專利名稱：制造飛機炭剎車盤的炭管式多料柱大型氣相沉積爐的制作方法
專利說明
一、技術(shù)領(lǐng)域本實用新型屬于飛機炭剎車盤制造設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種制造飛機炭剎車盤的炭管式多料柱大型氣相沉積爐。
二背景技術(shù)：
化學(xué)氣相滲透(CVI)是制造飛機炭剎車盤的首選工藝方法，它是將炭纖維預(yù)制體置于專用的CVI爐內(nèi)，加熱至所要求的溫度，通入氣態(tài)前軀體(碳?xì)浠衔?，氣體熱解后擴散至含較大孔隙的預(yù)制體中，將碳沉積在炭纖維周圍和空隙中使預(yù)制體致密化最終形成炭/炭復(fù)合材料剎車盤(炭盤)，此過程簡稱CVI致密化工藝。根據(jù)工藝過程中溫度與壓力控制及氣體流向可將其分為等溫法、壓差法、熱梯度法等。由于工藝方法不同，所用CVI爐也不完全相同。
采用CVI工藝生產(chǎn)飛機炭剎車盤的CVI爐有以下類型1.等溫法CVI爐它是最早采用的也是應(yīng)用最為廣泛的設(shè)備，炭纖維預(yù)制體置于爐內(nèi)均熱空間里，反應(yīng)氣體從預(yù)制體表面流過并擴散至預(yù)制體內(nèi)部。目前主要炭盤制造商如Messier(法國)、Dunlop(英國)等公司均采用此類設(shè)備。根據(jù)爐膛有效尺寸的大小等溫法CVI爐可選用不同加熱方式(中頻感應(yīng)，石墨電阻)及一次裝爐量，其中以大型中頻感應(yīng)爐居多。其特點是可適應(yīng)大批量生產(chǎn)(一次經(jīng)濟裝爐量可達(dá)400-500盤)，產(chǎn)品綜合性能穩(wěn)定，一致性好，產(chǎn)品尺寸不變限制。但是，其沉積速率較低，工藝周期較長，需大型感應(yīng)器和石墨發(fā)熱體與之配套，實現(xiàn)起來較為困難。
2.壓差法CVI爐這是某些廠商制造炭盤的主要設(shè)備，它與等溫法CVI爐一樣，炭纖維預(yù)制體置于爐內(nèi)均熱空間里，不同之處在于是氣體強制流過預(yù)制體，在預(yù)制體中心和外表面形成壓力差。此法特別適于炭盤類零件，其沉積速率較等溫法CVI有明顯提高，但是其裝爐量一般僅50-60盤，要實現(xiàn)大批量生產(chǎn)需多臺設(shè)備。
3.熱梯度法ZL200320121747.X(制造飛機炭剎車盤的外熱梯度氣相沉積爐)、ZL200310115118.0(炭剎車盤負(fù)壓定向流外熱梯度化學(xué)滲透方法及其設(shè)備)ZL00226753.5(飛機用炭剎車盤的氣相沉積爐)、ZL00113952.5(飛機炭剎車盤的快速氣相沉積炭方法及其設(shè)備)，這些專利所述工藝可簡稱為熱梯度法，它是在熱梯度CVI爐內(nèi)實現(xiàn)的，其特點是在負(fù)壓下在預(yù)制體徑向建立熱梯度，預(yù)制體致密過程由高溫面向低溫面逐漸延伸直至內(nèi)外密度基本一致時為止。此法沉積速率明顯高于等溫法和壓差法CVI，但是此法一次裝爐量少(一般40-60盤左右)產(chǎn)品一致性難以保證，同時，還需增加后續(xù)樹脂炭增密工序。
三
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于改進已有技術(shù)的不足而提供一種適用于大批量生產(chǎn)、工藝適應(yīng)性較強、可用于等溫法和壓差法、造價相對低廉采用石墨電阻方式加熱、不需大型感應(yīng)器和石墨發(fā)熱體的制造飛機炭剎車盤的炭管式多料柱大型氣相沉積爐。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，制造飛機炭剎車盤的炭管式多料柱大型氣相沉積爐，是由水冷爐底、水冷爐體、真空接口和水冷爐蓋組成，其特點是在爐體內(nèi)設(shè)有多個料柱單元，每個料柱單元最外層為保溫筒，保溫筒固定在爐底上并與料柱單元同心，保溫筒的上端設(shè)有保溫蓋，保溫筒內(nèi)設(shè)有固定在爐底絕緣座上的筒形石墨發(fā)熱體，石墨發(fā)熱體底面兩側(cè)凸耳部各有一個導(dǎo)電桿連接孔，導(dǎo)電桿上端穿過爐底與石墨發(fā)熱體緊密連接，下端與電源匯流排連接，石墨發(fā)熱體內(nèi)底部設(shè)有石墨吊板和石墨托架，筒形沉積室放置于石墨吊板上，進氣管穿過爐底并伸入沉積室中心。
為了進一步實現(xiàn)本實用新型的目的，可以是所述的料柱單元的數(shù)量是3的倍數(shù)且座落在爐底上，料柱單元在爐體內(nèi)均勻分布且以中心為基準(zhǔn)彼此與爐體的中心或內(nèi)壁等距。
為了進一步實現(xiàn)本實用新型的目的，可以是在保溫筒的上部、側(cè)面以及料柱單元的中心各設(shè)有一個測溫或控溫?zé)犭娕急Ｗo套管，熱電偶插在套管中。
本實用新型與已有技術(shù)相比具有以下顯著特點和積極效果(1)與傳統(tǒng)大型CVI爐不同，本設(shè)備爐膛內(nèi)有多個管式石墨發(fā)熱體，每一發(fā)熱體構(gòu)成一料柱單元，待處理炭盤置于發(fā)熱體中，依靠發(fā)熱體熱源及由底部輸入氣體等實現(xiàn)CVI過程，根據(jù)需要可在爐體內(nèi)布置多個料柱，所有料柱均放置于爐底上，必要時通過爐底升降機構(gòu)進出爐膛，使單臺設(shè)備一次裝爐量可達(dá)100-600盤不等，適合飛機炭盤產(chǎn)品大批量生產(chǎn)需要，同時又避免采用感應(yīng)式加熱所需大型感應(yīng)器和石墨發(fā)熱體及相應(yīng)可控硅變頻器等，設(shè)備造價較低，實現(xiàn)起來容易。
(2)料柱單元以管式石墨發(fā)熱體為中心，它通過導(dǎo)電桿與爐底電源匯流排相連，發(fā)熱體外有炭纖維保溫筒和蓋板，內(nèi)腔下部有石墨托架，托架上放置石墨吊板和筒狀沉積室及蓋板，利于加熱保溫，保證產(chǎn)品質(zhì)量，同時方便原料和成品的吊裝。
(3)CVI用氣體經(jīng)各料柱中心石墨進氣管送入沉積室，各沉積室廢氣通過沉積室上蓋板排氣孔匯入爐體上部空間由抽氣口經(jīng)真空系統(tǒng)排出，可通過選擇不同種類碳?xì)浠衔餁怏w種類和調(diào)節(jié)不同料柱氣體用量實現(xiàn)熱解炭結(jié)構(gòu)可控，確保盤體達(dá)到所需性能要求。
(4)每個石墨發(fā)熱體中心部上下各設(shè)一支測溫?zé)犭娕?，發(fā)熱體中部側(cè)向設(shè)一控溫?zé)犭娕?，可以有效控制溫度?br> (5)炭盤預(yù)制體疊放及沉積室安裝在爐外進行，其疊放方式可按工藝要求選定(等溫或壓差法)，不僅和現(xiàn)行大型CVI爐一樣采用等溫法CVI工藝疊放，還可采用壓差法CVI工藝疊放，裝好的帶沉積室的預(yù)制體可通過底部吊板從爐體上部裝入發(fā)熱體中。
(6)采用與料柱數(shù)相適應(yīng)的真空炭管爐用三相功率可調(diào)電源，保證每一發(fā)熱體輸入功率一致，同爐產(chǎn)品質(zhì)量一致性好，便于控制批次產(chǎn)品質(zhì)量。
(7)根據(jù)料柱單元數(shù)量確定爐體、爐蓋、爐體尺寸及相應(yīng)電源、真空、送氣裝置容量及結(jié)構(gòu)等。
四以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細(xì)說明。


圖1為本實用新型爐體的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為
圖1的俯向剖視圖。
圖3為本實用新型的另一種俯向結(jié)構(gòu)示意圖。
五、具體實施方案實施例1，制造飛機炭剎車盤的炭管式多料柱大型氣相沉積爐，參照
圖1、圖2，水冷爐體2放置在水冷爐底1上，其上部側(cè)向設(shè)有真空接口3，爐體2上蓋水冷爐蓋4，在爐體內(nèi)設(shè)有料柱單元10，料柱單元10的數(shù)量是3的倍數(shù)且均勻分布在爐體1腔內(nèi)，即料柱單元10可以是3、6、9、12、15或18及以上，本實施例中料柱單元10為3個，爐體內(nèi)徑約為1800mm，每個料柱單元10在爐體2內(nèi)均勻分布且以中心為基準(zhǔn)彼此間與爐體2中心或內(nèi)壁等距，料柱單元10最外層為保溫筒7，保溫筒7安放在水冷爐底1上，保溫筒7的上端設(shè)有保溫蓋6，保溫筒7內(nèi)設(shè)有固定在爐底1絕緣座上的筒形石墨發(fā)熱體8，石墨發(fā)熱體8底面兩側(cè)凸耳部各有一個導(dǎo)電桿連接孔，導(dǎo)電桿15上端穿過爐底1與石墨發(fā)熱體8連接孔緊密連接，下端與電源匯流排16連接，石墨發(fā)熱體8內(nèi)底部中心設(shè)有石墨托架14和石墨吊板13，筒形沉積室9放置于石墨吊板13上，石墨托架14固定在爐底1上，進氣管11從爐底1穿過并伸入沉積室9中心，進氣管11下部側(cè)孔與送氣系統(tǒng)相連，在每一料柱10中保溫筒7、石墨發(fā)熱體8、筒形沉積室9、石墨吊板13、石墨托架14、進氣管11等均保持同心。在保溫筒7的上部、側(cè)面以及料柱單元10的中心各設(shè)有一個測溫或控溫?zé)犭娕急Ｗo套管5、12、17，熱電偶插在套管中，這構(gòu)成本實用新型一種結(jié)構(gòu)。
實施例2，制造飛機炭剎車盤的炭管式多料柱大型氣相沉積爐，參照
圖1、圖3，是在實施例1的基礎(chǔ)上，料柱單元10的數(shù)量設(shè)置為18個，爐體內(nèi)徑約為4500mm，一次裝爐量可達(dá)600余盤，其它與工作時，首先將待處理炭纖維預(yù)制體疊放在石墨吊板13上，套上筒形沉積室9，然后，整體吊入石墨發(fā)熱體8內(nèi)，待每個料柱10全部吊裝完畢后蓋上爐蓋4、抽真空、升溫，溫度達(dá)要求值后，氣體經(jīng)進氣管11的進氣孔進入沉積室9內(nèi)，完成CVI后余氣及付產(chǎn)物由保溫蓋6出口匯入爐體2上部經(jīng)真空接口3排出，底部和上部熱電偶管5、17用于測定爐溫，側(cè)面熱電偶管12用于控制爐溫，出爐時通過石墨吊板13將處理過的炭纖維預(yù)制體連同筒形沉積室9一起從石墨發(fā)熱體8內(nèi)吊出。
權(quán)利要求1.制造飛機炭剎車盤的炭管式多料柱大型氣相沉積爐，是由水冷爐底(1)、水冷爐體(2)、真空接口(3)和水冷爐蓋(4)組成，其特征是在爐體(2)內(nèi)設(shè)有多個料柱單元(10)，每個料柱單元(10)最外層為保溫筒(7)，保溫筒(7)固定在爐底上并與料柱單元(10)同心，保溫筒(7)的上端設(shè)有保溫蓋(6)，保溫筒(7)內(nèi)設(shè)有固定在爐底(1)絕緣座上的筒形石墨發(fā)熱體(8)，石墨發(fā)熱體(8)底面兩側(cè)凸耳部各有一個導(dǎo)電桿連接孔，導(dǎo)電桿(15)上端穿過爐底(1)與石墨發(fā)熱體(8)緊密連接，下端與電源匯流排(16)連接，石墨發(fā)熱體(8)內(nèi)底部設(shè)有石墨吊板(13)和石墨托架(14)，筒形沉積室(9)放置于石墨吊板(13)上，進氣管(11)穿過爐底并伸入沉積室(9)中心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造飛機炭剎車盤的炭管式多料柱大型氣相沉積爐，其特征是所述的料柱單元(10)的數(shù)量是3的倍數(shù)且座落在爐底(1)上，料柱單元(10)在爐體(2)內(nèi)均勻分布且以中心為基準(zhǔn)彼此與爐體(2)的中心或內(nèi)壁等距。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造飛機炭剎車盤的炭管式多料柱大型氣相沉積爐，其特征是在保溫筒(7)的上部、側(cè)面以及料柱單元(10)的中心各設(shè)有一個測溫或控溫?zé)犭娕急Ｗo套管(5)、(12)、(17)，熱電偶插在套管中。
專利摘要本實用新型公開了制造飛機炭剎車盤的炭管式多料柱大型氣相沉積爐，是在爐體內(nèi)設(shè)有多個料柱單元，料柱單元最外層為保溫筒，保溫筒固定在爐底上并與料柱單元同心，保溫筒內(nèi)設(shè)有固定在爐底絕緣座上的筒形石墨發(fā)熱體，石墨發(fā)熱體的導(dǎo)電桿與電源匯流排連接，石墨發(fā)熱體內(nèi)底部設(shè)有石墨吊板和石墨托架，筒形沉積室放置于石墨吊板上，進氣管穿過爐底并伸入沉積室中心，本實用新型具有適用于大批量生產(chǎn)、工藝適應(yīng)性較強、可用于等溫法和壓差法、造價相對低廉采用石墨電阻方式加熱、不需大型感應(yīng)器和石墨發(fā)熱體的特點。
文檔編號F27B14/04GK2903095SQ200620082888
公開日2007年5月23日 申請日期2006年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月7日
發(fā)明者郝廣政, 田樹民, 閆根程, 欒吉崗, 趙裕生, 劉玉清, 莊敬文, 曹家文 申請人:煙臺冶金新材料研究所