本發(fā)明涉及由復(fù)合材料制成的部件的制造，并且更具體地，涉及通過(guò)纖維預(yù)成型件的氣相中化學(xué)滲透的固結(jié)或致密化期間所使用的設(shè)備和工具，該纖維預(yù)成型件旨在至少形成復(fù)合材料部件的增強(qiáng)。

背景技術(shù)：

1、通過(guò)將待固結(jié)或致密化的一種或多種纖維預(yù)成型件裝載在烘爐中，常規(guī)地進(jìn)行通過(guò)氣相中化學(xué)滲透（也稱為“cvi”，來(lái)自于“化學(xué)氣相滲透”）的固結(jié)或致密化。在文獻(xiàn)wo2018/104640?a1和wo?2015/044562?a1中特別地描述了這種烘爐。

2、烘爐通常包括反應(yīng)氣體注入?yún)^(qū)，含有構(gòu)成基質(zhì)的材料的一種或多種氣體前體。然后，將這些反應(yīng)氣體引入到烘爐的均質(zhì)化區(qū)，允許均質(zhì)化所述氣體的溫度和組成，然后，進(jìn)入其中布置有待致密化或固結(jié)的預(yù)成型件的反應(yīng)區(qū)。

3、調(diào)節(jié)烘爐中的溫度和壓力，以允許反應(yīng)氣體在纖維預(yù)成型件的孔隙內(nèi)擴(kuò)散。因此，反應(yīng)氣體可以通過(guò)反應(yīng)氣體的一種或多種組分的分解或幾種組分之間的反應(yīng)，形成構(gòu)成基質(zhì)的材料的沉積，這些組分形成基質(zhì)的前體。

4、然后，氣體進(jìn)入耗盡區(qū)，在耗盡區(qū)內(nèi)所述氣體完成被消耗，然后，通過(guò)所產(chǎn)生的氣體的噴出區(qū)而被排空。

5、然而，這種固結(jié)或致密化技術(shù)涉及長(zhǎng)的生產(chǎn)周期，尤其與實(shí)際地用于致密化或固結(jié)預(yù)成型件的時(shí)間相比。實(shí)際上，嚴(yán)格地說(shuō)，在能夠進(jìn)行致密化或固結(jié)之前，需要將纖維預(yù)成型件裝載在烘爐中，測(cè)量烘爐的泄漏速率，并且加熱烘爐，以達(dá)到期望的溫度。一旦致密化或固結(jié)步驟已經(jīng)完成，仍然需要冷卻烘爐，卸載部件，然后清潔和準(zhǔn)備烘爐用于下一個(gè)循環(huán)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在克服上述缺點(diǎn)。

2、為此目的，本發(fā)明提出了一種用于在氣相中至少一個(gè)纖維預(yù)成型件的固結(jié)或致密化的可移除工具，該纖維預(yù)成型件被構(gòu)造成布置在烘爐中，所述可移除工具的特征在于，它包括均質(zhì)化室和耗盡室，所述均質(zhì)化室包括至少一個(gè)進(jìn)氣孔，所述耗盡室包括至少一個(gè)出氣孔，可移除工具還包括反應(yīng)室，所述反應(yīng)室布置在均質(zhì)化室和耗盡室之間，并且被構(gòu)造成接收至少一個(gè)纖維預(yù)成型件，并且通過(guò)穿孔板，反應(yīng)室與均質(zhì)化室和耗盡室隔開。

3、“均質(zhì)化室”是指被構(gòu)造成均質(zhì)化通過(guò)一個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣孔進(jìn)入的一種或多種氣體的組成和溫度的室?！昂谋M室”是指被構(gòu)造成在一種或多種氣體通過(guò)一個(gè)或多個(gè)出氣孔離開之前，耗盡一種或多種氣體的室?！昂鏍t”優(yōu)選地指代被構(gòu)造用于在氣相中的化學(xué)滲透操作的烘爐。

4、因此，根據(jù)本發(fā)明的可移除工具允許大大地增加用于在氣相中化學(xué)滲透的烘爐可用于有效地進(jìn)行致密化或固結(jié)操作期間的時(shí)間。實(shí)際上，均質(zhì)化區(qū)、反應(yīng)區(qū)和耗盡區(qū)是需要重復(fù)清潔和維護(hù)的區(qū)，因?yàn)樗鼈兪亲畋┞队诜磻?yīng)氣體的區(qū)。通過(guò)使用直接地整合了均質(zhì)化區(qū)、反應(yīng)區(qū)和耗盡區(qū)的可移除工具，可以進(jìn)行重復(fù)清潔、維護(hù)和制備操作，而不固定烘爐。因此，當(dāng)同時(shí)地使用烘爐時(shí)，可以在第一可移除工具上進(jìn)行清潔和制備步驟，例如用第二可移除工具使纖維預(yù)成型件致密化或固結(jié)。

5、此外，由于此類可移除工具，可以通過(guò)裝載和卸載可移除工具，將烘爐維持在正確的溫度和壓力條件下。因此，不再需要進(jìn)行加熱和冷卻烘爐的步驟，烘爐保持在一定溫度，而可移除工具被分開地加熱或冷卻。

6、因此，由于這種可移除的工具，用于氣相中化學(xué)滲透的烘爐使用幾乎專門地限于致密化或固結(jié)操作，因此大大地提高了可能的生產(chǎn)率。

7、此外，這種可移除工具的使用允許節(jié)省反應(yīng)氣體，因?yàn)榉磻?yīng)區(qū)（這里限于反應(yīng)室）的尺寸非常有限。通過(guò)允許爐的更適度的尺寸，特別地關(guān)于真空組或流出物處理單元，反應(yīng)氣體消耗的這種減少還允許與設(shè)備相關(guān)的成本的降低。

8、根據(jù)本發(fā)明的另一特定特征，可移除工具至少部分地由導(dǎo)電材料制成，并且包括電連接端子。

9、因此，可移除工具可連接至存在于烘爐中的電端子，以用作電阻。因此，可移除工具能夠加熱存在于其反應(yīng)室中的纖維預(yù)成型件和可能地加熱存在于所述可移除工具中的一種或多種反應(yīng)氣體。

10、根據(jù)本發(fā)明的特定特征，可移除工具由石墨制成。

11、本發(fā)明還涉及被構(gòu)造成布置在烘爐中的裝載裝置，所述裝載裝置包括根據(jù)本發(fā)明的可移除工具和布置在可移除工具的反應(yīng)室中的至少一個(gè)纖維預(yù)成型件。

12、根據(jù)本發(fā)明的特定特征，裝載裝置包括至少一個(gè)成形件，纖維預(yù)成型件保持在該成形件中，該成形件設(shè)置在可移除工具的反應(yīng)室中。

13、因此，纖維預(yù)成型件可以自由地被布置在可移除工具的反應(yīng)室中，或保持在一個(gè)或多個(gè)成形件中。

14、根據(jù)本發(fā)明的特定特征，所述至少一個(gè)成形件包括多個(gè)成形殼體，每個(gè)成形殼體由面向彼此的第一表面和第二表面形成，并且旨在容納纖維預(yù)成型件，每個(gè)第一表面或第二表面包括保持元件，所述保持元件相對(duì)于所述表面突出，并且延伸到旨在與纖維預(yù)成型件接觸的端面，每個(gè)成形殼體在位于所述殼體的第一表面和第二表面之間的至少一個(gè)進(jìn)氣口與至少一個(gè)出氣口之間延伸。

15、“端面”是指實(shí)際上與放置在成形殼體中的纖維預(yù)成型件接觸的保持元件的表面。因此，當(dāng)纖維預(yù)成型件被放置在成形殼體中時(shí)，保持元件的整個(gè)端面必須與纖維預(yù)成型件接觸。

16、這種成形件完美地適于根據(jù)本發(fā)明的可移除工具，并且允許進(jìn)一步減少反應(yīng)氣體的消耗，而增加可以同時(shí)地被固結(jié)或致密化的纖維預(yù)成型件的量。此外，這種類型的沒(méi)有穿孔的成形件需要較少的維護(hù)和清潔操作，同時(shí)更堅(jiān)固。

17、本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種用于通過(guò)氣相中化學(xué)滲透的固結(jié)或致密化的設(shè)備，該設(shè)備包括根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)可移除工具，所述設(shè)備還包括至少一個(gè)cvi烘爐，該cvi烘爐包括至少一個(gè)氣體噴射器和氣體排空系統(tǒng)，該cvi烘爐能夠接收可移除工具，使得可移除工具的至少一個(gè)進(jìn)氣孔連接至該cvi烘爐的至少一個(gè)氣體噴射器，該cvi烘爐被構(gòu)造成加熱或熱絕緣所述可移除工具。

18、“cvi烘爐”是指用于“化學(xué)氣相滲透”的cvi型烘爐，即，被構(gòu)造用于在氣相中進(jìn)行滲透操作的烘爐。

19、設(shè)備中若干cvi烘爐的存在允許提高生產(chǎn)率，但也可以提供更大的靈活性，并允許進(jìn)行固結(jié)和致密化方法或甚至進(jìn)行混合方法的更多變化。因此，可以將相同的裝載的可移除工具連續(xù)地放置在兩個(gè)cvi烘爐中，這些烘爐具有例如注入的一種或多種氣體的溫度、壓力或組成的不同條件。

20、根據(jù)本發(fā)明的特定特征，在可移除工具至少部分地由導(dǎo)電材料制成，并且包括電連接端子的情況下，cvi烘爐還包括電連接端子，cvi烘爐適于接收可移除工具，使得cvi烘爐的電連接端子被連接到可移除工具的電連接端子。

21、因此，可移除工具可以起電阻的作用，因此，能夠加熱存在于其反應(yīng)室中的纖維預(yù)成型件和可能地加熱存在于所述可移除工具中的反應(yīng)氣體。

22、根據(jù)本發(fā)明的特定特征，設(shè)備還包括至少一個(gè)預(yù)加熱烘爐，所述預(yù)加熱烘爐能夠接收根據(jù)本發(fā)明的可移除工具，并且被構(gòu)造成預(yù)加熱或熱絕緣所述可移除工具。

23、預(yù)加熱烘爐的存在允許進(jìn)行預(yù)加熱，即，加熱或甚至加壓裝載有纖維預(yù)成型件的可移除工具，不需要阻塞cvi烘爐，該cvi烘爐被構(gòu)造成用于在氣相中固結(jié)或致密化。因此，cvi烘爐可以專用于固結(jié)或致密化步驟本身，在預(yù)加熱烘爐中進(jìn)行裝載裝置的預(yù)加熱。因此，可以提高生產(chǎn)率。

24、根據(jù)本發(fā)明的另一特定特征，設(shè)備還包括至少一個(gè)冷卻室，所述冷卻室能夠接收根據(jù)本發(fā)明的可移除工具，并且被構(gòu)造成冷卻所述可移除工具。

25、冷卻室的存在允許冷卻固結(jié)的或致密的一個(gè)或多個(gè)部件所裝載的可移除工具，不需要阻塞cvi烘爐，cvi烘爐被構(gòu)造成在氣相中的固結(jié)或致密化。因此，cvi烘爐可以專用于固結(jié)或致密化步驟本身，在冷卻室中進(jìn)行固結(jié)或致密化部件的冷卻。因此，可以提高生產(chǎn)率。

26、因此，可移除工具通常從冷卻室離開根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備。然而，冷卻室也可以是可移除工具從其進(jìn)入根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的入口。實(shí)際上，通過(guò)在使可移除工具通過(guò)傳送隧道傳送到預(yù)加熱烘爐或進(jìn)入cvi烘爐之前，將可移除工具裝載到冷卻室中，與如果所述預(yù)加熱或cvi烘爐直接地向外開放相比，限制預(yù)加熱烘爐或cvi烘爐的熱損失。

27、根據(jù)本發(fā)明的另一特定特征，設(shè)備包括至少一個(gè)傳送隧道，所述傳送隧道被構(gòu)造成允許可移除工具至少在cvi烘爐與另一個(gè)cvi烘爐、預(yù)加熱烘爐或冷卻室之間移動(dòng)。

28、這種傳送隧道的使用允許容易地在cvi烘爐、預(yù)加熱烘爐和冷卻室之間移動(dòng)可移除工具。

29、優(yōu)選地，傳送隧道包括至少兩個(gè)開口，并且形成允許成形工具移動(dòng)的封閉通道。優(yōu)選地，傳送隧道的每個(gè)開口能夠與cvi烘爐的門、預(yù)加熱烘爐或冷卻室形成密封接觸。

30、優(yōu)選地，傳送隧道至少部分地由絕熱材料制成，也就是說(shuō)由防止隧道的外部與內(nèi)部之間的熱交換的材料制成。因此，通過(guò)限制可移除工具在其通過(guò)傳送隧道期間的熱損失，保持其溫度，這在設(shè)備的兩個(gè)烘爐之間進(jìn)行傳遞的情況下是特別地有利的。

31、因此，設(shè)備具有模塊化構(gòu)造，每個(gè)cvi烘爐、每個(gè)預(yù)加熱烘爐和每個(gè)冷卻室對(duì)應(yīng)于模塊。這種具有若干模塊的結(jié)構(gòu)允許在氣相中進(jìn)行化學(xué)滲透方法的極大靈活性。因此，根據(jù)待進(jìn)行的步驟，裝載的可移除工具可以容易地從一個(gè)模塊移動(dòng)到另一個(gè)模塊。

32、本發(fā)明還涉及設(shè)備的用于通過(guò)氣相中化學(xué)滲透的固結(jié)或致密化的用途，該設(shè)備包括至少一個(gè)cvi烘爐、預(yù)加熱烘爐和冷卻室，cvi烘爐包括至少一個(gè)氣體噴射器和氣體排空系統(tǒng)，該用途包括：

33、-?將根據(jù)本發(fā)明的裝載裝置放置在預(yù)加熱烘爐中，并且預(yù)加熱所述裝載裝置，然后

34、-?將裝載裝置放置在cvi烘爐中，使得裝載裝置的可移除工具的至少一個(gè)進(jìn)氣孔連接至cvi烘爐的至少一個(gè)氣體噴射器，然后通過(guò)存在于裝載裝置中的纖維預(yù)成型件的基質(zhì)在氣相中的滲透而固結(jié)或致密化，然后

35、-?將裝載裝置放置在冷卻室中，并且冷卻所述裝載裝置，然后

36、-?從冷卻室移除裝載裝置。

37、然后，從可移除工具可以移除由基質(zhì)所固結(jié)或致密化的部件。

38、在此描述的用途代表固結(jié)或致密化設(shè)備的常規(guī)用途。當(dāng)然，如果添加附加步驟，則不偏離本發(fā)明的范圍。

39、更一般地，本發(fā)明涉及設(shè)備的用于通過(guò)氣相中化學(xué)滲透的固結(jié)或致密化的用途，該設(shè)備包括至少一個(gè)cvi烘爐，該cvi烘爐包括至少一個(gè)氣體噴射器和氣體排空系統(tǒng)，該用途包括：

40、-?將根據(jù)本發(fā)明的裝載裝置放置在cvi烘爐中，使得裝載裝置的可移除工具的至少一個(gè)進(jìn)氣孔連接至cvi烘爐的至少一個(gè)氣體噴射器，然后，通過(guò)基質(zhì)的氣相滲透，使存在于裝載裝置中的纖維預(yù)成形件固結(jié)或致密化，然后

41、-?從cvi烘爐中移除裝載裝置。

42、根據(jù)本發(fā)明的特定特征，設(shè)備的用途還包括，在將裝載裝置放置在cvi烘爐中之前，將裝載裝置放置在預(yù)加熱烘爐中，然后預(yù)加熱所述裝載裝置。

43、根據(jù)本發(fā)明的另一特定特征，設(shè)備的用途還包括，在通過(guò)氣相中滲透的固結(jié)或致密化步驟之后，將裝載裝置放置在冷卻室中，然后冷卻所述裝載裝置。

44、在先前的用途涉及纖維預(yù)成型件的固結(jié)的情況下，以公知的方式，通過(guò)氣體、液體或固體方法可以進(jìn)行附加的致密化步驟，以獲得復(fù)合材料部件。使用根據(jù)本發(fā)明的可移除工具或設(shè)備可以進(jìn)行附加的氣體致密化步驟。