專利名稱：一種多層隔熱筒裝置及其制備方法
技術領域：
本發明屬于隔熱保溫技術領域，特別涉及一種用于隔熱保溫的多層隔熱筒裝置，另外本發明還涉及隔熱筒的制備方法。
背景技術：
碳纖維氈是一種制備碳/碳復合結構材料和碳/碳復合隔熱材料的坯體材料。碳/碳復合隔熱材料由于具有導熱系數小、熱容量低、密度小、線膨脹系數小、耐高溫、耐熱沖擊強、耐化學腐蝕性強、高純無污染等優異的性能，廣泛應用于航空航天、通訊光纖、新能源、高性能陶瓷制備、晶體生長領域，而隨著新能源光伏產業的發展，它又成為當前多晶硅鑄錠爐及單晶硅直拉爐熱場中必不可少的隔熱材料，廣受關注。工業用的許多爐體都是圓形加熱系統，因此其保溫裝置也采用圓筒狀保溫筒來實現。目前，我國保溫用碳氈圓筒的制備方法主要有兩種一、采用軟碳氈包裹在石墨材料制成的保溫筒上組成；二、采用石墨軟氈體纏繞圓筒模具制作胚體，經均勻滲入固化劑后加壓固化定型，后經過碳化、石墨化處理得到固化碳氈保溫筒(如專利號200610136811. X)。前一種方法制備的碳氈保溫筒的保溫效果一般，而且擠占空間大，使用壽命短；而后一種方法制備的固化碳氈每個保溫筒都要在模具上完成，模具數量有限的時候，會延長制作時間，存在制作成本高，空心圓筒在儲存和運輸過程中容易損壞等問題，而且這種保溫筒為一個整體，若某一處損壞，需整體更換，導致使用成本上升。
發明內容
本發明克服上述不足問題，目的是提供一種多層隔熱筒裝置，該裝置結構簡單，可拆卸分批貯存，節省了空間，降低了制作時間，而且延長了使用壽命，節約了生產成本。本發明還提供了多層隔熱筒的制法，工藝簡單，易于加工，提升了保溫效果，滿足了使用要求。本發明為實現上述目的所采用的技術方案是一種多層隔熱筒裝置，其特征是至少由兩個單層隔熱筒內外相對滑動套裝組成，其中最內層隔熱筒是由板條單元活動拼接而成的板條型隔熱筒，其他層隔熱筒采用板條單元活動拼接成的板條型隔熱筒或整體型隔熱筒。所述相鄰的單層隔熱筒之間通過滑動構件相對滑動套裝。所述板條單元由碳纖維氈制成的圓弧狀板條，板條弧度為2 /n，其中n > 4，板條的一個側壁上加工有凹槽，另一個側壁上加工有凸起，凹槽和凸起相匹配。所述隔熱筒由板條單元的凹槽與相鄰板條單元的凸起滑動銜接，η塊板條單元依次活動拼接而成。所述整體隔熱筒由碳纖維氈制作成的單個空心圓筒狀。所述滑動構件采用導向條和滑槽構成，導向條固定安裝于外層隔熱筒內壁或內層隔熱筒外壁，滑槽7固定安裝于內層隔熱筒外壁或外層隔熱筒內壁，導向條和滑槽滑動銜接。
一種多層隔熱筒的制備方法，包括制備板條單元和組裝，具體工藝是第一步制備板條單元首先用碳纖維氈經過固化、熱處理工藝制備弧形板條單元，然后在板條單元兩側上分別機加工出凹槽和凸起，備用；
第二步組裝將板條單元活動拼接成單層隔熱筒，外層隔熱筒和內層隔熱筒滑動套裝得到多層隔熱筒。所述第一步制備板條單元將碳纖維氈浸入樹脂質量分數為10-30%樹脂-酒精溶液的固化劑中至碳纖維氈充分吸收固化劑，取出后在室溫下放置至固化劑不再下滴，然后將碳纖維氈放入模具中，模具根據板條單元規格開設，弧度為2 π /n，其中n為板條單元數目且η彡4，在60-100°C下加壓I. 2X IO4 I. 8X IO4Pa固化3_7h，再升溫到140_180°C深度固化8-12h，固化成型后放入高溫爐中1200-1400°C下碳化處理48_72h，最后放入真空石墨燒結爐中2000°C以上進行石墨化處理120-144h，將板條單元的兩側進行機加工，在其兩側分別加工出一個凹槽和一個凸起，制得板條單元備用。所述隔熱筒裝有滑動構件，其中滑動構件的制法同板條單元的制法；帶有滑動構 件的多層隔熱筒組裝時，將一塊板條單元的凹槽與另一塊板條單元的凸起銜接，η塊板條單元依次活動拼接成空心圓筒狀單層隔熱筒，在外層隔熱筒內壁固定安裝滑槽，在內層隔熱筒外壁對應固定安裝相同個數的導向條，將滑槽和導向條銜接，最終得到多層隔熱筒，隔熱筒內外層之間通過滑槽和導向條的相對滑動套裝。本發明裝置的顯著效果是1)多層隔熱筒主要由圓弧形碳纖維板條相互拼接而成，其板條主要由碳氈或短碳纖維與樹脂混合后經過模具壓制成型，可根據所需尺寸和工作環境制作出形狀各異的隔熱筒；2)多瓣式的拼接結構可以針對隔熱筒的局部損壞部分進行局部替代修復，延長隔熱筒的使用壽命，節約生產隔熱筒所需原材料，減小更換整個隔熱筒所需成本；3)采用多瓣式結構可以有效避免因熱膨脹產生的應力所引起的開裂，另外儲存和運輸時可以拆卸成片狀板條，節省儲存和運輸的空間和成本；4)該隔熱筒的筒壁厚度可以根據具體工作時所需隔熱效果進行相應調整，主要是通過抽掉部分隔熱筒層數來加快降溫過程中的熱量散失，從而實現較快的冷卻，縮短生產周期。本發明提供了一種制備多層隔熱筒的方法，該方法操作簡單，易于實現，通過該方法可以制得制備成本低、使用壽命長、保溫散熱率可控、便于儲存和運輸的碳纖維氈多層隔熱筒。
圖I為多層隔熱筒裝置的整體結構示意圖。圖2為圖I中板條單元結構示意圖。圖3為圖I中滑動構件分解立體圖。圖4為圖I中多層隔熱筒裝置相對滑動后的示意圖。圖5為三層結構隔熱筒裝置的結構示意圖。圖中，I、內層隔熱筒，2、滑動構件，3、板條單元，4、凹槽，5、凸起，6、滑槽，7、導向條8、中間層隔熱筒9、外層隔熱筒。
具體實施例方式 下面結合具體實施例和附圖詳細說明本發明，但本發明并不局限于具體實施例。實施例I如圖I所示的一種多層隔熱筒裝置，由兩個單層隔熱筒內外相對滑動套裝組成，其中最內層隔熱筒是由板條單元3活動拼接而成的板條型隔熱筒，外層隔熱筒也采用板條單元活動拼接成的板條型隔熱筒，板條型隔熱筒由η塊板條單元依次活動拼接而成，板條單元由碳纖維氈制成的圓弧狀板條，板條弧度為2 π/η，板條的一個側壁上加工有凹槽，另一個側壁上加工有凸起，凹槽和凸起相匹配，其中η = 6-8，板條單元的凹槽4與相鄰板條單元的凸起5滑動銜接制成板條型隔熱筒。內層和外層隔熱筒之間通過滑槽6和導向條7拼接起來，得到多層隔熱筒裝置，內層隔熱筒和外層隔熱筒之間通過滑槽6和導向條7滑動安裝，相對滑動來運動，如圖4所示。抽去內層隔熱筒，保溫厚度減小，散熱加快，添加內層隔熱筒，保溫厚度增大，散熱減慢，內外層隔熱筒之間的相對位置可以調節散熱快慢、控制保溫時間。其制備方法具體實施步驟如下
第一步制備板條單元和滑動構件根據需求尺寸，確定多層隔熱筒板條單元3和滑動構件2的尺寸和弧度；根據所確定的尺寸和弧度，設計制備板條單元3和滑動構件2相應的 模具；將碳纖維氈滲入樹脂質量分數為10%樹脂-酒精溶液的固化劑中至炭氈充分吸收固化劑，取出后在室溫下放置至固化劑不再下滴，之后放入到弧度為2 π/η (η為板條單元數目，一般為6-8)的模具中，在60°C下加壓I. 2 X IO4Pa,固化3h后升溫到140°C深度固化8h，固化成型后放入高溫爐中1200°C下碳化處理48h，最后放入真空石墨燒結爐中2000°C以上進行石墨化處理120h，制得滑動構件2 ;將板條單元進行機加工，在其兩側加工出圖3所示的凹槽4和凸起5，制得板條單元3，任何兩塊板條單元之間可以相互拼接和拆卸，相互拼接后可以組成單層隔熱筒，拆卸后節省空間，方便運輸、儲存。第二步組裝在外層隔熱筒內壁對稱固定安裝四個滑槽6，在內層隔熱筒外壁對稱固定安裝四個導向條7，將滑槽6和導向條7相銜接，最終得到多層隔熱筒，如圖I所示。內外層隔熱筒之間的滑動可以通過滑槽6和導向條7的相對滑動來實現，如圖4所示。可以按要求調解內外層隔熱筒之間的相對位置，抽出內層隔熱筒，可以達到快速降溫；添加內層隔熱筒，可以達到保溫，內外層隔熱筒之間的相對滑動位置可以控制散熱快慢和保溫長短。實施例2
結構如實施例I的多層隔熱筒裝置，采用實施例I所述的一種多層隔熱筒裝置，其制備方法具體實施步驟如下
第一步制備板條單元和滑動構件根據需求尺寸，確定多層隔熱筒板條單元3和滑動構件2的尺寸和弧度；根據所確定的尺寸和弧度，設計制備板條單元3和滑動構件2相應的模具；將碳纖維氈滲入樹脂質量分數為20%樹脂-酒精溶液的固化劑中至炭氈充分吸收固化劑，取出后在室溫下放置至固化劑不再下滴，之后放入到弧度為2 π /n (n為板條單元數目，一般為6-8)的模具中，在80°C下加壓I. 5X IO4Pa,固化5h后升溫到160°C深度固化10h，固化成型后放入高溫爐中1300°C下碳化處理60h，最后放入真空石墨燒結爐中2000°C以上進行石墨化處理132h，制得多滑動構件2。將板條單元進行機加工，在其兩側加工出圖3所示的凹槽4、凸起5，制得板條單元3，任何兩塊板條單元之間可以相互拼接和拆卸，相互拼接后可以組成單層隔熱筒，拆卸后節省空間，方便運輸、儲存。第二步組裝同實施例I。
實施例3
結構如圖5所示的多層隔熱筒裝置，其制備方法具體實施步驟如下
第一步制備板條單元和滑動構件根據需求尺寸，確定多層隔熱筒板條單元3和滑動構件2的尺寸和弧度；根據所確定的尺寸和弧度，設計制備板條單元3和滑動構件2相應的模具；將碳纖維氈滲入樹脂質量分數為30%樹脂-酒精溶液的固化劑中至炭氈充分吸收固化劑，取出后在室溫下放置至固化劑不再下滴，之后放入到弧度為2 π /n (n為板條單元數目，一般為6-8)的模具中，在100°C下加壓I. 8X IO4Pa,固化7h后升溫到180°C深度固化12h，固化成型后放入高溫爐中1400°C下碳化處理72h，最后放入真空石墨燒結爐中2000°C以上進行石墨化處理144h，制得滑動構件2。將板條單元進行機加工，在其兩側加工出圖3所示的凹槽4、凸起5，制得板條單元3 ;任何兩塊板條單元之間可以相互拼接和拆卸，相互拼接后可以組成單層隔熱筒，拆卸后節省空間，方便運輸、儲存。
第二步組裝在內層隔熱筒內壁對稱固定安裝四個滑槽6，在中間層隔熱筒外壁對稱固定安裝四個導向條7，將滑槽6和導向條7相銜接，內層隔熱筒I和中間層隔熱筒8之間的滑動可以通過滑槽6和導向條7的相對滑動來實現；然后在中間層隔熱筒外再套裝外層隔熱筒，外層隔熱筒9采用整體式隔熱筒，中間層隔熱筒和外層隔熱筒之間靠光滑壁面實現相對滑動(如圖5所示)。
權利要求
1.一種多層隔熱筒裝置，其特征是至少由兩個單層隔熱筒內外相對滑動套裝組成，其中最內層隔熱筒是由板條單元活動拼接而成的板條型隔熱筒，其他層隔熱筒采用板條單元活動拼接成的板條型隔熱筒或整體型隔熱筒。
2.根據權利要求I所述的一種多層隔熱筒裝置，其特征是所述板條單元由碳纖維氈制成的圓弧狀板條，板條弧度為2 /n，其中n > 4，板條的一個側壁上加工有凹槽，另一個側壁上加工有凸起，凹槽和凸起相匹配，隔熱筒由板條單元的凹槽與相鄰板條單元的凸起滑動銜接，n塊板條單元依次活動拼接而成。
3.根據權利要求I或2所述的一種多層隔熱筒裝置，其特征是所述相鄰的單層隔熱筒之間通過滑動構件相對滑動套裝。
4.根據權利要求3所述的一種多層隔熱筒裝置，其特征是所述滑動構件采用導向條和滑槽構成，導向條固定安裝于外層隔熱筒內壁或內層隔熱筒外壁，滑槽固定安裝于內層隔熱筒外壁或外層隔熱筒內壁，導向條和滑槽滑動銜接。
5.根據權利要求I或2所述的一種多層隔熱筒裝置，其特征是所述整體隔熱筒由碳纖維氈制作成的單個空心圓筒狀。
6.權利要求I所述一種多層隔熱筒的制備方法，其特征是包括制備板條單元和組裝，具體工藝是 第一步制備板條單元首先用碳纖維氈經過固化、熱處理工藝制備弧形板條單元，然后在板條單元兩側上分別機加工出凹槽和凸起，備用； 第二步組裝將板條單元活動拼接成單層隔熱筒，外層隔熱筒和內層隔熱筒滑動套裝得到多層隔熱筒。
7.根據權利要求6所述一種多層隔熱筒的制備方法，其特征是所述第一步制備板條單元將碳纖維氈浸入樹脂質量分數為10-30%樹脂-酒精溶液的固化劑中至碳纖維氈充分吸收固化劑，取出后在室溫下放置至固化劑不再下滴，然后將碳纖維氈放入模具中，模具根據板條單元規格開設，弧度為2 /n，其中n為板條單元數目且n > 4，在60-100°C下加壓I.2 X IO4 I. 8 X IO4Pa固化3-7h，再升溫到140_180°C深度固化8_12h，固化成型后放入高溫爐中1200-1400°C下碳化處理48-72h，最后放入真空石墨燒結爐中2000°C以上進行石墨化處理120-144h，將板條單元的兩側進行機加工，在其兩側分別加工出一個凹槽和一個凸起，制得板條單元備用。
8.根據權利要求6所述一種多層隔熱筒的制備方法，其特征是所述隔熱筒裝有滑動構件，其中滑動構件的制法同板條單元的制法；帶有滑動構件的多層隔熱筒組裝時，將一塊板條單元的凹槽與另一塊板條單元的凸起銜接，n塊板條單元依次活動拼接成空心圓筒狀單層隔熱筒，在外層隔熱筒內壁固定安裝滑槽，在內層隔熱筒外壁對應固定安裝相同個數的導向條，將滑槽和導向條銜接，最終得到多層隔熱筒，隔熱筒內外層之間通過滑槽和導向條的相對滑動套裝。
全文摘要
本發明屬于隔熱保溫技術領域。一種多層隔熱筒裝置，至少由兩個單層隔熱筒內外相對滑動套裝組成，其中最內層隔熱筒是由板條單元活動拼接而成的板條型隔熱筒，其他層隔熱筒采用板條單元活動拼接成的板條型隔熱筒或整體型隔熱筒。本發明方法操作簡單，易于實現，通過該方法可以制得保溫效果好、使用壽命長、制備成本低、保溫效果可控、便于儲存和運輸的固化氈隔熱筒 。
文檔編號F27D1/00GK102759273SQ20121027056
公開日2012年10月31日 申請日期2012年8月1日 優先權日2012年8月1日
發明者戰麗姝, 施偉, 譚毅 申請人:大連隆田科技有限公司