FR3010995A1

FR3010995A1 - Installation industrielle pour infiltration chimique en phase gazeuse de substrats poreux avec circuit de refroidissement accelere

Info

Publication number: FR3010995A1
Application number: FR1359231A
Authority: FR
Inventors: Franck Lamouroux; Sebastien Bertrand; Bernard Aguilar; Joel Mano
Original assignee: Herakles SA
Current assignee: Safran Ceramics SA
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2015-03-27
Anticipated expiration: 2033-09-25
Also published as: FR3010995B1; WO2015044562A1

Abstract

Une installation industrielle (500) pour l'infiltration chimique en phase gazeuse de substrats poreux comprenant une chambre de réaction étanche (110), un circuit d'alimentation (400), un circuit d'évacuation (200) reliés à la chambre de réaction (110) et un échangeur thermique (210). L'installation comprend en outre : - un circuit de refroidissement accéléré (300) comprenant au moins une entrée (301a) en communication sélective avec la sortie de l'échangeur thermique (210), et une sortie (301b) en communication sélective avec le circuit d'alimentation (400), - des premiers moyens de connexion (2110 ; 2030) pour relier le circuit d'évacuation (200) à l'entrée de l'échangeur thermique (210), - des deuxièmes moyens de connexion (3010) pour relier directement ou indirectement l'entrée (301a) du circuit de refroidissement accéléré (300) à la sortie de l'échangeur thermique (210) lorsque la chambre de réaction (110) est alimentée avec ledit au moins un gaz de refroidissement.

Description

Arrière-plan de l'invention L'invention concerne les installations industrielles utilisées pour réaliser la densification de substrats poreux par infiltration chimique en phase gazeuse. Un domaine d'application de l'invention est celui de la réalisation de pièces en matériau composite therrnostructural, c'est-à-dire en matériau composite ayant à la fois des propriétés mécaniques qui le rendent apte à constituer des pièces structurelles et la capacité de conserver ces propriétés jusqu'à des températures élevées. Des exemples typiques de matériaux composites thermostructuraux sont les composites carbone/carbone (C/C) ayant une texture de renfort en fibres de carbone densifiée par une matrice de carbone pyrolytique (pyrocarbone) et les composites à matrice céramique (CMC) ayant une texture de renfort en fibres réfractaires (carbone ou céramique) densifiée par une matrice céramique.

Un processus bien connu de densification de substrats poreux pour réaliser des pièces en composite C/C ou en CMC est l'infiltration chimique en phase gazeuse (CVI). De manière bien connue en soi, les substrats à densifier sont placés dans une chambre de réaction où ils sont chauffés. Un gaz réactif contenant un ou plusieurs précurseurs gazeux du matériau constitutif de la matrice est introduit dans la chambre de réaction. La température et la pression dans la chambre sont réglées pour permettre au gaz réactif de diffuser au sein de la porosité des substrats et y former un dépôt du matériau constitutif de la matrice par décomposition d'un ou plusieurs constituants du gaz réactif ou réaction entre plusieurs constituants, ces constituants formant le précurseur de la matrice. Le processus est réalisé sous pression réduite, afin de favoriser la diffusion des gaz réactifs dans les substrats. La température de transformation du ou des précurseurs pour former le matériau de la matrice, tel que carbone pyrolytique ou céramique, est dans la plupart des cas supérieure à 900° C, typiquement voisine de 1000° C. L'infiltration chimique en phase gazeuse des substrats peut être ainsi réalisée suivant un ou plusieurs cycles d'infiltration. En effet, pour obtenir une densification optimale des substrats, il peut être nécessaire de réaliser celle-ci en plusieurs cycles d'infiltration car l'accès à la porosité interne des substrats par la phase gazeuse peut être empêché par un bouchage prématuré de la porosité présente en surface du substrat, la surface du substrat étant alors écroutée entre deux cycles afin de rouvrir l'accès à la porosité interne du substrat. Pour chaque cycle de CVI, on utilise une installation industrielle pour infiltration chimique en phase gazeuse qui comprend un four d'infiltration comprenant une cuve cylindrique renfermant une chambre de réaction. Le chauffage de la chambre de réaction est en général réalisé par induction électromagnétique au moyen d'un inducteur (bobine) placée autour d'un suscepteur en graphite délimitant la chambre de réaction. Le suscepteur est chauffé à une vitesse de 100°C/h sur une durée de 10h environ de manière à atteindre une température autour de 1000°C sous basse pression (10Ornbar). A la fin de chaque cycle d'infiltration, le four est purgé puis isolé. Le refroidissement de la chambre de réaction est alors réalisé grâce aux échanges de chaleur se produisant entre les parties chaudes, correspondant au suscepteur en graphite et au chargement de substrats avec les parties froides correspondant à l'inducteur. Dans ces conditions, les échanges se font par convection naturelle, l'inducteur étant refroidi par un circuit primaire (circulation de fluide refroidissement) lui-même refroidi par un échangeur à plaques. Les calories sont alors transmises à l'échangeur à plaques.

Le temps nécessaire pour refroidir la chambre de réaction par convection naturelle est variable en fonction de la pression et de la composition gazeuse présentes dans la chambre de réaction. Quoi qu'il en soit, la durée de refroidissement par convection naturelle après un cycle CVI est de plusieurs jours, par exemple entre 3 et 7 jours, durée pendant laquelle l'installation ne peut pas être utilisée pour réaliser d'autres cycles de CVI, ce qui est très pénalisant sur le plan économique. Il existe, par conséquent, un besoin pour réduire significativement la durée de refroidissement d'une chambre de réaction d'une installation industrielle d'infiltration chimique en phase gazeuse afin d'augmenter la productivité de ce type d'installation.

Objet et résumé de l'invention A cet effet, l'invention propose une installation industrielle pour l'infiltration chimique en phase gazeuse de substrats poreux comprenant : - une chambre de réaction étanche comprenant une paroi 5 chauffante, - un circuit d'alimentation et un circuit d'évacuation reliés à la chambre de réaction, - une source d'alimentation d'au moins un gaz réactif en communication sélective avec le circuit d'alimentation, 10 - une source d'alimentation d'au moins un gaz de refroidissement en communication sélective avec le circuit d'alimentation, - des moyens de commande des sources d'alimentation pour alimenter la chambre de réaction avec au moins un gaz de refroidissement ou avec au moins un gaz réactif, 15 - un échangeur thermique, - un groupe de pompage comprenant une pluralité de pompes sèches, le groupe de pompage ayant une entrée en communication sélective avec le circuit d'évacuation, caractérisée en ce que ladite installation comprend en outre : 20 - un circuit de refroidissement accéléré comprenant au moins une entrée en communication sélective avec la sortie de l'échangeur thermique, et une sortie en communication sélective avec le circuit d'alimentation, - des premiers moyens de connexion pour relier le circuit 25 d'évacuation à l'entrée de l'échangeur thermique, - des deuxièmes moyens de connexion pour relier directement ou indirectement l'entrée du circuit de refroidissement accéléré à la sortie de l'échangeur thermique lorsque la chambre de réaction est alimentée avec le ou les gaz de refroidissement. 30 Grâce à la présence du circuit de refroidissement accéléré, il est possible d'utiliser avantageusement l'échangeur thermique de l'installation pour le refroidissement de la chambre de réaction. En effet, le ou les gaz de refroidissement circulent depuis la chambre de réaction dans laquelle il prélève de la chaleur jusque dans l'échangeur thermique à plaque dans 35 lequel il va céder la chaleur prélevée précédemment, le ou les gaz de refroidissement étant ensuite réinjectés dans la chambre de réaction par le circuit de refroidissement accéléré. Le temps nécessaire pour refroidir la chambre de réaction du four après un cycle de CVI avec l'installation de l'invention est ainsi considérablement réduit par rapport au temps requis lors d'un refroidissement réalisé par convection naturelle.

Selon un mode de réalisation de l'installation selon l'invention, l'entrée du circuit de refroidissement accéléré est en communication sélective avec la sortie de l'échangeur thermique, le circuit de refroidissement accéléré comprenant un ventilateur. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'entrée du circuit de refroidissement est en communication sélective avec la sortie du groupe de pompage, l'entrée du groupe de pompage étant reliée à la sortie de l'échangeur thermique. Dans ce cas, on utilise les pompes sèches du groupe de pompage pour la circulation du gaz de refroidissement à la place d'un ventilateur. On obtient ainsi des débits de circulation encore plus élevés et, par conséquent, un refroidissement encore plus rapide. Selon un premier aspect de l'installation de l'invention, celle-ci comprend des troisièmes moyens de connexion pour relier la sortie de l'échangeur thermique à l'entrée du groupe de pompage lorsque la chambre de réaction est alimentée avec au moins un gaz réactif précurseur de carbone. L'installation est apte dans ce cas à réaliser une infiltration chimique en phase gazeuse de pyrocarbone. Selon un deuxième aspect de l'installation de l'invention, celle-ci comprend des quatrièmes moyens de connexion pour relier le circuit d'évacuation directement à l'entrée du groupe de pompage lorsque la 25 chambre de réaction est alimentée avec au moins un gaz réactif précurseur de céramique. L'installation est apte dans ce cas à réaliser une infiltration chimique en phase gazeuse de céramique, par exemple du SiC. Selon un troisième aspect de l'installation l'invention, le groupe de pompage comprend une pluralité d'échangeurs thermiques chacun 30 respectivement reliés à la sortie d'une pompe sèche de la pluralité de pompes sèches. Ces échangeurs thermiques peuvent être utilisés pour augmenter encore la vitesse de refroidissement de la chambre de réaction. Selon un quatrième aspect de l'installation de l'invention, le 35 circuit de refroidissement accéléré comprend au moins un filtre qui permet d'éviter une pollution de la chambre de réaction lors de la réinjection du gaz de refroidissement dans cette dernière. Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'une installation industrielle d'infiltration chimique en phase gazeuse conformément à un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique de l'installation de la figure 1 en configuration de refroidissement accéléré ; - la figure 3 est une vue schématique d'une installation industrielle d'infiltration chimique en phase gazeuse conformément à un autre mode de réalisation de l'invention. Description détaillée de mode de réalisation La figure 1 représente une installation industrielle pour l'infiltration chimique en phase gazeuse 500 conformément à un mode de réalisation de l'invention. L'installation 500 comprend un four d'infiltration 100 comprenant une cuve cylindrique 101 délimitant une chambre de réaction 110 fermée dans sa partie supérieure par un couvercle démontable 120 et dans sa partie inférieure par un fond 130 comportant un support 132 sur lequel un chargement d'une ou plusieurs préformes à infiltrer est destiné à être posé. La partie supérieure du four contient une zone de préchauffage 122 permettant de réchauffer le gaz avant sa diffusion dans le volume utile 102 de la chambre de réaction 110 qui correspond à l'espace présent dans la chambre de réaction 110 entre la zone de préchauffage 122 et le support 132, c'est-à-dire le volume disponible pour charger la ou les préformes fibreuses à densifier. Les gaz résiduels sont extraits au niveau du fond 130 de l'installation par des conduites d'extraction 131. Le chauffage dans la zone préchauffage 122 ainsi qu'à l'intérieur 35 de la chambre de réaction 110 est produit ici par un suscepteur en graphite 111 formant un induit couplé électromagnétiquement avec un inducteur 112. Toutefois, d'autres moyens de chauffage, tel que des éléments résistifs noyés dans la paroi de chambre de réaction, peuvent être utilisés pour chauffer le volume interne de cette dernière. L'installation 500 comprend également un circuit d'alimentation 5 400 constitué dans l'exemple décrit ici d'une conduite d'admission de gaz 401 qui débouche dans la chambre de réaction 110 du four 100 au niveau de la zone de préchauffage 122, la conduite 401 étant équipée d'une vanne 4010. Le circuit d'alimentation 400 est relié sélectivement à plusieurs sources de gaz. Dans l'exemple décrit ici, l'installation comprend 10 une source d'hélium 150 et une source d'azote 151 destinées au refroidissement accéléré du four d'infiltration 100 comme expliqué plus en détails. L'installation comprend en outre une source de gaz précurseur de carbone 152 et une source de gaz précurseur de céramique 153. Des vannes 1500 à 1530 sont chacune respectivement associées aux sources 15 150 à 153 de manière à pouvoir relier sélectivement une ou plusieurs des sources 150 à 153 à la conduite d'admission de gaz 401 du circuit d'alimentation 400. L'installation 500 comprend aussi un circuit de refroidissement 140 destiné à refroidir l'inducteur 112 par circulation d'un fluide de 20 refroidissement (non représenté sur la figure 1). Le circuit de refroidissement 140 comprend un canal circulaire 141 interposés entre des spires 1120 de l'inducteur 112. Le circuit de refroidissement 140 comprend en outre un échangeur thermique à plaques 142 relié à la sortie 1411 du canal 141 et permettant de capter la chaleur prélevée par le fluide de 25 refroidissement après son parcours dans le canal 141. Le circuit de refroidissement comprend encore une pompe de circulation 143 pour faire circuler le liquide de refroidissement dans le circuit 140, la pompe étant ici reliée à l'entrée 1410 du canal 141. L'installation 500 comprend encore un circuit d'évacuation des 30 effluents gazeux 200 s'étendant entre une conduite d'entrée 201 équipée d'une vanne 2010 et reliée aux conduites d'extraction 131 du four d'infiltration 100 et une conduite de sortie 202 en communication avec une conduite d'évacuation 205, par exemple dans l'atmosphère, et une conduite de traitement 206 reliée à des dispositifs de traitements des 35 effluents gazeux (non représentés sur la figure 1), la conduite 205 étant équipée d'un vanne 2050 tandis que la conduite 206 est équipée d'une vanne 2060, les vannes 2050 et 2060 permettant de diriger sélectivement les effluents gazeux depuis la conduite de sortie 202 vers une évacuation extérieur ou des dispositifs de traitements. Le circuit d'évacuation des effluents gazeux 200 comprend un échangeur thermique à plaques 210 muni d'une conduite d'entrée 211 équipée d'une vanne 2110 et reliée à la conduite d'entrée 201 du circuit 200. L'échangeur thermique 200 est également munie d'une conduite de sortie 212 équipée d'une vanne 2120. Le circuit d'évacuation des effluents gazeux 200 comprend en outre un groupe de pompage 230 comportant une conduite d'entrée 231 en communication, via une conduite 204, avec la conduite de sortie 212 de l'échangeur thermique 210 et une conduite 203 équipée d'une vanne 2030 permettant de relier directement la conduite d'entrée 201 du circuit 200 à la conduite d'entrée 231 du groupe de pompage 230, c'est-à-dire sans passer par l'échangeur thermique à plaques 210. La conduite d'entrée 231 du groupe de pompage 230 est sélectivement reliée à la conduite de sortie 212 de l'échangeur 210 ou à la conduite 203 par actionnement des vannes 2120 et 2130. Le groupe de pompage 230 comporte également une conduite de sortie 232 reliée à la conduite de sortie 202 du circuit d'évacuation des effluents gazeux 200. Le groupe de pompage 230 comprend une pluralité de pompe sèches 2331 à 233, auxquelles sont associées respectivement des vannes d'entrées 2341 à 234, et des vannes de sorties 2351 à 235,. Dans l'exemple décrit ici, des échangeurs de chaleurs 2361 à 236, sont respectivement interposés entre les pompes sèches 2331 à 233,, et les vannes de sorties 2351 à 232,. Le nombre de pompes sèches dans le groupe de pompage 230 est défini en fonction des besoins en débits de pompage des effluents gazeux et de la capacité de pompage nominale de chaque pompe sèche.

Grâce à l'utilisation de pompes sèches, le groupe de pompage 230 permet le recyclage des effluents gazeux issus du four sans que ceux-ci soit pollués par de l'huile ou de l'eau. L'installation industrielle pour l'infiltration chimique en phase gazeuse 500 est adaptée pour réaliser des infiltrations chimiques en phase 35 gazeuse à la fois de carbone et de céramique. En effet, les conditions de débits et de pression des gaz dans le four sont différentes, ce qui nécessite en général d'utiliser des installations dédiées à l'une ou l'autre nature de dépôt. Plus précisément, dans le cas d'une infiltration chimique en phase gazeuse de pyrocarbone, les débits de gaz réactifs dans l'installation sont importants si bien qu'il est nécessaire de refroidir les gaz en sortie de four avant leur passage dans le groupe de pompage afin de protéger les pompes. Dans ce cas, l'installation 500 est placée dans une configuration permettant aux effluents gazeux issus du four d'être refroidis par l'échangeur thermique à plaques 210 avant leur passage dans les pompes sèches dans le groupe de pompage 230. Cette configuration est obtenue en fermant la vanne 2030 et en ouvrant les vannes 2110 et 2120 comme illustré sur la figure 1 (les traits pleins indiquant les conduites opérationnelles pour la circulation des effluents gazeux et les traits en pointillés indiquant la ou les conduites neutralisées). Dans le cas d'une infiltration chimique en phase gazeuse de céramique, comme par exemple du carbure de silicium (SiC), les débits de gaz réactifs sont plus faibles que pour l'infiltration de carbone de sorte qu'il n'est pas nécessaire de passer par l'échangeur thermique à plaques 210 avant le passage dans les pompes sèches dans le groupe de pompage 230. Dans ce cas, l'installation 500 est placée dans une configuration permettant aux effluents gazeux issus du four de passer par la conduite 203, évitant ainsi le passage dans l'échangeur thermique 210 pour atteindre directement le groupe de pompage 230 après la sortie du four. Cette configuration est obtenue en fermant les vannes 2110 et 2120 et en ouvrant la vanne 2030. Conformément à l'invention, l'installation industrielle pour l'infiltration chimique en phase gazeuse 500 comprend en outre un circuit de refroidissement accéléré 300 qui s'étend, dans le mode réalisation décrit dans la figure 1, entre la conduite 204 en communication avec la conduite de sortie 212 de l'échangeur thermique 210 et le circuit d'alimentation 400. Plus précisément, le circuit de refroidissement accéléré 300 comprend une conduite 301 comportant une portion d'entrée 301a en communication avec la conduite 204 et une portion de sortie 301b en communication avec la conduite d'admission de gaz 401 du circuit d'alimentation 400. La conduite 301 comprend deux vannes 3010 et 3011 placées respectivement au niveau de la portion d'entrée 301a et de la portion de sortie 301b. Les vannes 3010 et 3011 permettent d'ouvrir ou de fermer le circuit de refroidissement accéléré. La conduite 301 comprend en outre une vanne de régulation pneumatique 3012 et un ventilateur 3013 qui sont aptes à réguler les débits dans le circuit de refroidissement accéléré en fonction de la température des gaz à refroidir. A cet effet, la vanne de régulation pneumatique 3012 et le ventilateur 3013 sont pilotés de préférence par une sonde de température 2040 présente dans la conduite 201, c'est-à-dire en sortie du four. La vanne 3012 et le ventilateur 3013 peuvent être également pilotés par une sonde de température présente dans la conduite 204 comme la sonde 2050 illustrée sur la figure 1. Le circuit de refroidissement 300 comprend encore un filtre 3014 entouré par deux vannes 3015 et 3016. Dans l'exemple décrit ici, le filtre 3014 et les vannes 3015 et 3016 sont redondés par une conduite 302 montée en parallèle du filtre 3014 et des vannes 3015 et 3016, la conduite 302 étant munie d'un filtre 3017 entouré par deux vannes 3018 et 3019.

On décrit maintenant un refroidissement accéléré de la chambre de réaction 110 du four 100 réalisé après un cycle d'infiltration. A cet effet, la chambre de réaction 110 du four 100 est préalablement purgée des effluents gazeux résiduels issus du cycle d'infiltration. La chambre de réaction 110 est ensuite remplie avec une quantité déterminée d'un flux gazeux de refroidissement correspondant ici à une quantité déterminée d'azote et/ou d'hélium prélevés depuis la source d'hélium 150 et/ou la source d'azote 151. La figure 2 montre l'installation 500 en configuration de refroidissement accéléré (les traits pleins indiquant les conduites opérationnelles pour la circulation des flux gazeux et les traits en pointillés indiquant la ou les conduites neutralisées). Une fois la quantité déterminée de flux gazeux gaz de refroidissement introduite dans la chambre de réaction 110, on procède aux actions suivantes : - fermeture des vannes 4010, 2030 et 2341 à 234m, - ouverture des vannes 2010, 2110, 2120, 3010, 3016, 3015, 3012 et 3011, - mise en marche du ventilateur 3013. Ces actions permettent de faire circuler, dans le sens indiqué par les flèches présentes dans la figure 2, le flux gazeux de refroidissement depuis la chambre de réaction 110 dans laquelle il prélève de la chaleur jusque dans l'échangeur thermique à plaque 210 dans lequel il va céder la chaleur prélevée précédemment, le gaz de refroidissement étant ensuite réinjecté dans la chambre de réaction par le circuit de refroidissement accéléré 300. On réalise ainsi un refroidissement accéléré du four 100 qui permet de descendre la température dans la chambre de réaction d'une valeur de l'ordre de 1000°C à une valeur de l'ordre de quelques dizaines de degrés en moins de 24 heures, et ce seulement avec les éléments supplémentaires constitutifs du circuit de refroidissement 300. La figure 3 illustre un autre mode de réalisation d'un refroidissement accéléré selon l'invention. La figure 3 représente une installation industrielle pour l'infiltration chimique en phase gazeuse 700 qui reprend une grande partie des éléments de l'installation 500 décrite précédemment. Les éléments communs entre les installations 500 et 700 ont les mêmes numéros de références, le caractère «' » étant simplement ajouté aux numéros de références des éléments de l'installation 700 qui sont identiques à ceux de l'installation 500. L'installation industrielle pour l'infiltration chimique en phase gazeuse 700 représentée sur la figure 3 diffère de l'installation 500 déjà décrite seulement en ce qu'elle comprend un circuit de refroidissement accéléré 600 qui s'étend entre la sortie 232' du groupe de pompage 230' et le circuit d'alimentation 400' de manière à utiliser les pompes sèches 2331' à 233r,' pour la circulation du gaz de refroidissement. Dans ce cas, le circuit de refroidissement accéléré 600 n'a pas besoin d'un ventilateur spécifique comme le ventilateur 3013 utilisé dans le circuit de refroidissement 300 de l'installation 500 décrite ci-avant. Le circuit de refroidissement accéléré 600 comprend une conduite 601 comportant une portion d'entrée 601a en communication avec la sortie 232' du groupe de pompage 230' et une portion de sortie 601b en communication avec la conduite d'admission de gaz 401' du circuit d'alimentation 400'. La conduite 601 comprend deux vannes 6010 et 6011 placées respectivement au niveau de la portion d'entrée 601a et de la portion de sortie 601b. Les vannes 6010 et 6011 permettent d'ouvrir ou de fermer le circuit de refroidissement accéléré. Le circuit de refroidissement 600 comprend encore un filtre 6014 entouré par deux vannes 6015 et 6016. Dans l'exemple décrit ici, le filtre 6014 et les vannes 6015 et 6016 sont redondés par une conduite 602 montée en parallèle du filtre 6014 et des vannes 6015 et 6016, la conduite 602 étant munie d'un filtre 6017 entouré par deux vannes 6018 et 6019. Le débit du gaz de refroidissement est ajusté par les pompes sèches 2331' à 233,-,' qui sont pilotées par une sonde de température 2040' présente de préférence dans la conduite 201'. Les pompes sèches 2331' à 233,'' peuvent également être pilotées par une sonde de température présente dans la conduite 204' comme la sonde 2050' illustrée sur la figure 3. On décrit maintenant un refroidissement accéléré du four 100' réalisé après un cycle d'infiltration. A cet effet, la chambre de réaction 110' du four 100' est préalablement purgée des effluents gazeux résiduels issus du cycle d'infiltration. La chambre de réaction 110' est ensuite remplie avec une quantité déterminée de flux gazeux de refroidissement correspondant ici à une quantité déterminée d'azote et/ou d'hélium prélevés depuis la source d'hélium 150' et/ou la source d'azote 151'.

La figure 3 montre l'installation 700 en configuration de refroidissement accéléré (les traits pleins indiquant les conduites opérationnelles pour la circulation des flux gazeux et les traits en pointillés indiquant la ou les conduites neutralisées). Une fois la quantité déterminée de flux gazeux de refroidissement introduite dans la chambre de réaction 110', on procède aux actions suivantes : - fermeture des vannes 4010', 2030', 2050' et 2060', - ouverture des vannes 2010', 2110', 2120', 2341' à 234d, 2351' à 235,,', 6010, 6016, 6015 et 6011, - mise en marche des pompes sèches 2341' à 234r,'.

Ces actions permettent de faire circuler, dans le sens indiqué par les flèches présentes dans la figure 3, le flux de gaz de refroidissement à partir de la chambre de réaction 110 dans laquelle il prélève de la chaleur puis dans l'échangeur thermique à plaque 210 dans lequel il va céder la chaleur prélevée précédemment, ensuite dans le groupe de pompage 230', le flux de gaz de refroidissement étant enfin réinjecté dans la chambre de réaction par le circuit de refroidissement accéléré 600. En utilisant les pompes sèches du groupe de pompage pour la circulation du flux de gaz de refroidissement, on obtient des débits de circulation bien supérieurs à ceux obtenus avec un ventilateur comme dans le circuit de refroidissement 300 (ventilateur 3013) décrit précédemment pour l'installation représentée sur les figures 1 et 2. On réalise ainsi un refroidissement accéléré du four 100 qui permet de descendre la température dans la chambre de réaction d'une valeur de l'ordre de 1000°C à une valeur de l'ordre de quelques dizaines de degrés en 10 heures environ, et ce seulement avec les éléments supplémentaires constitutifs du circuit de refroidissement 600. Les circuits de refroidissement accéléré 300 et 600 décrits en relation respectivement avec les figures 1 et 3 peuvent être combinés dans une même installation industrielle d'infiltration chimique en phase gazeuse. Dans ce cas, le circuit de refroidissement combiné comprend deux entrées : une première entrée directement en communication avec la sortie de l'échangeur thermique comme illustré sur les figures 1 et 2 et une deuxième entrée en communication avec la sortie du groupe de pompage comme représentée sur la figure 3.

Claims

REVENDICATIONS1. Installation industrielle (500) pour l'infiltration chimique en phase gazeuse de substrats poreux comprenant : - une chambre de réaction étanche (110) comprenant une paroi chauffante (111), - un circuit d'alimentation (400) et un circuit d'évacuation (200) reliés à la chambre de réaction (110), - une source d'alimentation (152; 153) d'au moins un gaz réactif en communication sélective avec le circuit d'alimentation, - une source d'alimentation (150; 151) d'au moins un gaz de refroidissement en communication sélective avec le circuit d'alimentation, - des moyens de commande (1500; 1510; 1520; 1530) des sources d'alimentation (150 ; 151 ; 152 ; 153) pour alimenter la chambre 15 de réaction (110) avec au moins un gaz de refroidissement ou avec au moins un gaz réactif, - un échangeur thermique (210), - un groupe de pompage (230) comprenant une pluralité de pompes sèches (2311-231n), le groupe de pompage ayant une entrée 20 (231) en communication sélective avec le circuit d'évacuation (200), caractérisée en ce que ladite installation comprend en outre : - un circuit de refroidissement accéléré (300) comprenant au moins une entrée (301a) en communication sélective avec la sortie de l'échangeur thermique (210), et une sortie (301b) en communication 25 sélective avec le circuit d'alimentation (400), - des premiers moyens de connexion (2110; 2030) pour relier le circuit d'évacuation (200) à l'entrée de l'échangeur thermique (210), des deuxièmes moyens de connexion (3010) pour relier directement ou indirectement l'entrée (301a) du circuit de refroidissement 30 accéléré (300) à la sortie de l'échangeur thermique (210) lorsque la chambre de réaction (110) est alimentée avec ledit au moins un gaz de refroidissement.
2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que 35 l'entrée (301a) du circuit de refroidissement accéléré (300) est en communication sélective avec la sortie de l'échangeur thermique (210) eten ce que le circuit de refroidissement accéléré comprend un ventilateur (3013).
3. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'entrée du circuit de refroidissement (210') est en communication sélective avec la sortie (232') du groupe de pompage (2301 l'entrée (231') du groupe de pompage (230) étant reliée à la sortie de l'échangeur thermique (210').
4. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comprend des troisièmes moyens de connexion (2120) pour relier la sortie de l'échangeur thermique (210) à l'entrée (231) du groupe de pompage (230) lorsque la chambre de réaction (110) est alimentée avec au moins un gaz réactif précurseur de carbone.
5. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comprend des quatrièmes moyens de connexion (2030) pour relier le circuit d'évacuation (201) directement à l'entrée (231) du groupe de pompage (230) lorsque la chambre de réaction est alimentée avec au moins un gaz réactif précurseur de céramique.
6. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le groupe de pompage (230) comprend une pluralité d'échangeurs thermiques (2361-236n) chacun respectivement reliés à la sortie d'une pompe sèche de la pluralité de pompes sèches (2311-231n).
7. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le circuit de refroidissement (300) accéléré 30 comprend au moins un filtre (3014).