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Gegenstände aus pyrolytischem
Graphit s
owie Vorrichtungen
und
Verfahren ziz der
en Herstellung-Die vorliegende Erfindung betrifft
Gegenstände und Einzelteile aus pyrolytischem Graphit mit funktionell orientiertem
Korngefüge (gram structure) sowie Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung solcher
Gegenstände und Einzelteile. Diese Erfindung betrifft beispielsweise aus pyrolytischem
Graphit 'estenende Kelspitzen und RückstoBdüsen von Raketenantriebsystemen. Ferner
bezieht sich die Erfindung auf Komponünten, die bei Raumschiffen und raketengetri
ebenen Geschossen v:8.@ -wendet werden und hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Natürlich
ist die Erfindung nicht auf solche Anwendungsgebiete begrenzt, die zur Zeit von
besonderer Bedeutung sind. Da die Temperaturen der Treibmittel für den Raketenantrieb
und die Geschosse 2.760°C erreichen und übersteigen, wird es zunehmend schwieriger,
herkömmliche Graphite, Wolframlegierungen und andere Mittel mit hohem Schmelzpunkt
für diese Zwecke zu verwenden, wie z.B. als Einlagen für Düsen. Die Probleme, die
diese hohen Temperaturen hervorrufen, wurden früher bei beträchtlich
unter
2.760°C liegenden Temperaturen durch die Verwendung von solchen herkömmlichen und
konventionellen Materialien mit hohem achmelzpunkt überwunden. Beispiele für derartige
Probleiiie sind übermäßiges Abschmelzen, außerordentlich hohe Erosionsgeschwinaigkeiten,
Wärmeschocks, übermäßige, unangemessene oder fehlgeleitete Wärmeübertragungen, unzureichende
Wärmeisolierung, unzureichende Strukturfestigkeit und Prob -leme ähnlicher Natur,
denen die herkömmlichen iviit tel nicht gewachsen sind. Beispielsweise wurden Düseneinlagen
aus Wolfrarnlegierung bei Temperaturen über 2.760°C zum ,Schmelzen ge -bracht, deformiert
oder ausgebrannt. D.h. es hat sich gezeigt, daß diese herkömmlichen Mittel einfach
nicht die Fähigkeit besitzen, den außerordentlich hohen Temperaturen der strukturellen
Beanspruchung und Spannung zu widerstehen, die zur Zeit bei Raketenantriebsystemen,
Raketenmotoren und Raumschiffen erforderlich sind. Es wurde nun gefunden, daß eine
massive Form aus pyrolytischem Graphit, der nach dem in der Anmeldung Nr. 345 487
beschriebenen Verfahren hergestellt und gemäß der vorliegen -den Erfindung strukturell
orientiert wurde, für Anwendungs -zwecke, wie Düseneinlagen, deren Betriebstemperaturennahe
an 3.871°C liegen, mit Erfolg verwendet werden kann. Hauptziel der vorliegenden
Erfindung ist daher die Herstellung von Gegenständen und Einzelteilen der beschriebenen
Art aus pyrol3ttischem Graphit, die bei den geschilderten Anwendungsgebieten unter
Betriebstemperaturen von mehr als 2.760°C verwendet werden können. Ein anderes Ziel
der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung solcher
Gegenstände und Einzelteile bereitzustellen. Insbesondere wurde gefunden, daß die
Lösung des Problems zur Erzielung derartiger Ergebnisse auf der Orientierung des
Korns des pyrolytischen Graphits beruht. her im vorstehenden verwendete Ausdruck
"Korn" soll gleichbedeutend und synonym zu dem Begriff "Ebene" bei der Beschreibung
von atomaren und molekularen Schichten oder Lamellen aus Graphit aufgefaßt werden,
die, wie man annimmt, durch die Ablagerung von pyrolytischem
Graphit
aus der Gasphase entstehen. denn die Urfellen voneinander getrennt angeordnet sind,
können sie leicht beobachtet werden. Sind sie jedocn nicht voneinander ,getrennt
und fest zuswnmenhängend angeordnet, dann sind sie. wenn überhaupt, nicht leicht
zu erkennen. 'i"7 ist nati3ri4.ch verständlich., daj# eine massive Foren eines aus
der Gasrhase ab-Za@il gela;erten, pyrolytiscien Graphits aus eiri,Wr gr:#ßert von
Ebenen oder Lamellen von molekularer S värke oder Tiefe beste gen. Wird der pyrolytische
Graphit aui: einem Kern (mandrel ) oder in einer Form aus der Gasphase abgei.agErt,
dann sind die sich dabei ergebenden Ebenen dersraphitsirszktuxim all@eineinen parallel
zu den kern- oder formoberflächen und
| parallel zueinander angeordnet. DJ.e :@@bexeri des Uraphits |
| folten genau den Umrissen des Kerns. Die y@Uncs- |
| richLun"- oder Leitfähigkeit verläuft entlang diesen Ebenen, |
| d.h. entlang von bahnen, die parallel zu den. Ebenen ver - |
| laufen. Umgekehrt dazu wird die optimale Wäriiieisolation |
| senkrecht zu den Ebenen erzielt. Hinsichtlich der strukturellen |
| Festigkeit wird eine grolle |
| en-i:larig oder parallel |
| zu den Ebenen erzielt, während eine große Druckfestigkeit |
| in Richtung auf die Ebenen oder senkrec'_Zt zu de-.selben er- |
| zielt wird. Der Längsdruck auf die .@,eaa@lfl -Y<n ; u ?@ü
u=.@ |
| oder Krümmung der btruktur führen. Eineic::,ig-i.t ,t a_ |
| ständigkeit gegenüber Abschmelzen, Erozion und. ..t'Lbrye.b |
| sowohl entlang den Ebenen als auch in verschiedenen Winkel- |
| stellungen zu denselben erzielt. |
Verlaufen die gewünschten Ebenen des Endprodukts im allgemeinen parallel zu dessen
Umrissen, dann kann der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung dadurch verwirk
-licht werden, daß man einen Kern oder eine Form konstruiert , die der Form und
der Ausführung der Endprodukte entsprechen.
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Da die Ebenengemäß den Konturen des Kerns oder der Form verlaufen,
würden sie in gleicher Weise den Umrissen des darauf hergestellten Produkts folgen.
Falls andererseits die gewünschten Ebenen nicht den Umrissen des Endprodukts folgen,
dann
würde ein Kern oder eine Form, die entsprechend der Form und den Konturen des Endprodukts
konstruiert ist, nicht zu der gewünschten Orientierung der Ebenen führen. Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auf Formen aus pyrolytischem , Graphit, bei denen die Orientierung
der Ebenen den Konturen des Kerns oder der Form entsprechen sowie auf solche Formen
aus pyrolytischem Graphit, bei denen die Orientierung der Ebenen nicht den Umrissen
folgen. Bei dem Produkt aus pyrolytischem Graphit, bei dem die Orientierung der
Ebenen nicht den Oberflächenkonturen folgen, kann die vorliegende Erfindung Wie
folgt durchgeführt Werden: 1. Das Produkt selbst wird unter Berücksichtigung seiner
äußeren Konfiguration und seinen Abmessungen konstruiert. 2. Die Orientierung der
Ebenen des Produkts wird dann so entworfen, daß allen funktionellen Erforder -nissen,
wie Richtung der Wärmeübertragung und Zugfestigkeit entsprochen wird. 3. Dann wird
ein Kern entworfen, der der vorstehend angeführten Orientierung der Ebenen Rechnung
trägt. 4. Durch Ablagerung aus der Gasphase wird dann auf dem Kern eine Schale aus
pyrolytischem Graphit gebildet, wobei die Abmessungen der Schale so beschaffen sind,
daß sie denrAbmessungen des Endprodukts entsprechen. 5. Die pyrolytische Schale
wird dann von dem Kern entfernt und maschinell bearbeitet, so daß sie die Abmessungen
und die Form des Endprodukts erhält.
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Es liegt auf der Hand, daß das Endprodukt in seiner äußeren Konfiguration
und seinen Abmessungen der in der vorstehenden Stufe 1 angegebenen Konstruktion
entspricht. Es ist
ferner verständlich, daß die innere oder strukturelle
An -ordnung der Ebenen der in der vorstehenden Stufe 2 angegebenen Orientierung
der Ebenen entspricht. Dadurch wird ein Endprodukt erhalten, das allen Anforderungen
hinsichtlich der äußeren Konfiguration und der inneren Orientierung der Ebenen entspricht.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung von Geräten, Einzelteilen
und anderen Gegenständen und Artikeln aus pyrolytischem Graphit mit vorher bestimmter
äußerer Form oder Konfiguration und einer vorher bestimmten Orientierung oder Anordnung
der inneren Ebenen, wobei eine entsprechende Übereinstimmung zwischen der äußeren
Form und der inneren Anordnung nicht notwendig., ist. Daraus ergibt sich als zusätzliches
Ziel der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Verfahrens und von Vorrichtungen
zur Herstellung derartiger Geräte, Einzelteile und anderer Gegenstände und Artikel
aus pyrolytischem Graphit, bei denen die Anordnung oder Orientierung der inneren
Ebenen ihrer äußeren Form oder ihrer Konfiguration entspricht oder nicht. Ein weiteres
Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Zusammenschluß der Ebenen
des pyrolytischen Graphits durch andere Mittel als ihre normale Adhäsion. Das vorliegende
Verfahren richtet sich besonders auf die Ableitung von übereinander angeordneten
Teilen der Ebenen und Trichter (funnels), wobei diese im wesentlichen, jedoch nicht
ausschließlich, rechtwinkli_- zu den Ebenen und durch dieselben geführt werden.
Eine ziemlich analoge Struktur ist beim Wachstum eines Astes aus dein Starhin eines
Bauries heraus zu beobachten. Tatsächlich werden die Ebenen des pyrolytischen Graphits
" zusammengehefte t" oder "zusarruriengepackt". Dieser zusammenschließende Effekt
kann durch Bildung von Öffriungfln oder Ver-tifefun@@en in dem Kern, auf dem der
pyrolytische
Graphit abgelagert wird, bewirkt werden. Die auf der.
Spindel gebildeten Ebenen des Graphits neigen zur Bildung von Trichtern in den Öffnungen
oder Vertiefungen, wodurch der vorstehend angeführte Hefteffekt erzielt wird. Die
beiligenden Zeichnungen erläutern die Erfindung: Fig. 1A zeigt einen Schnitt, der
einen Kern wider -gibt, der in seiner Oberflächenkonfiguration der gewünschten Orientierung
der Ebene des in Fig. 1C erläuterten Produkts entspricht. Fig. 1B zeigt einen Schnitt
durch den Kern der Fig. 1A , der eine Schale aus pyrolytischem Graphit veranschaulicht,
die durch Dampfablagerung erhalten wurde. Es wird ferner der Um -riß des Endprodukts
gezeigt, das daraus nach der maschinellen Bearbeitung erhalten wird. Fig. 1C zeigt
einen Schnitt des erwähnten Endprodukts. Fig.2A zeigt einen Schnitt, der einen Kern
veranschaulicht, dessen Oberflächenkonfiguration der gewünschten Orientierung der
Ebenen des in Fig. 2C erläuterten Produkts entspricht. Fig. 2B zeigt einen Schnitt
durch den Kern der Fig.2A und veranschaulicht eine darauf durch Dampfablagerung
erhaltene Schale aus pyrolytischem Graphit und ferner den Umriß des daraus durch
maschinelle Bearbeitung zu erhaltenden Endprodukts. Fig. 2C zeigt einen Schnitt
durch das angeführte Endprodukt. Fig. 3A zeigt einen Schnitt, der einen Kern veranschaulicht,
dessen Oberflächenkonfiguration der gewünschten Orientierang der Ebenen des in fig.
3C erläuterten Produkts entspricht. Fig. 3B zeigt einen Schnitt durch den Kern nach
Fig. 3A und veranschaulicht eine darauf durch Dampfablagerung erhaltene
Schale
aus pyrol ytischem Graphit sowie den Umriß des daraus durch maschinelle Bearbeitung
zu erhaltenden Endprodukts.
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Fig. 3C zeigt einen Schnitt durch das Endprodukt. Fig. 4A zeigt einen
Schnitt, der einen Kern mit einer Oberflächenkonfiguration veranschaulicht, die
der gewünschten Orientierung der Ebenen des in Fig. 4C erläuterten Produkts entspricht.
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Fig. 4B zeigt einen Schnitt durch den Kern der Fig.4A und veranschaulicht
eine darauf durch Dampfablagerung erhaltene Schale aus pyrolytischem Graphit sowie
den UmriB des daraus durch maschinelle Bearbeitung zu erhaltenden Endprodukts. Fig.4C
zeigt einen Schnitt durch das genannte Endprodukt.
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Fig. 5A zeigt einen Schnitt durch einen Kern, der in seiner Oberflächenkonfiguration
der gewünschten Orientierung der Ebenen des in Fig. 5C gezeigten Produkts entspricht.
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Fig.5B zeigt einen behnitt durch den Kern der Fig. 5A und veranschaulicht
eine darauf durch Dampfablagerung erhaltene Schale aus pyrolytischem Graphit sowie
den Umriß des daraus durch maschinelle asearbeitu% zu erhaltenden Endprodukts. Fig.
5C zeigt einen Schnitt durch das genannte Endprodukt.
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Fig. 6A zeigt einen Schnitt durch einen Kern, dessen Oberflächenkonfiguration
der gewünschten Orientierung der Ebenen des in Fig. 6C angeführten Produkts entspricht.
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Fig. 6b zeigt einen Schnitt durch den Kern der Fig.6A der eine darauf
durch Dampfablagerung erhaltene schale aus
pyrolytischem Graphit
sowie den Umriß des daraus durch maschinelle Bearbeitung zu erhaltenden Endprodukts
veran -schaulicht.
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Fig. 6C zeigt einen Schnitt durch das genannte Endprodukt.
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Fig. 7A zeigt einen Schnitt durch einen Kern, dessen Oberflächenkonfiguration
der gewünschten Orientierung der Ebenen des in Fig. 7C erläuterten Produkts entspricht.
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Fig. 7B zeigt einen Schnitt durch den Kern der Fig. 7A und veranschaulicht
eine darauf durch Dämpfablagerung erhaltene Schale aus pyrolytischem Graphit sowie
den Umriß des daraus durch maschinelle Bearbeitung zu erhaltenden Endprodukts. Fig.
7C zeigt einen Schnitt des Endprodukts.
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Fig. 7D zeigt einen teilweisen Schnitt entlang der Linie 7D-7D der
Fig. 7B.
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Fig. 7E zeigt einen teilweisen Schnitt entlang der Linie 7E-7E der
Fig. 7B.
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Fig. 8A zeigt einen Schnitt durch einen Kern, der in seiner Oberflächenkonfiguration
der gewünschten Oberflächenkonfiguration und Orientierung der Ebenen des in Fig.
8C gezeigten Produkts entspricht.
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Fig. 8B zeigt einen Schnitt durch den Kern der Fig.8A und veranschaulicht
eine darauf durch Dampfablagerung erhaltene Schale aus pyrolytischem Graphit, die
das Endprodukt bildet. Fig. 8C zeigt einen bchnitt durch das Endprodukt.
Fig.
9a zeigt einen Schnitt durch einen Kern, dessen Oberflächenkonfiguration der gewünschten
Konfiguration und Orientierung der Ebenen des in Fig. 9C gezeigten Produkts entspricht.
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Fig. 9B zeigt einen Schnitt durch den Kern der Fig. 9A und veranschaulicht
eine darauf durch Dampfablagerung-gebildete Schale aus pyrolytischem Graphit, die
auch das Endprodukt bildet.
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Fig. 9C zeigt einen Schnitt durch das Endprodukt. Fig. 10 zeigt eine
schematische Darstellung der Vorrichtungen, die für die Dampfablagerung einer Schale
aus pyrolytischem Graphit von im allgemeinen gleichförmiger Stärke auf einen Kern
verwendet werden.
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Fig. 11 zeigt eine ähnliche Darstellung wie Fig. 10, veranschaulicht
jedoch Vorrichtungen zur Dampfablagerung einer Schale aus pyrolytischem Graphit
von ungleichmäßiger Stärke auf einen Kern. Die Vorrichtungen der Fig. 10 bestehen
aus einem Elektroofen 10 mit einer Ablax)-erundskammer 12, einer Vielzahl von elektrischen
Heizelementen 14 oder dergleichen und einer Vielzahl von Gas-Einströmdüsen 16. Die
Heizelemente sind in der Lage, die kblagerung-skainnier auf über 2100°C zu erhitzen.
Kohlenwasserstoffgase werden entweder allein oder zusammen mit Aktivatoren oder
Beschleunigern durch die Einströmdüsen in die Ablagerungskammer eingeleitet.
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Innerhalb der- Ablagerungskammer ist ein Kern 18 mit vorbestimmter@Konfiguration
und Abmessung angeordnet. Die Kohlenwasserstoffgase werden gecrackt und auf dem
Kern wird pyrolytischer Graphit in Form von Ebenen oder Schichten 20 abgelagert.
Die Einzelheiten dieses Verfahrens, der Vorrichtungen zur Ablagerung aus der Gasphase
und die Materialien, die im Zusammenhang damit gebraucht wurden, sowie Variationen
derselben werden
eindeutig in der vorstehend angeführten Patentanmeldung
beschrieben.
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Es liegt auf der Hand, daß die Ebenen 20 eine atomare oder molekulare
Stärke haben. Sie werden im wesentlichen parallel zu der Oberflächenkonfiguration
des Kerns und im allgemeinen parallel zueinander abgelagert und angeordnet. Die
Einströmdüsen sind im Bezug auf den Oberflächenbereich und die Konfiguration des
Kerns symmetrisch angeordnet, so daß eine im wesentlichen gleichförmige Ablagerung
des pyrolytisehen Graphits auf diesem Kern bewirkt wird. Fig. 11 zeigt einen Elektroofen
30 mit einer modifizierten Anordnung der Gas-Einströmdüsen. Der Ofen besitzt eine
Ablagerungskammer 32, eine Vielzahl von elektrischen Heizelementen 34 oder dergleichen
und eine Vielzahl von Gas -Einströmdüsen 36. Wie bei dem Elektroofen 10, sind die
Heiz -elemente in der Zage, die Ablagerungskammern auf eine Temperatur von über
2.100°C zu erhitzen. In der Ablagerungskammer 32 ist ein Kern 38 montiert, der zum
Beispiel die gleiche Konfiguration und den gleichen Oberflächenbereich wie der vorstehend
erwähnte Kern 18 haben soll. Es wird darauf hingewiesen, daß die Einströmdäsen 36
im Bezug auf die Spindel 38 asymmetrisch angeordnet sind, wobei zwei Einströmdüsen
gegenüber dem einen Ende des Kerns und eine Einströmdüse gegenüber dem gegenüber
liegenden Ende des Kerns angeordnet sind. Als Ergebnis erhält man eine Vielzahl,von
Ebenen oder Schichten 40, die an dem zuerst genannten Ende des Kerns stärker abgelagert
werden und sich zum gegenüber liegenden Ende des Kerns hin verjüngen. Die in Fig.
10 und 11 gezeigten Öfen sollen verschiedene Ausführungsformen der Vorrichtungen
zur Ablagerung aus der Gasphase, die für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeignet
sind, erläutern. Wenn gleichförmig verteilte Ebenen des pyrolytischen Graphits für
einen besonderen Anwendungs -.zweck gewünscht sind, verwendet man einen Elektroofen
mit
symmetrisch angeordneten Gas-Einströmdüsen, wie er beispielsweise
in Fig. 10 gezeigt wird. In gleicher Weise wird bei -spielsweise der in Fig. 11
gezeigte Ofen mit seinen asyymetrisch angeordneten Einströmdüsen verwendet, falls
die Anwendungsbereiche ungleichförmige Ablagerungen und Ebenen des pyrolytischen
Graphits erfordern. Bei der Erläuterung aller anderen Figuren der Zeichnung wird
von der Voraussetzung aüsgegang en, daß gleichförmige abgelagerte Ebenen aus pyrolytischem
Graphit erwünscht oder vorgeschrieben sind und die Gas -Einströmdüsen daher im Bezug
auf die Konfiguration, Oberflächenbereiche und Ausmaß des gezeigten Kerns symmetrisch
angeordnet sind.
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Figur 1C zeigt einen genauen Entwurf einer Düseneinlage 50. Der Entwurf
zeigt nicht nur die äußere Konfiguration und die Abmessungen, sondern auch die innere
Anordnung und Orientierung der Ebenen 52 des pyrolytischen Graphits. Die Düse ist
hohl oder rohrförmig; in Fig. 10 wird ein Längsschnitt durch diese Düse gezeigt.
Die Anordnung der Graphitebenen im linken Bereich ist daher das Spiegelbild der
Anordnung der Graphitebenen im rechten Bereich. Vorstehend wurde bereits darauf
hingewiesen, daß diese Ebenen aufeinander. folgende Ablagerungen des py rolytischen
Graphits darstellen, wobei diese Ablagerungen eine atomare oder molekulare Stärke
oder Tiefe haben. Es liegt daher auf der Hand, daß das Schaubild in der Zeichnung
einfach schematisch. und erläuternd ist, statt wissenschaftlich und technisch genau
zu sein. Die Abstände zwischen den Ebenen werden durch die Linien 54 dargestellt
und es ist natürlich verständlich, daß diese Abstände gleichfalls eine atomare oder
molekulare Stärke haben. Die Richtung der Wärmeübertragung oder Leitfähigkeit verläuft
daher parallel 2u den Ebenen und den zwischen denselben befindlichen Abständen.
Die Wärmeisolation ist am stärksten in senkrechter Richtung zu den Ebenen und den
zwischen den Ebenen befindlichen Abständen. Es liegt daher auf der Hand, daß die
in Fig. 1C gezeigte besondere Anordnung und Orientierung der Graphitebenen vom Konstrukteur
der Düse aufgrund von Erfordernissen der Wänneabl eiturg und Isolation ausgewählt
wurde.
Es handelt sich also um einen geforderten Entwurf. Das Problem
besteht nun darin, einen derartigen Entwurf in der Produktion zu realisieren. Das
Verfahren zur Erzielung eines derartigen Entwurfs in der eigentlichen Produktion
wird nachfolgend beschrieben. Ein Kern 56 mit einer Oberflächenkonfiguration, die
der in Fig. 10 gezeigten geförderten Orientierung der Ebenen entspricht, wird entworfen.
Der Kern wird insbesondere mit Oberflächenkonturen versehen, die parallel zu den
vorgeschriebenen entworfenen Ebenen, die in dem in Fig. 1C gezeigten Entwurf dargestellt
werden, verlaufen. Wird. pyrolytischer Graphit durch die z.B. in Fig. 10 gezeigten
Vorrichtiungen auf den Kern aufgebracht, dann wird auf dem Kern eine Schale 58 aus
derartigem pyrolytischen Graphit gebildet, wobei die Schale aus vielen Graphitebenen
52 und den zwischen ihnen befindlichen Abständen 54 besteht. Die Ebenen verlaufen
parallel zu der Oberflächenkonfiguration des Kerns und wenn der Kern richtig entworfen
wurde, entsprechen die Ebenen der Anordnung und Orientierung der in Fig. 1C gezeigten
Ebenen. Fig. 1B zeigt einen Längsschnitt durch den Kern 56 und die darauf abgelagerte
Schale 58. Eine Umrißlinie 60 einer Düse 50 ist eingezeichnet. Es ist ersichtlich,
daß die Schale eine solche Form und derartige Abmessung en besitzt, daß sie den
gesamten Umriß 60 einschließt. Wenn man die Orientierung der Ebenen innerhalb des
Umrisses 60 mit der Orientierung der Ebenen der IXise 50 vergleicht, so ist ersichtlich,
daß sie-einander entsprechen. Die nächste Verfahrensstufe besteht darin, daß man
die Schale 58 von dem Kern 56 entfernt. anschließend werden herkömmliche Vorrichtungen
verwendet, um die Schale so maschinell zu bearbeiten, daß sie die Konfiguration
und Ab-
messungen der Düse 50 der Fig. 1C erhält. Ein Vergleich der Form des
Kerns 56 mit der Konfiguration der Düse 50 zeigt, daß zwischen ihnen keine starke
Ähnlichkeit
besteht. Die einzige echte Ähnlichkeit besteht zwischen
den Oberflächenkonturen des Kerns und der Anordnung oder Orientierung der Ebenen
des pyrolytischen Graphits innerhalb der Düse. Die Konfiguration der Düse 50 wird
durch die maschinelle Bearbeitung bestimmt. Aus den Figuren 2A, 2B und 20 ist ersichtlich,
daß sie den vorstehend beschriebenen Figuren 1A, 1B und 1C entsprechen. Die endgültige
Düsenform 70 wird in Fig. 20 gezeigt. Die geforderte Orientierung der Ebenen des
pyrolytischen Graphits 72 wird gleichfalls in Fig. 2C gezeigt. Diese Anordnung der
Ebenen kann durch Verwendung eines Kerns 74 erzielt werden, dessen Oberflächenkonturen
den Konturen der genannten Ebenen entsprechen. Pyrolytischer Graphit wird auf dem
Kern 74 so abgelagert, daß sich eine Schale 76 bildet, deren Abmessungen dem Umriß
78 des endgültigen Entwurfs entsprechen. Nachdem die Schale auf dem Kern gebildet
wurde, wird die Schale entfernt und so maschinell bearbeitet, daß sie die Form des
in Feg. 2C gezeigten Entwurfs annimmt. Sollte es in diesem Zusammenhang wie bei
anderen Kernen notwendig sein, den Kern zu zerstören, um die Schale zu entfernen,
so kann dies natürlich getan werden. Der Kern kann aus einem zerbrechlichen Material,
wie z.B. Graphit oder einem anderen für diesen Zweck geeigneten Material bestehen.
Fig. 3C zeigt den Entwurf einer Düse 80, der dem Entwurf 70 stark ähnelt mit der
Abweichung, daß die Anordnung oder Orientierung der Ebenen 82 in der Düse 80 sich
von den Ebenen 72 in der Düse 70 unterscheidet. Die Anordnung der Ebenen 82 wird
durch die Oberflächenkonturen des Kerns 84 bewirkt. Pyrolytischer Graphit kann auf
dem Kern unter Ausbildung einer Schale 86 abgelagert werden, die dem endgültigen
Entwurf 80 entspricht, der in Zig. 3B durch den Umriß.88 veranschaulicht wird. Die
Schale wird dann von dem Kern entfernt oder umgekehrt. Die Schale wird anschließend
so bearbeitet, daß sie den Vorschriften gemäß dem in Fig. 3C gezeigten Endprodukt
entspricht. Was bezüglich der Figuren 1A, 1B und 10, 2k, 2B und 20 und 3J1.
3B und 30 gesagt wurde, gilt auch für die Figuren 411,
4B
und 40. Das.Endprodukt 90 wird in Fig. 4C gezeigt und , hat eine spezielle Anordnung
oder Orientierung der Ebenen 92. Diese Orientierung der Ebenen entspricht den Oberflächen
-konturen des in Fig. 4A gezeigten Kerns 94. Eine Schale aus pyrolytischem Graphit
96 kann auf dem Kern durch Graphit -ablagerung gebildet werden und der Umriß 98
des endgültigen Entwurfs kann eingezeichnet werden. Dies wird in Fig. 4B gezeigt.
Die letzten Verfahrensstufen bestehen in der Entfernung der Schale von dem Kern
und der maschinellen Bearbeitung der Schale gemäß Entwurf 98 unter Erzielung des
Endprodukts 90. Fig.5C zeigt eine weitere Form 100 aus pyrolytischem Graphit mit
einer Vielzahl von Ebenen 102 von vorbestimmter Anordnung und Orientierung. Es handelt
sich um das zu er -haltende Endprodukt und die Vorrichtungen zur Herstellung desselben,
die einem Kern oder einer Form 104 mit einer Ober -flächenorientierung, die den
in Fig. 5C gezeigten Ebenen entspricht, einschließen. Eine Schale 106 aus
pyrolytischem Graphit wird auf dem Kern oder der Form gemäß Fig. 5A abgelagert.
Das Ergebnis wird in Fig. 5B gezeigt. Es wird darauf hingewiesen, daß ein Umriß
108 des Endprodukts 100 auf die Schale 106 aufgezeichnet werden kann. Mit anderen
Worten
ausgedrückt, sind die Proportionen der Schale so ausgebildet, daß sie
die Konfiguration und die Abmessungen des Endprodukts 100 einschließen. Zum Schluß
wird die Schale von dem Kern entfernt und zur Erzielung des Produkts maschinell
bearbeitet. Das in Fig.-5C dargestellte Endprodukt hat eine zylindrische äußere
Gestalt und eine Venturi-ähnlich ausgebildete Innenkonfiguration. Das in Fig.
60 gezeigte Produkt 110 hat eine Konfiguration, die allgemein ausgedrückt,
die Umkehruni der Konfiguration des Produkts 100 darstellt. Die innere Form ist
zylindrisch,während das Äußere konvex verläuft. Um das Muster oder die Orientierung
der Ebenen 112 gemäß Fig. 6C zu erzielen, wird ein wie in Fig. 6A gezeigter Kern
114 verwendet. Eine Schale 116 aus pyrolytischem Graphit wird auf
einem
Kern 114 abgelagert und auch hier kann festgestellt werden, daß ein UmriB 118 des
Endprodukts 110 auf die Schale aufgezeichnet werden kann. Schließlich Wird die Schale
116 von dem Kern 114 entfernt und so maschinell bearbeitet, daß sie die Konturen
und Abmessungen gemäß der Umrißlinie 118 aufweist. Als Ergebnis wird das Endprodukt
110 erhalten. Das Endprodukt 120, das in Fig. 70 gezeigt wird, hat die Form
einer Düseneinlage, die weitgehend der in Fig. 4C gezeigten Düseneinlage 90 gleicht.
Der Hauptunterschied beruht auf den jeweiligen Anordnungen der Ebenen. Obgleich
die Orientierung der Ebenen 122 in Fig. 7C der Anordnung der Ebenen 92 in Fig. 4C
sehr ähnlich ist, gibt es jedoch den folgenden Unterschied: In Fig. 4C sind die
Ebenen nicht zusammengeschlossen (lock. together), außer insofern, daß sie-normal
aneinander haften. In Fig. 7C sind die Ebenen zusammenge -schlossen und zwar einmal
durch die normale Adhäsion und zum anderen durch ineinander greifende "Nähte" (stitching),
was vorstehend bereits als Ziel der vorliegenden Erfindung erwähnt wurde. Der Kern
oder die Form 124, die in Fig. 7A gezeigt wird, wird verwendet, uin das in Fig.
7C gezeigte Ergebnis zu er -zielen. Der Kern 124 ist mit der üblichen Ablagerungsober
-fläche versehen, deren Konturen den Konturen der für das Endprodukt 120 vorgesehen
Ebenen entsprechen. Außerdem ist der Kern 124 jedoch mit einer Vielzahl von Öffnungen
126 versehen, die mit der Ablagerungsoberfläche in Verbindung stehen. Wenn daher
die Schale 128 aus pyrolytischem Graphit auf dem Kern 124 abgelagert wird, gelangt
ein Teil des abgelagerten Materials in die Öffnungen 126, wobei die Ebenen das in
Fig. 7B gezeigte ' Schema annehmen. Die Öffnungen 126 können zylindrisch oder anderweitig
geformt sein und durch die ganze Wandung führen oder sie können verhältnismäßig
tief gehen aber doch als tote Gänge enden. Wenn man davon ausgeht, daß die zylindrische
Form die repräsentative und bevorzugte Form darstellt, dann liegt es auf der Hand,
daß die Konfiguration der innerhalb einer jeden
Öffnung gebildeten
Ebenen, wie in Fig. 7D gezeigt, als eine Vielzahl von konzentrischen Zylindern 130
erscheint. Diese zylindrische Konfiguration bewirkt zusammen mit der Trichter -konfigü.ration
132 im Zugang zu den Öffnungen 126 (siehe.Fig.7E), daß der "Naht"-Effekt entsteht,
der die Ebenen zusammen hält. Aus Fig. 7E ist ersichtlidh, daß die Trichterkonfiguration
132 auch'aus einer Vielzahl von konzentrischen Ebenen besteht. Dies würde den konzentrischen
Ebenen 130 der Fig. 7D .entsprechen. Die Umrißlinie 134, die auf die Schale 128
aufgezeichnet wurde, umgibt die Trichterkonfigurationen der Ebenen, die in die Öffnungen
126 führen. Die Umrißlinie 134 entspricht natürlich dem Umriß der Düseneinlage 120,
die in Fig. 7C gezeigt wird. Wenn daher die Schale 128 von dem Kern 124 entfernt
und so bearbeitet wird, daß sie die Konfiguration der Umrißlinie 13 annimmt, dann
erhält man als Endprodukt die Düseneinlage 120. Eine Überprüfung der Fig. 7C zeigt
die glei che Anordnung der Ebenen, wie sie innerhalb der Umrißlinie 134 erscheint,
einschließlich der Trichterkonfiguration 132.
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Dies wird in Fig. 7F gezeigt, die, wie man erkennt, mit Fig. 7E identisch
ist. Fig. 8C zeigt eine Form 140 aus pyrolytischem Graphit , die im allgemeinen
konisch verläuft und einen im allgemeinen zylindrisch verlautenden Teil 142 mit
einem Schraubengang 144 besitzt, der sich sowohl außen als auch innen erstreckt.
Die Foiin 140 besteht gleichfalls aus einer Vielzahl von Ebenen 146 aus pyrolytischem
Graphit, die die in Fig. 80 dargestellte Anordnung und Orientierung'haben, wobei
die Ebenen im wesentlichen sowohl zueinander als auch zu den äußeren und inneren
Konturen der Form, einschließlich des Schraubenganges 144, parallel verlaufen. Der
Schraubengang hat deshalb eine beachtliche strukturelle Festigkeit , weil die Grap
hitebenen parallel zur Konfiguration des Randes verlaufen. Hei dem herkömmlichen
Gewinde schneiden die Gewinde in die Ebenen hinein und als Ergebnis erhält man eine
sehr zerbrechliche Struktur.
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Die in Fig. 8 gezeigte Graphitfotm 140 wurde dadurch erhalten, daß
man pyrolytischen Graphit auf einen in Fig. 8ä
gezeigten
Kern ablagerte. Die Konturen der äußeren Ober -fläche des Kerns auf den der Graphit
abgelagert Werden soll, entspricht dem Schema der Ebenen des in Fig. 8C gezeigten
Endprodukts. Wenn daher pyrolytischer Graphit auf den Kern 148 abgelagert wird,
wird darauf eine aus Schichten bestehende Schale 150 erhalten. Wird die Schale von
dem Kern ent -fernt, dann wird das in Fig. 8C gezeigte Produkt erhalten. Fig. 9C
zeigt eine weitere Form 160 aus pyrolytischem Graphit, die mit innerem und
äußerem Gewinde 162 versehen ist. Diese Form besteht gleichfalls aus einer Vielzahl
von Ebenen 164 aus pyrolyti schem Graphit, die parallel zueinander und zu. den äußeren
und inneren Konturenader Form verlaufen. Die Form wird auf einem Kern 166 erhalten,
welcher eine die Ablagerungen aufnehmende Oberfläche besitzt, die den Konturen des
Endprodukts 160 entspricht. Durch Ablagerung aus der Gasphase Wird auf dem Kern
eine Schale 168 erhalten, die nach F.nt -fernen von dem Kern zum Endprodukt 160
wird. Der einzige Unterschied (abgesehen von der Form) zwischen den Kernen 148 und
166 beruht auf der Tatsache, daß die äußere Oberfläche des Kerns 148 die Ablagerung
aufnimmt, während bei dem Kern 166 die innere Oberfläche die Ablagerungen aufnimmt.