DE1905802A1

DE1905802A1 - Vorrichtung zum Impraegnieren von Kohlenstoff- und Grafitformkoerpern

Info

Publication number: DE1905802A1
Application number: DE19691905802
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Erhard Wege
Original assignee: Ringsdorff Werke GmbH
Current assignee: Ringsdorff Werke GmbH
Priority date: 1969-02-06
Filing date: 1969-02-06
Publication date: 1970-09-03

Description

Vorrichtung zum Imprägnieren von Kohlenstoff- und Grafitformkörpern Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die aus zwei konzentrisch angeordneten Druckgefäßen besteht und die geeignet ist, Kohlenstoff- und Grafitformkörper zu impränieren.
Die Eigenschaften von Kohlenstoff- und Grafitformkörpern werden in hohem Mabe durch ihre Porosität und Porenverteilung bestimmt, die bei der Carbonisierung der Bindemittel entstehen. Zur Verbesserung der Eigenschaften, z.B. zur Erhöhung der Festigkeit, imprägniert man die porösen Körper mit Kunstharzen oder Steinkohlenteerpechen und mit Metallen. Da Kohlenstoff- und Grafitoberflächen von Metallen nicht benetzt werden, ist für die Imprägnierung ein zusätzlicher Druck notwendig. Der Druck p errechnet sich aus der Gleichung p cos cos P = ----------------- , r wobei r der Porenradius, r3.ie Oberflächenspannung und der Kontaktwinkel ist.
Die Verbesserung der Eigenschaften wird im allgemeinen erreicht, wenn Poren bis zu einem Radius von 0,5 Fm gefüllt werden. Die für die üblichen Metalle, wie Weißmetall, Antimon, Kupferlegierungen, notwendigen Drücke betragen dann ca. 1,3 kp/ cm2.
Die Geschwindigkeit des Metalltransportes in dem porösen Kohlenstoff- und Grafitformkörper ist bei Drücken von dieser Größenordnung sehr klein, so daX sehr lange Imprägnierzeiten für die vollständige Rillung des Poren systems erforderlich sind.
Die Imprägnierzeiten können durch Steigerung des Druckes verkürzt werden, da die in. der Zeiteinheit durch eine Kapillare fließende Stoffmenge dem Differen.zdruck direkt proportional ist. Für wirtschaftliche Imprägnierungen sind Vorrichtungen erforderlich, die die Anwendung hoher Drücke gestatten, auch bei Temperaturen, die den Schmelzpunkt der Imprägniermetalle oder -Legierungen hinreichend übertreffen.
Im folgenden wird anhand der Zeichnungen Fig. 1 - 3 eine Vorrichtung beschrieben, in. der Kohlenstoff- oder Grafitformkörper un.ter hohen Drücken un.d Temperaturen imprägniert werden könn.en: Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung besteht aus einem Druckkessel (1), an dessen Außenseite elektrische Heizelemente (2) angebracht sind. Der Druckkessel (1) steht zentrisch in einem Druckbehälter (3) oder ist nach Figur 2 mit einem zylindrischen Man.telgefäß (4) fest verbunden. Die zylindrische Wand und der kreisförmige Boden des Druckgefäßes sind mit Mineralwolle oder vorzugsweise mit Grafitfilz oder Grafitgewebe (5) thermisch gegen die Heizelemente isoliert. Eine Wasserkühlung von Wan.d und Boden ist möglich.
Der Tongrafittiegel (6) dient zur -Aufnahme der Metallschmelze, in welche die zu imprägnierenden Forinkörper; z.B. in einem Käfig, eingesetzt werden. Zur Erreichung eines möglichst guten Wärmeaustausches ist die Spaltbreite (7) zwischen Tiegel und Druckkessel zweckmäßig X 5 mm.
Druckkessel (1) und Druckbehälter (3) werden mit dem Deckel (8) verschlossen, der über die Schrauben (9) fest mit Kessel und Behälter verbunden ist. Der Druck im Druckkessel und Druckbehälter wird mit Stickstoff aus der Flasche (10) aufgebaut. Das komprimierte Gas wird über die Reduzierventile (11) und die Regelventile (12) abgelassen. Die Regelventile sind so gekoppelt, daß der Druck im Druckbehälter (3) 5 - 10 % größer als im Druckkessel (1) ist. Der Druckkessel (1) wird durch diese Druckdifferenz praktisch von Zugspannungen entlastet, so daß der notwendige Druck auch bei höheren Temperaturen über längere Zeit aufrecht erhalten werden kann.
Die Gaseintrittsgeschwindigkeit in Kessel und Behälter ist so geregelt, daß die Temperatur der Metallschmelze während des Einleitens nicht abnimmt. Anstelle von Stickstoff kann Helium, dessen Wärmeleitfähigkeit größer ist, verwendet werden, um die Druckaufbauzeit zu verkürzen.
Nach Beendigung der Imprägnierung werden Druckkessel (1) und Druckbehälter (3) über die Ablassventile (13) entspannt. Für Temperaturen > 100000 sind, wie in Figur 3 dargestellt, die Heizelemente (2) innerhalb des Druckkessels (1) am Grafittiegel (6) angebracht. Eine Isolierschicht aus Grafitfilz ist zwischen den Heizelementen und der Kesselwand angeordnet (14).

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e :

1.) Vorrichtung zum Imprägnieren fitformkörpern, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß sie aus zwei konzentrischen Druckgefäßen besteht und daß der Druck in dem äußeren Gefäß 5-10 o/o größer ist als in. dem inneren.

2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n Z e i ch -n e t , daß der Innenbehälter durch Heizelemente,die an der Behälterwand angebracht sind, aufheizbar ist.

3.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i ch -n e t , daß im zentralen Druckbehälter Heizelemente angebracht sind, die gegen die Behälterwand thermisch isoliert sind.