DE3213951A1

DE3213951A1 - Zweischichtiger keramikfaserisolierstoffkoerper und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE3213951A1
Application number: DE19823213951
Authority: DE
Inventors: Roland Ing.(grad.) 5828 Ennepetal Abicht
Original assignee: Fima Industriebeheizungen 5820 Gevelsberg GmbH; FIMA INDUSTRIEBEHEIZUNGEN GmbH
Current assignee: Abicht Roland Ing(grad) 5800 Hagen De
Priority date: 1982-04-16
Filing date: 1982-04-16
Publication date: 1983-10-20
Also published as: DE3213951C2

Description

"Zweiechichtiger Keramikfaserisolier-
stoffkörper und Verfahren zu dessen Herstellung" Die Erfindung betrifft einen Keramikfaserisolierstoffkörper, bestehend aus zwei aneinander angeordneten, miteinander verankerten Keramikfaaerschichten zueinw ander unterschiedlicher Eigenschaften.
Aus der betrieblichen Praxis ist es zur Minderung der Herstellungskosten bekannt, einen vorwiegend in Industriedfen zu verwendenden Keramikfaserisolierstoffkörper aus zwei vorgefertigten Platten zusammenzusetzen, wobei die heiße Seite des Keramikfaserisolierstoffkörpers durch eine hochwarmfeste Platte und die kühle Seite durch eine weniger warmfeste und wesentlich billigere Platte als die hochwarmfeste Platte gebildet wird.
Bislang erfolgt die Verbindung dieser beiden vorigen fertigten Platten mittels letzterer durchgreifender, vorgefertigter Anker aus Metall, die an der heißen Seite mit Keramik beschichtet sein können, Außerdem ist auch schon vorgeschlagen worden, die beiden vorgefertigten Platten zueinander unterschiedw licher Wamrfestigkeit mit Kleber zu verbinden.
Daher die zueinander unterschiedlich warmfesten Platten auch zueinander unterschiedliche 5chwindmaDe haben, führt dies bei Erwärmung des Heramlkfaserisolierl stoffkörpers zu Spannungsspitzen, die die Verbindung der beiden Platten zumindest gefährden.
Darüber hinaus sind derartige Plattenverbindungen relativ umständlich und teuer.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, einen Keramikfaserisolierstoffkdrper der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art insofern zu verbessern, daß unter Beibehaltung der beim Stand der Technik bereits erreichten Vorteile darüber hinaus eine Vereinfachung und Verbesserung der Verbindung der beiden Keramikfaserschichten erreichbar ist, die auch eine preiswertere HerstellungsmBglichkeit als bislang ergibt.
Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß als Anker die miteinander stoffschlüssig verfilzten Fasern beider Keramikfaserschichten vorgesehen sind.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Keramikfaserschichten über die gesamte Fläche ihrer aneinander grenzenden Zonnen miteinander stoffschlüssig verbunden sind.
Durch diese Maßnahmen sind zusätzliche Verbindungsl mittel nicht mehr erforderlich.
Darüber hinaus wird eine bislang unerreichte feste Verbindung zwischen den Keramikfaserschichten erreicht, die auch weit mehr als hekannte Verbindungen durch Spannungen hervorgerufene Relativbewegungen zu kompensieren vermag.
Ein Verfahren zur Herstellung eines vorbeschriebenen HeramikfaseriaolierstoRfkörpers durch Urformen aus Keramikfaserschlämme, wobei die Schlämmeflüssigkeit aus der Form abgesaugt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst die erste Keramikfaserschicht formt und die zweite Keramikfaserschicht an die erste Keramikiserschicht anformt.
Hieraus resultiert einerseits eine innige Verbindung hoher mechanischer Festigkeit beider Keramikfaserw schichten miteinander, andererseits ist diese Verbindung mit bislang unerreicht einfachen und preis werten Maßnahmen erzielbar.
Zur weiteren Vereinfachung und Verbilligung der Herstellung ist es vorteilhaft, wenn man beide Keramikfaserschichten in einer gemeinsamen, dem zweischichtigen Isolierstoffkdrper entsprechenden Form nacheinander formt.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn man bei Einbettung von Heizleitern in den Isolierstoffkörpern zunächst den die Heizleiter aufnehmendehochwarmfeste Keramikfaserschicht formt1 um eine hohe Lagesicherheit der eingebetteten Heizleiter ächerzustellen.
Um eine noch intensivere festere Verklammerung der beiden Keramikfaserschichten miteinander zu erhalten, ist es vorteilhaft, wenn man die der zweiten Keramik~ faserschicht zugewandte Grenzzone der ersten Keramik~ faserschicht gegenUber den anderen Zonen letzterer zunächst mit geringerer Dichte formt und dann die Schlämmeflüssigkeit zur Formung der zweiten Keramik faserschicht mindestens teilweise durch die erste Keramikfaserschicht absaugt und dabei sowohl die zweite Keramikfaserschicht als auch die an letztere grenzende Zone der ersten Keramikfaaerachicht höher verdichtet.
Eine unter Umständen bevorzugte Variante zur Verbesserung der Verklammerung der beiden Keramikfaaerschichten miteinander besteht darin, daß man vor dem Anformen der zweiten Keramikfaserschicht die letzterer zugewandte Grenzzone der ersten Keramikfaserachicht aufrauht.
Dies kann durch mechanische Einwirkung erfolgen.
Eine unter Umständen bevorzugte Variante besteht hierzu darin, daß man die Deckschicht der ersten Keramikfaserschicht abreißt und dabei die mit der zweiten Keramik faserschicht stoffschlüssig zu verbindende Grenzzone der ersten Keramikfaserschicht auflockert.
Zur weiteren Verbesserung der Verbindung beider Keramikfaserschichten miteinander ist es vorteilhaft, wenn man das Dickenverhältnis der ersten und der zweiten Keramikfaserschicht durch den Schrumpfungsgrad der Werkstoffe derart bestimmt, daß bei Betriebstemperatur die Schrumpfungagrade in der Grenzzone beider Keramik faserschichten mindestens annähernd gleich sind.
Durch diese Maßnahmen sind durch unterschiedliche Schwindungen bedingte Spannungen im Bereich der Grenzzone der beiden Keramikfaserschichten a priori ausschließbar, woraus eine noch dauerhaftere Verbindung der beiden Keramikfaserschichten resultiert.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Die Zeichnung zeigt einen Teil eines Keramikfaserisolierstoffkörpers im Querschnitt.
Dieser KeramikfaserisQlierstoffkDrper besteht aus zwei aneinander angeordneten und miteinander unlösbar verankerten Keramikfaserschichten 1 und 2 etwa gleicher Dicke.
Die an der heißen Seite des Keramikfaserisolierstoffkoçrpers angeordnete Keramikfaserschicht 1 hat eine hohere Warmfestigkeit als die Keramik faserschicht 2.
In die Keramikfaserschicht 1 ist eine elektrische Heizwendel 3 eingebettet.
Zur unldsbaren Verankerung der beiden Keramikfaserschichten 1 und 2 miteinander im Bereich der Grenzzone 4 dienen die miteinander stoffschlüssig verfilzten Fasern beider Keramikfaserschichten 1 und 2.
Dabei sind beide Ksramikfaserschichten 1 und 2 über die gesamte Fläche ihrer aneinander grenzenden Zonen miteinander stoffschlüssig verbunden.
Dieser Keramikfaserisolierstoffkörper ist durch Urformen aus Keramikfaserschlämme gebildet, wobei aus der in die Form eingebrachten Keramikfaserschlämme die Schlämmeflüssigkeit allmählich abgesaugt wird.
Dabei kann die Form entweder in einen Keramikfaserschlämme beinhaltenden Behälter eingetaucht werden, oder es kann auf die oben offene Mündung der Form ein Kragen dichtscHießend aufgesetzt werden, der mit Keramikfaserschlämme angefüllt wird.
Um nun eine stoffschlüssige mechanisch hoch belastbare Verbindung zwischen den beiden Keramikfaser schichten 1 und 2 zu erhalten, wird zunächst die Keramikfaserschicht1§hoher Warmfestigkeit geformt und anschließend die andere Keramikfaserschicht 2 an die Keramikfaserschicht 1 angeformt.
Erst danach wird der so geformte Keramikfaserisolierstoffkdrper in bekannter Weise getrockdnet.
Zur intensiveren Verkrallung der Fasern beider Keramik~ faserschichten miteinander ist es vorteilhaft, wenn man die der zweiten Keramikfaserschicht zugewandte Grenzzone der Keramikschicht 1 gegenüber den anderen Zonen letzterer zunächst mit geringerer Dichte formt und dann die Schlämmeflüssigkeit zur Formung der zweiten Keramik faserschicht 2 mindestens teilweise durch die erste Keramikschicht 1 absaugt und dabei sowohl die zweite Keramikfaserschicht 2 als auch die an letzterer angrenzende Zone der ersten Keramikfaserschicht 1 höher verdichtet.
Die vorübergehende geringere Verdichtung der Grenzzone der ersten Keramikfaserschicht 1 kann durch vorübergehende Reduzierung des Vakuums beim Absaugen der SchlämmeflUssigkeit erreicht werden.
Zur Erzielung des gleichen Zweckes oder e auch zur noch weiteren Erhöhung der Festigkeit im Verbindungsbereich kann man vor dem An formen der zweiten Keramikfaserschicht 2 die letztere zugewandte Grenzzone der Keramikfaserschicht 1 zum Beispiel unter Zuhilfenahme eines Werkzeuges aufkratzen.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn man die Deckschicht der Keramikfaserschicht 1 abreißt und dabei die mit der zweiten Keramikfaserschicht stoffschlüssig zu verbindende Grenzzone der Keramikschicht 1 auflockert.
Um durch Temperatureinwirkung bedingte Spannungen im Verbindungsbereich beider Keramikfaeerschichten 1 und 2 mindestens annähernd gänzlich auszuschließen, kann man das Diskenverhältnis der Keramikfaserschichten so bestimmen, daß bei Erwärmung des Keramikfaserisolierstoffkörpers auf Betriebstemperatur die Schrumpfungagrade in der Grenzzone beider Keramik faserschichten 1 und 2 etwa gleich sind.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es auch mglich, mehr als zwei in ihren Eigenschaften unterschiedliche Keramikfaserschichten aufweisende Keramikfaserisulierstoffkdrper herzustellent wobei letzterer über seine gesamte Dicke vorzugsweise eine gleichhohe Dichte aufweist.
Alle neuen, in der BesGhrelbung und/ader Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.

Claims

Patentansprüche: (½). Keramikfaserisolierstoffkörper, bestehend aus zwei aneinander angeordneten, miteinander verankerten Keramikfaserschichten zueinander unterschiedlicher Eigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß als Anker die miteinander stoffschlüssig verfilzten Fasern beider Keramikfaserschichten (1,2) vorgew sehen sind.
2. Keramikfaserisolierstoffkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikfaserw schichten (1,2) über die gesamte Fläche ihrer aneinander grenzenden Zonen miteinander stoffschlüssig verbunden sind.
3. Verfahren zur Herstellung eines Keramikfaser isolierstoffkörpers nach Anspruch t oder 2, durch Urformen aus Keramikfa6erschlSmme, wobei die Schlämmeflüssigkeit aus der Form abgesaugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man zunSchst die erste Keramikfsserschicht (1) formt und die zweite Keramik~ faserschicht (2) an die erste Keramikfaserschicht (1) anformt.
h. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man beide Keramikfaserschichten (1,2) in einer gemeinsamen, dem zweischichtigen Isolierstoff~ körper entsprechenden Form nacheinander formt.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Einbettung von Heizleitern (3) in den Isolierstoffkörpern zunächst den die Heizleiter aufnehmende hochwarmfeste Keramikfaserschicht (t) formt.
6. Verfahren nach einem der AnsprUche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die der zweiten Keramikfaserschicht (2) zugewandte Grenzzone der ersten Keramikfaserschicht (1) gegenüber den anderen Zonen letzterer zunächst mit geringerer Dichte formt und dann die Schlämmeflüssigkeit zur Formung der zweiten Keramikfaserschicht (2) mindestens teilweise durch die erste Keramik~ faserschicht (1) absaugt und dabei sowohl die zweite Keramikfaserschicht (2) als auch die an letztere grenzende Zone dr ersten Keramikfasert schicht (1) höher verdichtet.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man vor dem Anformen der zweiten Keramikfaserschicht (2) die letzterer zugewandte Grenzzone der ersten Keramikfaserschicht (1) aufrauht.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man mechanisch aufrauht.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die Deckschicht der ersten Keramikfaser schicht (1) abreißt und dabei die mit der zweiten Keramikfaserschicht (2) stoffachlUssig zu verbindende Grenzzone der eraten Keramikfsserschicht (1) auflockert.
10. Verfahren nach einem der AnsprUchs 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man das DickenverhSltnis der ersten und der zweiten Keramikfaserschicht (1 und 2) durch den Schrumpfungsgrad der Werkstoffe derart bestimmt, daß bei Betriebstemperatur die Schrumpfungagrade in der Grenzzone beider Keramikfaserschichten (1,2) mindestens annähernd gleich sind.