DE1228546B

DE1228546B - Dichte Ummantelung von Duesen aus pyrolytischem Graphit

Info

Publication number: DE1228546B
Application number: DES88305A
Authority: DE
Inventors: Gilberte Moutaud; Francis Tombrel; Georges Rodier
Original assignee: Carbone Lorraine SA
Current assignee: Mersen SA
Priority date: 1962-12-13
Filing date: 1963-11-15
Publication date: 1966-11-10
Also published as: GB1020690A; CH398421A; FR1356266A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES SM7WWl· PATENTAMT Int. Cl.:

C04b

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 80 b-8/10

Nummer: 1228 546

Aktenzeichen: S 88305 VI b/80 b

Anmeldetag: 15. November 1963

Auslegetag: 10. November 1966

Die Erfindung betrifft eine dichte Ummantelung von Düsen aus pyrolytischem Graphit. Derartige Düsen sind gewöhnlich zentrisch in einen zylindrischen Sitz aus polykristallinem Graphit, Karbiden oder einem sonstigen feuerbeständigen Werkstoff eingeschweißt, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient gegenüber dem des pyrolytischen Graphits der Düse verschieden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine dichte Ummantelung ypn Düsen aus pyrolytischem Graphit zu schaffen, welche die Verbindung solcher Materialien höchst unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten gestattet und hierbei den so gebildeten Verbundkörper wesentlich widerstandsfähiger gegenüber starken Temperaturstößen macht.

Diese Aufgabe ist bei der hier vorgeschlagenen dichten Ummantelung von Düsen aus pyrolytischem Graphit vor allem dadurch gelöst, daß sie erfindungsgemäß aus einem faserigen und/oder körnigen, mit einem verkokbaren, an Ort und Stelle polymerisierten und carbonisierten Harz imprägnierten Material aus Kohlenstoff oder Graphit besteht und mit der Düse fest verbunden ist. Der Kohlenstoff oder Graphit ist hierbei zweckmäßig natürlichen Ursprungs und von solcher Struktur, daß die Ummantelung geschmeidig genug ist,' mechanische Stöße und den Druck nach der Carbonisierung auszuhalten.

Zwar ist die Verwendung von einem polymerisierten und carbonisierten Harz zugeordnetem faserigem Graphit als feuerfestes ,Isoliermaterial od. dgl. bereits bekannt. Auch wurde bekanntlich schon die Verwendung von Glaswolle zur Verstärkung von Düsen vorgeschlagen. Materialien der für die Ummantelung nach der Erfindung kennzeichnenden Art nun aber zum Ausgleich des Wärmekoeffizienten zu verwenden, lag im Hinblick auf die andersartige Aufgabenstellung nicht nahe, zumal bisher übliche Ummantelungen von Düsen lediglich deren Verstärkung gelten.

Zu den als Verkleidung brauchbaren Kohlenstoffen und Graphiten gehören die Fasern, Filze und Gewebe aus Kohlenstoff und Graphit wie auch bestimmte granulierte Kokse.

Als verkokbare Harze können z. B. die Furanharze, die Furfural-Pechharze und die phenolischen Harze vom Bakelit-Typ in gelöstem Zustand verwendet werden.

Es ist bekannt, Düsen z.B. aus pyrolytischem Graphit mit geringer Wandstärke herzustellen, die man in ein zylindrisches Gehäuse aus polykristallinem Graphit einführt. Die Zentrierung der Düse ist schwierig. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Um-Dichte Ummantelung von Düsen aus
pyrolytischem Graphit

Anmelder:

Societe Le Carbone-Lorraine, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. Dipl. oec. publ. D. Lewinsky,
Patentanwalt,
München-Pasing, Agnes-Bernauer-Str. 202

Als Erfinder benannt:
Gilberte Moutaud, Neuilly-sur-Seine;
Francis Tombrei, Saint-Gratien, Seine-et-Oise;
Georges Rodier, Levallois, Seine (Frankreich)

^ao Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 13. Dezember 1962 (918 482) - -

mantelung erleichtert diesen Vorgang dadurch, daß sie dem seitlichen Entweichen der Gase widersteht und eine ausgezeichnete Druck- und Korrosionsfestigkeit hat.

Die erfindungsgemäßen Ummantelungen erhält man durch Umwicklung der Düse mit einem Faden, einem Band oder einem Gewebe von Kohlenstoff oder Graphit, die mit einem verkokbaren Harz imprägniert sind, durch Pressung dieser Ummantelung zwischen zwei zylindrischen Halbschalen aus Graphit und anschließender Polymerisation und Carbonisierung des Harzes in nichtoxydierender Atmosphäre. Die so hergestellten Ummantelungen haben zahlreiche Vorteile. Durch faserige oder körnige Struktur des Kohlenstoffmaterials bewahren sie selbst nach Carbonisierung des Harzes eine Geschmeidigkeit, die ihre Festigkeit gegen mechanische Stöße und Druck erhöht. Diese Ummantelungen erlauben unter anderem die Verbindung von Materialien mit wesent-Hch verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten, wodurch das Ganze gegen starke Temperaturschwankungen widerstandsfähiger wird. Das ist der Fall bei Teilen, die aus pyrolytischem und polykristallinem Graphit zusammengesetzt sind. So hat pyrolytischer Graphit nur eine geringe radiale Wärmeausdehnung, jedoch eine stärkere in Längsrichtung. Auch sind die Wärmeausdehnungskoeffi-

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zienten von polykristallinem und von pyrolytischem Graphit verschieden.

Zur Erläuterung der Erfindung sind in den folgenden Beispielen verschiedene Ausführungsformen der Ummantelung von Düsen beschrieben.

Beispiel 1

Die Ummantelung einer Düse mittels imprägnierter Kohlenstoff-Fasern ist in schematischem Schnitt in Fig. 1 dargestellt. Man wickelt rund um eine Düse 1 aus pyrolytischem Graphit Kohlenstoff-Fasern 3 von 100 Denier, die zur Festigkeitserhöhung mit einem besonderen phenolischen Harz imprägniert sind. Die Imprägnierung erfolgt nach bekannten Verfahren durch Eintauchen der Fasern in eine alkoholische Lösung des phenolischen Harzes. Die imprägnierten Fasern werden vor der Wicklung abgeschleudert. Die Wicklung wird in zwei Halbschalen 2 aus künstlichem polykristallinem Graphit gefaßt, die über die Länge der aufeinanderstoßenden Kanten mit demselben Harz bestrichen werden. Das Ganze wird zur Polymerisation des Harzes 3 Tage an der Luft bei Raumtemperatur stehengelassen und dann 8 Stunden auf 100° C erhitzt. Zur Carbonisierung bringt man das Ganze in nichtoxydierender Atmosphäre auf 1000° C. Die erhaltene Ummantelung ist körrösions- und erosiönsfest und hat eine bemerkenswerte mechanische Festigkeit bei erhöhter Temperatur.

Beispiel 2

Die Ummantelung einer Düse aus pyrolytischem Graphit mittels imprägnierter Köhlenstoffbänder ist in schematischem Schnitt in Fig. 2 veranschaulicht. Man wickelt rund um eine Düse 1 aus pyrolytischem Graphit ein Kohlenstoffband 5. Nach der ersten Umwicklung bringt man auf die ganze Oberfläche eine 5O°/oige alkoholische Lösung eines speziellen phenolischen Harzes zur Festigkeitserhöhung. Dann vollendet man die Umwicklung und trägt auf die letzte Wicklung die gleiche Harzlösung auf. Man faßt die so ausgestattete Düse in zwei Halbschalen 2 aus technischem Graphit. Man polymerisiert und cärbonisiert das Ganze wie im Beispiel 1.

Beispiel 3

Die Ummantelung mittels granulierten Kokses ist in sehemätischem Schnitt in Fig. 3 wiedergegeben. Man füllt den Raum zwischen der Düse 1 aus pyrolytischem Graphit und ihrer zylindrischen Hülse 2 mit Koks 4 von bestimmter Korngrößenverteilung aus. Auf bekannte Weise führt man das als Bindemittel dienende Harz ein und polymerisiert und cärbonisiert unter den gleichen Bedingungen wie in den vorhergehenden Beispielen.

Beispiel 4

Man kann auch eine gemischte Ummantelung herstellen, die sowohl ein Band oder Fasern von Kohlenstoff als auch gekörnten Koks enthält. Diese Ausführungsform ist in schematischem Schnitt in F i g. 4 gezeigt. Die Düse 1 aus pyrolytischem Gra-

phit wird zunächst mit einem Kohlenstoffband 5 umwickelt, das wie vorher mit dem Harz bestrichen worden ist. Dann füllt man den Zwischenraum zwischen der mit dem Kohlenstoffband 5 umwickelten Düse 1 und der Hülse 2 aus polykristallinem Graphit mit gekörntem Koks 4 bestimmter Korngröße aus.

Ebenso gut wie in den zuvor behandelten Beispielen eignen sich die vorgeschlagenen Ummantelungen nicht nur für Düsen; vielmehr erstreckt sich

ao die Erfindung auch auf Elemente aller Formen und Abmessungen. So dienen diese Ummantelungen auch

* dazu, Teile aus pyrolytischem Graphit mit Hülsen aus feuerfestem Material zu verbinden, die z. B. aus Carbiden, wie Tantal-, Zirkon- und Wolframcarbid,

z5 aus feuerbeständigen Metallen, wie Wolfram, aus Feuerlegierungen und allen Materialien bestehen können, die sich in Schalenform bringen lassen.

Claims

Patentansprüche:

1. Dichte Ummantelung von Düsen aus pyrolytischem Graphit, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem faserigen und/oder körnigen, mit einem verkokbaren, an Ort und Stelle polymerisierten und carbonisierten Harz imprägnierten Material aus Kohlenstoff oder Graphit besteht und mit der Düse fest verbunden ist.

2. Ummantelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das faserige Material aus Fasern, Faden und Geweben von Kohlenstoff

oder Graphit besteht,

^;

3. Ummantelung nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß das körnige Material aus Koks besteht.

4. Ummantelung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das verkokbare Harz aus der Gruppe der Phenolharze, der Furfural-Pechharze öder der Harze mit Furanverbindungen stammt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Materials in Design. Eng., September 1962, S. 113 bis 128; Mai 1959, S. 149.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen