气体预热装置和沉积炉的制作方法

本公开涉及气体预热，具体地，涉及一种气体预热装置和沉积炉。

背景技术：

1、在制备材料的过程中，往往会涉及到气相与固相反应的情况，需要气相和固相温度都达到设定值。例如，碳碳复合材料是一种耐高温材料，多用于单晶炉热场中。制备碳碳复合材料一般采用化学气相沉积的方法，所用到的核心设备是化学气相沉积炉。在制备过程中，沉积炉底部通入甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、丙烯等碳氢类气体的一种或多种作为反应气体，反应气体在1000℃左右开始裂解脱氢，得到高纯度的热解碳来制备碳碳复合材料。由于化学气相沉积的裂解反应速度和温度成正相关性，温度越高，其反应速度越剧烈，碳碳复合材料的制备时间就越短。因此，温度是影响碳碳复合材料制备的最核心因素之一。

2、但是，对于大型化学气相沉积炉来说，由于沉积炉底部通入了温度较低的反应气体，会对底部的温度分布造成一定影响，因此沉积炉反应区的温度分布呈现下面温度低，上面温度高的特征，部分沉积炉的上下温度差异甚至可以达到几十、几百摄氏度的差异。不同区域的温度差异导致不同区域的反应剧烈程度不同，也就导致不同区域的产品质量存在重大差异，比如下层产品的密度比上层产品的密度低0.2～0.4g/cm3。

3、相关技术中，通过在沉积炉底部加装预热器以对沉积炉底部的气体进行预热，但是相关预热器的结构复杂，制造成本高且拆装繁琐。

技术实现思路

1、本公开的目的是提供一种气体预热装置和沉积炉，该气体预热装置的结构简单，便于拆装，且能够提升待预热气体的预热效果。

2、为了实现上述目的，根据本公开的第一方面，本公开提供一种气体预热装置，所述气体预热装置包括：第一单元壳，所述第一单元壳包括第一盖体和第一筒壳，所述第一筒壳形成有容纳空间，所述第一盖体安装于所述第一筒壳并且开设有至少一个第一通孔，至少一个所述第一通孔与所述容纳空间连通；以及至少一个第二单元壳，所述第二单元壳包括第二盖体和第二筒壳，所述第二盖体安装于所述第二筒壳，所述第二筒壳和/或所述第二盖体开设有连通部；其中，至少一个所述第二单元壳嵌套在所述第一单元壳中，并且所述第二单元壳通过所述连通部与所述容纳空间连通。

3、可选地，所述第二单元壳的数量为多个并且包括至少一个第一子单元壳和至少一个第二子单元壳，所述第一子单元壳和所述第二子单元壳从外向内依次交替地嵌套在所述第一单元壳中，其中，所述第一子单元壳与所述第二子单元壳具有相同的结构，或者，所述第一子单元壳与所述第二子单元壳具有不同的结构。

4、可选地，所述连通部构造为连通槽或导气孔。

5、可选地，所述连通槽或所述导气孔为至少一个，所述连通槽或所述导气孔分布或间隔分布在所述第二筒壳和/或所述第二盖体上。

6、可选地，所述连通槽贯穿设置在所述第二筒壳的上边缘或下边缘，或者，所述连通槽设置在所述第二筒壳上且位于所述第二筒壳的上边缘与下边缘之间。

7、可选地，所述导气孔为一个，所述导气孔设置所述第二盖体的中心轴线上。

8、可选地，所述第一单元壳与所述第二单元壳在第一方向和第二方向上分别具有第一间距和第二间距。

9、可选地，所述第一间距和所述第二间距均不小于5mm。

10、可选地，所述第二单元壳的数量为多个，并且多个所述第二单元壳从外向内依次嵌套在所述第一单元壳中，任意相邻的两个所述第二单元壳在第一方向和第二方向上分别具有第三间距和第四间距。

11、可选地，所述第三间距和所述第四间距均不小于5mm。

12、可选地，所述第一单元壳和所述第二单元壳分别由石墨材料、碳化硅材料或者耐热钢材料中的一者制成。

13、根据本公开的第二方面，提供一种沉积炉，所述沉积炉包括上述气体预热装置。

14、通过上述技术方案，在本公开提供的气体预热装置中，第一单元壳的容纳空间中从外向内依次嵌套有至少一个第二单元壳，并且第二单元壳上开设有连通部以供待预热气体流通，这样，待预热气体会从气体预热装置的底部进入到容纳空间中，并通过第二单元壳的连通部从第一单元壳的第一通孔中流出气体预热装置。由于连通部形成于第二筒壳和/或第二盖体上，因此，待预热气体必须先流经第二筒壳和/或第二盖体上的连通部后，再从第一通孔中流出。相较于待预热气体直接从气体预热装置的底部流向第一通孔，上述设置连通部的方式能够延长气体的流通路径，以提升待预热气体的预热效果。此外，由于第一单元壳和至少一个第二单元壳采取由外向内相互嵌套的形式，结构简单，在使用时只需要将彼此套设在一起即可，拆装便利。

15、本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种气体预热装置，其特征在于，所述气体预热装置包括：

2.根据权利要求1所述的气体预热装置，其特征在于，所述第二单元壳的数量为多个并且包括至少一个第一子单元壳和至少一个第二子单元壳，所述第一子单元壳和所述第二子单元壳从外向内依次交替地嵌套在所述第一单元壳中，

3.根据权利要求1所述的气体预热装置，其特征在于，所述连通部构造为连通槽或导气孔。

4.根据权利要求3所述的气体预热装置，其特征在于，所述连通槽或所述导气孔为至少一个，所述连通槽或所述导气孔分布或间隔分布在所述第二筒壳和/或所述第二盖体上。

5.根据权利要求4所述的气体预热装置，其特征在于，所述连通槽贯穿设置在所述第二筒壳的上边缘或下边缘，或者，所述连通槽设置在所述第二筒壳上且位于所述第二筒壳的上边缘与下边缘之间。

6.根据权利要求4所述的气体预热装置，其特征在于，所述导气孔为一个，所述导气孔设置所述第二盖体的中心轴线上。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的气体预热装置，其特征在于，所述第一单元壳与所述第二单元壳在第一方向和第二方向上分别具有第一间距和第二间距。

8.根据权利要求7所述的气体预热装置，其特征在于，所述第一间距和所述第二间距均不小于5mm。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的气体预热装置，其特征在于，所述第二单元壳的数量为多个，并且多个所述第二单元壳从外向内依次嵌套在所述第一单元壳中，任意相邻的两个所述第二单元壳在第一方向和第二方向上分别具有第三间距和第四间距。

10.根据权利要求9所述的气体预热装置，其特征在于，所述第三间距和所述第四间距均不小于5mm。

11.根据权利要求1-6中任一项所述的气体预热装置，其特征在于，所述第一单元壳和所述第二单元壳分别由石墨材料、碳化硅材料或者耐热钢材料中的一者制成。

12.一种沉积炉，其特征在于，所述沉积炉包括根据权利要求1-11中任一项所述气体预热装置。

技术总结
本公开涉及一种气体预热装置和沉积炉，气体预热装置包括第一单元壳，第一单元壳包括第一盖体和第一筒壳，第一筒壳形具有容纳空间，第一盖体上开设有多个第一通孔以与容纳空间连通；以及至少一个第二单元壳，第二单元壳包括第二盖体和第二筒壳，第二盖体固定安装于第二筒壳，第二筒壳和/或第二盖体开设有连通部；其中，至少一个第二单元壳从外向内依次嵌套在第一单元壳中，并且第二单元壳通过所述连通部与容纳空间连通。通过上述技术方案，该气体预热装置能够提升待预热气体的预热效果。

技术研发人员：姚宏,杜路路,赵领航,段滨,李侨,成路
受保护的技术使用者：隆基绿能科技股份有限公司
技术研发日：20230724
技术公布日：2024/3/4