DE102011052016A1 - Kit for a crucible, crucible and method of making a crucible - Google Patents
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Abstract
Um einen Bausatz bereitzustellen, mittels welchem ein carbidkeramischer Schmelztiegel zur sicheren Aufnahme von geschmolzenem Material herstellbar ist, wird vorgeschlagen, dass der Bausatz mindestens ein Bodenwandelement zur Ausbildung einer Bodenwand des Schmelztiegels und mindestens ein Seitenwandelement zur Ausbildung einer Seitenwand des Schmelztiegels umfasst, wobei das mindestens eine Bodenwandelement und/oder das mindestens eine Seitenwandelement ein Faserkeramikkörper oder ein Vorkörper für einen Faserkeramikkörper ist.In order to provide a kit, by means of which a carbide-ceramic crucible for secure absorption of molten material can be produced, it is proposed that the kit comprises at least one bottom wall member for forming a bottom wall of the crucible and at least one side wall member for forming a side wall of the crucible, wherein the at least one Bottom wall element and / or the at least one side wall element is a fiber ceramic body or a preform for a Faserkeramikkörper.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bausatz für einen Schmelztiegel zur Aufnahme von geschmolzenem Material, beispielsweise geschmolzenem Silizium.The present invention relates to a kit for a crucible for receiving molten material, such as molten silicon.
Schmelztiegel können beispielsweise aus Quarzglas hergestellt werden.Melting crucibles can be made, for example, from quartz glass.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bausatz für einen carbidkeramischen Schmelztiegel bereitzustellen, welcher eine sichere Aufnahme von geschmolzenem Material ermöglicht.The present invention has for its object to provide a kit for a carbide ceramic crucible, which allows a secure recording of molten material.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Bausatz mindestens ein Bodenwandelement zur Ausbildung einer Bodenwand des Schmelztiegels und mindestens ein Seitenwandelement zur Ausbildung einer Seitenwand des Schmelztiegels umfasst, wobei das mindestens eine Bodenwandelement und/oder das mindestens eine Seitenwandelement ein Faserkeramikkörper oder ein Vorkörper für einen Faserkeramikkörper ist.This object is achieved in that the kit comprises at least one bottom wall member for forming a bottom wall of the crucible and at least one side wall member for forming a side wall of the crucible, wherein the at least one bottom wall element and / or the at least one side wall element is a fiber ceramic body or a preform for a Fiber ceramic body is.
Dadurch, dass das mindestens eine Bodenwandelement und/oder das mindestens eine Seitenwandelement ein Faserkeramikkörper oder ein Vorkörper für einen Faserkeramikkörper ist, kann mittels des Bausatzes ein besonders stabiler carbidkeramischer Schmelztiegel hergestellt werden.Because the at least one bottom wall element and / or the at least one side wall element is a fiber ceramic body or a preform body for a fiber ceramic body, a particularly stable carbide ceramic crucible can be produced by means of the kit.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mittels des Bausatzes ein wiederverwendbarer carbidkeramischer Schmelztiegel herstellbar ist.In particular, it can be provided that a reusable carbide-ceramic crucible can be produced by means of the kit.
Unter einem Faserkeramikkörper ist in dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen ein Keramikkörper zu verstehen, welcher Fasern umfasst. Unter einer Faser ist dabei vorzugsweise ein längliches, dünnes und flexibles Ausgangsmaterial zu verstehen, welches beispielsweise als Filament, als Filamentgarn, als Faserbündel, als Faserstrang, als Roving und/oder als Rovingband vorliegt.By a fibrous ceramic body is meant in this specification and the appended claims a ceramic body comprising fibers. A fiber here is preferably an elongate, thin and flexible starting material which is present, for example, as filament, as filament yarn, as a fiber bundle, as a fiber strand, as a roving and / or as a roving ribbon.
Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die Fasern Siliziumcarbidfasern umfassen.In particular, it may be provided that the fibers comprise silicon carbide fibers.
Ferner kann unter einem Faserkeramikkörper ein Körper verstanden werden, welcher aus einem Vorkörper hergestellt ist, wobei der Vorkörper Fasern umfasst. Ein Faserkeramikkörper kann somit beispielsweise ein Körper sein, welcher ein aus Fasern entstandenes Produkt, beispielsweise silizierte Kohlenstofffasern oder silizierte Kohlenstofffaservorkörper, umfasst. In einem solchen Fall liegen in dem Faserkeramikkörper im fertigen Zustand keine Fasern im eigentlichen Sinne mehr vor. Vielmehr umfasst der Faserkeramikkörper dann im fertigen Zustand ein Material, welches durch eine Reaktion mit den Fasern entstanden ist.Furthermore, a fibrous ceramic body can be understood as meaning a body which is produced from a preform, wherein the preform comprises fibers. A fiber ceramic body may thus be, for example, a body which comprises a product made of fibers, for example siliconized carbon fibers or siliconized carbon fiber pre-bodies. In such a case, fibers in the actual state are no longer present in the fiber ceramic body in the finished state. Rather, the fiber ceramic body then in the finished state comprises a material which has been formed by a reaction with the fibers.
Unter einem Vorkörper für einen Faserkeramikkörper ist insbesondere ein Körper zu verstehen, welcher aus einem Ausgangsmaterial zur Herstellung des Faserkeramikkörpers besteht und zumindest näherungsweise bereits die Form des herzustellenden Faserkeramikkörpers aufweist. Ein Vorkörper kann ferner ein zumindest näherungsweise die fertige Form aufweisender Körper in einem beliebigen Stadium bis zur Fertigstellung des Faserkeramikkörpers sein. Beispielsweise kann ein Vorkörper ein Grünkörper, ein poröser Kohlenstoffkörper, ein Braunkörper, etc. sein.A preform body for a fiber ceramic body is to be understood in particular as meaning a body which consists of a starting material for producing the fiber ceramic body and at least approximately already has the shape of the fiber ceramic body to be produced. A preform may also be an at least approximately finished body having the body at any stage until the completion of the Faserkeramikkörpers. For example, a preform may be a green body, a porous carbon body, a brown body, etc.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Bausatz mindestens ein Kantenelement zur Verstärkung mindestens einer Kante des Schmelztiegels umfasst. Auf diese Weise können insbesondere zwei aneinander angrenzende Seitenwandelemente und/oder ein an ein Bodenwandelement angrenzendes Seitenwandelement verstärkt und/oder zusätzlich abgedichtet werden.In one embodiment of the invention, it is provided that the kit comprises at least one edge element for reinforcing at least one edge of the crucible. In this way, in particular two adjoining side wall elements and / or a side wall element adjoining a bottom wall element can be reinforced and / or additionally sealed.
Ferner kann vorgesehen sein, dass der Bausatz mindestens ein Eckelement zur Verstärkung mindestens einer Ecke des Schmelztiegels umfasst. Auch ein solches Eckelement kann zur Verstärkung und/oder Abdichtung des herzustellenden Schmelztiegels dienen.Furthermore, it can be provided that the kit comprises at least one corner element for reinforcing at least one corner of the crucible. Such a corner element can also serve to reinforce and / or seal the crucible to be produced.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das mindestens eine Kantenelement einen zumindest näherungsweise L-förmigen Querschnitt aufweist. Auf diese Weise kann eine besonders einfache Anordnung an zwei aneinander angrenzende, in einem Winkel von ungefähr 90° zueinander angeordnete Elemente erfolgen.It can be advantageous if the at least one edge element has an at least approximately L-shaped cross section. In this way, a particularly simple arrangement of two adjacent, at an angle of approximately 90 ° to each other arranged elements take place.
Das mindestens eine Kantenelement umfasst vorzugsweise zwei ebene Abschnitte, welche einen Winkel einschließen, der beispielsweise näherungsweise 90°, vorzugsweise jedoch mehr als 90°, insbesondere beispielsweise ungefähr 100°, beträgt.The at least one edge element preferably comprises two planar sections which enclose an angle which is for example approximately 90 °, but preferably more than 90 °, in particular for example approximately 100 °.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mehrere miteinander verbundene und/oder miteinander verbindbare Kantenelemente vorgesehen sind, welche eine Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme des mindestens einen Bodenwandelements und/oder des mindestens einen Seitenwandelements bilden. Auf diese Weise kann eine besonders einfache Herstellung des Schmelztiegels mittels des Bausatzes dadurch erfolgen, dass das mindestens eine Bodenwandelement und/oder das mindestens eine Seitenwandelement in die Aufnahmevorrichtung eingebracht, insbesondere in die Aufnahmevorrichtung eingelegt, werden.In one embodiment of the invention it is provided that a plurality of interconnected and / or interconnectable edge elements are provided which form a receiving device for receiving the at least one bottom wall element and / or the at least one side wall element. In this way, a particularly simple production of the crucible by means of the kit can take place in that the at least one bottom wall element and / or the at least one side wall element introduced into the receiving device, in particular inserted into the receiving device, are.
Insbesondere kann hierbei vorgesehen sein, dass die Aufnahmevorrichtung der Aufnahme sämtlicher Bodenwandelemente und sämtlicher Seitenwandelemente zur Herstellung des Schmelztiegels dient. In particular, it may be provided here that the receiving device serves to receive all bottom wall elements and all side wall elements for producing the crucible.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das mindestens eine Bodenwandelement und/oder das mindestens eine Seitenwandelement Fasern umfasst, welche sich zumindest näherungsweise parallel zu einer im montierten Zustand des Schmelztiegels einem Innenraum des Schmelztiegels zugewandten Oberfläche des mindestens einen Bodenwandelements und/oder des mindestens einen Seitenwandelements erstrecken. Auf diese Weise ist eine besonders stabile Ausgestaltung des mindestens einen Bodenwandelements und/oder des mindestens einen Seitenwandelements möglich. Insbesondere kann auf diese Weise eine unerwünschte Ausdehnung und/oder ein unerwünschtes Schrumpfen des mindestens einen Bodenwandelements und/oder des mindestens einen Seitenwandelements beim Erhitzen bzw. Abkühlen desselben verhindert werden, wenn die Fasern so gewählt werden, dass diese einer temperaturabhängigen Längenänderung entgegenwirken.It can be advantageous if the at least one bottom wall element and / or the at least one side wall element comprises fibers which extend at least approximately parallel to a surface of the at least one bottom wall element and / or the at least one side wall element facing an interior of the crucible in the assembled state of the crucible , In this way, a particularly stable embodiment of the at least one bottom wall element and / or the at least one side wall element is possible. In particular, in this way undesired expansion and / or undesired shrinkage of the at least one bottom wall element and / or the at least one side wall element during heating or cooling thereof can be prevented if the fibers are selected such that they counteract a temperature-dependent change in length.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Bodenwandelement und/oder das mindestens eine Seitenwandelement Fasern umfasst, welche sich zumindest näherungsweise über eine gesamte Breite des mindestens einen Bodenwandelements bzw. des mindestens einen Seitenwandelements erstrecken. Auf diese Weise kann über die gesamte Breite des mindestens einen Bodenwandelements bzw. des mindestens einen Seitenwandelements eine Verstärkung mittels der Fasern erzielt werden.Alternatively or additionally, it may be provided that the at least one bottom wall element and / or the at least one side wall element comprises fibers which extend at least approximately over an entire width of the at least one bottom wall element or the at least one side wall element. In this way, reinforcement can be achieved by means of the fibers over the entire width of the at least one bottom wall element or of the at least one side wall element.
Günstig kann es sein, wenn das mindestens eine Bodenwandelement und/oder das mindestens eine Seitenwandelement Fasern umfasst, welche sich zumindest näherungsweise über eine gesamte Länge des mindestens einen Bodenwandelements bzw. über eine gesamte Höhe des mindestens einen Seitenwandelements erstrecken. Auch auf diese Weise kann eine stabile und vorzugsweise temperaturinvariante Ausgestaltung des mindestens einen Bodenwandelements und/oder des mindestens einen Seitenwandelements erfolgen.It may be favorable if the at least one bottom wall element and / or the at least one side wall element comprises fibers which extend at least approximately over an entire length of the at least one bottom wall element or over an entire height of the at least one side wall element. In this way too, a stable and preferably temperature-invariant configuration of the at least one bottom wall element and / or the at least one side wall element can take place.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Bodenwandelement und/oder das mindestens eine Seitenwandelement Fasern umfasst, welche sich zumindest näherungsweise über die gesamte Dicke des mindestens einen Bodenwandelements bzw. des mindestens einen Seitenwandelements erstrecken. Insbesondere dann, wenn es sich hierbei um in einer Faserrichtung stark wärmeleitende Fasern handelt, kann auf diese Weise ein besonders effizienter Wärmeübertrag von einem Innenraum des Schmelztiegels im montierten Zustand desselben zu einer Außenseite des Schmelztiegels erfolgen.Furthermore, it can be provided that the at least one bottom wall element and / or the at least one side wall element comprises fibers which extend at least approximately over the entire thickness of the at least one bottom wall element or the at least one side wall element. In particular, when this is in this case in a fiber direction highly thermally conductive fibers, in this way a particularly efficient heat transfer from an interior of the crucible in the assembled state thereof to an outside of the crucible can take place.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Fasern des Faserkeramikkörpers oder des Vorkörpers für den Faserkeramikkörper Kohlenstofffasern und/oder Carbidfasern umfassen.In one embodiment of the invention, it is provided that the fibers of the fiber-ceramic body or of the preform for the fiber-ceramic body comprise carbon fibers and / or carbide fibers.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Carbidfasern Siliziumcarbidfasern, Wolframcarbidfasern oder Titancarbidfasern sind. Grundsätzlich kann hierbei jedoch jede Art von Material gewählt werden, welche in Verbindung mit Kohlenstoff eine Carbidstruktur bildet.In particular, it can be provided that the carbide fibers are silicon carbide fibers, tungsten carbide fibers or titanium carbide fibers. In principle, however, any type of material can be chosen which forms a carbide structure in combination with carbon.
Die Fasern des Faserkeramikkörpers sind vorzugsweise Filamentbündel.The fibers of the fiber ceramic body are preferably filament bundles.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das mindestens eine Bodenwandelement und/oder das mindestens eine Seitenwandelement zur Beeinflussung der Wärmeleitfähigkeit graphitiert sind.In one embodiment of the invention it is provided that the at least one bottom wall element and / or the at least one side wall element are graphitized for influencing the thermal conductivity.
Der erfindungsgemäße Bausatz kann vorzugsweise zur Herstellung eines carbidkeramischen Schmelztiegels, insbesondere eines erfindungsgemäßen carbidkeramischen Schmelztiegels, verwendet werden.The kit according to the invention can preferably be used for producing a carbide-ceramic crucible, in particular a carbide-ceramic crucible according to the invention.
Der erfindungsgemäße Schmelztiegel weist vorzugsweise die vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Bausatz beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.The crucible according to the invention preferably has the features and / or advantages described above in connection with the kit according to the invention.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass im montierten Zustand des Schmelztiegels ein Winkel, welcher von einer Bodenwand und einer Seitenwand des Schmelztiegels eingeschlossen wird, größer als 90° ist, beispielsweise mindestens ungefähr 95°, insbesondere ungefähr 100°, beträgt. Auf diese Weise kann ein sich leicht nach oben zu einer Öffnung hin öffnender Schmelztiegel ausgebildet werden, so dass ein Material, welches in geschmolzenem Zustand mittels des Schmelztiegels aufgenommen wurde und darin erstarrt ist, besonders einfach aus dem Schmelztiegel entfernt werden kann.In particular, it may be provided that in the assembled state of the crucible, an angle which is enclosed by a bottom wall and a side wall of the crucible is greater than 90 °, for example at least about 95 °, in particular about 100 °. In this way, a crucible opening slightly upward toward an opening can be formed, so that a material which has been taken up in the molten state by means of the crucible and solidified therein can be removed from the crucible particularly easily.
Günstig kann es ferner sein, wenn ein Winkel, welcher von zwei benachbarten Seitenwänden des Schmelztiegels eingeschlossen wird, größer als 90° ist, insbesondere mindestens ungefähr 95°, beispielsweise ungefähr 100°, beträgt. Auf diese Weise ist ein sich entgegen der Schwerkraftrichtung nach oben hin öffnender Schmelztiegel, welcher einen entgegen der Schwerkraftrichtung nach oben größer werdenden horizontalen Querschnitt aufweist, besonders einfach herstellbar.It may also be favorable if an angle which is enclosed by two adjacent side walls of the crucible is greater than 90 °, in particular at least approximately 95 °, for example approximately 100 °. In this way, a crucible which opens upwards against the direction of gravity and which has a horizontal cross-section which increases in an upward direction in the direction of the gravitational force, is particularly easy to produce.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Seitenwandelement trapezförmig ausgebildet ist, um mindestens eine trapezförmige Seitenwand des Schmelztiegels herstellen zu können. Eine solche trapezförmige Seitenwand ist vorzugsweise so ausgerichtet, dass sie sich im montierten Zustand des Schmelztiegels in Schwerkraftrichtung nach unten hin verjüngt. Insbesondere dann, wenn mehrere solcher trapezförmigen Seitenwandelemente zur Ausbildung von trapezförmigen Seitenwänden vorgesehen sind, kann auf besonders einfache Art und Weise ein Schmelztiegel hergestellt werden, welcher einen nach oben hin größer werdenden horizontalen Querschnitt aufweist. In particular, it can be provided that at least one side wall element is trapezoidal in order to be able to produce at least one trapezoidal side wall of the crucible. Such a trapezoidal side wall is preferably aligned so that it tapers in the assembled state of the crucible in the direction of gravity downwards. In particular, when a plurality of such trapezoidal side wall elements are provided for the formation of trapezoidal side walls, a crucible can be produced in a particularly simple manner, which has an upwardly increasing horizontal cross-section.
Günstig kann es sein, wenn der Schmelztiegel zumindest abschnittsweise mit einer, beispielsweise harzgetränkten, Faser umwickelt ist.It may be favorable when the crucible is at least partially wrapped with a, for example resin impregnated, fiber.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Seitenwandelement, insbesondere sämtliche Seitenwandelemente, und/oder mindestens ein Bodenwandelement mit einer Faser umwickelt ist.For example, it can be provided that at least one side wall element, in particular all side wall elements, and / or at least one bottom wall element is wrapped with a fiber.
Vorteilhaft kann es sein, wenn mittels des Schmelztiegels eine fluiddichte Schale gebildet ist. Insbesondere kann hierbei vorgesehen sein, dass die fluiddichte Schale mit einer, beispielsweise harzgetränkten, Faser umwickelt wird. Auf diese Weise kann die fluiddichte Schale besonders stabil ausgebildet werden.It can be advantageous if a fluid-tight shell is formed by means of the crucible. In particular, it can be provided in this case that the fluid-tight shell is wrapped with a, for example resin-impregnated, fiber. In this way, the fluid-tight shell can be made particularly stable.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Schmelztiegels.Furthermore, the present invention relates to a method for producing a crucible.
Der Erfindung liegt diesbezüglich die Aufgabe zugrunde, einen Schmelztiegel bereitzustellen, welcher eine sichere Aufnahme von geschmolzenem Material ermöglicht.The invention is in this respect the task of providing a crucible, which allows a secure recording of molten material.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein carbidkeramischer Schmelztiegel hergestellt wird durch:
- – Herstellen von mindestens einem Bodenwandelement und von mindestens vier Seitenwandelementen, wobei mindestens ein Bodenwandelement und/oder mindestens ein Seitenwandelement ein Faserkeramikkörper oder ein Vorkörper für den Faserkeramikkörper ist;
- – Verbinden des mindestens einen Bodenwandelements und der mindestens vier Seitenwandelemente miteinander.
- - Producing at least one bottom wall element and at least four side wall elements, wherein at least one bottom wall element and / or at least one side wall element is a fiber ceramic body or a preform for the fiber ceramic body;
- - Connecting the at least one bottom wall element and the at least four side wall elements together.
Dadurch, dass mindestens ein Bodenwandelement und/oder mindestens ein Seitenwandelement ein Faserkeramikkörper oder ein Vorkörper für den Faserkeramikkörper ist, kann ein Schmelztiegel mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders einfach hergestellt werden. Mittels eines auf diese Weise hergestellten Schmelztiegels kann geschmolzenes Material besonders sicher aufgenommen werden.Because at least one bottom wall element and / or at least one side wall element is a fiber ceramic body or a preform body for the fiber ceramic body, a crucible can be produced particularly simply by means of the method according to the invention. By means of a crucible produced in this way, molten material can be taken up very securely.
Die Herstellungsschritte zur Herstellung des carbidkeramischen Schmelztiegels können grundsätzlich in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass zuerst mindestens ein Vorkörper mit mindestens einem weiteren Vorkörper verbunden und anschließend als Faserkeramikkörper ausgebildet wird. Alternativ hierzu kann jedoch auch vorgesehen sein, dass mindestens zwei Faserkeramikkörper vollständig fertiggestellt und anschließend miteinander verbunden werden.The production steps for producing the carbide-ceramic crucible can in principle be carried out in any order. For example, it may be provided that at least one preform body is first connected to at least one further preform body and subsequently formed as a fiber ceramic body. Alternatively, however, it can also be provided that at least two fiber ceramic bodies are completely finished and then connected to one another.
Schließlich kann auch vorgesehen sein, dass mehrere Schritte zur Herstellung des Schmelztiegels gleichzeitig durchgeführt werden, beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein Infiltrationsvorgang eines Vorkörpers mit kohlenstoffhaltigem Material, die Aushärtung des Vorkörpers und/oder ein Pyrolysevorgang gleichzeitig durchgeführt werden.Finally, it can also be provided that several steps for the production of the crucible are carried out simultaneously, for example it can be provided that an infiltration process of a preform with carbonaceous material, the curing of the preform and / or a pyrolysis are performed simultaneously.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist vorzugsweise die vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Bausatz und/oder mit dem erfindungsgemäßen Schmelztiegel beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.The method according to the invention preferably has the features and / or advantages described above in connection with the kit according to the invention and / or with the crucible according to the invention.
Bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Kantenelement zur Verstärkung mindestens einer Kante des Schmelztiegels in einem Kantenbereich an zwei aneinander angrenzenden Seitenwandelementen und/oder in einem Kantenbereich an einem Bodenwandelement und einem daran angrenzenden Seitenwandelement angeordnet wird. Auf diese Weise kann insbesondere eine vereinfachte Abdichtung des Schmelztiegels vorgenommen werden, um ein unerwünschtes Herausfließen von darin angeordnetem geschmolzenen Material zu verhindern.In one embodiment of the method according to the invention, it can be provided that at least one edge element for reinforcing at least one edge of the crucible is arranged in an edge region on two adjoining side wall elements and / or in an edge region on a bottom wall element and an adjacent side wall element. In this way, in particular a simplified sealing of the crucible can be made to prevent unwanted outflow of molten material disposed therein.
Vorteilhaft kann es sein, wenn aus mehreren Kantenelementen des Schmelztiegels eine Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme des mindestens einen Bodenwandelements und/oder des mindestens einen Seitenwandelements gebildet wird.It may be advantageous if a receiving device for receiving the at least one bottom wall element and / or the at least one side wall element is formed from a plurality of edge elements of the crucible.
Das mindestens eine Bodenwandelement und/oder das mindestens eine Seitenwandelement werden vorzugsweise in der Aufnahmevorrichtung angeordnet, insbesondere in die Aufnahmevorrichtung eingelegt.The at least one bottom wall element and / or the at least one side wall element are preferably arranged in the receiving device, in particular inserted into the receiving device.
Günstig kann es sein, wenn das mindestens eine Bodenwandelement und die mindestens vier Seitenwandelemente zur Ausbildung einer fluiddichten Schale miteinander verbunden werden.It may be favorable if the at least one bottom wall element and the at least four side wall elements are connected to one another to form a fluid-tight shell.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Kantenelement mit dem mindestens einen Bodenwandelement und/oder den Seitenwandelementen verbunden wird. Furthermore, it can be provided that the at least one edge element is connected to the at least one bottom wall element and / or the side wall elements.
Insbesondere kann zur Verbindung der einzelnen Bauteile miteinander vorgesehen sein, dass die Bauteile gemeinsam siliziert werden. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders einfache stoffschlüssige Verbindung.In particular, it can be provided for connecting the individual components to one another that the components are siliconized together. In this way, a particularly simple cohesive connection results.
Vorteilhaft kann es sein, wenn mindestens ein Bodenwandelement, mindestens ein Seitenwandelement und/oder mindestens ein Kantenelement zur Verstärkung mindestens einer Kante des Schmelztiegels in einem Kantenbereich an zwei aneinander angrenzenden Seitenwandelementen und/oder in einem Kantenbereich an einem Bodenwandelement und einem daran angrenzenden Seitenwandelement mit einer Faser umwickelt werden. Auf diese Weise kann eine gezielte Verstärkung des herzustellenden Schmelztiegels erzielt werden.It may be advantageous if at least one bottom wall element, at least one side wall element and / or at least one edge element for reinforcing at least one edge of the crucible in an edge region on two adjacent side wall elements and / or in an edge region on a bottom wall element and an adjacent side wall element with a Fiber wrapped. In this way, a targeted reinforcement of the crucible to be produced can be achieved.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist insbesondere eine in Schwerkraftrichtung nach unten und zu den Seiten hin fluiddichte Schale herstellbar, welche den carbidkeramischen Schmelztiegel bildet.By means of the method according to the invention, in particular, a shell which is fluid-tight in the direction of gravity and can be produced to the sides, which forms the carbide-ceramic crucible, can be produced.
Insbesondere zur Abdichtung von Bereichen des Schmelztiegels, in welchen verschiedene Bauteile, beispielsweise ein Bodenwandelement und ein Seitenwandelement oder zwei Seitenwandelemente, aneinander angrenzen, kann vorgesehen sein, dass eine beispielsweise als Paste ausgebildete Substanz auf diesen Bereich aufgebracht wird und der Schmelztiegel anschließend nachbehandelt, beispielsweise siliziert und/oder pyrolysiert wird, um eine, insbesondere fluiddichte, Verbindung der Bauteile miteinander zu ermöglichen.In particular for sealing regions of the crucible in which different components, for example a bottom wall element and a side wall element or two side wall elements adjoin one another, it can be provided that a substance formed, for example, as a paste is applied to this area and the crucible is subsequently aftertreated, for example siliconized and / or pyrolyzed in order to enable a, in particular fluid-tight, connection of the components to one another.
Günstig kann es sein, wenn eine mittels des Schmelztiegels gebildete fluiddichte Schale mit einer Faser, beispielsweise einer harzgetränkten Faser, umwickelt wird.It may be favorable if a fluid-tight shell formed by means of the crucible is wrapped with a fiber, for example a resin-impregnated fiber.
Grundsätzlich kann eine Umwicklung mit einer Faser zu jedem Zeitpunkt des Herstellungsverfahrens des Schmelztiegels erfolgen. Beispielsweise kann die Umwicklung mit einer Faser erfolgen, wenn die Seitenwandelemente und das mindestens eine Bodenwandelement in der Aufnahmevorrichtung des Schmelztiegels angeordnet sind. Hierdurch kann eine Behandlung der Faser zusammen mit der Behandlung der übrigen Bauteile des Schmelztiegels durchgeführt werden.In principle, a wrapping with a fiber can take place at any time during the production process of the crucible. For example, the wrapping can be done with a fiber, when the side wall elements and the at least one bottom wall element are arranged in the receiving device of the crucible. In this way, a treatment of the fiber can be carried out together with the treatment of the other components of the crucible.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass eine Umwicklung mit mindestens einer Faser nach einer Silizierung und/oder Pyrolyse mindestens eines Seitenwandelements und/oder mindestens eines Bodenwandelements und/oder mindestens eines Kantenelements erfolgt und der Schmelztiegel mit der umwickelten Faser nachbehandelt, beispielsweise erneut siliziert und/oder erneut pyrolysiert, wird.Alternatively or additionally, it can be provided that a wrapping with at least one fiber after a silicidation and / or pyrolysis of at least one side wall element and / or at least one bottom wall element and / or at least one edge element takes place and the crucible with the wrapped fiber aftertreated, for example re-siliconized and / or pyrolyzed again.
Ferner können der erfindungsgemäße Bausatz, der erfindungsgemäße Schmelztiegel und/oder das erfindungsgemäße Verfahren die nachfolgend beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile aufweisen:
Insbesondere dann, wenn der Schmelztiegel aus einem zumindest näherungsweise temperaturinvarianten Material gebildet ist, kann ein einfaches Ablösen von in dem Schmelztiegel erstarrtem Material besonders einfach dadurch erfolgen, dass sich das Material beim Erstarren zusammenzieht und hiervon automatisch von dem in seiner Ausdehnung invarianten Schmelztiegel löst.Furthermore, the kit according to the invention, the crucible according to the invention and / or the method according to the invention may have the features and / or advantages described below:
In particular, when the crucible is formed from an at least approximately temperature-invariant material, a simple detachment of material solidified in the crucible can be carried out particularly simply by contracting the material during solidification and automatically releasing it from the crucible that is invariable in its expansion.
Der Schmelztiegel weist vorzugsweise einen Innenraum mit scharfen Kanten auf, so dass in dem Schmelztiegel angeordnetes, erstarrtes Material besonders einfach entnehmbar ist und somit ein erhöhter Verschnitt bei der weiteren Verarbeitung des Materials vermieden werden kann.The crucible preferably has an interior with sharp edges, so that in the crucible arranged, solidified material is particularly easy to remove and thus an increased waste can be avoided in the further processing of the material.
Der erfindungsgemäße Schmelztiegel ist vorzugsweise in Differentialbauweise aufgebaut, wobei für die Einzelkomponenten insbesondere C/C-SiC-haltige Faserkeramik Anwendung findet.The crucible according to the invention is preferably constructed in a differential construction, with particular C / C-SiC-containing fiber-ceramic being used for the individual components.
Der erfindungsgemäße Bausatz und/oder der erfindungsgemäße Schmelztiegel umfassen vorzugsweise fünf ebene Platten, acht Kantenelemente und vier Eckelemente.The kit according to the invention and / or the crucible according to the invention preferably comprise five flat plates, eight edge elements and four corner elements.
Weitere Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.Further features and / or advantages of the invention are the subject of the following description and the diagrammatic representation of an embodiment.
In den Zeichnungen zeigen:In the drawings show:
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Identical or functionally equivalent elements are provided with the same reference numerals in all figures.
Ein in den
Der Bausatz
Die Aufnahmevorrichtung
Die Aufnahmevorrichtung
Die die seitlichen Kanten
Mittels der die seitlichen Kanten
Mittels des in der quadratischen Aufnahme
Die in den trapezförmigen Aufnahmen
Aufgrund der trapezförmigen Ausgestaltung der Seitenwandelemente
Im montierten Zustand des Schmelztiegels
Insbesondere aus den
Die
Zur Ausbildung des fluiddichten Schmelztiegels
Der vorstehend beschriebene Schmelztiegel
Grundsätzlich kann jedes Bauteil des Bausatzes
Basically, every component of the
Beispielsweise dann, wenn sämtliche Bauteile des Bausatzes
Alternativ hierzu kann jedoch auch vorgesehen sein, dass mindestens eines der Bauteile des Bausatzes
So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Seitenwandelemente
Wenn die Vorkörper für die Faserkeramikkörper aus Kohlenstoff, insbesondere aus kohlenstofffaserhaltigem Kohlenstoff, gebildet sind, ist auf diese Weise ein besonders stabiler Schmelztiegel
Anstelle von Silizium kann jedoch auch grundsätzlich jedes Material gewählt werden, welches in Verbindung mit Kohlenstoff die Herstellung einer Carbidstruktur ermöglicht.Instead of silicon, however, it is also possible in principle to choose any material which, in combination with carbon, makes it possible to produce a carbide structure.
Ein auf diese Weise hergestellter Schmelztiegel
Durch die sich nach unten hin verjüngende Struktur des Schmelztiegels
Insbesondere dann, wenn faserkeramisches Material, beispielsweise C/C-SiC, als Werkstoff für den Schmelztiegel
Das Material des Schmelztiegels
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Schmelztiegel melting pot
- 102102
- Bausatz kit
- 104104
- Aufnahmevorrichtung cradle
- 106106
- Seitenwandelement Side wall member
- 108108
- Bodenwandelement Bottom wall member
- 110110
- Rahmenvorrichtung frame device
- 112112
- Kantenelement edge element
- 114114
- untere Kante lower edge
- 116116
- quadratische Aufnahme square picture
- 118118
- Ecke corner
- 120120
- seitliche Kante lateral edge
- 122122
- Schwerkraftrichtung The direction of gravity
- 124124
- trapezförmige Aufnahme Trapezoidal recording
- 126126
- Bodenwand bottom wall
- 128128
- Seitenwand Side wall
- 130130
- oberes Ende top end
- BB
- Breite width
- HH
- Höhe height
- LL
- Länge length
- αα
- Neigungswinkel tilt angle
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