CN215757612U - 一种立式大型化学气相沉积炉的分布式加热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于C/C复合材料的生产领域，具体公开一种立式大型化学气相沉积炉的分布式加热系统，包括中心加热器和周边加热器，在沉积室中心设有竖直设置的中心加热器，在沉积室的侧壁上沿沉积室的轴向间隔设置有若干个加热单元，每个加热单元分别包括沿沉积室的周向间隔设置的若干个周边加热器，每个中心加热器和周边加热器分别对应设置有热电偶、温控器和电源，工作时，待处理产品摆放在中心加热器和周边加热器之间的环形均温区域内，产品各面均匀受热，从根本上解决沉积室内温度不均匀的问题，且每个加热器独立安装，可以降低对制造精度的要求，从而降低制造成本，加热器之间相互独立，没有连接、配合关系，安装更容易，维护更方便。

Description

一种立式大型化学气相沉积炉的分布式加热系统

技术领域

本实用新型属于C/C复合材料的生产领域，具体公开一种立式大型化学气相沉积炉的分布式加热系统。

背景技术

C/C复合材料是一种炭纤维增强碳基体的先进复合材料，具有低密度、比强度高、耐高温等特点，C/C复合材料制备的关键技术是碳纤维预制体的致密化处理，化学气相沉积炉（CVD）是实现C/C复合材料致密工艺的专用设备，在真空或惰性气体气氛条件下，利用发热体将炉内放置工件的区域，即沉积室，加热到一定温度后，通入碳源气体，生成热解碳，碳原子沉积于工件纤维表面，填补空隙，达到增密的目的。

在光伏行业中，随着大型单晶炉的广泛使用，与其配套的碳碳复合材料热场关键部件，如C/C坩埚、C/C导流筒、C/C保温筒等，需求量也急剧增加，而碳碳复合材料热场零部件如坩埚的批量生产，需要一种大尺寸、装炉量大的化学气相沉积（CVD）炉，大型化学气相沉积（CVD）炉，因为一次装料多，对沉积室内的均温性能要求更高，以往这类设备的加热器多采用竖直方向上分层的一体化设计，每层空间区域由一个圆周加热器加热，由一点测温热电偶采集温度信号，由一个温控器控制一个加热电源，来调节所在层区域的温度，由于沉积室尺寸大，要求加热器辐射半径大，而加热器结构、温度一定时，其有效辐射半径是一定的；况且沉积初期产品密度低，导热效果差，圆周摆放的产品料柱，势必阻挡圆周加热器对中心区域的辐射散热，沉积室中心温度必然低于周边温度，这样很难满足工艺对沉积室均温性高的要求，产品处于低温区域的部分，碳源气体热解效果差，影响碳原子的附着沉积，进而影响产品的增密，产品各部分密度差异大，不能达到工艺要求，要多次对调调换方向，重复增密，效率低、劳动强度大。

发明内容

为了解决背景技术中问题，本实用新型公开一种立式大型化学气相沉积炉的分布式加热系统，包括中心加热器和周边加热器，中心加热器和周边加热器之间是均温区域，从根本上解决沉积室内温度不均的问题。

为实现上述发明目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种立式大型化学气相沉积炉的分布式加热系统,包括中心加热器和周边加热器，在沉积室中心设有竖直设置的中心加热器，中心加热器呈圆筒笼形结构，在沉积室的侧壁上沿沉积室的轴向间隔设置有若干个加热单元，每个加热单元分别包括沿沉积室的周向间隔设置的若干个周边加热器，周边加热器是平面结构，每个中心加热器和周边加热器分别对应设置有热电偶、温控器和电源，所述中心加热器和周边加热器之间的环形区域是用于排放待处理产品的均温装料区。

进一步地，在沉积室的侧壁上沿沉积室的轴向间隔设置有上下两个加热单元，每个加热单元分别包括沿沉积室的周向均匀间隔设置的六个周边加热器。

进一步地，中心加热器包括汇流排A、发热体A和弧形板，在中心加热器的顶部设置有环形汇流排A，在中心加热器的下部沿周向间隔设置有若干弧形板，所述弧形板首尾相接围成与汇流排A匹配的环形，在每个弧形板的底部设置有电极A和陶瓷绝缘管，在弧形板和汇流排A之间沿周向间隔设置有若干发热体A。

进一步地，周边加热器包括电极板、电极B、发热体B、汇流排B和陶瓷绝缘管，电极板、电极B、发热体B和汇流排B的材质均为等静压石墨,电极板和汇流排B上下间隔设置，在电极板和汇流排B之间沿汇流排B的轴向间隔设置有若干发热体B，在每个电极板上分别对应设置有电极B和陶瓷绝缘管。

进一步地，还包括控制器和显示器，所述热电偶分别通过线路或无线信号与控制器和显示器连接，热电偶用于测量沉积室内不同区域的温度并把信息传送给控制器和显示器，控制器的输出端通过线路与温控器和电源连接调节中心加热器和周边加热器功率的大小。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型立式大型化学气相沉积炉的分布式加热系统,包括中心加热器和周边加热器，在沉积室的侧壁上沿沉积室的轴向间隔设置有上下多个加热单元，每个加热单元分别包括沿沉积室的周向均匀间隔设置的若干个周边加热器，所述中心加热器和周边加热器之间的环形区域是用于排放待处理产品的装料区，每个加热器分别对应设置有热电偶、温控器和电源，工作时，待处理产品摆放在中心加热器和周边加热器之间的环形均温区域内，产品各面均匀受热，从根本上解决沉积室内温度不均匀的问题，并且由于是分布式设计，每个加热器独立安装，可以降低对制造精度的要求，从而降低制造成本，加热器之间相互独立，没有连接、配合关系，安装更容易，维护更方便。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图；

图2是本实用新型的俯视结构示意图；

图3是本实用新型中周边加热器的结构示意图；

图4是本实用新型中中心加热器的侧视结构示意图；

图5是本实用新型中中心加热器的立体结构示意图；

上述图中：1-中心加热器；1.1-汇流排A；1.2-发热体A；1.3-弧形板；1.4-电极A；2-周边加热器；2.1-电极板；2.2-电极B；2.3-发热体B；2.4-汇流排B；3-装料区。

具体实施方式

为了更好地理解本实用新型，下面结合实施例进一步阐明本实用新型的内容，但本实用新型的内容不仅仅局限于下面的实施例。

结合附图1-附图5详细阐述本实用新型一种立式大型化学气相沉积炉的分布式加热系统, 此处需要说明的是与加热系统配套的沉积室，因与本说明无关，故没有在图中显示，所述加热系统包括中心加热器1和周边加热器2，在沉积室中心设有竖直设置的中心加热器1，中心加热器1呈圆筒笼形结构，在沉积室的侧壁上沿沉积室的轴向间隔设置有上下两个加热单元，每个加热单元分别包括沿沉积室的周向均匀间隔设置的六个周边加热器2，六个周边加热器2设置在正六边型沉积室的六个面上；或设置在圆形沉积室圆周的60°角对应的圆弧面上，即在沉积室的侧壁上共设置上下两个加热单元，每个加热单元包括六个周边加热器2，周边加热器2是平面结构，每个中心加热器1和周边加热器2分别对应设置有热电偶、温控器和电源，能够分别调节对应加热器功率的大小，控制、调节相应区域温度的高低，所述中心加热器1和周边加热器2之间的环形区域是用于排放待处理产品的均温装料区3，所述加热系统还控制器和显示器，控制器和显示器在附图中均未显示，所述热电偶分别通过线路或无线信号与控制器和显示器连接，热电偶用于测量沉积室内不同区域的温度并把信息传送给控制器和显示器，控制器的输出端通过线路与温控器和电源连接调节中心加热器1和周边加热器2功率的大小，工作时，待处理产品摆放在中心加热器1和周边加热器2之间的环形均温区域内，产品各面均匀受热，从根本上解决沉积室内温度不均匀的问题，并且由于是分布式设计，每个加热器独立安装，可以降低对制造精度的要求，从而降低制造成本，加热器之间相互独立，没有连接、配合关系，安装更容易，维护更方便。

作为可选设计，优选中心加热器1包括汇流排A1.1、发热体A1.2和弧形板1.3，在中心加热器1的顶部设置有环形汇流排A1.1，在中心加热器1的下部沿周向间隔设置有若干弧形板1.3，弧形板1.3对应的圆心角是120°，所述弧形板1.3首尾相接围成与汇流排A1.1匹配的环形，在每个弧形板1.3的底部设置有电极A1.4和陶瓷绝缘管，在弧形板1.3和汇流排A1.1之间沿周向间隔设置有若干发热体A1.2。

作为可选设计，优选周边加热器2包括电极板2.1、电极B2.2、发热体B2.3、汇流排B2.4和陶瓷绝缘管，电极板2.1、电极B2.2、发热体B2.3和汇流排B2.4的材质均为等静压石墨,电极板2.1和汇流排B2.4上下间隔设置，在电极板2.1和汇流排B2.4之间沿汇流排B2.4的轴向间隔设置有若干发热体B2.3，在每个电极板2.1上分别对应设置有电极B2.2和陶瓷绝缘管。

本实用新型工作过程如下：

本实用新型立式大型化学气相沉积炉的分布式加热系统，包括十三个独立的加热器，即十二个周边加热器2和一个中心加热器1，将待处理的产品放置在中心加热器1和周边加热器2之间环形装料区3内，本设备可一次装入36寸C/C坩埚、保温筒或外导流筒6个料柱6层108件，参考 GB/T9452-2012对设备进行空炉均温性试验检测，温度不均匀度为900±1℃，大幅优于要求，从生产的几炉产品的致密效果看，致密均匀，满足了工艺要求。

以上说明仅为本实用新型的应用实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，不能以此来限定本实用新型的权利范围，任何根据本实用新型的技术方案所做的等效变化，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种立式大型化学气相沉积炉的分布式加热系统,其特征是：包括中心加热器和周边加热器，在沉积室中心设有竖直设置的中心加热器，中心加热器呈圆筒笼形结构，在沉积室的侧壁上沿沉积室的轴向间隔设置有若干个加热单元，每个加热单元分别包括沿沉积室的周向间隔设置的若干个周边加热器，周边加热器是平面结构，每个中心加热器和周边加热器分别对应设置有热电偶、温控器和电源，所述中心加热器和周边加热器之间的环形区域是用于排放待处理产品的均温装料区。

2.根据权利要求1所述一种立式大型化学气相沉积炉的分布式加热系统,其特征是：在沉积室的侧壁上沿沉积室的轴向间隔设置有上下两个加热单元，每个加热单元分别包括沿沉积室的周向均匀间隔设置的六个周边加热器。

3.根据权利要求1或2所述一种立式大型化学气相沉积炉的分布式加热系统,其特征是：中心加热器包括汇流排A、发热体A和弧形板，在中心加热器的顶部设置有环形汇流排A，在中心加热器的下部沿周向间隔设置有若干弧形板，所述弧形板首尾相接围成与汇流排A匹配的环形，在每个弧形板的底部设置有电极A和陶瓷绝缘管，在弧形板和汇流排A之间沿周向间隔设置有若干发热体A。

4.根据权利要求1或2所述一种立式大型化学气相沉积炉的分布式加热系统,其特征是：周边加热器包括电极板、电极B、发热体B、汇流排B和陶瓷绝缘管，电极板、电极B、发热体B和汇流排B的材质均为等静压石墨,电极板和汇流排B上下间隔设置，在电极板和汇流排B之间沿汇流排B的轴向间隔设置有若干发热体B，在每个电极板上分别对应设置有电极B和陶瓷绝缘管。

5.根据权利要求1或2所述一种立式大型化学气相沉积炉的分布式加热系统,其特征是：还包括控制器和显示器，所述热电偶分别通过线路或无线信号与控制器和显示器连接，热电偶用于测量沉积室内不同区域的温度并把信息传送给控制器和显示器，控制器的输出端通过线路与温控器和电源连接调节中心加热器和周边加热器功率的大小。

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