DE1141982B

DE1141982B - Verbrennungskammer mit hochfeuerfester Schicht an den Innenwandungen mit Oxydationskatalysatoreigenschaften und Verfahren zur Aufbringung dieser Schicht

Info

Publication number: DE1141982B
Application number: DEA34323A
Authority: DE
Inventors: Samuel W Bradstreet; Harold L Rechter
Original assignee: Armour Research Foundation
Current assignee: Armour Research Foundation
Priority date: 1959-03-26
Filing date: 1960-03-26
Publication date: 1963-01-03
Also published as: US2978360A; CH400664A; GB928691A; BE588969A

Description

INTERNAT.KL. BOIj

DEUTSCHES

PATENTAMT

A 34323 IVa/12g

ANMELDETAG: 26. MÄRZ 1960

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABEDER AUSLEGESCHRIFT:

3. JANUAR 1963

Die Erfindung betrifft Verbrennungskammern, deren Innenflächen ganz oder teilweise mit einer auf Verbrennungsvorgänge katalytisch wirkenden Schicht überzogen sind, und auf Verfahren zur Aufbringung dieser festhaftenden keramischen Schicht. Diese Schichten eignen sich besonders für Innenwände von Verbrennungskammern verschiedenster Verbrennungskraftmaschinen, das ist sowohl für Ottomotore wie auch Dieselmotore, aber auch für Brennkammern anderer Art, wie z. B. für Strahltriebwerke, in Brennkammern für Heizzwecke, Kesselanlagen u. a. Weiterhin haben diese erfindungsgemäßen Überzüge nicht nur günstige katalytische Effekte, sondern sie zeichnen sich auch gleichzeitig durch hervorragende Feuerfestigkeit und Wärmeisolierung aus.

Es ist bereits bekannt, die Wandungen des Verbrennungsraumes in Gaskraftmaschinen mit in einer porösen feuerfesten Masse feinverteiltem Platin zu überziehen, wobei das Platin als Oxydationskatalysator dient. Weiter wurde die Klopffestigkeit von Kolbenmaschinen mit Verbrennungsmotor verbessert, indem in dem Zylinderkopf Öffnungen vorgesehen sind, in die Pfropfen eingesetzt werden können. Diese Pfropfen bestehen aus einem keramischen Kern, insbesondere einer Porzellanmasse, wie sie für Zündkerzenisolatoren gebräuchlich sind. Dieser keramische Kern trägt ein poröses Haftmittel in Form VOnAl₃O₃, MgO, BeO oder ThO₂ und darauf fein dispergiert als eigentlichen Oxydationskatalysator Platin-, Silberoder Kupferpulver.

Weiter wurde bereits beschrieben, den Verbrennungsraum von Brennkraftmaschinen und die zu diesem führenden Gaszuleitungen mit Katalysatoren, wie z. B. Kupfer, Nickel, Platin oder Palladium, auszukleiden.

Auch V₂O.,, auf die Oberfläche bzw. in die Poren eines Einsatzes aufgebracht, wurde als Katalysator verwendet, wobei als Träger poröses Nickel oder heiß gespritzte Nickel-Chrom-Legierungen dienten.

Ein anderes bekanntes Verfahren verwendet Überzüge aus Bariumoxyd und/oder Strontiumoxyd zur Verbesserung des Klopfverhaltens.

Bekanntlich ist der Wirkungsgrad der Umwandlung des Treibstoffes in mechanische Energie bei Verbrennungsvorgängen abhängig von der Geschwindigkeit und der Vollständigkeit der Verbrennung. Das Ziel, einen möglichst hohen Wirkungsgrad der Verbrennung anzustreben, ist seit langem begleitet von der Forderung, den Anteil an schädlichen und korrodierenden Auspuffgasen, wie sie vor allem bei Kolbenmaschinen entstehen, zu vermindern. Es ist bekannt, daß in vielen Fällen Kohlenwasserstoff-Treibstoffe nicht voll-Verbrennungskammer mit hochfeuerfester Schicht an den Innenwandungen

mit Oxydationskatalysatoreigenschaften

und Verfahren zur Aufbringung

dieser Schicht

Anmelder:

Armour Research Foundation

of Illinois Institute of Technology,

Chicago, 111. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und DipL-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann, Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 26. März 1959 (Nr. 802 134)

Samuel W. Bradstreet, OaIk Park, HL,

und Harold L. Rechter, Chicago, 111. (V. St. Α.),

sind als Erfinder genannt worden

ständig zu Kohlendioxyd und Wasser, sondern nur unvollständig zu Kohlenmonoxyd verbrennen, oder daß sie nur zu koksähnlichen Feststoffen pyrolisieren, die die Verbrennungskammer und die Auspuffrohre verschmutzen. Es bilden sich dabei auch verschiedene andere schädliche Kohlenwasserstoffverbindungen. Obwohl noch kein endgültiger Beweis dafür vorliegt, sind sicherlich die Abgase derartiger unvollständiger Verbrennungsvorgänge für den schädlichen Rauch und Nebel in den Großstädten mitverantwortlich.

Die erfindungsgemäße Verbrennungskammer, deren Innenwandung teilweise eine festhaftende, hochfeuerfeste keramische Schicht mit Oxydationskatalysatoreigenschaften aufweist, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Schicht eine Mischung von Oxyden der seltenen Erdmetalle mit mindestens 30% Ceroxyd, 0,01 bis 20 % Praseodymoxyd, 0,01 bis 20 % Neodymoxyd, gegebenenfalls bis 25 % Lanthanoxyd und Sintermaterial enthält, soll vor allem derartige unvollständige Verbrennungen vermeiden. Die erfindungsgemäßen Überzüge wirken neben ihren katalytischen Eigenschaften gleichzeitig noch als thermisch isolierende Schicht, wodurch der Wirkungsgrad der Anlage

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weiter gesteigert wird. Insbesondere Kolben von Ver- Varianten angewendet werden. Derartige Brenner

brennungskraftmaschinen können an deren nicht- haben eine Sauerstoff- und eine Wasserstorizuführung,

reibenden Kopf Sachen mit dem katalytisch wirksamen die sich beide in der Nähe der Spritzdüse vereinigen,

keramischen Überzug versehen werden. Vorteilhafterweise werden die katalytischen Oxyde

Die erfindungsgemäßen Überzüge lassen sich be- 5 und die Flammenkatarysatoren und/oder die Verbin-

sonders gut durch an sich bekanntes Flammspritzen düngen, die feste Lösungen bilden, z. B. mit dem

aufbringen, jedoch sind auch andere Aufbringver- Sauerstoffstrom direkt in die Flamme gebracht. Die

fahren für keramische Überzüge anwendbar und wer- Unterlagen müssen der plötzlichen Hitzeeinwirkung

den in Zusammenhang mit. der aufzubringenden der Flamme widerstehen können, jedoch bildet dies

Masse beschrieben. io gewöhnlich kein Problem, da in den meisten Fällen

Beim Flammspritzen kristalliner, keramischer Über- Metalle als Unterlage verwendet werden. Es ist nicht

züge ist es wünschenswert, daß eine oder mehrere der nötig und in den meisten Fällen auch nicht wün-

pulverförmigen Substanzen als Verbrennungskataly- sehenswert, die Unterlage zu erweichen oder zu

satoren wirken, die als Flammenkatalysatoren be- schmelzen. Die Oxydteilchen werden in der Flamme

zeichnet werden sollen. En derartiges Material be- 15 auf Sintertemperatur gebracht und haften nach ihrem

günstigt die Flammenreaktion an der Oberfläche, Auftreffen auf der Unterlage sehr fest als kristalline,

wobei auch die Oberfläche rascher durch die Flamme keramische Masse. Es ist ebenfalls nicht nötig und

erhitzt wird. Eine Vielzahl derartiger katalytisch wirk- wiederum in vielen Fällen nicht wünschenswert, die

samer Materialien wurde benutzt. Dabei wirken einige Oxydteilchen auf ihre Schmelztemperatur zu bringen,

dieser Flammenkatalysatoren auch noch nach Aufbau 20 da in diesem Fall ein glasartiger Überzug gebildet

des Überzuges. Beispiele hierfür sind unter anderem werden kann, der keine katalytischen Eigenschaften

Titanoxyd, Aluminiumoxyd mit geringen Mengen an mehr aufweist.

Titanoxyd, Siliciumdioxyd, Lithiumoxyd, Vanadium- Es folgen Beispiele für die Zusammensetzung kata-

oder Nioboxyde. lytisch wirksamer und wärmeisolierender Schichten

Für Verbrennungsreaktionen in einer Brennkam- 25 durch Flammspritzen. Die Prozentangaben sind Ge-

mer ist es erforderlich, daß die Katalysatoren mög- Wichtsprozente,

liehst hohe katalytische Wirksamkeit zusammen mit ,, . ■ ι τ

einem hohen Grad an thermischer Stabilität aufweisen. "

Der Überzug muß feuerfest sein und darf unter Ein- Ceroxyd 45,0 %

wirkung der Brennstoffe und Verbrennungsprodukte 30 Lanthanoxyd 22,5 %

chemisch nicht verändert werden. Titanoxyd ist, bei- Neodymoxyd 17,9 %

spielsweise in der Rutilform, ein ausgezeichneter Oxy- Praseodymoxyd 5,7 °/o

dationskatalysator, vorausgesetzt, daß im Gefüge ein Thoriumoxyd 0,25 %

Sauerstoffunterschuß vorliegt; diese Form läßt sich Sulfat als SO₃ 1,5 %

in den meisten Verbrennungssystemen bei 1400° C 35 Andere Oxyde (Y₂O₃, Sc₂O₃) — 2,9 %

oder darüber erhalten, dagegen erreicht dieses Mate- Phosphat als P₂O₅ 0,8 %

rial bei niederen Temperaturen die stöchiometrische Calcium- und Magnesiumoxyd ... 1,0%

Zusammensetzung von TiO₂ und verliert damit viel „ . . . „

an katalytischer Wirksamkeit. Kupfersuboxyde und .Beispiel

Kupferchromit andererseits bilden schon bei mäßigen 4° Ceroxyd 90,0 °/o

Temperaturen (etwa 500° C) inerte Strukturen und Lanthanoxyd 2,0%

können deshalb oberhalb solcher Temperaturen nicht Neodymoxyd 1,3%

mehr als Katalysatoren angewendet werden. Dagegen Praseodymoxyd 0,4%

entsprechen die erfindungsgemäßen Bestandteile der Andere seltene Erden 1,0%

katalytisch wirkenden Überzüge Ceroxyd, Neodym- 45 Thoriumoxyd 0,25 %

oxyd und Praseodymoxyd oder deren Mischungen Eisenoxyd und Tonerde 0,25 %

den gestellten Anforderungen. Diese Oxyde sind be- Calcium- und Magnesiumoxyd ... 4,0%

vorzugte Komponenten der Ausgangsmischungen für Kieselsäure 0,5 %

das Flammspritzen. Setzt man diesen Mischungen Phosphat 0,5 %

noch als Flammenkatalysatoren Lanthanoxyd, Scan- 5° Sulfat 0,5%

diumoxyd, Yttriumoxyd oder Aluminiumoxyd oder .

Mischungen davon zu, kann die Flammspritztem- Beispiel 111

peratur herabgesetzt werden. Ceroxyd 45,6 %

Außer den aufgezählten Flammenkatalysatoren gibt Lanthanoxyd 22,8%

es noch einige weitere Oxyde, die durch Bildung von 55 Neodymoxyd 16,2%

festen Lösungen mit den besagten Oxyden deren Sin- Praseodymoxyd 4,7 %

tertemperatur noch mehr erniedrigen. Solche Oxyde Andere seltene Erden 5,7 %

sind unter anderem Nioboxyd, Tantaloxyd, Vana- Thoriumoxyd 0,2%

diumoxyd und deren Mischungen. Eisenoxyd und Tonerde 1,0%

Es ist somit erfindungsgemäß möglich, entweder 60 Calcium- und Magnesiumoxyd 0,2%

Oxyde der seltenen Erden Cer, Praseodym und Neo- Kieselsäure 0,1 %

dym allein oder in Verbindung mit den Flammen- Phosphat 0,5 %

katalysatoren oder den Verbindungen, die feste Lö- Sulfat 1 bis 2,0%

sungen bilden, oder mit beiden zu verwenden. Glühverlust 0 bis 1,0 %

Das Flammspritzen erfolgt vorzugsweise in einer 65

Knallgasflamme, es lassen sich aber auch Sauerstoff- Der Gehalt der Mischung an CeO₂, Pr₂O₃ und Acetylen-Flammen u. ä. verwenden. Die allgemein Nd₂O₃ kann in den schon erwähnten Bereichen liebekannten Knallgasbrenner können in verschiedenen gen. In der Praxis wird man einen möglichst hohen

Gehalt an CeO₂ anstreben. Die Menge an Lanthanoxyd kann zwar, um katalytisch wirksame Überzüge zu erhalten, O bis 25^fl/o betragen, jedoch soll der Gehalt an Lanthanoxyd in dem bevorzugten Überzug mehr an der unteren Grenze des Bereiches liegen, um einen physikalisch und chemisch stabilen Überzug zu erhalten.

Ein Gehalt an Thoriumoxyd in den Überzügen wirkt sich günstig aus, hauptsächlich wegen der gitteraufweitenden Wirkung auf das CeO₂- oder Pr₂O₃-Gitter, wobei dann mehr Fehlstellen im Gitter vorhanden sind und somit eine größere katalytische Aktivität bewirkt wird.

Für das Flammspritzverfahren kann die Teilchengröße der erwähnten Stoffe in einem Bereich zwischen 250 und 0,5 μ liegen, wobei die bevorzugte Größe etwa 45 μ beträgt.

Das gepulverte Material aus Beispiel 1 mit einem Feinheitsgrad von 0,25 mm wurde einem Knallgasgebläse zugeleitet, und zwar in den Sauerstoffstrom. Das Material wurde dann z. B. auf die Kopffläche des Kolbens einer Verbrennungskraftmaschine aufgetragen. Der Überzug war etwas körnig und heiß rotbraun, wurde jedoch nach dem Abkühlen gelblichbraun, möglicherweise durch die Farbänderung des Ceroxyds und einer Reoxydation geringer Mengen von Didymoxyd. Dieser Überzug haftete sehr gut, obwohl er thermischen Schwankungen bis zu 650° C ausgesetzt war, und war auch sehr gut wärmeisolierend.

Außer dem Kolbenkopf können z. B. auch die Seitenflächen, Böden, Decken, in den Verbrennungsraum hineinragende Bauteile, wie bei Kesselanlagen Wasserrohre Überhitzerrohre, bei Triebwerken Leitflächen, in Gasturbinen Läufer usw., mit einem erfindungsgemäßen Überzug versehen werden.

Zum Nachweis der Wirkung und des technischen Fortschritts werden mit so überzogenen Kolben Versuche durchgeführt, und zwar in einem gebrauchten 3,5-1-Chevrolet-Motor mit bleifreiem Benzin als Treibstoff.

Proben von Auspuffgasen aus solchen Motoren wurden unter folgenden Versuchsbedingungen entnommen: 1. Leerlauf bei 500 Upm.; 2. Fahrt bei 1000 und 2650 Upm. Die Gasanalysen wurden mit Hilfe gaschromatographischer Messungen und die unverbrannten Kohlenwasserstoffe infrarotspektroskopisch analysiert, Methan und Wasser wurden nicht getrennt bestimmt.

Folgende Tabelle zeigt unter den Versuchsbedingungen die Abgasverhältnisse hinsichtlich des CO- bzw. Kohlenwasserstoffgehalts von Motoren mit normalen Kolben gegenüber Kolben mit dem erfindungsgemäßen Überzug.

Versuchs bedingungen	Original kolben 1	VoCo Kolben überzogen 2	Verhältnis 2:1	Original- Kolben 3	% KW-Stoffe Kolben überzogen 4	Verhältnis 4:3
Leerlauf Fahrt bei 1000 Upm, 37 km/h Fahrt bei 2650 Upm, 96 km/h	8,82 12,5 3,0	9,03 11,16 2,97	1,02 0,89 0,99	0,24 0,17 0,23	0,22 0,08 0,10	0,92 0,47 0,43

Daraus ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen Überzüge besonders zur Verminderung schädlicher Auspuffgase aus Verbrennungskraftmaschinen angewendet werden können. Entsprechend den Verhältnissen bei dem Beispiel des Verbrennungsmotors liegen die Verhältnisse auch in anderen Brennkammern und Verbrennungsräumen, deren Wände bzw. Teile davon mit den erfindungsgemäßen katalytisch wirksamen Schichten überzogen sind.

Die katalytische Wirksamkeit des Überzugs zeigt sich auch darin, daß die Kohlenstoff rückstände in den Verbrennungskraftmaschinen, deren Kolben und Zylinderköpfe mit dem erfindungsgemäßen Material überzogen wurden, wesentlich geringer sind. Dabei ist ebenfalls die Wärmeisolation durch den Überzug von Vorteil, da die Kohlenstoffrückstände sich weniger gut auf den erhitzten Oberflächen niederschlagen können. Daß jedoch dieser Effekt nicht nur auf der Isolationswirkung beruht, zeigt sich an einem Überzug aus Zirkoniumoxyd, der zwar die gleiche Isolationswirkung besitzt, jedoch nicht katalytisch wirksam ist. In diesem Fall wird die Bildung von Kohlenstoffresten durch die Anwesenheit des Überzugs nicht verringert.

Bei Verbrennungskraftmaschinen des Kolben- oder Turbinentyps soll der Überzug eine katalytische Wirkung bei einer möglichst niedrigen Temperatur besitzen. Bei anderen Anwendungen, wie bei Verbrennungsröhren, Turbinen und Strahltriebwerken, ist es wesentlicher, daß das Überzugsmaterial chemisch inert ist.

Obwohl der Mechanismus der Oxydationskatalyse nicht völlig geklärt ist, ist unter Umständen eine Theorie deshalb von Nutzen, weil man dadurch möglicherweise die katalytische Aktivität von festen kristalMnen Stoffen und Überzügen voraussagen kann. Dabei wird die Reaktionsweise eines Katalysators durch seine Fähigkeit gemessen, sowohl mit dem Treibstoff wie mit dem Sauerstoff zu reagieren. Es ist ferner nötig, daß diese Oberflächenreaktionen die katalytisch wirksamen Stoffe nicht irreversibel verändern und daß die Energie, die nötig ist, den reinen Sauerstoff zu absorbieren oder abzugeben, ziemlich klein ist.

Ceroxyd besitzt normalerweise eine Flußspatgitterstruktur, wobei jedes Cer-Ion in gleichen Abständen von acht Sauerstoffionen in den Ecken eines Würfels umgeben ist, während jedes Sauerstoffion von vier Cer-Ionen an den Ecken eines regulären Tetraeders umgeben wird. In diesem normalen Zustand ist jedes Cer-Ion vierwertig. Cer kann in mehreren Wertigkeitsstufen vorliegen. Ce₂O₃, in dem das Cer dreiwertig ist, besitzt ein normales Kristallgitter, in dem die Cer-Ionen in der Nähe des Zentrums eines ver-

zerrten Octaeders von Sauerstoffionen liegen, wobei ein siebentes Sauerstoffion über einer der Octaederflächen liegt. In diesem »a-M₂O₃«-Gitter ist die Entfernung zwischen den Cer- und Sauerstoffionen nicht immer gleich, und es herrschen im Gitter demnach verschiedene Bindungsenergien. Ein ähnliches Gitter besitzen die Sesquioxyde von Mangan, Lanthan, Praseodym und Neodym bei tiefen Temperaturen. Eine dritte Modifikation dieser Oxyde liegt noch

Es können noch weitere Zusatzstoffe beigegeben werden, die, obwohl sie selbst nicht flammgespritzt werden, mechanisch in der gesinterten Grundmasse festgehalten werden. Beispiele dafür sind Teilchen äußerst harter Substanzen, wie Chromearbid, Wolframcarbid usw., die sehr abriebbeständig sind. Beispielsweise sind, wenn 20 Gewichtsprozent Chromcarbid der Korngröße 0,10 bis 0,075 mm mit den seltenen Erden vermischt sind, die erhaltenen flamm-

bei hohen Temperaturen vor. In diesem »C-M₂O₃«~ io gespritzten Überzüge sehr abriebfest, und zwar so Gitter hegen die Sauerstoffionen etwa an den Ecken fest, daß sie beim gewöhnlichen Sandstrahlen zweieines Würfels um das Kation, wobei jedoch zwei bis zehnmal langer widerstehen als eine Schicht nur fehlen und die anderen vier in Abständen zueinander aus seltenen Erden.

liegen, die notwendigerweise dies ausgleichen. Die Ein anderes Verfahren zum Aufbringen des erfinmeisten Oxyde der seltenen Erden und die Sesquis- 15 dungsgemäßen keramischen Überzugs auf ein festes

oxyde von Mangan, Niob, Tantal und Vanadin bilden Material besteht darin, die Masse als Schlamm auf-

bei hoher Temperatur dieses Gitter. zubringen. Dies geschieht dann, wenn aus wirtschaft-

Es ist somit für das Cer möglich, sechs, sieben oder liehen Überlegungen bei geringer thermischer, che-

acht Sauerstoffionen etwa gleich leicht zu koordi- mischer und eventuell mechanischer Belastung der

nieren. Durch Modifizierung bzw. Ersatz des Cer- 20 Überzüge vom Flammspritzverfahren abgesehen wer-

oxyds durch La₂O₃ oder Nd₂O₃ kann die Durch- den kann.

Schnittsstruktur so gebildet werden, daß sie praktisch Zunächst wird eine Mischung aus den katalytisch

der Sechserkoordination des C-M₂O₃-Gitters bei wirksamen Oxyden hergestellt. Dieses Material wird

hohen Temperaturen ähnlich ist. Durch Modifizierung vorzugsweise auf eine durchschnittliche Teilchengröße

mit Silikat, Phosphaten, Tonerde, Zirkonerde oder 25 von 1 bis 50 μ zerkleinert.

Thoriumoxyd kann die Struktur der Flußspatstruktur Zu 50 bis 90 Teilen dieses Materials werden 50

angenähert werden. Da dabei nur eine — wenn über- bis 10 Teile einer anorganischen Salzlösung eines oder haupt — geringe Volumen- oder Phasenänderung eintritt, vermag die so erhaltene Struktur an ihrer Oberfläche Sauerstoffionen über einen breiten Temperatur- 30
bereich zu absorbieren oder abzugeben.

mehrerer folgender Bestandteile gebracht:

In einer gewöhnlichen Knallgasflamme hängen die Flarnmenreaktionen von zufälligen Zusammenstößen von Atomen oder Ionen mit Molekülen und miteinander ab.

An die feste Oberfläche des Oxydationskatalysators werden Sauerstoff- und Wasserstoffionen bzw. Atome angelagert, so daß die Häufigkeit von erfolgreichen Zusammenstößen erhöht wird. So können die beiden folgenden Reaktionen gleichzeitig verlaufen:

1. Saures Aluminiumphosphat (50 Gewichtsprozent in Wasser),

2. stabilisierte Na-, K-, NH₄-Silikatlösungen (Silikat: Wasser =1:3 bis 1: 300),

3. saure Lanthan-, Cer-, Praseodym-oder Neodymphosphate (bis zu ihrer maximalen Löslichkeit in Phosphorsäure).

2 CeO₂ + H₂
Ce₂O₃ + O₂

Diese Bindemittel-Salz-Lösungen werden in folgenden bevorzugten Verhältnissen unter Schütteln gemischt.

Mindestens 30 % der Bindemittellösung soll AIu-

CeO₃ + H₂O miniumsulfat, nicht mehr als 50 % soll Kalium- (oder

2 CoO₂ + O Ammonium-) Silikat sein, und der Rest soll eine Salzlösung aus Phosphaten der seltenen Erdmetalle Der Temperaturbereich, in dem diese Reaktionen 45 sein.

ablaufen, kann von etwa 250° C bis zum Schmelz- Die kristalline Masse und das Bindemittel werden

punkt des Ceroxyds von etwa 2600° C erweitert wer- miteinander stark gemischt und verdünnt entspreden, indem das Ceroxydgitter mit den anderen ge- chend der Konsistenz für Streichen, Spritzen oder nannten Oxyden deformiert wird. Tauchen.

Der Verbrennungskatalysator ist somit eine Ver- 50 Nach Aufbringung auf die vorher präparierte Unterbindung, die die untere Grenztemperatur der Ver- lage läßt man den Überzug in Luft trocknen. Dieser brennung herabsetzt und auch die Verbrennungsgeschwindigkeit vergrößert, indem er die Wahrscheinlichkeit eines Kontaktes zwischen Treibstoff und
Sauerstoff vergrößert.

Die durch Flammspritzen aufgebrachten keramischen Überzüge haften auf der Unterlage gut, zeigen hohe Temperaturwechselbeständigkeit, hohe

wird dann je nach dem Bindemittel in einem Temperaturbereich zwischen 160 und 475° C gehärtet. Niedere Temperaturen werden bei einem hohen Anteil an Silikat bevorzugt. Die Unterlage ist nach dem Härten gebrauchsfertig.

Dieser Überzug ist nicht so hart und auch nicht so widerstandsfähig gegenüber schnellen Temperatur-

Druckfeuerfestigkeit und sind gegen Brennstoffe so- änderungen wie die flammgespritzten Überzüge. Sie wie Verbrennungsprodukte auch unter strengsten 60 _Smd jedoch als Verbrenungskatalysatoren von gleicher Arbeitsbedingungen indifferent. Wirksamkeit und können bis zu Temperaturen von

Ist die Wärmeleitfähigkeit des Überzugs aus irgend- 1500° C ohne ernstliche Änderungen ihrer Eigeneinem Grund geringer als erwünscht, kann sie durch schäften angewendet werden. Sie können deshalb den Zugabe einer geeigneten Menge eines wärmeleitenden flammgespritzten Überzügen vorgezogen werden, Metalls in die Pulverbeschickung vergrößert werden. 65 wenn wirtschaftliche Gesichtspunkte eine Rolle Es wurde gefunden, daß eine Mischung von etwa spielen, die mit dem Überzug zu versehenden Flächen 10 Gewichtsprozent feingepulvertem Aluminium der für Flammspritzen nicht zugänglich sind, ein poröser Masse aus seltenen Erden zugeführt werden kann. Überzug gewünscht wird oder die Unterlage der

plötzlichen Hitze oder der Flamme nicht widersteht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verbrennungskammer, deren Innenwandung teilweise eine festhaftende, hochfeuerfeste keramische Schicht mit Oxydationskatalysatoreigenschaften aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht eine Mischung von Oxyden der seltenen Erdmetalle mit mindestens 30 % Ceroxyd, 0,01 bis 20% Praseodymoxyd, 0,01 bis 20% Neodymoxyd, gegebenenfalls bis 25% Lanthanoxyd und Sintermittel enthält.

2. Verbrennungskammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die festhaftende Schicht zusätzlich noch geringe Mengen von Scandium-, Yttrium-, Niob-, Tantal- und Vanadinoxyd oder deren Mischungen enthält.

3. Verfahren zum Aufbringen einer Schicht auf die Innenwandung der Verbrennungskammern nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Mischung der Oxyde in einer Korngröße von 0,5 bis 250 μ durch Flammspritzen aufsintert.

4. Verfahren zum Aufbringen einer Schicht auf die Innenwandung der Verbrennungskammern nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Mischung der Oxyde in einer Korngröße von 1 bis 50 μ mit einem Bindemittel verrührt, diese Masse auf die damit zu überziehende Unterlage in bekannter Weise aufbringt, die Masse an der Luft trocknet und schließlich bei Temperaturen zwischen 160 und 475° C härten ίο läßt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Bindemittel Aluminiumphosphatlösung, stabile Lösungen von Na-, K- oder NH₄-Silikat, Lanthan-, Cer-, Praseodym- oder Neodymphosphat oder deren Mischung verwendet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 960 396, 191 694;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 001 855;

britische Patentschriften Nr. 603 120, 581 689;
S. Berkmann, J. C. Morrell und G. Egloff, Catalysis, Book Department Reinhold Publishing Corp., 1940, Reprinted 1949, S. 716, 781, 782, 932.