立体网格架结构，由于是螺栓连接，所以加工制作方便，快速连接，易于加工制作成型，局部损坏了，快速拆下损坏的，再装上上新的碳/碳复合材料零件即可，易于快速维修与更换；
材料优化与结构优化这两个方面的强强联合，最终解决了传统金属材料制作的料架在2000-3000℃高温环境中无法使用的问题，且加大了碳纤维保温毡卷9的放置量，降低了热处理炉的能耗，提高了生产效率。
本实用新型未详尽描述的方法和装置均为现有技术，不再赘述。
本文中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于热处理整卷碳纤维保温毡的料架，其特征在于，包括多根行向碳/碳复合材料梁、多根列向碳/碳复合材料梁、多根竖向碳/碳复合材料柱、多个碳/碳复合材料螺栓、多根水平向碳/碳复合材料支梁一、多个水平向碳/碳复合材料销；
行向碳/碳复合材料梁与列向碳/碳复合材料梁的长度方向均为水平向，多根行向碳/碳复合材料梁与多根列向碳/碳复合材料梁通过碳/碳复合材料螺栓的螺栓连接组装成一个平面矩形框，平面矩形框中的行向碳/碳复合材料梁与列向碳/碳复合材料梁通过碳/碳复合材料螺栓螺栓连接；
两个平面矩形框相互垂直交叉且通过交叉连接处的碳/碳复合材料螺栓的螺栓连接组装成十字形的顶架；
另外两个平面矩形框相互垂直交叉且通过交叉连接处的碳/碳复合材料螺栓的螺栓连接组装成十字形的底架；
每一根竖向碳/碳复合材料柱的顶端通过碳/碳复合材料螺栓与顶架螺栓连接，且每一根竖向碳/碳复合材料柱的底端通过碳/碳复合材料螺栓与底架螺栓连接；
每四根相邻的竖向碳/碳复合材料柱的位置关系满足以长方体的四条长度棱线的位置摆放以构成一个长方体格子；
每个长方体格子的每个长厚侧面上的两根竖向碳/碳复合材料柱上从下到上设置有多根水平向碳/碳复合材料支梁一，碳纤维保温毡卷的支撑轴的两端分别搭设在位于同一水平面上的两根水平向碳/碳复合材料支梁一上，以用于一个长方体格子中从下到上放置多个碳纤维保温毡卷；
水平向碳/碳复合材料支梁一的一端插入每个长方体格子的每个长厚侧面上的两根竖向碳/碳复合材料柱中的其中一根竖向碳/碳复合材料柱上的通孔中，水平向碳/碳复合材料支梁一的另一端插入每个长方体格子的每个长厚侧面上的两根竖向碳/碳复合材料柱中的其中另一根竖向碳/碳复合材料柱上的通孔中；
水平向碳/碳复合材料销同时穿透水平向碳/碳复合材料支梁一与竖向碳/碳复合材料柱，以将水平向碳/碳复合材料支梁一固定在竖向碳/碳复合材料柱上。
2.根据权利要求1所述的用于热处理整卷碳纤维保温毡的料架，其特征在于，所述平面矩形框为由三根行向碳/碳复合材料梁与七根列向碳/碳复合材料梁组成的两行六列表格式结构。
3.根据权利要求1所述的用于热处理整卷碳纤维保温毡的料架，其特征在于，所述行向碳/碳复合材料梁、列向碳/碳复合材料梁、竖向碳/碳复合材料柱的横截面均为H型。
4.根据权利要求3所述的用于热处理整卷碳纤维保温毡的料架，其特征在于，还包括多个接头板，所述接头板包括相互垂直且相邻的厚度方向侧面一与厚度方向侧面二，所述厚度方向侧面一与厚度方向侧面二上均设置有内螺纹盲孔；
碳/碳复合材料螺栓的螺柱同时插入竖向碳/碳复合材料柱的长度方向端部的通孔中以及厚度方向侧面一上的内螺纹盲孔中，且另外的碳/碳复合材料螺栓的螺柱同时插入行向碳/碳复合材料梁或列向碳/碳复合材料梁上的通孔中以及厚度方向侧面二上的内螺纹盲孔中，且碳/碳复合材料螺栓的螺柱与相应的厚度方向侧面一或厚度方向侧面二上的内螺纹盲孔螺纹连接，以用于实现每一根竖向碳/碳复合材料柱的长度方向两端分别通过碳/碳复合材料螺栓与所述顶架以及底架螺栓连接。
5.根据权利要求1所述的用于热处理整卷碳纤维保温毡的料架，其特征在于，所述水平向碳/碳复合材料销的横截面为正方形。
6.根据权利要求1所述的用于热处理整卷碳纤维保温毡的料架，其特征在于，还包括多根水平向碳/碳复合材料支梁二；
每个长方体格子的每个长宽侧面上的两根竖向碳/碳复合材料柱上从下到上设置有若干根水平向碳/碳复合材料支梁二，水平向碳/碳复合材料支梁二的一端插入每个长方体格子的每个长宽侧面上的两根竖向碳/碳复合材料柱中的其中一根竖向碳/碳复合材料柱上的通孔中，水平向碳/碳复合材料支梁二的另一端插入每个长方体格子的每个长宽侧面上的两根竖向碳/碳复合材料柱中的其中另一根竖向碳/碳复合材料柱上的通孔中。
7.根据权利要求1所述的用于热处理整卷碳纤维保温毡的料架，其特征在于，每根水平向碳/碳复合材料支梁一的顶表面上设置有圆弧形凹槽以用于碳纤维保温毡卷的支撑轴卡嵌在所述圆弧形凹槽中。
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