RU2752350C2

RU2752350C2 - Устройство и способ для нанесения покрытий на детали

Info

Publication number: RU2752350C2
Application number: RU2018100780A
Authority: RU
Inventors: Йорг ВИТТИХ; Симон ОБЕРЛЕ; Юрген ХОЦ
Original assignee: Алд Вакуум Текнолоджис Гмбх
Priority date: 2017-01-12
Filing date: 2018-01-11
Publication date: 2021-07-26
Also published as: PL3348666T3; CN108300966B; JP2018135597A; DE102017100507A1; JP7141829B2; US20180195165A1; RU2018100780A3; RU2018100780A; EP3348666A1; US11795542B2; EP3348666B1; DE102017100507B4; CN108300966A

Abstract

Группа изобретений относится к устройству и способу для нанесения покрытия на одну или более деталей методом физического осаждения из газовой фазы (PVD). Устройство содержит по меньшей мере одну камеру подачи, по меньшей мере одну камеру для нанесения покрытия и по меньшей мере один манипулятор с держателем, к которому обеспечена возможность прикрепления одной или более деталей. Держатель выполнен по меньшей мере частично подвижным с возможностью перемещения в направлении продольной оси манипулятора от камеры подачи в камеру для нанесения покрытия. Манипулятор выполнен с возможностью смещения в направлении своей продольной оси и имеет вал, выполненный с возможностью введения в камеру подачи и подходящий для приведения в движение держателя или держателя и одной или более деталей, расположенных на держателе. Камера подачи содержит трубопровод, расположенный на стороне камеры подачи и направленный от камеры для нанесения покрытия. Трубопровод имеет по меньшей мере две телескопические секции, выполненные вдвигаемыми друг в друга. Указанный вал манипулятора проходит через указанные телескопические секции. Первая телескопическая секция имеет меньший диаметр, чем вторая телескопическая секция. По меньшей мере одно уплотнение размещено в промежуточной области между участком наружного периметра первой телескопической секции и участком внутреннего периметра второй телескопической секции. Указанный способ осуществляют с использованием упомянутого устройства. Упомянутые устройство и способ обеспечивают нанесение равномерного покрытия на детали при сниженных издержках обслуживания, сокращенном потреблении электроэнергии и издержках эксплуатации устройства. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Данное изобретение относится к устройству и способу для нанесения покрытий на детали, а частности лопатки турбин. Указанный способ является, предпочтительно, методом физического осаждения из газовой фазы (PVD), в частности электронно-лучевого осаждения /физического осаждения из газовой фазы (EB/PVD). Покрытия представляют собой, в частности, теплоизолирующие слои, которые называются также термобарьерными покрытиями (ТВС).

Лопатки турбины подвергаются в процессе работы воздействию чрезвычайно высоких температур и температурных градиентов. Тепловое сопротивление рабочих деталей возрастает при наличии теплоизолирующего слоя, поэтому срок службы также увеличивается во время эксплуатации. Для нанесения покрытия на лопатки турбины методом EB/PVD, указанные лопатки вводятся, в частности, в вакуум затем нагреваются в зоне предварительного нагрева с тем, чтобы далее нанести покрытие в зоне обработки под действием вакуума и высокой температуры при определенных профилях подачи. Это осуществляется с помощью устройства, называемого манипулятором. Область зоны обработки характеризуется, в целом, очень высокой температурой, при этом возникает загрязнение в форме абразивной пыли. Поэтому к материалу манипулятора и других компонентов, работающих в указанной области, предъявляются очень жесткие требования.

Уровень техники

Известны устройства и способы нанесения покрытий на лопатки турбин методом EB/PVD.

Например, в ЕР 2520689 А1 описаны устройство и способ нанесения покрытий на детали методом EB/PVD. Устройство содержит манипулятор, удерживающий деталь в выдвинутом положении в камере для нанесения покрытия и во втянутом положении - вне указанной камеры для нанесения покрытия. Манипулятор содержит нагревательный кожух, вытягиваемый вместе с деталью из камеры обработки. Манипулятор может иметь наружную и внутреннюю части. Внутренняя часть выполнена с возможностью перемещения относительно наружной части. Внутренняя часть может удерживать деталь, а наружная часть удерживает нагревательный кожух. Указанная внутренняя часть вращается относительно наружной части вокруг продольной оси манипулятора. Кроме камеры для нанесения покрытий устройство может иметь камеру подачи и камеру предварительного нагрева. Деталь может вращаться в процессе нанесения покрытия. Конструкция известного устройства обуславливает применение уплотнений в камере обработки (см. фиг. 6, ссылочная поз. 332). Недостаток данного изобретения заключается в размещении уплотнений и подвижных частей устройства в камере обработки, области самых высоких температурных и пылевых нагрузок, поэтому желательно использовать минимальное число таких компонентов в указанной области. В целом, устройство, описанное в вышеуказанном документе, отличается сравнительно сложной конструкцией в области камеры обработки с недостатком, заключающимся в увеличенных расходах на обслуживание.

Подобным образом в ЕР 2157204 А1 описаны способы нанесения покрытия и устройство для его выполнения. Описанный способ представляет собой метод EB/PVD для осаждения теплоизолирующих слоев. В данном случае манипулятор не описан.

Подобным образом в ЕР 2374913 А1 описаны способ нанесения покрытия и устройство для его выполнения. Описанный способ представляет собой метод EB/PVD для осаждения теплоизолирующих слоев. Обеспечены камера для нанесения покрытий и камера предварительного нагрева. В описанном устройстве держатель деталей прикреплен к манипулятору. Манипулятор способен перемещать деталь от камеры ввода к камерам предварительного нагрева и нанесения покрытия. Таким образом, исключается вращательное движение деталей.

ЕР 2468918 А2 относится к устройству для осаждения покрытий на детали. Устройство снабжено множеством держателей, выполненных с возможностью приема деталей. Используемый способ представляет собой метод EB/PVD. Используемый манипулятор выполнен с возможностью перемещения вдоль и вращения вокруг своей продольной оси. Таким образом, детали могут вращаться в камере для нанесения покрытий для обеспечения возможно более равномерного покрытия. Использование специального держателя деталей обеспечивает нанесение покрытия в областях детали, доступ в которые не возможен без указанного держателя.

ЕР 2236643 А2 относится к устройству для осаждения покрытий на детали. Перемещение детали в процессе нанесения покрытия должно регулироваться посредством блока управления. Манипулятор выполнен с возможностью перемещения детали вперед-назад и с возможностью фиксации в камере для нанесения покрытия. Для этого указанный манипулятор снабжен штоком. Более того, манипулятор подходит для приведения детали во вращение в указанной камере для нанесения покрытия. Дополнительные данные по манипулятору не приводятся.

Недостаток известных технических решений заключается в том, что манипулятор отличается сравнительно сложной конструкцией в области зоны обработки и, следовательно, подвержен повреждениям. Кроме того, неблагоприятным является использование уплотнений и подвижных компонентов в той области манипулятора, которая расположена в зоне обработки в процессе работы. Привод и, возможно, используемые тележки или направляющие особенно подвержены повреждениям. Привод манипулятора часто размещается в области вакуума, что не только сокращает срок службы устройства, но и заставляет выполнить всю установку более крупной. Поскольку метод EB/PVD реализуется в вакууме, стоимость устройства и издержки его эксплуатации существенно возрастают с увеличением размеров камер обработки.

Задача изобретения

Исходя из вышесказанного, задача данного изобретения заключается в создании устройства и способа, обеспечивающих нанесение покрытия на детали, при сниженных издержках обслуживания, сокращенном потреблении электроэнергии и издержках эксплуатации устройства.

Описание изобретения

Задача изобретения достигается в соответствие с пунктами формулы изобретения.

Устройство

Задача изобретения достигается устройством для нанесения покрытий на детали, в частности лопатки турбин, содержащем по меньшей мере одну камеру подачи и по меньшей мере одну зону обработки. При этом указанное устройство содержит по меньшей мере один манипулятор с держателем, к которому могут крепиться одна или более деталей, а сам держатель выполнен по меньшей мере частично подвижным, в частности, вращающимся вокруг продольной оси указанного манипулятора. При этом манипулятор выполнен подвижным, в частности, в горизонтальном направлении вдоль продольной оси, а держатель способным перемещаться вдоль продольной оси манипулятора, от камеры подачи в зону обработки. Манипулятор снабжен валом, вводимым в камеру подачи, и способен приводить в движение держатель, а также детали, в частности, во вращение, при этом камера подачи имеет канал, выполненный на стороне камеры подачи, и направленный от зоны обработки. При этом канал имеет по меньшей мере две телескопические секции, вдвигаемые одна в другую, а вал проходит через телескопические секции. Диаметр первой телескопической секции меньше диаметра второй телескопической секции, при этом по меньшей мере одно уплотнение размещено в промежуточной области между отрезком внешней окружности первой телескопической секции и отрезком внутренней окружности второй телескопической секции. Указанные телескопические секции выполнены со стороны канала, расположенного снаружи камеры подачи, а их пространство перемещения простирается преимущественно за пределами камеры подачи. В соответствие с данным изобретением, преимущественно означает >50%, предпочтительно, >66 %, >75%, в частности >95%, включая 100%.

Ссылка в данном описании изобретения на «деталь» подразумевает множество деталей. Обычно и предпочтительно, по данному изобретению, множество деталей крепится совместно к держателю, и, соответственно, множество деталей покрываются, по данному способу, одновременно. Держатель, в частности, приспособлен для удержания по меньшей мере 2, в частности 4, по меньшей мере 6 или по меньшей мере 8 деталей. Предпочтительно, число деталей ограничено максимум 24, в частности максимум 20, максимум 18 или максимум 14. Показано, что, с учетом, обычных размеров лопаток турбины и других деталей, которые могут обрабатываться с помощью данного устройства, указанные количества деталей особенно подходят для обеспечения максимально возможной эффективности сравнительно небольшого устройства.

Устройство имеет, особенно предпочтительно, множество камер подачи, следовательно, емкость зоны обработки может быть увеличена. По данному изобретению, каждая камера подачи снабжается манипулятором, а также, каналом с телескопическими секциями. При выгрузке покрытой детали, следующая деталь может сразу подаваться через свободную камеру подачи. Особенно полезно представляется использовать по меньшей мере 2, по меньшей мере 2, по меньшей мере 3 или, по меньшей мере 4 камеры подачи. По данному изобретению, благодаря относительно небольшим размерам камеры подачи, по сравнению с известными устройствами, множество таких камер может использоваться в одном устройстве. В особенно предпочтительном варианте конструктивного исполнения, используется множество зон предварительного нагрева (или камер предварительного нагрева), следовательно, возможно дальнейшее увеличение производительности. Каждая камера подачи снабжается, предпочтительно, зоной предварительного нагрева (или камерой предварительного нагрева). В результате, возможно дальнейшее увеличение производительности.

Благодаря такой конфигурации, устройство по данному изобретению может иметь сравнительно небольшие размеры. Благодаря тому, что вал проходит через телескопические секции, приводной блок вал может быть размещен вне камеры подачи. Это особенно выгодно, поскольку приводной блок характеризуется определенными размерами и снабжен чувствительными компонентами. По данному изобретению, выбор определенной конфигурации устройства позволяет поместить приводной блок за пределами зоны с особо высокими температурами и появления пыли. Конфигурация канала для вала в форме телескопического канала, выполненного на стороне канала подачи, направленного от зоны обработки и телескопирующего в наружу, позволяет размещать уплотнения и направляющие для телескопического канала как можно дальше от зоны обработки для снижения износа и обеспечения сравнительно простого обслуживания данного устройства. Абразивная пыль, сокращающая срок службы подвижных частей, неизбежно возникает в зоне обработки устройства. Чем меньше подвижных частей размещено в области, подверженной воздействию абразивной пыли, тем ниже затраты связанные с техническим обслуживанием. По данному изобретению, предлагаемое устройство позволяет размещать чувствительные детали такие, как уплотнения, в промежуточной области телескопических секций, направляющих телескопических секций, приводные блоки и направляющие приводных блоков, расположенные за пределами зоны обработки и на сравнительно большом удалении от указанной зоны самой высокой тепловой и пылевой нагрузки. Более того, устройство по данному изобретению может иметь область относительно невысокого разряжения, поскольку приводной блок и тележка вала манипулятора могут размещаться вне камер. Поэтому использование небольшого вакуумного насоса вполне достаточно для работы устройства.

Манипулятор оснащен по меньшей мере валом и держателем. Манипулятор может иметь более одного вала, при этом валы вращаются предпочтительно соосно. Держатель может иметь более одного удерживающего звена. Отсюда совершенно очевидна необходимость разделения по меньшей мере держателя на два или более удерживающего звена, что позволяет, в каждом случае, удерживать одну или более деталей (например, фиксирующие штифты). Детали могут вращаться вокруг своих осей на держателе для получения как можно более равномерного покрытия. Кроме того, держатель может вращаться вокруг продольной оси вала (валов). Дополнительные траектории перемещения держателя, повышающие равномерность покрытия деталей, также предусмотрены данным изобретением.

По одному варианту исполнения, устройство содержит зону предварительного нагрева. Указанная зона служит для предварительного нагрева деталей. Предпочтительно, данная зона выполняется между камерой подачи и зоной обработки. По предложенному способу, одна деталь вводится для обработки в камеру подачи и крепится к держателю. После закрытия камеры подачи для изоляции последней от окружающей среды, указанная камера должна вакуумироваться. Затем, деталь может перемещаться в зону предварительного нагрева для нагрева до повышенной температуры. Затем, деталь перемещается из зоны предварительного нагрева в зону обработки для нанесения покрытия. После нанесения покрытия, обработанная деталь может извлекаться из зоны обработки и подаваться в камеру подачи, которая может служить также и для выгрузки покрытых деталей.

Зона предварительного нагрева, а также зона обработки выполнена предпочтительно, в виде газонепроницаемых камер. Камера подачи выполнена, предпочтительно, в виде газонепроницаемой камеры. По одному варианту исполнения, между камерой подачи и зоной обработки или камерой обработки выполнено закрываемое газонепроницаемое отверстие для прохода деталей, прикрепленных к держателю. По одному варианту исполнения, кроме камеры подачи, зоны обработки или камеры обработки, закрываемое газонепроницаемое отверстие для прохода деталей, прикрепленных к держателю, выполнено, предпочтительно, между камерой подачи и зоной предварительного нагрева, а также между последней и зоной обработки.

По данному изобретению, под «камерой» понимается часть устройства ограниченное в пространстве с одной стороны. Данное ограничение может быть выполнено в виде закрытой стенки, или стенки с одним или более отверстиями. Указанные отверстия могут быть закрываемыми, в частности, закрываемыми для обеспечения газонепроницаемости. Камеры и, в частности, устройство в целом, выполнены газонепроницаемыми в закрытом состоянии. В контексте данного изобретения, «газонепроницаемость» означает, что скорость утечки через уплотнение в пространстве, именуемым «газонепроницаемым» (например, камера обработки), или через «газонепроницаемое» закрытое отверстие или уплотнение, ниже, чем 1*10^-2 мбар*л/с, в частности, ниже, чем 5*10^-3 мбар*л/с Указанная скорость утечки через уплотнение измеряется, предпочтительно, при 20°С и давлении окружающей среды, равном 1013 гПа.

Не исключается, что камеры имеют дополнительные отверстия, не указанные в данном описании. Указанные отверстия выполнены закрываемыми относительно окружающей среды в случае «газонепроницаемых» камер. В частности, камера подачи имеет по меньшей мере одно отверстие для введения в нее деталей. Детали с нанесенным покрытием могут удаляться из устройства через указанное отверстие или через дополнительное закрываемое отверстие.

В одном варианте исполнения, отверстие подачи камеры подачи выполнено на стороне последней, обращенной к зоне подачи. При таком исполнении камера подачи выполнена, предпочтительно, смещаемой, в частности, в направлении продольной оси манипулятора. В этом случае отверстии подачи открывается, в частности, перемещением камеры подачи вдоль продольной оси манипулятора к телескопическим секциям, вдвигаемым таким образом друг в друга, воздействуя на держатель. Для закрытия отверстия подачи камера подачи отводится держателем назад, к зоне обработки, герметично закрывая, таким образом, камеру подачи. Держатель, в частности, не перемещается при открытии/закрытии камеры подачи (положение подачи). Наружная стенка камер предварительного нагрева и обработки могут иметь, в частности, уплотнение для герметичного закрытия отверстия подачи. Камера подачи выполнена перемещаемой, в частности, по направляющим, в частности, по тем же, что и приводной блок.

Кроме того, камера подачи имеет предпочтительно закрываемый выход к зоне обработки или к зоне предварительного нагрева. Зона предварительного нагрева, в случае исполнения в виде камеры, имеет по меньшей мере один выход к камере подачи и по меньшей мере один к зоне обработки. Один или два выхода могут герметично закрываться; предпочтительно, выход к камере подачи закрывается герметично, поскольку давление окружающей среды может временно преобладать в камере подачи. Зона обработки, если выполнена в виде камеры, может иметь закрываемый выход к камере подачи, а также к зоне предварительного нагрева, в случае наличия последней. Кроме того, камера обработки может иметь дополнительные отверстия, в частности закрываемые отверстия для введения источников материала, в частности, брусков материала покрытий. Кроме того, одна или более камер, в частности, камеры подачи или обработки, могут иметь вытяжные отверстия для подключения одного или более вакуумных насосов.

В одном конструктивном исполнении канал имеет по меньшей мере три, предпочтительно, четыре, и особенно предпочтительно по меньшей мере пять телескопических секций. По данному изобретению, число телескопических секций ограничено, предпочтительно максимум 12, более предпочтительно, 8 и особо предпочтительно по меньшей мере 6 телескопическими секциями. При использовании слишком большого числа телескопических секций, увеличиваются число точек уплотнения и число каналов, что создает отрицательный эффект. Характеристики, приведенные в данном описании, на телескопические секции относительно промежуточных областей, промежуточных экстракторов, уплотнений, противоскручивающих устройств, а также направляющих, по данному изобретению, относятся к множеству, в частности во всем телескопическим секциям.

Канал имеет, предпочтительно, одно или более противоскручивающих устройств для предотвращения скручивания телескопических секций. Устройство предотвращения скручиванию может состоять из соединительной пластины, выполненной между участком наружной окружности телескопической секции и направляющей, в частности направляющий рельс. Соединительная пластина перемещается на направляющей, следовательно, она перемещается вместе с телескопическими секциями вдоль продольной оси. Следует избегать скручивания телескопических секций и их чрезмерного механического нагружение, также как и направляющих скольжения.

Уплотнение, выполненное в промежуточной области, может состоять из одного или более уплотнительных элементов, например, в частности, уплотнительных колец (например, кольца квадратного сечения или уплотнительные кольца круглого сечения). Два уплотнительных элемента могут формировать уплотнительное промежуточное пространство. Предлагаемое устройство может иметь экстрактор в вышеуказанной области для получения отрицательного давления в уплотнительном промежуточном пространстве. Уплотнение, может иметь по меньшей мере два уплотнительных кольца, выполненных разнесенными в промежуточной области для формирования одного промежуточного пространства. Отрицательное давление может быть установлено в промежуточном пространстве с помощью экстрактора. Это обеспечивает определенное преимущество, заключающееся в том, что исключается проникновения окружающего воздуха даже при возникновении трещин или задиров.

Направляющая, в частности, направляющая скольжения, может размещаться в промежуточной области для содействия подвижности телескопических секций внутри друг друга, и обеспечения свободного подталкивания или скольжения внутри друг друга. Направляющая включает по меньшей мере один внутренний элемент на внешней окружности телескопической секции меньшего диаметра и по меньшей мере одного наружного элемента на внутренней окружности телескопической секции большего диаметра. Внутренний элемент направляющей, предпочтительно, выступает на по меньшей мере 50% длины телескопической секции, более предпочтительно, на по меньшей мере 70% и, более предпочтительно, на по меньшей мере 90% длины этой секции, к которой прикреплен элемент в направлении продольной оси манипулятора. Следовательно, в выдвинутом положении, часть внутреннего элемента направляющей, большая часть (>50%) может располагаться за пределами промежуточной области. Это позволяет телескопическим секциям проталкиваться друг в друга на большую длину, что позволяет значительно проталкиваться манипулятору во внутреннюю область устройства. Любые направляющие могут использоваться в качестве подходящих направляющих, знакомых специалисту в данной области техники, в частности, скользящие направляющие. Каждая телескопическая секция, предпочтительно, имеет по меньшей мере одну направляющую в частности по меньшей мере две направляющие.

По данному изобретению, «первая телескопическая секция» относится к секции с минимальным диаметром поперечного сечения по сравнению с другими телескопическими секциями. По данному изобретению, «самая крупная телескопическая секция» относится к секции с максимальным диаметром поперечного сечения по сравнению с другими телескопическими секциями. Кроме того, телескопическая секция, соединенная с камерой подачи, называется в данном описании «базовой секцией». В одном конструктивном исполнении первая телескопическая секция соединена с приводным блоком. В другом конструктивном исполнении самая крупная телескопическая секция соединена с приводным блоком. Указанное соединение представляет собой предпочтительно газонепроницаемое исполнение. Кроме того, оно выполнено с помощью фланцев. Телескопические секции совместно формируют внешне замкнутое пространство внутри канала. Телескопические секции имеют отверстия, выполненные вдоль продольной оси манипулятора, для прохода вала сквозь последнего. Указанные отверстия могут быть выполнены с отверстия увеличенных размеров, поскольку в это области нет необходимости в уплотнениях. Телескопические секции могут иметь круглое сечение и, следовательно, могут называться «цилиндрическими секциями». В другом варианте, поперечное сечение может быть прямоугольным, многоугольным, а также любой иной формы, поскольку форма прилегающих секций согласованы между собой. Телескопические секции выполнены, предпочтительно, с отверстиями расположенными только вдоль продольной оси манипулятора, и, иными словами, указанные секции представляют собой закрытую конструкцию, т.е. в области боковых поверхностей. Однако при наличии отверстий, последние выполнены в газонепроницаемом исполнении.

Выражение, что имеется по меньшей пере «две телескопических секции, задвигаемых друг в друга» означает, что одна из двух телескопических секций, а именно секция меньшего диаметра, может по меньшей мере быть задвинута (в частности по меньшей мере на 50%, по меньшей мере на 70% или по меньшей мере на 90% длины меньшей телескопической секции) в другую телескопическую секцию. Каждая задвигаемая телескопическая секция по данному изобретению, задвигается предпочтительно в другую телескопическую секцию, за исключением самой крупной телескопической секции. Телескопическая секция может задвигаться в базовую секцию, выполненный на камере подачи. В этом случае базовая секция имеет, безусловно, больее крупный диаметр, чем диаметр задвигаемой в нее телескопической секции. Сама базовая секция, частности, не задвигается в следующую телескопическую секцию. Предпочтительно, базовая секция жестко соединена, например фланцем, с камерой подачи. Сумма значений длины телескопических секций по меньшей мере равна расстоянию между положением подачи в камере подачи, в котором манипулятор расположен при подаче деталей, и положением нанесения покрытия в зоне обработки, в котором расположен держатель манипулятора в процессе нанесения покрытия.

Приводной блок выполнен, в частности, перемещаемым вдоль продольной оси манипулятора. Подвижность может достигаться, предпочтительно, посредством направляющих, протянутых параллельно продольной оси манипулятора и под ней. Направляющие могут быть выполнены, в частности, в виде рельсов, а приводной блок может также перемещаться на направляющих, в тележке. Камера подачи в подвижном исполнении может также перемещаться по направляющим, в частности, по тем же, что и приводной блок.

Способ

По данному изобретению, способ для нанесения покрытий на детали, в частности на лопатки турбин, включает следующие операции:

- введение одной или более деталей в камеру подачи устройства в соответствие с данным изобретением и прикрепление детали к держателю,

- или введение одной или более деталей, прикрепленных к держателю, от камеры подачи устройства по данному изобретению и прикрепление держателя к манипулятору;

- перемещение деталей посредством манипулятором из камеры подачи в зону обработки или в зону предварительного нагрева, затем в зону обработки,

- нанесение покрытия на деталь в зоне обработки, и

- удаление покрытой детали из устройства, при этом, во время перемещении детали в зону обработки, или в зону предварительного нагрева, телескопические секции задвигаются друг в друга.

Покрытие, наносимое по способу данного изобретения, является, предпочтительно, теплоизолирующим покрытием, содержащим, в частности, ZrO₂, стабилизированная Y₂O₃, муллит, Al₂O₃, СеО₂, редкоземельные цирконаты, редкоземельные окислы, а также метало/стекло композитные материалы, или состоящее из них. Материал покрытия содержит, предпочтительно, ZrO₂ стабилизированная Y₂O₃, Gd₂O₃, Yb₂O₃, а также Nd₂O₃, и, в частности, материал покрытия сформирован из них. По одному варианту исполнения, материал покрытия может содержать металлы или окислы металлов, или быть сформированным из них. В частности, это - металлы или окислы металлов, на основе никеля, хрома, а также кобальта, например NiCoCrAIY.

Кроме того, способ предпочтительно включает вставку и по меньшей мере частичное испарение источника материала, в частности, слитка или материала покрытия.

Нанесение покрытия реализуется, предпочтительно, в вакууме под давлением <50 Па, <40 Па, <30 Па, <20 Па или ниже чем <10 Па. Нанесение покрытия реализуется при температуре равной по меньшей мере 800°С, в частности, 850°С или по меньшей мере 900°С. Температура не должна превышать, предпочтительно, 1250°С, 1200°С или 1100°С.

Более подробная последовательность реализации, по предпочтительному варианту исполнения, приведена ниже, где каждый шаг процесса, по указанному предпочтительному варианту исполнения, взятый в комбинации с пунктом 12 формулы изобретения, формирует самостоятельное предпочтительное уточнение способа по данному изобретению.

- Вставка одной или более деталей в камеру подачи устройства в соответствие с данным изобретением и прикрепление детали к держателю;

- или вставка одной или более деталей, прикрепленных к держателю, в камеру подачи устройства по данному изобретению и прикрепление держателя к манипулятору;

- Закрытие закрываемого отверстия подачи камеры подачи,

- Вакуумирование камеры подачи,

- Открытие закрываемого отверстия между камерой подачи и зоной предварительного нагрева или между камерой подачи и зоной обработки.

- Перемещение детали, прикрепленной к манипулятору, от камеры подачи в зону обработки, или в зону предварительного нагрева, и, затем, в зону обработки, проталкиванием телескопических секций друг в друга,

- вращение детали на манипуляторе в зоне обработки при нанесении покрытия в указанной зоне,

- извлечение покрытой детали, прикрепленной к манипулятору, из зоны обработки, и ее возврат в камеру подачи, выдвинутыми телескопическими секциями,

- закрытие закрываемого отверстия между камерой подачи и зоной предварительного нагрева, или между камерой подачи и зоной обработки,

- открытие закрываемого отверстия подачи или разгрузочного отверстия камеры подачи, и

- удаление покрытой детали из устройства.

Описание чертежей

На фиг. 1 показано устройство по данному изобретению с четырьмя секциями 150, 160, 170, 140, в котором телескопическая секция, называемая базовой секцией140, соединена с камерой подачи. Телескопические секции выполнены задвигаемыми друг в друга. Телескопическая секция 170 выполнена задвигаемой в базовую секцию 140. Направление возможного перемещения показано стрелками на телескопических секциях. Камера 120 подачи и базовая секция 140 перемещаются совместно, их направление обозначено общей стрелкой. Манипулятор (не показан), оснащенный валом, соединенным с приводным блоком

вращающимся внутри телескопических секций. Приводной блок 200 выполнен на тележке 220, перемещающейся по направляющим, а именно, направляющим 210. Телескопические секции 160 и 170 защищены против скручивания посредством соответствующих устройств 190 предотвращения скручивания. Указанные устройства соединены между телескопическими секциями и направляющими 210. Устройство имеет камеру подачи 120, снабженной каналом, включающим телескопические секции 150, 160 и 170, а также базовую секцию 140. Канал размещен в конце камеры подачи 120, повернутой от зоны обработки. Камера 120 подачи перемещается по направляющим 210 для открытия и закрытия отверстия подачи, выполненного на стороне, обращенной к зоне обработки камеры 120 подачи.

На фиг. 2 показан детальный вид телескопических секций 160, 170, используемых в соответствие с данным изобретением, и базовой секции 140. Промежуточные области 230 сформированы между участком наружной окружности соответствующей меньшей телескопической секции 160, 170 и участком внутренней окружности прилегающей большей телескопической секции 140 или базовой секции 140. Уплотнения 240 и направляющие 250 скольжения выполнены в промежуточных областях. Также показано устройство 190 предотвращения скручивания. Последнее, по данному изобретению, выполнено предпочтительно на наружной окружности большей телескопической секции, расположенной напротив уплотнений 240.

На фиг. 3 показано устройство по данному изобретению с телескопическими секциями, вдвинутыми друг в друга, при этом видна только базовая секция 140. Манипулятор (не показан) вдвинут через камеру подачи 120 в зону обработки (не показана). Приводной блок 200 выполнен на тележке 220, выполненный с возможностью перемещения по направляющим 210.

Перечень ссылочных позиций

120 Камера подачи

140 Базовая секция

150 Первая телескопическая секция

160 Вторая телескопическая секция

170 Третья телескопическая секция

190 Устройство предотвращения скручивания

200 Приводной блок

210 Направляющие

220 Тележка

230 Промежуточная область

240 Уплотнение

250 Направляющая скольжения

Claims

1. Устройство для нанесения покрытия на одну или более деталей методом физического осаждения из газовой фазы (PVD), содержащее по меньшей мере одну камеру (120) подачи и по меньшей мере одну камеру для нанесения покрытия,

отличающееся тем, что оно содержит по меньшей мере один манипулятор с держателем, к которому обеспечена возможность прикрепления одной или более деталей,

при этом держатель выполнен по меньшей мере частично подвижным,

манипулятор выполнен с возможностью смещения в направлении своей продольной оси, и

держатель выполнен с возможностью перемещения в направлении продольной оси манипулятора от камеры (120) подачи в камеру для нанесения покрытия,

манипулятор имеет вал, выполненный с возможностью введения в камеру (120) подачи и подходящий для приведения в движение держателя или держателя и одной или более деталей, расположенных на держателе,

камера (120) подачи содержит трубопровод, расположенный на стороне камеры подачи и направленный от камеры для нанесения покрытия,

трубопровод имеет по меньшей мере две телескопические секции (140, 150, 160, 170), выполненные вдвигаемыми друг в друга, а указанный вал манипулятора проходит через указанные телескопические секции,

первая телескопическая секция (150) имеет меньший диаметр, чем вторая телескопическая секция (160),

по меньшей мере одно уплотнение (240) размещено в промежуточной области (230) между участком наружного периметра первой телескопической секции (150) и участком внутреннего периметра второй телескопической секции (160).

2. Устройство по п. 1, в котором сумма значений длины телескопических секций (140, 150, 160, 170), по меньшей мере, равна расстоянию между положением подачи в камере (120) подачи, в котором держатель манипулятора расположен при подаче одной или более деталей, и положением нанесения покрытия в камере для нанесения покрытия, в котором держатель манипулятора расположен в процессе нанесения покрытия.

3. Устройство по п. 1 или 2, которое имеет камеры (120) подачи, каждая из которых снабжена манипулятором и трубопроводом с телескопическими секциями (140, 150, 160, 170).

4. Устройство по любому из пп. 1-3, в котором телескопическая секция (150) самого малого диаметра связана с приводным блоком (200).

5. Устройство по любому из пп. 1-4, в котором трубопровод имеет по меньшей мере 3, по меньшей мере 4 или по меньшей мере 5, в частности максимум 12, максимум 8 или максимум 6 телескопических секций (140, 150, 160, 170).

6. Устройство по любому из пп. 1-5, в котором трубопровод имеет одно или более устройств (190) предотвращения скручивания для предотвращения скручивания телескопических секций (140, 150, 160, 170).

7. Устройство по п. 1, в котором в промежуточной области (230) между двумя уплотнительными элементами (240) выполнен экстрактор.

8. Устройство по п. 1 или 7, в котором в промежуточной области (230) выполнена по меньшей мере одна направляющая (250) скольжения для обеспечения возможности перемещения телескопических секций (140, 150, 160, 170) внутри друг друга.

9. Устройство по п. 1, в котором указанный вал манипулятора соединен с приводным блоком (200) за пределами камеры (120) подачи.

10. Устройство по п. 9, в котором приводной блок (200) выполнен с возможностью перемещения вдоль продольной оси манипулятора, в частности по направляющим (210).

11. Устройство по любому из пп. 1-3, 9, в котором камера (120) подачи выполнена с возможностью перемещения по направляющим (210) для открытия и закрытия отверстия подачи камеры (120) подачи, выполненного на стороне, обращенной к камере нанесения покрытия.

12. Устройство по п. 1, в котором одна или более деталей представляют собой лопатки турбин.

13. Способ нанесения покрытия на одну или более деталей методом физического осаждения из газовой фазы (PVD) с использованием устройства по любому из пп. 1-11, характеризующийся тем, что проводят следующие операции:

- введение одной или более деталей в камеру (120) подачи и прикрепление одной или более деталей к держателю, прикрепленному к манипулятору,

- или введение одной или более деталей, прикрепленных к держателю, в камеру (120) подачи и прикрепление держателя к манипулятору;

- перемещение указанных одной или более деталей посредством манипулятора из камеры (120) подачи в камеру для нанесения покрытия или в камеру предварительного нагрева и затем в камеру для нанесения покрытия с задвиганием телескопических секций (140, 150, 160, 170) одна в другую;

- нанесение покрытия на одну или более деталей в камере для нанесения покрытия и

- выгрузка одной или более деталей с нанесенным покрытием.

14. Способ по п. 13, согласно которому покрытие наносят на одну или более деталей, представляющих собой лопатки турбин.