一種化學(xué)氣相沉積爐預(yù)熱裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種化學(xué)氣相沉積爐預(yù)熱裝置，預(yù)熱裝置由相同外徑的預(yù)熱底板、預(yù)熱隔板和預(yù)熱蓋板依次自下而上疊放組成。在預(yù)熱底板內(nèi)表面、預(yù)熱隔板上下表面及預(yù)熱蓋板內(nèi)表面的圓周處均有凸出表面的支撐臺(tái)階。在預(yù)熱底板內(nèi)表面、預(yù)熱隔板上下表面及預(yù)熱蓋板內(nèi)表面均加工有相同數(shù)量的同軸環(huán)形凸臺(tái)。在預(yù)熱隔板上的支撐臺(tái)階與最外圈環(huán)形凸臺(tái)之間環(huán)形均布有2圈氣流孔本。本發(fā)明中，環(huán)形凸臺(tái)之間相互交錯(cuò)齒合而形成氣流通道，有效增加了預(yù)熱裝置內(nèi)部的熱輻射面積和氣體流通路徑，使氣體由現(xiàn)有技術(shù)的直線形擴(kuò)散變?yōu)椤?”線形擴(kuò)散，進(jìn)一步延長(zhǎng)了氣體在預(yù)熱裝置內(nèi)的滯留時(shí)間，提高了預(yù)熱裝置的預(yù)熱效率，使氣體在進(jìn)入反應(yīng)區(qū)前能夠得到充分預(yù)熱。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種化學(xué)氣相沉積爐預(yù)熱裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及化學(xué)氣相沉積【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種化學(xué)氣相沉積爐用預(yù)熱裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 化學(xué)氣相沉積法制備碳/碳復(fù)合材料是將反應(yīng)氣體通入沉積爐內(nèi)，經(jīng)過(guò)預(yù)熱后進(jìn) 入到反應(yīng)區(qū)內(nèi)，通過(guò)擴(kuò)散、對(duì)流等方式滲透到碳纖維預(yù)制體內(nèi)部進(jìn)行裂解、聚合，最終以熱 解碳的形式沉積到碳纖維表面及孔隙中，達(dá)到增密的效果。而影響增密效率的一項(xiàng)關(guān)鍵因 素是氣體在進(jìn)入反應(yīng)區(qū)前的預(yù)熱效果，因此，如何合理優(yōu)化設(shè)計(jì)氣體預(yù)熱裝置的結(jié)構(gòu)顯得 尤為重要。
[0003] 目前，化學(xué)氣相沉積爐預(yù)熱裝置普遍采用的是多孔板疊加式結(jié)構(gòu)。這種預(yù)熱裝置 安裝及使用方便，但是其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，熱輻射面積較小，氣體流通路徑較短。當(dāng)預(yù)熱 隔板層數(shù)較少時(shí)，氣體在進(jìn)入反應(yīng)區(qū)前不能充分預(yù)熱，致使料柱下段部分的碳纖維預(yù)制體 增密速率緩慢，制約了整爐產(chǎn)品的增密效果。而增加預(yù)熱隔板的層數(shù)又會(huì)進(jìn)一步占用反應(yīng) 區(qū)的空間，減少產(chǎn)品的裝爐量，降低了設(shè)備的生產(chǎn)效率。
[0004] 發(fā)明專(zhuān)利ZL200810076416. 6公開(kāi)了一種用于制造碳剎車(chē)盤(pán)的化學(xué)氣相沉積爐預(yù) 熱裝置，該預(yù)熱裝置為多孔板疊加式結(jié)構(gòu)，每層多孔預(yù)熱隔板上的氣流孔均采用斜孔設(shè)計(jì)， 氣體在通過(guò)該氣流孔時(shí)能夠被較好的分散，一定程度上提高了預(yù)熱效果。但是該發(fā)明沒(méi)有 解決多孔板疊加式結(jié)構(gòu)預(yù)熱裝置存在熱輻射面積較小，氣體流通路徑較短的問(wèn)題。
[0005] 發(fā)明專(zhuān)利201110356140. 9公開(kāi)了一種化學(xué)氣相沉積爐預(yù)熱裝置，該預(yù)熱裝置的 出口處采用帶有一定角度的擾動(dòng)孔設(shè)計(jì)，改變了氣體進(jìn)入反應(yīng)區(qū)后在預(yù)制體料柱內(nèi)的流 場(chǎng)，有利于氣體在預(yù)制體內(nèi)的擴(kuò)散和沉積，達(dá)到料柱整體增密的目的。同時(shí)每層預(yù)熱隔板帶 有橫梁，并且180°交替放置，一定程度上增加了熱輻射能力和氣體受熱時(shí)間，然而，當(dāng)氣體 流量較大時(shí)，仍需要通過(guò)增加預(yù)熱隔板的層數(shù)來(lái)保證氣體的預(yù)熱效果，致使預(yù)熱裝置高度 增加，產(chǎn)品裝料高度減少，降低了設(shè)備的利用率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的熱輻射面積較小，氣體流通路徑較短，對(duì)氣體預(yù)熱能力 有限的不足，本發(fā)明提出了一種化學(xué)氣相沉積爐預(yù)熱裝置。
[0007] 本發(fā)明包括化學(xué)氣相沉積爐基座和預(yù)熱裝置，其中，化學(xué)氣相沉積爐基座由基座 底板、耐火磚、保溫氈組成。預(yù)熱裝置置于保溫氈之上，碳纖維預(yù)制體疊放在預(yù)熱裝置表面， 各碳纖維預(yù)制體之間用石墨墊環(huán)隔開(kāi)，石墨蓋板置于碳纖維預(yù)制體料柱的頂部。進(jìn)氣管安 裝在基座中心內(nèi)，進(jìn)氣管的末端與預(yù)熱裝置底端相連通。進(jìn)氣管內(nèi)裝有熱電偶，熱電偶經(jīng)過(guò) 基座與預(yù)熱裝置中心一直延伸到碳纖維預(yù)制體料柱內(nèi)部。
[0008] 本發(fā)明還包括預(yù)熱底板、預(yù)熱隔板和預(yù)熱蓋板并由所述預(yù)熱底板、預(yù)熱隔板和預(yù) 熱蓋板依次自下而上疊放組成了預(yù)熱裝置。并且：
[0009] 預(yù)熱底板的外表面與保溫氈的上表面貼合，預(yù)熱底板中心留有通氣孔，進(jìn)氣管的 末端裝配在通氣孔內(nèi)。預(yù)熱隔板置于預(yù)熱底板之上，預(yù)熱隔板中心留有熱電偶的安裝孔。預(yù) 熱蓋板置于預(yù)熱隔板之上；
[0010] 在預(yù)熱底板內(nèi)表面、預(yù)熱隔板上下表面及預(yù)熱蓋板內(nèi)表面的圓周處均有凸出表面 的支撐臺(tái)階，預(yù)熱底板內(nèi)表面的支撐臺(tái)階與預(yù)熱隔板下表面的支撐臺(tái)階相互配合，預(yù)熱蓋 板內(nèi)表面的支撐臺(tái)階與預(yù)熱隔板上表面的支撐臺(tái)階相互配合。
[0011] 預(yù)熱隔板上表面和下表面均有多個(gè)環(huán)形凸臺(tái)；在預(yù)熱底板的內(nèi)表面和預(yù)熱蓋板的 內(nèi)表面均有多個(gè)環(huán)形凹槽；通過(guò)所述的多個(gè)環(huán)形凸臺(tái)和多個(gè)環(huán)形凹槽將所述預(yù)熱隔板嵌裝 在預(yù)熱底板和預(yù)熱蓋板之間，并使所述環(huán)形凸臺(tái)與環(huán)形凹槽之間留有5_的間隙，形成氣 流通道。
[0012] 預(yù)熱隔板上的支撐臺(tái)階與最外圈環(huán)形凸臺(tái)之間環(huán)形均布有2圈氣流孔。
[0013] 所述環(huán)形凸臺(tái)的高度為30?50mm，環(huán)形凸臺(tái)的厚度為10?20mm，相鄰兩個(gè)環(huán)形 凸臺(tái)之間的距離為20?30mm。
[0014] 所述預(yù)熱底板和預(yù)熱蓋板的結(jié)構(gòu)形狀及外形尺寸相同，能夠互換使用。
[0015] 本發(fā)明中，預(yù)熱裝置由預(yù)熱底板、預(yù)熱隔板和預(yù)熱蓋板疊放組成，在預(yù)熱底板內(nèi)表 面、預(yù)熱隔板上下表面及預(yù)熱蓋板內(nèi)表面均加工有相同數(shù)量的同軸環(huán)形凸臺(tái)，環(huán)形凸臺(tái)之 間相互交錯(cuò)齒合而形成氣流通道，這不僅大大增加了預(yù)熱裝置內(nèi)部的熱輻射面積和氣體流 通路徑，而且使氣體由現(xiàn)有技術(shù)的直線形擴(kuò)散變?yōu)?2"線形擴(kuò)散，進(jìn)一步延長(zhǎng)了氣體在預(yù)熱 裝置內(nèi)的滯留時(shí)間，提高了預(yù)熱裝置的預(yù)熱效率，使氣體在進(jìn)入反應(yīng)區(qū)前能夠得到充分預(yù) 熱。另外，在預(yù)熱效率相當(dāng)?shù)那闆r下，本發(fā)明中預(yù)熱裝置的總高度要小于現(xiàn)有技術(shù)中預(yù)熱裝 置的總高度，一定程度上增加了產(chǎn)品的裝料高度，提高了設(shè)備的利用率。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為預(yù)熱裝置與CVD爐的裝配示意圖；
[0017] 圖2為預(yù)熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖3為預(yù)熱隔板的俯視圖。
[0019] 圖4為預(yù)熱底板的俯視圖。附圖中：
[0020] 1.進(jìn)氣管；2.熱電偶；3.基座底板；4.耐火磚；5.保溫毯；6.預(yù)熱底板；7.預(yù)熱 隔板；8.預(yù)熱蓋板；9.氣流孔；10.環(huán)形凸臺(tái)；11.通氣孔；12.碳纖維預(yù)制體；13.石墨墊 環(huán)；14.石墨蓋板。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 本實(shí)施例是一種化學(xué)氣相沉積爐預(yù)熱裝置，包括化學(xué)氣相沉積爐基座和預(yù)熱裝 置，其中，化學(xué)氣相沉積爐基座由基座底板3、耐火磚4、保溫氈5組成。預(yù)熱裝置置于保溫 氈5之上，碳纖維預(yù)制體12疊放在預(yù)熱裝置表面，各碳纖維預(yù)制體12之間用石墨墊環(huán)13 隔開(kāi)，石墨蓋板14置于碳纖維預(yù)制體12料柱的頂部。進(jìn)氣管1置于基座的中心孔內(nèi)，進(jìn)氣 管1的末端與預(yù)熱裝置底端連通。熱電偶2的下端位于進(jìn)氣管1內(nèi)，上端穿過(guò)預(yù)熱裝置中 心一直延伸到碳纖維預(yù)制體12料柱的內(nèi)部。
[0022] 所述的預(yù)熱裝置由相同外徑的預(yù)熱底板6、預(yù)熱隔板7和預(yù)熱蓋板8依次自下而上 疊放組成。
[0023] 所述預(yù)熱裝置中的預(yù)熱底板6為圓形板狀，中心有通氣孔11，進(jìn)氣管1的末端裝配 在通氣孔11內(nèi)。該預(yù)熱底板6的外表面為平面，裝配時(shí)，該外表面與保溫氈5的上表面貼 合。該預(yù)熱底板6的內(nèi)表面加工有5圈同軸環(huán)形凸臺(tái)10,所述環(huán)形凸臺(tái)10的高度為30? 50mm，厚度為10?20mm，相鄰兩個(gè)環(huán)形凸臺(tái)10之間的距離為20?30mm，本實(shí)施例中，該環(huán) 形凸臺(tái)10的高度為40mm，厚度為15mm，相鄰兩個(gè)環(huán)形凸臺(tái)10之間的距離為25mm。該預(yù)熱 底板6內(nèi)表面圓周處有凸出該表面的支撐臺(tái)階，該支撐臺(tái)階與預(yù)熱隔板7上的支撐臺(tái)階相 互配合，用于支撐預(yù)熱隔板7。
[0024] 所述預(yù)熱裝置中的預(yù)熱隔板7為圓形板狀，中心有通孔，用于安裝熱電偶2。該預(yù) 熱隔板7的上表面和下表面均加工有5圈同軸環(huán)形凸臺(tái)10,所述環(huán)形凸臺(tái)10的高度為30? 50mm，厚度為10?20mm，相鄰兩個(gè)環(huán)形凸臺(tái)10之間的距離為20?30mm，本實(shí)施例中，該環(huán) 形凸臺(tái)10的高度為40mm，厚度為15mm，相鄰兩個(gè)環(huán)形凸臺(tái)10之間的距離為25mm。該預(yù)熱 隔板7的上表面和下表面圓周上有凸出表面的支撐臺(tái)階，該支撐臺(tái)階分別與預(yù)熱底板6和 預(yù)熱蓋板8上的支撐臺(tái)階相互配合。在該預(yù)熱隔板7上的支撐臺(tái)階與最外圈環(huán)形凸臺(tái)10 之間環(huán)形均布有2圈氣流孔9,本實(shí)施例中，預(yù)熱裝置的外徑為660mm，兩圈氣流孔9距預(yù) 熱隔板7中心的距離分別為257mm和284mm，數(shù)量分別為32個(gè)和36個(gè)，氣流孔9的直徑為 12mm〇
[0025] 所述預(yù)熱裝置中的預(yù)熱蓋板8與所述預(yù)熱底板6的結(jié)構(gòu)形狀及外形尺寸相同，可 以互換使用。裝配時(shí)，預(yù)熱蓋板8的外表面作為碳纖維預(yù)制體12料柱的安放面。
[0026] 所述預(yù)熱裝置裝配時(shí)，依次將預(yù)熱底板6、預(yù)熱隔板7和預(yù)熱蓋板8圓周上的支撐 臺(tái)階相互配合疊放。預(yù)熱隔板7上表面和下表面的環(huán)形凸臺(tái)10嵌裝在分別位于預(yù)熱底板6 和預(yù)熱蓋板8內(nèi)表面由環(huán)形凸臺(tái)10形成的環(huán)形凹槽內(nèi)，環(huán)形凸臺(tái)10與環(huán)形凹槽之間留有 5mm的間隙，由所述的間隙形成氣流通道。
[0027] 本實(shí)施例中，氣體通過(guò)預(yù)熱裝置內(nèi)部由環(huán)形凸臺(tái)10之間相互交錯(cuò)齒合而形成的 "2"線形氣流通道，大大增加了氣體的熱輻射面積和流通路徑，延長(zhǎng)了氣體在預(yù)熱裝置內(nèi)的 滯留時(shí)間，提高了預(yù)熱裝置的預(yù)熱效率，使氣體在進(jìn)入反應(yīng)區(qū)前能夠得到充分預(yù)熱。另外， 在預(yù)熱效率相當(dāng)?shù)那闆r下，本實(shí)施例中預(yù)熱裝置的總高度要小于現(xiàn)有技術(shù)中預(yù)熱裝置的總 高度，一定程度上增加了產(chǎn)品的裝料高度，提高了設(shè)備的利用率。具體數(shù)據(jù)及對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表 1〇
[0028]表1
[0029]

【權(quán)利要求】
1. 一種化學(xué)氣相沉積爐預(yù)熱裝置，包括化學(xué)氣相沉積爐基座和預(yù)熱裝置，其中，化學(xué)氣 相沉積爐基座由基座底板、耐火磚、保溫氈組成；預(yù)熱裝置置于保溫氈之上，碳纖維預(yù)制體 疊放在預(yù)熱裝置表面，各碳纖維預(yù)制體之間用石墨墊環(huán)隔開(kāi)，石墨蓋板置于碳纖維預(yù)制體 料柱的頂部；進(jìn)氣管安裝在基座中心內(nèi)，進(jìn)氣管的末端與預(yù)熱裝置底端相連通；進(jìn)氣管內(nèi) 裝有熱電偶，熱電偶經(jīng)過(guò)基座與預(yù)熱裝置中心一直延伸到碳纖維預(yù)制體料柱內(nèi)部； 其特征在于；還包括預(yù)熱底板、預(yù)熱隔板和預(yù)熱蓋板并由所述預(yù)熱底板、預(yù)熱隔板和預(yù) 熱蓋板依次自下而上疊放組成了預(yù)熱裝置；并且： 預(yù)熱底板的外表面與保溫氈的上表面貼合，預(yù)熱底板中心留有通氣孔，進(jìn)氣管的末端 裝配在通氣孔內(nèi)；預(yù)熱隔板置于預(yù)熱底板之上，預(yù)熱隔板中心留有熱電偶的安裝孔；預(yù)熱 蓋板置于預(yù)熱隔板之上； 在預(yù)熱底板內(nèi)表面、預(yù)熱隔板上下表面及預(yù)熱蓋板內(nèi)表面的圓周處均有凸出表面的支 撐臺(tái)階，預(yù)熱底板內(nèi)表面的支撐臺(tái)階與預(yù)熱隔板下表面的支撐臺(tái)階相互配合，預(yù)熱蓋板內(nèi) 表面的支撐臺(tái)階與預(yù)熱隔板上表面的支撐臺(tái)階相互配合； 預(yù)熱隔板上表面和下表面均有多個(gè)環(huán)形凸臺(tái)；在預(yù)熱底板的內(nèi)表面和預(yù)熱蓋板的內(nèi)表 面均有多個(gè)環(huán)形凹槽；通過(guò)所述的多個(gè)環(huán)形凸臺(tái)和多個(gè)環(huán)形凹槽將所述預(yù)熱隔板嵌裝在預(yù) 熱底板和預(yù)熱蓋板之間，并使所述環(huán)形凸臺(tái)與環(huán)形凹槽之間留有5_的間隙，形成氣流通 道； 預(yù)熱隔板上的支撐臺(tái)階與最外圈環(huán)形凸臺(tái)之間環(huán)形均布有2圈氣流孔。
2. 如權(quán)利要求1所述化學(xué)氣相沉積爐預(yù)熱裝置，其特征在于，環(huán)形凸臺(tái)的高度為30? 50mm，環(huán)形凸臺(tái)的厚度為10?20mm，相鄰兩個(gè)環(huán)形凸臺(tái)之間的距離為20?30mm。
3. 如權(quán)利要求1所述化學(xué)氣相沉積爐預(yù)熱裝置，其特征在于，所述預(yù)熱底板和預(yù)熱蓋 板的結(jié)構(gòu)形狀及外形尺寸相同，能夠互換使用。
【文檔編號(hào)】C23C16/455GK104357806SQ201410557509
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】施偉偉, 盧鋼認(rèn), 劉海平 申請(qǐng)人:西安航空制動(dòng)科技有限公司