专利名称：一种大型环形气相沉积炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及炭/炭复合材料气相沉积设备技术领域，尤其涉及一种大型环形气相沉积炉。
背景技术：
化学气相沉积简称CVI (Chemical vapor infiltrtion )，是制造炭/炭复合材料的首选工艺方法，它是将炭纤维预制体置于专用的CVI炉内，加热至要求温度，通入气态前驱体(碳氢化合物)，气体分解后扩散至含有较大孔隙的预制体中，将碳沉积在炭纤维周围和孔隙中，使预制体致密化，最终形成炭/炭复合材料。根据CVI工艺过程中温度与压力控制及气体流向，可将其分为等温法、压差法和热梯度法等。由于工艺方法不同，所用CVI 炉也不完全相同。对应于上述三种工艺方法也有三种不同的沉积炉型，即等温法CVI炉、压差法CVI炉和热梯度法CVI炉。目前，炭/炭复合材料生产领域，上述三种沉积炉型，其炉膛型式基本都是圆筒形炉膛，即在炉体内设有一个圆筒形加热筒。如中频感应CVI炉、炭管CVI炉、双真空CVI炉等。相对沉积效果较好的是中频感应CVI炉，但由于受感应圈加工困难的限制，无法满足大型炭/炭复合材料产品需要；单料柱或多料柱炭管CVI炉，其现有炉膛尺寸还较小，只能沉积小型炭/炭产品；双真空CVI炉虽然能满足大型炭/炭复合材料产品需要，但由于其炉膛尺寸大，炉子升温时间长，径向温差也大，并且不易满载生产，从而造成炉膛空间浪费，增加沉积成本。
实用新型内容本实用新型针对现有技术的不足，提供一种大型环形气相沉积炉，其既能生产环形大规格产品、也可以生产小规格产品，并且炉膛升温快，生产成本低。本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下一种大型环形气相沉积炉，包括炉体、炉盖及炉底板，在所述炉体内从外到里依次设有圆筒形保温筒、外发热体、外沉积筒， 其特点在于，在所述外沉积筒内还设有内沉积筒，所述内沉积筒内设有圆筒形内发热体，在所述内沉积筒和外沉积筒之间形成环形炉膛，所述环形炉膛的底部设有环形沉积底板，所述炉底板上设有多个进气管，所述保温筒的顶部设有保温盖。本实用新型与已有技术相比具有以下显著特点和效果1.与传统大型CVI炉不同，本设备为环形炉膛，可充分利用炉膛空间，合理搭配装炉产品，既可以沉积大型环形工件和小型工件，又可以通过均布于沉积室的进气管，设置多个料柱，大批量生产沉积盘型等工件，如飞机刹车炭盘等，不易造成炉膛空间浪费，降低沉积成本，同时由于是内外加热，升温时间较短，温度均勻性较好，产品一致性较好，而且具有工艺适用性较强、可用于等温法或压差法CVI工艺，造价相对低廉，维护较为方便等特点O2.本实用新型特别适用于炭刹车盘的大批量生产。炭刹车盘预制体在炉外叠放在起吊吊板上，装入均布于炉底板的进气管中心，每个进气管配有单独的送气装置，可有效控制产品质量。在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。进一步，所述环形炉膛的顶部设有炉膛盖。采用上述进一步方案的有益效果是，可以使炉膛形成一个封闭空间，有利于快速升温和内部温度均勻。进一步，所述进气管沿所述环形沉积底板呈环形均布。采用上述进一步方案的有益效果是，可以根据预计筒型产品的最大最小尺寸确定炉体、炉盖和炉底板尺寸及相应电源、真空度等，然后确定均布料柱和进气管的数量。进一步，所述外发热体和内发热体的内部分别设有第一外发热体热电偶管和内发热体热电偶管，所述第一外发热体热电偶管和内发热体热电偶管固定在所述炉盖上。采用上述进一步方案的有益效果是，可以方便的插入热电偶测温，达到控制炉内温度目的。进一步，所述外发热体和内发热体上分别连接有外电源电极和内电源电极，所述外电源电极和内电源电极各自连接独立的供电电源。采用上述进一步方案的有益效果是，内、外发热体为单独供电系统，互不干扰，保证炉膛温度均勻，产品质量一致性好，便于控制批次产品质量。进一步，所述炉体、炉盖及炉底板设有水冷套结构。采用上述进一步方案的有益效果是，采用水冷套可以起到很好的整个炉体保温效果，提高能源利用率。进一步，所述环形沉积底板与所述炉底板之间还设有支撑环，所述环形沉积底板和支撑环为炭/炭复合材料，所述环形沉积底板上均布有气孔。采用上述进一步方案的有益效果是，支撑环可以使所述环形沉积底板与所述炉底板之间保持一定空间，便于进气装置设置。气体通过进气装置进入环形沉积底板、沉积底板支撑环形成预热空腔，气体经预热后经过环形沉积底板上的均勻气孔进入沉积室。进一步，所述外发热体和内发热体由石墨材料制成。采用上述进一步方案的有益效果是，石墨材料是用作发热体的常规选择。进一步，所述炉体上还设有第二外发热体热电偶管。采用上述进一步方案的有益效果是，第二外发热体热电偶管用于检测外发热体和外沉积筒之间的温度。
图1为本实用新型的环形气相沉积炉结构示意图；图2为图1的A-A剖视图；图3为本实用新型混装大型筒状炭/炭产品及小型炭/炭产品时空间布置示意图；图4为图3的A-A剖视图；图5为本实用新型装入炭刹车盘产品时空间布置示意图；图6为图5的A-A剖视图。[0032]在图1到图6中，1、炉底板；2、炉体；3、炉盖；4、真空接口 ；5、内发热体热电偶管； 6、第一外发热体热电偶管；7、保温盖；8、保温筒；9、外沉积筒；10、内沉积筒；11、内发热体；12、第二外发热体热电偶管；13、外发热体；14、环形沉积底板；15、支撑环；16、炉膛盖； 17、保温筒底座；18、外电源电极；19、进气管；20、内电源电极；21、大型筒状炭/炭产品； 22、小型炭/炭产品；23、炭刹车盘产品。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。如图1和图2所示，一种大型环形气相沉积炉，包括炉体2、炉盖3及炉底板1，在所述炉体2内从外到里依次设有圆筒形保温筒8、外发热体13、外沉积筒9，在所述外沉积筒 9内还设有内沉积筒10，所述内沉积筒10内设有圆筒形内发热体11，在所述内沉积筒10和外沉积筒9之间形成环形炉膛，所述环形炉膛的顶部设有炉膛盖16，所述环形炉膛的底部设有环形沉积底板14，所述炉底板1上设有多个进气管19，所述保温筒8的顶部设有保温
盖7ο具体设置还包括，所述炉盖3上还设有真空接口 4，以便于对炉体2抽真空。在所述保温筒8的底部还设有保温筒底座17。所述进气管19沿所述环形沉积底板14呈环形均布。所述外发热体13和内发热体11的内部分别设有第一外发热体热电偶管6和内发热体热电偶管5，所述第一外发热体热电偶管6和内发热体热电偶管5固定在所述炉盖3 上。所述外发热体13和内发热体11上分别连接有外电源电极18和内电源电极20，所述外电源电极18和内电源电极20各自连接独立的供电电源。所述炉体2、炉盖3及炉底板1设有水冷套结构。所述环形沉积底板14与所述炉底板1之间还设有支撑环15，所述环形沉积底板 14和支撑环15为炭/炭复合材料。所述环形沉积底板14上均布有气孔。所述外发热体13和内发热体11由石墨材料制成。所述炉体2上还设有第二外发热体热电偶管12。如图3和图4所示，为本实用新型混装大型筒状炭/炭产品及小型炭/炭产品时空间布置示意图。本例中，炉子环形腔沉积室为Φ 1800X Φ800X2000mm，可装入 Φ 1000-Φ 1700的大型筒状炭/炭产品21，如大型隔热屏，同时可混装小型炭/炭产品22， 如U形发热体、坩埚、导流筒、板材等。如图5和图6所示，为本实用新型装入炭刹车盘产品23时空间布置示意图，其炉体尺寸与上例相同，可装设7个料柱，每个料柱装炭刹车盘50个，共计350盘，或者每个料柱沉积U形发热体、坩埚、导流筒等。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种大型环形气相沉积炉，包括炉体、炉盖及炉底板，在所述炉体内从外到里依次设有圆筒形保温筒、外发热体、外沉积筒，其特征在于，在所述外沉积筒内还设有内沉积筒，所述内沉积筒内设有圆筒形内发热体，在所述内沉积筒和外沉积筒之间形成环形炉膛，所述环形炉膛的底部设有环形沉积底板，所述炉底板上设有多个进气管，所述保温筒的顶部设有保温盖。
2.根据权利要求1所述的大型环形气相沉积炉，其特征在于，所述环形炉膛的顶部设有炉膛盖。
3.根据权利要求1或2所述的大型环形气相沉积炉，其特征在于，所述进气管沿所述环形沉积底板呈环形均布。
4.根据权利要求1所述的大型环形气相沉积炉，其特征在于，所述外发热体和内发热体的内部分别设有第一外发热体热电偶管和内发热体热电偶管，所述第一外发热体热电偶管和内发热体热电偶管固定在所述炉盖上。
5.根据权利要求1、2或4所述的大型环形气相沉积炉，其特征在于，所述外发热体和内发热体上分别连接有外电源电极和内电源电极，所述外电源电极和内电源电极各自连接独立的供电电源。
6.根据权利要求1、2或4所述的大型环形气相沉积炉，其特征在于，所述炉体、炉盖及炉底板设有水冷套结构。
7.根据权利要求1、2或4所述的大型环形气相沉积炉，其特征在于，所述环形沉积底板与所述炉底板之间还设有支撑环，所述环形沉积底板和支撑环为炭/炭复合材料，所述环形沉积底板上均布有气孔。
8.根据权利要求7所述的大型环形气相沉积炉，其特征在于，所述外发热体和内发热体由石墨材料制成。
9.根据权利要求8所述的大型环形气相沉积炉，其特征在于，所述炉体上还设有第二外发热体热电偶管。
专利摘要本实用新型涉及炭/炭复合材料气相沉积设备技术领域，具体公开了一种大型环形气相沉积炉。其包括炉体、炉盖及炉底板，在所述炉体内从外到里依次设有圆筒形保温筒、外发热体、外沉积筒，其特点在于，在所述外沉积筒内还设有内沉积筒，所述内沉积筒内设有圆筒形内发热体，在所述内沉积筒和外沉积筒之间形成环形炉膛，所述环形炉膛的顶部设有炉膛盖，所述环形炉膛的底部设有环形沉积底板，所述炉底板上设有多个进气管，所述保温筒的顶部设有保温盖。所述进气管沿环形沉积底板呈环形均布。其与已有技术相比具有能充分利用炉膛空间，适应沉积大型环形工件和小型工件，升温时间较短，温度均匀性较好，产品一致性较好，造价低廉，维护方便等特点。
文档编号C23C16/44GK202323016SQ201220105949
公开日2012年7月11日 申请日期2012年3月20日 优先权日2012年3月20日
发明者张宜杰 申请人:烟台鲁航炭材料科技有限公司