RU2682902C2 - Установка для уплотнения cvi, содержащая зону предварительного нагрева большой производительности - Google Patents

Установка для уплотнения cvi, содержащая зону предварительного нагрева большой производительности Download PDF

Info

Publication number
RU2682902C2
RU2682902C2 RU2016140396A RU2016140396A RU2682902C2 RU 2682902 C2 RU2682902 C2 RU 2682902C2 RU 2016140396 A RU2016140396 A RU 2016140396A RU 2016140396 A RU2016140396 A RU 2016140396A RU 2682902 C2 RU2682902 C2 RU 2682902C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
walls
plates
distribution plates
preheating chamber
gas
Prior art date
Application number
RU2016140396A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2016140396A3 (ru
RU2016140396A (ru
Inventor
Бернар ДЕЛЬПЕРЬЕ
Жан-Франсуа ПОТЕН
Софи СУЛИНЬЯК
Original Assignee
Сафран Серамикс
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сафран Серамикс filed Critical Сафран Серамикс
Publication of RU2016140396A publication Critical patent/RU2016140396A/ru
Publication of RU2016140396A3 publication Critical patent/RU2016140396A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2682902C2 publication Critical patent/RU2682902C2/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C23C16/452—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by activating reactive gas streams before their introduction into the reaction chamber, e.g. by ionisation or addition of reactive species
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
    • C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
    • C04B35/83—Carbon fibres in a carbon matrix
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/46—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for heating the substrate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J6/00—Heat treatments such as Calcining; Fusing ; Pyrolysis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0285—Heating or cooling the reactor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
    • C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • C23C16/045—Coating cavities or hollow spaces, e.g. interior of tubes; Infiltration of porous substrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/4557—Heated nozzles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45587—Mechanical means for changing the gas flow
    • C23C16/45591—Fixed means, e.g. wings, baffles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/20—Carburising
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B5/00—Muffle furnaces; Retort furnaces; Other furnaces in which the charge is held completely isolated
    • F27B5/06—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B5/16—Arrangements of air or gas supply devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D7/00—Forming, maintaining, or circulating atmospheres in heating chambers
    • F27D7/06—Forming or maintaining special atmospheres or vacuum within heating chambers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0001—Heating elements or systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28C—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
    • F28C3/00—Other direct-contact heat-exchange apparatus
    • F28C3/005—Other direct-contact heat-exchange apparatus one heat-exchange medium being a solid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/08—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/08—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning
    • F28F3/086—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning having one or more openings therein forming tubular heat-exchange passages
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00389—Controlling the temperature using electric heating or cooling elements
    • B01J2208/00407—Controlling the temperature using electric heating or cooling elements outside the reactor bed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00389—Controlling the temperature using electric heating or cooling elements
    • B01J2208/00415—Controlling the temperature using electric heating or cooling elements electric resistance heaters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00433—Controlling the temperature using electromagnetic heating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00433—Controlling the temperature using electromagnetic heating
    • B01J2208/00469—Radiofrequency
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
    • B01J2208/00884—Means for supporting the bed of particles, e.g. grids, bars, perforated plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
    • B01J2208/00938—Flow distribution elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002—Chemical plants
    • B01J2219/00004—Scale aspects
    • B01J2219/00006—Large-scale industrial plants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/422—Carbon
    • C04B2235/425—Graphite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5208—Fibers
    • C04B2235/5268—Orientation of the fibers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/614—Gas infiltration of green bodies or pre-forms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0022—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for chemical reactors

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Furnace Details (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

Изобретение относится к установкам или печам, применяемым для термической обработки, в частности для термохимической обработки или уплотнения пористых подложек посредством химической инфильтрации в газовой фазе. Установка для термической обработки подложек содержит реакционную камеру, по меньшей мере один вход газа и камеру предварительного нагрева газа, находящуюся между входом газа и реакционной камерой, при этом указанная камера предварительного нагрева содержит перфорированные распределительные пластины, закрепленные с промежутками друг над другом. Камера предварительного нагрева дополнительно содержит между по меньшей мере двумя находящимися друг против друга распределительными пластинами стенки, образующие между указанными пластинами пути циркуляции газового потока. Каждая стенка расположена вертикально между указанными по меньшей мере двумя находящимися друг против друга распределительными пластинами. Обеспечивается конструкция установки, обеспечивающая предварительный нагрев газового потока до определенной температуры, сводя при этом к минимуму перепады температуры между центром и периферией установки на выходе камеры предварительного нагрева без увеличения ее объема и без снижения производительности установки. 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к установкам или печам, применяемым для термической обработки, в которых газ или газы, используемые при обработке, предварительно нагревают перед подачей в рабочую камеру установки. Такие установки применяют, в частности, для термохимической обработки, такой как цементация деталей или уплотнение пористых подложек посредством химической инфильтрации в газовой фазе.
Областью применения изобретения является изготовление деталей из термоструктурного композиционного материала, то есть из композиционного материала, обладающего одновременно механическими свойствами, которые позволяют выполнять из него конструктивные детали, и способностью сохранять эти свойства до высоких температур. Типичными примерами термоструктурных композиционных материалов являются композиты углерод/углерод (С/С), имеющие усилительную структуру из углеродных волокон, уплотненную матрицей из пиролитического углерода, и композиты с керамической матрицей (СМС), имеющие усилительную структуру из жаропрочных волокон (углерод или керамика), уплотненную керамической матрицей.
Уровень техники
Хорошо известным процессом уплотнения пористых подложек для осуществления деталей из композита С/С или СМС является химическая инфильтрация в газовой фазе (CVI). Предназначенные для уплотнения подложки помещают в загрузочную зону установки, где происходит их нагрев. В печь нагнетают реакционный газ, содержащий один или несколько газов-предшественников материала матрицы. Температуру и давление в установке регулируют таким образом, чтобы реакционный газ мог проникнуть внутрь пор подложек и обеспечить в них осаждение материала матрицы за счет разложения одного или нескольких компонентов реакционного газа или при реакции между несколькими компонентами, при этом компоненты образуют предшественник матрицы. Процесс осуществляют при небольшом давлении, чтобы способствовать диффузии реакционных газов в подложки. Температура превращения предшественника или предшественников для формирования материала матрицы, такого как пиролитический углерод или керамика, в большинстве случаев составляет от 900°С до 1100°С, однако эта температура может достигать 2000° в случае массивного осаждения пиролитического углерода при химическом осаждении в газовой фазе (CVD).
Для обеспечения максимально равномерного уплотнения подложек во всей загрузочной зоне, как с точки зрения увеличения плотности, так и в плане микроструктуры получаемого материала матрицы, необходимо, чтобы реакционный газ поступал в загрузочную зону при минимальной и однородной температуре.
Таким образом, установки обычно содержат средства предварительного нагрева газа. Эти средства предварительного нагрева могут находиться на периферии установки, то есть на пути газа до его прохождения в рабочую камеру установки. Такие средства предварительного нагрева приводят к увеличению сложности и габарита установки.
Чтобы устранить эти недостатки, как известно, установку оборудуют зоной или камерой предварительного нагрева, расположенной между входом реакционного газа в установку и загрузочной зоной. Как правило, зона предварительного нагрева содержит множество перфорированных пластин, через которые проходит реакционный газ.
Пластины предварительного нагрева газа, как и подложки, нагреваются из-за своего присутствия в установке. Как правило, нагрев установки производят за счет индукции или при помощи электрических средств, таких как сопротивления, расположенные в стенке установки.
Однако, хотя камера предварительного нагрева и позволяет нагревать реакционный газ до его подачи в загрузочную зону, однородность температуры трудно контролировать в радиальном направлении в камере предварительного нагрева, в частности, в установках большого диаметра.
Чтобы решить эту проблему, можно повысить эффективность предварительного нагрева газа посредством увеличения зоны предварительного нагрева, в частности, за счет увеличения ее объема по высоте, но в ущерб объему загрузочной зоны при одинаковом общем объеме установки. Однако такие виды обработки, как процесс химической инфильтрации в газовой фазе, требуют дорогостоящих капиталовложений в промышленном масштабе и занимают длительное время. Поэтому желательно, чтобы как уже находящиеся в эксплуатации, так и новые установки имели большую производительность, то есть максимально большое соотношение между полезным объемом, предназначенным для загрузки подложек или обрабатываемых деталей, и объемом, предназначенным для нагрева реакционного газа.
Раскрытие сущности изобретения
Техническая проблема состоит в разработке конструкции установки для термохимической обработки, которая позволяет предварительно нагревать газовый поток до определенной температуры, сводя при этом к минимуму перепады температуры между центром и периферией установки на выходе камеры предварительного нагрева, причем без увеличения ее объема, чтобы не снижать производительность установки.
В связи с этим настоящим изобретением предложена установка для термической обработки подложек, содержащая реакционную камеру, по меньшей мере один вход газа, камеру предварительного нагрева газа, находящуюся между входом газа и реакционной камерой, при этом указанная камера предварительного нагрева содержит перфорированные распределительные пластины, закрепленные с промежутками друг над другом, при этом камера предварительного нагрева дополнительно содержит между по меньшей мере двумя находящимися друг против друга распределительными пластинами стенки, образующие между указанными пластинами пути циркуляции для газового потока, при этом каждая стенка расположена вертикально между указанными по меньшей мере двумя находящимися друг против друга распределительными пластинами.
Используя стенки между распределительными пластинами, увеличивают производительность нагрева камеры за счет увеличения конвективных теплообменов, с одной стороны, и, с другой стороны, за счет удлинения пути и, следовательно, увеличения времени нахождения газа в камере предварительного нагрева. Улучшается также однородность температурного профиля реакционного газа на выходе камеры предварительного нагрева, причем независимо от диаметра установки. В рамках заявленной установки можно получить эквивалентные и даже лучшие характеристики предварительного нагрева, причем с камерой предварительного нагрева, имеющий объем, меньший объема камеры, не содержащей стенок. В альтернативном варианте при одинаковом объеме камеры предварительного нагрева получают намного лучшие характеристики температуры и равномерности нагрева с камерой предварительного нагрева, оснащенной стенками в соответствии с изобретением, чем с камерой предварительного нагрева, не содержащей таких стенок.
Согласно отличительному признаку заявленной установки, распределительные пластины имеют форму диска, и по меньшей мере некоторые стенки расположены между указанными пластинами в радиальном направлении. Такое расположение позволяет направлять газовый поток на всю поверхность пластин и максимизировать теплопередачу.
Согласно другому отличительному признаку заявленной установки, по меньшей мере часть стенок имеют волнистую форму, что позволяет увеличить длину стенок и, следовательно, поверхность теплообмена для газового потока.
Согласно еще одному отличительному признаку заявленной установки, стенки имеют более значительную теплопроводность в направлении, параллельном распределительным пластинам, чем в направлении, перпендикулярном к указанным перфорированным пластинам. Это позволяет получить анизотропную теплопроводность между распределительными пластинами, которая приводит к частичному термическому разделению между холодной частью установки и загрузочной зоной при одновременном повышении производительности нагрева камеры предварительного нагрева. В этом случае стенки могут быть выполнены из композиционного материала, содержащего армирующие волокна, упрочняющие матрицу, при этом армирующие волокна в основном ориентированы в направлении, параллельном распределительным пластинам, или из графита.
Согласно еще одному отличительному признаку заявленной установки, количество стенок больше вблизи периферии распределительных пластин, чем в центре указанных пластин. За счет этого оптимизируют распределение стенок между пластинами и еще больше увеличивают поверхность теплообмена для газового потока.
Согласно еще одному отличительному признаку заявленной установки, она содержит загрузочную пластину, находящуюся над распределительными пластинами камеры предварительного нагрева, при этом указанная загрузочная пластина установлена на стойках, проходящих через распределительные пластины. Это позволяет разделить механическую и термическую функции в камере предварительного нагрева.
Краткое описание чертежей
Другие отличительные признаки и преимущества печи для уплотнения в соответствии с изобретением будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного в качестве неограничивающего примера, со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг. 1 схематично показана установка для уплотнения посредством химической инфильтрации в газовой фазе в соответствии с вариантом осуществления изобретения, вид в разрезе;
на фиг. 2 показаны составные элементы камеры предварительного нагрева установки, изображенной на фиг. 1, вид в перспективе с пространственным разделением деталей;
на фиг. 3 показана распределительная пластина камеры предварительного нагрева, изображенная на фиг. 2, вид сверху;
на фиг. 4 показаны составные элементы камеры предварительного нагрева согласно другому варианту осуществления изобретения, вид в перспективе с пространственным разделением деталей;
на фиг. 5 показана распределительная пластина камеры предварительного нагрева, изображенной на фиг. 4, вид сверху.
Осуществление изобретения
Изобретение применяют, прежде всего, для установок или печей, используемых для термической обработки, в которых газ или газы, применяемые для обработки, предварительно нагревают в камере предварительного нагрева перед их подачей в рабочую зону или загрузочную зону установки. Такие установки применяют, в частности, для осуществления термохимической обработки, такой как цементация деталей или уплотнение пористых подложек посредством химической инфильтрации в газовой фазе.
Первый вариант осуществления печи для уплотнения описан со ссылками на фиг. 1-3. На фиг. 1 схематично показана установка 100 для уплотнения путем химической инфильтрации в газовой фазе, ограниченная боковой цилиндрической стенкой 101, стенкой 102 дна и верхней стенкой 103.
Камера 110 предварительного нагрева газа, конструкция которой более подробно описана ниже, расположена между дном 102 печи и загрузочной пластиной 120. Трубопровод 106 соединяет вход 104 реакционного(ых) газа(ов) с камерой 110 предварительного нагрева через дно 102.
Предназначенные для уплотнения подложки 130 располагают в загрузочной зоне или реакционной камере 140 в виде множества кольцевых вертикальных штабелей 131, которые опираются на загрузочную пластину 120. Эта пластина содержит множество проходов 121, совмещенных с внутренними объемами 130а штабелей, и каждый штабель накрыт в своей верхней части крышкой 132. Штабели 131 подложек 130 опираются на загрузочную пластину 120 и могут быть разделены на несколько расположенных друг над другом секций, разделенных одной или несколькими промежуточным пластинами 122, имеющими центральные проходы 122а, совмещенные с проходами подложек 130. Каждая подложка 130 отделена от смежной подложки или, в случае необходимости, от пластины 120, 122 или от крышки 132 разделительными прокладками 133, которые определяют промежутки. Прокладки 133 или по меньшей мере часть из них установлены таким образом, чтобы оставить проходы для газа между объемами 130а и 141. Эти проходы могут быть выполнены таким образом, чтобы по существу уравновесить давление между объемами 130а и 141, как описано в заявке US 5 904 957, или чтобы образовать простые каналы утечки, поддерживающие градиент давления между объемами 130а и 141, как описано в заявке ЕР 0 063 988.
Газовый поток 150, содержащий один или несколько газов-предшественников материала матрицы, поступает в печь через вход 104, затем проходит через камеру 110 предварительного нагрева. Затем предварительно нагретая газовая фаза поступает через проходы 121 загрузочной пластины 120 во внутренние объемы 130а штабелей 131. После этого газ проходит в объем 38, внешний по отношению к штабелям, внутри реакционной камеры 140. Газовые отходы выходят через проход 105, выполненный в верхней стенке 103, при этом проход 105 соединен трубопроводом 107 с всасывающими средствами, такими как вакуумный насос (не показан).
Согласно варианту осуществления, внутренние объемы 130а могут быть закрыты на уровне своей нижней части и сообщаться в своей верхней части с проходом 105. Газовый поток, выходящий из камеры 110 предварительного нагрева, поступает в объем 141 реакционной камеры 140, и циркуляция газа в этой зоне происходит от объема 141 к объемам 130а, при этом объем 141 закрыт в своей верхней части.
Согласно еще одному варианту, вход газового потока можно реализовать через верхнюю стенку 103 установки, и в этом случае камера производительности нагрева расположена в верхней части установки, при этом объемы 130а сообщаются с камерой предварительного нагрева и закрыты в своей нижней части, тогда как объем 141 сообщается с выходом газа, выполненным в нижней стенке печи, или наоборот.
В описанном примере нагрев установки производится посредством индукции. В частности, боковая цилиндрическая стенка 101 образует индуктивный элемент или токоприемник, например, из графита, который связан с индуктором 108, находящимся снаружи печи и образован по меньшей мере одной индукционной катушкой. Между индуктором 108 и стенкой 101 расположен изолятор 109. Как известно, нагрев печи обеспечивается за счет нагрева индуктивного элемента 101, когда в индуктор 108 подают переменное напряжение. Для этого катушка или катушки индуктора соединены с генератором переменного напряжения (не показан).
Создаваемое индуктором 108 магнитное поле наводит в стенке 101 (токоприемнике) электрический ток, который за счет эффекта Джоуля нагревает эту стенку, при этом элементы, присутствующие внутри стенки 101, нагреваются за счет излучения.
Нагрев установки 100 можно осуществлять при помощи других средств, таких как электрические средства, представляющие собой, например, нагревательные сопротивления, погруженные в стенку 101.
Камера 110 предварительного нагрева содержит несколько распределительных пластин, в данном случае четыре пластины 111, 112, 113 и 114 (фиг. 2). Каждая распределительная пластина 111, 112, 113 и 114 соответственно содержит множество отверстий 111а, 112а, 113а и 114а, через которые газовый поток 150 будет проходить во время его предварительного нагрева (фиг. 1).
Согласно изобретению, стенки или отражатели расположены в пространствах между распределительными пластинами. В описанном варианте осуществления:
- стенки 1110 расположены между распределительными пластинами 111 и 112, при этом каждая стенка 1110 входит в контакт одновременно с пластинами 111 и 112,
- стенки 1120 расположены между распределительными пластинами 112 и 113, при этом каждая стенка 1120 входит в контакт одновременно с пластинами 112 и 113,
- стенки 1130 расположены между распределительными пластинами 113 и 114, при этом каждая стенка 1130 входит в контакт одновременно с пластинами 113 и 114.
Кроме того, в описанном варианте осуществления стенки 1140 тоже расположены между распределительной пластиной 114 и загрузочной пластиной 120.
Согласно вариантам осуществления изобретения, стенки или отражатели могут быть установлены только между ограниченным числом распределительных пластин и даже только между двумя распределительными пластинами.
В представленном варианте осуществления стенки 1110, 1120, 1130 и 1140 имеют плоскую форму и проходят вертикально между распределительными пластинами, при этом стенки расположены перпендикулярно к поверхности находящихся друг против друга пластин. Распределительные пластины 112, 113 и 114 опираются соответственно на стенки 1110, 1120 и 1130. Распределительная пластина 111 установлена на распорках 1400, которые проходят между дном 102 установки 100 и нижней поверхностью пластины 111.
Загрузочная пластина 120, поддерживающая все штабели 131, установлена на стойках 1410, опирающихся на дно 102 установки 100. Стойки 1410 проходят сквозь распределительные пластины через отверстия 111b, 112b, 113b и 114b, выполненные соответственно в распределительных пластинах 111, 112, 113 и 114. Таким образом, на уровне камеры предварительного нагрева разделяют механическую и термическую функции, при этом механическую функцию крепления загрузочной пластины обеспечивают стойки 1410, тогда как термическую функцию обеспечивают распределительные пластины 111, 112, 113 и 114 и стенки 1110, 1120, 1130 и 1140.
Отверстия 111а, 112а, 113а и 114а, выполненные соответственно в распределительных пластинах 111, 112, 113 и 114, предпочтительно расположены в разных местах между двумя смежными пластинами таким образом, чтобы удлинить путь циркуляции газовой фазы между распределительными пластинами. Как показано на фиг. 2, отверстия 111а и 113а расположены вблизи периферии пластин 111 и 113, тогда как отверстия 112а пластины 112, находящейся между пластинами 111 и 113, расположены вблизи центра пластины 112. Пластина 114, которая является последней пластиной камеры предварительного нагрева, содержит отверстия 114а на всей своей поверхности.
Как показано на фиг. 3, стенки 1120 расположены на пластине 112 по существу в радиальном направлении. Это радиальное направление, которое является также направлением стенок 1110, 1130 и 1140, позволяет нагревать и направлять газовый поток 150, поступающий в пространство между двумя распределительными пластинами. Показанные на фиг. 3 стенки 1120 позволяют направлять и нагревать газовый поток, проходящий между распределительными пластинами 112 и 113 через отверстия 112а пластины 112. Таким образом, стенки 1110, 1120, 1130 и 1140 образуют соответственно между пластинами 111, 112, 113, 114 и 120 пути циркуляции для газовой фазы. Поскольку стенки 1110, 1120, 1130 и 1140 выполнены из материала, который может нагреваться под действием теплового излучения стенки 101 установки 100, они позволяет значительно повысить производительность нагрева камеры предварительного нагрева за счет конвективной передачи тепла газовой фазе и за счет оптимизации потока указанной газовой фазы в камере предварительного нагрева.
Кроме того, предпочтительно стенки имеют размеры, меньшие радиуса распределительных пластин, чтобы оптимально занимать пространство между распределительными пластинами. Как показано на фиг. 3, стенки 1120 расположены радиально в три ряда, при этом первый ряд 1120а расположен ближе всего к центру пластины 12, второй ряд 1120b находится на уровне промежуточной части пластины 112, и третий ряд 1120с находится вблизи периферии пластины 112. Это расположение соответствует также расположению стенок 1110, 1130 и 1140. Это радиальное расположение в несколько рядов позволяет получить большее количество стенок по мере удаления от центра пластины и оптимизировать таким образом поверхность теплообмена, образованную стенками. Кроме того, это радиальное расположение стенок в виде рядов позволяет получить разрывы между путями циркуляции газового потока, которые оптимизируют его прохождение.
Стенки, применяемые в камере предварительного нагрева в соответствии с изобретением, выполнены из материалов, обладающих хорошей способностью конвективной теплопередачи, например, таких как графит или жаропрочный металл, такой как нержавеющая сталь или молибден. Кроме того, стенки выполнены из материала, который обладает теплопроводностью в направлении, параллельном распределительным пластинам, превышающей теплопроводность в направлении, перпендикулярном к указанным перфорированным пластинам. Действительно, при использовании таких материалов получают анизотропную теплопроводность между распределительными пластинами, которая обеспечивает частичное термическое разделение между холодной частью установки (стенка дна или верхняя стенка установки в зависимости от положения камеры предварительного нагрева) и загрузочной зоной и одновременно позволяет повысить производительность нагрева камеры предварительного нагрева. Такими материалами могут быть, в частности, графит или термоструктурный композиционный материал, содержащий армирующие волокна, упрочняющие матрицу, при этом армирующие волокна в основном ориентированы в направлении, параллельном распределительным пластинам.
На фиг. 4 показана камера 210 предварительного нагрева, которая отличается от описанной выше камеры 110 предварительного нагрева тем, что в ней используют стенки волнистой формы. Камера 210 предварительного нагрева встроена в установку 100 для уплотнения посредством химической инфильтрации так же, как и уже описанная камера 110 предварительного нагрева. Для упрощения повторное описание уже представленных элементов установки 100 опускается.
Камера 210 предварительного нагрева содержит несколько распределительных пластин, в данном случае четыре пластины 211, 212, 213 и 214, каждая из которых соответственно содержит множество отверстий 211а, 212а, 213а и 214а, через которые газовая фаза будет циркулировать во время ее предварительного нагрева. Согласно изобретению, стенки или отражатели расположены в пространствах между распределительными пластинами. В описанном варианте осуществления:
- стенки 2110 расположены между распределительными пластинами 211 и 212, при этом каждая стенка 2110 входит в контакт одновременно с пластинами 211 и 212,
- стенки 2120 расположены между распределительными пластинами 212 и 213, при этом каждая стенка 2120 входит в контакт одновременно с пластинами 212 и 213,
- стенки 2130 расположены между распределительными пластинами 213 и 214, при этом каждая стенка 2130 входит в контакт одновременно с пластинами 213 и 214.
Кроме того, в описанном варианте осуществления стенки 2140 тоже расположены между распределительной пластиной 214 и загрузочной пластиной 220. Согласно вариантам осуществления изобретения, стенки или отражатели могут быть установлены только между ограниченным числом распределительных пластин и даже только между двумя распределительными пластинами.
В представленном варианте осуществления стенки 2110, 2120, 2130 и 2140 имеют волнистую форму и проходят вертикально между распределительными пластинами, при этом стенки расположены перпендикулярно к поверхности находящихся друг против друга пластин. Эта волнистая форма стенок позволяет увеличить длину стенок по сравнению со стенками плоской формы, такими как описанные выше стенки 1110, 1120, 1130 и 1140, и, следовательно, поверхность теплообмена с газовой фазой во время ее прохождения в камере 210 предварительного нагрева.
Распределительные пластины 212, 213 и 214 опираются соответственно на стенки 2110, 2120 и 2130. Распределительная пластина 211 установлена на распорках 1400, которые проходят между дном 102 установки 100 и нижней поверхностью пластины 111.
Загрузочная пластина 120, на которой находятся все штабели 131, установлена на стойках 1410, опирающихся на дно 102 установки 100. Стойки 1410 проходят сквозь распределительные пластины через отверстия 211b, 212b, 213b и 214b, выполненные соответственно в распределительных пластинах 211, 212, 213 и 214. Таким образом, на уровне камеры предварительного нагрева разделяют механическую и термическую функции, при этом механическую функцию крепления загрузочной пластины обеспечивают стойки 1410, тогда как термическую функцию обеспечивают распределительные пластины 211, 212, 213 и 214 и стенки 2110, 2120, 2130 и 2140.
Отверстия 211а, 212а, 213а и 214а, выполненные соответственно в распределительных пластинах 211, 212, 213 и 214, предпочтительно расположены в разных местах между двумя смежными пластинами таким образом, чтобы удлинить путь циркуляции газовой фазы между распределительными пластинами. Как показано на фиг. 4, отверстия 211а, 212а, 213а и 214а расположены соответственно так же, как и уже описанные выше отверстия 111а, 112а, 113а и 114а.
Как показано на фиг. 5, стенки 2130 расположены на пластине 213 по существу в радиальном направлении. Это радиальное направление, которое является также направлением стенок 2110, 2120 и 2140, позволяет нагревать и направлять газовый поток, поступающий в пространство между двумя распределительными пластинами. Показанные на фиг. 5 стенки 2130 позволяют направлять и нагревать газовый поток, проходящий между распределительными пластинами 213 и 214 через отверстия 213а пластины 213.
Предпочтительно стенки имеют размеры, меньшие радиуса распределительных пластин, чтобы оптимально занимать пространство между распределительными пластинами. Как показано на фиг. 5, стенки 2130 расположены радиально в три ряда, при этом первый ряд 2110а расположен ближе всего к центру пластины 213, второй ряд 2130b находится на уровне промежуточной части пластины 213, и третий ряд 2130с находится вблизи периферии пластины 213. Это радиальное расположение в несколько рядов позволяет получить большее количество стенок по мере удаления от центра пластины и оптимизировать таким образом поверхность теплообмена, образованную стенками. Кроме того, это радиальное расположение стенок в виде рядов позволяет получить разрывы между путями циркуляции газового потока, которые оптимизируют его прохождение.
Стенки, применяемые в камере предварительного нагрева в соответствии с изобретением, выполнены из материалов, обладающих хорошей способностью конвективной теплопередачи, например, таких как графит или жаропрочный металл, такой как нержавеющая сталь или молибден. Кроме того, стенки выполнены из материала, который обладает теплопроводностью в направлении, параллельном распределительным пластинам, превышающей теплопроводность в направлении, перпендикулярном к указанным перфорированным пластинам. Действительно, при использовании таких материалов получают анизотропную теплопроводность между распределительными пластинами, которая обеспечивает частичное термическое разделение между холодной частью установки (стенка дна или верхняя стенка установки в зависимости от положения камеры предварительного нагрева) и загрузочной зоной и одновременно позволяет повысить производительность нагрева камеры предварительного нагрева. Такими материалами могут быть, в частности, графит или термоструктурный композиционный материал, содержащий армирующие волокна, упрочняющие матрицу, при этом армирующие волокна в основном ориентированы в направлении, параллельном распределительным пластинам.
Например, в установке для уплотнения посредством химической инфильтрации в паровой фазе можно уменьшить на 30% высоту камеры предварительного нагрева, используя зону предварительного нагрева в соответствии с изобретением, то есть зону предварительного нагрева, содержащую стенки между пластинами, образующие пути циркуляции газового потока, причем при одинаковых и даже лучших характеристиках с точки зрения производительности и равномерности нагрева газового потока, чем характеристики известной камеры предварительного нагрева, то есть камеры, не имеющей таких стенок между пластинами. Это уменьшение высоты камеры предварительного нагрева, благодаря изобретению, позволяет настолько же увеличить высоту полезной зоны установки, то есть рабочей камеры, загрузочная мощность которой при этом увеличивается.

Claims (10)

1. Установка для термической обработки подложек, содержащая реакционную камеру, по меньшей мере один вход газа и камеру предварительного нагрева газа, находящуюся между входом газа и реакционной камерой, при этом указанная камера предварительного нагрева содержит перфорированные распределительные пластины, закрепленные с промежутками друг над другом, отличающаяся тем, что камера предварительного нагрева дополнительно содержит между по меньшей мере двумя находящимися друг против друга распределительными пластинами стенки, образующие между указанными пластинами пути циркуляции газового потока, при этом каждая стенка расположена вертикально между указанными по меньшей мере двумя находящимися друг против друга распределительными пластинами.
2. Установка по п. 1, в которой распределительные пластины имеют форму диска, при этом по меньшей мере некоторые стенки расположены между указанными пластинами в радиальном направлении.
3. Установка по п. 1, в которой по меньшей мере некоторые из стенок имеют волнистую форму.
4. Установка по п. 1, в которой стенки имеют теплопроводность в направлении, параллельном распределительным пластинам, более значительную, чем в направлении, перпендикулярном к указанным перфорированным пластинам.
5. Установка по п. 4, в которой стенки выполнены из композиционного материала, содержащего армирующие волокна, упрочняющие матрицу, причем армирующие волокна ориентированы в направлении, параллельном распределительным пластинам.
6. Установка по п. 4, в которой стенки выполнены из графита.
7. Установка по п. 2, в которой количество стенок больше вблизи периферии распределительных пластин, чем в центре указанных пластин.
8. Установка по п. 1, которая содержит загрузочную пластину, находящуюся над перфорированными распределительными пластинами камеры предварительного нагрева, при этом указанная загрузочная пластина установлена на стойках, проходящих через перфорированные распределительные пластины.
9. Установка по п. 8, в которой опорная пластина содержит проходы, совмещенные с внутренними объемами штабеля кольцевых волокнистых заготовок, предназначенных для уплотнения.
10. Установка по п. 1, которая содержит токоприемник, имеющий по меньшей мере одну боковую стенку, окружающую камеру предварительного нагрева и реакционную камеру, и индуктор, выполненный с возможностью нагрева боковой стенки за счет индукции.
RU2016140396A 2014-03-14 2015-03-05 Установка для уплотнения cvi, содержащая зону предварительного нагрева большой производительности RU2682902C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1452151 2014-03-14
FR1452151A FR3018526B1 (fr) 2014-03-14 2014-03-14 Installation de densification cvi comprenant une zone de prechauffage a forte capacite
PCT/FR2015/050546 WO2015136193A1 (fr) 2014-03-14 2015-03-05 Installation de densification cvi comprenant une zone de prechauffage a forte capacite.

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2016140396A RU2016140396A (ru) 2018-04-16
RU2016140396A3 RU2016140396A3 (ru) 2018-10-26
RU2682902C2 true RU2682902C2 (ru) 2019-03-22

Family

ID=51063580

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016140396A RU2682902C2 (ru) 2014-03-14 2015-03-05 Установка для уплотнения cvi, содержащая зону предварительного нагрева большой производительности

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9845534B2 (ru)
EP (1) EP3117020B1 (ru)
JP (1) JP6526070B2 (ru)
KR (1) KR102387224B1 (ru)
CN (1) CN106133189B (ru)
FR (1) FR3018526B1 (ru)
RU (1) RU2682902C2 (ru)
WO (1) WO2015136193A1 (ru)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3018526B1 (fr) * 2014-03-14 2021-06-11 Herakles Installation de densification cvi comprenant une zone de prechauffage a forte capacite
TWI624554B (zh) * 2015-08-21 2018-05-21 弗里松股份有限公司 蒸發源
WO2017033053A1 (en) 2015-08-21 2017-03-02 Flisom Ag Homogeneous linear evaporation source
RU2727172C2 (ru) * 2015-12-16 2020-07-21 Басф Се Реактор для осуществления гетерогенно катализируемых газофазных реакций и его применение
CN106435461B (zh) * 2016-12-23 2019-09-13 中国航发贵州黎阳航空动力有限公司 一种适用于大尺寸环形零件氮化的夹具
US11834743B2 (en) * 2018-09-14 2023-12-05 Applied Materials, Inc. Segmented showerhead for uniform delivery of multiple precursors
US10822281B2 (en) * 2018-11-09 2020-11-03 Raytheon Technologies Corporation Accelerated CVI densification of CMC through infiltration
GB2583097B (en) * 2019-04-15 2023-08-16 Big Atom Ltd Pyrolysis apparatus and method
FR3095213B1 (fr) 2019-04-19 2022-12-23 Safran Ceram Installation de densification CVI
EP3871746A1 (en) * 2020-02-25 2021-09-01 Yara International ASA Distribution chamber for liquid stream
US11788186B2 (en) * 2020-03-16 2023-10-17 Goodrich Corporation Seal plates for chemical vapor infiltration and deposition chambers
CN112794715B (zh) * 2020-12-29 2022-07-08 中南大学 一种多料柱式cvi炉及飞机刹车盘制造方法
CN112915927B (zh) * 2021-03-03 2022-11-04 贵州微化科技有限公司 一种快速熔硫槽快速熔硫设备
CN114225843B (zh) * 2021-12-06 2022-08-05 中南大学 一种限域定向流动全饱和渗透反应器及制备炭/炭复合材料刹车盘的方法
CN114620995B (zh) * 2022-03-16 2023-02-07 杭州良渚黑陶文化科技有限公司 黑陶制品烧作工艺及其烧制设备
CN115636685B (zh) * 2022-10-27 2023-08-15 上饶中昱新材料科技有限公司 一种cvi系统多料柱短周期制备大型筒状碳碳热场材料的方法和系统
CN115784762B (zh) * 2022-12-29 2023-11-03 上饶中昱新材料科技有限公司 一种碳碳热场材料的沉积方法及沉积设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5362228A (en) * 1991-11-04 1994-11-08 Societe Europeenne De Propulsion Apparatus for preheating a flow of gas in an installation for chemical vapor infiltration, and a densification method using the apparatus
US5480678A (en) * 1994-11-16 1996-01-02 The B. F. Goodrich Company Apparatus for use with CVI/CVD processes
RU2315921C1 (ru) * 2003-12-10 2008-01-27 Эр Продактс Энд Кемикалз, Инк. Компрессионная установка с множеством входящих потоков
RU2319682C2 (ru) * 2001-12-26 2008-03-20 Мессье-Бугатти Способ и устройство для уплотнения пористого субстрата путем химической инфильтрации газовой фазой

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2504010B1 (fr) 1981-04-15 1985-10-25 Sanofi Sa Medicaments anticancereux contenant la chaine a de la ricine associee a un anticorps antimelanome et procede pour leur preparation
FR2733254B1 (fr) 1995-04-18 1997-07-18 Europ Propulsion Procede d'infiltration chimique en phase vapeur pour la densification de substrats poreux disposes en piles annulaires
FR2754813B1 (fr) * 1996-10-18 1999-01-15 Europ Propulsion Densification de substrats poreux disposes en piles annulaires par infiltration chimique en phase vapeur a gradient de temperature
US6062851A (en) * 1998-10-23 2000-05-16 The B. F. Goodrich Company Combination CVI/CVD and heat treat susceptor lid
US6162298A (en) * 1998-10-28 2000-12-19 The B. F. Goodrich Company Sealed reactant gas inlet for a CVI/CVD furnace
DE60024524T2 (de) * 1999-06-04 2006-08-31 Goodrich Corp. Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen von einem CVI/CVD-Ofen
FR2834713B1 (fr) * 2002-01-15 2004-04-02 Snecma Moteurs Procede et installation pour la densification de substrats par infiltration chimique en phase vapeur
TW590792B (en) * 2002-03-26 2004-06-11 Showa Denko Kk Reaction device with a heat-exchanger
US6572371B1 (en) * 2002-05-06 2003-06-03 Messier-Bugatti Gas preheater and process for controlling distribution of preheated reactive gas in a CVI furnace for densification of porous annular substrates
BRPI0718635A8 (pt) * 2006-10-29 2015-12-29 Messier Bugatti Método para a densificação de substratos porosos com o uso de inflitração por vapor químico ("cvi") em um forno cvi.
US7959973B2 (en) * 2006-11-29 2011-06-14 Honeywell International Inc. Pressure swing CVI/CVD
JP5233249B2 (ja) * 2007-11-09 2013-07-10 日産自動車株式会社 燃料電池
FR3018526B1 (fr) * 2014-03-14 2021-06-11 Herakles Installation de densification cvi comprenant une zone de prechauffage a forte capacite

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5362228A (en) * 1991-11-04 1994-11-08 Societe Europeenne De Propulsion Apparatus for preheating a flow of gas in an installation for chemical vapor infiltration, and a densification method using the apparatus
US5480678A (en) * 1994-11-16 1996-01-02 The B. F. Goodrich Company Apparatus for use with CVI/CVD processes
RU2146304C1 (ru) * 1994-11-16 2000-03-10 Б.Ф.Гудрич Компэни Устройство предварительного нагрева для печи инфильтрации и осаждения из газовой фазы, способ ввода газа-реагента в вышеназванную печь, фиксатор пористых структур и способ сборки фиксатора вместе с пористыми структурами
RU2319682C2 (ru) * 2001-12-26 2008-03-20 Мессье-Бугатти Способ и устройство для уплотнения пористого субстрата путем химической инфильтрации газовой фазой
RU2315921C1 (ru) * 2003-12-10 2008-01-27 Эр Продактс Энд Кемикалз, Инк. Компрессионная установка с множеством входящих потоков

Also Published As

Publication number Publication date
EP3117020A1 (fr) 2017-01-18
RU2016140396A3 (ru) 2018-10-26
WO2015136193A1 (fr) 2015-09-17
EP3117020B1 (fr) 2017-11-22
CN106133189A (zh) 2016-11-16
JP2017512912A (ja) 2017-05-25
CN106133189B (zh) 2019-01-08
RU2016140396A (ru) 2018-04-16
US20170002466A1 (en) 2017-01-05
FR3018526A1 (fr) 2015-09-18
FR3018526B1 (fr) 2021-06-11
KR20160132927A (ko) 2016-11-21
KR102387224B1 (ko) 2022-04-15
US9845534B2 (en) 2017-12-19
JP6526070B2 (ja) 2019-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2682902C2 (ru) Установка для уплотнения cvi, содержащая зону предварительного нагрева большой производительности
US6572371B1 (en) Gas preheater and process for controlling distribution of preheated reactive gas in a CVI furnace for densification of porous annular substrates
US7691440B2 (en) Method and installation for the densification of substrates by means of chemical vapor infiltration
CA2268729A1 (en) Densification of substrates arranged in ring-shaped stacks by chemical infiltration in vapour phase with temperature gradient
UA78733C2 (en) Method and device for densifying of porous substrate by gaseous phase infiltration
CN104357806A (zh) 一种化学气相沉积炉预热装置
EP1904665B1 (en) Improved support structure for radiative heat transfer
RU2445405C2 (ru) Способ уплотнения пористых изделий
CN102856231A (zh) 热处理炉以及热处理装置
US8847128B2 (en) Heat treatment oven with inductive heating
US20210048249A1 (en) Furnace
CN220952046U (zh) 一种垫块及具有该垫块的沉积炉

Legal Events

Date Code Title Description
HZ9A Changing address for correspondence with an applicant