DE4110141A1

DE4110141A1 - Verbundener keramikbau

Info

Publication number: DE4110141A1
Application number: DE4110141A
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Ito
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1990-03-28
Filing date: 1991-03-27
Publication date: 1991-10-02
Anticipated expiration: 2011-03-28
Also published as: DE4110141C2; US5209525A

Description

Die Erfindung betrifft einen verbundenen Keramikbau (Keramik struktur), der gebaut wird, indem rohrförmige Keramikteile oder -elemente mit einem Keramikplattenteil oder -element verbunden werden, und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Die Erfindung betrifft insbesondere einen verbundenen Keramikbau, der gebaut wird, indem rohrförmige Keramikteile jeweils in Löcher einge setzt bzw. eingefügt werden, die in einer Keramikplatte gebil det sind, und die rohrförmigen Keramikteile mit der Keramik platte verbunden werden, und ein Verfahren, um die Keramikplat te und die rohrförmigen Keramikteile miteinander zu verbinden.

Es sind Forschungsarbeiten zur Entwicklung von keramischen Werk stoffen durchgeführt worden, und keramische Werkstoffe sind we gen ihrer hohen Hitzebeständigkeit, ihres Wärmedämmvermögens, ihrer elektronischen und elektrischen Funktionen einschließlich der elektrischen Isolierfunktion, der Leitfähigkeit, der magne tischen Funktion und der dielektrischen Funktion und ihrer aus gezeichneten mechanischen Eigenschaften einschließlich der ho hen Abriebfestigkeit sowohl bei oxidischer als auch bei nicht oxidischer Zusammensetzung verwendet werden, um verschiedene Bauten bzw. Gebilde bzw. Strukturen (nachstehend als "Bauten" bezeichnet) zu formen bzw. zu bilden. Bei der Verwendung zur Bildung von Maschinenteilen und -bauten bzw. -grundkörpern müs sen keramische Werkstoffe dazu befähigt sein, in verschiedenen Gestalten geformt zu werden, und die Keramikteile oder -elemen te müssen miteinander kombiniert werden. Es ist infolgedessen notwendig, die Keramikteile oder -elemente fest miteinander zu verbinden, außer wenn sie durch Herstellung von Formteilen aus einem Stück erhalten werden.

In Maschinenteilen und -bauelementen werden viele verbundene Bauten gefunden, die jeweils durch Kombinieren eines flachen Bauteils mit einem Bauteil, das nicht flach ist, gebildet werden. Bei einem Keramikwärmeaustauscher für einen Industrieofen, den die Anmelderin früher in der JP-OS (Kokai) 60-62 592 vorge schlagen hat, wird eine Vorrichtung verwendet, die durch Befe stigen einer großen Zahl von rohrförmigen Bauteilen an platten förmigen Bauteilen gebaut wird.

Es sind Versuche gemacht worden, keramische Werkstoffe auf sol che Maschinenteile und Bauelemente anzuwenden. Als Verfahren zum Befestigen rohrförmiger Keramikteile, die in der in Fig. 11 gezeigten Weise in Löcher, die in einer Keramikplatte gebildet wurden, eingesetzt sind, an der Keramikplatte ist ein Verfahren angewandt worden, bei dem in dem Zwischenraum zwischen der Ober fläche des Loches (11) der Platte (A) und dem rohrförmigen Bau teil (B) eine Klebstoffschicht (14′) bereitgestellt wird. Durch dieses Verfahren konnten jedoch beispielsweise im Fall seiner Anwendung bei einem Wärmetauscher keine ausreichende Dichtungs wirkung und Befestigungsstärke erzielt werden. Auch ein Verfah ren, das aus der JP-OS (Kokai) 60-62 592 bekannt ist, bei dem zum Verbinden von Kugelgestalten eine Druckfeder verwendet wird, ist allgemein angewandt worden. Fig. 12 ist eine Schnittzeich nung einer Verbindungsstelle, die bei einem Röhrenwärmetauscher mit Mantel angewandt wird, der aus der JP-OS (Kokai) 60-62 592 bekannt ist. Wie in Fig. 12 gezeigt ist, werden kugelförmige Oberflächen, die an den entgegengesetzten Enden eines rohrför migen Bauteils B gebildet sind, durch mechanisches Pressen an kugelförmigen Oberflächen, die in den jeweiligen inneren Enden von in Platten A und A′ gebildeten Durchgangslöchern X bzw. X′ gebildet sind, befestigt, wodurch kugelförmige Verbindungsstel len Y gebildet werden. Es ist jedoch wahrscheinlich, daß das rohrförmige Bauteil durch thermische Beanspruchung während des Betriebs beschädigt wird. In den kugelförmigen Verbindungsstel len wurden durch Wärmeausdehnung und Wärmeschrumpfung oft Zwi schenräume gebildet; Staub, der in dem Gas, das dem Wärmetau scher zugeführt wurde, enthalten war, trat durch die Zwischen räume hindurch, und der Staub, der sich an den Verbindungsstel len abgesetzt hatte, verschlechterte die Dichtungswirkung der kugelförmigen Verbindungsstelle.

Infolgedessen sind die Entwicklung eines verbundenen Keramik baus, der aus Keramikbauteilen besteht, die in einer genauen Lagebeziehung aneinander befestigt sind, und gleichförmige Ver bindungsstellen hat, und ein Verfahren zu seiner Herstellung er wünscht gewesen, um solche Nachteile zu beseitigen, die bei den bekannten verbundenen Keramikbauten auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbundenen Ke ramikbau bereitzustellen, der aus Keramikplatten und einer Viel zahl von rohrförmigen Keramikteilen besteht, die durch in der Keramikplatte gebildete Löcher hindurchgeführt oder in diese Lö cher eingesetzt und mit der Keramikplatte in einem in zufrie denstellendem Maße abgedichteten Zustand verbunden sind, so daß feste Verbindungsstellen mit einer hohen Verbindungsfestigkeit bzw. Verbindungskraft gebildet werden.

Ferner soll durch die Erfindung ein verbundener Keramikbau be reitgestellt werden, der aus Keramikplatten und einer Vielzahl von rohrförmigen Keramikteilen besteht, die in Löcher, die in den Keramikplatten gebildet sind, eingesetzt und mit den Kera mikplatten ohne Anwendung mechanischer Verbindungsmittel physi kalisch und chemisch mit einer hohen Bindefestigkeit verbunden sind, so daß gleichförmige, feste Verbindungsstellen gebildet werden.

Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht in einem verbundenen Keramikbau mit einer hohen Lagegenauigkeit und einer hohen Bin defestigkeit, der aus einem gelochten Keramikplattenteil mit einer Vielzahl von Löchern und aus rohrförmigen Keramikteilen besteht, wobei mindestens ein Ende jedes rohrförmigen Keramik teils in ein Loch eingesetzt ist, wobei sich zwischen dem äuße ren Umfang jedes rohrförmigen Keramikteils und der Oberfläche des entsprechenden Lochs ein festgelegter Zwischenraum befindet und wobei jeder der Zwischenräume mit einem Verbindungsmaterial gefüllt ist, das eine Verbindungsschicht bildet, so daß die rohrförmigen Keramikteile mit dem Plattenteil fest verbunden sind.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht in einem ver bundenen Keramikbau mit einer hohen Lagegenauigkeit und einer hohen Bindefestigkeit, der aus einem gelochten Keramikplatten teil mit einer Vielzahl von Löchern, aus Keramikmuffenteilen, wobei jedes Keramikmuffenteil in ein Loch eingepaßt ist und wo bei sich zwischen dem äußeren Umfang jedes Keramikmuffenteils und der Oberfläche des entsprechenden Loches ein festgelegter Zwischenraum befindet, und aus rohrförmigen Keramikteilen be steht, wobei ein Ende jedes rohrförmigen Keramikteils in ein Keramikmuffenteil eingesetzt ist, wobei jeder der Zwischenräume mit einem Verbindungsmaterial gefüllt ist, das eine Verbindungs schicht bildet, so daß die rohrförmigen Keramikteile mit dem Plattenteil fest verbunden sind.

Eine bevorzugte Größe des Zwischenraums zwischen der Oberfläche des Loches und dem äußeren Umfang des zwischen dem Keramikplat tenteil und dem rohrförmigen Keramikteil angeordneten Keramik muffenteils liegt im allgemeinen in dem Bereich von 0,05 mm bis 0,5 mm.

Bei einem erfindungsgemäßen verbundenen Keramikbau ist die Ver bindungsschicht kontinuierlich mindestens über einer der senk recht zu den Löchern verlaufenden Hauptoberflächen des Keramik plattenteils gebildet. Durch die Erfindung wird ein Verbindungs verfahren bereitgestellt, bei dem ein Verbindungsmaterial, das durch Schmelzen verflüssigt werden kann, mindestens auf einer der senkrecht zu den Löchern verlaufenden Hauptoberflächen des Keramikplattenteils ausgebreitet bzw. aufgetragen wird, die rohrförmigen Keramikteile in die Löcher eingesetzt werden und das Verbindungsmaterial geschmolzen wird, so daß über der Haupt oberfläche des Keramikplattenteils und über dem Zwischenraum zwischen jedem rohrförmigen Keramikteil und der Oberfläche des entsprechenden Loches des Keramikplattenteils eine kontinuier liche Verbindungsschicht gebildet wird.

Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen verbundenen Ke ramikbaus sind die Löcher konische bzw. sich verjüngende und/ oder abgestufte bzw. abgesetzte Löcher, und die entsprechenden Oberflächen der Keramikmuffenteile oder der rohrförmigen Kera mikteile sind demgemäß konische bzw. sich verjüngende und/oder abgestufte bzw. abgesetzte Oberflächen.

Bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen verbun denen Keramikbaus ist in einem Bereich der Oberfläche jedes Lo ches eine Aussparung gebildet, und das Muffenteil ist in die Aussparung eingesetzt.

Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen ver bundenen Keramikbaus ist jedes Loch ein Gewindeloch, und in dem entsprechenden Bereich des rohrförmigen Keramikteils ist ein Außengewinde gebildet, das mit dem Gewindeloch in Eingriff ge bracht werden kann.

Bei einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen ver bundenen Keramikbaus wird ein zweites Keramikplattenteil, das mit zweiten Löchern versehen ist, deren Durchmesser nicht klei ner als der Innendurchmesser der rohrförmigen Keramikteile und nicht größer als der Außendurchmesser der rohrförmigen Keramik teile ist und die jeweils den Löchern des Keramikplattenteils entsprechen, mit der Oberfläche des Keramikplattenteils in Be rührung gebracht, und die Enden der rohrförmigen Keramikteile werden in die Löcher des Keramikplattenteils eingesetzt, wobei die zweiten Löcher des zweiten Keramikplattenteils mit den Lö chern des Keramikplattenteils jeweils koaxial sind, und die Ver bindungsschicht wird über der gesamten Oberfläche des Keramik plattenteils, die an das zweite Keramikplattenteil angrenzt, gebildet.

Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen verbundenen Ke ramikbaus ist in einem Bereich jedes Loches eine Aussparung ge bildet, und jedes rohrförmige Keramikteil ist an seinem Ende mit einem Flansch versehen, der mit der Aussparung in Eingriff steht.

Ferner wird durch die Erfindung ein Verfahren zum Verbinden von rohrförmigen Keramikteilen mit einem Keramikplattenteil, das mit einer Vielzahl von Löchern senkrecht zu seinen Hauptober flächen versehen ist, bereitgestellt, das die folgenden Schrit te umfaßt: Ausbreiten bzw. Auftragen eines Verbindungsmaterials, das durch Schmelzen verflüssigt werden kann, auf mindestens ei ner der Hauptoberflächen des Keramikplattenteils, Einsetzen der rohrförmigen Keramikteile in die jeweiligen Löcher und Verbin den der rohrförmigen Keramikteile mit dem Keramikplattenteil durch Ausbreiten des Verbindungsmaterials über der Hauptober fläche des Keramikplattenteils und in den Zwischenräumen zwi schen der Oberfläche jedes Loches und dem äußeren Umfang des in das Loch eingesetzten rohrförmigen Keramikteils.

Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden nachste hend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher er läutert.

Fig. 1 ist eine Draufsicht auf ein mit einer Vielzahl von Lö chern versehenes Keramikplattenteil für einen erfindungsgemäßen verbundenen Keramikbau.

Fig. 2, 3(a), 3(b) und 4 sind Teil-Schnittzeichnungen einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen verbundenen Keramikbaus.

Fig. 5(a) bis 5(d) sind jeweils Schnittzeichnungen von rohr förmigen Keramikteilen für bevorzugte Ausführungsformen des er findungsgemäßen verbundenen Keramikbaus.

Fig. 6(a) bis 6(d) sind jeweils Schnittzeichnungen von Ke ramikmuffenteilen für bevorzugte Ausführungsformen des erfin dungsgemäßen verbundenen Keramikbaus.

Fig. 7(a) bis 7(d) sind jeweils Schnittzeichnungen von Ke ramikplattenteilen, die mit Löchern von verschiedener Gestalt versehen sind, für bevorzugte Ausführungsformen des erfindungs gemäßen verbundenen Keramikbaus.

Fig. 8(a), 8(b), 8(a′), 8(b′), 8(c), 8(d) und 8(d′) sind Teil-Schnittzeichnungen von Anordnungen der rohrförmigen Kera mikteile von Fig. 5(a) bis 5(d), der Keramikmuffenteile von 6(a) bis 6(d) und der entsprechenden Keramikplattenteile von Fig. 7(a) bis 7(d).

Fig. 9(a) und 9(b) sind Draufsichten auf zwei mit Löchern versehene Keramikplattenteile, die in Kombination für die Bil dung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen verbundenen Keramikbaus zu verwenden sind.

Fig. 9(c) ist eine Teil-Schnittzeichnung eines verbundenen Ke ramikbaus, bei dem die Keramikplattenteile von Fig. 9(a) und 9(b) verwendet werden.

Fig. 10(a) ist eine Draufsicht auf ein mit abgestuften bzw.

abgesetzten Löchern versehenes Keramikplattenteil, das für die Bildung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen verbundenen Keramikbaus unter Verwendung von zwei Keramikplat tenteilen verwendet wird.

Fig. 10(b) ist eine Schnittzeichnung eines an einem seiner En den mit einem Flansch versehenen rohrförmigen Keramikteils, das in Kombination mit dem Keramikplattenteil von Fig. 10(a) zu ver wenden ist.

Fig. 10(c) ist eine Teil-Schnittzeichnung eines verbundenen Ke ramikbaus, der das Keramikplattenteil von Fig. 10(a) und das rohrförmige Keramikteil von Fig. 10(b) enthält.

Fig. 11 ist eine Teil-Schnittzeichnung eines bekannten verbun denen Keramikbaus.

Fig. 12 ist eine Teil-Schnittzeichnung des Verbindungsteils eines bekannten Röhrenwärmetauschers mit Mantel.

Fig. 13 ist eine Schnittzeichnung eines Dichtheitsprüfgeräts, das zum Prüfen der Fluiddichtheit von erfindungsgemäßen verbun denen Keramikbauten angewandt wird.

Ein geeigneter keramischer Werkstoff für die Bildung eines er findungsgemäßen verbundenen Keramikbaus kann entsprechend den Bauelementen, bei denen der verbundene Keramikbau verwendet wird, und den Betriebsbedingungen einschließlich der erforder lichen mechanischen Festigkeit aus oxidischen und nichtoxidi schen keramischen Werkstoffen ausgewählt werden. Siliciumnitrid und Siliciumcarbid, die eine hohe Festigkeit und eine hohe Hit zebeständigkeit haben, sind beispielsweise geeignete keramische Werkstoffe für einen verbundenen Keramikbau, der auf eine Indu striemaschine, einen Wärmetauscher o. dgl. anzuwenden ist. Kera mische Werkstoffe, die ein Keramikplattenteil bilden, und kera mische Werkstoffe, die ein mit dem Keramikplattenteil zu verbin dendes rohrförmiges Keramikteil bilden, können dieselben oder voneinander verschieden sein.

Für die Gestalt und die Abmessungen einschließlich der Dicke eines Keramikplattenteils für einen erfindungsgemäßen verbunde nen Keramikbau gibt es keine besonderen Einschränkungen. Wenn man bei der Bildung eines verbundenen Keramikbaus ein erstes und ein zweites Keramikplattenteil, die miteinander verbunden werden, verwendet, wird es bevorzugt, daß das erste und das zweite Keramikplattenteil dieselbe Gestalt haben.

Im Rahmen der Erfindung erstrecken sich die in einem Keramik plattenteil gebildeten Löcher senkrecht zu den Hauptoberflächen des Keramikplattenteils. Für die Zahl, die Größe, die Anordnung und die Gestalt der Löcher gibt es keine besonderen Einschrän kungen; die Zahl, die Größe, die Anordnung und die Gestalt der Löcher werden entsprechend der Zahl, der Größe und der Gestalt der rohrförmigen Keramikteile oder der Keramikmuffenteile und entsprechend dem Zweck gewählt. Die Gestalt der Löcher hängt von der Gestalt der rohrförmigen Keramikteile oder der Keramik muffenteile ab. Die Löcher können beispielsweise konisch sein bzw. sich verjüngen, abgestuft bzw. abgesetzt sein, ein Innen gewinde haben oder eine Kombination davon sein, wie in Fig. 7(a) bis 7(d) und 10 gezeigt ist. Wenn zwei Keramikplattentei le, d. h., ein erstes und ein zweites Keramikplattenteil, ver wendet werden, werden in dem ersten und in dem zweiten Keramik plattenteil jeweils koaxiale Löcher mit analogen Gestalten und mit verschiedenen Durchmessern in derselben Anordnung gebildet, und die Zahl, die Gestalten und die Durchmesser der Löcher hän gen von der Zahl, der Gestalt und dem Durchmesser der rohrför migen Keramikteile und von dem Zweck ab. Löcher in einem Kera mikplattenteil können beim Formen des Keramikplattenteils oder nach dem Formen oder dem Brennen des Keramikplattenteils gebil det werden. Wie Fig. 1 zeigt, können die Ränder 5 der in einem Keramikplattenteil A gebildeten Löcher 1 abgerundet oder abge schrägt bzw. abgefast sein, um eine Spannungskonzentration in einem bestimmten Bereich einer Verbindungsschicht zu vermeiden.

Der Ausdruck "Einsetzen" wird hierin in seinem weiten Sinne ver wendet und bezeichnet das Hindurchführen bzw. -bohren eines rohrförmigen Keramikteils durch ein Loch eines Keramikplatten teils, so daß das rohrförmige Keramikteil an beiden Seiten des Keramikplattenteils vorsteht, und das Einsetzen eines rohrför migen Keramikteils in ein Loch eines Keramikplattenteils, so daß ein Ende des rohrförmigen Keramikteils mit einer der Haupt oberflächen des Keramikplattenteils bündig ist bzw. in einer Ebene liegt.

Die Gestalt der im Rahmen der Erfindung verwendeten rohrförmi gen Keramikteile schließt eine rohrförmige Struktur, eine Wa benstruktur und eine Doppelrohrstruktur ein. Für den Durchmes ser und die Länge der rohrförmigen Keramikteile gibt es keine besonderen Einschränkungen, und der Querschnitt der rohrförmi gen Keramikteile kann kreisförmig, elliptisch, rechteckig, viel eckig oder unregelmäßig wie z. B. sternförmig sein. Das rohrför mige Keramikteil kann entweder offene entgegengesetzte Enden oder ein geschlossenes Ende haben. Wenn das Loch konisch ist bzw. sich verjüngt, abgestuft bzw. abgesetzt ist oder ein In nengewinde hat, ist der äußere Umfang des rohrförmigen Keramik teils entsprechend konisch bzw. verjüngt, abgestuft bzw.

abgesetzt oder mit einem Gewinde versehen, wie es in Fig. 5(a), (b) bzw. (d) gezeigt ist, oder angeflanscht, wie es in Fig. 10(b) gezeigt ist. Wenn zwischen dem Loch und dem rohrförmigen Keramikteil ein Keramikmuffenteil angeordnet wird, wird das Ke ramikmuffenteil mit einer äußeren Gestalt gebildet, die mit dem konischen bzw. verjüngten, abgestuften bzw. abgesetzten oder mit einem Innengewinde versehenen Loch übereinstimmt, wie es in Fig. 6(a) bis 6(d) gezeigt ist, und der äußere Umfang des rohr förmigen Keramikteils wird mit einer Gestalt gebildet, die mit der Gestalt des inneren Umfangs des Keramikmuffenteils überein stimmt, wie es in Fig. 5(c) gezeigt ist.

Es wird bevorzugt, den Durchmesser des Loches für die Aufnahme des rohrförmigen Keramikteils oder des Keramikmuffenteils se lektiv derart festzulegen, daß das rohrförmige Keramikteil oder das Keramikmuffenteil in das Loch eingesetzt werden kann und zwischen der Oberfläche des Loches und dem äußeren Umfang des rohrförmigen Keramikteils oder des Keramikmuffenteils ein fest gelegter Zwischenraum gebildet wird, wenn das rohrförmige Kera mikteil oder das Keramikmuffenteil koaxial mit dem Loch ange ordnet wird. Es wird ferner bevorzugt, daß der Zwischenraum das Hineinfließen eines geschmolzenen Verbindungsmaterials in den Zwischenraum erlaubt, um beim Verbinden des rohrförmigen Kera mikteils oder des Keramikmuffenteils mit dem Keramikplattenteil eine Verbindungsschicht zu bilden, indem über der Oberfläche des Keramikplattenteils eine Paste aus dem Verbindungsmaterial ausgebreitet bzw. aufgetragen und die Paste erhitzt wird.

Wenn zwei Keramikplattenteile, d. h., ein erstes Keramikplatten teil und ein zweites Keramikplattenteil, die sich in dem Durch messer der darin gebildeten Löcher voneinander unterscheiden, in Kombination verwendet werden, wird der Durchmesser der Lö cher des ersten Keramikplattenteils ähnlich wie bei der Festle gung des Durchmessers der Löcher des einzelnen Keramikplatten teils derart festgelegt, daß das rohrförmige Keramikteil in das Loch eingesetzt werden kann und zwischen der Oberfläche des Lo ches und dem äußeren Umfang des rohrförmigen Keramikteils, das im wesentlichen koaxial mit dem Loch angeordnet wird, eine Ver bindungsschicht gebildet werden kann. Andererseits werden in dem zweiten Keramikplattenteil Löcher gebildet, deren Durchmes ser nicht kleiner als der Innendurchmesser des rohrförmigen Ke ramikteils und nicht größer als der Außendurchmesser des rohr förmigen Keramikteils ist. Das Loch des zweiten Keramikplatten teils wird vorzugsweise mit einem Durchmesser gebildet, der gleich dem Innendurchmesser des rohrförmigen Keramikteils ist, um das Einsetzen des rohrförmigen Keramikteils in das Loch un möglich zu machen. Wie in Fig. 9(c) gezeigt ist, wird beispiels weise ein rohrförmiges Keramikteil B derart in ein Loch einge setzt, das in einem ersten Keramikplattenteil A gebildet ist, daß sein Ende 3 mit der Oberfläche 2 des ersten Keramikplatten teils A bündig ist und einer an die Oberfläche 2 des ersten Ke ramikplattenteils A angrenzenden Oberfläche 7 eines zweiten Ke ramikplattenteils D benachbart ist, und das zweite Keramikplat tenteil D wird mit dem ersten Keramikplattenteil A verbunden.

Es ist auch möglich, ein rohrförmiges Keramikteil B′, das min destens an einem seiner Enden mit einem Flansch 8 versehen ist, wie in Fig. 10(b) gezeigt ist, und ein erstes Keramikplatten teil A′ zu verwenden, das mit Löchern versehen ist, die jeweils an einem ihrer Enden, das in eine mit einem zweiten Keramikplat tenteil D zu verbindende Oberfläche des ersten Keramikplatten teils A′ mündet, eine Senkbohrung aufweisen, deren Gestalt mit dem Flansch 8 übereinstimmt, wobei das rohrförmige Keramikteil B′ derart in das Loch eingesetzt wird, daß der Flansch 8 auf der Bodenfläche der Senkbohrung aufsitzt, wobei die Endfläche des Flansches 8 mit der Oberfläche des ersten Keramikplatten teils A′ bündig ist, und das zweite Keramikplattenteil mit der Oberfläche des ersten Keramikplattenteils zu verbinden, wie in Fig. 10(c) gezeigt ist. Dieses angeflanschte rohrförmige Kera mikteil kann an dem ersten Keramikplattenteil mit einer hohen Dichtungswirkung stabil befestigt werden und kann auf dem er sten Keramikplattenteil genau angeordnet werden. Für die Größe des Flansches o. dgl. gibt es keine Einschränkungen.

Die Größe des Zwischenraums bzw. der Abstand zwischen dem äuße ren Umfang des rohrförmigen Keramikteils oder des Keramikmuffen teils und der Oberfläche des entsprechenden Lochs liegt vorzugs weise in dem Bereich von 0,05 bis 0,5 mm. Bei einem weniger als 0,05 mm betragenden Zwischenraum wird eine ungleichmäßige Ver bindungsschicht gebildet oder wird das Hineinfließen des über der Oberfläche des Keramikplattenteils ausgebreiteten bzw. auf getragenen und durch Schmelzen verflüssigten Verbindungsmateri als in den Zwischenraum erschwert und werden die Dichtungswir kung des Verbindungsmaterials und die Bindefestigkeit der Ver bindungsschicht verschlechtert. Ein mehr als 0,5 mm betragender Zwischenraum würde die Lagegenauigkeit des rohrförmigen Keramik teils bezüglich des Keramikplattenteils verschlechtern und die Dicke der Verbindungsschicht ungleichmäßig machen.

Wenn beispielsweise beim Verbinden eines rohrförmigen Keramik teils, das ein geschlossenes Ende hat, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, mit einem Keramikplattenteil durch Ausbreiten bzw. Auf tragen eines Verbindungsmaterials auf der Oberfläche des Kera mikplattenteils der Zwischenraum größer als 0,5 mm ist, kann das rohrförmige Keramikteil zur Oberfläche des Keramikplatten teils geneigt sein und sich mit einer unbefriedigenden Lagege nauigkeit erstrecken, und die Dicke der Verbindungsschicht kann ungleichmäßig sein. Bei der Bildung eines verbundenen Keramik baus, wie er in Fig. 3(b) gezeigt ist, durch Einsetzen der ent gegengesetzten offenen Enden eines rohrförmigen Keramikteils B in ein Keramikplattenteil A bzw. in ein Keramikplattenteil A, wird zunächst ein Ende des rohrförmigen Keramikteils B mit dem Keramikplattenteil A verbunden, wie es in Fig. 3(a) gezeigt ist, und dann wird das andere Ende des rohrförmigen Keramikteils B mit dem anderen Keramikplattenteil A′ verbunden, wie es in Fig. 3(b) gezeigt ist. Wenn der Zwischenraum größer als 0,5 mm ist, wird das rohrförmige Keramikteil B nicht in der richtigen Lage mit dem Keramikplattenteil A verbunden, wodurch das Einsetzen des anderen Endes des rohrförmigen Keramikteils B in das Loch des anderen Keramikplattenteils A′ schwierig gemacht wird. Bei der Bildung eines verbundenen Keramikbaus, wie er in Fig. 4 ge zeigt ist, werden die entgegengesetzten offenen Enden eines rohrförmigen Keramikteils B gleichzeitig mit Keramikplattentei len A und A′ verbunden, die durch eine Bau- bzw. Spannvorrich tung E gehalten werden. Es ist jedoch wahrscheinlich, daß ein geschmolzenes Verbindungsmaterial, das sich in der Nähe eines Bereichs F ausbreitet, nach unten fließt, wenn der Zwischenraum größer als 0,5 mm ist, wodurch die Verbindungsschicht ungleich mäßig gemacht wird und die Dichtungswirkung und die Bindefe stigkeit der Verbindungsschicht verschlechtert werden.

Die Erfindung umfaßt einen verbundenen Keramikbau, der aus meh reren bzw. vielen Keramikplattenteilen, die parallel zueinander in gleichen Abständen angeordnet sind, und einer großen Zahl von rohrförmigen Keramikteilen besteht, die sich quer durch die mehreren bzw. vielen Keramikplattenteile erstrecken und mit die sen verbunden sind.

Ein geeignetes Verbindungsmaterial wird unter Berücksichtigung der funktionellen Eigenschaften der die Keramikplattenteile und die rohrförmigen Keramikteile bildenden keramischen Werkstoffe und der Betriebsbedingungen des verbundenen Keramikbaus gewählt. Zum Verbinden des rohrförmigen Keramikteils mit dem Keramik plattenteil wird im allgemeinen ein keramischer Werkstoff von derselben Art wie der, der das Keramikplattenteil oder das rohr förmige Keramikteil bildet, oder ein anorganisches Verbindungs material, das schmelzbar ist, wenn es erhitzt wird, wie z. B. PbO-B₂O₃-Glas, das allgemein zum Verbinden eines keramischen Werkstoffs mit einem keramischen Werkstoff eingesetzt wird, ver wendet.

Nachstehend wird ein Verfahren zum Bauen eines verbundenen Kera mikbaus durch Verbinden beschrieben.

Zunächst wird ein Verfahren zum Bauen eines verbundenen Kera mikbaus beschrieben, bei dem keine Keramikmuffenteile verwendet werden und der aus einem mit geraden Löchern versehenen Kera mikplattenteil und geraden rohrförmigen Keramikteilen besteht. Eine Verbindungsmittelpaste, die hergestellt wird, indem eine Mischung aus dem Pulver eines Verbindungsmaterials, einem Bin demittel, wenn es notwendig ist, und einem Lösungsmittel wie z. B. Wasser oder Alkohol geknetet wird, wird über mindestens ei ner der Hauptoberflächen des Keramikplattenteils ausgebreitet bzw. aufgetragen; die rohrförmigen Keramikteile werden in die Löcher des Keramikplattenteils eingesetzt und in einer festge legten Lage bezüglich des Keramikplattenteils festgehalten, und das Lösungsmittel wird entfernt, und/oder die Verbindungsmittel paste wird durch Erhitzen geschmolzen, und das geschmolzene Ver bindungsmaterial wird durch Abkühlen verfestigt, wobei eine Ver bindungsschicht gebildet wird, die kontinuierlich über die Ober fläche des Keramikplattenteils und die Zwischenräume ausgebrei tet ist, wie es in Fig. 2, 3(b) und 4 gezeigt ist, und die rohr förmigen Keramikteile mit dem Keramikplattenteil verbindet. Die auf der Oberfläche des Keramikplattenteiles ausgebreitete bzw. aufgetragene Verbindungsmittelpaste wird verflüssigt, wenn sie durch Erhitzen geschmolzen wird, und das verflüssigte Verbin dungsmaterial bedeckt die Oberfläche des Keramikplattenteils vollständig und füllt die Zwischenräume zwischen den Oberflä chen der Löcher und den äußeren Umfängen der entsprechenden rohrförmigen Keramikteile aus. Die rohrförmigen Keramikteile werden auf diese Weise durch die Verbindungsschicht, die konti nuierlich auf der gesamten Oberfläche des Keramikplattenteils ausgebreitet ist und die Zwischenräume zwischen den Oberflächen der Löcher und den äußeren Umfängen der entsprechenden rohrför migen Keramikteile ausfüllt, fest mit dem Keramikplattenteil verbunden. Zum Verbinden der rohrförmigen Keramikteile mit dem Keramikplattenteil kann eine flüssige bzw. fließfähige Verbin dungsmittelaufschlämmung verwendet werden, die durch Vermischen eines gewöhnlichen anorganischen Verbindungsmaterials und eines Lösungsmittels hergestellt wird und dazu befähigt ist, in die Zwischenräume hineinzufließen. Das Verbindungsmaterial kann vor oder nach dem Einsetzen der rohrförmigen Keramikteile in die Löcher des Keramikplattenteils auf der Oberfläche des Keramik plattenteils ausgebreitet bzw. aufgetragen werden.

Eine bevorzugte Dicke der Verbindungsschicht, die kontinuier lich über die Oberfläche des Keramikplattenteils und in den Zwischenräumen ausgebreitet bzw. aufgetragen ist, liegt in dem Bereich von etwa 0,2 bis 2,5 mm. Wenn eine Verbindungsschicht mit einer Dicke von weniger als 0,2 mm gebildet wird, ist eine so dünne Schicht aus dem Verbindungsmaterial nicht dazu befä higt, ein fließfähiges Verbindungsmaterial zu bilden, wenn sie geschmolzen wird; es ist deshalb nicht möglich, daß eine aus reichende Menge des Verbindungsmaterials in die Zwischenräume hineinfließt, was dazu führt, daß die Verbindungsschicht nicht fähig ist, die Zwischenräume in ausreichendem Maße abzudichten. Eine Verbindungsschicht mit einer Dicke von mehr als 2,5 mm bil det nach dem Verfestigen des geschmolzenen Verbindungsmaterials durch Abkühlen leicht Risse, wodurch die thermischen Eigenschaf ten und die Dichtungswirkung der Verbindungsschicht verschlech tert werden. Die Dicke des über der Oberfläche des Keramikplat tenteils gebildeten Überzuges aus dem Verbindungsmaterial hängt von der Größe des Keramikplattenteils, von den Abständen der zur Aufnahme der rohrförmigen Keramikteile dienenden Löcher, von der Größe der Zwischenräume zwischen dem Keramikplattenteil und den rohrförmigen Keramikteilen und von der Art, der Korngrö ße und der Dichte des Verbindungsmaterials ab, und die Dicke wird deshalb unter Berücksichtigung der Verbindungsbedingungen selektiv derart festgelegt, daß eine Verbindungsschicht mit ei ner gewünschten Dicke gebildet werden kann, wenn das Verbin dungsmaterial durch Erhitzen geschmolzen und das verflüssigte Verbindungsmaterial durch Abkühlen verfestigt wird. Eine Ver bindungsmittelpaste wird im allgemeinen in Form eines Überzuges mit einer Dicke im Bereich von etwa 0,5 bis 5,5 mm ausgebreitet bzw. aufgetragen.

Bei dem vorstehend erwähnten Verfahren kann eine Wand angewen det werden, um den Fluß des geschmolzenen Verbindungsmaterials zu begrenzen bzw. abzufangen.

Gemäß der Erfindung kann das Verbindungsmaterial auf beiden Hauptoberflächen des Keramikplattenteils ausgebreitet bzw. auf getragen werden, um eine Verbindungsschicht zu bilden, die sich kontinuierlich über beide Hauptoberflächen des Keramikplatten teils und die Zwischenräume zwischen den Oberflächen der Löcher des Keramikplattenteils und den äußeren Umfängen der in die Lö cher des Keramikplattenteils eingesetzten rohrförmigen Keramik teile erstreckt und die rohrförmigen Keramikteile mit dem Kera mikplattenteil verbindet. Wenn jedes der rohrförmigen Keramik teile derart in das entsprechende Loch des Keramikplattenteils eingesetzt wird, daß eines seiner Enden mit einer der Hauptober flächen des Keramikplattenteils bündig ist, wird es bevorzugt, das Verbindungsmaterial auf der anderen Hauptoberfläche des Ke ramikplattenteils, aus der das andere Ende von jedem der rohr förmigen Keramikteile vorsteht, auszubreiten bzw. aufzutragen.

Beim Bauen eines verbundenen Keramikbaus, wie er beispielsweise in Fig. 8(a), 8(b) oder 8(d) gezeigt ist, durch Kombinieren ei nes rohrförmigen Keramikteils der in Fig. 5(a) (konisches bzw. sich verjüngendes Ende), Fig. 5(b) (abgestuftes bzw. abgesetz tes Ende) oder Fig. 5(d) (mit Außengewinde versehenes Ende) ge zeigten Art und eines Keramikplattenteils der in Fig. 7(a), 7(b) oder 7(d) gezeigten Art mit Löchern, deren Gestalt mit der Ge stalt des Paßendes des entsprechenden rohrförmigen Keramikteils übereinstimmt, wird ein Verbindungsmaterial auf der Oberfläche des Loches und/oder des Umfangs des rohrförmigen Keramikteils ausgebreitet bzw. aufgetragen, und dann wird das rohrförmige Ke ramikteil derart in das Loch des Keramikplattenteils eingesetzt oder eingeschraubt, daß das rohrförmige Keramikteil in eine ge wünschte Lage gebracht wird. Das Verbindungsmaterial bildet in dem Zwischenraum zwischen der Oberfläche des Loches und dem Um fang des rohrförmigen Keramikteils eine Verbindungsschicht und verbindet das rohrförmige Keramikteil mit dem Keramikplatten teil. Das Verbindungsmaterial kann über einer Hauptoberfläche oder über beiden Hauptoberflächen des Keramikplattenteils aus gebreitet bzw. aufgetragen werden, um eine Verbindungsschicht zu bilden, die sich kontinuierlich über der Hauptoberfläche oder über beiden Hauptoberflächen und über den Zwischenraum er streckt.

Beim Bauen eines verbundenen Keramikbaus, wie er in Fig. 8(a′), (b′), (c) oder (d′) gezeigt ist, durch Kombinieren eines rohr förmigen Keramikteils der in Fig. 5(c) gezeigten Art, eines Ke ramikmuffenteils der in Fig. 6(a), 6(b), 6(c) oder 6(d) gezeig ten Art und eines Keramikplattenteils der in Fig. 7(a), 7(b), 7(c) oder 7(d) gezeigten Art wird das Keramikmuffenteil über das Ende des rohrförmigen Keramikteils gepaßt; die Anordnung aus dem Keramikmuffenteil und dem rohrförmigen Keramikteil wird gebrannt, um das Keramikmuffenteil und das rohrförmige Keramik teil miteinander zu verbinden; ein Verbindungsmaterial wird auf dem äußeren Umfang des Keramikmuffenteils und auf der Oberflä che des Loches ausgebreitet bzw. aufgetragen, und dann wird das mit dem Muffenteil kombinierte rohrförmige Keramikteil mit dem Keramikplattenteil verbunden.

Beim Bauen eines verbundenen Keramikbaus, bei dem zwei Keramik plattenteile in Kombination verwendet werden, wird eine Verbin dungsmaterialaufschlämmung oder eine Verbindungsmaterialpaste, die durch Vermischen eines Pulvers aus einem Verbindungsmateri al und eines Lösungsmittels hergestellt wird, über der Oberflä che des Loches eines ersten Keramikplattenteils und/oder über dem äußeren Umfang eines in das Loch einzupassenden Bereiches des rohrförmigen Keramikteils ausgebreitet bzw. aufgetragen; das rohrförmige Keramikteil wird derart in das Loch eingesetzt, daß das Ende des rohrförmigen Keramikteils mit der äußeren Ober fläche des ersten Keramikplattenteils bündig ist; das Lösungs mittel wird verdampft; das Verbindungsmaterial wird nötigen falls durch Erhitzen geschmolzen, und dann wird das geschmolze ne Verbindungsmaterial durch Abkühlen verfestigt, um in dem Zwi schenraum zwischen dem ersten Keramikplattenteil und dem rohr förmigen Keramikteil eine Verbindungsschicht zu bilden. Dann wird die Verbindungsmaterialaufschlämmung oder die Verbindungs materialpaste über einer Hauptoberfläche eines zweiten Keramik plattenteils ausgebreitet bzw. aufgetragen; das zweite Keramik plattenteil wird mit der äußeren Oberfläche des ersten Keramik plattenteils verbunden, wobei alle Löcher des zweiten Keramik plattenteils mit den entsprechenden Löchern des ersten Keramik plattenteils koaxial sind; das Lösungsmittel wird verdampft; das Verbindungsmaterial wird nötigenfalls durch Erhitzen ge schmolzen, und dann wird das geschmolzene Verbindungsmaterial durch Abkühlen verfestigt, um zwischen dem ersten und dem zwei ten Keramikplattenteil eine Verbindungsschicht zu bilden, die sich im rechten Winkel zu der Verbindungsschicht in dem Zwi schenraum zwischen dem ersten Keramikplattenteil und dem rohr förmigen Keramikteil erstreckt. Auf diese Weise wird eine Verbindungsschicht gebildet, die sich kontinuierlich zwischen dem ersten und dem zweiten Keramikplattenteil und in den Zwi schenräumen zwischen den rohrförmigen Keramikteilen und dem er sten Keramikplattenteil erstreckt.

Die in dem Zwischenraum zwischen dem ersten Keramikplattenteil und dem rohrförmigen Keramikteil gebildete Verbindungsschicht kann gebildet werden, indem das Verbindungsmaterial nur über der Oberfläche des ersten Keramikplattenteils ausgebreitet bzw. aufgetragen wird und das Verbindungsmaterial geschmolzen wird, so daß das geschmolzene Verbindungsmaterial in den Zwischenraum hineinfließt. Das rohrförmige Keramikteil und das zweite Kera mikplattenteil können gleichzeitig mit dem ersten Keramikplat tenteil verbunden werden. Im Fall der Verwendung eines rohrför migen Keramikteils, das an seinem Ende mit einem Flansch verse hen ist, kann in dem Zwischenraum durch dasselbe Verfahren eine Verbindungsschicht gebildet werden, wobei jedoch der Flansch mit seiner Gegen- bzw. Senkbohrung, deren Gestalt mit der Ge stalt des Flansches übereinstimmt, verbunden wird. Ferner kann ein verbundener Keramikbau gebildet werden, bei dem mit einem einzigen Keramikplattenteil sowohl rohrförmige Keramikteile, die jeweils ein gerades Ende haben, als auch rohrförmige Kera mikteile, die jeweils ein mit einem Flansch versehenes Ende ha ben, verbunden sind.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, hat ein erfindungsgemäßer verbundener Keramikbau, der gebaut wird, in dem rohrförmige Keramikteile in eine Vielzahl von Löchern, die in einem Keramikplattenteil gebildet sind, eingesetzt und die rohrförmigen Keramikteile mit dem Keramikplattenteil verbunden werden, gleichförmige Verbindungsstellen ohne Mängel und einen verbesserten fluiddichten Aufbau sowie eine ausgezeichnete Be ständigkeit gegen Wärmeschock bzw. gegen Abschreckung und gegen thermische Beanspruchung. Der verbundene Keramikbau ist folg lich wirksam auf einen Wärmetauscher für eine Gasturbine sowie auf einen Wärmetauscher für einen Industrieofen anwendbar.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden durch die fol genden Beispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnun gen näher erläutert.

Beispiele 1 bis 6

Sechs gelochte Keramikplattenteile A, wie sie in Fig. 1 gezeigt sind, mit einer Größe von 700 mm x 700 mm x 100 mm, von denen jedes mit vierundsechzig Löchern 1 versehen war, die in einem Abstand von 80 mm angeordnet waren und deren Achsen senkrecht zu einer Hauptoberfläche 2′ des gelochten Keramikplattenteils A verliefen, wurden hergestellt, indem ein feines Siliciumnitrid pulver, das ein Sinterhilfsmittel enthielt, unter Bildung von Formteilen formgepreßt wurde und die Formteile 1 h lang bei 1700°C gebrannt wurden.

Vierundsechzig rohrförmige Keramikteile B, die die Gestalt ei nes Rohres mit kreisförmigem Querschnitt mit einem Außendurch messer von 50 mm, einem Innendurchmesser von 40 mm und einer Länge von 1000 mm hatten, wobei jedes Rohr ein mit einem Boden versehenes Ende aufwies, wurden hergestellt, indem derselbe ke ramische Werkstoff, der für die Bildung des Keramikplattenteils A verwendet wurde, unter Bildung von Formteilen stranggepreßt wurde und die Formteile 1 h lang bei 1700°C gebrannt wurden.

Der Rand von einem Ende jedes Loches 1 war abgeschrägt, wobei die Abschrägung 1 mm×45° betrug. Der Durchmesser der Löcher 1 jedes gelochten Keramikplattenteils A wurde derart festgelegt, daß zwischen der Oberfläche jedes Loches 1 und dem äußeren Um fang des rohrförmigen Keramikteils B ein Zwischenraum gebildet wurde, der in Tabelle 1 gezeigt ist.

Dann wurde über der Oberfläche 2′ jedes gelochten Keramikplat tenteils A eine Verbindungsmittelpaste, die durch Vermischen von 100 Masseteilen zerkleinertem Pyrex®, 2 Masseteilen Bin demittel und 40 Masseteilen Wasser hergestellt worden war, in Form eines Überzuges mit einer Dicke, die in Tabelle 1 gezeigt ist, ausgebreitet bzw. aufgetragen, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Dann wurden die rohrförmigen Keramikteile B jeweils derart in die Löcher 1 jedes gelochten Keramikplattenteils A einge setzt, daß das offene Ende jedes rohrförmigen Keramikteils B mit der anderen Hauptoberfläche 2 des gelochten Keramikplatten teils A bündig war. Zwischen der Oberfläche des Loches 1 und dem äußeren Umfang des rohrförmigen Keramikteils B wurde ein Zwischenraum mit einer Größe, die in Tabelle 1 gezeigt ist, ge bildet.

Dann wurde jede Anordnung aus dem gelochten Keramikplattenteil A und den rohrförmigen Keramikteilen B getrocknet (3 h lang bei 110°C); die getrocknete Anordnung wurde in der Atmosphäre 1 h lang bei 1200°C gebrannt, und dann wurde die gebrannte Anord nung der Selbstkühlung auf Raumtemperatur überlassen, wobei ein verbundener Keramikbau erhalten wurde. Die Dicke der Verbin dungsschicht und die Lagegenauigkeit der rohrförmigen Keramik teile wurden gemessen, und der Zustand der Oberflächen-Verbin dungsschicht 4 und der in dem Zwischenraum gebildeten Verbin dungsschicht 4′ wurden beobachtet.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

Vergleichsbeispiele 1 bis 4

Gelochte Keramikplattenteile A für als Vergleichsbeispiele 1 bis 4 dienende verbundene Keramikbauten wurden durch dasselbe Verfahren, das bei der Herstellung des gelochten Keramikplatten teils von Beispiel 1 angewandt wurde, hergestellt, und rohrför mige Keramikteile B wurden durch dasselbe Verfahren, das bei der Herstellung der rohrförmigen Keramikteile B von Beispiel 1 angewandt wurde, hergestellt. Der Durchmesser der Löcher 1 jedes gelochten Keramikplattenteils A wurde derart festgelegt, daß zwischen der Oberfläche des Loches 1 und dem äußeren Um fang des rohrförmigen Keramikteils B ein Zwischenraum gebildet wurde, der in Tabelle 1 gezeigt ist Dieselbe Verbindungsmittelpaste, die bei der Herstellung von Beispiel 1 verwendet wurde, wurde über einer Hauptoberfläche 2′ jedes gelochten Keramikplattenteils A in Form eines Überzuges mit einer Dicke, die in Tabelle 1 gezeigt ist, ausgebreitet bzw. aufgetragen, und dann wurden die rohrförmigen Keramikteile B in die Löcher 1 der gelochten Keramikplattenteile A eingesetzt und mit dem gelochten Keramikplattenteil A verbunden. Die Anordnun gen aus den gelochten Keramikplattenteilen und den rohrförmigen Keramikteilen B wurden durch dasselbe Verfahren, das bei der Herstellung von Beispiel 1 angewandt wurde, getrocknet und ge brannt, wodurch als Vergleichsbeispiele 1 bis 4 dienende ver bundene Keramikbauten erhalten wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

Die Angaben bzw. Meßwerte der Beispiele 1 bis 6 beweisen, daß, wenn die Verbindungsschicht derart gebildet wird, daß sie sich kontinuierlich über der Oberfläche der gelochten Keramikplat tenteile A und in dem Zwischenraum zwischen der Oberfläche al ler Löcher 1 und dem äußeren Umfang des in das entsprechende Loch 1 eingesetzten rohrförmigen Keramikteils B erstreckt, die Zwischenräume verhältnismäßig klein sein können, so daß verhält nismäßig dünne Verbindungsschichten gebildet werden und gleich mäßige Verbindungsschichten, die frei von Mängeln wie z. B. Ris sen sind, gebildet werden können, und daß solch eine gleichmä ßige, verhältnismäßig dünne Verbindungsschicht die Lagegenauig keit der rohrförmigen Keramikteile B verbessert.

Beispiel 7

Ein gelochtes Keramikplattenteil A, das dem von Beispiel 1 ähn lich war, wurde durch dasselbe Verfahren, das zur Herstellung von Beispiel 1 angewandt wurde, hergestellt, wobei das gelochte Keramikplattenteil A von Beispiel 7 jedoch mit Löchern 11 ver sehen war, die in einem Abstand von 75 mm angeordnet waren, und die Ränder der Löcher 11 nicht abgeschrägt waren. Wie in Fig. 7(a) gezeigt ist, hatte jedes Loch 11 einen zylinderförmigen Be reich mit einem Durchmesser von 50,2 mm und mit einer Tiefe von 40 mm von der Oberfläche des Keramikplattenteils A ausgehend, durch die hindurch ein rohrförmiges Keramikteil in das Loch 11 eingesetzt wird, und einen konischen bzw. sich verjüngenden Be reich mit einer Länge von 60 mm, der sich von dem inneren Ende des zylinderförmigen Bereichs bis zu der anderen Oberfläche des Keramikplattenteils A erstreckte und ein größeres Ende mit ei nem Durchmesser von 50,2 mm und ein kleineres Ende mit einem Durchmesser von 40,2 mm hatte.

Rohrförmige Keramikteile B mit einem kreisförmigem Querschnitt, die einen Außendurchmesser von 50 mm, einen Innendurchmesser von 40 mm und eine Länge von 1000 mm hatten, wurden durch das selbe Verfahren, das zur Herstellung der rohrförmigen Keramik teile B von Beispiel 1 angewandt wurde, hergestellt. Wie in Fig. 5(a) gezeigt ist, war ein Ende jedes rohrförmigen Keramik teils B konisch bzw. verjüngt und bildete einen konischen bzw. sich verjüngenden Bereich mit einer Länge von 60 mm, der ein größeres Ende mit einem Außendurchmesser von 50 mm und ein kleineres Ende mit einem Außendurchmesser von 40 mm und eine Gestalt hatte, die mit dem konischen bzw. sich verjüngenden Be reich des Loches 11 übereinstimmte.

Wie in Fig. 8(a) gezeigt ist, wurde auf der Oberfläche jedes Loches 11 des Keramikplattenteils A eine Verbindungsmittelauf schlämmung, die durch Vermischen von 100 Masseteilen zerklei nertem PbO-B₂O₃-Glas, 2 Masseteilen Bindemittel und 40 Masse teilen Wasser hergestellt worden war, in Form einer Verbindungs schicht 14 ausgebreitet bzw. aufgetragen, und dann wurden die rohrförmigen Keramikteile B jeweils derart in die Löcher 11 ein gesetzt, daß das Ende jedes rohrförmigen Keramikteils B mit der anderen Oberfläche 12 des gelochten Keramikplattenteils A bün dig war.

Die Anordnung aus dem gelochten Keramikplattenteil A und den rohrförmigen Keramikteilen B wurde in einer Atmosphäre von Stickstoffgas gebrannt, und die gebrannte Anordnung wurde der Selbstkühlung auf Raumtemperatur überlassen, wobei ein verbun dener Keramikbau 30 erhalten wurde.

Die Fluiddichtheit des verbundenen Keramikbaus 30 wurde mit ei nem in Fig. 13 gezeigten Dichtheitsprüfgerät geprüft. Bei der Dichtheitsprüfung wurde der auf eine Einspannvorrichtung 31 auf gesetzte verbundene Keramikbau 30 in Wasser eingetaucht; dann wurde auf den Innenraum des Keramikbaus 30 durch ein Rohr 32 ein Druck von 785 kPa ausgeübt. In dem Wasser wurden keine Bla sen gebildet. Die Fluiddichtheit des verbundenen Keramikbaus war zufriedenstellend.

Der verbundene Keramikbau wurde einer Biegefestigkeitsprüfung bei einseitiger Einspannung unterzogen. Die Biegefestigkeit hat te den hohen Wert von 208 MPa.

Beispiel 8

Der verbundene Keramikbau von Beispiel 8 war mit dem verbunde nen Keramikbau von Beispiel 7 identisch, außer daß der verbun dene Keramikbau von Beispiel 8 ein gelochtes Keramikplattenteil A hatte, das mit abgestuften bzw. abgesetzten Löchern versehen war, und daß jedes rohrförmige Keramikteil B ein abgestuftes bzw. abgesetztes Ende hatte, das mit dem abgestuften bzw. abge setzten Loch übereinstimmte.

Wie in Fig. 7(b) gezeigt ist, hatte jedes Loch 11 des gelochten Keramikplattenteils A einen größeren Bereich mit einem Durch messer von 50,1 mm und mit einer Länge von 40 mm von der Ober fläche des gelochten Keramikplattenteils A ausgehend, durch die hindurch das rohrförmige Keramikteil B in das Loch 11 einge setzt wird, und einen kleineren Bereich mit einem Durchmesser von 45,1 mm und einer Länge von 60 mm, der sich von dem inneren Ende des größeren Bereichs bis zu der anderen Oberfläche des gelochten Keramikplattenteils A erstreckte. Das rohrförmige Ke ramikteil B mit einem Außendurchmesser von 50 mm und einem In nendurchmesser von 40 mm war mit dem von Beispiel 7 identisch, außer daß das rohrförmige Keramikteil B von Beispiel 8 einen abgestuften bzw. abgesetzten Endbereich mit einer Länge von 60 mm und einem Außendurchmesser von 45 mm hatte, der eine abge stufte bzw. abgesetzte äußere Gestalt hatte, die mit dem abge stuften bzw. abgesetzten Loch 11 übereinstimmte, wie in Fig. 5(b) gezeigt ist.

Die rohrförmigen Keramikteile B wurden durch dasselbe Verfah ren mit dem gelochten Keramikplattenteil A verbunden, das bei der Bildung des verbundenen Keramikbaus von Beispiel 7 ange wandt wurde, wodurch ein verbundener Keramikbau hergestellt wurde, wie er in Fig. 8(b) gezeigt ist.

Die Fluiddichtheit des verbundenen Keramikbaus wurde in dersel ben Weise geprüft, die bei der Prüfung des verbundenen Keramik baus von Beispiel 7 angewandt wurde.

In dem Wasser wurden keine Blasen gebildet, wodurch bewiesen wurde, daß die Fluiddichtheit des verbundenen Keramikbaus zu triedenstellend war.

Der verbundene Keramikbau wurde derselben Biegefestigkeitsprü fung mit einseitiger Einspannung unterzogen, die bei der Prü fung des verbundenen Keramikbaus von Beispiel 7 angewandt wur de. Die Biegefestigkeit hatte den hohen Wert von 190 MPa.

Vergleichsbeispiel 5

Ein bekannter verbundener Keramikbau wird nachstehend als Ver gleichsbeispiel beschrieben.

Ein gelochtes Keramikplattenteil A wurde durch dasselbe Verfah ren hergestellt, das in Beispiel 7 angewandt wurde, außer daß das gelochte Keramikplattenteil A mit Löchern 11 versehen war, die einen Durchmesser von 50,1 mm hatten. Durch dasselbe Ver fahren wie in Beispiel 7 wurden gerade rohrförmige Keramikteile B, die einen Außendurchmesser von 50 mm, einen Innendurchmesser von 40 mm und eine Länge von 1000 mm hatten, hergestellt, wie sie in Fig. 5(c) gezeigt sind.

Dieselbe Verbindungsmittelaufschlämmung, die zur Herstellung des verbundenen Keramikbaus von Beispiel 7 verwendet wurde, wur de auf dem Umfang von einem in ein Loch 11 des gelochten Kera mikplattenteils A aufzunehmenden Endbereich jedes rohrförmigen Keramikteils B ausgebreitet bzw. aufgetragen, um eine Verbin dungsschicht 14′ zu bilden (Fig. 11), und dann wurden die rohr förmigen Keramikteile B jeweils derart in die Löcher des geloch ten Keramikplattenteils A eingesetzt, daß das Ende 13 jedes rohrförmigen Keramikteils B mit der Oberfläche 14 des gelochten Keramikplattenteils A bündig war.

Die Anordnung aus dem gelochten Keramikplattenteil A und den rohrförmigen Keramikteilen B wurde in derselben Weise, die bei der Herstellung von Beispiel 7 angewandt wurde, gebrannt, wobei ein verbundener Keramikbau erhalten wurde. Die Fluiddichtheit des verbundenen Keramikbaus wurde mit dem in Fig. 13 gezeigten Dichtheitsprüfgerät in derselben Weise, die bei der Prüfung von Beispiel 7 angewandt wurde, geprüft. Es wurden Blasen gebildet, und die Fluiddichtheit des verbundenen Keramikbaus war nicht zu friedenstellend.

Die Bindefestigkeit des verbundenen Keramikbaus wurde durch das selbe Verfahren, das zum Prüfen von Beispiel 7 angewandt wurde, gemessen. Die Festigkeit hatte den niedrigen Wert von 110 MPa.

Wie aus den Ergebnissen der Bewertung der Beispiele 7 und 8 her vorgeht, zeigen ein verbundener Keramikbau, der aus einem ge lochten Keramikplattenteil, das mit konischen bzw. sich verjün genden Löchern versehen ist, und aus rohrförmigen Keramikteilen besteht, die jeweils ein konisches bzw. sich verjüngendes Ende haben, dessen Gestalt mit dem konischen bzw. sich verjüngenden Loch übereinstimmt, und ein verbundener Keramikbau, der aus ei nem gelochten Keramikplattenteil, das mit abgestuften bzw. ab gesetzten Löchern versehen ist, und aus rohrförmigen Keramik teilen besteht, die jeweils einen abgestuften bzw. abgesetzten Endbereich haben, dessen Gestalt mit dem abgestuften bzw. abge setzten Loch übereinstimmt, eine ausgezeichnete Fluiddichtheit und eine hohe Bindefestigkeit.

Beispiel 9

Ein gelochtes Keramikplattenteil A wurde durch dasselbe Verfah ren, das zur Herstellung des gelochten Keramikplattenteils von Beispiel 7 angewandt wurde, hergestellt. Das gelochte Keramik plattenteil A war mit Löchern 11 versehen, die jeweils aus ei nem zylinderförmigen Bereich mit einem Durchmesser von 52,1 mm und mit einer Länge von 50 mm von der Oberfläche des gelochen Keramikplattenteils A ausgehend, durch die hindurch ein Keramik muffenteil und ein rohrförmiges Keramikteil in das Loch 11 ein gesetzt werden, und aus einem konischen bzw. sich verjüngenden Bereich mit einer Länge von 50 mm bestanden, der sich von dem inneren Ende des zylinderförmigen Bereichs bis zu der anderen Oberfläche des gelochten Keramikplattenteils A erstreckte und ein größeres Ende mit einem Durchmesser von 52,1 mm und ein kleineres Ende mit einem Durchmesser von 50,1 mm hatte.

Rohrförmige Keramikteile B mit einem Außendurchmesser von 50 mm, einem Innendurchmesser von 40 mm und einer Länge von 1000 mm, die die Gestalt eines runden Rohres hatten, wie es in Fig. 5(c) gezeigt ist, wurden aus einem feinem Pulver gebildet, und zwar aus demselben keramischen Werkstoff (Siliciumnitrid ), aus dem das gelochte Keramikplattenteil A gebildet wurde.

Keramikmuffenteile C mit einer Länge von 100 mm und einem In nendurchmesser von 50 mm, die dem in Fig. 6(a) gezeigten Kera mikmuffenteil ähnlich waren, wurden hergestellt. Jedes Keramik muffenteil C hatte einen zylinderförmigen Bereich mit einem Au ßendurchmesser von 52 mm und einer Länge von 50 mm und einen konischen bzw. sich verjüngenden Bereich mit einer Länge von 50 mm, der ein größeres Ende mit einem Außendurchmesser von 52 mm und ein kleineres Ende mit einem Außendurchmesser von 50 mm und eine Gestalt hatte, die mit dem konischen bzw. sich verjüngen den Bereich des Loches 11 übereinstimmte.

Jedes Keramikmuffenteil C wurde über das rohrförmige Keramik teil B gepaßt, und die Anordnung aus dem Keramikmuffenteil C und dem rohrförmigen Keramikteil B wurde gebrannt, um das Kera mikmuffenteil C und das rohrförmige Keramikteil B zu verbinden.

Wie in Fig. 8(a′) gezeigt ist, wurde die bei der Herstellung des verbundenen Keramikbaus von Beispiel 7 verwendete Verbin dungsmaterialaufschlämmung auf der Oberfläche der Löcher 11 des gelochten Keramikplattenteils A ausgebreitet bzw. aufgetragen, um eine Verbindungsschicht 14 zu bilden, und dann wurde das Ke ramikmuffenteil C, das mit einem Ende von einem der rohrförmi gen Keramikteile B verbunden war, derart in das Loch 11 einge setzt, daß die Enden 13 und 15 des rohrförmigen Keramikteils B bzw. des Keramikmuffenteils C mit der anderen Oberfläche 12 des gelochten Keramikplattenteils A bündig waren.

Dann wurde die Anordnung aus dem gelochten Keramikplattenteil A, dem rohrförmigen Keramikteil B und dem Keramikmuffenteil C ähn lich wie die Anordnung von Beispiel 7 in einer Atmosphäre aus Stickstoffgas gebrannt und auf Raumtemperatur abgekühlt, wo durch ein verbundener Keramikbau fertiggestellt wurde. Der auf diese Weise hergestellte verbundene Keramikbau wurde ähnlich wie in Beispiel 7 einer Dichtheitsprüfung unterzogen, um seine Fluiddichtheit zu prüfen. Es wurden keine Blasen gebildet, und die Fluiddichtheit des verbundenen Keramikbaus war zufrieden stellend.

Der verbundene Keramikbau wurde derselben Biegefestigkeitsprü fung mit einseitiger Einspannung unterzogen, die in Beispiel 7 angewandt wurde. Die Festigkeit des verbundenen Keramikbaus hat te den hohen Wert von 200 MPa. Der verbundene Keramikbau wurde einer Ermüdungsprüfung unterzogen, bei der auf den verbundenen Keramikbau wiederholt mit einer Frequenz von 10 Hz 1000 h lang eine Belastung von 100 MPa ausgeübt wurde. Der verbundene Kera mikbau hielt der Ermüdungsprüfung stand.

Die Angaben bzw. Meßwerte von Beispiel 9 und die Prüfungsergeb nisse sind in Tabelle 2 gezeigt.

Beispiel 10

Der verbundene Keramikbau von Beispiel 10 war mit dem verbunde- nen Keramikbau von Beispiel 9 identisch, wobei jedoch in Bei spiel 10 ein gelochtes Keramikplattenteil A, das mit abgestuf ten bzw. abgesetzten Löchern 11 versehen war, und Keramikmuf fenteile C mit einer äußeren Gestalt, die mit der Gestalt der abgestuften bzw. abgesetzten Löcher 11 des gelochten Keramik plattenteils A übereinstimmte, verwendet wurden.

Wie in Fig. 7(b) gezeigt ist, hatte jedes abgestufte bzw. abge setzte Loch 11 des gelochten Keramikplattenteils A einen größe ren Bereich mit einem Durchmesser von 50,2 mm und mit einer Län ge von 50 mm von der Oberfläche des gelochten Keramikplatten teils ausgehend, durch die hindurch das Keramikmuffenteil C in das abgestufte bzw. abgesetzte Loch 11 eingesetzt wird, und ei nen kleineren Bereich mit einem Durchmesser von 45,2 mm und ei ner Länge von 50 mm. Das Keramikmuffenteil C hatte einen Innen durchmesser von 40 mm und eine äußere Gestalt, die mit der Ge stalt des abgestuften bzw. abgesetzten Loches 11 übereinstimmte, und bestand aus einem größeren Bereich mit einem Außendurchmes ser von 50 mm und einer Länge von 50 mm und einem kleineren Be reich mit einem Außendurchmesser von 45 mm und einer Länge von 50 mm, wie in Fig. 6(b) gezeigt ist.

Der auf diese Weise erhaltene verbundene Keramikbau, der in Fig. 8(b) gezeigt ist, wurde derselben Dichtheitsprüfung unterzogen, die in Beispiel 7 angewandt wurde. Es wurden keine Blasen gebil det, und die Fluiddichtheit war zufriedenstellend. Der verbunde ne Keramikbau wurde auch derselben Biegefestigkeitsprüfung mit einseitiger Einspannung unterzogen, die bei der Prüfung von Bei spiel 7 angewandt wurde. Die Festigkeit hatte den hohen Wert von 230 MPa. Der verbundene Keramikbau hielt einer Ermüdungs prüfung stand, bei der auf den verbundenen Keramikbau wieder holt mit einer Frequenz von 10 Hz 1000 h lang eine Belastung von 100 Mpa ausgeübt wurde.

Die Angaben bzw. Meßwerte von Beispiel 10 und die Prüfungser gebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.

Beispiel 11

Der verbundene Keramikbau von Beispiel 11 war mit dem verbunde nen Keramikbau von Beispiel 9 identisch, wobei jedoch in Bei spiel 11 ein gelochtes Keramikplattenteil A verwendet wurde, das mit Löchern 11 versehen war, die jeweils eine Gegen- bzw.

Senkbohrung 16 aufwiesen d. h., eine Art von abgestufter bzw. abgesetzer Form hatten.

Wie in Fig. 7(c) gezeigt ist, hatte jedes Loch 11 des gelochten Keramikplattenteils A einen Bereich mit einem Durchmesser von 50,4 mm und mit einer Länge von 80 mm von der Oberfläche des gelochten Keramikplattenteils A ausgehend, durch die hindurch ein rohrförmiges Keramikteil B und ein Keramikmuffenteil C in das Loch 11 eingesetzt werden, und eine in der anderen Oberflä che des gelochten Keramikplattenteils A gebildete Gegen- bzw. Senkbohrung 16 mit einem Durchmesser von 60,4 mm und einer Län ge von 20 mm. Wie in Fig. 6(c) gezeigt ist, hatte das Keramik muffenteil C einen Außendurchmesser von 60 mm, einen Innendurch messer von 50 mm und eine Länge (Dicke) von 20 mm. Die Gestalt des Keramikmuffenteils C stimmte mit der Gestalt der Gegen- bzw. Senkbohrung 16 überein.

Der verbundene Keramikbau, der in einer in Fig. 8(c) gezeigten Gestalt gebildet wurde, wurde derselben Dichtheitsprüfung un terzogen, die bei der Prüfung von Beispiel 7 angewandt wurde. Es wurden keine Blasen gebildet, und die Fluiddichtheit war zu friedenstellend. Der verbundene Keramikbau wurde auch einer Biegefestigkeitsprüfung mit einseitiger Einspannung unterzogen. Die Festigkeit hatte den hohen Wert von 190 MPa. Der verbundene Keramikbau hielt einer Ermüdungsprüfung stand, bei der auf den verbundenen Keramikbau wiederholt mit einer Frequenz von 10 Hz 1000 h lang eine Belastung von 100 MPa ausgeübt wurde.

Die Angaben bzw. Meßwerte von Beispiel 11 und die Prüfungser gebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.

Beispiel 12

Der verbundene Keramikbau von Beispiel 12 war Beispiel 9 ähn lich, jedoch wurden bei dem verbundenen Keramikbau von Beispiel 12 ein gelochtes Keramikplattenteil A, das aus dem in Beispiel 9 verwendeten Siliciumnitrid gebildet worden war, rohrför mige Keramikteile B, die aus einem Siliciumnitrid mit einem von dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Siliciumnitrids verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten gebildet worden wa ren, und Keramikmuffenteile C, die aus einem Siliciumnitrid gebildet worden waren, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient zwi schen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Siliciumnitrids , das zur Bildung des Keramikplattenteils A verwendet wurde, und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Siliciumnitrids , das zur Bildung der rohrförmigen Keramikteile B verwendet wurde, lag, verwendet. Das gelochte Keramikplattenteil A, die rohrför migen Keramikteile B und die Keramikmuffenteile C wurden durch dasselbe Verfahren, das zur Herstellung von Beispiel 9 ange wandt wurde, miteinander verbunden, wobei der in Fig. 8(a′) ge zeigte verbundene Keramikbau erhalten wurde. Der verbundene Ke ramikbau wurde derselben Dichtheitsprüfung unterzogen, die in Beispiel 9 angewandt wurde. Es wurden keine Blasen gebildet, und die Fluiddichtheit war zufriedenstellend.

Der verbundene Keramikbau wurde auch einer Biegefestigkeitsprü fung mit einseitiger Einspannung unterzogen. Die Festigkeit hat te den hohen Wert von 220 MPa. Der verbundene Keramikbau hielt einer Ermüdungsprüfung stand, bei der auf den verbundenen Kera mikbau wiederholt mit einer Frequenz von 10 Hz 1000 h lang eine Belastung von 100 MPa ausgeübt wurde. Der verbundene Keramikbau hielt auch einer Wärmezyklusprüfung stand, bei der der verbun dene Keramikbau 1000 h lang zyklisch zwischen der Raumtempera tur und 800°C erhitzt und abgekühlt wurde.

Die Angaben bzw. Meßwerte von Beispiel 12 und die Prüfungser gebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.

Vergleichsbeispiel 6

Der verbundene Keramikbau von Vergleichsbeispiel 6 war mit dem von Vergleichsbeispiel 5 identisch, jedoch wurde bei dem ver bundenen Keramikbau von Vergleichsbeispiel 6 ein gelochtes Kera mikplattenteil verwendet, das mit Löchern 11 versehen war, die einen Durchmesser von 50,2 mm hatten.

Der verbundene Keramikbau wurde derselben Dichtheitsprüfung un terzogen, die in Beispiel 9 angewandt wurde. Es wurden Blasen gebildet, und die Fluiddichtheit war nicht zufriedenstellend.

Die Festigkeit des verbundenen Keramikbaus, die durch eine Bie gefestigkeitsprüfung mit einseitiger Einspannung gemessen wur de, hatte den niedrigen Wert von 100 MPa. Die rohrförmigen Ke ramikteile zerbrachen, als auf den verbundenen Keramikbau bei einer Ermüdungsprüfung wiederholt mit einer Frequenz von 10 Hz 200 h lang eine Belastung von 100 MPa ausgeübt wurde.

Die Angaben bzw. Meßwerte von Vergleichsbeispiel 6 und die Prü fungsergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.

Wie aus der Prüfung der Beispiele 9 bis 12 hervorgeht, haben die verbundenen Keramikbauten, die jeweils aus einem gelochten Keramikplattenteil, aus Keramikmuffenteilen, die in die Löcher des gelochten Keramikplattenteils eingesetzt sind, und aus rohr förmigen Keramikteilen, die in die Keramikmuffenteile einge setzt sind, bestehen, eine ausgezeichnete Fluiddichtheit und eine hohe Festigkeit; und durch das indirekte Verbinden der rohrförmigen Keramikteile mit dem gelochten Keramikplattenteil durch Keramikmuffenteile werden die Spannungen abgebaut, die in dem verbundenen Keramikbau erzeugt werden, und die verbundenen Keramikbauten sind allem Anschein nach haltbar.

Beispiel 13

Ein gelochtes Keramikplattenteil A, das mit Löchern 11 versehen war, die jeweils ein Innengewinde 17 hatten, wie in Fig. 7(d) gezeigt ist, wurde aus einem Werkstoff und durch ein Verfahren hergestellt, die den bei der Herstellung des gelochten Keramik plattenteils von Beispiel 7 angewandten ähnlich waren.

Aus demselben Werkstoff, der für das gelochte Keramikplatten teil A verwendet wurde, wurden rohrförmige Keramikteile B mit einem Außendurchmesser von 50 mm, einem Innendurchmesser von 40 mm und einer Länge von 1000 mm gebildet, die ein mit Gewinde versehenes Ende hatten, wie in Fig. 5(d) gezeigt ist. Jedes rohrförmige Keramikteil B war in dem äußeren Umfang des Endes 13 in einer Länge von 100 mm mit einem Gewinde 18 versehen, das dem Innengewinde 17 entsprach bzw. damit in Eingriff gebracht werden konnte.

Dieselbe Verbindungsmaterialaufschlämmung, die in Beispiel 7 verwendet wurde, wurde auf der Oberfläche der Löcher 11 des ge lochten Keramikplattenteils A unter Bildung einer Verbindungs schicht 14 ausgebreitet bzw. aufgetragen; dann wurden die rohr förmigen Keramikteile B derart in die Löcher 11 eingeschraubt, daß das Ende 13 jedes rohrförmigen Keramikteils B mit der äuße ren Oberfläche 12 des gelochten Keramikplattenteils A bündig war, wie in Fig. 8(d) gezeigt ist.

Die Anordnung aus dem gelochten Keramikplattenteil A und den rohrförmigen Keramikteilen B wurde in einer Atmosphäre aus Stickstoffgas gebrannt, und dann wurde die gebrannte Anordnung der Selbstkühlung auf Raumtemperatur überlassen, wodurch ein verbundener Keramikbau fertiggestellt wurde.

Der verbundene Keramikbau wurde derselben Dichtheitsprüfung un terzogen, die bei der Prüfung von Beispiel 7 angewandt wurde. Es wurden keine Blasen gebildet, und die Fluiddichtheit war zu friedenstellend.

Der verbundene Keramikbau wurde derselben Biegefestigkeitsprü fung mit einseitiger Einspannung unterzogen, die in Beispiel 7 angewandt wurde. Die Festigkeit hatte den hohen Wert von 250 MPa. Die Neigung der rohrförmigen Keramikteile zu dem gelochten Keramikplattenteil war sehr gering, und ihre Lagegenauigkeit war zufriedenstellend.

Beispiel 14

Ein gelochtes Keramikplattenteil A mit einer Größe von 700 mm x 700 mm x 100 mm, das mit Löchern 11 versehen war, die einen Durchmesser von 60 mm hatten, jeweils ein Innengewinde auf wiesen und in einem Abstand von 75 mm angeordnet waren, wurde durch dasselbe Verfahren, das bei der Herstellung von Beispiel 7 angewandt wurde, hergestellt, indem ein feines Siliciumni tridpulver, das ein Sinterhilfsmittel enthielt, unter Bildung eines Formteils formgepreßt und das Formteil gebrannt wurde.

Rohrförmige Keramikteile B mit einem Außendurchmesser von 50 mm, einem Innendurchmesser von 40 mm und einer Länge von 1000 mm, wie sie in Fig. 5(c) gezeigt sind, wurden aus demselben Werk stoff gebildet, aus dem das gelochte Keramikplattenteil A ge bildet wurde.

Es wurden Keramikmuffenteile C mit einem Außendurchmesser von 60 mm, einem lnnendurchmesser von 50 mm und einer Länge von 100mm hergestellt, wie sie in Fig. 6(d) gezeigt sind. Jedes Kera mikmuffenteil C war in seinem äußeren Umfang mit einem Außenge winde 18′ versehen, das dem lnnengewinde 17 des Loches 11 des gelochten Keramikplattenteils A entsprach bzw. damit in Ein griff gebracht werden konnte.

Die Keramikmuffenteile C wurden über die rohrförmigen Keramik teile B gepaßt; dann wurden die Anordnungen aus den Keramikmuf fenteilen C und den rohrförmigen Keramikteilen B gebrannt, um die Keramikmuffenteile C und die rohrförmigen Keramikteile B zu verbinden.

Nachdem dieselbe Verbindungsmaterialaufschlämmung, die in Bei spiel 7 verwendet wurde, auf der Oberfläche der Löcher 11 des gelochten Keramikplattenteils A ausgebreitet bzw. aufgetragen worden war, um eine Verbindungsschicht 14 zu bilden, wie es in Fig. 8(d′) gezeigt ist, wurden die mit den rohrförmigen Kera mikteilen B verbundenen Keramikmuffenteile C derart in die Lö cher 11 eingeschraubt, daß die Enden 13 und 15 der rohrförmigen Keramikteile B bzw. der Keramikmuffenteile C mit der äußeren Oberfläche 12 des gelochten Keramikplattenteils A bündig waren.

Die Anordnung aus dem gelochten Keramikplattenteil A, den rohr förmigen Keramikteilen B und den Keramikmuffenteilen C wurde in einer Atmosphäre aus Stickstoffgas gebrannt, wodurch ein ver bundener Keramikbau fertiggestellt wurde.

Der verbundene Keramikbau wurde derselben Dichtheitsprüfung un terzogen, die in Beispiel 7 angewandt wurde. Es wurden keine Blasen gebildet, und die Fluiddichtheit war zufriedenstellend.

Der verbundene Keramikbau wurde auch einer Biegefestigkeitsprü fung mit einseitiger Einspannung unterzogen. Die Festigkeit hat te den hohen Wert von 230 MPa. Die Neigung der rohrförmigen Ke ramikteile B zu dem gelochten Keramikplattenteil A war sehr ge ring, und ihre Lagegenauigkeit war zufriedenstellend. Der ver bundene Keramikbau hielt einer Ermüdungsprüfung stand, bei der auf den verbundenen Keramikbau wiederholt mit einer Frequenz von 10 Hz 1000 h lang eine Belastung von 100 MPa ausgeübt wurde.

Wie aus den Prüfungen der Beispiele 13 und 14 hervorgeht, hat die geschraubte Verbindungsstelle bzw. Schraubverbindung eine zufriedenstellende Dichtungswirkung, und sie verbessert die Bin defestigkeit und ermöglicht das Verbinden einer Vielzahl von in derselben Längenrichtung angeordneten rohrförmigen Keramiktei len mit dem gelochten Keramikplattenteil unter Erzielung einer hohen Lagegenauigkeit.

Beispiel 15

Ein erstes gelochtes Keramikplattenteil A, wie es in Fig. 9(a) gezeigt ist, mit einer Größe von 700 mm x 700 mm x 100 mm, das mit Löchern 11 versehen war, die einen Durchmesser von 50,1 mm hatten und in einem Abstand von 75 mm angeordnet waren, wurde durch dasselbe Verfahren, das in Beispiel 7 angewandt wurde, ge bildet. Desgleichen wurde ein zweites gelochtes Keramikplatten teil D, wie es in Fig. 9(b) gezeigt ist, gebildet, das mit dem ersten gelochten Keramikplattenteil A identisch war, wobei je doch in dem zweiten gelochten Keramikplattenteil D Löcher 11′ gebildet waren, die einen Durchmesser von 40 mm hatten.

Rohrförmige Keramikteile B mit einem Außendurchmesser von 50 mm, einem Innendurchmesser von 40 mm und einer Länge von 1000 mm, die einen kreisförmigen Querschnitt hatten, wie sie in Fig. 5(c) gezeigt sind, wurden durch dasselbe Verfahren gebildet, das zur Bildung der rohrförmigen Keramikteile von Beispiel 9 ange wandt wurde.

Dann wurde, wie es in Fig. 9(c) gezeigt ist, dieselbe Verbin dungsmaterialpaste, die in Beispiel 1 verwendet wurde, in Form eines Überzuges mit einer Dicke von etwa 0,05 mm auf den Ober flächen der Löcher 11 des gelochten Keramikplattenteils A ausgebreitet bzw. aufgetragen, und die Verbindungsmaterialpaste wurde auf dem äußeren Umfang eines Endbereichs von jedem rohr förmigen Keramikteil B, der eine der Dicke des Keramikplatten teils entsprechende Länge von 100 mm hatte, ausgebreitet bzw. aufgetragen. Die mit der Verbindungsmaterialpaste überzogenen Endbereiche der rohrförmigen Keramikteile B wurden jeweils der art in die Löcher 11 des ersten gelochten Keramikplattenteils A eingesetzt, daß die Enden 3 der rohrförmigen Keramikteile B mit der äußeren Oberfläche 2 des ersten gelochten Keramikplatten teils A bündig waren. Dann wurde die Anordnung aus dem ersten gelochten Keramikplattenteil A und den durch die Verbindungs schichten 4a mit dem ersten gelochten Keramikplattenteil A ver bundenen rohrförmigen Keramikteilen B in einer Atmosphäre aus Stickstoffgas gebrannt, wodurch eine verbundene Unteranordnung erhalten wurde. Die Verbindungsmaterialpaste wurde in Form ei nes Überzuges mit einer Dicke von etwa 0,1 mm über der Oberflä che 7 des zweiten gelochten Keramikplattenteils D ausgebreitet bzw. aufgetragen, und dann wurde das zweite gelochte Keramik plattenteil D derart mit der Oberfläche 2 des ersten gelochten Keramikplattenteils A verbunden, daß die Löcher 11′ des zweiten gelochten Keramikplattenteils D jeweils mit den entsprechenden Löchern 11 des ersten gelochten Keramikplattenteils A koaxial waren. Die Anordnung aus der verbundenen Unteranordnung und dem zweiten gelochten Keramikplattenteil D wurde in einer Atmosphä re aus Stickstoffgas gebrannt, und dann wurde die gebrannte An ordnung der Selbstkühlung auf Raumtemperatur überlassen, wo durch ein verbundener Keramikbau mit den Verbindungsschichten 4a und 4b erhalten wurde, wie er in Fig. 9(c) gezeigt ist.

Der verbundene Keramikbau wurde derselben Dichtheitsprüfung un terzogen, die in Beispiel 7 angewandt wurde.

Es wurden keine Blasen gebildet, und die Fluiddichtheit war zu friedenstellend.

Der verbundene Keramikbau wurde auch derselben Biegefestig keitsprüfung mit einseitiger Einspannung, die in Beispiel 7 an gewandt wurde, unterzogen. Die Festigkeit hatte den hohen Wert von 190 MPa.

Beispiel 16

Ein erstes gelochtes Keramikplattenteil A, das in Beispiel 16 verwendet wurde, war mit dem von Beispiel 15 identisch, außer daß seine Löcher 11 einen Durchmesser von 50,4 mm hatten. Ein zweites gelochtes Keramikplattenteil D, das in Beispiel 16 ver wendet wurde, war mit dem von Beispiel 15 identisch, außer daß seine Löcher 11′ einen Durchmesser von 40 mm hatten.

Die rohrförmigen Keramikteile B, die in Beispiel 16 verwendet wurden, waren mit denen von Beispiel 15 identisch. Das erste gelochte Keramikplattenteil A, das zweite gelochte Keramikplat tenteil D und die rohrförmigen Keramikteile B wurden durch die selben Verfahren, die in Beispiel 15 angewandt wurden, zusam mengebaut und miteinander verbunden, wobei jedoch die Dicke der Verbindungsschichten etwa 0,2 mm betrug.

Der auf diese Weise hergestellte verbundene Keramikbau wurde derselben Dichtheitsprüfung und derselben Biegefestigkeitsprü fung mit einseitiger Einspannung unterzogen, die in Beispiel 15 angewandt wurden.

Es wurden keine Blasen gebildet; die Fluiddichtheit war zufrie denstellend, und die Festigkeit hatte den hohen Wert von 200 MPa.

Beispiel 17

Ein erstes gelochtes Keramikplattenteil A′ mit einer Größe von 700 mm x 700 mm x 100 mm, wie es in Fig. 10(a) gezeigt ist, war mit dem ersten gelochten Keramikplattenteil A von Beispiel 15 identisch, außer daß das erste gelochte Keramikplattenteil A′ mit Löchern 21 versehen war, die einen Durchmesser von 50,1 mmm hatten, jeweils eine Gegen- bzw. Senkbohrung mit einem Durch messer von 60,1 mm und einer Tiefe von 5,1 mm aufwiesen und in einem Abstand von 75 mm angeordnet waren.

Ein zweites gelochtes Keramikplattenteil D war mit dem von Bei spiel 15 identisch. Es wurden mit einem Flansch versehene rohr förmige Keramikteile B′, die einen Außendurchmesser von 50 mm, einen Innendurchmesser von 40 mm und eine Länge von 1000 mm hat ten, verwendet. Jedes rohrförmige Keramikteil B′ war an einem seiner Enden mit einem Flansch 8 versehen, der einen Außendurch messer von 60 mm, einen Innendurchmesser von 40 mm und eine Dicke von 5 mm hatte.

Dann wurde, wie es in Fig. 10(c) gezeigt ist, dieselbe Verbin dungsmaterialpaste, die in Beispiel 15 verwendet wurde, in Form eines Überzuges mit einer Dicke von etwa 0,05 mm über einer Oberfläche 7 des zweiten gelochten Keramikplattenteils D ausge breitet bzw. aufgetragen, und die Verbindungsmaterialpaste wur de auf der Oberfläche und dem äußeren Umfang des Flansches 8 und auf einem in das Loch 21 aufzunehmenden Bereich jedes mit einem Flansch versehenen rohrförmigen Keramikteiles B′ ausge breitet bzw. aufgetragen. Die mit einem Flansch versehenen rohr förmigen Keramikteile B′ wurden derart in die Löcher 21 einge setzt, daß ihre Flansche 8 auf den Bodenflächen der Gegen- bzw. Senkbohrungen 25 aufsaßen, und das zweite gelochte Keramikplat tenteil D wurde an der Oberfläche des ersten gelochten Keramik plattenteils A′, in der die Flansche 8 frei lagen, angebracht, und dann wurde die Anordnung aus dem ersten gelochten Keramik plattenteil A′, dem zweiten gelochten Keramikplattenteil D und den mit einem Flansch versehenen rohrförmigen Keramikteilen B′ in einer Atmosphäre aus Stickstoffgas gebrannt, wodurch ein verbundener Keramikbau erhalten wurde, wie er in Fig. 10(c) ge zeigt ist.

Der auf diese Weise hergestellte verbundene Keramikbau wurde derselben Dichtheitsprüfung und derselben Biegefestigkeitsprü fung mit einseitiger Einspannung unterzogen, die in Beispiel 7 angewandt wurden.

Es wurden keine Blasen gebildet; die Fluiddichtheit war zufrie denstellend, und die Festigkeit hatte den hohen Wert von 220 MPa.

Vergleichsbeispiel 7

Ein in Vergleichsbeispiel 7 verwendetes gelochtes Keramikplat tenteil A war mit dem von Beispiel 15 identisch, außer daß die in dem gelochten Keramikplattenteil A gebildeten Löcher 11 ei nen Durchmesser von 51,4 mm hatten.

Es wurden dieselben rohrförmigen Keramikteile B wie in Beispiel 15 verwendet.

Ein verbundener Keramikbau, wie er in Fig. 3 gezeigt ist, wurde durch dasselbe Verfahren hergestellt, das in Vergleichsbeispiel 1 angewandt wurde.

Da der Zwischenraum zwischen dem gelochten Keramikplattenteil A und den rohrförmigen Keramikteilen B den großen Wert von 0,7 mm hatte, waren die Neigungen der rohrförmigen Keramikteile B zu dem gelochten Keramikplattenteil A groß, und die Lagegenau igkeit der rohrförmigen Keramikteile B war sehr niedrig.

Der verbundene Keramikbau wurde derselben Dichtheitsprüfung un terzogen, die in Beispiel 15 angewandt wurde. Es wurden Blasen gebildet, und die Fluiddichtheit war nicht zufriedenstellend.

Der verbundene Keramikbau wurde auch der Biegefestigkeitsprü fung mit einseitiger Einspannung unterzogen. Die Festigkeit hat te den niedrigen Wert von 90 MPa.

Wie aus der Prüfung der Beispiele 15 bis 17 ersichtlich ist, weist ein verbundener Keramikbau, der aus einem ersten geloch ten Keramikplattenteil, das mit Löchern versehen ist, aus rohr förmigen Keramikteilen, die in die Löcher des ersten gelochten Keramikplattenteils eingesetzt sind, und aus einem zweiten ge lochten Keramikplattenteil besteht, das an der äußeren Oberflä che des ersten gelochten Keramikplattenteils angebracht ist und mit Löchern versehen ist, die jeweils mit den entsprechenden Lö chern des ersten gelochten Keramikplattenteils koaxial sind, ei ne gleichmäßige bzw. gleichförmige Verbindungsschicht auf, die sich kontinuierlich zwischen dem ersten und dem zweiten geloch ten Keramikplattenteil und in den Zwischenräumen zwischen dem ersten gelochten Keramikplattenteil und den rohrförmigen Kera mikteilen erstreckt, wodurch ein verbundener Keramikbau erhal ten wird, der eine ausgezeichnete Fluiddichtheit und eine hohe Bindefestigkeit hat und das Verbinden einer Vielzahl von in der selben Längenrichtung angeordneten rohrförmigen Keramikteilen mit dem ersten gelochten Keramikplattenteil unter Erzielung ei ner hohen Lagegenauigkeit ermöglicht.

Claims

1. Verbundener Keramikbau mit einer hohen Lagegenauigkeit und einer hohen Bindefestigkeit, der aus einem gelochten Keramik plattenteil mit einer Vielzahl von Löchern und aus rohrförmi gen Keramikteilen besteht, wobei mindestens ein Ende jedes rohr förmigen Keramikteils in ein Loch eingesetzt ist, dadurch ge kennzeichnet, daß sich zwischen dem äußeren Umfang jedes rohr förmigen Keramikteils und der Oberfläche des entsprechenden Lo ches ein festgelegter Zwischenraum befindet, wobei jeder der Zwischenräume mit einem Verbindungsmaterial gefüllt ist, das eine Verbindungsschicht bildet, so daß die rohrförmigen Kera mikteile mit dem Plattenteil fest verbunden sind.

2. Verbundener Keramikbau mit einer hohen Lagegenauigkeit und einer hohen Bindefestigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem gelochten Keramikplattenteil mit einer Vielzahl von Lö chern, aus Keramikmuffenteilen, wobei jedes Keramikmuffenteil in ein Loch eingepaßt ist und wobei sich zwischen dem äußeren Umfang jedes Keramikmuffenteils und der Oberfläche des entspre chenden Loches ein festgelegter Zwischenraum befindet, und aus rohrförmigen Keramikteilen besteht, wobei ein Ende jedes rohr förmigen Keramikteils in ein Keramikmuffenteil eingesetzt ist, wobei jeder der Zwischenräume mit einem Verbindungsmaterial ge füllt ist, das eine Verbindungsschicht bildet, so daß die rohr förmigen Keramikteile mit dem Plattenteil fest verbunden sind.

3. Verbundener Keramikbau mit einer hohen Lagegenauigkeit und einer hohen Bindefestigkeit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Zwischenraum in dem Bereich von 0,05 mm bis 0,5 mm liegt.

4. Verbundener Keramikbau mit einer hohen Lagegenauigkeit und einer hohen Bindefestigkeit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die in den Zwischenräumen gebildeten Verbin dungsschichten kontinuierlich mit einer Verbindungsschicht ver bunden sind, die über mindestens einer Hauptoberfläche des Plat tenteils gebildet ist.

5. Verfahren zur Herstellung eines verbundenen Keramikbaus nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein schmelzbares Ver bindungsmaterial in Form einer Schicht auf mindestens einer sich senkrecht zu den Achsen der Löcher erstreckenden Haupt oberfläche des Plattenteils ausgebreitet bzw. aufgetragen wird, die rohrförmigen Keramikteile in die Löcher eingesetzt werden und die Schicht aus dem Verbindungsmaterial geschmolzen wird, so daß das geschmolzene Verbindungsmaterial in die Zwischen räume hineinfließt und mit der über der Oberfläche des Plat tenteils gebildeten Verbindungsschicht zusammenhängende Verbin dungsschichten bildet.

6. Verbundener Keramikbau mit einer hohen Lagegenauigkeit und einer hohen Bindefestigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Löcher des Plattenteils konische bzw. sich verjüngende Löcher und/oder abgestufte bzw. abgesetzte Löcher sind und daß das in das Loch einzusetzende Ende von jedem der rohrförmigen Keramikteile in einer konischen bzw. sich verjün genden Gestalt und/oder in einer abgestuften bzw. abgesetzten Gestalt geformt ist, die mit den konischen bzw. sich verjüngen den Löchern und/oder mit den abgestuften bzw. abgesetzten Lö chern übereinstimmt.

7. Verbundener Keramikbau mit einer hohen Lagegenauigkeit und einer hohen Bindefestigkeit nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Löcher des Plattenteils konische bzw. sich verjüngende Löcher und/oder abgestufte bzw. abgesetzte Löcher sind und daß die äußere Oberfläche von jedem der in das Loch einzupassenden Muffenteile in einer konischen bzw. sich verjün genden Gestalt und/oder in einer abgestuften bzw. abgesetzten Gestalt geformt ist, die mit den konischen bzw. sich verjüngen den Löchern und/oder mit den abgestuften bzw. abgesetzten Lö chern übereinstimmt.

8. Verbundener Keramikbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß das Keramikmuffenteil in eine Gegen- bzw. Senkbohrung eingepaßt ist, die in einem Ende des Loches gebildet ist.

9. Verbundener Keramikbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß in der Oberfläche jedes Loches des Platten teils ein Innengewinde gebildet ist und in dem äußeren Umfang des Endbereiches von jedem rohrförmigen Keramikteil oder von je dem Muffenteil, das in das Loch einzusetzen oder einzupassen ist, ein Außengewinde gebildet ist, das mit dem Innengewinde in Eingriff bringbar ist.

10. Verbundener Keramikbau mit einer hohen Lagegenauigkeit und einer hohen Bindefestigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß ein zweites gelochtes Keramikplattenteil, das mit zweiten Löchern versehen ist, deren Durchmesser nicht kleiner als der Innendurchmesser der rohrförmigen Keramikteile und nicht größer als der Außendurchmesser der rohrförmigen Keramik teile ist, an einer Oberfläche des Plattenteils, die mit den Enden der in die Löcher eingesetzten rohrförmigen Keramikteile bündig ist, angebracht ist, wobei die zweiten Löcher des zwei ten Keramikplattenteils mit den Löchern des Plattenteils je weils koaxial sind, und daß zwischen dem Plattenteil und dem zweiten gelochten Keramikplattenteil eine Verbindungsschicht gebildet ist, die mit den in den Zwischenräumen gebildeten Ver bindungsschichten zusammenhängt.

11. Verbundener Keramikbau mit einer hohen Lagegenauigkeit und einer hohen Bindefestigkeit nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, daß in einem Ende von jedem Loch des Plattenteils ei ne Gegen- bzw. Senkbohrung gebildet ist und jedes rohrförmige Keramikteil an einem seiner Enden mit einem Flansch versehen ist, der mit der Gegen- bzw. Senkbohrung übereinstimmt bzw. in Eingriff gebracht ist.