DE102004004424A1 - Active cooling plate of thermostructured composite material and method of making the same - Google Patents

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Jean Michel Larrieu
Gilles Uhrig
Jacques Thebault
Clément Bouquet
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Abstract

Eine aktive Kühltafel (10) umfasst ein erstes Teil (20) und ein zweites Teil (30) aus Thermostruktur-Kompositwerkstoff, die jedes eine Innenseite und eine Außenseite einander gegenüberliegend besitzen, wobei die Teile miteinander durch Verbinden ihrer Innenseiten (21, 31) untereinander zusammengefügt und Kanäle (24) durch Reliefs ausgebildet werden, die in der Innenseite mindestens eines der ersten und zweiten Teile angelegt werden. Die Tafel umfasst ferner eine Abdichtungsschicht (38), die mit mindestens einem der ersten und zweiten Teile verbunden ist und sich von den zusammengefügten Innenseiten dieser beabstandet befindet. DOLLAR A Die Erfindung kann auf die Herstellung von Wärmeaustauscherwänden angewandt werden, wie zum Beispiel die Wände von Verbrennungskammern von Luftfahrtmotoren oder Expansionsdüsen von Rakententriebwerken oder Plasmaeinschlusskammern in Kernfusionsreaktoren.An active cooling panel (10) comprises a first part (20) and a second part (30) of thermostructured composite material, each having an inner side and an outer side opposite each other, the parts being interconnected by interconnecting their inner sides (21, 31) joined together and channels (24) are formed by reliefs which are applied in the inside of at least one of the first and second parts. The panel further includes a sealant layer (38) joined to at least one of the first and second parts and spaced from the joined inner sides thereof. DOLLAR A The invention can be applied to the manufacture of heat exchanger walls, such as the walls of combustion chambers of aviation engines or expansion nozzles of rocket engines or plasma confinement chambers in nuclear fusion reactors.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine aktive Kühltafel aus Thermostruktur-Kompositwerkstoff und ein Verfahren zur Herstellung selbiger.The The present invention relates to an active cooling panel of thermostructured composite material and a process for producing the same.

Unter "aktiver Kühltafel" wird hier eine Tafel verstanden, die von einem Kühlmittel durchlaufen wird, das die Wärme, die von der Tafel aufgenommen wird, wenn sie großer Hitze oder hohen Wärmeströmungen ausgesetzt wird, zumindest partiell ableiten kann.By "active cooling panel" is meant here a panel, that of a coolant is going through that the heat, which is picked up by the board when exposed to high heat or high heat fluxes will be able to derive, at least partially.

Unter Thermostruktur-Kompositwerkstoff versteht man hier einen Kompositwerkstoff, der mechanische Eigenschaften hat, die ihn befähigen, Strukturelemente zu bilden, und der die Fähigkeit aufweist, diese mechanischen Eigenschaften bei hoher Temperatur zu wahren. Die Thermostruktur-Kompositwerkstoffe sind üblicherweise Kompositwerkstoffe des Typs Kohlenstoff/Kohlenstoff (C/C), die eine Verstärkungsstruktur aus Kohlenstofffaser umfassen, die durch eine Kohlenstoffmatrix verdichtet wird. Die Kompositwerkstoffe mit Keramikmatrix (CMC) umfassen eine Verstärkungsstruktur aus feuerfesten Fasern (insbesondere Kohlenstoff- oder Keramikfasern), die durch eine Keramikmatrix verdichtet werden.Under Thermostruktur composite material is understood here as a composite material, which has mechanical properties that enable it to structure elements form and that has the ability to to maintain these mechanical properties at high temperature. The thermostructured composite materials are usually composite materials of carbon / carbon (C / C) type, which is a reinforcing structure made of carbon fiber covered by a carbon matrix is compressed. The composite materials with ceramic matrix (CMC) comprise a reinforcing structure refractory fibers (in particular carbon or ceramic fibers), which are compacted by a ceramic matrix.

Die Erfindung findet insbesondere Anwendung für Verbrennungskammerwände von Luftfahrtmotoren, die von einem Kühlmittel durchlaufen werden, das der in die Kammer eingespritzte Kraftstoff sein kann, oder für Wände von Expansionsdüsen von Raketentriebwerken, die von Flüssigkeit gekühlt werden, die ein Ergol sein kann, das in die Verbrennungskammer von Raketentriebwerken eingespritzt wird, oder auch für Plasmaeinschlusskammerwände in Kernfusionsreaktoren. Bei diesen Anwendungen funktioniert die Tafel zwischen ihrer hohen Temperaturen oder Wärmeströmungen ausgesetzten Seite und der Flüssigkeit, von der sie durchflossen wird, wie ein Wärmeaustauscher.The Invention finds particular application for combustion chamber walls of Aviation engines that are traversed by a coolant that may be the fuel injected into the chamber, or for walls of Expansion nozzles of rocket engines, that of liquid chilled which can be an ergol that enters the combustion chamber of Rocket engines is injected, or for plasma containment chamber walls in nuclear fusion reactors. In these applications, the tablet works between its high Temperatures or heat flows exposed Side and the liquid, from which it flows, like a heat exchanger.

Die Verwendung aktiver Kühltafeln aus Thermostruktur-Kompositwerkstoff für solche Wärmeaustauscherwände erlaubt es, den Betrieb der Systeme, die diese Wärmeaustauscher enthalten, auf höhere Temperaturen zu erweitern und/oder die Dauerhaftigkeit dieser Systeme zu steigern.The Use of active cooling panels thermostructural composite material allowed for such heat exchanger walls it, the operation of the systems containing these heat exchangers on higher temperatures expand and / or increase the durability of these systems.

Die Steigerung der Betriebstemperatur kann eine Steigerung der Leistung, insbesondere der Leistung von Verbrennungskammern oder der Düsen von Luft- oder Raumfahrtmotoren, und sowie eine Reduzierung der verunreinigenden Emissionen bei Luftfahrtmotoren erlauben.The Increasing the operating temperature can increase the power, in particular the performance of combustion chambers or nozzles of air or aerospace engines, and as well as a reduction in contaminating Allow emissions from aviation engines.

Die Herstellung eines Teils aus Thermostruktur-Kompositwerkstoff umfasst im Allgemeinen die Erzeugung einer faserigen porigen Vorform mit einer Form, die der des herzustellenden Teils ähnelt, und die Verdichtung dieser Vorform.The Production of a part of thermo-structure composite material comprises in general, the generation of a fibrous porous preform with a shape similar to that of the part to be produced, and the compression this preform.

Die Verdichtung kann durch ein sog. "Flüssigverfahren" oder durch ein sog. "Gasverfahren" erfolgen. Die Verdichtung durch Flüssigverfahren besteht im Imprägnieren der Vorform mit einer Vorläuferflüssigkeit des Werkstoffs der Matrix, wobei der Vorläufer im allgemeinen ein Harz ist, und im Umformen des Vorläufers, gewöhnlich durch Wärmebehandlung.The Compression can be carried out by a so-called "liquid process" or by a so-called "gas process". The compression by liquid process consists in impregnating the precursor with a precursor liquid the material of the matrix, wherein the precursor is generally a resin is, and in reshaping the precursor, usually by heat treatment.

Das Gasverfahren (auch "chemische Infiltration in Dampfphase" genannt) besteht darin, die Vorform in eine Einschließung zu geben und in diese Einschließung eine reaktive Gasphase einzulassen, die sich unter bestimmten Druck- und Temperaturbedingungen innerhalb der Porosität der Vorform verteilt und dort eine feste Ablagerung durch Zerfall eines oder mehrerer Bestandteile der Gasphase oder Reaktion zwischen mehreren Bestandteilen bildet.The Gas process (also called "chemical Infiltration in vapor phase "called) is to put the preform into an enclosure and into this enclosure one enter reactive gas phase which, under certain pressure conditions, and temperature conditions are distributed within the porosity of the preform and there a solid deposit by disintegration of one or more components forms the gas phase or reaction between several components.

Beide Verfahren, das Flüssigverfahren und die chemische Infiltration in Dampfphase, sind bekannt und können vereint werden, zum Beispiel durch Durchführen einer Vorverdichtung oder Konsolidierung der Vorform durch das Flüssigverfahren, gefolgt von einer chemischen Infiltration in Dampfphase.Both Method, the liquid method and chemical vapor infiltration are known and can be combined be done, for example by performing a pre-compression or Consolidation of the preform by the liquid process, followed by a chemical vapor infiltration.

Ungeachtet des verwendeten Verdichtungsverfahrens weisen Thermostruktur-Kompositwerkstoffe eine Restporosität auf, so dass sie nicht allein zum Bilden von Kühltafeln mit inneren Durchgängen, durch die eine Flüssigkeit fließt, verwendet werden können, denn die Wände solcher Durchgänge sind nicht dicht.regardless of the compression method used have thermostructured composite materials a residual porosity so they are not left alone to form cooling panels with interior passages, through the one liquid flows, can be used because the walls such passages are not tight.

Um diese Schwierigkeit zu überwinden und eine aktive Kühlung durch Flüssigkeitszirkulation mit Verwendung poriger feuerfester Werkstoffe kombinieren zu können, wurden bereits mehrere Lösungen vorgeschlagen.Around overcome this difficulty and active cooling through fluid circulation with the use of porous refractory materials have been already proposed several solutions.

Eine Lösung besteht darin, eine Tafel herzustellen, die eine vordere Platte aus Graphit auf ihrer hohen Temperaturen exponierten Seite hat, und eine hintere Metallplatte herzustellen, insbesondere aus Stahl, in der Kühlmittelzirkulationskanäle ausgebildet werden. Die beiden Platten werden durch Hartlöten mit Einfügen von Metallschichten zusammengefügt, die eine Anpassung zwischen den unterschiedlichen Wärmedehnungskoeffizienten von Stahl und Graphit erlauben. Allerdings ist die Gegenwart von Massivmetall hinsichtlich des Gewichts der Kühltafel nachteilig. Außerdem beschränkt die Länge des Wärmeverlaufs durch die Graphitplatte und die Metallplatte die Kühlkapazität auf der Ebene der exponierten Oberfläche.A solution is to make a board that has a front plate has graphite exposed on its high temperature side, and to produce a rear metal plate, in particular of steel, be formed in the coolant circulation channels. The two plates are made by brazing with insertion of Metal layers joined together, the an adaptation between the different thermal expansion coefficients of Steel and graphite allow. However, the presence of solid metal in terms of the weight of the cooling panel disadvantageous. Furthermore limited the length the heat history through the graphite plate and the metal plate the cooling capacity on the Level of the exposed surface.

Eine weitere Lösung besteht darin, Durchgänge innerhalb eines Thermostruktur-Kompositwerkstoffblocks auszubilden und die Wände dieser Durchgänge durch Hartlöten eines Metallfutters, zum Beispiel aus Kupfer, abzudichten.A another solution There are passages within a thermostructured composite material block train and the walls these passages by brazing a metal lining, for example made of copper, to seal.

Eine weitere Lösung besteht darin, zwei Platten aus Thermostruktur-Kompositwerkstoff herzustellen, wobei einer der Platten Kanäle aufweist, die in ihre Fläche gearbeitet und dazu bestimmt sind, mit einer Seite der anderen Platte zusammengefügt zu werden, wobei das Zusammenfügen durch Hartlöten erfolgt.A another solution is to produce two plates of thermo-structure composite material, wherein one of the plates channels that has in its surface worked and destined to one side of the other plate together to be, with the joining done by brazing.

Diese beiden letztgenannten Lösungen sind zwar hinsichtlich des Gewichts und der Verringerung des Wärmeverlaufs zufriedenstellend, es können jedoch durch Rissbildung des Metallfutters oder des Hartlots infolge wiederholter Expositionen mit sehr hohen Temperaturen und Überbeanspruchungen, die durch die Geometrie der Kanäle induziert wird, Probleme auftreten.These both latter solutions are in terms of weight and the reduction of heat satisfactory, it can however, due to cracking of the metal chuck or braze due to repeated exposure to very high temperatures and overstress, by the geometry of the channels is induced, problems occur.

GEGENSTAND UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGOBJECT AND SUMMARY OF THE INVENTION

Gemäß einem ihrer Aspekte hat die Erfindung die Aufgabe, eine aktive Kühltafel aus Thermostruktur-Kompositwerkstoff zu liefern, die eine effiziente und dauerhafte Abdichtung gegen ein Fluid aufweist, das in den inneren Durchgängen der Tafel zirkuliert.According to one its aspects, the invention has the task of an active cooling board thermostructural composite material to provide an efficient and permanent seal against a fluid that in the inner crossings the board circulates.

Diese Aufgabe wird von einer Tafel des Typs mit einem ersten und einem zweiten Teil aus Thermostruktur-Kompositwerkstoff gelöst, die jeweils eine Innen- und eine Außenfläche umfassen, die einander gegenüberliegen, wobei die Teile miteinander durch Verbinden ihrer Innenseiten untereinander zusammengefügt werden und wobei Kanäle durch Reliefs ausgebildet werden, die in der Innenseite mindestens eines des ersten und zweiten Teils angelegt werden, wobei die Tafel außerdem erfindungsgemäß eine Abdichtungsschicht umfasst, die mit mindestens einem des ersten und des zweiten Teils verbunden ist und sich in Entfernung von den zusammengefügten Innenseiten dieser Teile befindet.These Task is from a blackboard of the type with a first and a second part of thermostructured composite material dissolved, the each comprise an inner and an outer surface, which are opposite each other, the parts being joined together by connecting their inner sides together together be and where channels are formed by reliefs in the inside of at least one the first and second parts are applied, wherein the panel also according to the invention a sealing layer comprising, with at least one of the first and the second part is connected and in distance from the assembled insides of these parts is located.

Eine Besonderheit einer solche Tafel ist, dass die Dichtheit nicht an der Schnittstelle zwischen den Teilen, das heißt auf der Ebene der Wände der Zirkulationskanäle, hergestellt wird, sondern auf einer anderen, von dieser Schnittstelle entfernten Ebene der Tafel.A Special feature of such a table is that the tightness is not on the interface between the parts, ie at the level of the walls of the circulation channels but on another, away from this interface Level of the blackboard.

Daher wird die Unversehrtheit der Abdichtungsschicht und ihrer Verbindung mit dem Thermostruktur-Kompositwerkstoff nicht durch Überbeanspruchungen beeinträchtigt, wie sie aufträten, wenn die Abdichtungsschicht sich an die Schnittstellenkanäle zwischen den Teilen schmiegen oder Reliefs erhalten würde. Außerdem ist es dadurch möglich, die Abdichtungsschicht in weitere Entfernung von derjenigen Seite der Tafel, die im Betrieb hohen Temperaturen ausgesetzt ist, zu versetzten und so die thermomechanischen Belastungen zu verringern, welchen die Abdichtungsschicht ausgesetzt ist.Therefore the integrity of the sealing layer and its connection with the thermo-structure composite material not by overstressing impaired how they occurred when the sealing layer contacts the interface channels between snuggle up the parts or get reliefs. In addition, it is thereby possible, the sealing layer further away from the side of the board that is in operation is exposed to high temperatures, offset and so the thermomechanical To reduce stresses to which the sealing layer exposed is.

Gemäß einer Ausführungsform der Tafel befindet sich eine Abdichtungsschicht innerhalb mindestens eines des ersten und zweiten Teils, und sie trennt das Teil zwischen seiner Innenseite und seiner Außenseite in zwei Teile, wobei die beiden Teile miteinander durch die Abdichtungsschicht verbunden sind.According to one embodiment The panel is a sealing layer within at least one of the first and second parts, and it separates the part between its inside and outside in two parts, with the two parts together through the sealing layer are connected.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform beschichtet eine Abdichtungsschicht mindestens eine der Außenflächen des ersten und des zweiten Teils.According to one another embodiment A sealing layer coats at least one of the outer surfaces of the first and second part.

Vorteilhafterweise ist die Abdichtungsschicht eine dünne metallische Schicht, zum Beispiel aus einem Metall wie Niobium, Nickel, Tantal, Molybdän, Wolfram oder Rhenium.advantageously, the sealing layer is a thin metallic layer, for Example of a metal such as niobium, nickel, tantalum, molybdenum, tungsten or rhenium.

Wenn die Abdichtungsschicht innerhalb eines Teils gebildet wird, kann vorgesehen sein, dass die Abdichtungsschicht und das Teil auf der Außenseite des Teils, das mit der Abdichtungsschicht versehen ist, von dem Umkreis der Tafel vorstehen, um so insbesondere das Anbringen einer Dichtung entlang des Umkreises der Tafel zu erleichtern.If the sealing layer is formed within a part can be provided that the sealing layer and the part on the outside of the part provided with the sealing layer, of which Protrude around the panel, in particular the attachment of a To facilitate sealing along the perimeter of the blackboard.

Vorzugsweise sind die Kanäle in der Innenseite des Teils ausgebildet, dessen Außenseite die Seite der Tafel darstellt, die dazu bestimmt ist, beim Betrieb der Tafel hohen Temperaturen ausgesetzt zu sein.Preferably are the channels formed in the inside of the part, the outside thereof represents the side of the board that is intended to operate the table to be exposed to high temperatures.

Die Tafel kann mit Verstärkungsrippen versehen werden, die auf der Außenseite des Teils hervorstehen, das sich auf der Seite befindet, die derjenigen gegenüberliegt, die dazu bestimmt ist, bei der Verwendung der Tafel hohen Temperaturen ausgesetzt zu sein.The Chalkboard can with reinforcing ribs Be provided on the outside of the part which is on the side, that of the part opposite, which is designed to use high temperatures when using the panel to be exposed.

Die Innenseiten des ersten und des zweiten Teils können durch Hartlöten verbunden werden.The Inner sides of the first and second parts can be connected by brazing become.

Als Variante können die Innenseiten mit metallischen Beschichtungen versehen werden, die direkt mit einander verbunden sind.When Variant can the insides are provided with metallic coatings, which are directly connected with each other.

Gemäß einem weiteren Aspekt hat die Erfindung die Aufgabe, ein Herstellungsverfahren einer aktiven Kühltafel der oben genannten Art anzugeben.According to one Another aspect of the invention has the object, a manufacturing method an active cooling board of the above type.

Diese Aufgabe wird gelöst von einem Verfahren, bei dem ein erstes und ein zweites Teil aus Thermostruktur-Kompositwerkstoff bereitgestellt werden, die jeweils eine Innenseite und eine der Innenseite gegenüberliegende Außenseite haben, wobei die Innenseite mindestens eines der Teile Hohlreliefs aufweist, die Kanäle bilden, wobei das erste und das zweite Teil durch Verbinden der Innenseiten untereinander zusammengefügt werden, so dass man eine Kühltafel aus Thermostruktur-Kompositwerkstoff mit eingebauten Zirkulationskanälen erhält, und wobei mindestens eines des ersten und zweiten Teils mit einer Abdichtungsschicht versehen wird, die sich in Entfernung von der Innenseite des Teils befindet.This object is achieved by a method in which a first and a second part of thermo-structure composite material are provided, each having an inner side and an outer side opposite the inner side, the inner side having at least one of the parts of hollow relief forming channels, the first and second parts being joined together by connecting the inner sides together to form a thermostructural composite cooling plate obtained with built-in circulation channels, and wherein at least one of the first and second parts is provided with a sealing layer, which is located at a distance from the inside of the part.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens integriert man eine Abdichtungsschicht innerhalb mindestens eines des ersten und zweiten Teils, zwischen der Innenseite und der Außenseite.According to one particular embodiment of the Method integrated one sealing layer within at least one of the first and second part, between the inside and the outside.

Dazu stellt man vorteilhafterweise mindestens eines des ersten und zweiten Teils aus zwei getrennten Teilen her und fügt die zwei Teile unter Einfügen der Abdichtungsschicht zusammen.To one advantageously provides at least one of the first and second Partially made from two separate parts and inserts the two parts by inserting the Sealing layer together.

Gemäß einer weiteren Anwendungsform des Verfahrens versieht man die äußere Seite mindestens eines des ersten und zweiten Teils mit einer Abdichtungsschicht.According to one another application of the method provides the outer side at least one of the first and second parts with a sealing layer.

Im einen oder anderen Fall kann man für die Abdichtungsschicht eine Metallfolie zum Beispiel aus einem Metall wie Niobium, Nickel, Tantal, Molybdän, Wolfram oder Rhenium.in the one or the other case can be for the sealing layer a Metal foil, for example, of a metal such as niobium, nickel, tantalum, Molybdenum, tungsten or rhenium.

Die Metallfolie kann mit dem Kompositwerkstoff des ersten oder zweiten Teils durch Warmpressen zusammengefügt werden, insbesondere durch heißisostatisches Pressen.The Metal foil can be made with the composite material of the first or second Partly assembled by hot pressing, in particular by hot isostatic Press.

Die Innenseiten des ersten und des zweiten Teils können durch Hartlöten zusammengefügt werden.The Inner sides of the first and second parts can be joined together by brazing.

Als Variante kann man mindestens eine Schicht metallischer Beschichtung auf den Innenseiten des ersten und des zweiten Teils bilden und die Innenseiten durch Warmpressen, insbesondere durch heißisostatisches Pressen, zusammenfügen.When Variant can be at least one layer of metallic coating form on the inner sides of the first and the second part and the inner sides by hot pressing, in particular by hot isostatic Press, join together.

Vorteilhafterweise kann vor dem Zusammenfügen der Innenseiten des ersten und des zweiten Teils eine Behandlung zum Verringern der Porosität der Oberfläche des Thermostruktur-Kompositwerkstoffs auf mindestens der Ebene einer der Innenseiten der Teile ausgeführt werden.advantageously, can be before joining the insides of the first and second part of a treatment to reduce the porosity of surface of the thermostructured composite material at least at the level of one executed the insides of the parts become.

Die Behandlung zum Verringern der Porosität kann das Auftragen einer Suspension, die ein keramisches Pulver und einen Vorläufer aus keramischem Werkstoff in Lösung enthält, auf die Fläche mindestens einer der Innenseiten der Teile, und die Umformung des Vorläufers in keramischen Werkstoff umfassen.The Treatment to reduce porosity may be the application of a Suspension containing a ceramic powder and a precursor ceramic material in solution contains on the surface at least one of the insides of the parts, and the forming of the precursor in ceramic material.

Der Vorläufer ist üblicherweise ein Polymer, das vernetzt und durch Wärmebehandlung in Keramik umgewandelt wird.Of the precursor is usually a polymer that is cross-linked and converted into ceramic by heat treatment becomes.

Nach dem Umwandeln des Vorläufers in keramischen Werkstoff kann eine keramische Ablagerung durch Ablagern oder chemische Infiltration in Dampfphase durchgeführt werden.To converting the precursor in ceramic material can be a ceramic deposit by deposition or chemical vapor infiltration.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden rein beispielhaften und nicht beschränkenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung.Further Details and advantages of the invention will become apparent from the following purely exemplary and non-limiting description in conjunction with the drawing.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENSHORT DESCRIPTION THE DRAWINGS

1 zeigt eine Querschnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen aktiven Kühltafel. 1 shows a cross-sectional view of an embodiment of an active cooling panel according to the invention.

2 zeigt eine Teilansicht im Schnitt gemäß der Ebene II-II der 1. 2 shows a partial view in section according to the level II-II of 1 ,

3 zeigt eine Schnittansicht gemäß der Ebene III-III der 2. 3 shows a sectional view according to the plane III-III of 2 ,

4–8 zeigen schematisch die aufeinanderfolgenden Schritte der Umsetzung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Tafel des Typs gemäß der 1. 4 - 8th schematically show the successive steps of the implementation of a method according to the invention for producing a panel of the type according to the 1 ,

9–13 zeigen Querschnittansichten weiterer Ausführungsformen erfindungsgemäßer aktiver Kühltafeln. 9 - 13 show cross-sectional views of further embodiments of the invention active cooling panels.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

Eine erste Ausführungsform einer aktiven Kühltafel 10 ist in den 1 bis 3 dargestellt.A first embodiment of an active cooling panel 10 is in the 1 to 3 shown.

Die Tafel 10 umfasst zwei Teile 20 und 30 in allgemeiner Parallelepipedform, die miteinander über ihre Innenseiten 21 und 31 zusammengefügt sind. Bei diesem Beispiel erfolgt das Zusammenfügen durch Hartlöten 12.The whiteboard 10 includes two parts 20 and 30 in general parallelepiped shape, with each other across their insides 21 and 31 are joined together. In this example, assembly is by brazing 12 ,

Das Teil 20, dessen Außenseite 22 gegenüber der Seite 21 die Vorderseite der Tafel definiert, die dazu bestimmt ist, hohen Temperaturen oder intensiven Wärmeströmungen ausgesetzt zu werden, besteht aus einem Thermostruktur-Kompositwerkstoff. Zirkulationskanäle 24 eines Kühlmittels sind aus Hohlreliefs gebildet, die in der Innenseite 21 angelegt sind. Eine Vielzahl von parallel zu den beiden einander gegenüberliegenden Seiten der Tafel 10 verlaufenden Kanälen 24 erstrecken sich zwischen zwei Sammlern 40, 42, die im Inneren der Tafel 10 und in der Nähe zweier anderer einander gegenüberliegender Seiten der Tafel angeordnet sind.The part 20 whose outside 22 opposite the page 21 Defining the front of the panel, which is intended to be exposed to high temperatures or intense heat flows, consists of a thermostructured composite material. circulation channels 24 of a coolant are formed from hollow reliefs, which are in the inside 21 are created. A variety of parallel to the two opposite sides of the panel 10 running channels 24 extend between two collectors 40 . 42 inside the blackboard 10 and disposed in the vicinity of two other opposite sides of the panel.

Das Teil 30 umfasst zwei Teile 34, 36 in Form von Platten, die aus einem Thermostruktur-Kompositwerkstoff hergestellt sind. Die Teile 34, 36 werden über gegenüberliegende Seiten 35, 37 unter Einfügen einer Abdichtungsschicht 38 zusammengefügt. Die Seiten der Teile 34, 36, die den Seiten 35, 37 gegenüber liegen, definieren die Innenseite 31 und die gegenüberliegende Außenseite 32 des Teils 30. Die Seite 32 bildet die Rückseite der Tafel 10.The part 30 includes two parts 34 . 36 in the form of plates made of a thermostructured composite material. The parts 34 . 36 be over opposite sides 35 . 37 with insertion of a sealing layer 38 together. The sides of the parts 34 . 36 that the sides 35 . 37 lie opposite, define the inside 31 and the opposite outside 32 of the part 30 , The page 32 forms the back of the blackboard 10 ,

Die Sammler 40, 42 sind durch längliche Öffnungen oder Langlöcher ausgebildet, die im Teil 34 angelegt sind. Die Sammler 40, 42 sind mit der Außenseite der Tafel über Bohrungen 41, 43 verbunden, die durch die Abdichtungsschicht 38 und den Teil 36 ausgebildet und mit Metalleinsätzen 44, 46 versehen sind, die das Anschließen der Tafel an einen Fluidzirkulationskreislauf und/oder an eine danebenliegende Tafel über einen Verbindungsanschluss erlauben.The collectors 40 . 42 are formed by elongated openings or oblong holes in the part 34 are created. The collectors 40 . 42 are with the outside of the panel about holes 41 . 43 connected by the sealing layer 38 and the part 36 trained and with metal inserts 44 . 46 are provided which allow the connection of the panel to a fluid circulation circuit and / or to an adjacent panel via a connection port.

Als Variante könnten die Kanäle 24 mindestens ein Ende haben, das in einem seitlichen Ende des Teils 20 mündet. Nach dem Erstellen der Kühltafel können die durchgehenden Enden der Kanäle dann durch Anschlüsse entweder mit einem äußeren Sammler der Tafel oder mit ähnlichen Kanälen einer danebenliegenden Tafel verbunden werden.As a variant, the channels could 24 have at least one end, that in a lateral end of the part 20 empties. After the cooling panel is created, the continuous ends of the channels can then be connected by connections either to an outer collector of the panel or to similar channels of an adjacent panel.

Das Teil 20 und das Teil 30 (Teile 34 und 36) bestehen aus Thermostruktur-Kompositwerkstoff C/C oder CMC. Bei Anwendungen mit sehr hoher Temperatur, insbesondere in oxidierendem Milieu, wird die Verwendung von CMC vorgezogen, üblicherweise Kompositwerkstoffe mit Verstärkung aus Siliziumkarbidfasern (SiC) oder Kohlenstofffasern und mit SiC-Matrix oder einer Matrix, die mindestens eine äußere Phase aus SiC umfasst. Die Kanäle und Sammler können durch Bearbeiten ausgebildet werden.The part 20 and the part 30 (parts 34 and 36 ) consist of thermostructural composite material C / C or CMC. For very high temperature applications, particularly in an oxidizing environment, preference is given to the use of CMC, usually composites reinforced with silicon carbide (SiC) or carbon fiber and SiC matrix or a matrix comprising at least one outer phase of SiC. The channels and collectors can be formed by editing.

Ungeachtet des verwendeten Thermostruktur-Kompositwerkstoffs weist dieser eine Restporosität auf. Die Abdichtungsschicht 38 erlaubt es, ein Lecken des Fluids, das die Kanäle 24 zur Rückseite 32 der Tafel 10 durchläuft, zu vermeiden.Regardless of the thermostructural composite material used, it has a residual porosity. The sealing layer 38 it allows a leak of the fluid that channels 24 to the back 32 the blackboard 10 goes through, avoid.

In dem von den 1 bis 3 dargestellten Beispiel ist das Teil 20 nicht mit einer Abdichtungsschicht versehen. Das ist insbesondere dann akzeptabel, wenn keine Forderung nach einer starken Abdichtung zwischen den Kanälen 24 und der Vorderseite 22 der Tafel 10 besteht. Das kann im Fall einer aktiven Kühltafel für Verbrennungskammerwand so sein, wenn das verwendete Kühlmittel ein Kraftstoff ist und ein Leck auf der Kühlkammerseite in einem bestimmten Ausmaß toleriert werden kann.In the of the 1 to 3 example shown is the part 20 not provided with a sealing layer. This is particularly acceptable if there is no requirement for a strong seal between the channels 24 and the front 22 the blackboard 10 consists. This may be so in the case of an active combustion chamber wall cooling panel, if the coolant used is a fuel and a leak on the cooling chamber side can be tolerated to a certain extent.

Die Abdichtungsschicht 38 ist eine Metallschicht, die mit den Seiten 35, 37 der Teile 34, 36 des Teils 30 verbunden ist, zum Beispiel eine Schicht aus Niobium, Nickel, Tantal, Molybdän, Wolfram oder Rhenium.The sealing layer 38 is a metal layer with the sides 35 . 37 Of the parts 34 . 36 of the part 30 For example, a layer of niobium, nickel, tantalum, molybdenum, tungsten or rhenium.

Ein Herstellungsverfahren einer Kühltafel wie die der 1 bis 3 wird jetzt unter Bezugnahme auf die 4 bis 8 beschrieben.A manufacturing process of a cooling panel like that of 1 to 3 is now referring to the 4 to 8th described.

Die Teile 20 und Teile oder Platten 34, 36 des Teils 30 werden getrennt aus Thermostruktur-Kompositwerkstoff hergestellt, insbesondere C/C oder CMC. Die zum Ausbilden der Kanäle 24 und Sammler erforderlichen Aussparungen werden durch Bearbeiten in der Innenseite 21 des Teils 20 und im Teil 34 des Teils 30 ausgebildet. Zu bemerken ist, dass die Teile 20 und die Teile 34, 36 aus demgleichen Block Thermostruktur-Kompositwerkstoff vor dem Bearbeiten der Stellen der Kanäle und Sammler ausgeschnitten werden können.The parts 20 and parts or plates 34 . 36 of the part 30 are manufactured separately from thermo-structure composite material, in particular C / C or CMC. The for forming the channels 24 and collectors required recesses are made by editing in the inside 21 of the part 20 and in part 34 of the part 30 educated. It should be noted that the parts 20 and the parts 34 . 36 can be cut out of the same block thermostructural composite material before machining the points of the channels and collector.

Die Details der 4 zeigen rein schematisch die Oberflächenporosität des Thermostruktur-Kompositwerkstoffs.The details of 4 show purely schematically the surface porosity of the thermo-structure composite material.

Vorteilhafterweise kann eine Behandlung zur Verringerung der Porosität der Innenseite 21 des Teils 20, in dem die Kanäle 24 ausgebildet sind, und der Seite 31 des Teils 34, also derjenigen Seiten vorgenommen werden, die dazu bestimmt sind, miteinander zusammengefügt zu werden.Advantageously, a treatment for reducing the porosity of the inside 21 of the part 20 in which the channels 24 are trained, and the side 31 of the part 34 that is, those pages are made that are intended to be joined together.

Die Verringerung der Porosität kann das Auftragen einer Suspension auf die Seiten 21 und 31, wobei die Suspension solide Füllungen in Form von keramischem Pulver und eines Vorläufers von Keramik in Lösung umfasst, und die Umformung des Vorläufers in keramischen Werkstoff umfassen. Der Vorläufer kann ein Polymer sein, das vernetzt ist und dann durch Wärmebehandlung in Keramik umgewandelt wird. Beispielsweise kann man als Vorläufer ein Polycarbosilan (PCS) oder Polytitanocarbosilan (PTCS) Vorläufer von SiC, das in einem Lösemittel, zum Beispiel in Xylen in Lösung gegeben wird, verwenden. Das keramische Pulver trägt dazu bei, ein effizientes Füllen der Oberflächenporosität zu gewährleisten. Man kann zum Beispiel ein SiC-Pulver verwenden.The reduction in porosity can be the application of a suspension on the sides 21 and 31 wherein the suspension comprises solid fillings in the form of ceramic powder and a precursor of ceramics in solution, and comprising forming the precursor into ceramic material. The precursor may be a polymer that is cross-linked and then converted to ceramic by heat treatment. For example, one may use as precursor a polycarbosilane (PCS) or polytitanocarbosilane (PTCS) precursor of SiC which is placed in solution in a solvent, for example in xylene. The ceramic powder helps to ensure efficient filling of surface porosity. For example, one can use a SiC powder.

Die flüssige Zusammensetzung kann mit einer Bürste oder einer Pistole aufgetragen werden, wobei die Menge Lösemittel so gewählt wird, dass ein leichtes Auftragen möglich und das Eindringen der flüssigen Zusammensetzung in die Oberflächenporosität begünstigt ist.The liquid Composition can with a brush or a gun, the amount of solvent so chosen that will allow easy application and penetration of the liquid Composition is favored in the surface porosity.

Nach dem Auftragen der flüssigen Zusammensetzung und dem Trocknen durch Eliminieren des Lösemittels, nimmt man das Vernetzen des Vorläuferpolymers und dann die Umformung in Keramik vor. Zum Beispiel kann im Fall des PCS das Vernetzen erfolgen, indem man die Temperatur bis auf etwa 350 °C anhebt, und das Keramisieren, indem man die Temperatur bis auf etwa 900 °C erhöht.After applying the liquid composition and drying by eliminating the solvent, the crosslinking of the precursor is taken rotor polymer and then the transformation in ceramic before. For example, in the case of the PCS, crosslinking may be accomplished by raising the temperature to about 350 ° C and ceramifying by raising the temperature to about 900 ° C.

Nach dem Keramisieren kann man eventuell ein Nachschneiden der Oberfläche des Teils durchführen, um zu seiner ursprünglichen Geometrie zurückzukehren.To The ceramization can possibly be a trimming of the surface of the Perform part, to his original Geometry to return.

Zwei Details der 5 zeigen rein schematisch das Füllen der Porosität, das man mit dem Werkstoff 51 erzielt, der den Keramisierungsrest und das keramische Pulver umfasst.Two details of 5 show purely schematically the filling of the porosity, which one with the material 51 achieved, which comprises the Keramisierungsrest and the ceramic powder.

Vorteilhafterweise kann das Füllen der Porosität durch Ausbilden einer keramischen Ablagerung, zum Beispiel SiC, ergänzt werden, und zwar z.B. durch Ablagern oder chemische Infiltration in Dampfphase, was es erlaubt, eine gleichförmige und kontinuierliche Beschichtung 52 zu erzielen, die auf dem Thermostruktur-Kompositwerkstoff verankert ist.Advantageously, the filling of the porosity can be supplemented by forming a ceramic deposit, for example SiC, for example by deposition or chemical vapor infiltration, which allows a uniform and continuous coating 52 to be achieved, which is anchored on the thermostructural composite material.

Die keramische Beschichtung 52, erzielt durch Ablagern oder chemische Infiltration in Dampfphase (in den Details der 5 gezeigt), kann nicht nur auf den Innenseiten 21, 31, sondern auch auf den anderen Außenflächen des Teils 20, insbesondere der Außenseite 22 und auf den anderen Außenflächen des Teils 34 ausgebildet werden.The ceramic coating 52 obtained by deposition or chemical vapor infiltration (in the details of 5 shown), not only on the insides 21 . 31 but also on the other outer surfaces of the part 20 , especially the outside 22 and on the other outer surfaces of the part 34 be formed.

Es sei angemerkt, dass der Füllprozess der Porosität durch Ablagern einer Suspension, die ein keramisches Pulver und ein Polymer, Vorläufer von Keramik enthält, Umwandeln des Vorläufers in Keramik, Nachschneiden und dann Bilden einer keramischen Beschichtung durch chemische Infiltration in Dampfphase in der französischen Patentanmeldung auf den Namen der Anmelderin dieser Patentanmeldung mit der Bezeichnung "Procédé pour le traitement de surface d'une piéce en matériau composite thermostructural et application au brasage de piéces en matériau composite thermostructural" beschrieben ist.It It should be noted that the filling process the porosity by depositing a suspension containing a ceramic powder and a polymer, precursor of ceramics, Transform the precursor in ceramics, trimming and then forming a ceramic coating by chemical vapor infiltration in the French Patent application in the name of the Applicant of this patent application with the name "Procédé pour le traitement de surface d'une piéce en matériau composite thermostructural et application au brasage de piéces en matériau composite thermostructural " is.

Der nächste Schritt des Verfahrens besteht darin, zwischen die Teile 34, 36 eine Abdichtungsschicht einzufügen, nachdem ggf. die Seiten 35, 37 der Teile 34, 36 bearbeitet wurden, um den Kompositwerkstoff bloßzulegen.The next step of the procedure is between the parts 34 . 36 to insert a sealing layer after possibly the sides 35 . 37 Of the parts 34 . 36 were processed to expose the composite material.

Die Abdichtungsschicht wird vorteilhafterweise aus einer Metallfolie 38 (6) ausgebildet, die z.B. zum Beispiel aus Niobium, Nickel, Tantal, Molybdän, Wolfram oder Rhenium besteht. Die Stärke der Folie 38 liegt typischerweise zwischen 0,05 mm und 0,3 mm.The sealing layer is advantageously made of a metal foil 38 ( 6 ) formed, for example, for example, niobium, nickel, tantalum, molybdenum, tungsten or rhenium. The strength of the film 38 is typically between 0.05 mm and 0.3 mm.

Die Verbindung der Teile 34, 36 untereinander und mit der Folie 38 erfolgt durch Warmpressen. Dafür können bekannte Verfahren wie zum Beispiel das Fügeverfahren durch heißisostatisches Pressen (auch HIP – "Hot Isostatic Pressing" genannt) oder das Pressverfahren mit der Warmpresse verwenden werden.The connection of the parts 34 . 36 with each other and with the film 38 done by hot pressing. For this, known methods such as, for example, the joining method by hot isostatic pressing (also called HIP - hot isostatic pressing) or the pressing method with the hot press can be used.

Die Verbindung durch heißisostatisches Pressen erfolgt dadurch, dass die zusammenzufügenden Elemente gegeneinander in eine Umschließung gegeben werden, wobei die Teile in einem dichten Mantel 45 (7) verkapselt werden. Die Temperatur und der Druck werden anschließend in der Umschließung im wesentlichen gleichförmig angehoben. Die Verbindung erfolgt durch Diffusion des Metalls der Folie 38 in die Oberflächenporosität der Flächen 35, 37. Der dichte Mantel 45, der die Teile einkapselt, besteht zum Beispiel aus einem Metallfilm, wie zum Beispiel einem Film aus Niobium oder auch Nickel, aus Eisen oder einer Legierung dieser Stoffe. Werkzeugelemente, wie zum Beispiel Graphitplatten 46, 47, können zwischen dem Metallfilm und den Außenflächen der Teile 34, 36 eingefügt werden, um das Einprägen des Metalls des Films 45 in diese Oberflächen infolge des heißisostatischen Pressens zu vermeiden, wenn die Gegenwart dieses Metalls auf diesen Oberflächen unerwünscht ist. Das kann insbesondere für die Seite 31 gemäß dem für die spätere Verbindung mit der Seite 21 des Teils 20 verwendeten Verfahren erfolgen.The connection by hot isostatic pressing is carried out by placing the elements to be joined together in an enclosure, the parts being in a tight jacket 45 ( 7 ) are encapsulated. The temperature and pressure are then raised substantially uniformly in the enclosure. The connection is made by diffusion of the metal of the film 38 in the surface porosity of the surfaces 35 . 37 , The tight coat 45 for example, which encapsulates the parts consists of a metal film such as a film of niobium or even nickel, of iron or an alloy of these substances. Tool elements, such as graphite plates 46 . 47 , can between the metal film and the outer surfaces of the parts 34 . 36 be inserted to the stamping of the metal of the film 45 to avoid these surfaces due to the hot isostatic pressing, when the presence of this metal is undesirable on these surfaces. This can be especially true for the page 31 according to the later connection with the page 21 of the part 20 used methods.

Die Verbindung durch Pressen mit der Presse erfolgt durch Anheben der Temperatur der zusammenzufügenden Elemente und Ausüben eines Drucks auf die aneinandergelegten Seiten 31, 32 in einer Presse.The connection by pressing with the press is done by raising the temperature of the members to be joined and exerting a pressure on the abutted sides 31 . 32 in a press.

Der für das Verbinden durch Warmpressen verwendete Druck liegt zum Beispiel zwischen 80 MPa und 120 MPa. Die Temperatur hängt von der Beschaffenheit der metallischen Abdichtungsschicht ab, die als Verbindung zwischen den Teilen dient. Sie ist deutlich geringer als die Schmelztemperatur des Metalls dieser Metallschicht, im allgemeinen zwischen 60 % und 80 % dieser Schmelztemperatur.Of the for the Connecting pressure used by hot pressing is for example between 80 MPa and 120 MPa. The temperature depends on the condition the metallic sealing layer, which serves as a connection between serves the parts. It is significantly lower than the melting temperature the metal of this metal layer, generally between 60% and 80% of this melting temperature.

In dem Fall, in dem die Metallabdichtungsschicht aus Niobium besteht, wird die Temperatur sowohl für die Verbindung durch heißisostatisches Pressen, als auch für die Verbindung durch Pressen mit der Presse vorzugsweise zwischen 900 °C und 1200 °C gewählt.In in the case where the metal-sealing layer consists of niobium, the temperature will be for both the connection by hot isostatic pressing, as well as for the connection by pressing with the press preferably between 900 ° C and 1200 ° C selected.

Nach dem Herstellen des Teils 30 wird dieses mit dem Teil 20 zum Beispiel durch Hartlöten zusammengefügt. Dazu wird eine Hartlötschicht 48 zwischen die Seiten 21, 31 mit verringerter Porosität eingefügt (8).After making the part 30 this will be with the part 20 For example, joined together by brazing. This is a braze 48 between the pages 21 . 31 inserted with reduced porosity ( 8th ).

Das Hartlöten von Teilen aus Thermostruktur-Kompositwerkstoff ist bekannt. Man kann zum Beispiel ein Hartlot auf Siliziumgrundlage des Typs verwenden, der in den französischen Patentanmeldungen veröffentlicht unter den Nummern 2 748 471 und 2 749 787 beschrieben ist. Weitere Hartlotzusammensetzungen sind verwendbar, insbesondere andere Hartlote auf Siliziumbasis oder Hartlote auf Titanbasis, wie zum Beispiel das Hartlot, das unter der Bezeichnung TiCuSil® von Wesgo Metals, Division der US-amerikanischen Firma Morgan Advanced Ceramics, vermarktet wird.Brazing parts from thermostruk tur composite is known. For example, it is possible to use a silicon-based braze of the type described in French Patent Applications Nos. 2,748,471 and 2,749,787. Other brazing composition can be used, in particular other brazing alloys based on silicon or titanium-based brazing alloys, such as the hard solder, under the name of TiCuSil ® Wesgo Metals Division American US company Morgan Advanced Ceramics, is marketed.

Als Variante kann die Verbindung zwischen den Teilen 20 und 30 durch Warmpressen hergestellt werden.As a variant, the connection between the parts 20 and 30 be produced by hot pressing.

Dazu werden die Oberflächen 21 und 31 zuerst mit Metallbeschichtungen versehen, die neben der Herstellung der Verbindung durch Warmpressen eine Dichtfunktion haben können.These are the surfaces 21 and 31 first provided with metal coatings, which can have a sealing function in addition to the production of the compound by hot pressing.

Beispielsweise wird jede Seite 21, 31 mit einer ersten Schicht eines Metalls versehen, das vorteilhafterweise eine Barrierefunktion der chemischen Reaktion mit dem darunterliegenden Werkstoff und/oder eine Anpassungsfunktion hat, und mit einer zweiten metallischen Schicht, die unter Warmpressen verbindungsfähig ist.For example, every page 21 . 31 provided with a first layer of a metal, which advantageously has a barrier function of the chemical reaction with the underlying material and / or a matching function, and with a second metallic layer which is bondable under hot pressing.

Die zweite Schicht kann aus Nickel, Kupfer, Eisen oder einer Legierung mindestens eines dieser Elemente bestehen. Nickel (Ni) oder eine Nickellegierung weisen die Vorteile einer guten Wärmeleitfähigkeit, einer guten Verbindungsfähigkeit durch Warmpressen und einer hohen Schmelztemperatur auf, die beim Verbinden durch Warmpressen ein Übergehen in den flüssigen Zustand vermeidet.The second layer may be nickel, copper, iron or an alloy at least one of these elements exist. Nickel (Ni) or a Nickel alloy have the advantages of good thermal conductivity, a good connectivity by hot pressing and a high melting temperature on the Connect by hot pressing a transition in the liquid State avoids.

Die erste Schicht kann aus Rhenium, Molybdän, Wolfram oder Tantal bestehen. Bei einem Thermostruktur-Kompositwerkstoff mit SiC-Matrix und faseriger Verstärkung aus Kohlenstoff oder SiC und/oder wenn zuvor eine SiC-Beschichtung ausgebildet wurde, weist Rhenium den Vorteil auf, dass es mit SiC nicht reagiert. Es weist außerdem eine gute Leitfähigkeit auf und hat eine hohe Schmelztemperatur, die bei der späteren Verbindung durch Warmpressen ein Übergehen in den flüssigen Zustand vermeidet. Rhenium hat außerdem einen Dehnungskoeffizienten, der zwischen demjenigen von SiC und Ni liegt, und bildet daher außerdem eine Schicht zur mechanischen Anpassung, wenn die zweite metallische Schicht zumindest teilweise aus Ni besteht.The The first layer may consist of rhenium, molybdenum, tungsten or tantalum. In a thermostructured composite material with SiC matrix and fibrous reinforcement of carbon or SiC and / or if previously a SiC coating rhenium has the advantage that it can be mixed with SiC not reacted. It also points a good conductivity on and has a high melting temperature, which at later connection by hot pressing a transition in the liquid State avoids. Rhenium also has a coefficient of expansion, which is between that of SiC and Ni, and therefore also forms a Layer for mechanical adjustment when the second metallic layer at least partially made of Ni.

Das Ablagern der ersten und der zweiten metallischen Schicht erfolgt nacheinander. Es können bekannte Ablagerungsverfahren des Typs Abscheiden aus der Dampfphase oder Plasmazerstäuben verwendet werden.The Deposition of the first and the second metallic layer takes place successively. It can known deposition methods of the type vapor deposition or plasma dusting be used.

Vor dem Verbinden der Teile durch Warmpressen, kann eine Metallfolie zwischen den Innenseiten gegenüber den Teilen eingefügt werden, wobei die Metallfolie vorzugsweise aus demgleichen Werkstoff wie die zweite metallische Schicht der Metallbeschichtung ausgewählt wird, die auf den Innenseiten 21, 31 ausgebildet wird.Before joining the parts by hot pressing, a metal foil may be interposed between the inner sides opposite the parts, the metal foil preferably being selected from the same material as the second metallic layer of the metal coating on the inner sides 21 . 31 is trained.

Das Verbinden der Teile 20, 30 untereinander nach dem eventuellen Einfügen der Folie erfolgt durch Warmpressen.The joining of the parts 20 . 30 with each other after the possible insertion of the film is carried out by hot pressing.

Man kann das Zusammenfügeverfahren durch heißisostatisches Pressen oder das Pressverfahren mit der Presse verwenden, wie sie weiter oben beschrieben sind.you can the merge through hot isostatic Use presses or pressing with the press as they do are described above.

Bei einer Verbindung der Teile 20 und 30 durch Warmpressen kann man die Verbindung gleichzeitig mit der Verbindung der Teile 34, 36 mit der Abdichtungsschicht 38 nach dem Herstellen der Metallbeschichtungen auf den Innenseiten 21 und 31 ausführen.When connecting the parts 20 and 30 By hot pressing one can connect simultaneously with the connection of the parts 34 . 36 with the sealing layer 38 after making the metal coatings on the insides 21 and 31 To run.

Die 9 bis 13 zeigen verschiedene andere Ausführungsformen einer erfindungsgemäßer aktiver Kühltafeln.The 9 to 13 show various other embodiments of an inventive active cooling panels.

Die Tafel der 9 unterscheidet sich von der in den 1 bis 3 gezeigten Tafel dadurch, dass der Teil 36 des Teils 30 und die Abdichtungsschicht 38 auf dem Rand der Tafel herausstehen.The blackboard of 9 is different from the one in the 1 to 3 shown panel in that the part 36 of the part 30 and the sealing layer 38 stand out on the edge of the blackboard.

Die Tafel kann dann in einem Rahmen 54 untergebracht werden, der eine Basis 55 umfasst, aus der eine Krempe 56 hervorsteht. Eine Dichtung 58 wird in dem von der Basis 55, dem Rand der Tafel 30 auf der Ebene des Teils 20 und des Teils 34, dem Teil 36 und der Schicht 38, die herausstehen, und der Krempe 56 angeordnet. Die Dichtung 58 erlaubt es, Kühlmittellecks auf der Ebene des Rands der Tafel zurückzuhalten.The blackboard can then be in a frame 54 be housed, which is a base 55 includes, from a brim 56 protrudes. A seal 58 is in the from the base 55 , the edge of the blackboard 30 at the level of the part 20 and part 34 , the part 36 and the layer 38 standing out, and the brim 56 arranged. The seal 58 allows coolant leaks to be retained at the level of the edge of the panel.

Die Tafel der 10 unterscheidet sich von der in den 1 bis 3 gezeigten Tafel dadurch, dass das Teil 30 mit Versteifungen 60 versehen ist. Diese haben die Form von Versteifungsrippen, die auf der Außenseite 32 des Teils 36 des Teils 30 hervorstehen.The blackboard of 10 is different from the one in the 1 to 3 shown panel in that the part 30 with stiffeners 60 is provided. These have the form of stiffening ribs that are on the outside 32 of the part 36 of the part 30 protrude.

Die Rippen 60 können aus einem einzigen Teil mit dem Teil 36 hergestellt werden.Ribs 60 can be from a single part with the part 36 getting produced.

Die Rippen 60 verleihen der Tafel eine verbesserte Beständigkeit gegenüber den ausgeübten Kräften, wobei Verformungen vermieden werden, die für die Verbindungen zwischen den Teilen 34, 36 des Teils 30 und zwischen den Teilen 20 und 30 schädlich sein können.Ribs 60 give the board improved resistance to the applied forces, avoiding deformations affecting the joints between the parts 34 . 36 of the part 30 and between the parts 20 and 30 can be harmful.

Die Tafel der 11 unterscheidet sich von der in den 1 bis 3 gezeigten Tafel dadurch, dass nicht nur das Teil 30, sondern auch das Teil 20 mit einer Abdichtungsschicht 62 innerhalb des Teils 20 von der Schnittfläche zwischen den Teilen 20 und 30 beabstandet versehen ist.The blackboard of 11 is different from the one in the 1 to 3 shown panel in that not only the part 30 but also the part 20 with a sealing layer 62 within the part 20 from the interface between the parts 20 and 30 is provided spaced.

Die Schicht 62 kann die gleiche Beschaffenheit haben und gleich angebracht werden wie die Abdichtungsschicht 38, wobei das Teil 20 dann ebenfalls durch Zusammenfügen zweier getrennter Teile mit Einfügen der Schicht 62 hergestellt wird.The layer 62 may have the same texture and be applied the same as the sealing layer 38 , where the part 20 then also by joining two separate parts with insertion of the layer 62 will be produced.

Die Tafel der 12 unterscheidet sich won der in den 1 bis 3 gezeigten Tafel dadurch, dass das Teil 30 aus einem einzigen Teil aus Thermostruktur-Kompositwerkstoff besteht und dass die Abdichtungsschicht 64 an der Außenseite 32 des Teils 30 und nicht innerhalb dieses Teils 30 angeordnet ist.The blackboard of 12 differs in the won 1 to 3 shown panel in that the part 30 consists of a single part of thermostructured composite material and that the sealing layer 64 on the outside 32 of the part 30 and not within this part 30 is arranged.

Die Schicht 64 kann die gleiche Beschaffenheit haben wie die Abdichtungsschicht 38 und mit dem Teil 30 ebenfalls durch Warmpressen zusammengefügt werden.The layer 64 may have the same texture as the sealant layer 38 and with the part 30 also be joined together by hot pressing.

Wie in 13 gezeigt, kann das Teil 20 einer Tafel wie der der 12 auch mit einer Abdichtungsschicht 66 versehen sein, die auf ihre Außenfläche 22 gefügt ist.As in 13 shown, the part can 20 a blackboard like the one 12 also with a sealing layer 66 Be provided on their outer surface 22 is added.

Die Tafeln der 12 und 13 sind weniger leicht herzustellen als die in den anderen Figuren gezeigten Tafeln. Das Einfügen der Abdichtungsschicht innerhalb eines Teils zwischen zwei Teilen aus Thermostruktur-Kompositwerkstoff erlaubt jedoch einen Schutz dieser Abdichtungsschicht vor Oxidation durch die Gegenwart des Kompositwerkstoffs. Außerdem kann das Anordnen der Abdichtungsschicht auf der Außenseite eines Teils eine Formgebung dieses aufgrund der möglichen Gegenwart von Versteifungen oder Schnittstellen mit dem Äußeren der Tafel erforderlich machen.The panels of the 12 and 13 are less easy to manufacture than the panels shown in the other figures. However, interposing the sealant layer within a portion between two thermostructured composite parts allows protection of that sealant layer from oxidation by the presence of the composite material. In addition, placing the sealant layer on the outside of a part may require it to be shaped due to the possible presence of stiffeners or interfaces with the exterior of the panel.

Natürlich kann man in einer gleichen Tafel eine Abdichtungsschicht angeordnet auf einer Außenseite eines der beiden Teile der Tafel und eine Abdichtungsschicht angeordnet innerhalb des anderen Teils vorsehen.Of course you can a sealing layer is arranged in a same board an outside one of the two parts of the panel and a sealing layer arranged within the other part.

Man kann die Tafeln der Ausführungsformen der 10 und 11 auch in einem Rahmen anordnen, wie bei der Ausführungsform gemäß 9.One can see the panels of the embodiments of 10 and 11 also in a frame, as in the embodiment according to 9 ,

BEISPIELEXAMPLE

Ein Teil 20 und Teile 34, 36, wie die der Ausführungsform der 1 bis 3, werden aus Thermostruktur-Kompositwerkstoff C/SiC hergestellt, wobei die Kanäle und Sammler durch Bearbeiten ausgebildet werden.A part 20 and parts 34 . 36 like that of the embodiment of the 1 to 3 are made of thermostructured composite C / SiC, with the channels and collectors formed by machining.

Eine Verringerung der Porosität der Innenoberflächen 21, 31 wird durch Auftragen einer Zusammensetzung auf Innenoberflächen mit einer Bürste durchgeführt, wobei die Zusammensetzung ein SiC-Pulver mittlerer Granulometrie gleich etwa 9 Mikrometer in einer Lösung von Polycarbosilan (PCS) in Xylen enthält. Nach dem Lufttrocknen wird ein Vernetzungsschritt des PCS bei etwa 350 °C vorgenommen und dann seine Umformung in SiC durch Anheben der Temperatur bis auf etwa 900 °C. Eine dünne SiC-Beschichtung mit einer Stärke von 100 Mikrometer wird danach durch chemische Infiltration in Dampfphase aufgebracht, wobei diese Beschichtung auf der gesamten Außenoberfläche des Teils 20 und des Teils 34 und nicht nur auf der Ebene der Innenseiten 21, 31 ausgebildet wird. Kombiniert mit dem Keramisierungsrest des PCS verbunden mit dem SiC-Pulver, trägt die SiC-Beschichtung dazu bei, eine effiziente Verringerung der Porosität zu gewährleisten.A reduction in the porosity of the inner surfaces 21 . 31 is carried out by applying a composition to interior surfaces with a brush, the composition containing a mean granulometry SiC powder about 9 microns in a solution of polycarbosilane (PCS) in xylene. After air drying, a cross-linking step of the PCS is performed at about 350 ° C and then its transformation into SiC by raising the temperature to about 900 ° C. A thin SiC coating of 100 microns thickness is then applied by chemical vapor infiltration, with this coating over the entire outer surface of the part 20 and part 34 and not just at the level of the insides 21 . 31 is trained. Combined with the ceramizing residue of the PCS bonded to the SiC powder, the SiC coating helps to ensure efficient porosity reduction.

Die Seiten 35, 37 der Teile 34, 36 werden bearbeitet, um den Kompositwerkstoff bloßzulegen, um offene Porositäten zu präsentieren, die ein mechanisches Haften mit der Folie begünstigen, die anschließend zwischen diesen Seiten angeordnet wird. Eine Niobiumfolie von 0,1 mm Stärke wird zwischen die Seiten 35, 37 eingefügt, und das Ganze wird anschließend durch heißisostatisches Pressen zusammengefügt. Dazu werden die Elemente 34, 38, 37 in einer Niobiumfolie mit einer Stärke von 0,5 mm mit Einfügen von Graphitplatten zwischen die äußeren Oberflächen der Einheit der Elemente und die Niobiumfolie gekapselt.The pages 35 . 37 Of the parts 34 . 36 are processed to expose the composite material to present open porosities that favor mechanical adhesion to the film, which is then placed between these sides. A niobium foil of 0.1 mm thickness is placed between the sides 35 . 37 inserted, and the whole is then joined together by hot isostatic pressing. These are the elements 34 . 38 . 37 encapsulated in a niobium foil with a thickness of 0.5 mm with insertion of graphite plates between the outer surfaces of the unit of elements and the niobium foil.

Das heißisostatische Pressen wird unter einem Druck von ca. 90 MPa und bei einer Temperatur von etwa 1000 °C durchgeführt.The hot isostatic Pressing is carried out under a pressure of about 90 MPa and at a temperature of about 1000 ° C carried out.

Das so erzielte Teil 30 wird mit dem Teil 20 durch Hartlöten mittels eines Hartlots auf Siliziumbasis zusammengefügtThe part thus achieved 30 is with the part 20 brazed together using a silicon based braze

Claims (25)

Aktive Kühltafel (10), die ein erstes und ein zweites Teil (20, 30) aus Thermostruktur-Kompositwerkstoff umfasst, die jeweils eine Innenseite und eine Außenseite (21, 31) einander gegenüberliegend haben, – wobei die Teile miteinander durch Verbinden ihrer Innenseiten (21, 31) untereinander zusammengefügt werden, und – wobei Kanäle (24) durch Reliefs ausgebildet werden, die in der Innenseite mindestens eines des ersten und des zweiten Teils angelegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abdichtungsschicht (38; 62; 64; 66) vorgesehen ist, die mit mindestens einem des ersten und des zweiten Teils verbunden und von den zusammengefügten Seiten dieses beabstandet ist.Active cooling board ( 10 ), a first and a second part ( 20 . 30 thermostructured composite material, each having an inner side and an outer side ( 21 . 31 ) face each other, the parts being joined together by joining their inner sides ( 21 . 31 ) are joined together, and - where channels ( 24 ) are formed by reliefs applied in the inside of at least one of the first and second parts, characterized in that a sealing layer ( 38 ; 62 ; 64 ; 66 ) is provided, which is connected to at least one of the first and the second part and of the zusammenge together added sides of this is spaced. Tafel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abdichtungsschicht (38; 62) innerhalb mindestens eines des ersten und des zweiten Teils (30; 20) liegt und das Teil zwischen seiner Innenseite und seiner Außenseite in zwei Teile trennt, wobei die Teile miteinander durch die Abdichtungsschicht verbunden sind.Panel according to claim 1, characterized in that a sealing layer ( 38 ; 62 ) within at least one of the first and second parts ( 30 ; 20 ) and separates the part between its inside and outside in two parts, the parts being connected to each other by the sealing layer. Tafel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abdichtungsschicht (64; 66) mindestens eine der Außenseiten des ersten und des zweiten Teils beschichtet.Panel according to claim 1, characterized in that a sealing layer ( 64 ; 66 ) coated at least one of the outer sides of the first and the second part. Tafel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtungsschicht (38; 62; 64; 66) eine dünne Metallschicht ist.Panel according to one of claims 1 to 3, characterized in that the sealing layer ( 38 ; 62 ; 64 ; 66 ) is a thin metal layer. Tafel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtungsschicht (38; 62; 64; 66) aus Niobium, Nickel, Tantal, Molybdän, Wolfram oder Rhenium besteht.Panel according to claim 4, characterized in that the sealing layer ( 38 ; 62 ; 64 ; 66 ) consists of niobium, nickel, tantalum, molybdenum, tungsten or rhenium. Tafel nach einem der Ansprüche 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtungsschicht (38) und der auf der Außenseite des Teils (30) versehen mit der Abdichtungsschicht liegende Teil von dem Rand der Tafel (10) vorstehen.Panel according to one of claims 2, 4 and 5, characterized in that the sealing layer ( 38 ) and on the outside of the part ( 30 ) provided with the sealing layer lying part of the edge of the panel ( 10 ) protrude. Tafel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (24) in der Innenseite des Teils (20) ausgebildet sind, dessen Außenseite die Seite der Tafel bildet, die dazu bestimmt ist, während der Verwendung der Tafel (10) hohen Temperaturen ausgesetzt zu sein.Panel according to one of claims 1 to 6, characterized in that the channels ( 24 ) in the inside of the part ( 20 ), the outside of which forms the side of the panel intended, during use of the panel ( 10 ) to be exposed to high temperatures. Tafel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Versteifungsrippen (60) auf der Außenseite des Teils (30) an der Seite herausstehen, die derjenigen gegenüberliegt, die dazu bestimmt ist, bei der Verwendung der Tafel (10) hohen Temperaturen ausgesetzt zu sein.Panel according to one of claims 1 to 7, characterized in that stiffening ribs ( 60 ) on the outside of the part ( 30 ) stand out on the side opposite to the one which is intended, when using the board ( 10 ) to be exposed to high temperatures. Tafel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseiten (21, 31) des ersten und des zweiten Teils durch Hartlöten verbunden sind.Panel according to one of claims 1 to 8, characterized in that the insides ( 21 . 31 ) of the first and second parts are connected by brazing. Tafel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseiten (21, 31) des ersten und des zweiten Teils (20, 30) mit metallischen Beschichtungen versehen sind, die direkt miteinander verbunden sind.Panel according to one of claims 1 to 8, characterized in that the insides ( 21 . 31 ) of the first and second parts ( 20 . 30 ) are provided with metallic coatings which are directly connected to each other. Herstellungsverfahren zur Herstellung einer aktiven Kühltafel (10), mit den folgenden Schritten: – Bereitstellen eines ersten und eines zweiten Teil (20, 30) aus Thermostruktur-Kompositwerkstoff, die jeweils eine Innenseite und eine der Innenseite gegenüberliegende Außenseite haben, wobei die Innenseite mindestens eines der Teile Hohlreliefs aufweist, die Kanäle (24) ausbilden, – Zusammenfügen des ersten und zweiten Teil durch Verbinden der Innenseiten untereinander deart, dass eine Kühltafel aus Thermostruktur-Kompositwerkstoff mit eingebauten Zirkulationskanälen erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass – zumindest eines des ersten und des zweiten Teils (20, 30) mit einer Abdichtungsschicht (38; 62; 64; 66) von der Innenseite des Teils beabstandet versehen wird.Manufacturing method for producing an active cooling board ( 10 ), comprising the following steps: - providing a first and a second part ( 20 . 30 ) of thermo-structure composite material, each having an inner side and an inner side opposite the outer side, wherein the inner side of at least one of the parts has hollow relief, the channels ( 24 joining together the first and second parts by joining the inner sides to one another such that a thermostructured composite cooling plate with built-in circulation channels is obtained, characterized in that - at least one of the first and second parts ( 20 . 30 ) with a sealing layer ( 38 ; 62 ; 64 ; 66 ) is provided spaced from the inside of the part. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abdichtungsschicht (38; 62) innerhalb mindestens eines der ersten und zweiten Teile zwischen der Innenseite und der Außenseite eingebracht wird.Method according to claim 11, characterized in that a sealing layer ( 38 ; 62 ) is introduced within at least one of the first and second parts between the inside and the outside. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der ersten und zweiten Teile aus zwei getrennten Teilen hergestellt wird, wobei diese zwei getrennten Teile unter Einfügen der Abdichtungsschicht (38; 62) zusammengefügt werden.A method according to claim 12, characterized in that at least one of the first and second parts is made of two separate parts, these two separate parts with insertion of the sealing layer ( 38 ; 62 ). Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite mindestens eines der ersten und zweiten Teile mit einer Abdichtungsschicht (64; 66) versehen werden.A method according to claim 11, characterized in that the outside of at least one of the first and second parts with a sealing layer ( 64 ; 66 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass für die Abdichtungsschicht (38; 62; 64; 66) eine Metallfolie verwendet wird.Method according to one of claims 12 to 14, characterized in that for the sealing layer ( 38 ; 62 ; 64 ; 66 ) a metal foil is used. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallfolie aus Niobium, Nickel, Tantal, Molybdän, Wolfram oder Rhenium besteht.Method according to claim 15, characterized in that that the metal foil of niobium, nickel, tantalum, molybdenum, tungsten or rhenium exists. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallfolie mit dem Kompositwerkstoff des ersten oder zweiten Teils durch Warmpressen zusammengefügt werden.Method according to one of claims 15 and 16, characterized that the metal foil with the composite material of the first or second Partly assembled by hot pressing. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallfolie mit dem Kompositwerkstoff des ersten oder zweiten Teils (20, 30) durch heißisostatisches Pressen zusammenfügt wird.A method according to claim 17, characterized in that the metal foil with the composite material of the first or second part ( 20 . 30 ) is joined together by hot isostatic pressing. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseiten des ersten und des zweiten Teils (20, 30) durch Hartlöten zusammengefügt werden.Method according to one of claims 11 to 18, characterized in that the inner sides of the first and the second part ( 20 . 30 ) are joined together by brazing. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine metallische Beschichtungsschicht auf den Innenseiten des ersten und des zweiten Teils (20, 30) ausgebildet wird und dass diese Innenseiten durch Warmpressen zusammengefügt werden.Method according to one of claims 11 to 18, characterized in that at least one metallic coating layer on the inner side of the first and second parts ( 20 . 30 ) is formed and that these inner sides are joined together by hot pressing. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusammenfügen der Innenseiten durch heißisostatisches Pressen erfolgt.Method according to claim 20, characterized in that that joining together the insides by hot isostatic Pressing takes place. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Zusammenfügen der Innenseiten (21, 31) des ersten und des zweiten Teils (20, 30) eine Behandlung zur Verringerung der Oberflächenporosität des Thermostruktur-Kompositwerkstoffs auf der Ebene mindestens einer der Innenseiten der Teile vorgenommen wird.Method according to one of claims 11 to 21, characterized in that before the joining of the inner sides ( 21 . 31 ) of the first and second parts ( 20 . 30 ) a treatment is carried out to reduce the surface porosity of the thermostructural composite material at the level of at least one of the insides of the parts. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung zur Verringerung der Porosität folgende Schritte umfasst: – Auftragen einer Suspension auf die Oberfläche zumindest einer der Innenseiten der Teile, wobei die Suspension die ein keramisches Pulver und einen Vorläufer von keramischem Keramikwerkstoff in Lösung umfasst und – Umwandeln des Vorläufers in keramischen Werkstoff.Method according to claim 22, characterized in that in that the porosity reduction treatment comprises the following steps: - Instruct a suspension on the surface at least one of the insides of the parts, wherein the suspension a ceramic powder and a precursor of ceramic ceramic material in solution includes and - Convert of the precursor in ceramic material. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorläufer ein Polymer ist, das vernetzt ist und durch Wärmebehandlung in Keramik umgewandelt wird.Method according to claim 23, characterized that the precursor is a polymer that is cross-linked and converted into ceramic by heat treatment becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 und 24, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Umformen des Vorläufers in Keramikwerkstoff eine keramische Ablagerung (52) durch Ablagern oder chemische Infiltration in Dampfphase erfolgen.Method according to one of claims 23 and 24, characterized in that after forming the precursor in ceramic material, a ceramic deposit ( 52 ) by deposition or chemical vapor infiltration.
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