Устройство химической инфильтрации в паровой фазе с высокой загрузочной способностью



Устройство химической инфильтрации в паровой фазе с высокой загрузочной способностью
Устройство химической инфильтрации в паровой фазе с высокой загрузочной способностью
Устройство химической инфильтрации в паровой фазе с высокой загрузочной способностью
Устройство химической инфильтрации в паровой фазе с высокой загрузочной способностью
Устройство химической инфильтрации в паровой фазе с высокой загрузочной способностью
Устройство химической инфильтрации в паровой фазе с высокой загрузочной способностью
Устройство химической инфильтрации в паровой фазе с высокой загрузочной способностью
Устройство химической инфильтрации в паровой фазе с высокой загрузочной способностью
Устройство химической инфильтрации в паровой фазе с высокой загрузочной способностью
Устройство химической инфильтрации в паровой фазе с высокой загрузочной способностью

 


Владельцы патента RU 2635051:

ГЕРАКЛ (FR)

Изобретение относится к области химической инфильтрации в паровой фазе, используемой, в частности, при изготовлении изделий из термоструктурных композитных материалов, а именно к установке (600) для химической инфильтрации в паровой фазе пористых преформ (20) трехмерной формы, вытянутых в продольном направлении. Упомянутая установка содержит реакционную камеру (610) параллелепипедальной формы, в боковых стенках (611-614) которой размещены нагревательные средства (615), штабели (50) загрузочных устройств (10), расположенные внутри реакционной камеры (610). Каждое из упомянутых загрузочных устройств (10) образовано параллелепипедальной оболочкой (11) с несущими элементами (1100, 1110), предназначенными для размещения на них пористых преформ (20), предназначенных для инфильтрации. Обеспечивается возможность инфильтрации пористых преформ с высокой загрузочной способностью при условии равномерного осаждения в преформах. 8 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области химической инфильтрации в паровой фазе, используемой в частности в изготовлении изделий из термоструктурных композитных материалов. В частности, изобретение относится к области химической инфильтрации в паровой фазе пористых подложек сложной трехмерной формы, например, волоконных преформ, используемых для изготовления лопаток авиационных двигателей.

Уровень техники

Для изготовления деталей из композитного материала, в частности из термоструктурного композитного материала, образованного из жаропрочной волоконной преформы (например, из углеродного или керамического волокна), уплотненной жаропрочной матрицей (например, углеродной и/или керамической), часто используют методы инфильтрации. Такие детали могут представлять собой, например, сопла двигателей из углерод-углеродного композитного материала (C-C), тормозные диски, в частности, для авиационных тормозов, из композитных материалов типа C-C или лопатки из композитного материала с керамической матрицей (CMC). Кроме того, до, во время или после уплотнения преформ на преформы могут быть нанесены один или несколько слоев, например, межфазных слоев, также с использованием технологии химической инфильтрации в паровой фазе.

Химическая инфильтрация в паровой фазе состоит в помещении подложек в реакционную камеру инфильтрационной установки при помощи несущих средств и ввода в камеру химически активного газа, один или несколько компонентов которого являются предшественниками материала, который необходимо ввести внутрь подложек для их уплотнения и/или нанесения, например, межфазного слоя. Условия инфильтрации, в частности, состав и расход активного газа, а также уровни температуры и давления в камере, выбирают так, чтобы обеспечить возможность распространения газа в доступных внутренних порах подложек и осаждения требуемого материала в результате разложения одного из компонентов газа или реакции между несколькими его компонентами. Предварительное нагревание активного газа обычно производят путем пропускания газа через зону предварительного нагревания, расположенную в реакционной камере и соединенную с каналом впуска активного газа. Такая методика соответствует технологии химической инфильтрации в паровой фазе со свободным потоком.

На промышленных установках химической инфильтрации в паровой фазе в реакционную камеру обычно загружают одновременно несколько уплотняемых подложек или преформ для повышения к.п.д. процесса уплотнения и, следовательно, коэффициента загрузки реакционных камер.

Способы и установки химической инфильтрации в паровой фазе кольцевых пористых подложек описаны в частности в патентных документах США 2004/237898 и 5904957. Однако данные решения применимы в основном для инфильтрации подложек кольцевой формы, расположенных штабелями, и не могут быть использованы для инфильтрации подложек, форма которых не обладает аксиальной симметрией.

Патентный документ США 2008/0152803 описывает использование загрузочных средств, содержащих трубчатый канал, расположенный между первой и второй платформами, вокруг которого радиально расположены уплотняемые подложки в форме тонких пластин. Загруженные таким образом средства помещают внутрь реакционной камеры инфильтрационной печи, впускной канал активного газа которой соединен с трубчатым каналом для обеспечения возможности впуска газа в канал, который распределяет газ, текущий, по существу, в радиальном направлении, вдоль основных поверхностей подложек.

Однако такие загрузочные средства применимы лишь для уплотнения направленным потоком тонких простых форм и небольшого размера, например, тонких прямоугольных пластин, и не обеспечивают возможности равномерного уплотнения пористых подложек, имеющих сложную трехмерную форму, например, волоконных преформ лопаток. Действительно, управление течением газового потока по подложкам сложной трехмерной формы более затруднительно. Кроме того, средства такого типа порождают разброс температур, который затрудняет регулирование температуры в разных точках преформ и между разными преформами. Недостаточный контроль течения активного газа по всем подвергаемым инфильтрации преформам приводит к возникновению градиентов уплотнения или осаждения на подложки. В то же время, равномерность уплотнения или осаждения на подложки определяет механические свойства конечного изделия. Кроме того, коэффициент загрузки инфильтрационных установок со средствами, в которых подвергаемые инфильтрации преформы расположены радиально, сравнительно невысок. В таком случае производство деталей сложной трехмерной формы в промышленных масштабах требует изготовления и использования значительного числа инфильтрационных установок, что приводит к чрезвычайно крупным экономическим потерям.

Раскрытие изобретения

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в предложении решения, обеспечивающего возможность инфильтрации пористых преформ, в частности сложной трехмерной формы, вытянутых в продольном направлении, с высокой загрузочной способностью при условии равномерного осаждения в преформах.

Для решения поставленной задачи в соответствии с изобретением предлагается установка для химической инфильтрации в паровой фазе пористых преформ трехмерной формы, вытянутых в продольном направлении, содержащая:

реакционную камеру параллелепипедальной формы, в боковых стенках которой размещены нагревательные средства, и

штабели загрузочных устройств, расположенные внутри реакционной камеры, причем каждое из упомянутых загрузочных устройств образовано параллелепипедальной оболочкой с несущими элементами, предназначенными для размещения на них пористых преформ, предназначенных для инфильтрации.

Таким образом, совместное применение реакционной камеры и штабелей загрузочных устройств параллелепипедальной формы обеспечивает возможность весьма значительного увеличения коэффициента загрузки преформ установки по сравнению с инфильтрационными установками, в которых используют кольцевые загрузки. Действительно, поскольку загрузочные устройства, имеют параллелепипедальные загрузочные объемы, преформы

могут быть расположены параллельно рядом друг с другом в продольном направлении, что позволяет получить оптимальный коэффициент заполнения загрузочного объема каждого из загрузочных устройств. В случае кольцевого загрузочного устройства в соответствии с известными решениями преформы располагают в радиальном направлении, что не позволяет получить оптимальный коэффициент заполнения загрузочного объема. Кроме того, параллелепипедальная форма загрузочных устройств позволяет помещать их одно на другое, формируя штабели, которые обеспечивают возможность оптимального заполнения реакционной камеры, также имеющей параллелепипедальную форму. Путем подбора размеров, соответствующих загрузочным устройствам, образующим штабели, можно обеспечить формирование загрузки, способной заполнить весь полезный загрузочный объем инфильтрационной установки.

Кроме того, каждое из загрузочных устройств образует теплоотвод и, следовательно, играет роль независимого реактивного проводника.

Кроме того, загрузочные устройства каждого из штабелей совместно образуют загрузочный объем, расположенный в реакционной камере в вертикальном направлении, что обеспечивает возможность, по существу, прямолинейного течения газа в каждом из штабелей и, следовательно, лучшего контроля течения и обеднения газообразной фазы. Несмотря на значительное число преформ в каждой загрузке по изобретению, газообразная фаза проходит лишь через ограниченное число преформ каждого из штабелей, что позволяет избежать чрезмерного обеднения газообразной фазы при ее прохождении через преформы.

Наконец, обеспечена возможность более равномерного контроля температуры в реакционной камере, так как ее нагревание обеспечено по меньшей мере боковыми стенками камеры.

В соответствии с первым аспектом изобретения реакционная камера имеет форму прямоугольного параллелепипеда, причем установка содержит по меньшей мере один ряд из штабелей загрузочных устройств, причем указанный

ряд ориентирован в продольном направлении реакционной камеры. Поскольку нагревание реакционной камеры обеспечено в частности боковыми стенками реакционной камеры, ограничения на длину камеры и, следовательно, на длину загрузки отсутствуют.

В соответствии со вторым аспектом изобретения каждое загрузочное устройство образовано оболочкой, имеющей форму прямоугольного параллелепипеда, причем штабели размещены внутри указанной камеры, при этом продольное направление каждого загрузочного устройства в реакционной камере ориентировано перпендикулярно продольному направлению камеры.

В соответствии с третьим аспектом изобретения реакционная камера содержит ряды штабелей загрузочных устройств, ориентированные в продольном направлении реакционной камеры, причем между двумя рядами штабелей загрузочных устройств расположены нагревательные средства. В таком случае ширина реакционной камеры может быть увеличена с сохранением контроля температурного режима в данном направлении.

В соответствии с четвертым аспектом изобретения каждый штабель содержит расположенные на его краях буферные зоны, не предназначенные для размещения в них пористых преформ, выполненных с возможностью уплотнения. Буферная зона, расположенная на вершине штабеля, т.е. в месте ввода газообразной фазы, в частности, позволяет исключить прямые соударения газообразной фазы, поступающей из зоны предварительного нагревания, с преформами. Буферная зона, расположенная в основании каждого из штабелей, обеспечивает возможность выпрямления газовых потоков перед их выводом из реакционной камеры.

В соответствии с пятым аспектом изобретения горизонтальные стенки реакционной камеры содержат нагревательные средства.

В соответствии с шестым аспектом изобретения загрузочные устройства каждого из штабелей содержат пористые волоконные преформы лопаток авиационного двигателя.

В соответствии с седьмым аспектом изобретения пористые волоконные преформы лопаток в каждом из загрузочных устройств выровнены в линию и расположены рядом друг с другом, причем их внутренние поверхности или внешние поверхности ориентированы в одном направлении. В таком случае в каждом из штабелей загрузочных устройств пористые волоконные преформы лопаток, расположенные рядом друг с другом, одного загрузочного устройства имеют внутренние поверхности или внешние поверхности, ориентированные противоположно внутренним поверхностям или внешним поверхностям пористых волоконных преформ лопаток соседнего с ним загрузочного устройства. Это позволяет оптимизировать течение газовых потоков в непосредственной близости от преформ.

Краткое описание чертежей

Другие характеристики и преимущества изобретения станут ясны из нижеследующего описания не накладывающих каких-либо ограничений примеров конкретных вариантов осуществления изобретения, приведенного со ссылками на прилагаемые чертежи. На чертежах:

на фиг. 1 представлено в аксонометрии загрузочное устройство по одному из

вариантов осуществления изобретения с преформами лопаток;

на фиг. 2 загрузочное устройство по фиг. 1 представлено в разобранном виде;

на фиг. 3 представлено в аксонометрии загрузочное устройство по другому

варианту осуществления изобретения с преформами лопаток;

на фиг. 4 представлен в аксонометрии штабель, состоящий из нескольких

загрузочных устройств по фиг. 1, помещенных одно на другое в соответствии с

одним из вариантов осуществления изобретения;

на фиг. 5А представлена в аксонометрии загрузка, состоящая из нескольких рядов штабелей по фиг. 4;

на фиг. 5В представлена в аксонометрии конструкция буферных зон в верхней и нижней частях загрузки по фиг. 5А;

на фиг. 6 представлена в аксонометрии в разобранном виде установка химической инфильтрации в паровой фазе по одному из вариантов осуществления изобретения;

на фиг. 7 представлен вид в разрезе, иллюстрирующий помещение загрузки по фиг. 5В в установку химической инфильтрации в паровой фазе по фиг. 6;

на фиг. 8 представлен вид в разрезе, иллюстрирующий траекторию течения активных газов в процессе уплотнения пористых преформ в рамках работы установки по фиг. 6;

на фиг. 9 представлена в аксонометрии в разобранном виде установка химической инфильтрации в паровой фазе, содержащая нагревающую стенку, вставленную между двумя рядами штабелей загрузочного устройства, по одному из вариантов осуществления изобретения.

Осуществление изобретения

Настоящее изобретение относится к области химической инфильтрации в паровой фазе пористых преформ. Такая инфильтрация может быть использована, в частности, для уплотнения подложек и/или осаждения слоев, например, межфазных слоев, в преформах.

На фиг. 1 и 2 представлено загрузочное устройство или загрузочные средства 10, которые загружают подложками, предназначенными к инфильтрации, и помещают внутрь реакционной камеры параллелепипедальной формы промышленной установки химической инфильтрации в паровой фазе. В описываемом примере средства 10 выполнены с возможностью размещения в них волоконных преформ 20 лопаток авиационных двигателей.

Каждая из преформ 20 вытянута в продольном направлении между двумя концами 21 и 22 и содержит перо 120 и ножку 130, образованную участком наибольшей толщины, например, имеющим поперечное сечение в форме луковицы, продолженным стойкой 132 (фиг. 1). Перо 120 проходит в продольном направлении от ножки 130 до вершины 121 и имеет поперечное сечение искривленного профиля с переменной толщиной, определяющего две стороны 122 и 123, соответствующие внешней и внутренней поверхностям пера 120, соответственно. В описываемом примере перо 120 также содержит полку 140 лопатки и хвостовик 160 лопатки.

Описываемое загрузочное устройство 10 содержит несущую раму или оболочку 11, имеющую форму прямоугольного параллелепипеда и содержащую две продольные стенки 110 и 111 и две поперечные стенки 112 и 113, причем продольные стенки 110 и 111 ограничивают расположенное между ними пространство 16 для загрузки преформ 20. Каждая из продольных стенок оборудована несущими элементами, предназначенными для помещения на них концов 21 и 22 преформ 20 лопаток. Точнее, к внутренней части 110а стенки 110 при помощи крепежных средств 1102 типа «болт-гайка» прикреплена первая несущая пластина 1100, содержащая пазы 1101, равномерно распределенные по длине пластины 1100. Пазы 1101 предназначены для ввода в них концов 21 преформ 20. Аналогичным образом, к внутренней части 111а стенки 111 при помощи крепежных средств 1112 типа «болт-гайка» прикреплена первая несущая пластина 1110, содержащая пазы 1111, равномерно распределенные по длине пластины 1110. Пазы 1111 предназначены для ввода в них концов 22 преформ 20. В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения пазы могут быть вырезаны непосредственно в продольных стенках загрузочного устройства.

Преформы 20, помещенные в загрузочное устройство 10, вытянуты в продольном направлении между стенками 110 и 111, что позволяет получить устройство с высокой загрузочной способностью. Кроме того, применение несущих средств, установленных на стенках, позволяет минимизировать площадь поверхности соприкосновения между уплотняемыми подложками и загрузочным устройством и, таким образом, обеспечить наличие оптимальной поверхности, доступной для инфильтрации активного газа.

В описываемом примере загрузочное устройство также содержит центрующие штифты 12, расположенные во внешней части продольной стенки 111 и поперечной стенки 112, а также два предохранительных штифта 13, расположенных в верхней части 11а рамы 11, и два предохранительных отверстия 14, предусмотренных в нижней части 11b рамы 11. Предохранительные отверстия 14 предназначены для совмещения с предохранительными штифтами другого аналогичного загрузочного устройства при формировании штабеля. Предохранительные отверстия 14 расположены со смещением относительно предохранительных штифтов 13 так, чтобы обеспечить возможность разворота преформ 20 одного загрузочного устройства на 180° относительно другого загрузочного устройства при формировании штабеля, подробно описанном ниже. Кроме того, загрузочное устройство содержит графитовую прокладку 15, расположенную на верхней части рамы 11 и предназначенную для предотвращения склеивания и облегчения разделения сложенных в штабель загрузочных устройств после уплотнения преформ.

Фиг. 3 иллюстрирует другое загрузочное устройство 30 по изобретению, отличающееся от вышеописанного загрузочного устройства 10 тем, что оно имеет квадратную форму. Загрузочное устройство 30 содержит несущую раму или оболочку 31 в форме квадратного параллелепипеда, содержащую четыре стенки 310-313, причем продольные стенки 310 и 311 ограничивают расположенное между ними пространство 36 для загрузки преформ 320, аналогичных вышеописанным преформам 20. К внутренней части стенки 310 при помощи крепежных средств типа «болт-гайка» (не представлены на фиг. 3) прикреплена первая несущая пластина 3100, содержащая пазы 3101, равномерно распределенные подлине пластины 3100. Пазы 3101 предназначены для ввода в них концов 321 преформ 320. Аналогичным образом, к внутренней части стенки 311 при помощи крепежных средств типа «болт-гайка» (не представлены на фиг. 3) прикреплена первая несущая пластина 3110, содержащая пазы 3111, равномерно распределенные по длине пластины 3110. Пазы 3111 предназначены для ввода в них концов 322 преформ 320. В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения пазы могут быть вырезаны непосредственно в стенках 310 и 311 загрузочного устройства 30.

Преформы 320, помещенные в загрузочное устройство 30, вытянуты в продольном направлении между стенками 310 и 311, что позволяет получить устройство с высокой загрузочной способностью. Кроме того, применение несущих средств, установленных на стенках, позволяет минимизировать площадь поверхности соприкосновения между уплотняемыми подложками и загрузочным устройством и, таким образом, обеспечить наличие оптимальной поверхности, доступной для инфильтрации активного газа.

В описываемом примере загрузочное устройство также содержит центрующие штифты 32, расположенные во внешней части продольной стенки 311 и поперечной стенки 312, а также два предохранительных штифта 33, расположенных в верхней части рамы 31, и два предохранительных отверстия (не представлены на фиг. 3), предусмотренных в нижней части 11b рамы 11 и предназначенных для совмещения с предохранительными штифтами другого аналогичного загрузочного устройства при формировании штабеля. Кроме того, загрузочное устройство содержит графитовую прокладку 35, расположенную на верхней части 31а рамы 31 и предназначенную для предотвращения склеивания и облегчения разделения сложенных в штабель загрузочных устройств после уплотнения преформ.

Вышеописанные графитовые прокладки предпочтительно выполнены из вспененного графита, например, аналогичного материалам, продаваемым под марками Sigraflex® или Раруех®.

Фиг. 4 иллюстрирует формирование штабеля 50 из нескольких загрузочных устройств 10, описанных выше со ссылками на фиг. 1А и 1В. Как показано на фиг. 4, несколько идентичных загрузочных устройств 10, предварительно загруженных преформами 20 лопаток, предназначенными для уплотнения и расположенными в одном и том же направлении, устанавливают одно на другое. В процессе установки одного загрузочного устройства 10 на другое, уже установленное в штабель 50, отверстия 14 устанавливаемого загрузочного устройства приходят в соединение с предохранительными штифтами 13 загрузочного устройства, уже установленного в штабель, так, что вновь добавленное устройство повернуто на 180° относительно лежащего под ним загрузочного устройства. Поскольку все преформы лопаток исходно загружают в каждое из загрузочных устройств с одной и той же ориентацией, это приводит к тому, что преформы в соседних загрузочных устройств в штабеле развернуты друг относительно друга на 180°. Такое угловое смещение между преформами лопаток соседних загрузочных устройств в штабеле обеспечивает лучшее течение активного газа во всем штабеле. Действительно, попеременная ориентация внутренних (или внешних) поверхностей преформ лопаток в разные стороны в составляющих штабель загрузочных устройствах обеспечивает лучшее распределение газообразной фазы между преформами по всей высоте штабеля, что позволяет получить более равномерное уплотнение преформ.

На фиг. 5А представлена загрузка 500, состоящая из трех рядов 510, 520 и 530, каждый из которых содержит несколько штабелей 50, описанных выше со ссылками на фиг. 1 и 2, вытянутых в продольном направлении DL. На фиг. 5В на верхней части загрузки 500 установлена первая буферная зона 540, а на нижней части загрузки 500 установлена вторая буферная зона 550. Каждая из буферных зон 540 и 550 образована из параллелепипедальных рам или оболочек 5401 и 5501, соответственно, число которых равно числе штабелей 50, содержащихся в загрузке 500, причем рамы 5401 и 5501 имеют те же размеры, что и рамы 13 загрузочного устройства 10.

На фиг. 6 схематически представлена установка или печь 600 химической инфильтрации в паровой фазе, выполненная с возможностью ввода в нее загрузки 500, содержащей пористые преформы, подлежащие уплотнению. Установка 600 химической инфильтрации в паровой фазе содержит реакционную камеру 610 в форме прямоугольного параллелепипеда, ограниченную четырьмя боковыми стенками 611-614, причем стенки 611 и 612 ориентированы в продольном направлении камеры, а стенки 613 и 614 - в поперечном направлении камеры. Каждая из стенок 611-614 оборудована нагревательными средствами, в данном примере представляющими собой электрические сопротивления 615, заглубленные в каждую из стенок 611-614. В верхней части реакционная камера закрыта съемной крышкой 620, в которой предусмотрены каналы 621 подачи газа, выходящие в зону 622 предварительного нагрева, позволяющие обеспечить нагревание газа перед его подачей в реакционную камеру 610, в которой расположены уплотняемые преформы. Остаточные газы выводят через дно 630 установки, в котором предусмотрены выводные каналы 631, соединенные с отсасывающими средствами (не представлены). Дно 630, замыкающее реакционную камеру снизу, содержит плиту 632, в которой предусмотрено несколько газоотводных отверстий 6320 и на которую устанавливают загрузку 500. Число каналов 621 подачи газа и выводных каналов 631 определяют в зависимости от размеров реакционной камеры, в которую подают газ.

Пространство, имеющееся в реакционной камере 610 между зоной 622 предварительного нагревания и плитой 632, соответствует полезному объему загрузки инфильтрационной установки 600, т.е. объему, пригодному для загрузки волоконных преформ, подлежащих инфильтрации.

Далее следует описание ввода загрузки 500, содержащей штабели 50 пористых преформ 20, в установку 600 химической инфильтрации в паровой фазе. Как показано на фиг. 7, крышку 620 установки 600 снимают, чтобы обеспечить возможность помещения загрузки 500, снабженной первой и второй буферными зонами 540 и 550, в реакционную камеру 610. Загрузку 500 опускают в камеру 610 при помощи плиты 632 и загрузочных растяжек 640 вплоть до помещения плиты 632 и, следовательно, загрузки 500 на распорки 6301, предусмотренные на дне 630.

По окончании размещения загрузки 500 в реакционной камере 610 на верхнюю часть реакционной камеры устанавливают крышку 620, как показано на фиг. 8. После этого установка химической инфильтрации в паровой фазе готова к работе.

В описываемом примере установку используют для уплотнения пористых преформ. Для обеспечения уплотнения преформ в реакционную камеру 610 вводят активный газ, содержащий по меньшей мере один или несколько предшественников материала осаждаемой матрицы. Например, в случае использования углерода используют газообразные углеводородные смеси, как правило, содержащие пропан, метан или оба этих газа. В случае использования керамического материала, например, карбида кремния (SiC), в соответствии с хорошо известными технологиями в качестве предшественника SiC может быть использован метилхлорсилан (MTS).

В соответствии с хорошо известными технологиями уплотнение преформ обеспечивают путем осаждения в них материала матрицы, получаемого в результате разложения предшественника или предшественников, содержащихся в активном газе, поступающим внутрь доступных внутренних пор подложек. Уровни давления температуры, необходимые для обеспечения осаждения различных матриц в процессе химической инфильтрации в паровой фазе, хорошо известны специалистам в данной области.

Каждое из загрузочных устройств, помещенных в камеру, представляет собой теплоотвод. Таким образом, после приведения в действие средств нагревания стенок реакционной камеры каждое из загрузочных устройств играет роль независимого реактивного проводника, что позволяет поднимать температуру преформ, находящихся в каждом из устройств.

На фиг. 8 представлена траектория течения потока Fg активного газа, подаваемого в реакционную камеру 610 через впускной канал 621. Между впускными каналами 621 и выводными каналами 631 устанавливают градиент давления для облегчения прохождения потока активного газа через загрузочные устройства 10 каждого из штабелей 50. Потоки Fg сначала проходят через зону 622 предварительного нагревания, а затем поступают в первую буферную зону 540, что позволяет исключить прямое столкновение газообразной фазы, выходящей из зоны предварительного нагревания, с преформами. Затем потоки Fg активного газа циркулируют внутри загрузочных устройств 10 каждого из штабелей 50 от вершины 50а штабеля до его основания 50b, после чего остаточный активный газ, не прореагировавший с преформами, проходит через вторую буферную зону 550, что позволяет направить потоки к месту их вывода, после чего потоки проходят через выводные отверстия 6320 плиты 632 так, чтобы обеспечить их вывод из реакционной камеры 610 через выводные каналы 631. Загрузка по изобретению состоит из одного или нескольких штабелей загрузочных устройств, имеющих форму параллелепипеда, например, прямоугольного или квадратного, как описано выше. Штабели устройств расположены в один или несколько рядов.

В общем случае, форму и размеры загрузочных устройств, а также их расположение в штабелях и ряде или рядах штабелей, образующих загрузку, выбирают так, чтобы максимально оптимизировать коэффициент загрузки преформ в инфильтрационную установку.

Совместное использование установки химической инфильтрации в паровой фазе с реакционной камерой параллелепипедальной формы, нагревание которой производят по меньшей мере через боковые стенки камеры, и загрузки, также имеющей параллелепипедальную форму, позволяет контролировать температуру всей загрузки. Ширина камеры и, следовательно, ширина полезного объема загрузки ограничены для минимизации градиентов температуры, которые могут возникать между боковыми стенками реакционной камеры, ориентированными в продольном направлении камеры, например, стенками 611 и 612. Аналогичным образом, высота загрузки ограничена для обеспечения возможности управления течением газообразной фазы в штабелях и ограничения ее обеднения. В то же время, длина камеры и, следовательно, загрузки ничем не ограничена, что позволяет получать высокие коэффициенты загрузки.

Ниже приведены примеры значений загрузочной способности для определенных значений полезного объема загрузки параллелепипедальной формы:

- если полезный объем загрузки имеет высоту 0,52 м, ширину 0,26 м и длину 14,6 м, в соответствии с настоящим изобретением обеспечена возможность загрузки 3185 преформ лопаток, имеющих длину около 10 см, при использовании одного ряда из 65 штабелей, каждый из которых содержит 7 загрузочных устройств в форме прямоугольного параллелепипеда, содержащих по 7 преформ лопаток каждое,

- если полезный объем загрузки имеет высоту 0,74 м, ширину 0,34 м и длину 7,2 м, в соответствии с настоящим изобретением обеспечена возможность загрузки 3200 преформ лопаток при использовании одного ряда из 32 штабелей, каждый из которых содержит 10 загрузочных устройств в форме прямоугольного параллелепипеда, содержащих по 10 преформ лопаток каждое,

- если полезный объем загрузки имеет высоту 0,74 м, ширину 1 м и длину 2,5 м, в соответствии с настоящим изобретением обеспечена возможность загрузки 3300 преформ лопаток при использовании 3 рядов из 11 штабелей, каждый из которых содержит 10 загрузочных устройств в форме прямоугольного параллелепипеда, содержащих по 10 преформ лопаток каждое.

Как показано на фиг. 9, иллюстрирующей пример установки 700 химической инфильтрации в газообразной фазе, ограничение ширины реакционной камеры, связанное с обеспечение равномерности температуры вдоль этого измерения полезного загрузочного объема, может быть преодолено путем установки между двумя рядами 810 и 820, каждый из которых состоит из штабелей 900 параллелепипедальных загрузочных устройств 90, аналогичных вышеописанному загрузочному устройству 10, нагревающей стенки 716. Нагревание стенки 716 обеспечивают при помощи нагревательных средств, в данном случае представляющих собой электрические сопротивления 615, заглубленные в стенку 716. Нагревание полезного объема загрузки в реакционной камере 710 также обеспечено боковыми стенками 711-714, в которые заглублены электрические сопротивления 715.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения нагревательные средства, например, электрические сопротивления, также могут быть предусмотрены в верхней стенке и/или в нижней стенки реакционной камеры.

1. Установка (600) для химической инфильтрации в паровой фазе пористых преформ (20) трехмерной формы, вытянутых в продольном направлении, содержащая:

реакционную камеру (610) параллелепипедальной формы, в боковых стенках (611-614) которой размещены нагревательные средства (615), и штабели (50) загрузочных устройств (10), расположенные внутри реакционной камеры (610), причем каждое из упомянутых загрузочных устройств (10) образовано параллелепипедальной оболочкой (11) с несущими элементами (1100, 1110), предназначенными для размещения на них пористых преформ (20), предназначенных для инфильтрации.

2. Установка по п. 1, в которой реакционная камера (610) имеет форму прямоугольного параллелепипеда, причем установка содержит по меньшей мере один ряд (510) из штабелей (50) загрузочных устройств (10), причем указанный ряд из штабелей (50) ориентирован в продольном направлении реакционной камеры.

3. Установка по п. 2, в которой каждое загрузочное устройство (10) образовано оболочкой (11), имеющей форму прямоугольного параллелепипеда, причем штабели (50) размещены внутри указанной камеры (610), при этом продольное направление каждого загрузочного устройства (10) в реакционной камере ориентировано перпендикулярно продольному направлению камеры.

4. Установка по п. 2, в которой реакционная камера (10) содержит ряды (510, 520, 530) штабелей (50) загрузочных устройств (10), ориентированные в продольном направлении реакционной камеры, причем между двумя рядами штабелей загрузочных устройств расположены нагревательные средства (717).

5. Установка по п. 1, в которой каждый штабель (50) содержит расположенные на его краях буферные зоны (540, 550), не предназначенные для размещения в них пористых преформ, выполненных с возможностью уплотнения.

6. Установка по п. 5, в которой горизонтальные стенки (620, 630) реакционной камеры содержат нагревательные средства.

7. Установка по п. 6, в которой загрузочные устройства (10) каждого из штабелей (50) содержат пористые волоконные преформы (20) лопаток авиационного двигателя.

8. Установка по п. 7, в которой пористые волоконные преформы (20) лопаток в каждом из загрузочных устройств (10) выровнены в линию, причем их внутренние поверхности (123) или внешние поверхности (122) ориентированы в одном направлении.

9. Установка по п. 8, в которой в каждом из штабелей (50) загрузочных устройств (10) пористые волоконные преформы (20) лопаток одного загрузочного устройства выровнены в линию и расположены рядом друг с другом, причем их внутренние поверхности (123) или внешние поверхности (122) ориентированы противоположно внутренним поверхностям или внешним поверхностям пористых волоконных преформ (20) лопаток соседнего с ним загрузочного устройства (10).



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к загрузочному устройству (100) реакционной камеры печи для инфильтрации для уплотнения штабелируемых пористых преформ (160-163), имеющих форму усеченного конуса, методом химической инфильтрации в газовой фазе направленным потоком и печи (200) для инфильтрации для уплотнения штабелируемых пористых упомянутых преформ (160-163).

Изобретение относится к способу защиты внутренних поверхностей насоса путем атомно-слоевого осаждения (АСО) покрытия и к устройству для защиты внутренних поверхностей насоса путем атомно-слоевого осаждения (АСО) покрытия.

Изобретение относится к устройству и способу химического осаждения материала последовательными самонасыщающимися поверхностными реакциями. Упомянутое устройство содержит источник исходного продукта, выполненный с возможностью осаждения материала на нагретую подложку в реакторе осаждения последовательными самонасыщающимися поверхностными реакциями, и пульсирующий клапан, внедренный в источник исходного продукта и выполненный с возможностью управления подачей пара исходного продукта из источника исходного продукта в содержащуюся в реакторе реакционную камеру, в которой размещена подложка.

Изобретение относится к источнику исходного продукта для реактора химического осаждения материала последовательными самонасыщающимися поверхностными реакциями и к картриджу исходного продукта для источника исходного продукта.

Изобретение относится к реакторам атомно-слоевого осаждения, в которых материал наносят на поверхности при последовательном осуществлении самоограниченных поверхностных реакций.

Изобретение относится к способу ввода пучка электронов в среду с повышенным давлением, при котором подачу газа осуществляют через систему напуска в сопловой блок, состоящий из двух кольцевых сопел (внутреннего и внешнего, по оси внутреннего кольцевого сопла имеется отверстие для прохождения пучка электронов), при расширении из которого в среду с повышенным давлением в приосевой области течения формируется «зона спокойствия», параметры которой зависят только от параметров, определяющих работу внутреннего кольцевого сопла (в частности, его геометрии и расхода газа), являющаяся частью транспортного канала для ввода пучка электронов из объема электронной пушки в среду с повышенным давлением.

Изобретение относится к реакторам атомно-слоевого осаждения, в которых материал наносят на поверхности при последовательном использовании самоограниченных поверхностных реакций.

Изобретение относится к способу атомно-слоевого осаждения (АСО) на подложку и аппарату для АСО. Осуществляют подачу покрываемого полотна в реакционную камеру реактора АСО, обеспечивают импульсную подачу прекурсоров в реакционную камеру для нанесения материала на покрываемое полотно посредством последовательных самоограниченных поверхностных реакций и устанавливают первый и второй рулоны покрываемого полотна на крышку реакционной камеры реактора АСО.

Изобретение относится к способу химического осаждения атомных слоев на подложку, устройству и линии для упомянутого осаждения. Способ химического осаждения атомных слоев на подложку включает использование реактора для осаждения атомных слоев, выполненного с возможностью осаждения материала на по меньшей мере одной подложке путем последовательных поверхностных реакций самонасыщения, использование сухого воздуха в реакторе в качестве продувочного газа и использование сухого воздуха в качестве несущего инертного газа для увеличения давления в источнике прекурсора.

Изобретение относится к реакторам для осаждения материалов на поверхности при последовательном использовании самоограниченных поверхностных реакций. Способ атомно-слоевого осаждения (АСО) покрытия на поверхность частиц дисперсного материала включает установку картриджа для атомно-слоевого осаждения (картриджа АСО) в приемник реактора АСО посредством осуществления быстроразъемного соединения, причем картридж АСО сконфигурирован с возможностью выполнения функции реакционной камеры АСО, обработку поверхности дисперсного материала в картридже АСО путем обработки дисперсного материала в расположенных одно над другим отделениях картриджа, каждое из которых отделено от смежного отделения пластинчатым фильтром.

Изобретение относится к способу и оснастке для осаждения из паровой фазы металлического покрытия на детали из жаропрочного сплава и может быть использовано для нанесения такого покрытия на детали турбомашин, подвижные лопатки или лопатки статора газотурбинного двигателя.

Настоящее изобретение относится к загрузочному устройству (100) реакционной камеры печи для инфильтрации для уплотнения штабелируемых пористых преформ (160-163), имеющих форму усеченного конуса, методом химической инфильтрации в газовой фазе направленным потоком и печи (200) для инфильтрации для уплотнения штабелируемых пористых упомянутых преформ (160-163).

Изобретение относится к реакторам атомно-слоевого осаждения, в которых материал наносят на поверхности при последовательном осуществлении самоограниченных поверхностных реакций.

Изобретение относится к СВЧ технике и может быть использовано для изготовления держателей для подложек, на которых формируют методом плазменного парофазного химического осаждения пленки или покрытия различных материалов, в частности углеродные (алмазные) пленки или покрытия.

Изобретение относится к установке для вакуумной обработки изделий и способу вакуумной обработки с использованием упомянутой установки. Заявленная установка предназначена для обработки изделий, закрепленных на карусели (205), размещенной на карусельных салазках (201).

Изобретение относится к реакторам атомно-слоевого осаждения, в которых материал наносят на поверхности при последовательном использовании самоограниченных поверхностных реакций.

Изобретение относится к устройству и способу осаждения атомных слоев на поверхность листообразной подложки. Устройство содержит инжекторную головку, включающую осадительное пространство, оснащенную впуском для прекурсора и выпуском для прекурсора.

Изобретение относится к области высоковольтной техники, к силовым полупроводниковым устройствам и, в частности, к способу и устройству для одностадийного двустороннего нанесения слоя покрытия из аморфного гидрогенизированного углерода на поверхность кремниевой пластины, а также к держателю подложки для поддержки кремниевой пластины.

Изобретение относится к оборудованию для получения слоев из газовой фазы при пониженном давлении (ХОГФПД) и может быть использовано при формировании и диэлектрических, полупроводниковых и проводящих слоев в производстве.

Изобретение относится к области полупроводниковой нанотехнологии, к области тонкопленочного материаловедения, а именно к устройствам для нанесения тонких пленок и диэлектриков.
Наверх