一种大型高温真空炉加热室炉腔支撑结构的制作方法

本实用新型属于高温真空反应炉技术领域，特别涉及一种大型高温真空炉加热室炉腔支撑结构。

背景技术：

目前，大型高温真空反应炉加热室炉腔内结构多为石墨，因此炉腔质量过大。炉腔内部保温层材质多为碳毡，由于加热室内温度较高，高温会导致碳毡保温层收缩，引起加热室炉腔内各零部件下沉，导致加热室炉腔内零部件的损坏，或发热元件的短路，造成设备的损坏。固须要在碳毡保温层(以下简称保温层)间填充支撑物，保证加热室炉腔内因保温层收缩引起的零部件下沉在可接受范围内。

一般情况下，大型高温真空反应炉加热室炉腔内支撑物应采用刚度大，耐高温，高温下型变量小的材料，例如石墨。但是采用石墨支撑的缺点也很明显，例如：若采用大面积的石墨支撑重量过重，而石墨支撑过少又达不到支撑效果。添加了石墨支撑后，因石墨导热率较高，会使加热室的保温效果变得更差，想使加热室炉腔达到相同的温度所需的加热功率也更大，产生的功率损耗更大。固须寻找性能更加优良的支撑材料作为替代品，替换传统支撑结构。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种大型高温真空炉加热室炉腔支撑结构，以克服大型高温真空反应炉加热室炉腔内部件因保温层收缩产生的下沉。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种大型高温真空炉加热室炉腔支撑结构，包括石墨板、保温层、垫块组件及加热室框架，其中石墨板、保温层及加热室框架由内到外依次设置，所述垫块组件交错分布于保温层的底部，用于支撑石墨板。

所述垫块组件嵌设于所述保温层的外表面内，并且与所述加热室框架接触。

所述垫块组件的厚度小于所述保温层的厚度。

所述保温层的厚度与所述垫块组件的厚度差为30-50mm。

所述垫块组件为硅酸铝纤维块。

所述垫块组件包括方形垫块、弧形垫块及斜方形垫块，其中方形垫块沿轴向嵌设于保温层的最低端；

所述弧形垫块为两个，并且分别沿周向嵌设于所述保温层的两端；

所述斜方形垫块为多个，并且分别沿轴向嵌设于所述保温层的底部两侧。

所述方形垫块包括长方形垫块及设置于长方形垫块两端的短方形垫块。

所述斜方形垫块的横截面为平行四边形。

所述石墨板、保温层及加热室框架均为卧式的圆柱形结构。

本实用新型的优点及有益效果是：本实用新型保证大型高温真空反应炉加热室炉腔内部件不在加热后下沉，从而提高大型高温真空反应炉设备的耐用性以及安全性。相较于大面积的石墨支撑，成本更低，支撑效果更好。

附图说明

图1为本实用新型大型高温真空炉加热室炉腔支撑结构的示意图；

图2为图1的a-a剖视图；

图3为图1的b-b剖视图。

图中：1为石墨板，2为保温层，3为长方形垫块，4为加热室框架，5为弧形垫块，6为斜方形垫块，7为短方形垫块。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。

如图1-3所示，本实用新型提供的一种大型高温真空炉加热室炉腔支撑结构，包括石墨板1、保温层2、垫块组件及加热室框架4，其中石墨板1、保温层2及加热室框架4由内到外依次设置，垫块组件交错分布于保温层2的底部，用于支撑石墨板1。

具体地，石墨板1、保温层2及加热室框架4均为卧式的圆柱形结构，通过将垫块组件设置于保温层2的底部，防止高温导致保温层收缩后石墨板1的下沉。

本实用新型的实施例中，垫块组件嵌设于保温层2的外表面内，并且与加热室框架4接触。优选地，垫块组件的厚度小于保温层2的厚度。

本实施例中，保温层2的厚度与垫块组件的厚度差为30-50mm。在垫块组件与石墨板1之间，留有30-50mm厚的保温层，由于保温层带有一定弹性，可以保证加热室炉腔内的石墨板1与保温层2配合紧密。并且30-50mm厚的保温层在加热过后的收缩量在可接受范围内。

本实用新型的实施例中，如图1所示，垫块组件包括方形垫块、弧形垫块5及斜方形垫块6，其中方形垫块沿轴向嵌设于保温层2的最低端；弧形垫块5为两个，并且分别沿周向嵌设于保温层2的两端，在加热室的两端起支撑定位的作用，让整个垫块组件不会因为某个单独的垫块变化而导致支撑效果的变差。

斜方形垫块6为多个，并且分别沿轴向嵌设于保温层2的底部两侧，即分布在方形垫块的两侧。

进一步地，方形垫块包括长方形垫块3及设置于长方形垫块3两端的短方形垫块7。斜方形垫块的横截面为平行四边形。

本实用新型的实施例中，垫块组件为硅酸铝纤维块。在大型高温真空反应炉加热室炉腔保温层内，嵌入硅酸铝纤维块，以达到支撑目的。作为支撑的硅酸铝纤维又名陶瓷纤维。其特点为：优良的抗压抗折强度、低导热率、高抗热震性等。例如1700硅酸铝纤维块，其线性收缩率1600℃×24h数据为≤0.8％。导热系数1000℃时为≤0.14w/mk，同等情况下加热室炉腔保温层碳毡导热系数为0.15w/mk。经过特殊加工后制成的硅酸铝纤维异形块能更好的贴合炉腔的形状，因此非常适合作为加热室炉腔支撑。

由于加热室炉腔为圆柱形，对作为支撑的硅酸铝纤维块的形状做出对应要求，用作支撑的硅酸铝纤维块形状为定制的贴合圆柱形加热室内壁的支撑块(方形、弧形、斜方型)，交错分布于加热室炉腔内承重位置，达到支撑，保温作用。采用相同大小的石墨支撑结构理论上也可达到此支撑效果，但是由于大面积石墨支撑导致保温层厚度变薄，保温效果变差。两者比较，采用硅酸铝纤维垫块支撑的效果远优于石墨支撑。

垫块组件与石墨板1之间留有30-50mm厚保温层的另一个作用是，在少数情况下，加热室内温度会超过硅酸铝纤维块的熔点。30-50mm保温层能将垫块组件所处位置的温度控制在硅酸铝纤维块熔点以下，保证垫块组件在温度过高时不被熔化。

经实验验证，碳毡保温层在高温环境下，每10mm收缩率为8％-15％。在不采用任何支撑结构的情况下，保温层若厚150mm，加热过后约收缩12mm-22.5mm，因此，加热室内炉腔石墨部件会下沉12mm-22.5mm，因石墨部件刚性较大，各部件之间配合紧密，极易损害石墨零件。因此该情况下产生的下沉量是无法接受的。采用本实用新型所述的硅酸铝纤维块支撑结构，同样条件下硅酸铝纤维块厚120mm，剩余保温层厚30mm，加热后保温层收缩2.4mm-4.5mm，硅酸铝纤维块收缩量约为0.96mm，因此，加热室内炉腔石墨部件会下沉3.36mm-5.46mm。经计算下沉情况改善率约为72％，下沉程度也在可接受范围内。

本发明的实施例中，在加热室中硅酸铝纤维块的布置方式采用交错分布，即防止硅酸铝纤维块因布置、受力不均等问题产生的断裂，又没大面积占用保温层，使加热室的保温效果不受影响，可以有效防止加热室炉腔内部件因保温层收缩而产生的下沉。

本实用新型提供一种大型高温真空炉加热室炉腔支撑结构，该结构克服了石墨支撑结构的缺点，在起到支撑效果的同时，造价更低、重量更轻、运输更方便、加热室保温效果更好。

以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非用于限定本实用新型的保护范围。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、扩展等，均包含在本实用新型的保护范围内。