[实用新型]一种化学气相沉积炉气体预热装置

说明书

本发明属于碳/碳复合材料化学气相沉积技术领域，涉及一种化学气相沉积炉的气体预热装置。本发明由底座、底板、换热底座、换热段、顶筒、顶盖六部分组成。本发明预热充分，不占用有效装料空间的预热装置，可以大大提高生产效率。

技术领域

本发明属于碳/碳复合材料化学气相沉积技术领域，涉及一种化学气相沉积炉气体预热装置。

背景技术

碳/碳复合材料在化学气相沉积过程中一般要进行碳源气预热，以提高，化学气相沉积过程的致密化效率和产品质量。

目前碳碳复合材料化学气相沉积过程所用预热装置主要有两种，单筒式预热装置和层板式预热装置。

筒式预热装置为单个光壁石墨筒形结构，放置于炉膛碳源气进气口之上，通过金属进气管将碳源气导入预热器顶部，碳源气由预热器顶部向下流动，碳源气在预热器内部流动过程中预热器进行热交换升温，之后由预热器底部流出，完成预热。该装置沉积气体在预热器内仅进行一个循环的流通，换热距离较短，导致换热时间不足；石墨筒内外壁均为光壁结构，自身吸收热量有限，且与碳源气换热面积小，所以换热不充分，不能实现有效气体预热。影响产品的化学气相沉积效率和质量。

层板式化学气相沉积预热器放置于炉膛内底部进气口之上，工件放置在预热器上，预热装置为石墨筛板组合结构。其通过分布在筛板内圆的筛孔对气体进行混合使气体吸收筛板的热量，然后进入其上筛板外缘的网孔继续进行气体混合换热，再进入内圆设计筛孔的筛板进行混合换热。如此反复进行5-7个循环后，实现碳源气的充分预热。该预热装置碳源气在换热器内流通距离长，经过筛孔的多次混合与预热器接触面积大，因此换热充分。可有效对碳源气预热。但由于预热器通过吸收炉膛底部热量实现对碳源气预热，占用了大量有效装料空间，降低了生产效率。

发明内容

本发明针对现预热器存在的预热不充分，影响沉积效率问题，以及预热器占用有效装料空间问题，进行改进，设计一种预热充分，不占用有效装料空间的预热装置，从而提高生产效率。

本发明的总体思路是：由于碳盘CVI过程中，工件毛坯为环带型，工件叠放后形成中空结构，我们利用工件叠放后形成的中空结构在其内设置预热装置。吸收炉膛中部热量对碳源气进行预热，同时将炉膛中部的高温导入炉膛底部，均衡炉膛内的温度分布，以提高碳盘沉积质量和效率。

本发明的技术方案是：一种化学气相沉积炉气体预热装置，由底座1、底板2、换热底座3、换热段4、顶筒5、顶盖6六部分组成；

所述底座1放置于炉膛底部，中心孔与炉膛进气口对正，其外圆设计有台阶槽，用于和其上部的底板2装配并实现两者之间的内腔密封；

所述底板2用于安装换热器和承载工件，通过其外圆的台阶装配于底座1之上，与底座1之间形成碳源气通路；其上设计有若干个换热器底座安装孔2Ⅰ，用于在其上安装换热段4；

所述换热底座3安装于底板2的换热底座安装孔2Ⅰ上，通过与底板2的配合使碳源气从换热底座3内蜂窝孔4Ⅱ进入换热底座3；

所述换热段4为一个或若干个换热体连接组成；与换热底座3通过台阶孔装配形成相互封闭的内环腔7和外环腔8，内环腔7对应的蜂窝孔气流向上流动，外环腔8对应的蜂窝孔气流向下流动；内环腔7和外环腔8的设计使换热体之间或换热段4与换热底座3之间只需保证轴向对正装配即可确保各部件蜂窝孔上下连通；

所述顶筒5通过其外圆的台阶装配于换热段4之上；

所述顶盖6通过外圆台阶装配于顶筒5上，顶盖6和顶筒5组合将预热气体封闭在换热装置内部；顶筒5和顶盖6组合形成的封闭腔体使上升气流折向下进入外环腔8；消除了气流冲击导致的顶盖6移位问题。

本发明的有益效果是：

1、该预热装置由于将主要换热部分设置在工件环带内部，不挤占有效装料空间，因此炉膛空间利用率高。