CN215050682U - 一种具有多轴旋转式承载结构的沉积炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有多轴旋转式承载结构的沉积炉，涉及碳纤维复合材料制造设备领域。本实用新型包括至少两个加热器以及与加热器相对应的安装于承载台上的至少两个旋转承载板；加热器采用圆形整体加热器、圆形拼接加热器、方形整体加热器或方形拼接加热器中任意一种；加热器材质采用石墨、碳/碳或钨钼材料；承载台的周侧壁上安装有与炉体内侧壁挤压密封的密封圈。本实用新型使装载碳纤维预制体的旋转承载板能够于加热制备过程中进行旋转，保持内部混合气体和加热温度对其表面作用的均匀性，提高了碳纤维预制体制备成品的品质，确保碳源气体在炉腔底部开始充分裂解挥发，提高产品的整体沉积效果。
Description
技术领域
本实用新型属于碳纤维复合材料制造设备领域，特别是涉及一种具有多轴旋转式承载结构的沉积炉。
背景技术
炭-炭复合材料是碳纤维增强碳基体的一种高性能复合材料，具有强度高、耐腐蚀、可设计性强等特点，在航天、航空、交通等诸多领域已得到广泛应用，并随着社会的发展和科技的进步，对炭-炭复合材料产品的质量有了更高的要求。
化学气相沉积是一种被广泛应用于生产炭-炭复合材料的工艺方法。现有的化学气相沉积炉或沉积系统，大多是从沉积炉的底部通过多路进气管路向沉积炉内通入碳源气体，碳源气体以一定的流量、流速直接通入到炉体内的沉积室的底部，并发生热解后形成基体碳沉积于坯体产品的内部或表面。由于现有的沉积炉的这种进气结构，碳源气体从进气管路直接进入沉积室底部的料盘，并以1～3m/s的速度快速进入沉积炉中部的高温区，造成沉积炉最底端的产品温度过低，达不到沉积温度，而且碳源气体迅速通过底部的产品，还未来得及在底部产品上沉积就跑到了中部产品，从而导致沉积炉内底端产品的沉积效果不佳，使得沉积炉内不同位置的产品质量不一致，或者同一个产品上不同部位的质量不一致。
实用新型内容
本实用新型提供了一种具有多轴旋转式承载结构的沉积炉，解决了以上问题。
为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
本实用新型的一种具有多轴旋转式承载结构的沉积炉，所述炉内包括至少两个加热器以及与加热器相对应的安装于承载台上的至少两个旋转承载板。
进一步地，所述加热器采用圆形整体加热器、圆形拼接加热器、方形整体加热器或方形拼接加热器中任意一种。
进一步地，所述加热器材质采用石墨、碳/碳或钨钼材料。
进一步地，所述承载台采用轴流式或非轴流式。
进一步地，所述沉积炉还包括炉体以及对承载台进行升降动作的升降机构；所述承载台的周侧壁上安装有与炉体内侧壁挤压密封的密封圈。
本实用新型相对于现有技术包括有以下有益效果：
1、本实用新型的具有多轴旋转式承载结构的沉积炉采用的带升降结构的升降台，能够对放置碳纤维预制体的旋转承载板进行自动化便捷化的升降动作用，便捷性的实现预制体的放置或取出或进入工作工位，可控性强；
2、本实用新型的具有多轴旋转式承载结构的沉积炉内的旋转承载板设置有多个，对应多个旋转轴以及驱动机构进行旋转驱动，使装载碳纤维预制体的旋转承载板能够于加热制备过程中进行旋转，保持内部混合气体和加热温度对其表面作用的均匀性，提高了碳纤维预制体制备成品的品质。
3、本实用新型的具有多轴旋转式承载结构的沉积炉内的承载台和旋转承载板上均布开设有通孔，承载台内设置有集气腔室用于缓存混合气体，使混合气体能够均匀的以缓冲气流同一速率的形式由通孔输送至炉腔内，保持炉腔内的混合气体运动的均匀性，确保碳源气体在炉腔底部开始充分裂解挥发，提高产品的整体沉积效果。
当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的一种具有多轴旋转式承载结构的沉积炉在承载台向上运动的内结构示意图；
图2为本实用新型的一种具有多轴旋转式承载结构的沉积炉在承载台到达最顶部工作状态时的内结构示意图；
图3为图1中A位置的局部放大图；
图4为本实用新型具体实施例1的承载台结构俯视图；
图5为本实用新型具体实施例2的承载台结构俯视图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-炉体，101-保温层，102-炉腔，103-排气管，2-加热器，201-耐高温绝缘管，3-动力箱，301-转动机构，302-转轴，303-旋转承载板，304-第二通孔，4-承载台，401-集气腔室，402-密封圈，403-进气管路，404-第一通孔，5-升降机构，6-加热控制器，7-中频电源，8-碳纤维预制体。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，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前提下所获得的所有其它实施例，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“下方”、“内”、“升降运动”、“上表面”、“周侧壁”等指示方位或位置关系，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组件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。
具体实施例1：
请参阅图1-4所示，本实用新型的一种具有多轴旋转式承载结构的沉积炉，包括炉体1、安装于炉体1下方且于炉体1的炉腔102内升降运动的承载台4、设置于承载台4上表面用于承载碳纤维预制体8的三个旋转承载板 303、安装于承载台4下方的动力箱3、设置于动力箱3下方用于对承载台4 进行升降动作的升降机构5、安装于炉腔102上部且与旋转承载板303相对应的三个加热器2；三个旋转承载板303是以等间距均布的形式设置于承载台4上；一般地，承载台4表面上设置的旋转承载板303个数根据沉积炉的体积一般不超过7个，相对应的加热器2和转动机构301数量与旋转承载板 303数量保持一致；加热器2采用圆形整体加热器、圆形拼接加热器、方形整体加热器或方形拼接加热器中任意一种，加热器2材质采用石墨、碳/碳或钨钼材料；本实施例优选为圆形整体加热器，材质优选为石墨耐高温材料；
动力箱3内安装有多个转动机构301，转动机构301上设置有与旋转承载板303转动相连的转轴302，旋转承载板303由贯穿承载台4的转轴302 转动进行旋转；升降机构5可将承载台4上承载的碳纤维预制体8举升送至加热器2内；升降机构5采用油缸或电缸或丝杠结构；动力箱3内的转动机构301为电机，固定安装于动力箱3内部，其转动轴朝上贯穿承载台4且与承载台4贯穿孔间隙配合，转动轴端部与旋转承载板303底部固定相连带动其转动；
其中，承载台4的周侧壁上安装有与炉体1内侧壁挤压密封的密封圈 402；用于实现承载台4在炉腔102内部向上运动时保持密封，防止泄压或内部气体泄露。
其中，承载台4采用轴流式或非轴流式，本实施例优选为非轴流式；具体结构为：承载台4内设置有集气腔室401，承载台4表面均布开设有实现炉腔102与集气腔室401相连通的第一通孔404；集气腔室401下部连通有进气管路403；集气腔室401用于通过进气管路403输入包括烷烃、氮气、 CH4+C3H8、氧气的混合气进行均质化暂存。
其中，旋转承载板303表面均布开设有与第一通孔404相对应的第二通孔304；混合气由集气腔室401均质化的由第一通孔404直接进入炉腔102 或先由第一通孔404进入至旋转承载板303底部且位于第二通孔304下方，然后与第二通孔304相连通后进入炉腔102或直接与碳纤维预制体8参与反应。
其中，炉体1通过支架104进行固定；炉体1内设置有一层保温层101，顶部设置有接外的排气管103；保温层101为了保证内部加热反应的温度的均匀性不至于温度变化很快；保温层101采用硅酸盐复合材料类型的保温材料，例如玻璃棉、陶瓷纤维板或硅酸铝纤维板等。
其中，加热器2顶部的正负极通过与耐高温绝缘管201内的导线相连接出炉外，依次与加热控制器6和中频电源7相连；耐高温绝缘管201采用的耐高温绝缘陶瓷制成的管子；加热控制器6和中频电源7采用加热器式沉积炉常见的加热控制器和电源，此为现有技术，不做赘述。
具体实施例2：
如图5所示，本具体实施例与具体实施例1的区别在于
承载台4上表面用于承载碳纤维预制体8的旋转承载板303个数为5个、相对应的加热器2和转动机构301数量与旋转承载板303数量保持一致同为 5个；旋转承载板303等间距均布设置于承载台4上表面；承载台4采用轴流式，此为现有技术不做赘述；加热器2方形整体加热器，加热器2材质采用碳/碳耐高温材料；
本实用新型的工作原理是：
初始状态下，承载台4与炉腔102之间形成间距，可以直接将碳纤维预制体8放置于承载台4上的旋转承载板303上，然后通过升降机构5进行举升，使放置碳纤维预制体8的旋转承载板303刚好位于加热器2下方，使碳纤维预制体8位于加热器2内，且承载台4与炉腔102之间通过密封圈402 进行密封；
工作状态下，使炉腔102内形成负压状态，通过加热器2充分对碳纤维预制体8进行加热达到1050摄氏度，这一过程中，不断地通过轴流式或非轴流式的承载台及其入气结构，将包括烷烃、氮气、CH4+C3H8的混合气输入至炉腔102内，一起与碳纤维预制体8加热反应；并且，碳纤维预制体8在承载台4上的旋转承载板303上由转动机构301不断地转动，实现均匀化的加热和反应。
制备完成后，由承载台4在升降机构5的作用下进行下降，使承载台4 处于初始状态，即承载台4与炉腔102之间形成间距；冷却即可取出制备好的碳纤维复合材料。
有益效果：
1、本实用新型的具有多轴旋转式承载结构的沉积炉采用的带升降结构的升降台，能够对放置碳纤维预制体的旋转承载板进行自动化便捷化的升降动作用，便捷性的实现预制体的放置或取出或进入工作工位，可控性强；
2、本实用新型的具有多轴旋转式承载结构的沉积炉内的旋转承载板设置有多个，对应多个旋转轴以及驱动机构进行旋转驱动，使装载碳纤维预制体的旋转承载板能够于加热制备过程中进行旋转，保持内部混合气体和加热温度对其表面作用的均匀性，提高了碳纤维预制体制备成品的品质。
3、本实用新型的具有多轴旋转式承载结构的沉积炉内的承载台和旋转承载板上均布开设有通孔，承载台内设置有集气腔室用于缓存混合气体，使混合气体能够均匀的以缓冲气流同一速率的形式由通孔输送至炉腔内，保持炉腔内的混合气体运动的均匀性，确保碳源气体在炉腔底部开始充分裂解挥发，提高产品的整体沉积效果。
以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (5)
1.一种具有多轴旋转式承载结构的沉积炉，其特征在于，炉内包括至少两个加热器(2)以及与加热器(2)相对应的安装于承载台(4)上的至少两个旋转承载板(303)。
2.根据权利要求1所述的一种具有多轴旋转式承载结构的沉积炉，其特征在于，所述加热器(2)采用圆形整体加热器、圆形拼接加热器、方形整体加热器或方形拼接加热器中任意一种。
3.根据权利要求2所述的一种具有多轴旋转式承载结构的沉积炉，其特征在于，所述加热器(2)材质采用石墨、碳/碳或钨钼材料。
4.根据权利要求1所述的一种具有多轴旋转式承载结构的沉积炉，其特征在于，所述承载台(4)采用轴流式或非轴流式。
5.根据权利要求1所述的一种具有多轴旋转式承载结构的沉积炉，其特征在于，所述沉积炉还包括炉体(1)以及对承载台(4)进行升降动作的升降机构(5)；所述承载台(4)的周侧壁上安装有与炉体(1)内侧壁挤压密封的密封圈(402)。
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