專利名稱：一種化學(xué)氣相沉積爐預(yù)熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)氣相沉積技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于制造碳剎車盤(pán)的化學(xué)氣相沉積用預(yù)熱裝置。
背景技術(shù)：
化學(xué)氣相沉積技術(shù)(CVD)是氣態(tài)物質(zhì)經(jīng)過(guò)高溫化學(xué)反應(yīng)而獲得固態(tài)沉積物的一種制備方法，目前使用的碳剎車盤(pán)80%以上是通過(guò)該技術(shù)獲得的。過(guò)程描述如下有機(jī)氣體(甲烷、丙烷、丙烯等)通過(guò)送氣裝置進(jìn)入沉積爐內(nèi)，在一定高溫下進(jìn)行裂解、聚合，并不斷向盤(pán)型預(yù)制體中擴(kuò)散、滲透，最終以熱解碳的形式沉積于預(yù)制體纖維之上，達(dá)到增密化的效果，獲得碳/碳復(fù)合材料剎車盤(pán)。其中一項(xiàng)關(guān)鍵因素是有機(jī)氣體在進(jìn)入反應(yīng)區(qū)之前必須達(dá)到適當(dāng)?shù)臏囟?，并在盤(pán)與盤(pán)之間形成有效流場(chǎng)，這樣才能提高致密化效率，因此，預(yù)熱裝置將起到以上作用加熱氣體并對(duì)氣場(chǎng)進(jìn)行合理布局。多孔板疊加式預(yù)熱裝置是目前廣泛使用的預(yù)熱裝置，但是氣體在其中的流程較短，因此受到的熱輻射、熱傳導(dǎo)作用時(shí)間短，對(duì)氣體的預(yù)熱能力有限，使得有機(jī)氣體在進(jìn)入沉積區(qū)域前未達(dá)到分解的臨界溫度，具體表現(xiàn)在使碳剎車盤(pán)料柱底部1/3段增密效果減弱；同時(shí)現(xiàn)有預(yù)熱裝置出口設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，為單通氣孔，不能形成有效氣場(chǎng)，具體表現(xiàn)在使碳盤(pán)頂部1/3段增密效果減弱。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的熱輻射、熱傳導(dǎo)作用時(shí)間短，對(duì)氣體的預(yù)熱能力有限，以及不能形成有效氣場(chǎng)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。本發(fā)明包括蓋板、底座、熱電偶、基座和底板，其特征在于，還包括擾動(dòng)面板和氣流板；底座安放在基座的上表面；氣流板逐層疊放在底座的上表面，并且各層之間180°交錯(cuò)；所述的氣流板的層數(shù)為2 5層；擾動(dòng)面板置于最頂層氣流板的上表面；在擾動(dòng)面板的上表面安放預(yù)制體；在擾動(dòng)面板和氣流板的中心有熱電偶的過(guò)孔；在擾動(dòng)面板的中心有圓形的凹槽，在該凹槽內(nèi)環(huán)繞熱電偶過(guò)孔，均布有擾動(dòng)孔；所述擾動(dòng)孔為4個(gè)或6個(gè)或8個(gè)。 所述擾動(dòng)孔為斜孔，該擾動(dòng)孔的中心線與擾動(dòng)面板表面之間的夾角為70° 85° ；所述擾動(dòng)孔的傾斜方向均向擾動(dòng)面板外圓周方向；在氣流板的上表面中心有圓形凹面；在所述凹面上分布有多條相互平行的氣流槽。氣流槽的寬度為5 15mm，并且相鄰兩個(gè)氣流槽的槽壁厚度為10mm。在氣流板的下表面有一圈軸向凸出的支撐臺(tái)；所述氣流板的氣流槽是由在氣流板凹面內(nèi)凸出的條形凸臺(tái)之間形成的，并且所述的凸臺(tái)的上表面均略低于氣流板的表面。本發(fā)明中，預(yù)熱裝置介于CVD爐基座與纖維預(yù)制體之間，基座由底板、耐火磚、保溫氈與通氣管組成，纖維預(yù)制體頂部放置蓋板。CVD爐基座與預(yù)熱裝置底座齊平，由通氣管道輸送氣體，其余部分保證氣密性，通氣管道內(nèi)裝有熱電偶，盤(pán)型纖維預(yù)制體中心與蓋板氣體擾動(dòng)孔中心一致，保證氣體通道暢通。當(dāng)混合氣體由通氣管道進(jìn)入后，經(jīng)由預(yù)熱裝置進(jìn)入碳盤(pán)料柱中。 本發(fā)明采用單孔/雙孔氣流板180°交替放置方式，增加氣體流程，延長(zhǎng)受熱時(shí)間，同時(shí)增加橫梁，擴(kuò)大熱輻射能力，達(dá)到有機(jī)氣體充分、均勻預(yù)熱的目的。在出口處增加擾動(dòng)孔，擾動(dòng)孔在同一圓周之上，同時(shí)其軸向與水平面存在一定夾角，當(dāng)預(yù)熱氣體進(jìn)入擾動(dòng)孔后，受迫沿?cái)_動(dòng)孔軸向方向噴出，結(jié)合擾動(dòng)壁的碰撞作用形成強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)氣流，隨著旋轉(zhuǎn)氣流的上升，在離心力的作用下，提前分解的有機(jī)氣體由于聚合作用形成大分子，大分子在慣性力與離心力的雙重作用下優(yōu)先進(jìn)入料柱底端，降低了軸向反混的幾率，進(jìn)而在預(yù)制體之中擴(kuò)散、沉積，達(dá)到底部增密的作用，同時(shí)未分解的氣體繼續(xù)旋轉(zhuǎn)上升，使頂部壓力氣體壓力降低，最終達(dá)到整個(gè)碳盤(pán)料柱增密的目的。


圖1為預(yù)熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為氣流板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為氣流板結(jié)構(gòu)示意圖的俯視圖；圖4為擾動(dòng)孔面板示意圖的主視圖；圖5為擾動(dòng)孔的示意圖。附圖中1.蓋板 2.預(yù)制體 3.擾動(dòng)面板偶7.基座 8.底板 9.通氣孔
4.氣流板 5.底座 6.熱電 10.氣流槽 11.擾動(dòng)孔
具體實(shí)施例方式本實(shí)施例是一種化學(xué)氣相沉積爐預(yù)熱裝置，包括擾動(dòng)面板3、氣流板4和底座5。底座5安放在基座7的上表面。氣流板4逐層疊放在底座5的上表面，并且各層之間180°交錯(cuò)；所述的氣流板4的層數(shù)與進(jìn)入沉積爐中的氣體流量成正比關(guān)系，為2 5 層，當(dāng)氣體流量< 2000L/h時(shí)，氣流板4的層數(shù)為2層；當(dāng)氣體流量2000L/h 3000L/h時(shí)， 氣流板4的層數(shù)為3層；當(dāng)氣體流量> 3000時(shí)L/h時(shí)，氣流板4的層數(shù)為4層或者5層。 本實(shí)施例中，所述的氣流板4為3層。擾動(dòng)面板3置于最頂層氣流板4的上表面。在擾動(dòng)面板3的上表面安放預(yù)制體2，并在有各預(yù)制體組成的料柱頂端加裝蓋板1。熱電偶分別穿過(guò)底板8、基座7、底座5、氣流板4和擾動(dòng)面板3的中心孔，一端裝入預(yù)制體內(nèi)。擾動(dòng)面板3為圓盤(pán)狀。在擾動(dòng)面板3的中心有圓形的凹槽，該凹槽的中心有熱電偶6的過(guò)孔。環(huán)繞所述熱電偶6過(guò)孔，均布有擾動(dòng)孔11 ；所述擾動(dòng)孔11的數(shù)量根據(jù)進(jìn)入沉積爐中的氣體流量確定，為4個(gè)或6個(gè)或8個(gè)；本實(shí)施例中，擾動(dòng)孔11的數(shù)量為6個(gè)。所述擾動(dòng)孔11為斜孔，該擾動(dòng)孔的中心線與擾動(dòng)面板3表面之間的夾角為70° 85°，該角度根據(jù)料柱的高度確定，料柱的高度越高，擾動(dòng)孔的角度越大。本實(shí)施例中擾動(dòng)孔的角度為 70°。所述擾動(dòng)孔11的傾斜方向均向擾動(dòng)面板3外圓周方向。氣流板4為圓盤(pán)狀。在氣流板4的下表面有一圈軸向凸出的支撐臺(tái)，并且該支撐臺(tái)須能夠支撐料柱的重量。在氣流板4的上表面中心有圓形凹面，在所述凹面的中心有熱電偶6的過(guò)孔。在所述凹面分布有多條相互平行的條形凸臺(tái)，相鄰的凸臺(tái)之間形成了多條氣流槽10，用于增加熱輻射的表面積，以對(duì)氣體有效預(yù)熱。所述的凸臺(tái)的上表面均略低于氣流板4的表面，使相互疊放的氣流板4的上表面與上一層氣流板的下表面之間形成通過(guò)氣流的間隙，并且使最上層的氣流板4上表面與擾動(dòng)面板3的下表面之間亦有通過(guò)氣流的間隙。所述的氣流槽10的寬度根據(jù)進(jìn)入沉積爐中的氣體流量確定，為5 15mm，并且相鄰兩個(gè)氣流槽10的槽壁厚度為10mm。本實(shí)施例中，氣流槽10的寬度為10mm。
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)氣相沉積爐預(yù)熱裝置，包括蓋板、底座、熱電偶、基座和底板，其特征在于， 還包括擾動(dòng)面板和氣流板；底座安放在基座的上表面；氣流板逐層疊放在底座的上表面， 并且各層之間180°交錯(cuò)；所述的氣流板的層數(shù)為2 5層；擾動(dòng)面板置于最頂層氣流板的上表面；在擾動(dòng)面板的上表面安放預(yù)制體；在擾動(dòng)面板和氣流板的中心有熱電偶的過(guò)孔； 在擾動(dòng)面板的中心有圓形的凹槽，在該凹槽內(nèi)環(huán)繞熱電偶過(guò)孔，均布有擾動(dòng)孔；所述擾動(dòng)孔為斜孔，該擾動(dòng)孔的中心線與擾動(dòng)面板表面之間的夾角為70° 85° ；所述擾動(dòng)孔的傾斜方向均向擾動(dòng)面板外圓周方向；在氣流板的上表面中心有圓形凹面；在所述凹面上分布有多條相互平行的氣流槽。
2.如權(quán)利要求1所述一種化學(xué)氣相沉積爐預(yù)熱裝置，其特征在于，所述擾動(dòng)孔為4個(gè)或 6個(gè)或8個(gè)。
3.如權(quán)利要求1所述一種化學(xué)氣相沉積爐預(yù)熱裝置，其特征在于，在氣流板的下表面有一圈軸向凸出的支撐臺(tái)；所述氣流板的氣流槽是由在氣流板凹面內(nèi)凸出的條形凸臺(tái)之間形成的，并且所述的凸臺(tái)的上表面均略低于氣流板的表面。
4.如權(quán)利要求3所述一種化學(xué)氣相沉積爐預(yù)熱裝置，其特征在于，氣流槽的寬度為5 15mm，并且相鄰兩個(gè)氣流槽的槽壁厚度為10mm。
全文摘要
一種化學(xué)氣相沉積爐預(yù)熱裝置。通過(guò)氣流板180°增加氣體流程，延長(zhǎng)受熱時(shí)間，同時(shí)增加橫梁，擴(kuò)大熱輻射能力，達(dá)到有機(jī)氣體充分、均勻預(yù)熱的目的。在出口處增加擾動(dòng)孔，擾動(dòng)孔在同一圓周之上，同時(shí)其軸向與水平面存在一定夾角，當(dāng)預(yù)熱氣體進(jìn)入擾動(dòng)孔后，受迫沿?cái)_動(dòng)孔軸向方向噴出，結(jié)合擾動(dòng)壁的碰撞作用形成強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)氣流，隨著旋轉(zhuǎn)氣流的上升，在離心力的作用下，提前分解的有機(jī)氣體由于聚合作用形成大分子，大分子在慣性力與離心力的雙重作用下優(yōu)先進(jìn)入料柱底端，降低了軸向反混的幾率，進(jìn)而在預(yù)制體之中擴(kuò)散、沉積，達(dá)到底部增密的作用，同時(shí)未分解的氣體繼續(xù)旋轉(zhuǎn)上升，使頂部壓力氣體壓力降低，最終達(dá)到整個(gè)碳盤(pán)料柱增密的目的。
文檔編號(hào)C23C16/455GK102363878SQ201110356140
公開(kāi)日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者劉海平, 盧剛認(rèn), 張小偉, 張正參, 王小憲 申請(qǐng)人:西安航空制動(dòng)科技有限公司