CN103930594B

CN103930594B - 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

Info

Publication number: CN103930594B
Application number: CN201280055238.3A
Authority: CN
Inventors: S·伯特兰; F·拉穆鲁; S·古雅尔
Original assignee: Herakles SA
Current assignee: Safran Ceramics SA
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2017-04-12
Anticipated expiration: 2032-09-14
Also published as: JP2015502451A; CA2849876A1; CA2849876C; FR2980486B1; US10233540B2; US20150075428A1; EP2761053B1; EP2761053A1; MX2014003617A; FR2980486A1; CN103930594A; JP6051222B2; WO2013045788A1

Abstract

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)。

Description

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

技术领域

本发明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。本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明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，本发明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。

一旦将本发明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。

在本发明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。

在本发明的一个方面，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。

在本发明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。

在本发明的另一个方面，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。

本发明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发明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。

本发明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

本发明的其它特征和优点通过本发明的具体实施方案的如下描述并且参考附图而浮现，本发明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为根据本发明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为根据本发明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为根据本发明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为根据本发明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为根据本发明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为根据本发明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中所示类型的本发明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中所示类型的本发明的包括多个堆叠的装载器级的装载器设备装载基材；

·图14为显示多个装载器设备的金字塔设置的截面示意图，每个装载器设备包括本发明的通过化学气相渗透进行致密化的装置中的多个堆叠的装载器级；和

·图15为显示多个装载器设备的叠加设置的截面示意图，所述装载器设备包括本发明的通过化学气相渗透进行致密化的装置中的多个堆叠的装载器级。

具体实施方式

图1至3显示了装载器设备或工具10，所述装载器设备或工具10一旦装载用于致密化的基材就被插入用于化学气相渗透的工业装置的反应室中。在目前描述的实施例中，工具10被设计成接收用于航空发动机叶片的纤维预成型体20。

每个预成型体20在两个端部21和22之间以纵向方向延伸并且包括翼部120和通过较大厚度的部分形成的根部130，所述根部130例如具有通过柄脚132延伸的灯泡形状的截面(图3)。翼部120在其根部130和其顶端121之间以纵向方向延伸并且在横截面中呈现出限定两个表面122和123的厚度变化的弯曲轮廓，所述两个表面122和123分别对应于翼部120的抽吸侧和受压侧。在目前描述的实施例中，翼部120还具有叶片的内台140和叶片的外台160。

目前描述的装载器设备10包括由内部第一环形竖直壁110和外部第二环形竖直壁111制成的环形装载器级11(图2)。壁110和111分别通过隔离物12彼此同轴固定从而在其之间限定用于装载预成型体120的环形空间13。每个竖直壁设置有用于接收叶片预成型体20的端部21和22之一的支撑元件。更精确地，内部环形竖直壁110具有在壁110的外周上均匀分布的凹口1100。凹口1100被设计成接收预成型体20的端部21。外部环形竖直壁111具有紧固至隔离物12的底部的环1110。环1110用于支撑预成型体20的端部22。在目前描述的实施例中，环1110还包括用于分离相邻叶片的端部22的多对分离物1111。每对分离物1111与凹口1100径向对齐从而限定用于接收预成型体20的装载器单元格14(图2)。一旦预成型体20被放置在装载体设备10中，它们在壁110和111之间在径向上延伸，因此用于优化工具的装载容量。此外，在环形竖直壁处使用支撑构件能够最小化装载器设备和用于致密化的基材之间的接触面积，并且因此优化试剂气体渗透可及的面积。

根据本发明的第一个实施方案，壁110和111的每一者具有多个透气孔。更精确地，内部环形竖直壁110具有孔1102，每个孔1102设置在两个相邻的凹口之间从而同时向两个相邻的装载器单元格14进料。外部环形竖直壁111具有孔1112，每个孔1112对准装载器单元格设置。

在壁110和111之间限定的环形装载器空间13在其底部通过第一板112闭合，在其顶部通过第二板113闭合。第二板113具有中间开口1130，所述中间开口1130连接至用于将试剂气体进料至致密化装置或炉的反应室的管道从而将试剂气体进料至孔1102。为了保证环形装载器空间13的良好密封，内部环形竖直壁110具有分别设置在其底边缘和顶边缘上的两个环形垫圈1103和1104，而外部环形竖直壁111同样地具有分别设置在其底边缘和顶边缘上的两个环形垫圈1113和1114。

图3显示了在其致密化构造中的装载器设备10，即装载了预成型体20并且板112和113分别安装在壁110和111的底边缘和顶边缘上。如下文更详细描述的，装载器设备10被放置在化学气相渗透装置或炉的反应室中，试剂气体流Fg进入所述化学气相渗透装置或炉。试剂气体流Fg通过内部环形竖直壁110中的孔1102引入环形装载器空间13。剩余气体通过外部环形竖直壁111中的孔1112排出。由于装载器设备10中的预成型体20的径向设置，并且由于对准每个装载器单元格的透气孔1102和1112的存在，能够在用于致密化的预成型体20的整个长度上并且尽可能接近预成型体20引导试剂气体流，因此获得预成型体的均匀致密化。

图4和5显示了装载器设备30，所述装载器设备30与上述装载器设备10的不同之处在于，在用于闭合装载器空间的环形板中设置用于使试剂气体流穿过环形装载器空间的孔。

对于图1和2中所示的设备10，装载器设备30具有通过内部第一环形竖直壁310和外部第二环形竖直壁311形成的环形装载器级31，所述内部第一环形竖直壁310和外部第二环形竖直壁311通过隔离物32相对于彼此同轴固定从而在其之间限定用于装载预成型体20的环形空间33。内部第一环形竖直壁310具有凹口3100，而外部第二环形竖直壁311具有环3110，所述环3110紧固在隔离物32的底部上并且设置有多对分离物3111。在每对分离物3111和面对的凹口3100之间存在的空间形成用于预成型体20的装载器单元格34。预成型体20设置在装载器单元格34中并且在径向上在壁310和311之间延伸。

在壁310和311之间限定的环形装载器空间33在其底部通过第一环形板312闭合，在其顶部通过第二环形板313闭合，通过环形垫圈3103、3104、3113和3114提供在板312和313和壁310和311之间的良好密封。

在目前描述的实施方案中，板312和313的每一者具有用于使试剂气体穿过环形装载器空间33的孔。更精确地，每个环形板312和313具有在径向上在每个装载器单元格34的下方或上方延伸的多个系列的孔3120和3132。在目前描述的实施例中，底部环形板312具有在每个装载器单元格34的下方的一系列9个孔。同样地，顶部环形板313具有在每个装载器单元格34的上方的一系列9个孔。

在装载器设备30中，试剂气体流Fg从孔3120或3132引入环形装载器空间并且其剩余物通过孔3132或3120排出(图5)。在每个装载器单元格34中，这用于产生沿着装载器格均匀分布的多个试剂气体流路径，因此能够覆盖整个预成型体并且能够获得预成型体的均匀致密化。

上述装载器设备包括单个装载器级，即单个环形装载器空间。然而，本发明的装载器设备可以具有多个装载器级，所述多个装载器级以在渗透装置内的占据方面得到优化的方式相对于彼此设置。

在本发明的第一个方面，装载器设备具有多个彼此堆叠的环形装载器级。

图6和7显示了装载器设备200，所述装载器设备200包括多个环形装载器级210、220、230、240和250，所述多个环形装载器级210、220、230、240和250彼此堆叠并且分别通过内部环形竖直壁2100、2200、2300、2400和2500和外部环形竖直壁2101、2201、2301、2401和2501形成，所述内部环形竖直壁2100、2200、2300、2400和2500和外部环形竖直壁2101、2201、2301、2401和2501分别在其之间限定环形装载器空间2102、2202、2302、2402和2502。级210、220、230、240和250的每一者具有与参考图1和2的上述级11的结构相似的结构，出于简化的目的不再详细描述。

环形垫圈260和261设置在各个内部环形竖直壁2200、2300、2400和2500和外部环形竖直壁2201、2301、2401和2501的顶边缘上从而提供环形装载器级210、220、230、240和250之间的密封。

通过环形装载器级250组成的装载器设备200的底部通过第一环形板270闭合，所述第一环形板270具有两个环形垫圈262和263，所述两个环形垫圈262和263介于第一环形板270和级250的内部和外部环形竖直壁2500和2501的底边缘之间，而通过环形装载器级210组成的装载器设备200的顶部通过第二环形板271闭合，所述第二环形板271具有两个环形垫圈264和265，所述两个环形垫圈264和265介于第二环形板271和级210的内部和外部环形竖直壁2100和2101的顶边缘之间。

一旦级210、220、230、240和250装载有叶片纤维预成型体40，通过装载器设备200构成的堆叠在其中间用试剂气体进料，使得试剂气体流Fg通过内部环形竖直壁2100、2200、2300、2400和2500的孔2110、2210、2310、2410和2510穿透进入各个级210、220、230、240和250的环形装载器空间2102、2202、2302、2402和2502。在穿过环形装载器空间2102、2202、2302、2402和2502之后，试剂气体剩余物通过外部环形竖直壁2101、2201、2301、2401和2501的孔2111、2211、2311、2411和2511取出。

图8和9显示了装载器设备400，所述装载器设备400包括多个环形装载器级410、420、430、440和450，所述多个环形装载器级410、420、430、440和450彼此堆叠从而限定各自的环形装载器空间4102、4202、4302、4402和4502。叶片纤维预成型体50设置在上述这些环形装载器空间的每一者中。级410、420、430、440和450的每一者具有与参考图4所述的级31的结构相似的结构，出于简化的目的不再详细描述。

环形垫圈460和461设置在各个内部和外部环形竖直壁4200、4300、4400&4500和4201、4301、4401&4501的顶边缘上，从而提供在环形装载器级410、420、430、440和450之间的密封。

通过环形装载器级450组成的装载器设备400的底部通过第一环形板470闭合，所述第一环形板470具有两个环形垫圈462和463，所述两个环形垫圈462和463介于第一环形板470和级410的内部和外部环形竖直壁4500和4501的底边缘之间，而通过环形装载器级410组成的装载器设备400的顶部通过第二环形板471闭合，所述第二环形板471具有两个环形垫圈464和465，所述两个环形垫圈464和465介于第二环形板471和级410的内部和外部环形竖直壁4100和4101的顶边缘之间。

每个板470和471具有在径向上沿着板延伸的各自的多个系列的孔4701和4711。在装载器设备400中致密化纤维预成型体50的过程中，试剂气体流Fg例如从孔4711引入并且连续穿过环形装载器空间4102、4202、4302、4402和4502。在这种情况下，试剂气体剩余物通过孔4701从装载器设备400中排出。当然，可以使试剂气体以相反方向流动通过设备，即其可以通过孔4701引入设备并且通过孔4711排出。

当用包括多个通过闭合板中的孔进料试剂气体的环形装载器级的装载器设备(如装载器设备400)致密化叶片纤维预成型体时，本申请人发现当叶片预成型体的翼部在两个相邻的装载器级中在不同取向下时，获得更好的试剂气体的流动。更精确地，并且如图9中所示，环形装载器级410、430和450中存在的叶片预成型体50以如下方式设置在环形装载器级410、430和450中：其翼部520的抽吸侧表面522在相应的环形装载空间中面对顺时针方向，而级420和440中存在的叶片预成型体50以如下方式设置在级420和440中：其翼部520的抽吸侧表面522在相应的环形装载空间中面对逆时针方向。通过使叶片预成型体的受压侧(或抽吸侧)表面从堆叠中的一个装载器级变至另一个装载器级交替地面对顺时针方向和逆时针方向，气体在位于最接近进入装载器设备的试剂气体入口的预成型体和位于最远离所述入口的预成型体之间更好地分布，因此能够获得装载器设备中的预成型体的更均匀的致密化。

在本发明的第二个方面，装载器设备包括多个相对于彼此同轴设置的环形装载器级。

图10显示了装载器设备500，所述装载器设备500包括多个环形装载器级510、520和530，所述多个环形装载器级510、520和530具有不同的直径并且相对于彼此同轴设置。级510、520和530的每一者具有与参考图4的上述级31的结构相似的结构，出于简化的目的不再详细描述。在目前描述的实施例中，装载器设备具有4个环形竖直壁5100、5200、5300和5301，所述环形竖直壁5100、5200、5300和5301具有各自的渐减的直径。级510具有通过环形竖直壁5100和5200限定的环形装载器空间513。级520包括通过环形竖直壁5200和5300限定的环形装载器空间523。最后，级530包括通过环形竖直壁5300和5301限定的环形装载器空间533。叶片纤维预成型体60装载在级510、520和530的各自的环形装载器空间513、523和533的每一者中。

装载器设备500的底部通过第一板502闭合，而装载器设备500的顶部通过环形的第二板503闭合。如上所述的图4的装载器设备30，板502和503的每一者具有允许试剂气体进入环形装载器空间的孔。

更精确地，如图10中所示，板503具有围绕级510的环形装载器空间513分布的第一组多个系列的孔5030，每个系列在径向上在每个装载器单元格514的上方延伸。同样地，板503具有围绕级520的环形装载器空间523分布的第二组多个系列的孔5031，每个系列在径向上在每个装载器单元格524的上方延伸。最后，板503具有围绕级520的环形装载器空间523分布的第三组多个系列的孔5032，每个系列在径向上在每个装载器单元格524的上方延伸。第一、第二和第三系列的气体流动孔以与板502中相似的方式制得(图10中未示出)。

对于装载器设备500，试剂气体流通过在板502或板503中形成的气体流动孔引入环形装载器空间513、523和533，且其剩余物通过在板503或板502中形成的气体流动孔排出。

在一个变体实施方案中，装载器设备具有多个环形装载器级，所述多个环形装载器级具有不同的直径并且相对于彼此同轴设置，如图10中所示，但是同轴级的每一者具有与参考图2的上述级11的结构相似的结构。在这种情况下，两个相邻的装载器级共用的环形竖直壁的透气孔被设置成通往两个相邻级的装载器单元格。在这种情况下，引入第一装载器级的试剂气体的量增加使得足够量的气体停留在所有其它同轴级中，气体通过所有其它同轴级流动。

本发明的装载器设备还可以包括多个环形装载器级，一些环形装载器级相对于彼此同轴设置，另一些环形装载器级彼此堆叠，如图11中所示，图11显示了装载器设备600，所述装载器设备600包括5个与图10的装载器设备500相似(即各自通过至少3个相对于彼此同轴设置的装载器级构成)的装载器亚设备610、620、630、640和650。5个装载器亚设备610、620、630、640和650也彼此堆叠，通过级650组成的堆叠的底部通过板602闭合，所述板602具有围绕级650的环形装载器空间设置的3个系列的气体流动孔6020、6021和6022，每个系列在径向上在每个装载器单元格的上方延伸。同样地，通过级610组成的堆叠的顶部通过板603闭合，所述板603具有围绕级610的环形装载器空间分布的3个系列的气体流动孔6030、6031和6032，每个系列在径向上在每个装载器单元格的上方延伸。

本发明的装载器设备，无论其是否具有一个或多个彼此堆叠或相对于彼此同轴设置的环形装载器级，行为类似微反应器，使其包含的基材以独立方式进行致密化。因此，当致密化炉或装置的反应室的容量允许时，多个设备可以设置在单个室中。因此可以设想多种装载构造。

图12为显示其中装载有用于致密化的基材的化学气相渗透装置或炉的反应室70的图。室70通常为圆柱形形状。

为了致密化基材，包含一种或多种待沉积的基质材料的前体的试剂气体被引入室70。例如，当材料为碳时，使用气态烃化合物，通常为丙烷或甲烷或两者的混合物。当材料为陶瓷例如碳化硅(SiC)时，能够以已知的方式使用甲基三氯硅烷(MTS)作为SiC的前体。

以公知的方式，通过在多孔基材内沉积基质材料从而致密化多孔基材，该材料通过扩散至基材的可及内孔内的试剂气体中包含的前体的分解而产生。通过化学气相渗透获得各种基质沉积物所需的温度和压力条件本身是公知的。

在所示实施例中，试剂气体通过通往室的顶部的进入管道71运输。剩余气体通过连接至抽吸构件(未示出)的排出管道72从室的底部取出。

室的内部通过石墨感受器73加热，所述石墨感受器73形成与感应线圈(未示出)电磁耦合的次级电路。感受器73与管道71穿过的盖子70a和管道72穿过的底部70b合作，从而限定室的内部体积74。底部和盖子同样由石墨制成。

为了致密化多孔基材，例如叶片纤维预成型体，通过装载器设备75将预成型体装载在室70的内部体积74中，所述装载器设备75由设置在底板752和顶板753之间的多个装载器级751组成。装载器设备75的结构和操作与参考图6和7描述的设备200的结构和操作相似。顶板753中的中间开口7530连接至试剂气体进入管道71从而通过装载器级751的内部实施方案7510中存在的气体进料孔7511向设备75的装载器级751进料。通过设备75的装载器级751的外壁7512中存在的排出孔7513排出的剩余气体通过排出管道72从室中取出。试剂气体流通过装载器设备75的流动如图7中所示。

图13为化学气相渗透装置或炉的反应室80的图，所述化学气相渗透装置或炉具有通过感受器83、盖子80a和底部80b限定的内部体积84，所述盖子80a具有多个穿过其的试剂气体进料管道81，所述底部80b具有穿过其的排出管道82。通过装载器设备85将多孔基材，例如叶片纤维预成型体装载在室80内，所述装载器设备85由设置在底板852和顶板853之间的多个装载器级851组成。装载器设备85的结构和操作与参考图8和9描述的设备400的结构和操作相似。顶板853中的进料孔连接至试剂气体进入管道81从而向设备85的装载器级851进料。通过底板852中存在的排出孔(图13中未示出)排出的剩余气体通过排出管道82从室中取出。试剂气体流通过装载器设备85的流动如图9中所示进行。

例如通过使用与图11相似的装载器设备，反应室80可以同样良好地装载有多孔基材，例如叶片纤维预成型体。

图14显示了使用金字塔结构的另一个可能的装载构造。该构造包括在化学气相渗透装置或炉的反应室90中堆叠多个装载器设备，在该实施例中存在三个直径渐减的装载器设备91、92和93。装载器设备91、92和93的结构和操作与参考图8和9描述的设备400的结构和操作相似。试剂气体通过各自的进入管道95a、96a和97a引入装载器设备91、92和93。来自装载器设备91、92和93的剩余气体通过各自的排出管道95b、96b和97b排出。

在如图15中所示的又一个可能的装载构造中，多个装载器设备堆叠在化学气相渗透装置或炉的反应室800中，在该实施例中存在四个直径相同的装载器设备801至804。装载器设备801至804的结构和操作与参考图8和9描述的设备400的结构和操作相似。试剂气体通过各自的进入管道805a、806a、807a和808a引入装载器设备801至804。来自装载器设备801至804的剩余气体通过各自的排出管道805b、806b、807b和808b排出。

例如，本发明的装载器设备的所有元件(壁、板、基材支撑元件……)可以由石墨、膨胀石墨或C/C复合材料制成。

当多次装载由多个装载器设备构成并且每个装载器设备可能包括多个装载器级时，致密化装置的适应仅包括向由设备之一组成的每个微反应器进料试剂气体。试剂气体流速仅乘以待进料的设备的数量和每个设备的装载器级的数量。此外，通过使用本发明的装载器设备消除了在大尺寸反应室中使用自由流动方法所碰到的死区中的流动的问题。

与常规使用自由流动的标准工具相反，本发明的装载器设备还具有的优点在于，能够提前(即远离包括渗透炉的房屋)准备装载，并且能够以更低的风险将待致密化的基材运输到反应室中。装载和卸载化学气相渗透炉所需的时间因此缩短并且操作变得更简单。

Claims

1.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：

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；

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(80)，位于室的第一端部处的多个试剂气体进入管道(81)，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(82)，其中室包括多个以纵向方向延伸的三维形状的多孔基材，所述基材设置在至少一个装载器设备(85)中，通过室的试剂气体进入管道(81)向每个装载器设备的一个或多个气体进料孔进料试剂气体；

4.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(80)，位于室的第一端部处的多个试剂气体进入管道(81)，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(82)，其中室包括多个以纵向方向延伸的三维形状的多孔基材，所述基材设置在至少一个装载器设备(85)中，通过室的试剂气体进入管道(81)向每个装载器设备的一个或多个气体进料孔进料试剂气体；

所述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。

5.根据权利要求3或4所述的装置，其中室包括多个彼此堆叠的直径渐减的装载器设备(91、92、93)。

6.根据权利要求3或4所述的装置，其中室包括多个彼此堆叠的直径相同的装载器设备(801、802、803、804)。