通过定向流动的蒸汽相化学渗透致密化三维多孔基材的装载设备制造技术

装载器设备(10)，所述装载器设备(10)通过渗透炉的反应室中的定向流动的蒸汽相化学渗透致密化主要以纵向方向延伸的三维多孔基材(20)，所述设备包括环形装载级(11)，所述环形装载级(11)通过第一和第二环形竖直单元(110、111)形成，所述第一和第二环形竖直单元(110、111)相对于彼此同中心分布并且在彼此之间界定用于待致密化的多孔基材的环形装载区域(13)。第一和第二板(112、113)分别覆盖环形装载区域(13)的下元件和上元件。第一和第二环形竖直单元(110、111)各自包括支撑构件(1100、1110)，所述支撑构件(1100、1110)以这样的方式分布在环形装载区域(13)中从而在其之间限定装载单元格(14)，每个装载单元格旨在接收待致密化的基材。所述设备还包括邻近每个装载单元格(14)的气体供应孔(1102)和气体排出孔(1112)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过定向流动的蒸汽相化学渗透致密化三维多孔基材的装载设备
本专利技术涉及特别当由热结构复合材料制备部件时使用的化学气相渗透技术。本专利技术更具体地涉及致密化复杂三维形状的多孔基材，例如用于制造航空发动机叶片的纤维预成型体，通过在所述基材中沉积基质从而致密化所述基材。
技术介绍
为了由复合材料制造部件，特别是由热结构复合材料制成的部件，所述热结构复合材料由通过耐火基质(例如由碳和/或陶瓷制成)致密化的耐火纤维预成型体(例如使用碳纤维或陶瓷纤维)构成，常见的实践是使用化学气相渗透方法。所述部件的实例为由碳-碳(C-C)复合材料制成的推进器喷嘴，由C-C复合材料制成的制动盘，特别是用于飞机致动器的制动盘，或由陶瓷基质复合材料(CMC)制成的叶片。通过化学气相渗透致密化多孔基材包括通过使用支撑工具将基材放置在渗透装置的反应室中，然后使试剂气体进入室，试剂气体的一种或多种成分为待沉积在基材内从而致密化基材的材料的前体。选择渗透条件，特别是试剂气体的组成和流速，以及室内的温度和压力以使气体扩散到基材的可及内孔内，由于气体的成分之一分解，或者由于在其多种成分之间发生反应，从而在基材中沉积所需的材料。常见的实践是通过使气体穿过位于反应室中的预热区域从而预热试剂气体，反应气体的入口通往所述反应室。所述方法对应于自由流动的化学气相渗透方法。在用于化学气相渗透的工业装置中，常见的实践是用多种待同时致密化的基材或预成型体装载反应室，从而增加致密化方法的生产量，并且因此增加反应室的装载系数。特别在如下文献中描述了通过化学气相渗透致密化多孔环形基材的方法和装置：US2004/237898和US5904957。然而，这些方法本质上涉及致密化堆叠设置的环形形状的基材，并且不适用于致密化形状不轴对称的基材。文献US2008/0152803描述了使用装载器工具，所述装载器工具包括管状导管，所述管状导管设置在第一板和第二板之间并且具有在径向上围绕其设置的待致密化的具有板的形状的薄基材。然后将以这种方式装载的工具放置在渗透炉的反应室内，所述渗透炉具有的试剂气体进入入口连接至管状导管从而使试剂气体被允许进入导管，然后所述导管沿着基材的主表面以基本上径向的流动方向分布气体。然而，所述装载器工具保持限制于薄且形状简单的基材(例如薄的矩形板)的定向流动致密化，并且不能获得复杂三维形状的基材(例如用于叶片的纤维预成型体)的均匀致密化。气流在复杂三维形状的基材上的流动更难以控制。缺乏对试剂气体在待致密化的基材的组上的流动的控制造成基材中致密化梯度的出现。然而，正是基材被致密化的不均匀性破坏了所得部件的机械性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种装载方案，所述装载方案能够以高的装载容量致密化多孔基材，特别是主要以纵向方向延伸的复杂三维形状的薄基材，同时最小化基材中的致密化梯度。该目的通过包括如下的装载器设备得以实现：至少一个环形装载器级，所述环形装载器级通过第一和第二环形竖直壁形成，所述第一和第二环形竖直壁相对于彼此同轴设置并且在其之间限定用于待致密化的多孔基材的环形装载器空间；第一和第二板，所述第一和第二板分别覆盖环形装载器空间的底部和顶部；第一和第二环形竖直壁的每一者包括设置在环形装载器空间中的支撑元件，第一和第二环形竖直壁的支撑元件在径向上对齐从而在其之间限定分别用于接收各个待致密化的基材的装载器单元格；和所述设备还包括邻近每个装载器单元格的至少一个气体进料孔和至少一个气体排出孔。本专利技术的装载器设备能够优化在给定装置中可以同时致密化的基材的数量，同时控制试剂气体在每个基材中的流动方向从而均匀地致密化基材。当流动不定向时使用彼此接近的基材不能获得这种大数量的致密化。因此，本专利技术的方法能够致密化薄的多孔基材，同时增加所获得的部件的质量以及负载的反应室的体积两者。一旦将本专利技术的装载器设备放置在反应室中，其充当微反应器，气体在所述微反应器中的流动得到控制。通过该设备，可以远离致密化装置提前准备基材的装载，并且可以简单运输而不对反应室产生风险。这用于减少装载和卸载所述室所需的时间。在本专利技术的设备的一个实施方案中，每个装载器级的第一环形竖直壁包括邻近每个装载器单元格的至少一个气体进料孔，并且每个装载器级的第二环形竖直壁包括邻近每个装载器单元格的至少一个气体排出孔。在本专利技术的一个方面，装载器设备包括多个彼此堆叠并且设置在第一和第二板之间的环形装载器级。在本专利技术的设备的另一个实施方案中，第一板具有对准每个装载器单元格的气体进料孔，而第二板具有对准每个装载器单元格的气体排出孔。在本专利技术的一个方面，装载器设备包括多个彼此堆叠并且设置在第一和第二板之间的环形装载器级。在本专利技术的另一个方面，装载器设备进一步包括多个不同径向尺寸的环形装载器级，所述级相对于彼此同轴设置。本专利技术还提供通过化学气相渗透致密化多孔基材的装置，多孔基材为主要以纵向方向延伸的三维形状，所述装置包括反应室，位于室的第一端部处的试剂气体进入管道，和位于邻近室的第二端部远离第一端部的排出管道，所述装置的特征在于，室包括多个主要以纵向方向延伸的三维形状的多孔基材，所述基材设置在包括多个本专利技术的装载器级的装载器设备中，通过室的试剂气体进入管道向所述设备的气体进料孔进料试剂气体。本专利技术还提供通过化学气相渗透致密化多孔基材的装置，多孔基材为主要以纵向方向延伸的三维形状，所述装置包括反应室，位于室的第一端部处的多个试剂气体进入管道，和位于邻近室的第二端部远离第一端部的至少一个排出管道，所述装置的特征在于，室包括多个主要以纵向方向延伸的三维形状的多孔基材，所述基材设置在一个或多个装载器设备中，每个装载器设备包括多个环形装载器级，所述环形装载器级相对于彼此堆叠和/或同轴设置并且具有分别在第一和第二板中形成的它们的气体进料孔和气体排出孔，通过室的试剂气体进入管道向每个设备的一个或多个气体进料孔进料试剂气体。特别地，装载器设备可以具有相同直径并且可以以并列方式设置在反应室中，或者它们可以具有减小的直径并且以金字塔结构彼此堆叠。附图说明本专利技术的其它特征和优点通过本专利技术的具体实施方案的如下描述并且参考附图而浮现，本专利技术的具体实施方案以非限制性实施例的形式给出，其中：·图1和2为根据本专利技术的一个实施方案的装载器设备的立体图；·图3为显示图1和2的设备在致密化多孔基材时的局部截面图；·图4为根据本专利技术的另一个实施方案的装载器设备的立体图；·图5为显示图4的设备在致密化多孔基材时的局部截面图；·图6为根据本专利技术的另一个实施方案的包括多个堆叠的装载器级的装载器设备的立体图；·图7为显示图6的设备在致密化多孔基材时的局部截面图；·图8为根据本专利技术的另一个实施方案的包括多个堆叠的装载器级的装载器设备的立体图；·图9为显示图8的设备在致密化多孔基材时的局部截面图；·图10为根据本专利技术的另一个实施方案的包括多个同轴的装载器级的装载器设备的立体图；·图11为根据本专利技术的另一个实施方案的包括多个同轴并且堆叠的装载器级的装载器设备的立体图；·图12为显示通过化学气相渗透进行致密化的装置的截面示意图，其中通过图6中所示类型的本专利技术的包括多个堆叠的装载器级的装载器设备装载基材；·图13为显示通过化学气相渗透进行致密化的装置的截面示意图，其中通过图8本文档来自技高网...

【技术保护点】
装载器设备(10)，所述装载器设备(10)用于将主要以纵向方向延伸的三维形状的多孔基材(20)装载到渗透炉的反应室中，所述渗透炉通过定向流动的化学气相渗透致密化预成型体，所述设备的特征在于其包括：至少一个环形装载器级(11)，所述环形装载器级(11)通过第一和第二环形竖直壁(110、111)形成，所述第一和第二环形竖直壁(110、111)相对于彼此同轴设置并且在其之间限定用于待致密化的多孔基材的环形装载器空间(13)；第一和第二板(112、113)，所述第一和第二板(112、113)分别覆盖环形装载器空间(13)的底部和顶部；第一和第二环形竖直壁(110、111)的每一者包括设置在环形装载器空间(13)中的支撑元件(1100、1110)，第一和第二环形竖直壁的支撑元件在径向上对齐从而在其之间限定分别用于接收各个待致密化的基材的装载器单元格(14)；和所述设备还包括邻近每个装载器单元格的至少一个气体进料孔(1102)和至少一个气体排出孔(1112)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.28 FR 11586731.通过化学气相渗透致密化多孔基材的装置，多孔基材为航空发动机叶片的纤维预成型体并为以纵向方向延伸的三维形状，所述装置包括反应室(70)，位于室的第一端部处的试剂气体进入管道(71)，和位于邻近室的第二端部远离第一端部的排出管道(72)，其中室包括多个以纵向方向延伸的三维形状的多孔基材，所述基材设置在装载器设备(75)中，通过室的试剂气体进入管道向所述装载器设备的一个或多个气体进料孔进料试剂气体；其中所述装载器设备用于将以纵向方向延伸的三维形状的多孔基材装载到渗透炉的反应室中，所述渗透炉通过定向流动的化学气相渗透致密化预成型体，所述装载器设备包括：至少一个环形装载器级，所述环形装载器级通过第一和第二环形竖直壁形成，所述第一和第二环形竖直壁相对于彼此同轴设置并且在其之间限定用于待致密化的多孔基材的环形装载器空间；第一和第二板，所述第一和第二板分别覆盖环形装载器空间的底部和顶部；第一和第二环形竖直壁的每一者包括设置在环形装载器空间中的支撑元件，第一和第二环形竖直壁的支撑元件在径向上对齐从而在其之间限定分别用于接收各个待致密化的基材的装载器单元格；和所述装载器设备还包括邻近每个装载器单元格的至少一个气体进料孔和至少一个气体排出孔；其中每个装载器级的第一环形竖直壁包括邻近每个装载器单元格的至少一个气体进料孔，并且每个装载器级的第二环形竖直壁包括邻近每个装载器单元格的至少一个气体排出孔；所述装载器设备包括多个彼此堆叠并且设置在第一和第二板之间的环形装载器级。2.通过化学气相渗透致密化多孔基材的装置，多孔基材为航空发动机叶片的纤维预成型体并为以纵向方向延伸的三维形状，所述装置包括反应室(70)，位于室的第一端部处的试剂气体进入管道(71)，和位于邻近室的第二端部远离第一端部的排出管道(72)，其中室包括多个以纵向方向延伸的三维形状的多孔基材，所述基材设置在装载器设备(75)中，通过室的试剂气体进入管道向所述装载器设备的一个或多个气体进料孔进料试剂气体；其中所述装载器设备用于将以纵向方向延伸的三维形状的多孔基材装载到渗透炉的反应室中，所述渗透炉通过定向流动的化学气相渗透致密化预成型体，所述装载器设备包括：至少一个环形装载器级，所述环形装载器级通过第一和第二环形竖直壁形成，所述第一和第二环形竖直壁相对于彼此同轴设置并且在其之间限定用于待致密化的多孔基材的环形装载器空间；第一和第二板，所述第一和第二板分别覆盖环形装载器空间的底部和顶部；第一和第二环形竖直壁的每一者包括设置在环形装载器空间中的支撑元件，第一和第二环形竖直壁的支撑元件在径向上对齐从而在其之间限定分别用于接收各个待致密化的基材的装载器单元格；和所述装载器设备还包括邻近每个装载器单元格的至少一个气体进料孔和至少一个气体排出孔；其中第一板具有对准每个装载器单元格的气体进料孔，并且第二板具有对准每个装载器单元格的气体排出孔；所述装载器设备包括多个彼此堆叠并且设置在第一和第二板之间的环形装载器级。3.通过化学气相渗透致密化多孔基材的装置，多孔基材为航空发动机叶片的...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·伯特兰，F·拉穆鲁，S·古雅尔，
申请(专利权)人：赫拉克勒斯公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR