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HINTERGRUND
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Die
Erfindung betrifft eine CVI-/CVD-Ofenvorrichtung. Insbesondere betrifft
die Erfindung einen abgedichteten Gaseinlass für einen Hochtemperatur-CVI-/CVD-Ofen.
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EP-A-0
846 787 beschreibt ein Verfahren zur Verhinderung von Gaslecks um
einen Gaseinlass herum, der durch eine Öffnung in einem Suszeptor-Boden
in einem CVI-/CVD-Ofen verläuft,
mit einem Schritt, in dem der Gaseinlass zu dem Suszeptor-Boden
hinreichend fest angedichtet wird, um Gaslecks, die durch die um
den Gaseinlass herum ausgebildete Öffnung auftreten könnten, zu
blockieren.
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Ferner
ist in US-A-4,573,431 ein CVD-Diffusionsofen beschrieben, der eine
Tür mit Öffnungen aufweist,
in denen mehrere Gaseinlassrohre gleitbar angeordnet sind. In den Öffnungen
sind geeignete Dichtringe angeordnet, um die Gaseinlassrohre in luftdichtem
Dichteingriff mit den Öffnungen
zu halten.
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Das
Verarbeiten hitzebeständiger
Verbundstoffe wird bei erhöhten
Temperaturen vorgenommen. Eine derartige Verarbeitung umfasst das CVI-/CVD-Auftragen einer bindenden
Matrix in einer fasrigen Vorform-Struktur, und die Wärmebehandlung
hitzebeständiger
Verbundstoffe. Der Reaktanzgas-Einlass, über den
das Reaktanzgas in das Ofenvolumen eingeführt wird, verläuft durch
den Suszeptor-Boden in dem Ofen. Bei herkömmlichen Öfen ist der Gaseinlass nicht
gegenüber
dem Suszeptor-Boden abgedichtet, und es kann geschehen, dass reaktive
Gase aus dem vom Suszeptor umschlossenen Volumen entweichen und
an außerhalb
des Suszeptors angeordneten Ofen-Komponenten vorbei sowie um diese
herum hindurchtreten. Zu den reaktiven Gasen zählen das in dem CVI-/CVD-Vorgang
verwendete Reak tanzgas und Gase, die während der für hitzebeständige Artikel vorgesehenen
Wärmebehandlungs-Vorgänge erzeugt
werden, z.B. bei der Karbonisierung oxidierter Polyacrylnitril-Faser-Vorformen.
Das reaktive Gas kann Ofen-Komponenten angreifen. Die um den Suszeptor
herum angeordnete poröse
Isolierung ist besonders anfällig
gegenüber Ätzung und
Degradation. Der Einlass ist nicht abgedichtet, damit er sich während des
Erwärmens
und Abkühlens
des Ofens relativ zu dem Suszeptor-Boden bewegen kann. Somit besteht
der Wunsch nach einem Gaseinlass, bei dem verhindert wird, dass
reaktives Gas durch den Suszeptor-Boden hindurchtritt, während der
Gaseinlass dennoch die Möglichkeit
hat, sich aufgrund von Differenzen in der Wärmeausdehnung und der Kontraktion
relativ zu dem Suszeptor-Boden zu bewegen.
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ÜBERBLICK
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Gemäß der Erfindung
wird ein Gaseinlass mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen
vorgeschlagen. Spezielle Ausführungsformen
der Erfindung sind jeweils in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Gaseinlass vorgeschlagen,
der zum Durchleiten von Gas durch einen Suszeptor-Boden in einem
CVI-/CVD-Ofen vorgesehen ist, wobei sich der Gaseinlass durch eine Öffnung in
dem Suszeptor-Boden erstreckt, mit:
einem undurchlässigen Rohr
mit einer Außenfläche, und
einer
Buchse, die mindestens ein Ende des undurchlässigen Rohrs umgibt und mit
der Außenfläche hinreichend
eng passend zusammengreift, um während eines
CVI-/CVD-Vorgangs ein Entweichen des Gases zwischen dem undurchlässigen Rohr
und der Buchse zu verhindern, wobei die Buchse zum hinreichend intimen
Zusammenwirken mit der im Suszeptor-Boden ausge bildeten Öffnung konfiguriert
ist, um ein Entweichen des Gases an der Buchse vorbei zu blockieren.
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Verschiedene
weitere Aspekte der Erfindung werden in der detaillierten Beschreibung
und den Zeichnungen präsentiert.
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1 zeigt
eine seitliche Schnittansicht eines Ofens, bei dem die gemäß der Erfindung
vorgesehen Aspekte angewandt werden können.
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2 zeigt
einen entlang der Linie 2-2 gemäß 1 angesetzten
Querschnitt des Ofens.
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3 zeigt
eine vergrößerte Schnittansicht eines
Gaseinlasses gemäß der Erfindung.
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4 zeigt
eine isometrische Ansicht einer Gaseinlass-Buchse gemäß der Erfindung.
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5 zeigt
eine vergrößerte Schnittansicht einer
Induktionsspulen-, Isolatwand- und Suszeptorwand-Konstruktion gemäß einem
Aspekt der Erfindung.
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6 zeigt
eine isometrische Ansicht eines Isolierblocks gemäß einem
Aspekt der Erfindung.
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7 zeigt
eine isometrische Ansicht eines Suszeptor-Blocks gemäß einem
Aspekt der Erfindung.
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8 zeigt
eine isometrische Schnittansicht eines Ofen-Quadranten gemäß einem
Aspekt der Erfindung.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG
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In 1–8,
die nicht maßstabsgerecht sind
und in denen gleiche Komponenten mit gleichen Bezugszeichen versehen
sind, sind verschiedene Aspekte der Erfindung dargestellt. In der
nun zu erläuternden 1 ist
als Beispiel eine Schnittansicht eines Hochtemperaturofens gezeigt,
bei dem verschiedene Aspekte der Erfindung implementiert werden
können.
Der Ofen 10 ist zur Verwendung in einem Hochtemperaturvorgang
konfiguriert. In dem hier vorliegenden Kontext bezeichnet der Ausdruck "Hochtemperatur" eine Temperatur,
die beträchtlich über der
Raumtemperatur im Bereich von 300°C
oder mehr liegt. Die Herstellung und/oder Verarbeitung hitzebeständiger Materialien
erfolgt generell bei Temperaturen, die mehr als 300°C betragen
und in der Größenordnung
von 900–3000°C oder darüber liegen können. Beispielsweise
kann eine porösen
Kohlenstoff aufweisende Flugzeugbremse eine pyrolytische Kohlenstoffmatrix
aufweisen, die in ihr mittels eines CVI-/CVD-Vorgangs aufgetragen
ist, der bei einer Temperatur im Bereich von 900–1100°C oder mehr durchgeführt wird
und die bei einer Temperatur bis zu 2200°C oder mehr wärmebehandelt
werden kann. Das Herstellen und Verarbeiten anderer Typen keramischer
Materialien kann bei anderen Temperaturen durchgeführt werden. Öfen sind üblicherweise
speziell zum Verarbeiten hitzebeständiger Verbundstoffe mittels
Hochtemperaturvorgängen
konfiguriert. Zu diesen Vorgängen
zählen
das Auftragen einer bindenden Matrix in einem porösen Substrat,
und Wärmebehandlungsvorgänge, bei
denen hitzebeständige
Verbundmaterialien eine definierte Zeitperiode lang erwärmt werden,
um einen Aspekt der Materialeigenschaften zu ändern. Derartige Vorgänge sind auf
dem Gebiet bekannt. In dem hier vorliegenden Kontext fallen unter
den Ausdruck "hitzebeständige Verbundstoffe" faserige hitzebeständige Artikel,
die vollständig
oder teilweise von einer bindenden hitzebeständigen Matrix durchdrungen
sind, und hitzebeständige
Zwischenstrukturen (hitzebeständige
faserige Vorform-Strukturen wie z.B. Kohlenstoff- oder Keramikfaser-Bremsscheiben-Vorformen).
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Der
Ofen 10 ist im Wesentlichen zylindrisch und weist eine
Stahlhülle 12 und
einen Stahldeckel 14 auf. Die Hülle 12 ist mit einem
Flansch 16 versehen, und der Deckel 14 ist mit
einem passenden Flansch 18 versehen, der gemäß 1 in
dichtende Anlage gegen den Flansch 16 gelangt, wenn der
Deckel 14 an der Hülle 12 installiert
ist. Die Hülle
kann als Doppelwand (nicht gezeigt) konfiguriert sein, wobei der
in der Doppelwand eingeschlossene Raum von Kühlwasser durchströmt wird.
Der Deckel weist ferner einen Vakuum-Port 20 auf. Die Hülle 12 und der
Deckel 14 bilden zusammen ein Ofen-Volumen 22,
das mittels eines (nicht gezeigten Dampfvakuumgenerator), der in
Fluidverbindung mit dem Vakuum-Port 20 steht, auf Vakuumdruck
reduziert wird. Die Hülle 12 ruht
auf mehreren Beinen 61. Der Ofen 20 weist ferner
eine zylindrische Induktionsspule 24 nahe einem zylindrischen
Suszeptor 26 auf. Die Induktionsspule 24 weist
gewickelte Leiter 23 auf, die von einer elektrischen Isolierung
eingekapselt sind. Während
des Betriebs entwickelt die Induktionsspule 24 ein elektromagnetisches
Feld, das mit dem Suszeptor 26 gekoppelt wird und in dem
Suszeptor 26 Wärme
erzeugt. Die Induktionsspule 24 kann gekühlt werden,
was typischerweise durch einstückig
eingeformte Wasserdurchlässe 25 in
der Spule 24 erfolgt. Der Suszeptor 26 ruht auf
einem Suszeptor-Boden 28 und ist von einem Suszeptor-Deckel 30 bedeckt. Zwischen
dem Suszeptor 26 und der Induktionsspule 24 ist
eine zylindrische Isolierwand 32 angeordnet. Die Deckel-Isolierschicht 34 und
die Boden-Isolierschicht 36 sind über dem Suszeptor-Deckel 30 bzw. unter
dem Suszeptor-Boden 28 angeordnet. Der Suszeptor-Boden 28 ruht
auf der Isolierschicht 36, die wiederum auf dem Ofen-Boden 38 ruht.
Der Ofen-Boden 38 ist an der Hülle 12 mittels einer
Bodentragstruktur 40 verbunden, die mehrere vertikale Stegstrukturen 42 aufweist.
Ein Reaktanzgas wird dem Ofen 10 über eine Haupt-Gaszuführleitung 44 zugeführt. Mehrere
einzelne Gaszuführleitungen 46 sind
in Fluidverbindung mit mehreren Gas-Ports 48 verbunden,
die sich durch die Ofen-Hülle 12 erstrecken.
Mehrere flexible Gaszuführleitungen 50 sind
in Fluidverbindung mit den Gas-Ports 48 und mehreren Gaseinlässen 52 verbunden,
die sich durch Durchgangsöffnungen 54 in
dem Ofen-Boden 38, die Boden-Isolierschicht 36 und
den Suszeptor-Boden 28 erstrecken. Eine Gas-Vorheiz vorrichtung 56 ruht
auf dem Suszeptor-Boden 28 und weist mehrere gestapelte
perforierte Platten 58 auf, die mittels einer Beabstandungsstruktur 60 mit
gegenseitigen Abständen
angeordnet sind. Jede Platte 58 ist mit einem Array von
Perforationen versehen, die relativ zu dem Array von Perforationen
der benachbarten Platte horizontal verschoben sind. Dies bewirkt,
dass das Reaktanzgas sich durch die Platten hindurch hin- und herbewegt,
so dass das Reaktanzgas in der Vorheizvorrichtung 56 verteilt
wird und die Konvektionswärmeübertragung
zu dem Gas aus den perforierten Platten 58 verstärkt wird.
Mehrere poröse
Substrate 62, z.B. Bremsscheiben, sind innerhalb des Ofens 10 im
Inneren des Suszeptors 26 an Fixierteilen gestapelt (die
aus Gründen
der Übersicht
nicht gezeigt sind). Geeignete Fixierteile sind auf dem Gebiet bekannt.
Die nun zu erläuternde 2 zeigt
eine entlang der Linie 2-2 in 1 angesetzte
Querschnittsansicht des Ofens 10.
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Das
chemische Dampfinfiltrieren und chemische Aufdampfen (CVI/CVD) ist
ein bekannter Vorgang zum Auftragen einer bindenden Matrix innerhalb
einer porösen
Struktur. Der Ausdruck "chemisches
Aufdampfen" (CVD)
impliziert generell das Auftragen einer Flächenbeschichtung; der Ausdruck wird
jedoch auch auf das Infiltrieren und Auftragen einer Matrix in einer
porösen
Struktur verwendet. In dem hier vorliegenden Kontext bezeichnet
der Ausdruck CVI/CVD das Infiltrieren und Auftragen einer Matrix
in einer porösen
Struktur. Die Technik ist besonders geeignet zur Herstellung struktureller
Hochtemperatur-Verbundstoffe durch Auftragen einer kohlenstoffhaltigen
oder keramischen Matrix in einer kohlenstoffhaltigen oder keramischen
Struktur mit dem Ergebnis sehr zweckmäßiger Strukturen wie z.B. Flugzeugbremsen
oder keramischer Verbrenner- und Turbinen-Komponenten. Die allgemein
bekannten CVI-/CVD-Vorgänge
können
in vier generelle Kategorien unterteilt werden: isothermischer Strom,
Strom mit Wärmegradient,
Strom mit Druckgradient, und gepulster Strom. Siehe W.V. Kotlensky, Deposition
of Pyrolic Carbon in Porous Solids, 8 Chemistry and Physics of Carbon,
173, 190–203
(1973); W.J. Lackey, Review, Status, and Future of the Chemical
Vapor Infiltration Process for Fabrication of Fiber-Reinforced Ceramic
Composites. Ceram. Eng. Sci. Proc. 10[7-8], 577, 577–81 (1999) (W.J.
Lackey bezieht sich auf den mit Druckgradienten durchgeführten Vorgang
als einen "isotermischen
erzwungenen Strom".
Bei einem isothermischen CVI-/CVD-Vorgang strömt ein Reaktanzgas bei Absolutdrücken von
nur 1,333–10
N/m2 (torr) um eine geheizte poröse Struktur.
Das Gas diffundiert unter Antrieb durch die Konzentrationsgradienten
in die poröse
Struktur und wird einem Crack-Vorgang dahingehend unterzogen, dass
eine bindende Matrix aufgetragen wird. Der Vorgang ist auch als "herkömmlicher" CVI-/CVD-Vorgang
bekannt. Die poröse
Struktur wird auf eine mehr oder weniger gleichförmige Temperatur geheizt; daher
der Ausdruck "isothermisch". Bei einem CVI-/CVD-Vorgang
mit Wärmegradient
wird eine poröse
Struktur derart geheizt, dass steile Wärmegradienten erzeugt werden,
die den Auftrag in einem gewünschten
Teil der porösen Struktur
herbeiführen.
Die Wärmegradienten
können herbeigeführt werden,
indem nur eine Fläche
einer porösen
Struktur geheizt wird, z.B. indem eine poröse Struktur gegen eine Suszeptor-Wand
platziert wird, und sie können
begünstigt
werden, indem eine gegenüberliegende
Fläche
gekühlt
wird, z.B. indem die gegenüberliegende
Fläche
der porösen
Struktur gegen eine flüssigkeitsgekühlte Wand
platziert wird. Das Auftragen der bindenden Matrix schreitet von
der heißen
Fläche
zu der kalten Fläche
fort. Bei einem CVI-/CVD-Vorgang mit Druckgradient wird das Reaktanzgas
zwangsweise durch die poröse
Struktur geschickt, indem ein Druckgradient von einer Fläche der
porösen
Struktur zu einer gegenüberliegenden Fläche der
porösen
Struktur herbeigeführt
wird. Die Strömungsrate
des Reaktanzgases ist relativ zu den Vorgängen mit isothermischem und
thermischem Gradienten stark beträchtlich erhöht, was in einer erhöhten Auftragsrate
der bindenden Matrix resultiert. Dieser Vorgang ist auch als "Zwangsströmungs"-CVI/CVD bekannt.
Der pulsierte Strom schließlich
involviert das schnelle und zyklische Füllen und Evakuieren einer Kammer,
welche die geheizte poröse
Struktur mit dem Reaktanzgas enthält. Durch die zyklische Aktion
wird das Reaktanzgas gezwungen, die poröse Struktur zu infiltrieren,
und ferner wird das Entfernen der Nebenprodukte des gecrackten Reaktanzgases
aus der porösen
Struktur erzwungen. Die Ofen- und Fixiervorrichtungs-Konfiguration
kann je nach dem Typ des Vorgangs beträchtlich variieren, und die
verschiedenen Aspek te der Erfindung können in jedem dieser Vorgänge implementiert
werden, je nach der bestimmten Konfiguration.
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Wiederum
gemäß 1 erstreckt
sich der Gaseinlass 52 durch die Öffnung 4 und ist relativ
zu der Öffnung
abgedichtet, um ein Entweichen von Reaktanzgas aus dem vom Suszeptor 26 umschlossenen
Volumen in das unter dem Suszeptor-Boden 28 gelegene Volumen
zu verhindern. Der Gaseinlass gegenüber dem Suszeptor-Boden 28 dynamisch
derart abgedichtet, dass sich der Gas-Einlass 52 aufgrund
der thermischen Expansion und Kontraktion in den verschiedenen Ofen-Komponenten,
die in einem CVI-/CVD-Vorgang auftritt, zyklisch in translatorischer
Weise durch die Öffnung 54 bewegen
kann. Das Dichten des Gaseinlasses 52 in der Öffnung 54 wird
erzielt, indem der Gaseinlass hinreichend eng in passenden Eingriff
mit der Öffnung 54 gebracht
wird, dass ein Entweichen des Gases durch die Öffnung 54 um den Gaseinlass 52 herum
verhindert wird. Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung sind die Isolierwand 32 und/oder
die Boden-Isolierung 36 und/oder die Deckel-Isolierung 34 (vorzugsweise
alle drei) mittels einer Oberflächenbeschichtung
isoliert, die über
längere
Zeitperioden, vorzugsweise während
der gesamten Betriebslebensdauer des Ofens, hinreichend undurchlässig ist,
um ein Eindringen von Reaktivgas in die Isolierung zu verhindern.
Ein Eindringen von Reaktivgas in die Komponenten der porösen Isolierung
kann eine Degradation des CVI-/CVD-Auftrag einer bindenden Matrix
verursachen. In dem hier vorliegenden Kontext umfasst der Ausdruck "Reaktivgas" auch Reaktanzgas,
das in einem CVI-/CVD-Vorgang verwendet wird, sowie bestimmte Reaktanzgase,
die während
bestimmter Wärmeerzeugungsvorgänge erzeugt
werden. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
weisen die Isolierwand 32 und/oder die Boden-Isolierung 28 und/oder
die Deckel-Isolierung 34 (vorzugsweise alle drei) ein starres
poröses
Material auf. In dem hier vorliegenden Kontext hat der Ausdruck "starr" die Bedeutung "steif" statt "biegbar". Die Beschichtung kann
durch verschiedenartige Verfahren ausgebildet werden, die den erforderlichen
Grad an Undurchlässigkeit
gegenüber
Reaktivgas bei erhöhten
Temperaturen erbringen, einschließlich des Verbondens einer undurchlässigen Bahn mit
der Isolierung, und des Aufstreichens einer Flüssigkeit auf die Isolierung,
wobei die Flüssigkeit
anschließend
zu einer undurchlässigen
Beschichtung aushärtet.
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
weist die Beschichtung eine erste Komponente, die in die poröse Isolierung
hinein absorbiert und mit dieser verbondet wird, und eine der ersten
Komponente überliegende
zweite Komponente auf, die eine undurchlässige Barriere gegenüber dem
Reaktivgas bildet. Beispielsweise kann die erste Komponente eine
Farbe mit einer relativ niedriger Viskosität sein, die der Farbe ermöglicht,
in die poröse
Isolierung einzudringen und von ihr absorbiert zu werden, und die
zweite Komponente kann eine flüssige
Beschichtung sein, die eine relativ gesehen größere Viskosität hat und
durch eine nachfolgende Aushärtung
gehärtet
wird. In dem vorliegenden Beispiel sind die ersten und zweiten Komponenten
beide Flüssigkeiten,
die anschließend
an das Auftragen aushärten.
Die zweite Komponente kann durch ein undurchlässiges Bahnmaterial ersetzt
werden. Der Auftrag einer bindenden Matrix in den Isolations-Komponenten
kann auch einfach dadurch minimiert oder verhindert werden, dass
der Gaseinlass 52 in der Öffnung 54 abgedichtet
wird. Somit können die
verschiedenen Aspekte der hier beschriebenen Erfindung unabhängig voneinander,
allein, und mit oder ohne Kombination mit anderen Aspekten der Erfindung
verwendet werden. Andererseits können
bestimmte Implementierungen davon profitieren, dass einer zwei oder
mehr der mehreren hier beschriebenen Aspekte kombiniert werden.
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Zur
Verhinderung von Gas-Lecks um den Gaseinlass 52 herum,
der sich durch die Öffnung 54 im
Suszeptor-Boden 28 in dem CVI-/CVD-Ofen 10 erstreckt,
sind wiederum gemäß 1 weitere
Vorkehrungen vorgesehen. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:
Hinreichend intimes Abdichten des Gaseinlasses 52 gegenüber dem
Suszeptor-Boden 28, um ein Entweichen von Gas durch die Öffnung 54 um
den Gaseinlass 52 herum zu blockieren und dennoch zuzulassen,
dass sich der Gaseinlass 52 aufgrund der thermischen Expansion
und Kontraktion in den verschiedenen Ofen-Komponenten, die durch thermische
Zyklen in dem CVI-/CVD-Ofen 10 verursacht wird, zyklisch
in translatorischer Weise durch die Öffnung 54 bewegt, wie
durch den Pfeil 55 angedeutet. Der Gaseinlass 52 ist
vorzugsweise in Gleiteinpassung mit der Öffnung 54 angeordnet,
um dem Gaseinlass 52 zu erlauben, sich zyklisch in translatorischer
Weise durch die Öffnung 54 zu
bewegen und somit die relative thermische Expansion und Kontraktion
zuzulassen. Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen, um Gas-Lecks
um den Gaseinlass 52 herum, der sich durch die Öffnung 54 im
Suszeptor-Boden 28 in dem CVI-/CVD-Ofen 10 erstreckt,
zu verhindern, das die folgenden Schritte aufweist: hinreichend
intimes Abdichten des Gaseinlasses 52 gegenüber dem
Suszeptor-Boden 28 mittels einer zwischen dem Gaseinlass 52 und
dem Suszeptor-Boden 28 angeordneten Isolierschicht, um
ein Entweichen von Gas durch die Öffnung 54 um den Gaseinlass 52 herum
zu blockieren. Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen, um Gas-Lecks
um den Gaseinlass 52 herum, der sich durch die Öffnung 54 im
Suszeptor-Boden 28 in dem CVI-/CVD-Ofen 10 erstreckt,
zu verhindern, das die folgenden Schritte aufweist: hinreichend
intimes Abdichten des Gaseinlasses 52 gegenüber dem
Suszeptor-Boden 28 mittels einer zwischen dem Gaseinlass 52 und
dem Suszeptor-Boden 28 angeordneten Isolierschicht, um
ein Entweichen von Gas durch die Öffnung 54 um den Gaseinlass 52 herum
zu blockieren und dennoch zuzulassen, dass sich der Gaseinlass 52 aufgrund
der thermischen Expansion und Kontraktion in den verschiedenen Ofen-Komponenten,
die aufgrund thermischer Zyklen in dem CVI-/CVD-Ofen 10 verursacht wird,
zyklisch in translatorischer Weise durch die Öffnung 54 bewegt.
Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung sind die Gaszuführleitungen 50 starr
mit den Gas-Ports 48 verbunden und in einer Längsrichtung flexibel,
um dem Gaseinlass 52 während
des Erwärmens
und Abkühlens
des Ofens 10 eine vertikale Bewegung zu ermöglichen,
wie durch den Pfeil 55 angedeutet. Die Gaszuführleitung 50 kann
in Form eines Edelstahl-Faltenbalgs ausgebildet und mit einer umflochtenen
Edelstahlhülle
bedeckt sein. Je nach dem Anwendungsfall und den Temperaturerfordernissen können auch
andere Ausgestaltungen zweckmäßig sein.
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Die
nun zu erläuternde 3 zeigt
eine Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung
zum Ausführen
eines Verfahrens gemäß einem
Aspekt der Erfindung. Ein Gaseinlass 100 ist vorgesehen,
um Gas durch den Suszeptor-Boden 28 in dem CVI-/CVD-Ofen 10 durchzuleiten.
Der Gaseinlass 100 erstreckt sich durch die Öffnung 54 im
Suszeptor-Boden 28 und weist ein undurchlässiges Rohr 102 mit
einer Außenfläche 104 und
eine Buchse 106 auf, die mindestens ein Ende des undurchlässigen Rohrs 102 umschließt und hinreichend
intim an die Außenfläche 104 angepasst
ist, um während
eines CVI-/CVD-Vorgangs ein Entweichen von Gas zwischen dem undurchlässigen Rohr 102 und
der Buchse 106 zu blockieren, wobei die Buchse 106 derart
konfiguriert ist, dass sie hinreichend intim passend mit der Öffnung 54 zusammengreift,
um ein Entweichen von Gas entlang der Buchse 106 zu blockieren.
Die Buchse 106 ist vorzugsweise in Gleiteinpassung mit
der Öffnung 54 angeordnet, um
dem Gaseinlass 100 zu erlauben, sich aufgrund der thermischen
Expansion und Kontraktion in den verschiedenen Ofen-Komponenten,
die aufgrund des bei CVI-/CVD- und Wärmebehandlungsvorgängen inhärenten Erwärmens und
Abkühlens
des Ofens verursacht wird, zyklisch in translatorischer Weise relativ
zu dem Suszeptor-Boden 28 durch
die Öffnung zu
bewegen, wie durch den Pfeil 130 angedeutet.
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Vorzugsweise
wird die Wärmeübertragung von
dem Suszeptor-Boden 28 zu dem Gaseinlass 100 hin
minimiert. Gemäß der Erfindung
hat die Buchse 106 eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit als das undurchlässige Rohr 102,
so dass die Wärmeübertagung
von dem Suszeptor-Boden 28 zu dem undurchlässige Rohr 102 behindert
wird. Somit kann die Buchse auch als Isolierung wirken. Gemäß einer
bestimmten Ausführungsform
ist die Buchse 106 eine poröse Scheibe, die eine Beschichtung
aufweist, welche während
des CVI-/CVD-Vorgangs
die Infiltration von Gas in die poröse Scheibe verhindert. Das
undurchlässige
Rohr 102 ist in Längsrichtung
langgestreckt, und das undurchlässige
Rohr 102 kann in der Längsrichtung
mit einer niedrigeren Wärmeleitfähigkeit
versehen sein als der Suszeptor-Boden 28, um eine Wärmeübertragung
entlang des undurchlässigen
Rohrs 102 in der Längs richtung
zu behindern, wodurch die Wärmeübertragung
von dem Suszeptor-Boden 28 her
weiter reduziert wird.
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Die
nun zu erläuternde 4 zeigt
eine isometrische Ansicht einer Buchse 108 gemäß einem Aspekt
der Erfindung. Die Buchse 108 weist eine Scheibe 110,
einen äußeren Umfangs-Dichtring 114 und
einen inneren Umfangs-Dichtring 112 auf,
die beide mit der Scheibe 110 verbondet sind. Der innere Umfangs-Dichtring 112 bildet
eine Dichtung zwischen der Scheibe 110 und dem undurchlässigen Rohr 102 (3),
und der äußere Umfangs-Dichtring 114 bildet
eine Dichtung zwischen der Scheibe 110 und der Öffnung 54 im
Suszeptor-Boden 28. Die Scheibe 110 weist vorzugsweise
ein poröses
Material auf und wirkt als Isolierung. In dem Fall, dass die Scheibe 110 ein
poröses
Material aufweist, ist sie vorzugsweise mittels einer Beschichtung
abgedichtet, die hinreichend undurchlässig ist, um ein Eindringen
von Reaktanzgas in die Scheibe 110 zu blockieren. Die flachen
Flächen
der Scheibe 110 können mittels
einer Beschichtung abgedichtet werden, die flüssig ist und auf die Scheibe 110 aufgestrichen
wird, und/oder mittels eines undurchlässigen Bahnmaterials, das mit
der Scheibe 110 verbondet wird.
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Wiederum
gemäß 3 kann
ein Manifold 116 an dem Gaseinlass 100 befestigt
sein. Das Manifold weist mindestens einen inneren Durchlass 118 auf,
der in Flüssigkeitsverbindung
mit dem undurchlässigen
Rohr 102 steht und mindestens ein Piccolo-Rohr 120 aufweist,
das Gas in einem Abstand von dem undurchlässigen Rohr 102 verteilt.
Das Piccolo-Rohr 120 ist mit einem Array von Öffnungen 124 versehen
und ist vorzugsweise parallel zu dem Suszeptor-Boden 28 angeordnet.
Das Manifold 116 und das Piccolo-Rohr 120 können aus separaten Stücken hergestellt
sein. In einem derartigen Fall kann das Piccolo-Rohr 120 in
einer im Manifold 116 ausgebildeten passenden Vertiefung
aufgenommen sein, und das Piccolo-Rohr 120 kann an dem
Ende, an dem das Piccolo-Rohr 120 endet, ein separates
Stopfenteil 126 aufweisen, das das Reaktanzgas dazu zwingt,
aus dem Array von Löchern 124 herauszuströmen. Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
ist das Manifold hinreichend eng an dem Gaseinlass 100 befes tigt,
um Gas-Lecks zwischen dem Manifold 116 und dem undurchlässigen Rohr 102 zu
blockieren. Ein Ende des undurchlässigen Rohrs 102 ist
mit einem Außengewinde
versehen, und das Manifold 116 ist mit einem passenden Innengewinde
versehen, wobei das Manifold an dem Gaseinlass 100 befestigt
ist, indem das undurchlässige
Rohr 102 in das Manifold 116 geschraubt ist. Das
Manifold 116 ist vorzugsweise mit Abstand von dem Suszeptor-Boden 28 angeordnet,
damit es sich mit dem undurchlässigen
Rohr 102 bewegen kann, wie es aufgrund thermischer Expansion
und Kontraktion geschehen kann. Das Piccolo-Rohr kann auf Isolierblöcken 128 ruhen,
die auf dem Suszeptor-Boden 28 angeordnet sind. Die verschiedenen
in 3 gezeigten Komponenten sind vorzugsweise aus
hitzebeständigen
Materialien ausgebildet, mit Ausnahme jedoch des Ofen-Bodens 38 und
der flexiblen Gaszuführleitung 50,
die in dem Maß aus
nicht hitzebeständigen
Materialien gebildet sein können,
in dem diese Materialien in den Temperaturen funktionieren können, denen
diese Komponenten je nach Anwendungsfall während eines CVI-/CVD- oder
Wärmebehandlungsvorgangs
ausgesetzt sind.
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Wiederum
gemäß 1 ist
gemäß einem Aspekt
der Erfindung ein Verfahren zum Verhindern des Ablagerns einer bindenden
Matrix in einer porösen
hitzebeständigen
Isolierung während
eines CVI-/CVD-Vorgangs vorgesehen, das folgende Schritte umfasst:
Abdichten des Suszeptor-Deckels 30 gegenüber dem
Suszeptor 26 in dem Ofen 10 mit einem passenden,
gegenüber
Reaktanzgas undurchlässigen
Dichtring 80 während
des CVI-/CVD-Vorgangs.
Der passende Dichtring 80 kann umflochten sein und weist
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
ein hitzebeständiges
Material wie z.B. umflochtene Graphitfolie auf. Eine geeignete umflochtene
Graphitfolie ist erhältlich
von EGC Enterprises, Inc., Ohio, United States of America. In der
oberen Fläche
des Suszeptors 26 kann eine Nut vorgesehen sein, die den
passenden Dichtring 80 aufnimmt.
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Die
nun zu erläuternde 5 zeigt
eine vergrößerte Ansicht
einer Ausführungsform
der Ofenwand, wie bei 5-5 in 1 angedeutet.
Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform
ist eine komprimierbare Wandschicht 68 zwi schen der Induktionsspule 24 und
der Isolierwand 32 vorgesehen, und/oder es ist eine undurchlässige Wandschicht 70 zwischen
der Isolierwand 32 und dem Suszeptor 26 vorgesehen. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
werden die komprimierbare Wandschicht 68 und die undurchlässige Schicht 70 verwendet.
Die komprimierbare Wandschicht 68 ist besonders wünschenswert, falls
die Isolierwand 32 aus einem starren Material besteht,
und sie dient zum Verteilen von auf die Induktionsspule 24 aufgebrachten
lasten, die aufgrund von thermischer Expansion der Isolierwand 32 während eines
CVI-/CVD- oder Wärmebehandlungsvorgangs
verursacht werden. Die komprimierbare Wandschicht 68 verhindert
ein strukturelles Versagen der Isolierwand 32, das andernfalls
durch thermisch verursachte Belastungen verursacht werden kann. Die
undurchlässige
Wandschicht ist verwendbar zum Blockieren von Strahlung vom Suszeptor 26 zur
Isolierwand 32, und zum Blockieren des Eindringens von
Reaktanzgas durch den Suszeptor 26 in die Isolierwand 32.
Die undurchlässige
Wandschicht kann auch eine gewisse Kompressibilität zeigen,
die thermisch verursachte Belastungen der Isolierung reduziert.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform
weist die komprimierbare Wandschicht 68 Kohlenstoff-Filz auf,
und die undurchlässige
Wandschicht weist eine Graphit-Filmbahn auf.
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Wiederum
gemäß 1 ist
gemäß einem weiteren
Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum Verhindern des Ablagerns
einer bindenden Matrix in einer porösen hitzebeständigen Isolierung
während eines
CVI-/CVD-Vorgangs vorgesehen, das einen Schritt umfasst, in dem
eine poröse
Isolierung (z.B. die Isolierwand 32, die Boden-Isolierung 36 und
die Deckel-Isolierung 34), die während des CVI-/CVD-Vorgangs
einem Reaktanzgas ausgesetzt werden können, mit einer Beschichtung
abgedichtet werden, welche gegenüber
dem Reaktanzgas hinreichend undurchlässig ist, um das Eindringen
des Reaktanzgases in die poröse
Isolierung zu verhindern. Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Isolieren einer
Induktionsspule 24 für einen
CVI-/CVD-Ofen 10, der eine zylindrische Innenfläche bildet,
vorgesehen, das einen Schritt umfasst, in dem eine poröse Isolierung 32 an
der Innenfläche
der zylindrischen Induktionsspule 24 aufgetragen wird,
wo bei die poröse
Isolierung 32 mit einer Schicht abgedichtet wird, die gegenüber Reaktivgas hinreichend
undurchlässig
ist, um während
eines CVI-/CVD-Vorgangs
das Eindringen des Reaktivgases in die poröse hitzebeständige Isolierung
zu verhindern. Diese Verfahren können
ferner einen Schritt umfassen, in dem die poröse Isolierung beschichtet wird,
indem man sie mit einer Schicht aus Material bedeckt, die gegenüber dem
Reaktivgas hinreichend undurchlässig
ist, um ein Eindringen des Reaktivgases in die poröse Isolierung
zu blockieren. Bei einem mit erhöhten
Temperaturen durchgeführten CVI-/CVD-Vorgang,
wie z.B. zum Auftragen von pyrolytischem Kohlenstoff, weist die
poröse
Isolierung vorzugsweise ein hitzebeständiges Material auf. Das Verfahren
kann ferner einen Schritt umfassen, in dem die poröse Isolierung
mit einer Schicht aus einem Material beschichtet wird, das gegenüber dem
Reaktivgas hinreichend undurchlässig
ist, um ein Eindringen des Reaktivgases in die poröse Isolierung
zu blockieren. Die poröse
Isolierung weist ein starres Isoliermaterial auf, bei dem es sich
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
auch um ein hitzebeständiges
Material handelt.
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Gemäß 2 und 5 ist
ein Verfahren zum Isolieren einer Induktionsspule 24 für einen CVI-/CVD-Ofen 10,
der eine zylindrische Innenfläche 66 bildet,
vorgesehen, das folgende Schritte umfasst: Bedecken der zylindrischen
Innenfläche 66 mit
einer ersten komprimierbaren Schicht 68; Bedecken der ersten
komprimierbaren Schicht 68 mit einer Isolierwand 32,
die starr ist; Bedecken der Isolierwand 32 mit einer undurchlässigen Schicht 70 an
einer der ersten komprimierbaren Schicht 68 gegenüberliegenden
Seite 72; und Anordnen eines zylindrischen Suszeptors 26 unmittelbar
an der undurchlässigen Schicht 70.
Die undurchlässige
Schicht 70 ist undurchlässig
gegenüber
Reaktanzgas, das während eines
CVI-/CVD-Vorgangs in die Suszeptor-Wand 26 eindringen könnte. Ferner
bewirkt sie eine signifikante Reduzierung von Strahlungswärmeübertragung von
der Suszeptor-Wand 26 zu der Isolierwand 32.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Ausgleich der
Belastungen vorgesehen, die aufgrund von Differenzen der ther mischen
Expansion und Kontraktion in der Induktionsspule 24 und
einer starren zylindrischen Isolierwand 32 des Typs entstehen,
bei dem die Induktionsspule 24 eine zylindrische Innenfläche 66 bildet,
welche um die zylindrische starre Isolierung 32 herum angeordnet
ist, wobei das Verfahren folgenden Schritt umfasst: Ausbilden einer
glatten Fläche
an der zylindrischen starren Isolierwand 32 nahe der zylindrischen
Innenfläche 66.
Gemäß einem
wiederum weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Ausgleich
der Belastungen vorgesehen, die aufgrund von Differenzen der thermischen
Expansion und Kontraktion in einer starren zylindrischen Isolierwand 32 und
dem Suszeptor 26 des Typs entstehen, bei dem die starre
zylindrische Isolierwand 32 um eine zylindrische Außenfläche 134 des
Suszeptors 26 angeordnet ist, wobei dieses Verfahren folgenden Schritt
umfasst: Ausbilden glatter Flächen
an der zylindrischen Außenfläche 134 und
der starren zylindrischen Isolierwand 32 nahe der zylindrischen
Außenfläche 134.
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Die
nun zu erläuternde 6 zeigt
eine isometrische Ansicht eines Isolierwand-Blocks 74 gemäß einem
Aspekt der Erfindung. Der Isolierblock 74 weist ein starres
Isoliermaterial auf, vorzugsweise ein poröses hitzebeständiges Material.
Der Isolierblock weist eine Innenfläche 76 und eine gegenüberliegende
Außenfläche 78 auf
(die von der Innenfläche 76 verdeckt
wird). Eine oder beide dieser Flächen
können
flach oder gekrümmt
sein, wobei eine gekrümmte
Fläche
bevorzugt wird. Ein Rand weist eine Zunge 80 auf, wobei
der gegenüberliegende
Rand eine dazu passende Nut 82 aufweist. Einer der Ränder, welche
die einander gegenüberliegenden
Ränder 80 und 82 miteinander
verbinden, weist einen Ausnehmungsteil 84 auf, wobei der
gegenüberliegende
Verbindungsrand einen zu diesem passenden einen Ausnehmungsteil 86 aufweist.
In der nun zu erläuternden 7 ist
ein Suszeptor-Block 88 gezeigt, der aus einem Suszeptor-Material,
vorzugsweise einem hitzebeständigen
Material, ausgebildet ist. Die Suszeptorblock-Wand 88 weist
eine Innenfläche 90 und eine
gegenüberliegende
Außenfläche 92 auf
(die von der Innenfläche 90 verdeckt
wird). Eine oder beide dieser Flächen
können
flach oder gekrümmt
sein, wobei eine gekrümmte
Fläche
be vorzugt wird. Ein Rand weist eine Zunge 94 auf, wobei
der gegenüberliegende
Rand eine dazu passende Nut 96 aufweist. Einer der Ränder, welche
die einander gegenüberliegenden
Ränder 94 und 96 miteinander
verbinden, weist einen Ausnehmungsteil 98 auf, wobei der
gegenüberliegende
Verbindungsrand einen zu diesem passenden einen Ausnehmungsteil 99 aufweist.
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Die
nun zu erläuternde 8 zeigt
einen Quadranten-Abschnitt 150 einer zylindrischen Induktionsspule 152,
eines Suszeptors 156 und einer Isolierwand 154,
die auf einem Ofen-Boden 158 ruhen, gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung. Eine Kupferplatte 160 ist auf dem Ofen-Boden 158 angeordnet,
und eine erste komprimierbare Boden-Schicht 161 ist auf
der Kupferplatte 160 angeordnet. Auf der ersten komprimierbaren
Schicht 161 ist eine Boden-Isolierung 162 angeordnet.
Die Boden-Isolierung 162 weist vorzugsweise ein poröses hitzebeständiges Isoliermaterial
auf und kann mehrere Bodenisolierungs-Einsätze 164 aufweisen,
die eine höhere
Kompressionsstärke
haben können
als der Großteil
der Boden-Isolierung 162, um die Gesamt-Kompressionsstärke der
Boden-Isolierung 162 zu erhöhen, ohne dass ihre Gesamt-Isoliereigenschaften
beträchtlich
reduziert werden. Eine zweite komprimierbare Boden-Schicht 166 ist
auf der Boden-Isolierung 162 angeordnet, und eine undurchlässige Boden-Schicht 168 ist über der
Isolierung angeordnet. Die undurchlässige Boden-Schicht 168 verhindert
eine Infiltration des Reaktanzgases in die Filz-Bodenschicht 166 und
die Boden-Isolierung 162 und verhindert eine Strahlungs-Wärmeübertragung zu
den Komponenten, die unter der undurchlässigen Boden-Schicht 168 angeordnet
sind. Es kann eine (nicht gezeigte) zusätzliche undurchlässigen Boden-Schicht
unmittelbar unter der komprimierbaren Boden-Schicht 166 angeordnet
sein. Auf der hitzebeständigen
Boden-Filzschicht 166 ist ein Suszeptor-Boden 170 angeordnet.
Die ersten und zweiten komprimierbaren Boden-Schichten 161 und 166 dienen
zum Verteilen von Lasten an der Schnittstelle zwischen zwei relativ
starren Komponenten in der Boden-Konstruktion.
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Die
Isolierwand 154 und der Suszeptor 156 werden wie
folgt aufgebaut. Eine komprimierbare Wand-Schicht 172,
vorzugsweise ein hitzebeständiger
Filz, wird gegen die Innenfläche
der Induktionsspule 152 platziert. Ein Kleber, wie z.B.
ein Sprüh-Haftkleber,
kann zum Verbunden der komprimierbaren Wand-Schicht 172 an
der Induktionsspule 152 verwendet werden. Als nächstes werden
mehrere Isolier-Blöcke 74 derart
zusammengefügt,
dass die zylindrische Isolierwand 154 gebildet wird. Die Blöcke werden
horizontal nebeneinander mit dem Ausnehmungsteil 84 (6)
eines Blocks in Anlage gebracht, das in Überlappung mit dem passenden Ausnehmungsteil 86 (6)
des benachbarten Blocks angeordnet ist. Die Blöcke werden vertikal gestapelt,
wobei der Zungenteil 80 eines Blocks mit dem passenden
Nutteil 82 des benachbarten Blocks zusammengreift. Vertikale
Nähte werden
vorzugsweise nicht in Ausrichtung angeordnet, wie 8 zeigt,
um die Wand zu verstärken.
Mehrere Reihen von Isolier-Blöcken 74 werden
auf diese Weise bis zu der gewünschten
Höhe gestapelt.
Dann wird eine undurchlässige
Wand-Schicht 174 gegen die Innenfläche der Isolierwand 154 platziert.
Ein Kleber, wie z.B. ein Sprüh-Haftkleber,
kann zum Verbunden der undurchlässige
Wand-Schicht 174 mit der Isolierwand 154 verwendet
werden. Schließlich
werden mehrere der Suszeptor-Blöcke 88 zur
Bildung des zylindrischen Suszeptors 156 zusammengefügt. Die
Blöcke werden
horizontal nebeneinander mit dem Ausnehmungsteil 98 (7)
eines Blocks in Anlage gebracht, das in Überlappung mit dem passenden
Ausnehmungsteil 99 (7) des benachbarten
Blocks angeordnet ist. Die Blöcke
werden vertikal gestapelt, wobei der Zungenteil 94 eines
Blocks mit dem passenden Nutteil 96 des benachbarten Blocks
zusammengreift. Vertikale Nähte
werden vorzugsweise nicht in Ausrichtung angeordnet, wie 8 zeigt,
um die Wand zu verstärken.
Mehrere Reihen von Suszeptor-Blöcken 88 werden
auf diese Weise bis zu der gewünschten
Höhe gestapelt.
Die obere Reihe von Isolier-Blöcken 76 erstreckt
sich typischerweise über die
obere Reihe von Suszeptor-Blöcken 88,
damit der Suszeptor-Deckel einen Sitz auf den Suszeptor-Blöcken 88 einnehmen
kann. Die exponierten Flächen der
Isolier-Blöcke 76,
welche die obere Reihe bilden, sind vorzugsweise mit einem undurchlässigen Bahnmaterial
bedeckt, das mit den Isolier-Blöcken
verbondet ist, um einen zusätzlichen
Schutz vor einem Entweichen von Reaktanzgas aus dem Suszeptor-Deckel
zu schaffen. Die oberen Flächen
der Isolier-Blöcke 76 unmittelbar
unter der oberen Reihe sind vorzugsweise mit einem undurchlässigen Bahnmaterial bedeckt,
um zu verhindern, dass Reaktivgas in die Isolierwand 156 unter
der oberen Reihe von Isolier-Blöcken 76 eindringt.
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Gemäß einer
bestimmten Ausführungsform zur
CVI-/CVD-Verarbeitung und Wärmebehandlung von
Kohlenstoff-/Kohlenstoff-Flugzeugbremsscheiben wird der Gaseinlass 100 gemäß 3 zusammen
mit dem Ofen verwendet, der entsprechend dem Quadranten 150 gemäß 8 konfiguriert
ist. Wie insbesondere in 3 angedeutet, sind die verschiedenen
Komponenten des Gaseinlasses 100 aus monolithischem Graphit
hergestellt, wie z.B. CS-Grad-Graphit,
erhältlich
von UCAR Carbon Company Inc., United States of America, oder HLM-Grad-Graphit,
erhältlich
von SGL Carbon Corporation, United States of America. Das undurchlässige Rohr 102 ist
aus monolithischem Graphit mit geringerer Wärmeleitfähigkeit hergestellt, wie z.B. CBN-Grad-Graphit, ebenfalls
erhältlich
von UCAR Carbon Company Inc. Dieses Material weist auch eine größere elektrische
Widerstandsfähigkeit
als der Suszeptor-Boden auf, wodurch die elektromagnetische Kopplung
mit der Induktionsspule reduziert wird und die Wärmeerzeugung in dem Rohr 102 verringert wird.
Die Buchse 108 und der Abstandhalter 128 sind aus
einem Graphit-Schaum hergestellt, wie z.B. Cal-Foam®-Material,
erhältlich
von SIGRI Polycarbon, Inc., United States of America. Der innere
Umfangs-Dichtring 112 ist
optional, da die Scheibe 110 zwischen dem Manifold 116 und
einem an dem undurchlässigen
Rohr 102 ausgebildeten Rand umschlossen gehalten wird,
so dass eine hinreichende Dichtung gebildet wird. Das äußere Umfangsdichtung 114 ist
aus einer Graphit-Folienbahn gebildet, wie z.B. Grafoil®-Material,
erhältlich
von UCAR Carbon Company Inc., oder Calgraph®-Material,
erhältlich
von SIGRI Polycarbon, Inc. Vorzugsweise sind beide flachen Flächen der
Scheibe 110 mit einer Graphit-Folienbahn bedeckt. Die Graphit-Folienbahn
ist mittels Graphitzement mit der Scheibe 110 verbondet.
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Insbesondere
gemäß der nun
zu erläuternden 8 sind
die Suszeptor-Blöcke aus
monolithischem Graphit gebildet, das geeignete Suszeptor-Qualitäten aufweist,
wie z.B. CS-Grad-Graphit, erhältlich
von UCAR Carbon Company Inc., United States of America, oder HLM-Grad-Graphit,
erhältlich von
SGL Carbon Corporation, United States of America. Die Isolierwand-Blöcke 74 sind
aus gehärteten Filz-Blöcken maschiniert,
wie z.B. aus Calcarb-CBCF-Material, erhältlich von Calcarb Ltd., Schottland, oder
aus Fibergraph®-Material,
erhältlich
von SIGRI Polycarbon, Inc., United States of America. Sämtliche
Außenflächen dieser
Isolierwand-Blöcke 74 sind mit
einem Graphit-Anstrich beschichtet, z.B. mit TC-2-Graphitfarbe,
erhältlich
von EGC Enterprises Inc., United States of America. Die Außendurchmesserfläche jedes
Blocks ist ferner mit einer zusätzlichen
Schicht aus phenolisch basiertem Lack abgedichtet, wie z.B. Rigidseal®-Farbe,
erhältlich
von SIGRI Polycarbon, Inc. Die Innendurchmesser- und die obere Fläche jedes
Isolier-Blocks,
die die obere Reihe von Isolier-Blöcken 74 aufweisen,
sind mit einer Graphit-Folie wie bereits spezifiziert bedeckt, d.h. Graphit,
das mit dem Block zementiert ist, und zwar mittels Graphi-Bond-669-Kleber,
erhältlich
von Aremco Products Inc., United States of America. Die oberen Flächen der
Isolier-Blöcke 74 unmittelbar
unter der oberen Reihe von Blöcken
ist ebenfalls auf die gleiche Weise mit Graphit-Folie bedeckt. Die
obere Reihe von Blöcken
ist nichtdauerhaft und kann entfernt und ersetzt werden, falls sich
Matrixmaterial in den Blöcken
anlagert oder falls die Blöcke
anderweitig beschädigt
werden. Die Boden-Isolierung 162 ist ebenfalls aus starrem
Kohlenstoff-Filz hergestellt und in der gleichen Weise beschichtet,
die bereits im Zusammenhang mit den Isolier-Blöcken 74 beschrieben wurde.
Die vier Isolier-Einsätze 164 sind
aus einem porösen
Kohlenstoff maschiniert, wie z.B. aus dem Material Porous Carbon 60,
erhältlich
von UCAR Carbon Company Inc., United States of America. Bei der hitzebeständigen Filz-Bodenschicht 166 handelt
es sich um Kohlenstoff-Filz, wie z.B. dem Material Polycarbon Soft
Felt, erhältlich
von SIGRI Polycarbon, Inc. Die undurchlässige Schicht weist eine Graphit-Folie
auf, wie bereits spezifiziert. Der Suszeptor-Boden ist aus einem ähnlichen
monolithischen Graphit hergestellt wie die Suszeptorwand-Blöcke 88.
Die undurchlässige
Wand-Schicht ist eine Graphit- Folienbahn,
die aus dem gleichen Material besteht wie die Schicht 168,
und die komprimierbare Wand-Schicht 174 weist einen Kohlenstoff-Filz
auf, der aus dem gleichen Material wie die Schicht 166 gebildet
ist. Ein Graphitfolien-Band, das an einer Seite mit Haftkleber beschichtet
ist, wird verwendet, um ein Eindringen von Reaktivgas und ein Durchlassen von
Strahlung zu verhindern.