DE19607625C1

DE19607625C1 - Vorrichtung und Verfahren zur Präparation und/oder Beschichtung der Oberflächen von Hohlbauteilen

Info

Publication number: DE19607625C1
Application number: DE19607625A
Authority: DE
Inventors: Valentin Grosmann; Horst Pillhoefer; Martin Dr Thoma
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 1996-02-29
Filing date: 1996-02-29
Publication date: 1996-12-12
Anticipated expiration: 2016-03-01
Also published as: CA2246805A1; EP0883697A1; CA2246805C; WO1997032054A1; ES2145573T3; EP0883697B1; US6180170B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Präparation und/oder Beschich tung der Oberflächen von metallischen Hohlbauteilen, die mindestens zwei Verbindungsöff nungen zwischen ihren äußeren und inneren Oberflächen aufweisen.

Für die Präparation und/oder Beschichtung der Oberflächen von metallischen Hohlbauteilen, die mindestens zwei Verbindungsöffnungen zwischen ihren äußeren und inneren Oberflächen aufweisen, ist insbesondere für Hohlschaufeln beim Turbotriebwerksbau aus EP 0 349 420 ein Verfahren mit Vorrichtung bekannt, bei dem ein Reinigungsgasgemisch oder ein Beschich tungsgasgemisch unterhalb einer Schaufel in einem Reaktionsraum erzeugt wird. Die Schaufel hängt in dem Reaktionsraum, von dem aus die äußeren Oberflächen gereinigt bzw. beschichtet werden können und das Reaktionsgas umströmt zuerst die äußeren Oberflächen in einer Rich tung und dann durch eine erste Öffnung in der Hohlschaufel in die Hohlräume an den inneren Oberflächen vorbei und schließlich aus den Hohlräumen über eine zweite Öffnung in der Hohl schaufel heraus in eine Abgasleitung zur Entsorgung oder Rückführung der Restgase des Reaktionsgases.

Derartige Vorrichtungen und Verfahren haben den Nachteil, daß die Konzentration einzelner Reaktionskomponenten, die im Reaktionsgas enthalten sind und die mit den Oberflächen reagieren, auf dem Weg über die äußeren Flächen, die erste Öffnung, die inneren Flächen bis zum Austritt aus der zweiten Öffnung derart absinkt, daß erhebliche Reaktionsunterschiede zwischen äußeren und inneren Oberflächen und im Verlauf der inneren Oberflächen auftreten.

Die Unterschiede zwischen äußeren und inneren Oberflächen werden durch die Maßnahmen, wie sie in den Patentschriften DE 40 35 789 und DE 41 19 967 beschrieben werden, teilweise überwunden. Jedoch ist feststellbar, daß die Unterschiede im Verlauf der inneren Oberflächen vom Eintritt in die Hohlräume bis zum Ausströmem aus den Hohlräumen mit den bisherigen Verfahren nicht wesentlich verbessert werden können. Die verbesserten Verfahren und Vor richtungen haben darüberhinaus den Nachteil, daß sie Retortenaufbauten erfordern, die äußerst komplex und wenig variabel aufgebaut sind und für eine Massenfertigung ungeeignet erschei nen.

Ein weiterer wesentlicher Nachteil besteht darin, daß die bekannten Vorrichtungen und Ver fahren keine unterschiedlichen Gasquellen für die Behandlung der äußeren und inneren Ober flächen zulassen.

Gelöst werden diese Aufgaben, soweit es ein Verfahren betrifft mit den Verfahrensschritten:

a) Bereitstellen mindestens zweier Reaktionsgasgemische (I, II) durch Reaktionsgasquel len zur Behandlung der äußeren und inneren Oberflächen der Hohlbauteile,
b) Führen des ersten Reaktionsgasgemisches (I) über die äußeren Oberflächen und danach über die inneren Oberflächen der Bauteile,
c) Führen des zweiten Reaktionsgasgemisches (II) über die inneren Oberflächen und danach über die äußeren Oberflächen der Bauteile.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß bei gleicher Einwirkung der Reaktionsgase auf die inne ren Oberflächen gleicher Hohlbauteile, gegenüber den bisherigen Verfahren eine größere Vergleichmäßigung der Reaktionsergebnisse sowohl für eine Präparation wie Reduktion sulfi discher oder oxidischer Oberflächenverunreinigungen als auch für eine Beschichtung der inneren Oberflächen mit Schutzschichten gegen Oxidation, Korrosion oder Sulfidation, er reicht wird. Bilden die inneren Oberflächen Kanäle, wie sie bei Turbinen- oder Verdichter hohlschaufeln bekannt sind, so kann gegenüber der Reinigung und Beschichtung mit her kömmlichen Verfahren die doppelte Kanallänge gereinigt bzw. beschichtet werden, da die Reaktionsgase die Hohlräume nicht nur in einer Richtung, sondern aus zwei entgegengesetzten Richtungen nacheinander durchströmen können.

In einer bevorzugten Durchführung des Verfahrens setzen sich die Reaktionsgasgemische (I, II) aus gleichartigen Komponenten zusammen, und die Strömungsrichtung der Reaktionsgase wird über die Oberflächen des Hohlbauteils durch Wiederholen der Schritte b) und c) mehrfach geändert. Dieses Intervallverfahren hat insbesondere den Vorteil, daß bei inneren Oberflächen die Vorsprünge und andere Hindernisse aufweisen, Verminderte Wirkungen beispielsweise zwischen Luv- und Leeseite der Hindernisse aufgehoben werden können. Ein weiterer Vorteil ist, daß mit höheren Durchströmgeschwindigkeiten gearbeitet werden kann, da sich luv- und leeseitige Wirkungen kompensieren. Das heißt, daß die bisher üblichen Kriechgeschwindig keiten beim Durchströmen von Innenflächen zur Vermeidung der Ausbildung von Unterschie den zwischen Luv- und Leeseite an Hindernissen, die zu einer vorzeitigen Verarmung der Re aktionskomponenten führen können nicht mehr beibehalten werden müssen, so daß erstens die vorzeitige Verarmung überwunden wird, und zweitens ein hohe Gleichmäßigkeit der Präpara tion und/oder der Beschichtung erreicht wird, die insbesondere bei Beschichtungen durch die Messung der Beschichtungsdicke nachweisbar wird. Schließlich wird mit dieser Verfahrens variante eine Verkürzung der Verfahrensdauer erreicht, falls gleiche Präparations- und/oder Beschichtungsergebnisse wie mit herkömmlichen Verfahren oder Vorrichtungen zu erzielen sind.

Bei einer weiteren bevorzugten Durchführung des Verfahrens liefert mindestens eine der Reaktionsgasquellen Reaktionsgase, die der Reinigung von äußeren und inneren Oberflächen dienen, vorzugsweise halogenhaltige Gase. Unter diesen haben sich besonders chlor- oder flu orhaltige Gase bewährt, die ätzend auf die zureinigenden Oberflächen einwirken.

Die Reaktionsgasquellen müssen nicht immer gleichartig sein. Bei Oberflächenpräparationen liefert vorzugsweise mindestens eine der Reaktionsgasquellen Reaktionsgase, die der Reduk tion sulfidischer oder oxidischer Ablagerungen auf den äußeren oder inneren Oberflächen die nen, vorzugsweise wasserstoffhaltige Gase, die in einer bevorzugten Richtung die Oberflächen der Bauteile umströmen, während eine andersartige Beschichtungsquelle in der entgegenge setzten Richtung wirkt. Auch Spülgase zum Reinigen einer Anlage, bevor behandelte Bauteile der Anlage entnommen werden, können in einer bevorzugten Richtung die Oberflächen in den Reaktionsräumen umströmen, um beispielsweise giftige Komponenten in die bevorzugte Richtung zu treiben. Ferner können Verbindungsbohrungen zwischen äußeren und inneren Bauteiloberflächen, wie sie bei Turbinenschaufeln als Filmkühlungsbohrungen bekannt sind, von unerwünschten Ablagerungen und unerwünschter Kontaminationen während einer Ab kühlphase nach einem Beschichtungsprozeß freigehalten werden, indem in Richtung des Reak tionsgasgemisches II ein Inertgas die Bauteile von innen nach außen über die Verbindungs bohrungen während der Abkühlphase durchströmt.

Das zweite Reaktionsgas (II) kann folglich ein beschichtendes Reaktionsgas, wie vorzugs weise ein chromierendes oder alitierendes Reaktionsgas, ein reduzierendes Gas, wie vorzugs weise ein wasserstoffhaltiges Gas oder ein Inertgas sein. Wobei das Inertgas vorzugsweise in der Phase des Aufheizens oder des Abkühlens eingesetzt wird.

Bei einer Gasdiffuisionsbeschichtung der äußeren oder inneren Oberflächen zersetzen sich vor zugsweise halogenidhaltige Gase an den metallischen Außen- oder Innenflächen der Hohlbau teile in eine metallische Komponente, die als Beschichtung auf den äußeren und inneren Ober flächen abgeschieden wird und eine halogene Komponente, die als Aktivator wiederverwendet werden kann. Die Verarmung der Metallquelle und die Verdünnung des Reaktionsgases ist bei den Strömungsgeschwindigkeiten herkömmlicher Verfahren besonders gravierend und wirkt sich negativ auf eine Vergleichmäßigung der Schichtdicken aus, was durch das erfindungs gemäße Verfahren überwunden wird.

Um das erfindungsgemäße Verfahren durchführen zu können, und um die Nachteile der bishe rigen Vorrichtungen, die aufgrund ihrer Komplexität für eine einzelne Schaufel für eine Mas senfertigung ungeeignet sind, zu überwinden, wird eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 angegeben.

Diese Vorrichtung ist für eine Präparation und/oder Beschichtung der Oberflächen von metal lischen Hohlbauteilen, die mindestens zwei Verbindungsöffnungen zwischen ihren äußeren und inneren Oberflächen aufweisen, geeignet. Die Vorrichtung weist einen Reaktionsbehälter mit einem äußeren Reaktionsraum und ein zentrales Halterohr auf. An dem Halterohr sind ab nehmbare radial zum Halterohr ausgerichtete hohle Trägerarme angeordnet. Diese können mindestens jeweils ein Hohlbauteil aufnehmen und tragen üblicherweise bis zu 30 Hohlbautei le, wobei eine erste Verbindungsöffnung der Bauteile mit dem äußeren Reaktionsraum und eine zweite Verbindungsöffnung über den hohlen Trägerarm mit dem Innenraum des Halte rohres verbunden sind. Die Reaktionsgase aus dem äußeren Reaktionsraum strömen zuerst über die äußeren Oberflächen der Hohlbauteile und danach über die erste Verbindungsöffnung zu den inneren Oberflächen der Hohlbauteile. Sie werden über die zweite Verbindungsöffnung in den Hohlbauteilen und über die Trägerarme zum Innenraum des Halterohres geführt. Umge kehrt können die Reaktionsgase von dem Innenraum des Halterohres über die Tragarme durch die zweite Verbindungsöffnung des Bauteils zuerst über die inneren Oberflächen und danach durch die erste Verbindungsöffnung über die äußeren Oberflächen der Bauteile in den äußeren Reaktionsraum strömen.

Diese Vorrichtung hat den Vorteil, daß die Oberflächen der Bauteile aus zwei entgegengesetz ten Richtungen nacheinander oder im Wechsel umströmt werden können. Die abnehmbaren Trägerarme können getrennt und außerhalb der Reaktionsräume mit Hohlbauteilen bestückt werden. Die Hohlbauteile auf den Trägerarmen können unterschiedliche Strukturen aufweisen und werden individuell an die Trägerarme angepaßt und mit der zweiten Verbindungsöffnung gasdicht mit den hohlen Trägerarmen verbunden. Mehrere Trägerarme werden dann über gleichförmige Anschlußöffnungen an das Halterohr angeschlossen. Diese Anschlüsse können konisch, kugelförmig, flanschartig oder muffenförmig ausgebildet sein. Vorzugsweise werden sie als halbkugelförmige, lösbare Verbindungen ausgeführt.

Die Trägerarme sind schließlich wie ein Ast an einen Tannenbaum, dem Halterohr, befestigt, wobei Ast und Baumstamm hohl sind und der Baumstamm eine innere Reaktionsgasquelle aufnehmen kann, die damit von dem äußeren Reaktionsraum vorteilhaft getrennt ist, so daß aus entgegengesetzten Richtungen die Oberflächen der Hohlbauteile umströmt werden kön nen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind im äußeren Reaktionsraum zwischen den Trägerarmen radial zum Halterohr angeordnete äußere Granulat körbe mit einem ersten Reaktionsgasquellenmaterial befestigt. Derartige Reaktionsgasquel lenmaterialien sind für Gasdiffusionsverfahren aus US-PS- 5 071 678 bekannt und bestehen aus einem bei hohen Temperaturen gasförmigen Halogengranulat als Aktivator, einem Metall spendergranulat und Ballaststoffen, wie granulatförmigen Metalloxiden. Vorteilhafterweise werden sie im äußeren Reaktionsraum in der Nähe der zu beschichtenden Oberflächen in Granulatkörben aufgehängt, die zwischen den Trägerarmen positioniert sind und in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit den Trägerarmen in mehreren La gen übereinander am Halterohr angeordnet sind. Dadurch lassen sich vorteilhafterweise in einer Charge bis zu 1000 Hohlbauteile auf ihren äußeren und inneren Oberflächen beschichten. Eine derartige Vorrichtung ist außerdem beliebig erweiterbar und für die Massenfertigung geeignet.

Ein zweites Reaktionsgasquellenmaterial ist vorzugsweise im Innenraum des Halterohres in inneren Granulatkörben angeordnet. Ein Vorteil ist, daß bei gleichartigem Quellenmaterial die Oberflächen aus zwei Richtungen umströmt werden und damit bei hoher Strömungsgeschwin digkeit Luv- und Leewirkungen an Hindernissen und scharfen Kanten weitestgehend kom pensiert werden. Außerdem kann vorzugsweise auch unterschiedliches Reaktionsquellenmate rial zum Einsatz gebracht werden, so daß beispielsweise auf den inneren Oberflächen über wiegend Chrom abgeschieden wird, wenn die inneren Granulatkörbe eine chromhaltige Reak tionsgasquelle tragen und auf den äußeren Oberflächen eine überwiegend aluminiumhaltige Beschichtung erfolgt, wenn die äußeren Granulatkörbe im äußeren Reaktionsraum aluminium haltiges Spendergranulat aufweisen.

Um ein sicheres Unschalten der Gasstromrichtungen zu gewährleisten, steht das Halterohr vorzugsweise zentral auf dem Boden des Reaktionsbehälters und der Reaktionsbehälterboden weist mindesten eine erste Zu- oder Ableitungsöffnung für den äußeren Reaktionsraum und mindestens eine zweite Zu- oder Ableitungsöffnung für den Innenraum des Halterohres auf.

Die folgenden Figuren und Beispiele erläutern bevorzugte Ausführungsformen und Anwen dungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen Teilbereich einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf eine Lage aus Granulatkörben und Trägerarmen der erfin dungsgemäßen Vorrichtung

Fig. 3 zeigt eine Hohlschaufel, die für den Einsatz in der erfindungsgemäßen Vorrichtung und in dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet ist.

Fig. 1 zeigt einen Teilbereich einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Zur Präparation und/oder Beschichtung der Oberflächen von metallischen Hohlbauteilen 100 werden diese in Trägerarmen 1 bis 60 angeordnet, so daß sich die Hohlbauteile 100 zwischen zwei Reaktionsgasquellen 201 bis 280 und 290 befinden. Diese Reaktionsgasquellen 201 bis 280 und 290 stellen zwei Reaktionsgasgemische (I, II) zur Be handlung der äußeren und inneren Oberflächen der Hohlbauteile 100 bereit, wobei ein erstes Reaktionsgasgemisch (I) der ersten Reaktionsgasquelle 201 bis 280 in einem äußeren Reak tionsraum 110 in Pfeilrichtung A über die äußeren Oberflächen und danach über die inneren Oberflächen der Bauteile 100 geführt wird und ein zweites Reaktionsgasgemisch (II) der zwei ten Reaktionsgasquelle 290 in einem zweiten Reaktionsraum 120 in Pfeilrichtung B zunächst über die inneren Oberflächen und danach über die äußeren Oberflächen der Bauteile 100 ge führt wird. Die Richtung der Reaktionsgasströme kann zeitlich gestaffelt zwischen den Strö mungsrichtungen A und B mehrfach geändert werden, um an äußeren und inneren Oberflächen von komplexgestalteten Bauteilen 100 in Richtung A oder B Luv- und Leewirkungen an Hin dernissen und scharfen Kanten der Hohlbauteile 100 zu kompensieren.

Eine der Reaktionsgasquellen kann auch dem äußeren oder inneren Reaktionsraum 110, 120 vorgeschaltet sein und über die Zuleitungsöffnungen 111 bzw. 121 im Boden 131 des Reak tionsbehälters Reaktionsgase, wie halogenhaltige Gase, die vorzugsweise der Reinigung der äußeren und/oder inneren Oberflächen dienen, zuführen. Auch wasserstoffhaltige Reduktions gase werden aus externen Quellen über die Zuleitungsöffnungen 111 bzw. 121 den äußeren und/oder inneren Oberflächen zur Reduktion sulfidischer oder oxidischer Ablagerungen zuge führt, wobei auf mindestens eine der beiden Granulatkorbanordnungen, wie sie die Positionen 01 bis 280 oder die Position 290 zeigen, verzichtet werden kann.

Für eine Gasdiffusionsbeschichtung der äußeren oder inneren Oberflächen der Hohlbauteile 100 werden halogenidhaltige Gase in dem äußeren bzw. inneren Reaktionsraum 110 bzw. 120 erzeugt. Diese Reaktionsgase zersetzen sich teilweise an den metallischen Außen- oder Innen flächen der Hohlbauteile 100 in eine metallische Komponente, die als Beschichtung auf den äußeren und inneren Oberflächen abgeschieden wird und eine gasförmige halogene Kompo nente, die als Aktivator wiederverwendet werden kann, nachdem sie an kühlen Oberflächen kondensiert oder in beheizten Räumen als Aktivatorgas Spendenmetallatome zu den äußeren oder inneren Oberflächen der Hohlbauteile 100 transportiert. Um den Transport in den erfin dungsgemäßen entgegengesetzten Richtungen A und B aufrechtzuerhalten ist üblicherweise ein inertes Trägergas, wie Argon erforderlich, das zeitlich nacheinander in den Pfeilrichtung A oder B über die zu beschichtenden Außen- oder Innenflächen der Hohlbauteile 100 geführt wird und die Reaktionsgase mitführt.

Die Vorrichtung zur Präparation und/oder Beschichtung der Oberflächen von metallischen Hohlbauteilen 100 ist nur für Bauteile, die mindestens zwei Verbindungsöffnungen 103, 104 zwischen ihren äußeren und inneren Oberflächen aufweisen geeignet. Eine erste Verbin dungsöffnung 103 des Bauteils 100 ist mit dem äußeren Reaktionsraum 110 verbunden. Eine zweite Verbindungsöffnung 104 ist über den hohlen Trägerarm 1 bis 60 mit dem Innenraum eines Halterohres 105 verbunden, der in diesem Beispiel gleichzeitig als innerer Reaktions raum 120 dient. Somit kann Reaktionsgas der ersten Reaktionsgasquelle 201 bis 280 aus dem äußeren Reaktionsraum 110 zuerst über die äußeren Oberflächen und danach über die erste Verbindungsöffnung 103 zu den inneren Oberflächen der Bauteile 100 und über die Träger arme 1 bis 60 zum Innenraum des Halterohres 105 in Pfeilrichtung A strömen. Umgekehrt kann Reaktionsgas von dem Innenraum des Halterohres 105 über die Trägerarme 1 bis 60 durch die zweite Verbindungsöffnung 104 des Bauteils 100 zunächst über die inneren Oberflä chen und danach durch die erste Verbindungsöffnung 103 über die äußeren Oberflächen der Bauteile 100 in den äußeren Reaktionsraum 110 in Pfeilrichtung B strömen.

Die Hohlbauteile 100 werden dazu mit ihrer zweiten Verbindungsöffnung 104 in dem hohlen Trägerarm 1 bis 60 befestigt und eingedichtet. Diese Dichtung wird mit einer Dichtmasse 108, wie einer Sintermasse, erreicht, wobei beispielsweise ein unteres Ende 106 des Hohlbauteils 100 mit der zweiten Verbindungsöffnung 104 in den Hohlraum 107 des Trägerarms 1 bis 60 hineinragt und von Dichtmasse 108 im Öffnungsbereich freigehalten wird. Die hohlen Träger arme sind radial nach außen mit dem zentralen Halterohr 105 lösbar verbunden. Die lösbare Verbindung 109 besteht aus einem konischen, kugelförmigen, halbkugelförmigen oder flanschartigen Sitz 112, der eine klinkenartige Einrastvorrichtung 113 aufweist, die ein schnel les Einhängen der Trägerarme 1 bis 60 an dem zentralen Hohlrohr 105 ermöglicht.

Fig. 2 zeigt in Draufsicht eine Schnittebene CC einer Lage aus Granulatkörben 201 bis 220 und Trägerarmen 1 bis 20 der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Granulatkörbe 201 bis 280 mit einem ersten Reaktionsgasquellenmaterial sind in diesem Beispiel mit Spendergranulat und Aktivatorgranulat gefüllt und werden für eine Gasdiffusionsbeschichtung zwischen den Trä gerarmen 1 bis 20 eingehängt und umgeben fast vollständig die zu beschichtenden äußeren Oberflächen der Hohlbauteile 100. Sie versorgen zunächst die äußeren Oberflächen der Hohl bauteile 100 mit Reaktionsgasen.

Ein zentraler Granulatkorb 290 mit einem zweiten Reaktionsgasquellenmaterial in Granulat form ist in der Mitte des Halterohres 105 angeordnet. Er versorgt über Verbindungsöffnungen 115 zu den Hohlräumen 107 der Trägerarme 1 bis 20 und über die in Fig. 1 gezeigten zweiten Verbindungsöffnungen 104 in den Hohlbauteilen 100 zunächst die inneren Oberflächen der Hohlbauteile 100 mit Reaktionsgasen für eine Gasdiffusionsbeschichtung. Danach strömen die Reaktionsgase über die in Fig. 1 gezeigte erste Verbindungsöffnung 103 zu den äußeren Ober flächen in Pfeilrichtung B.

Trägerarme 1 bis 60 und Granulatkörbe 201 bis 280 können, wie Fig. 1 zeigt, in mehreren La gen übereinander am Halterohr 105 angeschlossen bzw. befestigt sein. In diesem Beispiel werden drei Lagen mit je 20 Trägerarmen 1 bis 60 und 20 Granulatkörben 201 bis 280 an dem Halterohr 105 angeschlossen bzw. befestigt. Jeder Trägerarm nimmt in diesem Beispiel 4 Hohlbauteile auf, so daß 240 Hohlbauteile 100 gleichzeitig gereinigt und beschichtet werden können.

Der Boden 131 des Reaktionsbehälters 130 weist neben den Zuleitungsöffnungen im äußeren Reaktionsraum 110 und im inneren Reaktionsraum 120 Ableitungsöffnung 116 bzw 122 im äußeren bzw. inneren Reaktionsraum 110 bzw. 120 auf. Zur Umschaltung der Strömungs richtung A oder B sind die Öffnungen über Zu- oder Ableitungen mit entsprechenden nicht ge zeigten Steuerventilen verbunden, über die inerte Trägergase oder ätzende, reduzierende oder deoxidierende Reaktionsgase zu oder abgeführt werden können.

Fig. 3 zeigt eine Hohlschaufel 300, die für den Einsatz in der erfindungsgemäßen Vorrichtung und in dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet ist. Die Hohlschaufel 300 wird in Tur botriebwerken eingesetzt und ist gegen Korrosion und Sauerstoffversprödung durch die aggressiven Gase im Strömungskanal des Turbotriebwerks zu schützen. Üblicherweise haben diese Hohlschaufeln 300 auf ihren Vorderkanten 301 und/oder auf ihren Hinterkanten 302 erste Verbindungsbohrungen 303 bzw. 304, die die äußeren Oberflächen 305 mit den inneren Oberflächen 306 verbinden. Zusätzlich weisen diese Hohlschaufeln 300 einen Schaufelfuß 317 auf, dessen äußere Oberflächen 318 vor einer Beschichtung zu schützen sind. Im Schaufelfuß bereich liegen zweite Verbindungsöffnungen 313 und 314, durch die im Betrieb beispielsweise Kühlluft eintreten kann, die als Kühlluftfilm an den Vorder- und/oder Hinterkanten 301 bzw. 302 durch die Kühlfilmbohrungen 303 bzw. 304 ausströmen kann. Unter Ausnutzung dieser Öffnungen kann ein Reinigungs- und/oder Beschichtungsgas mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung und gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens nacheinander in Richtung A und in Richtung B die Oberflächen der Schaufel 300 durchströmen, wenn die Schaufel 300 gas dicht an einem Trägerarm 1 der Vorrichtung angeschlossen wird. In diesem Beispiel besteht der Trägerarm aus einem Hohlprofil mit aufgesetzter Halte- und Stützvorrichtung 310 für die Hohlschaufel 300, in die der Schaufelfuß 317 eingesteckt wird und anschließend mit einer Dichtmasse 108, die in diesem Beispiel eine Sintermasse ist, umschlossen wird, so daß die Öffnungen 313 und 314 des Schaufelfußes 317 mit dem Hohlraum 307 des Trägerarms 1 ver bunden sind.

Der Innenraum der Hohlschaufel ist in engen Kanälen strukturiert, so daß die Reaktionsgase mehrfach umgelenkt werden, und Luv- und Leewirkungen nur durch minimale Durchflußge schwindigkeiten verringert werden. Erst durch das erfindungsgemäße Umschalten der Strö mungsrichtung von der Pfeilrichtung A auf die Pfeilrichtung B und umgekehrt, werden die Luv- und Leewirkungen an den scharfen Umlenkpunkten kompensiert. Eine Verarmung der Reaktionsgasquellen an Reaktionskomponenten wird vermindert und eine Anreicherung an Reaktionskomponenten insbesondere im Innenraum der Hohlschaufel wird durch das erfin dungsgemäße Verfahren bewirkt, so daß gleichmäßigere Reinigungeffekte und gleichmäßigere Beschichtungsergebnisse als mit herkömmlichen Vorrichtungen und Verfahren ermöglicht werden.

Beispiel 1

Eine Hochdruckturbinenschaufel aus einer Nickelbasislegierung der Zusammensetzung (Rene 80)

Co
9,0-10 Gew.-%
Cr	13,7-14,3 Gew.-%
Ti	4,8-5,2 Gew.-%
Al	2,8-3,2 Gew.-%
W	3,7-4,3 Gew.-%
Mo	3,7-4,3 Gew.-%
Fe	max. 0,35 Gew.-%
Hf	max. 0,1 Gew.-%
C	0,15-0,19 Gew.-%

Rest Ni, mit einer komplexen Innengeometrie, die 6 bis 8 Kühlluftbohrungen aufweist (vergl. Fig. 3) wird auf den äußeren und inneren Oberflächen gemäß dem erfindungsgemäßen Ver fahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Aluminiumdiffusionsschicht be schichtet.

Dazu wird der Fußbereich der Turbinenschaufel 300 zunächst mit einer Al₂O₃-Schicht durch Tauchen in einer Schlicker-suspension, die im wesentlichen aus Al₂O₃-Pulver und einer wässe rigen Lösung besteht, versehen. Nach einem Trocknen des Al₂O₃-Schlickers werden je vier Schaufeln 300 auf Halte- und Stützvorrichtungen 310 gesteckt, die sich auf den Trägerarmen 1 bis 60 der erfindungsgemäßen Vorrichtung befinden. Danach wird jeder Trägerarm 1 bis 60 mit einer Pulverschüttung 308 aus Nickelbasispulver und Al₂O₃-Pulver aufgefüllt. Diese Pul verschüttung 308 dichtet den Schaufelfußbereich in Zusammenwirken mit der Schlickerguß schicht 108 auf der äußeren Oberflächen 318 des Schaufelfußes 317 in der Halte- und Stütz vorrichtung 310 durch Zusammensintern zu einer Sintermasse beim späteren Aufheizen ab und schützt die äußeren Oberflächen 318 des Schaufelfußes 317 vor einer Beschichtung.

Die derart außerhalb des Reaktionsbehälters 130 vorbereiteten Trägerarme 1 bis 60 werden danach in das zentrale Halterohr 105 eingehängt. Die kegel- oder halbkugelförmigen An schlußzapfen der Trägerarme werden zusätzlich mit Al₂O₃-Schlicker eingepinselt, um geringfü gige Spalten abzudichten.

Es werden in diesem Beispiel über 30 Trägerarme in mehr als 5 Lagen oder Ebenen an einem Halterohr 105 eingehängt. Zwischen den Trägerarmen in jeder Lage werden Granulatkörbe aus Lochblech aufgehängt. Diese enthalten als Reaktionsgasquellen Aluminiumspendergranulat einer Al/Cr-Legierung und ein Granulat aus Aluminiumfluorid als Aktivatorspender. In diesem Beispiel werden pro Schaufel 600 g Aluminiumspendergranulat und 10 g Aktivatorgranulat eingesetzt. Ein Teil dieses Granulats wird als zweite Reaktionsgasquelle 290 in einen Granulat korb im Innern des Haltrohres eingefüllt.

Nach dem Einhängen der Trägerarme und der Granulatkörbe an dem Halterohr ist ein Tannen baum-Chargierträger fertiggestellt. Der Tannenbaum-Chargierträger wird auf dem Sockel eines Retortenhaubenofens positioniert, wobei das Halterohr 105 den zentralen Stamm des Tannenbaum-Chargierträger bildet. Der zentrale Stamm hat eine Zuleitung 121 und eine Ablei tung 122 durch den Retortensockel hindurch. Der äußere Reaktionsraum hat in diesem Beispiel zwei Zuleitungen 111 und zwei Ableitungen 116. Über den Tannenbaum-Chargierträger wird eine Retortenhaube 140 und ein nicht gezeigter Haubenofen gestülbt und die Retorte mit Argon gespült.

Beim Erwärmen wird ein Durchfluß von 4000 l/h Ar über die Öffnung 122 entgegen der Pfeil richtung A durch den Tannenbaumstamm über die Hohlbauteile in den ersten Reaktionsraum 110, den Retortenraum, gespült. Beim Erreichen einer Haltetemperatur von 1050°C wird der Durchfluß umgestellt und vom Retortenraum in Pfeilrichtung A in den Tannenbaumstamm eine Trägergasmenge von 40 l/h H₂ gepumpt. Nach einer Haltezeit von 4 h wird der Gasfluß in umgekehrter Richtung B über die Öffnung 121 dem System zugeführt, so daß zunächst durch die Reaktionsgasquelle 290 ein H₂-Gasstrom von 40 l/h für zwei weitere Stunden nun aber in Richtung B fließt. Zum Abkühlen wird schließlich wieder die Öffnung 122 entgegen der Fluß richtung A mit Ar als Inertgas gespeist.

Es ergibt sich eine äußerst gleichmäßige Beschichtung der äußeren und inneren Oberflächen 305, 306 der Turbinenschaufeln bei einem Aluminiumgehalt der Schutzschicht von über 30 Gew.-%.

Beispiel 2

In diesem Beispiel wird eine kombinierte Vorreinigung der inneren Oberflächen einer Turbi nenschaufel mit anschließender Beschichtung der äußeren und inneren Oberflächen einer Turbinenschaufel aus ähnlichem Material wie in Beispiel 1 durchgeführt.

Derartige Innenreinigungen können erforderlich werden, weil mit den üblichen Vorreinigun gen nur die Außenflächen sicher von Formenrückständen und Reaktionsprodukten zwischen Schaufelmaterial und Formenmaterial befreit werden können. Durch Reaktionen der inneren Oberflächen mit dem Kernmaterial beim Gießen einer Schaufel können partielle Rückstände auf den inneren Oberflächen verbleiben, die ein Diffusionsbeschichten behindern oder ganz verhindern, so daß Schwachstellen in der Heißgasoxidations- und -korrosionsschutzschicht im Innern der Hohlschaufeln 300 auftreten können.

In diesem Beispiel wird eine Turbinenschaufel aus einer Nickelbasislegierung der Zusammen setzung (Rene 142)

Co
11,45-12,05 Gew.-%
Cr	6,6-7,0 Gew.-%
Ti	max. - 0,02 Gew.-%
Al	5,94-6,3 Gew.-%
W	4,7-5,1 Gew.-%
Mo	1,3-1,7 Gew.-%
Fe	max. 0,2 Gew.-%
Hf	1,3-1,7 Gew.-%
C	0,1-0,14 Gew.-%
Re	2,6-3,0 Gew.-%

Rest Ni, gereinigt und beschichtet.

Dazu wird der Gußwerkstoff bei gleicher Prozeßtemperatur gereinigt und beschichtet, so daß sich die gereinigten Innenflächen nicht wieder mit Oxid belegen.

Die Turbinenschaufeln werden zu je fünf Stück pro Trägerarm an das zentrale Halterohr ange schlossen und eine Charge von 300 Laufschaufeln auf drei Lagen verteilt. Retorten- und Heiz haube werden über die Tannenbaum-Chargierung gestülpt und mittels Abpumpen und Spülen wird eine Argon -Schutzatmosphäre erzeugt. Der Argondurchfluß beträgt 2000 l/h beim Spülen.

Danach wird unter Argon die Retorte auf 750°C bis 1040°C geheizt. Dabei fließt entgegen der Richtung A über die Öffnung 122 ein H₂-Durchfluß von 4000 l/h zunächst entlang der inneren Oberflächen der Hohlschaufel und anschließend über die äußeren Oberflächen der Hohlschaufel.

Nach Erreichen einer Haltetemperatur von 1040°C wird für eine Dauer von 2 h in dem Tan nenbaum über die Öffnung 122 ein Gemisch von HF und H₂ eingeleitet. Das Reaktionsgasge misch setzt sich aus HF mit 0,5 l/h pro Schaufel und H₂ mit 5 l/h pro Schaufel zusammen. Im äußere Reaktionsraum zirkuliert gleichzeitig mit 40 l/h pro Schaufel Wasserstoff, der durch die Öffnung 111 eingeleitet und durch die Öffnung 116 abge leitet wird. Dabei wird ein Druckverhältnis eingehalten, so daß der Prozeßdruck im ersten Reaktionsraum bzw im Retortenraum 5 bis 30 hPa unterhalb des Prozeßdruckes im Halterohr oder Verteilerstamm liegt. Die Reaktionsatmosphären des inneren und äußeren Reaktions räumen werden bei geschlossenen Öffnung 121 gemeinsam über die Öffnung 116 im ersten Reaktionsraum abgeleitet.

Nach Ablauf einer 2-stündigen Haltezeit wird die HF-Zufuhr abgestellt und weitere 0,25 Stun den mit H₂ (5 l/h pro Schaufel) gespült. Danach wird der Gasfluß umgekehrt. Es wird nun zur Beschichtung ein Reaktionsgasgemisch aus AlF, AlF₃ und H₂ (mit 2 pro Schaufel) in Richtung A zunächst über die äußeren und danach über die inneren Oberflächen der Hohl schaufeln geführt. Nach einer Haltezeit von 4 h bei 1040°C wird in umgekehrter Richtung B für zwei weitere Stunden beschichtet. Dabei wird das Reaktionsgas über die innere Reaktions gasquelle durch die Trägerarme über die zweiten Verbindungsöffnungen in den Hohlschaufeln zunächst über die inneren Oberflächen geführt und danach über die äußeren Oberflächen gelei tet. Bei dem Abkühlen der Charge wird entgegen der Flußrichtung A die Charge mit Ar ge spült, wobei über die Öffnung 122 bei verschlossener Öffnung 121 das Argon zunächst über die inneren Oberflächen der Hohlschaufeln und anschließend über den äußeren Oberflächen der Hohlschaufeln strömt.

Es ergibt sich eine defektfreie Innenbeschichtung mit hoher Gleichmäßigkeit der Innenschicht dicke.

Beispiel 3

Im Beispiel 3 wird eine Hohlschaufel außen und innen beschichtet, die eine extreme Länge von über 500 mm für die inneren Kühlkanäle aufweist.

Mit den bisher verfügbaren Verfahren und Vorrichtungen mit unidirektionaler Reaktionsgas führung ergeben sich besonders gravierende Verringerungen der Innenschichtdicke vom Ein tritt der Reaktionsgase in die Hohlräume oder Kühlkanäle von Hohlschaufeln bis zum Austritt aus den Hohlräumen oder bis zum Ende der Kühlkanäle. Abnahmen von 0,5 bis 1 µm pro Zentimeter Kanallänge sind durchaus üblich. Bei einer Beschichtungsdicke von 50 µm im Bereich der ersten Verbindungsöffnung 103 zum Innenraum einer Hohlschaufel geht die Beschichtungsdicke gegen Null am Ende eines Kanals mit einer Länge von 500 cm. Mit der neuen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich im Vergleich dazu sowohl längere Kühlkanäle beschichten, als auch die Schichtdicken besser vergleichmäßigen.

In diesem Beispiel wird die erste Reaktionsgasquelle mit Granulat einer Aluminiumspenderle gierung bestückt und die zweite Reaktionsquelle mit einer Spenderlegierung und dem Granulat eines halogenen Aktivators. Während der Aufheizphase wird unter einem niedrigen Argon durchfluß in Pfeilrichtung A die Vorrichtung aufgeheizt bis 1040°C bis der gesamte Aktiva tor gasförmig im zweiten Reaktionsraum vorliegt. Erst danach wird der Durchfluß für eine halbe Stunde derart gesteuert, daß die Reaktionsgase in Richtung B fließen. Während dieser Zeitspanne gelangt ausreichend Aktivatorgas über die inneren Oberflächen der Bauteile in den ersten Reaktionsraum, um in Reaktion mit dem Spendermetallgranulat ein Reaktionsgas zu bilden, das nun nach 30 Minuten in umgekehrter Richtung zu A erst über die äußeren Ober flächen strömt und anschließend die inneren Oberflächen beschichtet. Diese Umschaltung der Durchflußrichtung erfolgt für die nächsten 5 Stunden alle 30 Minuten. Abschließend wird unter Argon bei einem Durchfluß von 40 l/h pro Schaufel das Aktivatorgas in den zweiten Reaktionsraum verdrängt, wo es sich niederschlägt. Das hat den Vorteil, daß im stark durch Ein- und Ausbauten frequentierten äußeren Reaktionsraum keine giftigen vagabundierenden Halogen- oder Halogenidverbindungen oder Gase vorhanden sind. Diese konzentrieren sich vielmehr auf den inneren zweiten Reaktionsraum.

Mit dieser Verfahrensvariante konnte die Vergleichmäßigung der Beschichtungsdicke noch mals gesteigert werden.

Beispiel 4

Als nächstes werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren problematische Superlegierun gen, auf die Aluminium mittels Gasdiffusionsbeschichten herkömmlicher Art nur schwierig oder gar nicht aufzubringen sind, beschichtet. Zu diesen Legierungen zählen Kobaltbasislegie rungen und Nickelbasislegierungen mit hohem Wolframanteil.

Zur Lösung der Beschichtungsprobleme ist ein hoher Gehalt an Aluminiumhalogeniden in dem Reaktionsgas, das als Aluminiumaktivität bezeichnet wird, erforderlich. Die Verarmung an Aluminiumhalogeniden im Reaktionsgas und damit die Abnahme an Aluminiumaktivität ist jedoch bei herkömmlichen Verfahren durch Abscheidung von Aluminium an den Oberflächen der Hohlbauteile beträchtlich. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird diese Verarmung vermindert, so daß eine hohe Aluminiumaktivität aufrechterhalten werden kann und somit können problematische Superlegierungen, auf die Aluminium mittels Gasdiffusionsbeschich ten herkömmlicher Art nur schwierig oder gar nicht aufzubringen sind zufriedenstellend auch von innen beschichtet werden.

Als Beispiel werden Turbinenleitschaufeln mit folgender Legierungszusammensetzung (X 40)

Ni
9,5-11,5 Gew.-%
Cr	24,5-26,5 Gew.-%
Al	max. 0,35 Gew.-%
W	7,0-8,0 Gew.-%
Fe	max. 2,0 Gew.-%
C	0,45-0,55 Gew.-%
Rest Co

und Turbinenlaufschaufeln mit folgender Zusammensetzung (Mar-M237 LC)

Co
9,0-11,0 Gew.-%
Cr	6-8,0 Gew.-%
Ti	0.9-1,2 Gew.-%
Al	5,4-5,7 Gew.-%
W	3,8-10,2 Gew.-%
Mo	0,6-0,8 Gew.-%
Hf	1,0-1,6 Gew.-%
C	0,05-0,14 Gew.-%
Ta	2,9-3,1 Gew.-%
Rest Ni

bei hoher Al-Aktivität beschichtet.

Dazu werden 100 Hohlschaufeln in 5 Lagen in dem ersten Reaktionsraum angeordnet und 1500 g pro Schaufel Spendermetallgranulat, sowie 20 g Aktivatorgranulat pro Schaufel einge wogen. Eine Retortenhaube 140 von 1,3 m³ Fassungsvermögen wird über die Charge gestülpt. Der Retortenboden 131 hat eine Gaszuleitung und zwei Abgasleitungen. Das Halterohr weist im unteren Bereich oberhalb des Retortenbodens im beheizten Bereich einen zylindrischen Be hälter mit einem Fassungsvermögen von 0,25 m³ auf.

Vor dem Aufheizen wird die Charge mit dem 10 fachen Volumen des Fassungsvermögens der Retortenhaube mit Argon in Richtung B gespült. Danach wird unter einem Argondurchfluß von 1000 l/h die Vorrichtung aufgeheizt. Bei 900°C wird auf einen Wasserstoffdurchfluß von 2000 l/h umgestellt bis eine Haltetemperatur von 1080°C erreicht ist. Dann wird der Durch fluß reduziert und auf eine Druckregelung umgestellt. Für diese Verfahrensvariante sind Drucksensoren im ersten und zweiten Reaktionsraum als Meßwertgeber angeordnet. Es wird wechselweise mit einem Wasserstoffdurchfluß bis etwa 1000 l/h ein Druckunterschied zwi schen den Drucksensoren aufgebaut.

Nach mehrfachem Vorzeichenwechsel der Druckdifferenz zwischen den beiden Reaktions räumen 110 und 120 wird nach 6 Stunden unter Argonspülung in Richtung B die Charge abge kühlt.

Als Ergebnis wird eine sehr gleichmäßige Schichtdicke zwischen den äußeren und inneren Oberflächen der Hohlschaufeln festgestellt.

Beispiel 5

In diesem Beispiel ist eine Turbinenlaufschaufel für eine stationäre Gasturbine aus dem glei chen Material wie im Beispiel 1 auf den inneren Oberflächen im wesentlichen mit Chrom und auf den äußeren Oberflächen im wesentlichen mit Aluminium zu beschichten.

Für die Betriebstemperaturen einer stationären Gasturbine sind die Laufschaufeln mit Film kühlungsbohrungen an den Austrittskanten ausgestattet. Ferner weisen die Laufschaufeln drei innere Kühlkanäle auf. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Innenkanäle mit einem ande ren Material als die äußeren Oberflächen dieser Hohlschaufeln zu beschichten. Deshalb sind die Innenkanäle mit Chrom und die äußeren Oberflächen mit Aluminium zu beschichten.

Um eine derartige Beschichtung mit herkömmlichen unidirektionalen Verfahren zu erreichen, ist ein hoher Aufwand in Bezug auf schützende zeitliche Abdeckschichten zu treiben.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der neuen Vorrichtung sind diese Laufschaufeln wesentlich kostengünstiger beschichtbar.

Beispielsweise werden 160 Turbinenschaufeln in 4 Lagen an 20 Tragarme angeschlossen, wobei jeder Tragarm zwei Schaufeln aufnimmt. Im zweiten inneren Reaktionsraum werden 10 kg Chromtabletten in Lochblechkörben angeordnet und pro Schaufel 5 g NH₄Cl im unteren Bereich des Halterohres positioniert. Ein weiterer Anteil von 3 g an NH₄Cl wird im Bodenbe reich des ersten Reaktionsraumes angeordnet.

Das Aluminiumspendergranulat mit einer Fluorverbindung als Aktivator für die Au ßenbeschichtung wird mit 400 g pro Schaufel in den Granulatkörben zwischen den Trägerar men eingebracht. Die Charge wird mit Argon gespült und ohne jeden Durchfluß bis zu einer ersten Haltetemperatur von 1080°C erwärmt. Bei 1080°C wird ein Argondurchfluß in Rich tung B über die Schaufelinnenflächen von 160 l/h eingestellt, der die inneren Oberflächen mit Chrom beschichtet. Gleichzeitig zirkuliert über den Zulauf 111 und den Ablauf 116 im er sten Reaktionsraum ein Argonstrom von 4000 l/h, der die äußeren Oberflächen vor einer Chrombeschichtung schützt.

Die Menge und der Ort des NH₄Cl-Aktivators für die Alitierung sind derart bemessen bzw. ausgesucht, daß bei der vorliegenden Temperaturverteilung und dem anliegenden Temperatur gradienten der NH₄Cl-Aktivator in den 4 Stunden vollständig verdampft ist. Nach 4 Stunden wird der Argonstrom auf ein Alitieren der Außenflächen umgestellt. Bei einer Temperatur von 1040°C und einem Argondurchfluß von 400 l/h in Richtung A werden in den folgenden 4 Stunden die äußeren Oberflächen alitiert.

Nach Abkühlung der Charge unter Argondurchfluß in Richtung B auf Raumtemperatur resul tiert eine gemessene mittlere Innenbeschichtungsdicke von 25 µm, die im wesentlichen aus Chrom besteht und eine Alitierschicht auf den äußeren Oberflächen mit einer mittleren Dicke von 45 µm.

Claims

1. Verfahren zur Präparation und/oder Beschichtung der Oberflächen von metallischen Hohlbauteilen mit den Verfahrensschritten

a) Bereitstellen mindestens zweier Reaktionsgasgemische (I, II) durch Reaktions gasquellen zur Behandlung der äußeren und inneren Oberflächen der Hohlbau teile,
b) Führen des ersten Reaktionsgasgemisches (I) über die äußeren Oberflächen und danach über die inneren Oberflächen der Bauteile,
c) Führen des zweiten Reaktionsgasgemisches (II) über die inneren Oberflächen und danach über die äußeren Oberflächen der Bauteile.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Reaktionsgasgemi sche (I, II) aus gleichartigen Komponenten zusammensetzen und die Strömungsrich tung der Reaktionsgase über die Oberflächen des Hohlbauteils durch Wiederholen der Schritte b) und c) mehrfach geändert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Reak tionsgasquellen Reaktionsgase liefert, die der Reinigung von äußeren und inneren Oberflächen dienen, vorzugsweise halogenhaltige Gase.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Reaktionsgasquellen Reaktionsgase liefert, die der Reduktion sulfidischer oder oxidischer Ablagerungen auf den äußeren oder inneren Oberflächen dienen, vorzugs weise wasserstoffhaltige Gase.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reak tionsgasquellen Reaktionsgase liefern, die der Gasdiffusionsbeschichtung der äußeren oder inneren Oberflächen dienen, vorzugsweise halogenidhaltige Gase, die sich an den metallischen Außen- oder Innenflächen der Hohlbauteile in eine metallische Kom ponente, die als Beschichtung auf den äußeren und inneren Oberflächen abgeschieden wird und eine halogene Komponente, die als Aktivator wiederverwendet wird, zersetzt.

6. Vorrichtung zur Präparation und/oder Beschichtung der Oberflächen von metallischen Hohlbauteilen, die mindestens zwei Verbindungsöffnungen zwischen ihren äußeren und inneren Oberflächen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen Reaktionsbehälter mit einem äußeren Reaktionsraum und einem zentralen Hal terrohr, an dem abnehmbare radial zum Halterohr ausgerichtete hohle Trägerarme angeordnet sind, die mindestens jeweils ein Hohlbauteil aufnehmen, aufweist, wobei eine erste Verbindungsöffnung des Bauteils mit dem äußeren Reaktionsraum und eine zweite Verbindungsöffnung über den hohlen Trägerarm mit dem Innenraum des Halte rohres verbunden ist, so daß Reaktionsgas aus dem äußeren Reaktionsraum zuerst über die äußeren Oberflächen und danach über die erste Verbindungsöffnung zu den inneren Oberflächen der Bauteile und über die Trägerarme zum Innenraum des Halterohres strömen kann und umgekehrt Reaktionsgas von dem Innenraum des Halterohres über die Tragarme durch die zweite Verbindungsöffnung des Bauteils über die inneren Oberflächen und danach durch die erste Verbindungsöffnung über die äußeren Oberflä chen der Bauteile in den äußeren Reaktionsraum strömen kann.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im äußeren Reaktions raum zwischen den Trägerarmen radial zum Halterohr angeordnete äußere Granulat körbe mit einem ersten Reaktionsgasquellenmaterial befestigt sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß im äußeren Reak tionsraum Trägerarme und Granulatkörbe in mehreren Lagen übereinander am Halte rohr angeschlossen bzw. befestigt sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Innen raum des Halterohres innere Granulatkörbe mit einem zweiten Reaktionsgasquellen material angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Hal terohr zentral auf dem Boden des Reaktionsbehälters steht, der mindestens eine erste Zu- oder Ableitungsöffnung für den äußeren Reaktionsraum und mindestens eine zwei te Zu- oder Ableitungsöffnung für den Innenraum des Halterohres aufweist.