一种辅助工装及预制件承载装置的制作方法

1.本实用新型光伏拉晶技术领域，尤其涉及一种辅助工装及预制件承载装置。


背景技术：

2.碳/碳复合材料是碳纤维及其织物增强的碳基体的新型高温复合材料。近年来，随着成本的降低，逐渐被用于民用高温炉保温设备、热场部件中，尤其是在光伏单晶炉热场部件中。
3.目前，常用的碳/碳复合材料是以3d或者2.5d编织的碳纤维编织体为预制体，通过化学气相渗透工艺(cvi工艺)进行致密化，得到碳/碳复合材料。但是，cvi工艺成本较高、沉积时间长，通常制备碳/碳复合材料的光伏热场部件需要数百小时。且普通的沉积炉单次装炉量较少，产量有限，使得生产成本增加，沉积效率降低。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种辅助工装及预制件承载装置，以提高沉积炉的单次装炉量，提高沉积效率，降低生产成本。
5.第一方面，本实用新型提供了一种辅助工装，用于辅助多个预制件叠置在沉积炉内，每个预制件具有第一腔体以及与第一腔体连通的第一开口。该辅助工装包括：至少一个基座和至少一个支撑板，每个支撑板设在相应基座上，每个支撑板具有贯穿支撑板的至少一个透气孔。
6.当多个预制件叠置时，基座的至少部分部位位于至少一个预制件的第一腔体内或外，至少一个预制件位于相应支撑板上，位于相应支撑板上的预制件具有的第一腔体与相应支撑板具有的至少一个透气孔连通。
7.采用上述技术方案的情况下，本实用新型提供的辅助工装包括至少一个基座和至少一个支撑板。当沉积炉内具有辅助工装时，多个预制件可以通过该辅助工装叠置在沉积炉内。由于基座的至少部分部位位于至少一个预制件的第一腔体内或外，且每个支撑板设在相应基座上，至少一个预制件位于相应支撑板上，因此，基座可以用于支撑该支撑板以及位于该支撑板上的至少一个预制件，使得每一层预制件之间具有合理的间隙，相互不影响，从而使得该沉积炉的单次装炉量得到提升，且由于预制件之间相互不接触，因此，不会造成预制件之间的挤压变形，提高了沉积效率，降低生产成本。同时，由于该辅助工装的每个支撑板上具有贯穿该支撑板的至少一个透气孔，且当多个预制件叠置时，位于相应支撑板上的预制件具有的第一腔体与相应支撑板具有的至少一个透气孔连通，使得该叠置在一起的每个预制件的内壁和外壁均有气体通过，从而保证在提高装炉量的同时，提高沉积效果。
8.另外，当上述基座的至少部分部位位于至少一个预制件的第一腔体内时，由于该基座将第一腔体分隔开，使得流经该预制件的气体的流动空间减小，因此，通过设置该位于至少一个预制件的第一腔体内的基座还可以改善流场，起到限气的作用，从而提升沉积效果。
9.在一种可能的实现方式中，上述至少一个基座具有第二腔体，支撑板盖设在相应基座上。
10.在一种可能的实现方式中，上述至少一个基座具有第二腔体，至少一个支撑板为环状支撑板，环状支撑板环设在相应基座上。
11.在一种可能的实现方式中，上述至少一个基座具有第二开口，支撑板具有的至少一个透气孔与第二开口连通。其中，第二腔体用于容置至少一个预制件。
12.采用上述技术方案的情况下，由于至少一个基座具有第二开口，支撑板具有的至少一个透气孔与第二开口连通，使得该基座具有的第二腔体为开放式腔体，使得流入第二腔体内的气体可以经由支撑板具有的至少一个透气孔流出，因此，该第二腔体可以用于容置至少一个预制件，以提升沉积炉的单次装炉量，提高沉积效率。
13.在一种可能的实现方式中，上述支撑板还具有用于阻挡第二腔体内的气体流出的阻气部，阻气部位于支撑板对应第二开口的部位。
14.在一种可能的实现方式中，上述一个基座和相应一个支撑板构成一个支撑结构，支撑结构的数量为多个，多个支撑结构沿着沉积炉的高度方向堆叠。相邻两个支撑结构中，靠近沉积炉的顶部的支撑结构的基座设在靠近沉积炉的底部的支撑结构的支撑板上。
15.采用上述技术方案的情况下，通过将靠近沉积炉的顶部的支撑结构的基座设在靠近沉积炉的底部的支撑结构的支撑板上，使得该多个支撑结构之间可以形成叠层。此时，可以在一个支撑结构的支撑板上放置相应的另一个支撑结构，以及在该支撑结构的基座内或外套设多个预制件，可以避免预制件叠置时的挤压变形的现象的发生，还可以提高了沉积炉的装炉量。
16.在一种可能的实现方式中，上述基座的至少部分部位的外壁轮廓与相应预制件的内壁轮廓匹配，基座的外壁轮廓与相应预制件的内壁轮廓间具有间隙，间隙的尺寸相同。
17.采用上述技术方案的情况下，通过设置基座的至少部分部位的外壁轮廓与相应预制件的内壁轮廓匹配，使得气体的流动空间进一步减少，从而使得气体的流速加快，减少了气体流经预制件的时间，提高了沉积效率。同时，由于间隙的尺寸相同，使得气体的速度较为均一，从而使得气体对预制件的处理更加均匀，使得沉积效果更好。
18.在一种可能的实现方式中，当上述多个预制件套设时，至少一个支撑板位于至少一个预制件的第一腔体内或外。
19.采用上述技术方案的情况下，通过在预制件的第一腔体内设置至少一个支撑板，可以在该支撑板上放置相应的预制件，以进一步提升装炉量，缩短沉积时间，节约生产成本。
20.在一种可能的实现方式中，上述辅助工装还包括用于加快流经相应预制件的气体的流动速度的限气结构。当辅助工装上装设有多个预制件时，限气结构位于相应预制件的第一腔体内或外。
21.采用上述技术方案的情况下，通过设置限气结构，可以加快流经相应预制件的气体的流动速度，减少气体在预制件内的滞留，减少炭黑的出现，提高沉积效率。
22.在一种可能的实现方式中，上述限气结构的外壁轮廓与相应预制件的第一腔体的内壁轮廓匹配，每个限气结构的外壁轮廓与相应第一腔体的内壁轮廓间具有间隙，间隙的尺寸相同，间隙与相应支撑板具有的至少一个透气孔连通。
23.采用上述技术方案的情况下，通过设置外壁轮廓与相应预制件的第一腔体的内壁轮廓匹配的限气结构，且该限气结构与相应的预制件之间的间隙的尺寸相同，使得流经该间隙的气体的流动速度被加快的同时，且尽量保持同一个速度，从而使得预制件的沉积更加均匀，提升了制得的预制件的性能。
24.在一种可能的实现方式中，上述限气结构具有第三腔体。当辅助工装上装设有多个预制件时，至少一个预制件位于第三腔体内或外。
25.在一种可能的实现方式中，上述第三腔体具有第三开口，当辅助工装上装设有多个预制件时，至少一个预制件位于第三腔体内。
26.在一种可能的实现方式中，上述限气结构为封闭式限气结构，当辅助工装上装设有预制件时，封闭式限气结构位于相应预制件的第一腔体内。
27.在一种可能的实现方式中，上述沿着沉积炉的高度方向，限气结构包括至少两个用于加快流经相应预制件的气体的流动速度的限气部。当辅助工装上装设有多个预制件时，至少一个限气部位于相应预制件具有的第一腔体内。
28.第二方面，本实用新型还提供一种预制件承载装置。该预制件承载装置包括料柱以及上述或上述任一可能的实现方式所描述的辅助工装，当料柱内的至少两个预制件叠置时，辅助工装位于料柱内。
29.第二方面提供的预制件承载装置的有益效果与第一方面或第一方面任一可能的实现方式所描述的辅助工装的有益效果相同，在此不再赘述。
附图说明
30.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
31.图1为本实用新型实施例中辅助工装的使用状态示意图一；
32.图2为本实用新型实施例中环状支撑板的结构示意图；
33.图3为本实用新型实施例中辅助工装的使用状态示意图二；
34.图4为本实用新型实施例中辅助工装的使用状态示意图三；
35.图5为本实用新型实施例中辅助工装的使用状态示意图四；
36.图6为本实用新型实施例中辅助工装的使用状态示意图五。
37.图中：1-料柱、11-料柱底盘、12-出气口、2-辅助工装、21-基座、22-支撑板、221-透气孔、222-阻气部、211-第二腔体、223-环状支撑板、2231-通孔2231、2232-透气圈、2233-凹槽、23-限气结构、231-第三腔体、232-限气部、a-支撑结构、3-预制件、31-第一腔体、32-第一开口。
具体实施方式
38.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
39.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另
一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
40.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
41.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
42.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
43.碳-碳复合材料是碳纤维及其织物增强的碳基体的新型高温复合材料，它综合了纤维增强复合材料优良的力学性能及碳质材料优异的高温性能，具有高的比强度、比模量，良好的韧性以及高温下优良的强度保持率、耐蠕变和抗热震等一系列优异性能，被广泛应用航空航天、汽车、冶金等领域。近年来，随着成本的降低，碳-碳复合材料也逐渐被用于民用高温炉保温设备、热场部件中，尤其是在光伏单晶炉热场部件中。
44.通常热屏外胆、埚帮等碳碳热场是以3d或者2.5d编织的碳纤维编织体为预制体，通过对预制体进行致密化处理，得到碳-碳复合材料。目前，由于化学气相渗透工艺有较均匀的沉积效果及较好的力学性能并且能够批量生产，因此，化学气相渗透工艺广泛应用于碳碳件的量产。但化学气相渗透工艺的成本较高，处理时间长，通常，制备光伏热场通常需要数百小时。此外，普通的沉积炉单次装炉量较少，产量有限，已跟不上光伏扩产对热场的需求量。因此，如何进一步增加装料量，缩短沉积时间，节约生产成本，仍是碳-碳复合材料沉积领域的研究重点。
45.为了解决上述问题，本实用新型实施例提供了一种预制件承载装置，该预制件承载装置包括料柱1以及一辅助工装2。图1示例出本实用新型实施例提供的辅助工装的使用状态示意图一。如图1所示，当料柱1内的至少两个预制件3叠置时，该辅助工装2位于料柱1内。通过设置辅助工装2辅助至少两个预制件3叠置在一起，使得料柱1单次容纳的预制件3的数量得到提升，且辅助工装2将每层预制件3之间隔开，避免了一次叠置多个预制件3造成的预制件3积压变形的情况发生，从而提升沉积炉的单次装炉量，提升沉积效率。这里需要注意的是，如果使用的沉积炉是单料柱1沉积炉，则可以不用料柱1，直接将辅助工装2放置于沉积炉腔内。
46.如图1所示，上述辅助工装2用于辅助多个预制件3叠置在沉积炉内。其中，每个预制件3具有第一腔体31以及与第一腔体31连通的第一开口32。该辅助工装2包括：至少一个基座21和至少一个支撑板22，每个支撑板22设在相应基座21上，每个支撑板22具有贯穿该
支撑板22的至少一个透气孔221。需要说明的是，这里的支撑基座21和支撑板22的材质可以是石墨材质、也可是碳-碳材质等，在此不作限定。
47.如图1所示，当多个预制件3叠置时，基座21的至少部分部位位于至少一个预制件3的第一腔体31内或外，至少一个预制件3位于相应支撑板22上，位于相应支撑板22上的预制件具有的第一腔体31与相应支撑板22具有的至少一个透气孔221连通。
48.在实际应用中，如图1所示，从料柱1的底部进入的碳源气体经过料柱1底盘11的透气孔分流后，形成多组气流分别经过位于料柱1底盘11上的多个预制件3之间，以及预制件3和基座21之间的空隙向上流入与该基座21连接的支撑板22内。从该支撑板22上的透气孔221进入的碳源气体经过分流后，形成多组气流，该多组气流分别流经位于该支撑板22上的多个套设在一起的预制件3之间以及预制件3与基座21之间后，流入上一层支撑板22内，最终经该料柱1的出气口12流出。由于每一层支撑板22通过基座21支撑，从而避免了多层预制件3叠置，使得预制件3被挤压变形的情况发生。
49.综上，由于本实用新型提供的辅助工装包括至少一个基座和至少一个支撑板，当沉积炉内具有辅助工装时，多个预制件可以通过该辅助工装叠置在沉积炉内。又由于基座的至少部分部位位于至少一个预制件的第一腔体内或外，且每个支撑板设在相应基座上，至少一个预制件位于相应支撑板上，因此，基座可以用于支撑该支撑板以及位于该支撑板上的至少一个预制件，使得每一层预制件之间具有合理的间隙，且相互不影响，从而使得该沉积炉的单次装炉量得到提升，且由于预制件之间相互不接触，因此，不会造成预制件之间的挤压变形，提高了沉积效率，降低生产成本。在此基础上，该辅助工装的每个支撑板上具有贯穿该支撑板的至少一个透气孔，且当多个预制件叠置时，位于相应支撑板上的预制件具有的第一腔体与相应支撑板具有的至少一个透气孔连通，使得该叠置在一起的每个预制件的内壁和外壁均均可以与气体接触，从而保证在提高装炉量的同时，提高沉积效果。
50.另外，当上述基座的至少部分部位位于至少一个预制件的第一腔体内时，由于该基座将第一腔体分隔开，使得流经该预制件的第一腔体内的气体的流动空间减小，因此，通过设置该位于至少一个预制件的第一腔体内的基座还可以改善流场，起到限气的作用，从而提升沉积效果。
51.如图1所示，上述至少一个基座21具有第二腔体211，至少一个该支撑板22为环状支撑板223，该环状支撑板223环设在相应基座21上。
52.图2示例出本实用新型实施例提供的环状支撑板的结构示意图。如图2所示，该环状支撑板223的中心具有通孔2231，以及与该环状支撑板223同心设置的多组透气圈2232。其中，每组透气圈2232由多个透气孔221组成，每组透气圈2232之间具有间隙。在实际应用中，可以将预制件3放置在该间隙处，以将透气圈2232漏出，从而使得在沉积时，气体可以通过透气圈2232内的每一个透气孔221进入预制件3的内部，对预制件3进行处理。这里需要注意的是，为了保证一定的气密性，该支撑板22上可以设置有与该基座21相配合的凹槽2233。该凹槽2233可以同时位于该支撑板22的正面和反面上。
53.如图1和图2所示，在实际应用中，当该支撑板22为环状支撑板223，且至少一个基座21具有第二开口，支撑板22具有的至少一个透气孔221与第二开口连通时，第二腔体211可以用于容置至少一个预制件3。由于至少一个基座21具有第二开口，支撑板22具有的至少一个透气孔221与第二开口连通，使得该基座21具有的第二腔体211为开放式腔体，使得流
入第二腔体211内的气体可以经由支撑板22具有的至少一个透气孔221流出，因此，该第二腔体211可以用于容置至少一个预制件3，以提升沉积炉的单次装炉量，提高沉积效率。当然，这里的至少一个预制件3可以是套设在一起的多个预制件3，具体的预制件3的数量可以根据第二腔体211的大小进行设计。
54.图3示例出本实用新型实施例提供的辅助工装的使用状态示意图二。如图3所示，上述至少一个基座21具有第二腔体211，支撑板22盖设在相应基座21上。此时，该第二腔体211可以是开放式腔体，也可以是封闭式腔体。
55.例如，如图1所示，当该第二腔体211为开放式腔体时，至少一个基座21具有第二开口，盖设在相应基座21上的支撑板22具有的至少一个透气孔221与第二开口连通，第二腔体211可以用于容置至少一个预制件3，以提高沉积炉的装炉量。
56.又例如，如图3所示，当该第二腔体211为封闭式腔体时，至少一个基座21具有第二开口，支撑板22具有用于阻挡第二腔体211内的气体流出的阻气部222，该阻气部222位于支撑板22对应第二开口的部位。
57.如图1和图3所示，上述一个基座21和相应一个支撑板22构成一个支撑结构a，该支撑结构a的数量为多个，多个支撑结构a沿着沉积炉的高度方向堆叠。相邻两个支撑结构a中，靠近沉积炉的顶部的支撑结构a的基座21设在靠近沉积炉的底部的支撑结构a的支撑板22上，使得该多个支撑结构a之间可以形成叠层。此时，可以在一个支撑结构a的支撑板22上放置相应的另一个支撑结构a，以及在该支撑结构a的基座21内或外套设多个预制件3，可以避免预制件3叠置时的挤压变形的现象发生，还可以提高了沉积炉的装炉量。
58.图4示例出本实用新型实施例提供的辅助工装的使用状态示意图三。如图4所示，上述基座21位于相应的预制件3的内部。此时，由于位于预制件3内的基座21将该预制件3的第一腔体31分割，使得流经该第一腔体31的气体的流动空间减少，流动速度加快，从而提升了沉积效率。
59.图5示例出本实用新型实施例提供的辅助工装的使用状态示意图四。如图5所示，上述基座21的至少部分部位的外壁轮廓与相应预制件3的内壁轮廓匹配，基座21的外壁轮廓与相应预制件3的内壁轮廓间具有间隙，间隙的尺寸相同，使得气体的流动空间减少，从而使得气体的流速加快，减少了气体流经预制件3的时间，提高了沉积效率。同时，由于间隙的尺寸相同，使得气体的速度较为均一，从而使得气体对预制件3的处理更加均匀，使得沉积效果更好。
60.图6示例出本实用新型实施例提供的辅助工装的使用状态示意图五。如图6所示，当上述多个预制件3套设时，至少一个支撑板22位于至少一个预制件3的第一腔体31内或外。通过在预制件3的第一腔体31内设置至少一个支撑板22，可以在该支撑板22上放置相应的套设于第一腔体31内的预制件3，以提升装炉量，缩短沉积时间，节约生产成本。
61.在实际应用中，如图6所示，料柱1内具有两层预制件层，每层预制件层包括套设在一起的两个预制件。以靠近料柱1的出气口12预制件层为例，该层预制件层包括外部的大预制件以及套设于大预制件内部的小预制件。支撑该大预制件的支撑板为大支撑板，大支撑板位于该大预制件具有的第一腔体外。支撑该小预制件的支撑板为小支撑板，小支撑板位于该该大预制件具有的第一腔体内。大支撑板和小支撑板之间使用基座21连接。
62.如图1，图3～图6所示，上述辅助工装2还包括用于加快流经相应预制件3的气体的
流动速度的限气结构23。当辅助工装2上装设有多个预制件3时，限气结构23位于相应预制件3的第一腔体31内或外。通过设置限气结构23，可以加快流经相应预制件3的气体的流动速度，减少气体在预制件3内的滞留，减少炭黑的出现，提高沉积效率。需要说明的是，这里的限气结构23的材质可以是石墨材质、也可是碳-碳材质等，在此不作限定。例如，当该限气结构23的材质为碳-碳材质时，可以将辅助工装2的壁厚做的较薄，以减轻整个辅助工装2的重量，从而降低该辅助工装2对沉积炉及料柱1的影响。
63.如图1，图3～图6所示，为了得到更好的限气效果，上述限气结构23的外壁轮廓可以与相应预制件3的第一腔体31的内壁轮廓匹配，每个限气结构23的外壁轮廓与相应第一腔体31的内壁轮廓间具有间隙，间隙的尺寸相同，间隙与相应支撑板22具有的至少一个透气孔221连通，使得流经该间隙的气体的流动速度被加快的同时，且尽量保持同一个速度，从而使得预制件3的沉积更加均匀，提升了制得的预制件3的性能。
64.如图1，图3～图6所示，上述限气结构23可以具有第三腔体231。当辅助工装2上装设有多个预制件3时，至少一个预制件3位于第三腔体231内或外。
65.例如，如图1所示，该限气结构23的外壁轮廓可以与相应预制件3的第一腔体31的内壁轮廓匹配，每个限气结构23的外壁轮廓与相应第一腔体31的内壁轮廓间具有间隙，间隙的尺寸相同，间隙与相应支撑板22具有的至少一个透气孔221连通。该限气结构23具有的第三腔体231具有第三开口，当辅助工装2上装设有多个预制件3时，至少一个预制件3位于第三腔体231内。
66.又例如，如图4～图6所示，上述限气结构23为封闭式限气结构23，当辅助工装2上装设有预制件3时，封闭式限气结构23位于相应预制件3的第一腔体31内，即至少一个预制件3位于第三腔体231外。
67.再例如，如图3所示，上述沿着沉积炉的高度方向，限气结构23包括至少两个用于加快流经相应预制件3的气体的流动速度的限气部232。当辅助工装2上装设有多个预制件3时，至少一个限气部232位于相应预制件3具有的第一腔体31内，至少一个限气部232与基座21连接在一起，此时，该基座21的外壁的轮廓可以与相应的预制件3的轮廓相匹配，且该基座21的外壁与相应的预制件3之间的间隙始终相同。该至少一个预制件3位于第三腔体231外。
68.在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
69.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。