裝料裝置以及用于使可堆疊的截頭圓錐形多孔預制體致密化的設備的制作方法
【專利摘要】一種裝料裝置(100)，其用于在滲透烤爐的反應室中通過受控流動化學氣相滲透使具有可堆疊形狀的多孔預制體(160-163)致密化，所述裝置包括：-支撐板(110)；-多個下環(140-144)的第一堆疊件，其放置在所述支撐板(110)上，并且多個下環(140-144)的第一堆疊件包括在每個環的外周圍與內周圍之間延伸的多個注入孔；-多個上環(150-154)的第二堆疊件，其包括在每個環的外周圍與內周圍之間延伸的多個排出孔；-第一無孔壁(130)，其具有與用于致密化的所述多孔預制體(160-163)的形狀和尺寸相同的形狀和尺寸，并設置在所述第一堆疊件的下環(140-144)內部并設置在所述支撐板(110)上，所述第一無孔壁在所述支撐板與位于所述第二堆疊件的基部的所述上環之間延伸；-第二無孔壁(170)，其具有與用于致密化的所述多孔預制體(160-163)的形狀和尺寸相同的形狀和尺寸，所述第二無孔壁在位于所述第一堆疊件頂部的下環(143)與位于所述第二堆疊件頂部的下環(154)之間延伸。
【專利說明】裝料裝置以及用于使可堆疊的截頭圓錐形多孔預制體致密 化的設備
【技術領域】
[0001] 本發明涉及特別是在用熱結構復合材料制造部件時使用的化學氣相滲透技術。本 發明更具體地涉及沉積基質材料，以便使截頭圓錐形多孔預制體致密化，例如在制造火箭 發動機的分流部分或用于航空發動機后燃裝置的部件時使用的纖維預制體。
【背景技術】
[0002] 為了用復合材料制造部件，特別是由熱結構復合材料制成的部件（熱結構復合材 料由難熔基質（例如，由碳和/或陶瓷制成）致密化的難熔纖維預制體（例如，由碳纖維或 陶瓷纖維制成）構成），通常的做法是使用化學氣相滲透方法。這些部件的實例為由碳-碳 (C-C)復合材料制成的推進器噴管、由C-C復合材料制成的剎車片（特別是飛機剎車片）， 以及陶瓷基復合材料（CMC)蝸輪葉片。
[0003] 通過化學氣相滲透使多孔預制體致密化包括通過支撐工具將基底放置在滲透設 備的反應室中，并且將試劑氣體引入到反應室中，這種氣體具有作為用于沉積在預制體內 的材料的前體的一種或多種成分以便使其致密化。滲透條件，特別是試劑氣體的成分和流 速，以及反應室內的溫度和壓力，被選定為能夠允許氣體在預制體的可進入的內孔中擴散， 使得通過氣體成分分解或者氣體的多種成分之間的反應而在內孔中沉積所需的材料。試劑 氣體通常通過通過位于反應室中并且試劑氣體入口通往其中的預熱區來進行預熱。這種方 法與自由流動化學氣相滲透法對應。
[0004] 在用于化學氣相滲透的工業生產設備中，通常的做法是在反應室中裝載多個有待 同時致密化的預制體，以便增加致密化工藝的生產率，并從而增加反應室的單位負載。
[0005] 通過化學氣相滲透而用于致密化多孔環形基質的方法及設備特別詳見于文獻US 7 182 980和US5 904 957。然而，這些方法主要依賴于致密化堆放放置的環形形狀的基 質，并且就裝載的優化而言，它們不適用于致密化截頭圓錐形及較大尺寸的預制體。如文獻 US7 182 980和US5 904 957所述，必須在反應室中的每個截頭圓錐形預制體之間留下 大量空間以便使得滲透氣體能夠供給到預制體的每個部分，以用于以令人滿意的方式致密 化，從而顯著減小每個滲透設備的裝載能力并且增大制造部件的成本。因此，以工業生產規 模生產截頭圓錐形且具有較大尺寸的部件需要建造并使用大量滲透設備，從經濟的角度看 這是極為不利的。
【發明內容】
[0006] 因此，本發明的目的是提供一種裝載方案，該裝載方案能夠以較大的裝載能力使 截頭圓錐形的多孔預制體以及特別是較大尺寸和較小厚度的預制體致密化，并且在進行所 述致密化的同時使基底內的致密化變化率最小化。
[0007] 此目的通過一種裝載裝置來實現，所述裝載裝置包括：
[0008] ?支撐托盤；
[0009] ?第一堆疊件，其包括放置在所述支撐托盤上的多個底環，每個底環具有在每個環 的外周圍與內周圍之間延伸的多個注入孔；
[0010] ?第二堆疊件，其包括多個頂環，每個頂環具有在每個環的外周圍與內周圍之間延 伸的多個排出孔；
[0011] ?第一無孔壁，其具有與用于致密化的所述多孔預制體的形狀和尺寸相同的形狀 和尺寸，所述第一無孔壁在所述第一堆疊件的底環內側設置在所述支撐托盤上并且在所述 支撐托盤與位于所述第二堆疊件的基部上的所述頂環之間延伸；以及
[0012] ?第二無孔壁，其具有與用于致密化的所述多孔預制體的形狀和尺寸相同的形狀 和尺寸，所述第二無孔壁在位于所述第一堆疊件頂部的底環與位于所述第二堆疊件頂部的 頂環之間延伸。
[0013] 因此，本發明的裝載裝置使得能夠使多孔的截頭圓錐形預制體致密化，并同時提 高獲得的部件的質量和均勻度并且還改善反應室的裝載容積的使用。
[0014] 第一堆疊件的每個底環形成用于致密化的第一截頭圓錐形多孔預制體的基部的 支撐部。通過以這種方式將多孔預制體裝載到裝載裝置中，能夠使預制體以最佳方式彼此 接合，同時在它們之間留下空間用于使試劑氣體流在每個預制體的任一側上通過。
[0015] 此外，由于這些空間的每一個都經由各自的底環以獨立方式被供給試劑氣體，所 以能夠將等量的試劑氣體輸送到這些空間的每一個中并且獲得均勻致密化的預制體。
[0016] 本發明的裝載裝置還使得能夠在單次操作中在致密化設備或烤爐的反應室中裝 載所有用于致密化的預制體。因此顯著減少了設備處于未使用狀態的時間長度，并且顯著 提商了設備的生廣率。
[0017] 在本發明的裝載裝置的第一方面中，所述裝置進一步包括桅桿，所述桅桿設置在 所述支撐托盤中央并且支撐包括頂環的所述第二堆疊件。
[0018] 在本發明的裝載裝置的第二方面，所述裝置進一步包括位于所述頂環上的蓋子， 所述頂環位于所述第二堆疊件的頂部。
[0019] 在本發明的裝載裝置的第三方面中，每個底環包括用于支撐用于致密化的多孔預 制體的環形部分。
[0020] 在本發明的裝載裝置的第四方面中，每個底環的高度根據設置在兩個相鄰的多孔 預制體之間的空間的變化來確定。因此能夠調節在預制體的任一側上的用于氣流的容積大 小。
[0021] 在本發明的裝載裝置的第五方面中，所述底環和所述頂環由各自的石墨墊圈彼此 分開，以便能夠在每個致密化循環之后容易拆卸裝載裝置。墊圈優選地是由膨脹石墨制成 的墊圈，例如由以商標Sigraflex?或Papyex?1銷售的材料制成的墊圈。
[0022] 本發明還提供了一種用于通過化學氣相滲透使截頭圓錐形多孔預制體致密化的 設備，所述設備包括反應室、位于所述反應室的第一端并且通往預熱區的試劑氣體進氣管， 以及位于與所述第一端相對的所述反應室的第二端附近的排出管，
[0023] 所述設備的特征在于：所述室含有安裝在本發明的裝載裝置中的截頭圓錐形的多 個多孔預制體，每個預制體的底端座立在所述第一堆疊件的底環上，使得所述多孔預制體 彼此接合，同時在每個所述預制體之間留下空間，所述空間形成用于使試劑氣體流在每個 預制體的任一側上通過的相應的容積，每個容積經由所述第一堆疊件的底環的孔而被供給 試劑氣體。
[0024] 如上所述，除了能夠使具有截頭圓錐形并且較大尺寸的多孔預制體以最佳方式裝 載到致密化設備的反應室中之外，與本發明的裝載裝置結合的所述致密化設備用于改善預 制體就其致密化程度以及致密化均勻度兩者方面的滲透。
[0025] 設置在多孔預制體的任一側的空間中的試劑氣體流的強制流動導致試劑氣體的 強制對流，從而促進并加速預制體的滲透。
[0026] 此外，底環使得能夠將等流速的試劑氣體引入到設置在多孔預制體的任一側上的 每個容積中并同時使這些容積與多孔預制體外側存在的容積之間的壓頭損失最小化時。因 此，每個容積中的氣體流速相似。此外，引入每個容積中的氣體在預制體的基部與頂部之間 具有相等的成熟狀態（試劑成分的濃度）和消耗速度（試劑成分的濃度降低），從而使得能 夠獲得對于所有多孔預制體的一致的致密度。
[0027] 在多孔預制體至周圍存在的容積中的試劑氣體流的強制流動使得能夠在多孔預 制體周圍獲得顯著大于使用現有技術方法（例如，特別在文獻US7 182 980和US5 904 957中描述的方法）觀察到的試劑氣體流速的試劑氣體流速。這使得能夠將預制體的基部 與頂部之間的試劑氣體的濃度變化最小化，并且因此減小沿著預制體的高度方向的致密化 變化率。
[0028] 在本發明的設備的第一方面中，所述設備進一步包括在所述裝載設備的支撐托盤 與所述反應室的內壁之間延伸的密封環。這種密封環促進試劑氣體流穿過底環的孔。
[0029] 在本發明的設備的第二方面中，所述密封環包括設置在所述支撐托盤上的環形墊 圈支架以及從所述環形墊圈支架的外周圍延伸的石墨墊圈，所述墊圈與所述反應室的內壁 接觸。
[0030] 在本發明的設備的第三方面中，所述底環的注入孔的尺寸根據用于供給每種試劑 氣流容積的試劑氣體的流速的變化而限定。
[0031] 在本發明的設備的第四方面中，所述多孔預制體是用于航空發動機后燃裝置部件 的預制體。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032] 通過下文對作為非限制性實例并且參照附圖給出的本發明的特定實施方案的描 述將會呈現本發明的其他特征和優點，其中：
[0033] ?圖IA至圖IN是示出了如何組裝并裝載本發明的實施方案中的裝載裝置的圖解 視圖；
[0034] ?圖2是用于通過化學氣相滲透致密化的設備的剖視圖；
[0035] ?圖3A至圖3C是示出了在圖2的設備中的本發明的裝載裝置和密封環設備的剖 視圖；
[0036] ?圖4是根據本發明的實施方案的密封環的分解圖解立體圖；
[0037] ?圖5是圖3C所示的密封環的詳細立體圖；并且
[0038] ?圖6和圖7是部分剖視圖，其示出了在圖3C的設備工作時在多孔預制體致密化 過程中試劑氣體流的路徑。
【具體實施方式】
[0039] 本發明應用于對具有可堆疊形狀的多孔預制體進行致密化，可堆疊形狀例如是截 頭圓錐形，但也可以不是回轉體的形狀，例如，棱錐形或其他形狀。
[0040] 圖IM示出了裝載裝置或工具100,該裝載裝置或工具100 -旦裝載用于致密化的 多孔預制體160至163,就插入到工業化學氣相滲透設備的反應室中。在當前描述的實例 中，裝載裝置用于接收圓錐形形狀的纖維預制體，這種纖維預制體特別適用于構造火箭發 動機的分流部分，或者所有或一些航空發動機艉部部件，例如排氣圓錐管（也稱為"塞式噴 管"）。
[0041] 參照圖IA至圖1N，將描述根據本發明的實施方案如何組裝所述裝載裝置以及如 何將多孔預制體裝載到裝載裝置中。
[0042] 如圖IA所示，裝載裝置是由圓形支撐托盤110組裝成的，該圓形支撐托盤具有通 過支撐托盤110布置成環形的多個排出孔111。在當前描述的實例中，支撐托盤110還通過 間隔件102安裝在底座臺101上，底座臺101包括排出孔1010。
[0043] 在本實例中，具有圓錐形形狀的桅桿120位于支撐托盤110上。在當前描述的實例 中，桅桿120由彼此堆疊的三個截頭圓錐形元件組成，S卩，位于支撐托盤110的中央部分、具 有插設的石墨塾圈1210和定心粧1211的基部121 ;位于基部121上、具有插設的石墨塾圈 1220和定心樁1221的中間部分122 ;以及位于中間部分122上、具有插設的石墨墊圈1230 和定心樁1231的頂部123。頂部123被石墨墊圈1240和定心樁1241覆蓋，然后被定心環 124蓋住用于放置如下所述的無孔內壁。
[0044] 環形石墨墊圈112和螺桿113圍繞排出孔111放置在支撐托盤110上（圖1B)。
[0045] 如圖IC所示，無孔內壁130則放置在支撐托盤110上。更精確而言，無孔內壁130 的基部131經由墊圈112座立在支撐托盤110上，而壁130的頂部132與桅桿120頂部123 上的定心環124配合。壁130的形狀和尺寸與待堆疊在裝置上的如下所述的多孔預制體的 形狀和尺寸相同。
[0046] 當無孔壁130具有足夠的機械強度以支撐如下所述的頂環和可選的蓋子的堆疊 時，裝載裝置不需要具有中央桅桿，例如，如上所述的桅桿120。在這種情況下，不需要使用 例如環124的定心環。
[0047] 圖IC還示出了第一底環140,該第一底環在環形石墨墊圈112上位于支撐托盤 110上，環140圍繞無孔壁的基部131。底環140具有在環140的外周圍140a與內周圍140b 之間延伸的多個孔1401。底環140在其內周圍還具有環形部分1402,用于支撐多孔預制體 的基部的目的。環形石墨墊圈1403位于環140的頂部。
[0048] 第一頂環150在桅桿120頂部123處設置在具有插設的石墨墊圈1242和定心樁 1243的定心環124上。頂環150具有在其外周圍150a與其內周圍150b之間延伸的多個孔 1501。
[0049] 圖ID示出了具有基部1601的第一多孔預制體160的放置，所述基部1601座立與 由墊圈1403(圖IN)所覆蓋的第一底環140的環形部分1402上，第一預制體160的頂部 1602與第一頂環150配合，環形石墨墊圈1502和定心樁1503放置在環150的頂部部分和 第一多孔預制體160的頂部1602上。
[0050] 在圖IE中，與第一底環140相同的第二底環141 (即，具有相似尺寸并且包括多個 孔1411以及用于支撐第二多孔預制體的基部的環形部分1412)放置在第一底環140上，環 形石墨墊圈1403插設在第二底環141與第一底環140之間。另一個環形石墨墊圈1413放 置在環141的頂部部分上。同樣與第一頂環150相同的第二頂環151 (即，具有相同尺寸并 且也具有多個孔1511)放置在第一頂環150上，環形石墨墊圈1502插設在第二頂環151與 第一頂環150之間。
[0051] 在圖IF中，第二多孔預制體161則接合在第一預制體160上。第二預制體161的 基部1611座立在第二底環141的環形部分1412上，環形部分1412被墊圈1413覆蓋（圖 IN)，而第二預制體161的頂部1612與第二頂環151配合。環形石墨墊圈1512和定心樁 1513放置在環151的頂部部分上。
[0052] 在圖IG中，與底環140和141相同的第三底環142 (即，具有相同尺寸并且包括多 個孔1421以及用于支撐第三多孔預制體的基部的環形部分1422)在第二底環141上放置 入位，環形石墨墊圈1413插設在第三底環142與第二底環141之間。另一個環形石墨墊圈 1423放置在環142的頂部部分上。同樣與頂環150和151相同的第三頂環152 (即，具有相 同尺寸并且也具有多個孔1521)位于第二頂環151上，環形石墨墊圈1512插設在第三頂環 152與第二頂環151之間。
[0053] 在圖IH中，第三多孔預制體162則接合在第二預制體261上。第三預制體162的 基部1621座立在第三底環142的環形部分1422上，環形部分1422被墊圈1423覆蓋（圖 IN)，而第三預制體162的頂部1622與第三頂環152配合。環形石墨墊圈1522和定心樁 1523放置在環152的頂部。
[0054] 在圖II中，與底環140至142相同的第四底環143 (S卩，具有相同尺寸并且包括多 個孔1431以及用于支撐第四多孔預制體的基部的環形部分1432)在第三底環142上放置 入位，環形石墨墊圈1423插設在第四底環143與第三底環142之間。另一個環形石墨墊圈 1433放置在環143的頂部上。同樣與頂環150至152相同的第四頂環153 (即，具有相同 尺寸并且也具有多個孔1531)放置在第三頂環152上，環形石墨墊圈1522插設在第四頂環 153與第三頂環152之間。
[0055] 在圖IJ中，第四多孔預制體163則接合在第三預制體163上。第四多孔預制體 163的基部1631座立在第四底環143的環形部分1432上，環形部分1432被墊圈1433覆蓋 (圖IN)，而第四預制體163的頂部1632與第四頂環153配合。環形石墨墊圈1532和定心 樁1533放置在環153的頂部部分上。
[0056] -旦第四纖維預制體163已經放置在被覆蓋在墊圈1433中的第四底環143的環 形部分1432上（圖IN)，則第五底環144和第五頂環154分別放置在第四底環144和第四 頂環154上，環形石墨墊圈1433和1532插設其中，如圖IK所示。第五底環144分別具有與 底環14〇至143相同的尺寸，并且與它們一樣，第五底環包括多個孔1441和環形部分1442。 第五頂環154具有與頂環150至153相同的尺寸，并且與它們一樣，第五頂環包括多個孔 1541。
[0057] 如圖IK和圖IL所示，多孔預制體160至163的堆疊則通過放置形狀和尺寸與多孔 預制體相同的無孔外壁170來封閉。無孔外壁170的基部171座立于第五底環144的環形 部分1442上，該環形部分被墊圈1443覆蓋（圖IN)，而壁170的頂部172與第五頂環154 的頂部配合。蓋子或塞子190也經由第五頂環154的頂部部分上的石墨墊圈1542而被緊 固，以便在壁170的頂部172封閉堆疊的頂部。頂環堆疊的頂部還可以通過堆疊的最后一 個環封閉，最后一個環是在其頂部封閉的環，因而不必使用蓋子或塞子。
[0058] 底環140至144的堆疊通過將螺母114緊固在螺桿113上而固定至支撐托盤110 上。環形石墨墊圈115設置在支撐托盤上，并靠近托盤的外周圍。
[0059] 如圖IM所示，各個空間存在于無孔壁130、多孔預制體160、161、162及163之間， 并且無孔壁170形成全部圍繞每個多孔預制體延伸并且試劑氣體流在其中流動的各個容 積180至184,用于使多孔預制體160至163致密化。兩個相鄰的纖維預制體之間或者無 孔壁與相鄰的預制體之間的距離相對較小，例如，10毫米（mm)，使得在每個容積180至184 中，試劑氣體非常貼近用于致密化的多孔預制體流動。
[0060] 圖2是用于接收裝載裝置100的化學氣相滲透烤爐或設備200的示意圖，該裝載 裝置包括用于致密化的多孔預制體。通過已知的方式，化學氣相滲透設備200包括限定反 應室210的圓柱形外殼201，該反應室210通過可移除的蓋220而在其頂部被封閉，可移除 的蓋220具有通往預熱區222的進氣管221，預熱區222用于在氣體在反應室210中擴散之 前加熱氣體，反應室210包含用于致密化的預制體。剩余氣體經由連接至抽吸裝置（未示 出）的排出管231而從所述設備的底部230被抽出。底部230具有支撐部232,排出管231 穿過該支撐部232,并且裝載裝置100經由間隔件2320而放置在該支撐部232上。
[0061] 通過形成與電感器（未示出）電磁耦合的二次回路的石墨感受器211來產生預熱 區中和反應室210內部的制熱。反應室210中的在預熱區222與支撐部232之間存在的空 間對應于滲透設備200的工作裝載容積212,S卩，對應于可用于裝載用于致密化的纖維預制 體的容積。
[0062] 下文將描述如何在化學氣相滲透設備200中將承載用于致密化的多孔預制體160 至163的裝載裝置100放置入位。如圖3A所示，將設備200的蓋子220去除以便能夠使裝 載裝置100裝載到反應室210中，裝載裝置100例如通過吊桿240而被降入到反應室210 中，直到裝載裝置的底座臺101通過間隔件2320而座立在支撐部232上。
[0063] 根據本發明，密封環300例如通過與緊固在密封環300上的螺柱330配合的吊桿 250也被放置在裝載裝置100的支撐托盤110上（圖3B)。
[0064] 如圖4所示，密封環包括：環形墊圈支架310,其由底部部分311和頂部部分312連 同環形石墨墊圈320制成，該環形石墨墊圈通過將螺釘313擰緊在螺紋孔314中而被夾緊 在墊圈支架310的底部311與頂部312之間，所述螺紋孔設置在墊圈支架310的底部部分 311 中。
[0065] 如圖5所示，石墨墊圈320從墊圈支架320的外周圍延伸預定距離，從而與感受器 211的內壁接觸，所述感受器211的內壁形成反應室210的內壁。
[0066] 如下文所述，密封環300用于驅使引入到反應室中的氣體流透入到底環的孔中并 且流入限定在多孔預制體之間或無孔壁與多孔預制體之間的氣流空間中。
[0067] 一旦裝載裝置100和密封環已經在反應室210中就位，則將蓋子220安裝在外殼 201的頂部（圖3C)。化學氣相滲透設備則準備就緒以便運行。
[0068] 為了使預制體致密化，將試劑氣體引入到反應室210中，所述試劑氣體包含有至 少一種或多種待沉積的基質的材料前體。舉例來說，對于碳基質，使用氣態烴類化合物，通 常為丙烷、甲烷或兩者的混合物。例如對于由陶瓷材料制成的基質，例如，碳化硅（SiC)，能 夠以公知的方式使用甲基三氯硅烷（MTS)作為SiC的前體。
[0069] 以公知方式，通過使在基底的可進入的內孔內側擴散的試劑氣體中包含的前體分 解而所產生的基質材料沉積在多孔預制體內部，從而使多孔預制體致密化。通過化學氣相 滲透獲得各種基質沉積物所需的壓力和溫度本身是公知的。
[0070] 圖6和圖7示出了通過進氣管221被引入到反應室210中的試劑氣體流Fg經過 的路徑。在供給管221與排出管231之間建立了壓力梯度，以便促進試劑氣體流通過底環 的孔并且流入在每個多孔預制體160至163的任一側上存在的容積180至184中。氣體流 Fg首先通過預熱區222,然后氣體流通過裝載裝置100周圍存在的容積而擴散。氣體流Fg 無法超出密封環300,所以它們透入到底環140至144的孔1401、1411、1421、1431和1441 中（圖7)。此后，氣體流從預制體基部至其頂部流入存在于多孔預制體160至163任一側 上的容積180至184中，其中未與預制體發生反應的氣體流的殘留經由頂環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桿120與無孔壁130之 間的容積195中，以便經由排出管231而被從反應室210抽出（圖6)。
[0071] 除了能夠使具有截頭圓錐形并且較大尺寸的預制體以最佳方式裝載到致密化設 備的反應室中之外，本發明的裝載裝置就其致密化程度以及致密化均勻度兩者方面用于改 善預制體的滲透。
[0072] 在多孔預制體的任一側上設置的空間中的試劑氣體流的強制流動提升了試劑氣 體的強制對流，從而促進并加速預制體的滲透。
[0073] 此外，用于將試劑氣體注入到設置在多孔預制體的任一側上的空間中的孔（在此 實例中是底環140至144中的孔1401、1411、1421、1431和1441)的數量和直徑對于每個 底環和每個頂環都相同，從而將等流速的試劑氣體引入到設置在多孔預制體的任一側上的 容積180至184中。因此，在每個容積180至184中的氣體流速相似。此外，引入每個容積 180至184中的氣體在預制體的基部與頂部之間呈現相等的成熟狀態（試劑成分的濃度） 和消耗速度（試劑成分的濃度降低），從而使得能夠獲得在所有多孔預制體中一致的致密 度。此外，底環中的試劑氣體注入孔的直徑被選定為使這些容積以及多存在于孔預制體外 側的容積之間的壓頭損失最小化。
[0074] 本發明的裝載裝置的另一個優點是通過使用與現有技術的致密化方法中通常遇 到的流速和過渡時間相同的在標準預熱區中的流速和過渡時間，而能夠在現有技術的致密 化設備的所述標準預熱區中預熱試劑氣體。因此，氣體具有與現有技術的致密化方法中獲 得的成熟度相似的成熟度，從而使得能夠使用相同的致密化參數（具體來說，溫度、壓力和 氣體濃度）。
[0075] 然而，在多孔預制體160至163周圍存在的較窄的容積180至184中的試劑氣體 流的強制流動使得能夠在多孔預制體周圍獲得遠高于使用現有技術方法（例如特別在文 獻US7 182 980和US5 904 957中描述的方法）觀察到的試劑氣體行進速度的試劑氣 體行進速度。這使得能夠將預制體的基部與頂部之間的試劑氣體的濃度變化最小化，因此 減小預制體的高度方向上的致密化變化率。如上所述，在使堆疊的多個圓錐形多孔預制體 致密化時，試劑氣體優選地經由預制體的基部而被引入到設置在預制體周圍的氣體流容積 中，例如，如上所述的容積180至184。以此方式，具有更大的試劑成分濃度的氣體流沿著更 大的致密化區域分散，從而避免過快阻塞預制體的表面孔（其會阻礙正確滲透到預制體的 芯部）。
[0076] 如上所述的石墨墊圈優選地是由膨脹石墨制成的,例如以商標Sigraflex? 或Papyex?出售的材料。
[0077] 在上述實施方案中，用于致密化的預制體具有截頭圓錐形形狀，使得底環和頂環 具有分別適于支撐并包圍預制體和無孔壁的基部和頂部的圓形形狀。
[0078] 此外，在上述實例中，裝載裝置具有四個預制體。然而，裝載裝置可以具有更多數 量的預制體，預制體的數量根據滲透設備的工作容積的變化而確定。
[0079] 當用于致密化的多孔預制體具有不同形狀時，例如，具有棱錐形狀或橢圓形，則頂 環和底環的形狀需要適配成與預制體的形狀匹配。例如，當用于致密化的預制體為具有方 形基部的截棱錐形狀時，則頂環和底環具有分別與預制體的基部和頂部的尺寸匹配的方形 形狀和尺寸。
[0080] 此外，在如上所述的實例中，從反應室的頂部引入試劑氣體，然后從反應室的底部 排出試劑氣體。然而，同樣可以很好地經由反應室的底部引入并且從其頂部例如經由蓋子 排出試劑氣體。在這種情況下，裝載裝置例如可以顛倒設置在反應室中，從而允許氣體經由 底環引入并且經由頂環排出。
【權利要求】
1. 一種裝載裝置（100)，其用于在滲透烤爐的反應室中通過定向流的化學氣相滲透而 使可堆疊形狀的多孔預制體（160-163)致密化，所述裝置的特征在于其包括： ?支撐托盤（110); ?第一堆疊件，其包括放置在所述支撐托盤（110)上的多個底環（140-144)，每個底環 具有在每個環的外周圍與內周圍之間延伸的多個注入孔（1401 ;1411 ;1421 ;1431 ;1441); ?第二堆疊件，其包括多個頂環（150-154)，每個頂環具有在每個環的外周圍與內周圍 之間延伸的多個排出孔（1501 ;1511 ;1521 ;1531 ;1541); ?第一無孔壁（130)，其具有與用于致密化的所述多孔預制體（160-163)的形狀和尺寸 相同的形狀和尺寸，所述第一無孔壁設置在所述第一堆疊件的底環（140-144)內部并位于 所述支撐托盤（110)上，并且在所述支撐托盤與位于所述第二堆疊件的基部處的頂環之間 延伸；以及 ?第二無孔壁（170)，其具有與用于致密化的所述多孔預制體（160-163)的形狀和尺寸 相同的形狀和尺寸，所述第二無孔壁在位于所述第一堆疊件頂部的底環（143)與位于所述 第二堆疊件頂部的頂環（154)之間延伸。
2. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于所述裝置進一步包括桅桿（120)，所述桅桿 設置在所述支撐托盤（110)中央并且支撐包括頂環（150-154)的所述第二堆疊件。
3. 根據權利要求1或2所述的裝置，其特征在于所述裝置進一步包括位于所述頂環 (154)上的蓋子（190)，所述頂環（154)位于所述第二堆疊件的頂部。
4. 根據權利要求1至3的任一項所述的裝置，其特征在于每個底環（140 ;141 ;142 ; 143 ; 144)包括支撐用于致密化的多孔預制體的部分（1402 ; 1412 ; 1422 ; 1432 ; 1442)。
5. 根據權利要求1至4的任一項所述的裝置，其特征在于每個底環（140 ;141 ;142 ; 143 ;144)的高度根據設置在兩個相鄰的多孔預制體之間的空間的變化而確定。
6. 根據權利要求1至5的任一項所述的裝置，其特征在于所述底環（140-144)和所述 頂環（150-154)由各自的石墨墊圈彼此分開。
7. -種用于通過化學氣相滲透使截頭圓錐形多孔預制體（160-163)致密化的設備 (200)，所述設備包括反應室（210)、位于所述反應室的第一端并且通往預熱區（222)的 試劑氣體進氣管（221)以及位于與所述第一端相對的所述反應室的第二端附近的排出管 (231)， 所述設備的特征在于：所述反應室包含安裝在根據權利要求1至6的任一項所述的 裝載裝置（100)中的多個截頭圓錐形的多孔預制體（160-163)，每個預制體的底端（1601 ; 1611 ; 1621 ; 1631)座立在所述第一堆疊件的底環（140 ; 141 ; 142 ; 143 ; 144)上，使得所述多 孔預制體彼此接合，同時在每個所述預制體之間留下空間，所述空間在每個預制體的任一 側上形成用于通過試劑氣體流的相應容積（180 ;181 ;182 ;183 ;184)，每個容積經由所述第 一堆疊件的底環（140 ;141 ;142 ;143 ;144)的孔（1401 ;1411 ;1421 ;1431 ;1441)而被供給 試劑氣體。
8. 根據權利要求7所述的設備，其特征在于所述設備包括在所述裝載設備（100)的支 撐托盤（110)與所述反應室（210)的內壁之間延伸的密封環（300)。
9. 根據權利要求8所述的設備，其特征在于所述密封環（300)包括設置在所述支撐 托盤（110)上的環形墊圈支架（310)以及從所述環形墊圈支架的外周圍延伸的石墨墊圈 (320)，所述墊圈與所述反應室（210)的內壁接觸。
10. 根據權利要求7至9的任一項所述的設備，其特征在于所述底環（140-144)的注入 孔（1401 ; 1411 ; 1421 ; 1431 ; 1441)的尺寸根據用于供給每種試劑氣流容積（180 ; 181 ; 182 ; 183 ; 184)的試劑氣體的流速的變化而限定。
11. 根據權利要求7至10的任一項所述的設備，其特征在于所述多孔預制體 (160-163)是用于航空發動機后燃裝置部件的預制體。
【文檔編號】C23C16/04GK104428443SQ201380035749
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年7月3日 優先權日:2012年7月4日
【發明者】S·古雅爾, S·貝特朗, A·德爾康, F·博韋 申請人:赫拉克勒斯公司