一种化学气相沉积系统混气装置的制作方法

1.本发明涉及化学气相沉积设备技术领域，尤其涉及一种化学气相沉积系统混气装置。


背景技术：

2.现有生成致密的炭/炭复合材料制备中，由于化学气相沉积(cvd)制备过程可精确控制，产品性能优异，是当前工业化生产中应用最早和最广的方法，同时由于炉体尺寸变大，为保证沉积的均匀性，在炉体内设有多个独立的料柱，每个料柱单独通气，具体而言，由炉底通入碳源气体和氮气的混气，混气分别引入各料柱内，进入相应的料柱底端预热区，形成先向两侧导向分流，之后由两侧向中部汇流，再经过中部的透气通道向上流出，优化了气体的流动方向及流动方式，其中，通入的碳源气体与氮气的混合气体，需要分别控制碳源气体和氮气的流量，满足制备的工艺需求，而现有技术中很难在混气的同时，分别控制各气源的流量满足工艺的需求范围。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的在于提出一种化学气相沉积系统混气装置，以解决现有混气的同时，很难分别控制各气源的流量满足工艺需求范围的问题。
4.基于上述目的，本发明提供了一种化学气相沉积系统混气装置，设于化学气相沉积炉体的底端，包括：
5.混气罐，设于化学气相沉积炉体底端，混气罐底端连接有第一进气管和第二进气管；
6.导气管，横设于混气罐内，导气管中间固定有密封隔板，密封隔板将导气管内分隔为左右对称的气管腔，气管腔内依次设有进气腔、限流腔和出气腔，第一进气管、第二进气管分别连接于两端的进气腔，限流腔用于控制流经的气体流量，流经限流腔的气体流量高于最大限值或低于最小限值时，限流腔自动封闭；
7.出气管，分别连接于两端的出气腔上；
8.混气腔，设于混气罐内，混气腔底端连接于出气管，混气腔内设有混气通道，混气腔顶端连接有多个排气管，排气管连接于化学气相沉积炉体的底端，出气沿混气通道混合，再沿排气管排入化学气相沉积炉体内。
9.优选地，限流腔两端端部由外向内为逐渐敞口设计，限流腔内弹性连接有横柱，横柱外周侧端与限流腔内侧壁之间留有空隙，限流腔进气的气体流量低于最小限值时，横柱朝向进气方向横移，用于封闭限流腔进气一端，限流腔进气的气体流量高于最大限值时，横柱朝向出气方向横移，用于封闭限流腔出气一端，限流腔进气的气体流量介于最小限值、最大限值之间时，进气经由空隙流出限流腔。
10.优选地，横柱两端端部的外径由内向外呈逐渐减小设计。
11.优选地，横柱中部外圈固定连接有套环，套环与横柱之间为镂空设计，套环外侧固
定连接有滑块，滑块滑接于限流腔的内侧壁上，并与限流腔之间连接有弹性件。
12.优选地，出气腔上开设有连通出气管的出气口，套环侧端连接有横杆，两端的横杆分别穿设入出气腔内，并连接有横挡板，两层横挡板相贴合叠设，横挡板上开设有通气口，流经限流腔的气体流量高于最大限值或低于最小限值时，套环带动横杆横移，以使通气口与出气口相错开，用于同时封闭两端的出气口。
13.优选地，横柱的两端设计呈伸缩结构。
14.优选地，混气腔内设有螺旋叶片，螺旋叶片的外侧边缘固定于混气腔的内侧壁上，螺旋叶片与混气腔之间形成螺旋的混气通道。
15.优选地，螺旋叶片顶端与混气腔内顶端之间留有中空层，排气管与中空层相连通。
16.本发明的有益效果：通过设于化学气相沉积炉体底端的混气罐，混气罐内横设有导气管，导气管中间固定有密封隔板，通过密封隔板将导气管内分隔为左右对称的气管腔，气管腔内依次设有进气腔、限流腔和出气腔，第一进气管、第二进气管分别连接于两端的进气腔，出气管分别连接于两端的出气腔上，混气罐内设有混气腔，混气腔底端连接于出气管，混气腔内设有混气通道，混气腔顶端连接有多个排气管，排气管对应连接于化学气相沉积炉体的各料柱底端，出气腔出气沿出气管进入混气腔，并沿混气通道混合，再沿排气管排入化学气相沉积炉体内，任一限流腔的气体流量高于最大限值或低于最小限值时，限流腔自动封闭，同时出气腔自动封闭，从而解决现有混气的同时，很难分别控制各气源的流量满足工艺需求范围的问题。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明的整体结构示意图；
19.图2为本发明的混气罐内部的结构示意图；
20.图3为本发明的导气管的结构示意图；
21.图4为本发明的图3中a处的放大示意图；
22.图5为本发明的图3中b处的放大示意图；
23.图6为本发明的通气口与出气口错位封闭时的结构示意图；
24.图7为本发明的图6中c处的放大示意图。
25.图中标记为：
26.1、化学气相沉积炉体；2、混气罐；3、第一进气管；4、第二进气管；5、导气管；6、密封隔板；7、进气腔；8、限流腔；9、出气腔；91、出气口；10、出气管；11、混气腔；12、排气管；13、横柱；14、套环；15、滑块；16、弹性件；17、横杆；18、横挡板；181、通气口；19、螺旋叶片；20、中空层。
具体实施方式
27.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发
明进一步详细说明。
28.需要说明的是，除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
29.如图1至图7所示，一种化学气相沉积系统混气装置，设于化学气相沉积炉体1的底端，包括设于化学气相沉积炉体1底端的混气罐2，混气罐2底端连接有第一进气管3和第二进气管4，混气罐2内横设有导气管5，导气管5中间固定有密封隔板6，密封隔板6将导气管5内分隔为左右对称的气管腔，气管腔内依次设有进气腔7、限流腔8和出气腔9，第一进气管3、第二进气管4分别连接于两端的进气腔7，限流腔8用于控制流经的气体流量，流经限流腔8的气体流量高于最大限值或低于最小限值时，限流腔8自动封闭，出气管10分别连接于两端的出气腔9上，混气罐2内设有混气腔11，混气腔11底端连接于出气管10，混气腔11内设有混气通道，混气腔11顶端连接有多个排气管12，排气管12连接于化学气相沉积炉体1的底端，出气沿混气通道混合，再沿排气管12排入化学气相沉积炉体1内。
30.本发明通过设于化学气相沉积炉体1底端的混气罐2，混气罐2底端连接有第一进气管3和第二进气管4，用于分别通入碳源气体、氮气，具体的，碳源气体采用天然气，实际工艺中，控制碳源气体流量5-50m3/h，氮气的流量为0-12.5m3/h，混气罐2内横设有导气管5，导气管5中间固定有密封隔板6，通过密封隔板6将导气管5内分隔为左右对称的气管腔，气管腔内依次设有进气腔7、限流腔8和出气腔9，进气腔7、限流腔8和出气腔9沿逐渐靠近密封隔板6的方向依次连通设置，第一进气管3、第二进气管4分别连接于两端的进气腔7，限流腔8用于控制流经的气体流量，流经限流腔8的气体流量高于最大限值或低于最小限值时，限流腔8自动封闭，停止出气，出气管10分别连接于两端的出气腔9上，混气罐2内设有混气腔11，混气腔11底端连接于出气管10，混气腔11内设有混气通道，混气腔11顶端连接有多个排气管12，排气管12对应连接于化学气相沉积炉体1的各料柱底端，出气腔9出气沿出气管10进入混气腔11，并沿混气通道混合，再沿排气管12排入化学气相沉积炉体1内，任一限流腔8的气体流量高于最大限值或低于最小限值时，限流腔8自动封闭，同时出气腔9自动封闭，从而解决现有混气的同时，很难分别控制各气源的流量满足工艺需求范围的问题。
31.在本发明的实施例中，如图2至图7所示，限流腔8两端端部由外向内为逐渐敞口设计，限流腔8内弹性连接有横柱13，横柱13外周侧端与限流腔8内侧壁之间留有空隙，初始状态下，即通入气体流量为零时，横柱13在弹性力作用下横移，封堵限流腔8的进气一端，限流腔8进气的气体流量低于最小限值时，横柱13朝向进气方向横移，用于封闭限流腔8进气一端，限流腔8进气的气体流量高于最大限值时，横柱13朝向出气方向横移，用于封闭限流腔8出气一端，只有限流腔8进气的气体流量介于最小限值、最大限值之间时，进气经由空隙流出限流腔8。
32.优选的，横柱13两端端部的外径由内向外呈逐渐减小设计，利于紧密封闭限流腔8
两端。
33.其中，横柱13中部外圈固定连接有套环14，套环14与横柱13之间为镂空设计，例如套环14与横柱13之间通过多个连杆固定连接，但留有用于通气的镂空区域，套环14外侧固定连接有滑块15，滑块15滑接于限流腔8的内侧壁上，并与限流腔8之间连接有弹性件16，具体的，弹性件16为连接于滑块15两侧的弹簧件。
34.其中，出气腔9上开设有用于连通出气管10的出气口91，套环14侧端连接有横杆17，两端的横杆17分别穿设入出气腔9内，并连接有横挡板18，从而两端的横杆17分别连接的横挡板18均穿入出气口91底端，两层横挡板18相贴合叠设，横挡板18上开设有通气口181，流经限流腔8的气体流量高于最大限值或低于最小限值时，套环14带动横杆17同步横移，以使通气口181与出气口91相错开，用于同时封闭两端的出气口91，从而任一限流腔8的气体流量高于最大限值或低于最小限值时，横柱13横移封闭相应的限流腔8，同时横杆17同步横移，封闭两端的出气口91，两端的出气腔9均停止出气，避免通入化学气相沉积炉体1内的气体混乱。
35.优选的，横柱13的两端设计呈伸缩结构，从而可灵活调节适用不同气体流量范围，同时，横杆17也设计呈伸缩结构，以适应调节关闭出气腔9的气体流量范围，具体的，伸缩结构可采用电动伸缩杆结构，便捷控制。
36.在本发明的实施例中，混气腔11内设有螺旋叶片19，螺旋叶片19的外侧边缘固定于混气腔11的内侧壁上，螺旋叶片19与混气腔11之间形成螺旋的混气通道，混气沿混气通道螺旋上升，达到高效混合的效率。
37.在本发明的实施例中，螺旋叶片19顶端与混气腔11内顶端之间留有中空层20，排气管12与中空层20相连通，充分混合的混气由中空层20均匀分向各排气管12，再通入化学气相沉积炉体1的各料柱底端，实现有效混合进气。
38.所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
39.本发明旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种化学气相沉积系统混气装置，设于化学气相沉积炉体(1)的底端，其特征在于，包括：混气罐(2)，设于所述化学气相沉积炉体(1)底端，所述混气罐(2)底端连接有第一进气管(3)和第二进气管(4)；导气管(5)，横设于所述混气罐(2)内，所述导气管(5)中间固定有密封隔板(6)，所述密封隔板(6)将所述导气管(5)内分隔为左右对称的气管腔，所述气管腔内依次设有进气腔(7)、限流腔(8)和出气腔(9)，所述第一进气管(3)、所述第二进气管(4)分别连接于两端的所述进气腔(7)，所述限流腔(8)用于控制流经的气体流量，流经限流腔(8)的气体流量高于最大限值或低于最小限值时，所述限流腔(8)自动封闭；出气管(10)，分别连接于两端的所述出气腔(9)上；混气腔(11)，设于所述混气罐(2)内，所述混气腔(11)底端连接于所述出气管(10)，所述混气腔(11)内设有混气通道，所述混气腔(11)顶端连接有多个排气管(12)，所述排气管(12)连接于所述化学气相沉积炉体(1)的底端，出气沿所述混气通道混合，再沿所述排气管(12)排入所述化学气相沉积炉体(1)内。2.根据权利要求1所述的一种化学气相沉积系统混气装置，其特征在于，所述限流腔(8)两端端部由外向内为逐渐敞口设计，所述限流腔(8)内弹性连接有横柱(13)，所述横柱(13)外周侧端与所述限流腔(8)内侧壁之间留有空隙，所述限流腔(8)进气的气体流量低于最小限值时，所述横柱(13)朝向进气方向横移，用于封闭所述限流腔(8)进气一端，所述限流腔(8)进气的气体流量高于最大限值时，所述横柱(13)朝向出气方向横移，用于封闭所述限流腔(8)出气一端，所述限流腔(8)进气的气体流量介于最小限值、最大限值之间时，进气经由所述空隙流出所述限流腔(8)。3.根据权利要求2所述的一种化学气相沉积系统混气装置，其特征在于，所述横柱(13)两端端部的外径由内向外呈逐渐减小设计。4.根据权利要求2所述的一种化学气相沉积系统混气装置，其特征在于，所述横柱(13)中部外圈固定连接有套环(14)，所述套环(14)与所述横柱(13)之间为镂空设计，所述套环(14)外侧固定连接有滑块(15)，所述滑块(15)滑接于所述限流腔(8)的内侧壁上，并与所述限流腔(8)之间连接有弹性件(16)。5.根据权利要求4所述的一种化学气相沉积系统混气装置，其特征在于，所述出气腔(9)上开设有连通所述出气管(10)的出气口(91)，所述套环(14)侧端连接有横杆(17)，两端的所述横杆(17)分别穿设入所述出气腔(9)内，并连接有横挡板(18)，两层所述横挡板(18)相贴合叠设，所述横挡板(18)上开设有通气口(181)，流经所述限流腔(8)的气体流量高于最大限值或低于最小限值时，所述套环(14)带动所述横杆(17)横移，以使所述通气口(181)与所述出气口(91)相错开，用于同时封闭两端的出气口(91)。6.根据权利要求2所述的一种化学气相沉积系统混气装置，其特征在于，所述横柱(13)的两端设计呈伸缩结构。7.根据权利要求1所述的一种化学气相沉积系统混气装置，其特征在于，所述混气腔(11)内设有螺旋叶片(19)，所述螺旋叶片(19)的外侧边缘固定于所述混气腔(11)的内侧壁上，所述螺旋叶片(19)与所述混气腔(11)之间形成螺旋的混气通道。8.根据权利要求7所述的一种化学气相沉积系统混气装置，其特征在于，所述螺旋叶片
(19)顶端与所述混气腔(11)内顶端之间留有中空层，所述排气管(12)与所述中空层相连通。

技术总结
本发明涉及化学气相沉积设备技术领域，具体涉及一种化学气相沉积系统混气装置，通过混气罐内横设有导气管，密封隔板将导气管内分隔为左右对称的气管腔，气管腔内依次设有进气腔、限流腔和出气腔，第一进气管、第二进气管分别连接于两端的进气腔，出气管分别连接于两端的出气腔上，混气罐内设有混气腔，混气腔底端连接于出气管，混气腔顶端连接有多个排气管，出气腔出气沿出气管进入混气腔，并沿混气通道混合，再沿排气管排入化学气相沉积炉体内，任一限流腔的气体流量高于最大限值或低于最小限值时，限流腔自动封闭，同时出气腔自动封闭，从而解决现有混气的同时，很难分别控制各气源的流量满足工艺需求范围的问题。的流量满足工艺需求范围的问题。的流量满足工艺需求范围的问题。


技术研发人员：章劲草 骆军 王刚 陶军
受保护的技术使用者：芜湖天鸟高新技术有限公司
技术研发日：2023.04.04
技术公布日：2023/7/18