装料装置以及用于使可堆叠的截头圆锥形多孔预制体致密化的设备的制作方法
【专利摘要】一种装料装置(100)，其用于在渗透烤炉的反应室中通过受控流动化学气相渗透使具有可堆叠形状的多孔预制体(160-163)致密化，所述装置包括：-支撑板(110)；-多个下环(140-144)的第一堆叠件，其放置在所述支撑板(110)上，并且多个下环(140-144)的第一堆叠件包括在每个环的外周围与内周围之间延伸的多个注入孔；-多个上环(150-154)的第二堆叠件，其包括在每个环的外周围与内周围之间延伸的多个排出孔；-第一无孔壁(130)，其具有与用于致密化的所述多孔预制体(160-163)的形状和尺寸相同的形状和尺寸，并设置在所述第一堆叠件的下环(140-144)内部并设置在所述支撑板(110)上，所述第一无孔壁在所述支撑板与位于所述第二堆叠件的基部的所述上环之间延伸；-第二无孔壁(170)，其具有与用于致密化的所述多孔预制体(160-163)的形状和尺寸相同的形状和尺寸，所述第二无孔壁在位于所述第一堆叠件顶部的下环(143)与位于所述第二堆叠件顶部的下环(154)之间延伸。
【专利说明】装料装置以及用于使可堆叠的截头圆锥形多孔预制体致密 化的设备
【技术领域】
[0001] 本发明涉及特别是在用热结构复合材料制造部件时使用的化学气相渗透技术。本 发明更具体地涉及沉积基质材料，以便使截头圆锥形多孔预制体致密化，例如在制造火箭 发动机的分流部分或用于航空发动机后燃装置的部件时使用的纤维预制体。
【背景技术】
[0002] 为了用复合材料制造部件，特别是由热结构复合材料制成的部件（热结构复合材 料由难熔基质（例如，由碳和/或陶瓷制成）致密化的难熔纤维预制体（例如，由碳纤维或 陶瓷纤维制成）构成），通常的做法是使用化学气相渗透方法。这些部件的实例为由碳-碳 (C-C)复合材料制成的推进器喷管、由C-C复合材料制成的刹车片（特别是飞机刹车片）， 以及陶瓷基复合材料（CMC)蜗轮叶片。
[0003] 通过化学气相渗透使多孔预制体致密化包括通过支撑工具将基底放置在渗透设 备的反应室中，并且将试剂气体引入到反应室中，这种气体具有作为用于沉积在预制体内 的材料的前体的一种或多种成分以便使其致密化。渗透条件，特别是试剂气体的成分和流 速，以及反应室内的温度和压力，被选定为能够允许气体在预制体的可进入的内孔中扩散， 使得通过气体成分分解或者气体的多种成分之间的反应而在内孔中沉积所需的材料。试剂 气体通常通过通过位于反应室中并且试剂气体入口通往其中的预热区来进行预热。这种方 法与自由流动化学气相渗透法对应。
[0004] 在用于化学气相渗透的工业生产设备中，通常的做法是在反应室中装载多个有待 同时致密化的预制体，以便增加致密化工艺的生产率，并从而增加反应室的单位负载。
[0005] 通过化学气相渗透而用于致密化多孔环形基质的方法及设备特别详见于文献US 7 182 980和US5 904 957。然而，这些方法主要依赖于致密化堆放放置的环形形状的基 质，并且就装载的优化而言，它们不适用于致密化截头圆锥形及较大尺寸的预制体。如文献 US7 182 980和US5 904 957所述，必须在反应室中的每个截头圆锥形预制体之间留下 大量空间以便使得渗透气体能够供给到预制体的每个部分，以用于以令人满意的方式致密 化，从而显著减小每个渗透设备的装载能力并且增大制造部件的成本。因此，以工业生产规 模生产截头圆锥形且具有较大尺寸的部件需要建造并使用大量渗透设备，从经济的角度看 这是极为不利的。
【发明内容】
[0006] 因此，本发明的目的是提供一种装载方案，该装载方案能够以较大的装载能力使 截头圆锥形的多孔预制体以及特别是较大尺寸和较小厚度的预制体致密化，并且在进行所 述致密化的同时使基底内的致密化变化率最小化。
[0007] 此目的通过一种装载装置来实现，所述装载装置包括：
[0008] ?支撑托盘；
[0009] ?第一堆叠件，其包括放置在所述支撑托盘上的多个底环，每个底环具有在每个环 的外周围与内周围之间延伸的多个注入孔；
[0010] ?第二堆叠件，其包括多个顶环，每个顶环具有在每个环的外周围与内周围之间延 伸的多个排出孔；
[0011] ?第一无孔壁，其具有与用于致密化的所述多孔预制体的形状和尺寸相同的形状 和尺寸，所述第一无孔壁在所述第一堆叠件的底环内侧设置在所述支撑托盘上并且在所述 支撑托盘与位于所述第二堆叠件的基部上的所述顶环之间延伸；以及
[0012] ?第二无孔壁，其具有与用于致密化的所述多孔预制体的形状和尺寸相同的形状 和尺寸，所述第二无孔壁在位于所述第一堆叠件顶部的底环与位于所述第二堆叠件顶部的 顶环之间延伸。
[0013] 因此，本发明的装载装置使得能够使多孔的截头圆锥形预制体致密化，并同时提 高获得的部件的质量和均匀度并且还改善反应室的装载容积的使用。
[0014] 第一堆叠件的每个底环形成用于致密化的第一截头圆锥形多孔预制体的基部的 支撑部。通过以这种方式将多孔预制体装载到装载装置中，能够使预制体以最佳方式彼此 接合，同时在它们之间留下空间用于使试剂气体流在每个预制体的任一侧上通过。
[0015] 此外，由于这些空间的每一个都经由各自的底环以独立方式被供给试剂气体，所 以能够将等量的试剂气体输送到这些空间的每一个中并且获得均匀致密化的预制体。
[0016] 本发明的装载装置还使得能够在单次操作中在致密化设备或烤炉的反应室中装 载所有用于致密化的预制体。因此显著减少了设备处于未使用状态的时间长度，并且显著 提商了设备的生广率。
[0017] 在本发明的装载装置的第一方面中，所述装置进一步包括桅杆，所述桅杆设置在 所述支撑托盘中央并且支撑包括顶环的所述第二堆叠件。
[0018] 在本发明的装载装置的第二方面，所述装置进一步包括位于所述顶环上的盖子， 所述顶环位于所述第二堆叠件的顶部。
[0019] 在本发明的装载装置的第三方面中，每个底环包括用于支撑用于致密化的多孔预 制体的环形部分。
[0020] 在本发明的装载装置的第四方面中，每个底环的高度根据设置在两个相邻的多孔 预制体之间的空间的变化来确定。因此能够调节在预制体的任一侧上的用于气流的容积大 小。
[0021] 在本发明的装载装置的第五方面中，所述底环和所述顶环由各自的石墨垫圈彼此 分开，以便能够在每个致密化循环之后容易拆卸装载装置。垫圈优选地是由膨胀石墨制成 的垫圈，例如由以商标Sigraflex?或Papyex?1销售的材料制成的垫圈。
[0022] 本发明还提供了一种用于通过化学气相渗透使截头圆锥形多孔预制体致密化的 设备，所述设备包括反应室、位于所述反应室的第一端并且通往预热区的试剂气体进气管， 以及位于与所述第一端相对的所述反应室的第二端附近的排出管，
[0023] 所述设备的特征在于：所述室含有安装在本发明的装载装置中的截头圆锥形的多 个多孔预制体，每个预制体的底端座立在所述第一堆叠件的底环上，使得所述多孔预制体 彼此接合，同时在每个所述预制体之间留下空间，所述空间形成用于使试剂气体流在每个 预制体的任一侧上通过的相应的容积，每个容积经由所述第一堆叠件的底环的孔而被供给 试剂气体。
[0024] 如上所述，除了能够使具有截头圆锥形并且较大尺寸的多孔预制体以最佳方式装 载到致密化设备的反应室中之外，与本发明的装载装置结合的所述致密化设备用于改善预 制体就其致密化程度以及致密化均匀度两者方面的渗透。
[0025] 设置在多孔预制体的任一侧的空间中的试剂气体流的强制流动导致试剂气体的 强制对流，从而促进并加速预制体的渗透。
[0026] 此外，底环使得能够将等流速的试剂气体引入到设置在多孔预制体的任一侧上的 每个容积中并同时使这些容积与多孔预制体外侧存在的容积之间的压头损失最小化时。因 此，每个容积中的气体流速相似。此外，引入每个容积中的气体在预制体的基部与顶部之间 具有相等的成熟状态（试剂成分的浓度）和消耗速度（试剂成分的浓度降低），从而使得能 够获得对于所有多孔预制体的一致的致密度。
[0027] 在多孔预制体至周围存在的容积中的试剂气体流的强制流动使得能够在多孔预 制体周围获得显著大于使用现有技术方法（例如，特别在文献US7 182 980和US5 904 957中描述的方法）观察到的试剂气体流速的试剂气体流速。这使得能够将预制体的基部 与顶部之间的试剂气体的浓度变化最小化，并且因此减小沿着预制体的高度方向的致密化 变化率。
[0028] 在本发明的设备的第一方面中，所述设备进一步包括在所述装载设备的支撑托盘 与所述反应室的内壁之间延伸的密封环。这种密封环促进试剂气体流穿过底环的孔。
[0029] 在本发明的设备的第二方面中，所述密封环包括设置在所述支撑托盘上的环形垫 圈支架以及从所述环形垫圈支架的外周围延伸的石墨垫圈，所述垫圈与所述反应室的内壁 接触。
[0030] 在本发明的设备的第三方面中，所述底环的注入孔的尺寸根据用于供给每种试剂 气流容积的试剂气体的流速的变化而限定。
[0031] 在本发明的设备的第四方面中，所述多孔预制体是用于航空发动机后燃装置部件 的预制体。
【专利附图】
【附图说明】
[0032] 通过下文对作为非限制性实例并且参照附图给出的本发明的特定实施方案的描 述将会呈现本发明的其他特征和优点，其中：
[0033] ?图IA至图IN是示出了如何组装并装载本发明的实施方案中的装载装置的图解 视图；
[0034] ?图2是用于通过化学气相渗透致密化的设备的剖视图；
[0035] ?图3A至图3C是示出了在图2的设备中的本发明的装载装置和密封环设备的剖 视图；
[0036] ?图4是根据本发明的实施方案的密封环的分解图解立体图；
[0037] ?图5是图3C所示的密封环的详细立体图；并且
[0038] ?图6和图7是部分剖视图，其示出了在图3C的设备工作时在多孔预制体致密化 过程中试剂气体流的路径。
【具体实施方式】
[0039] 本发明应用于对具有可堆叠形状的多孔预制体进行致密化，可堆叠形状例如是截 头圆锥形，但也可以不是回转体的形状，例如，棱锥形或其他形状。
[0040] 图IM示出了装载装置或工具100,该装载装置或工具100 -旦装载用于致密化的 多孔预制体160至163,就插入到工业化学气相渗透设备的反应室中。在当前描述的实例 中，装载装置用于接收圆锥形形状的纤维预制体，这种纤维预制体特别适用于构造火箭发 动机的分流部分，或者所有或一些航空发动机艉部部件，例如排气圆锥管（也称为"塞式喷 管"）。
[0041] 参照图IA至图1N，将描述根据本发明的实施方案如何组装所述装载装置以及如 何将多孔预制体装载到装载装置中。
[0042] 如图IA所示，装载装置是由圆形支撑托盘110组装成的，该圆形支撑托盘具有通 过支撑托盘110布置成环形的多个排出孔111。在当前描述的实例中，支撑托盘110还通过 间隔件102安装在底座台101上，底座台101包括排出孔1010。
[0043] 在本实例中，具有圆锥形形状的桅杆120位于支撑托盘110上。在当前描述的实例 中，桅杆120由彼此堆叠的三个截头圆锥形元件组成，S卩，位于支撑托盘110的中央部分、具 有插设的石墨塾圈1210和定心粧1211的基部121 ;位于基部121上、具有插设的石墨塾圈 1220和定心桩1221的中间部分122 ;以及位于中间部分122上、具有插设的石墨垫圈1230 和定心桩1231的顶部123。顶部123被石墨垫圈1240和定心桩1241覆盖，然后被定心环 124盖住用于放置如下所述的无孔内壁。
[0044] 环形石墨垫圈112和螺杆113围绕排出孔111放置在支撑托盘110上（图1B)。
[0045] 如图IC所示，无孔内壁130则放置在支撑托盘110上。更精确而言，无孔内壁130 的基部131经由垫圈112座立在支撑托盘110上，而壁130的顶部132与桅杆120顶部123 上的定心环124配合。壁130的形状和尺寸与待堆叠在装置上的如下所述的多孔预制体的 形状和尺寸相同。
[0046] 当无孔壁130具有足够的机械强度以支撑如下所述的顶环和可选的盖子的堆叠 时，装载装置不需要具有中央桅杆，例如，如上所述的桅杆120。在这种情况下，不需要使用 例如环124的定心环。
[0047] 图IC还示出了第一底环140,该第一底环在环形石墨垫圈112上位于支撑托盘 110上，环140围绕无孔壁的基部131。底环140具有在环140的外周围140a与内周围140b 之间延伸的多个孔1401。底环140在其内周围还具有环形部分1402,用于支撑多孔预制体 的基部的目的。环形石墨垫圈1403位于环140的顶部。
[0048] 第一顶环150在桅杆120顶部123处设置在具有插设的石墨垫圈1242和定心桩 1243的定心环124上。顶环150具有在其外周围150a与其内周围150b之间延伸的多个孔 1501。
[0049] 图ID示出了具有基部1601的第一多孔预制体160的放置，所述基部1601座立与 由垫圈1403(图IN)所覆盖的第一底环140的环形部分1402上，第一预制体160的顶部 1602与第一顶环150配合，环形石墨垫圈1502和定心桩1503放置在环150的顶部部分和 第一多孔预制体160的顶部1602上。
[0050] 在图IE中，与第一底环140相同的第二底环141 (即，具有相似尺寸并且包括多个 孔1411以及用于支撑第二多孔预制体的基部的环形部分1412)放置在第一底环140上，环 形石墨垫圈1403插设在第二底环141与第一底环140之间。另一个环形石墨垫圈1413放 置在环141的顶部部分上。同样与第一顶环150相同的第二顶环151 (即，具有相同尺寸并 且也具有多个孔1511)放置在第一顶环150上，环形石墨垫圈1502插设在第二顶环151与 第一顶环150之间。
[0051] 在图IF中，第二多孔预制体161则接合在第一预制体160上。第二预制体161的 基部1611座立在第二底环141的环形部分1412上，环形部分1412被垫圈1413覆盖（图 IN)，而第二预制体161的顶部1612与第二顶环151配合。环形石墨垫圈1512和定心桩 1513放置在环151的顶部部分上。
[0052] 在图IG中，与底环140和141相同的第三底环142 (即，具有相同尺寸并且包括多 个孔1421以及用于支撑第三多孔预制体的基部的环形部分1422)在第二底环141上放置 入位，环形石墨垫圈1413插设在第三底环142与第二底环141之间。另一个环形石墨垫圈 1423放置在环142的顶部部分上。同样与顶环150和151相同的第三顶环152 (即，具有相 同尺寸并且也具有多个孔1521)位于第二顶环151上，环形石墨垫圈1512插设在第三顶环 152与第二顶环151之间。
[0053] 在图IH中，第三多孔预制体162则接合在第二预制体261上。第三预制体162的 基部1621座立在第三底环142的环形部分1422上，环形部分1422被垫圈1423覆盖（图 IN)，而第三预制体162的顶部1622与第三顶环152配合。环形石墨垫圈1522和定心桩 1523放置在环152的顶部。
[0054] 在图II中，与底环140至142相同的第四底环143 (S卩，具有相同尺寸并且包括多 个孔1431以及用于支撑第四多孔预制体的基部的环形部分1432)在第三底环142上放置 入位，环形石墨垫圈1423插设在第四底环143与第三底环142之间。另一个环形石墨垫圈 1433放置在环143的顶部上。同样与顶环150至152相同的第四顶环153 (即，具有相同 尺寸并且也具有多个孔1531)放置在第三顶环152上，环形石墨垫圈1522插设在第四顶环 153与第三顶环152之间。
[0055] 在图IJ中，第四多孔预制体163则接合在第三预制体163上。第四多孔预制体 163的基部1631座立在第四底环143的环形部分1432上，环形部分1432被垫圈1433覆盖 (图IN)，而第四预制体163的顶部1632与第四顶环153配合。环形石墨垫圈1532和定心 桩1533放置在环153的顶部部分上。
[0056] -旦第四纤维预制体163已经放置在被覆盖在垫圈1433中的第四底环143的环 形部分1432上（图IN)，则第五底环144和第五顶环154分别放置在第四底环144和第四 顶环154上，环形石墨垫圈1433和1532插设其中，如图IK所示。第五底环144分别具有与 底环14〇至143相同的尺寸，并且与它们一样，第五底环包括多个孔1441和环形部分1442。 第五顶环154具有与顶环150至153相同的尺寸，并且与它们一样，第五顶环包括多个孔 1541。
[0057] 如图IK和图IL所示，多孔预制体160至163的堆叠则通过放置形状和尺寸与多孔 预制体相同的无孔外壁170来封闭。无孔外壁170的基部171座立于第五底环144的环形 部分1442上，该环形部分被垫圈1443覆盖（图IN)，而壁170的顶部172与第五顶环154 的顶部配合。盖子或塞子190也经由第五顶环154的顶部部分上的石墨垫圈1542而被紧 固，以便在壁170的顶部172封闭堆叠的顶部。顶环堆叠的顶部还可以通过堆叠的最后一 个环封闭，最后一个环是在其顶部封闭的环，因而不必使用盖子或塞子。
[0058] 底环140至144的堆叠通过将螺母114紧固在螺杆113上而固定至支撑托盘110 上。环形石墨垫圈115设置在支撑托盘上，并靠近托盘的外周围。
[0059] 如图IM所示，各个空间存在于无孔壁130、多孔预制体160、161、162及163之间， 并且无孔壁170形成全部围绕每个多孔预制体延伸并且试剂气体流在其中流动的各个容 积180至184,用于使多孔预制体160至163致密化。两个相邻的纤维预制体之间或者无 孔壁与相邻的预制体之间的距离相对较小，例如，10毫米（mm)，使得在每个容积180至184 中，试剂气体非常贴近用于致密化的多孔预制体流动。
[0060] 图2是用于接收装载装置100的化学气相渗透烤炉或设备200的示意图，该装载 装置包括用于致密化的多孔预制体。通过已知的方式，化学气相渗透设备200包括限定反 应室210的圆柱形外壳201，该反应室210通过可移除的盖220而在其顶部被封闭，可移除 的盖220具有通往预热区222的进气管221，预热区222用于在气体在反应室210中扩散之 前加热气体，反应室210包含用于致密化的预制体。剩余气体经由连接至抽吸装置（未示 出）的排出管231而从所述设备的底部230被抽出。底部230具有支撑部232,排出管231 穿过该支撑部232,并且装载装置100经由间隔件2320而放置在该支撑部232上。
[0061] 通过形成与电感器（未示出）电磁耦合的二次回路的石墨感受器211来产生预热 区中和反应室210内部的制热。反应室210中的在预热区222与支撑部232之间存在的空 间对应于渗透设备200的工作装载容积212,S卩，对应于可用于装载用于致密化的纤维预制 体的容积。
[0062] 下文将描述如何在化学气相渗透设备200中将承载用于致密化的多孔预制体160 至163的装载装置100放置入位。如图3A所示，将设备200的盖子220去除以便能够使装 载装置100装载到反应室210中，装载装置100例如通过吊杆240而被降入到反应室210 中，直到装载装置的底座台101通过间隔件2320而座立在支撑部232上。
[0063] 根据本发明，密封环300例如通过与紧固在密封环300上的螺柱330配合的吊杆 250也被放置在装载装置100的支撑托盘110上（图3B)。
[0064] 如图4所示，密封环包括：环形垫圈支架310,其由底部部分311和顶部部分312连 同环形石墨垫圈320制成，该环形石墨垫圈通过将螺钉313拧紧在螺纹孔314中而被夹紧 在垫圈支架310的底部311与顶部312之间，所述螺纹孔设置在垫圈支架310的底部部分 311 中。
[0065] 如图5所示，石墨垫圈320从垫圈支架320的外周围延伸预定距离，从而与感受器 211的内壁接触，所述感受器211的内壁形成反应室210的内壁。
[0066] 如下文所述，密封环300用于驱使引入到反应室中的气体流透入到底环的孔中并 且流入限定在多孔预制体之间或无孔壁与多孔预制体之间的气流空间中。
[0067] 一旦装载装置100和密封环已经在反应室210中就位，则将盖子220安装在外壳 201的顶部（图3C)。化学气相渗透设备则准备就绪以便运行。
[0068] 为了使预制体致密化，将试剂气体引入到反应室210中，所述试剂气体包含有至 少一种或多种待沉积的基质的材料前体。举例来说，对于碳基质，使用气态烃类化合物，通 常为丙烷、甲烷或两者的混合物。例如对于由陶瓷材料制成的基质，例如，碳化硅（SiC)，能 够以公知的方式使用甲基三氯硅烷（MTS)作为SiC的前体。
[0069] 以公知方式，通过使在基底的可进入的内孔内侧扩散的试剂气体中包含的前体分 解而所产生的基质材料沉积在多孔预制体内部，从而使多孔预制体致密化。通过化学气相 渗透获得各种基质沉积物所需的压力和温度本身是公知的。
[0070] 图6和图7示出了通过进气管221被引入到反应室210中的试剂气体流Fg经过 的路径。在供给管221与排出管231之间建立了压力梯度，以便促进试剂气体流通过底环 的孔并且流入在每个多孔预制体160至163的任一侧上存在的容积180至184中。气体流 Fg首先通过预热区222,然后气体流通过装载装置100周围存在的容积而扩散。气体流Fg 无法超出密封环300,所以它们透入到底环140至144的孔1401、1411、1421、1431和1441 中（图7)。此后，气体流从预制体基部至其顶部流入存在于多孔预制体160至163任一侧 上的容积180至184中，其中未与预制体发生反应的气体流的残留经由顶环150至154中 的孔1501、1511、1521、1531和1541而被排出，然后流入被限定在桅杆120与无孔壁130之 间的容积195中，以便经由排出管231而被从反应室210抽出（图6)。
[0071] 除了能够使具有截头圆锥形并且较大尺寸的预制体以最佳方式装载到致密化设 备的反应室中之外，本发明的装载装置就其致密化程度以及致密化均匀度两者方面用于改 善预制体的渗透。
[0072] 在多孔预制体的任一侧上设置的空间中的试剂气体流的强制流动提升了试剂气 体的强制对流，从而促进并加速预制体的渗透。
[0073] 此外，用于将试剂气体注入到设置在多孔预制体的任一侧上的空间中的孔（在此 实例中是底环140至144中的孔1401、1411、1421、1431和1441)的数量和直径对于每个 底环和每个顶环都相同，从而将等流速的试剂气体引入到设置在多孔预制体的任一侧上的 容积180至184中。因此，在每个容积180至184中的气体流速相似。此外，引入每个容积 180至184中的气体在预制体的基部与顶部之间呈现相等的成熟状态（试剂成分的浓度） 和消耗速度（试剂成分的浓度降低），从而使得能够获得在所有多孔预制体中一致的致密 度。此外，底环中的试剂气体注入孔的直径被选定为使这些容积以及多存在于孔预制体外 侧的容积之间的压头损失最小化。
[0074] 本发明的装载装置的另一个优点是通过使用与现有技术的致密化方法中通常遇 到的流速和过渡时间相同的在标准预热区中的流速和过渡时间，而能够在现有技术的致密 化设备的所述标准预热区中预热试剂气体。因此，气体具有与现有技术的致密化方法中获 得的成熟度相似的成熟度，从而使得能够使用相同的致密化参数（具体来说，温度、压力和 气体浓度）。
[0075] 然而，在多孔预制体160至163周围存在的较窄的容积180至184中的试剂气体 流的强制流动使得能够在多孔预制体周围获得远高于使用现有技术方法（例如特别在文 献US7 182 980和US5 904 957中描述的方法）观察到的试剂气体行进速度的试剂气 体行进速度。这使得能够将预制体的基部与顶部之间的试剂气体的浓度变化最小化，因此 减小预制体的高度方向上的致密化变化率。如上所述，在使堆叠的多个圆锥形多孔预制体 致密化时，试剂气体优选地经由预制体的基部而被引入到设置在预制体周围的气体流容积 中，例如，如上所述的容积180至184。以此方式，具有更大的试剂成分浓度的气体流沿着更 大的致密化区域分散，从而避免过快阻塞预制体的表面孔（其会阻碍正确渗透到预制体的 芯部）。
[0076] 如上所述的石墨垫圈优选地是由膨胀石墨制成的,例如以商标Sigraflex? 或Papyex?出售的材料。
[0077] 在上述实施方案中，用于致密化的预制体具有截头圆锥形形状，使得底环和顶环 具有分别适于支撑并包围预制体和无孔壁的基部和顶部的圆形形状。
[0078] 此外，在上述实例中，装载装置具有四个预制体。然而，装载装置可以具有更多数 量的预制体，预制体的数量根据渗透设备的工作容积的变化而确定。
[0079] 当用于致密化的多孔预制体具有不同形状时，例如，具有棱锥形状或椭圆形，则顶 环和底环的形状需要适配成与预制体的形状匹配。例如，当用于致密化的预制体为具有方 形基部的截棱锥形状时，则顶环和底环具有分别与预制体的基部和顶部的尺寸匹配的方形 形状和尺寸。
[0080] 此外，在如上所述的实例中，从反应室的顶部引入试剂气体，然后从反应室的底部 排出试剂气体。然而，同样可以很好地经由反应室的底部引入并且从其顶部例如经由盖子 排出试剂气体。在这种情况下，装载装置例如可以颠倒设置在反应室中，从而允许气体经由 底环引入并且经由顶环排出。
【权利要求】
1. 一种装载装置（100)，其用于在渗透烤炉的反应室中通过定向流的化学气相渗透而 使可堆叠形状的多孔预制体（160-163)致密化，所述装置的特征在于其包括： ?支撑托盘（110); ?第一堆叠件，其包括放置在所述支撑托盘（110)上的多个底环（140-144)，每个底环 具有在每个环的外周围与内周围之间延伸的多个注入孔（1401 ;1411 ;1421 ;1431 ;1441); ?第二堆叠件，其包括多个顶环（150-154)，每个顶环具有在每个环的外周围与内周围 之间延伸的多个排出孔（1501 ;1511 ;1521 ;1531 ;1541); ?第一无孔壁（130)，其具有与用于致密化的所述多孔预制体（160-163)的形状和尺寸 相同的形状和尺寸，所述第一无孔壁设置在所述第一堆叠件的底环（140-144)内部并位于 所述支撑托盘（110)上，并且在所述支撑托盘与位于所述第二堆叠件的基部处的顶环之间 延伸；以及 ?第二无孔壁（170)，其具有与用于致密化的所述多孔预制体（160-163)的形状和尺寸 相同的形状和尺寸，所述第二无孔壁在位于所述第一堆叠件顶部的底环（143)与位于所述 第二堆叠件顶部的顶环（154)之间延伸。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述装置进一步包括桅杆（120)，所述桅杆 设置在所述支撑托盘（110)中央并且支撑包括顶环（150-154)的所述第二堆叠件。
3. 根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于所述装置进一步包括位于所述顶环 (154)上的盖子（190)，所述顶环（154)位于所述第二堆叠件的顶部。
4. 根据权利要求1至3的任一项所述的装置，其特征在于每个底环（140 ;141 ;142 ; 143 ; 144)包括支撑用于致密化的多孔预制体的部分（1402 ; 1412 ; 1422 ; 1432 ; 1442)。
5. 根据权利要求1至4的任一项所述的装置，其特征在于每个底环（140 ;141 ;142 ; 143 ;144)的高度根据设置在两个相邻的多孔预制体之间的空间的变化而确定。
6. 根据权利要求1至5的任一项所述的装置，其特征在于所述底环（140-144)和所述 顶环（150-154)由各自的石墨垫圈彼此分开。
7. -种用于通过化学气相渗透使截头圆锥形多孔预制体（160-163)致密化的设备 (200)，所述设备包括反应室（210)、位于所述反应室的第一端并且通往预热区（222)的 试剂气体进气管（221)以及位于与所述第一端相对的所述反应室的第二端附近的排出管 (231)， 所述设备的特征在于：所述反应室包含安装在根据权利要求1至6的任一项所述的 装载装置（100)中的多个截头圆锥形的多孔预制体（160-163)，每个预制体的底端（1601 ; 1611 ; 1621 ; 1631)座立在所述第一堆叠件的底环（140 ; 141 ; 142 ; 143 ; 144)上，使得所述多 孔预制体彼此接合，同时在每个所述预制体之间留下空间，所述空间在每个预制体的任一 侧上形成用于通过试剂气体流的相应容积（180 ;181 ;182 ;183 ;184)，每个容积经由所述第 一堆叠件的底环（140 ;141 ;142 ;143 ;144)的孔（1401 ;1411 ;1421 ;1431 ;1441)而被供给 试剂气体。
8. 根据权利要求7所述的设备，其特征在于所述设备包括在所述装载设备（100)的支 撑托盘（110)与所述反应室（210)的内壁之间延伸的密封环（300)。
9. 根据权利要求8所述的设备，其特征在于所述密封环（300)包括设置在所述支撑 托盘（110)上的环形垫圈支架（310)以及从所述环形垫圈支架的外周围延伸的石墨垫圈 (320)，所述垫圈与所述反应室（210)的内壁接触。
10. 根据权利要求7至9的任一项所述的设备，其特征在于所述底环（140-144)的注入 孔（1401 ; 1411 ; 1421 ; 1431 ; 1441)的尺寸根据用于供给每种试剂气流容积（180 ; 181 ; 182 ; 183 ; 184)的试剂气体的流速的变化而限定。
11. 根据权利要求7至10的任一项所述的设备，其特征在于所述多孔预制体 (160-163)是用于航空发动机后燃装置部件的预制体。
【文档编号】C23C16/04GK104428443SQ201380035749
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年7月3日 优先权日:2012年7月4日
【发明者】S·古雅尔, S·贝特朗, A·德尔康, F·博韦 申请人:赫拉克勒斯公司