[发明专利]一种大型电阻式双真空气相沉炭装置

说明书

技术领域

本发明属于炭/炭复合材料装备技术领域，尤其是涉及一种大型电阻式双真空气相沉炭装置。

背景技术

目前，国内外采用等温法CVI(化学气相渗透)工艺生产炭/炭复合材料的设备主要有两种类型：第一种类型是采用中频感应式的外热CVI工艺设备，如法国Carbon Industie公司，英国Dunlop公司，美国Goodyear，Bendix，B.F.Goodrich公司和我国西安航空制动有限公司，山东鲁航材料有限公司等均采用中频感应式的外热等温法CVI工艺设备，其最大炉膛直径为2.5m，可生产2.0m以下的炭/炭产品，其沉炭温度可达到1200℃，但其弱点是制造成本高，投资大。第二种类型是西安航天复合材料研究所采用的电阻式外热等温法CVI工艺设备，炉内罐直径最大为Φ2000mm，炉外罐内壁为耐火砖保温，铁铬合金加热丝放置在耐火搁砖上，沉炭温度为850～1050℃，炉盖为水冷塞头式结构，塞头底板为耐热钢板，但该设备的弱点是：第一、耐火砖炉衬及电阻丝搁砖，蓄热大，保温效果差，耗能高，冷炉时间长，生产周期长且成本高；第二、炉盖塞头底板耐热钢板高温状态下渗碳严重，脆裂、变形、使用寿命短且维修成本高；第三、炉外罐炉底部没有水冷结构，冷炉时间长且生产周期长。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种大型电阻式双真空气相沉炭装置，其结构简单、设计合理、组装方便且使用操作简便、使用效果好，采用双真空结构有效解决了耐热钢在800℃～1060℃工作环境中的热变形问题，同时设备耗能低，制造成本低，能生产直径为3米以上的炭/炭复合材料产品。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种大型电阻式双真空气相沉炭装置，其特征在于：包括炉外罐、布设在炉外罐内壁上的陶瓷纤维炉衬、采用悬挂装置悬挂固定在陶瓷纤维炉衬内侧的多个镍铬加热带、与炉外罐内部相通的真空管路一、布设在炉外罐内部且对炉外罐内部温度进行实时检测的温度检测单元、与所述温度检测单元进行电连接的控制柜、由上至下同轴套装在炉外罐内且下部悬空的炉内罐、由下至上插入至炉内罐内的进气管、与炉内罐内部相通的真空管路二和盖在炉内罐上的密封炉盖，所述真空管路一和真空管路二的外端部均与抽真空设备相接，所述炉内罐上部吊挂在炉外罐的上部炉口上且所述密封炉盖与炉内罐之间通过橡胶密封圈进行密封，所述炉外罐的侧壁、炉内罐底部、陶瓷纤维保温层和石墨底板上对应开有供进气管安装的安装孔，且进气管与炉外罐和炉内罐之间均进行密封连接，所述陶瓷纤维炉衬的结构和尺寸与炉外罐内型面的结构和尺寸均相同；多个所述镍铬加热带均匀布设在陶瓷纤维炉衬上，多个所述镍铬加热带和所述温度检测单元组成炉外罐的加热与测温装置，所述真空管路一和所述抽真空设备组成炉外罐的抽真空装置，所述真空管路二和所述抽真空设备组成炉内罐的抽真空装置，且炉外罐的抽真空装置和炉内罐的抽真空装置形成双真空装置；所述炉内罐底部布设有陶瓷纤维保温层一且陶瓷纤维保温层一上水平铺设有一个石墨底板，所述密封炉盖下部设置有由上至下塞入炉内罐内的塞头式保温筒，塞头式保温筒内部铺设有一层陶瓷纤维保温层二，陶瓷纤维保温层二上固定有一个外侧贴有柔性石墨纸的硬化炭毡板且陶瓷纤维保温层二和硬化炭毡板通过紧固装置固定在所述密封炉盖上，所述陶瓷纤维保温层一和石墨底板组成炉内罐的底部保温装置，且塞头式保温筒、陶瓷纤维保温层二和硬化炭毡板组成炉内罐的顶部保温装置。

上述一种大型电阻式双真空气相沉炭装置，其特征是：所述炉内罐的直径为Φ1000mm～3500mm且其高度为1500mm～5000mm。

上述一种大型电阻式双真空气相沉炭装置，其特征是：所述炉外罐的上部炉口设置有用于与炉内罐进行密封连接的连接法兰一，且所述连接法兰一为内部布设有循环冷却水管路的水冷法兰；炉内罐的炉口设置有用于连接炉内罐和所述密封炉盖的连接法兰二，且所述连接法兰二为内部布设有循环冷却水管路的水冷法兰。

上述一种大型电阻式双真空气相沉炭装置，其特征是：所述炉外罐底部布设有由一路或多路循环冷却水管路组成且对炉内罐底部进行散热的水冷装置。