DE2031526B2 - Poröses keramisches Strahlungsheizelement und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents
Poröses keramisches Strahlungsheizelement und Verfahren zu dessen HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein poröses keramisches Element als Strahlungsheizelement aus Teilen unterschiedlicher
Kornfraktionen eines feuerfesten Materials, welches hergestellt wird aus den Kornfraktionen
mit Hilfe eines Bindemittels und Trocknen der geformten Masse.
Aus der US-PS 18 30 826 ist ein Strahlungsheizelement
bekannt, dessen Strahlungsplatte aus einer Teilschicht aus feinem Feuerfestmaterial und einer
Teilschicht aus grobem Feuerfestmaterial besteht, welche in ein metallisches Gehäuse gestampft sind.
Nachteilig an derartigen Brennerkonstruktionen und ganz allgemein solchen mit Metallgehäusen sind die
unterschiedlichen Wärmedehnungskoeffizienten des Metallgehäuses und der keramischen Strahlungsplatten,
die unterschiedliche Feuerfestigkeit der metallischen und keramischen Werkstoffe und die damit zusammenhängenden
Gefahren der Rißbildung, Empfindlichkeit auf Erschütterungen und Stoß, insbesondere von in
Metallrahmen eingespannten Keramikplatten. Dies alles führt zu einer wesentlichen Verkürzung der
Lebensdauer eines solchen Strahlungsheizelementes, die dadurch um vieles kürzer ist, als sie dem
Keramikmaterial als solches zukäme.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, diese mit den unterschiedlichen Werkstoffin des Heizelements zusammenhängenden
Schwierigkeiten zu beseitigen und ein Heizelement zu bringen, welches in ungewöhnlich
hohem Maße thermischen und mechanischen Beanspruchungen zu widerstehen vermag. Diese Aufgabe wird
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Strahlungselemente aus einem durchlässigen Kern, der die eigentliche
Strahlungsfläche bildet, und einer äußeren dichten Schale um die Seitenflächen des Kerns besteht, wobei
Kern und Schale aus unterschiedlichen Kornfraktionen eines feuerfesten Materials aufgebaut sind und zusammen
gesintert worden sind. Als feuerfestes Material hat sich dafür besonders hochtonerdehaltiges Granulat
bewährt Die Herstellung der erfindungsgemäßen -, Strahlungsheizelemente geschieht in der Weise, daß
man aus einem feuerfesten Material Kornfraktionen zwischen 0,42 bis 0,6, 0,6 bis 0,85 und 0,85 bis 1,68 mm
aussiebt, einen durchlässigen Kern aus einer oder mehrerer Kornfraktionen mit Hilfe einer vorbestimmten
Menge an Zement und Wasser formt, den grünen Formkörper an der Luft trocknet und sintert, woraufhin
um diesen Kern an den Seitenflächen eine im wesentlichen nicht permeable Schale aus einem gleichen
feuerfesten Material jedoch einer dichten Kornfraktion
ι > mit Hilfe von Zement und Wasser angeformt wird, der
grüne Formling an der Luft gehärtet und nun die Schale um den Kern gesintert und das poröse keramische
sind Kern und Schale durch den Sintervorgang innig miteinander verbunden und bilden eine Ganzheit Die
erfindungsgemäßen Heizelemente zeichnen sich durch eine ungewöhnlich lange Lebensdauer aus. Sie sind
gegenüber dem Anhaften von Verunreinigungen un-
>■> empfindlich und außerordentlich korrosionsbeständig.
Sie sind höchsten thermischen Belastungen auszusetzen, lassen sich leicht handhaben und sind relativ unempfindlich
gegenüber Erschütterungen und Stoß.
Das erfindungsgemäße Heizelement besitzt im
Das erfindungsgemäße Heizelement besitzt im
«i Bereiche des Kerns eine für den Anwendungszweck
entsprechende relativ hohe Permeabilität und ist umschlossen von einer Schicht aus dem gleichen
Material, welches jedoch im wesentlichen keine Permeabilität besitzt Durch diese Ausführungsform ist
t > die Dichtigkeit des Heizsystems in der Umfangsrichtung
gewährleistet Durch die Auswahl der Kornfraktionen für den Kern lassen sich Heizelemente der verschiedensten
Charakteristiken herstellen, sodaß sich die erfindungsgemäßen Heizelemente speziell für ihre Anwen-
Der Fertigbrand der erfindungsgemäßen Heizelemente geschieht beispielsweise nach folgendem Programm:
es wird aufgeheizt und eine Sintertemperatur von etwa 16000C etwa 3 h beibehalten und dann wieder
ι > abgekühlt; diese Verfahrensstufe kann etwa 12 h
dauern. Bei der Herstellung der Kerne wählt man im allgemeinen eine Sintertemperatur von vorzugsweise
etwa 1700° C bis zu 4 h.
V) lungsheizelemente geht man im allgemeinen von den
oben definierten Kornfraktionen aus. Gegebenenfalls kann man die feine und die mittlere Fraktion zu einer
Fraktion 0,42 bis 0,85 mm zusammenfassen. Für den Kern kann man mit noch geringeren Körnungen
Y> arbeiten, dann ist es jedoch zweckmäßig, der Formmasse
für den Kern noch ein Ausbrennmittel zuzusetzen, um die erforderliche Permeabilität des Kerns zu gewährleisten.
Als Zement bevorzugt man einen Tonerdezement
Als Zement bevorzugt man einen Tonerdezement
bo ausreichender Feuerfestigkeit mit einer Korngröße von
maximal etwa 76 μηι; zum Anmachen benötigt man bis
etwa 2% Wasser. Der'abgegossene Schlicker wird dann an der Luft gehärtet; dazu benötigt man mindestens
20 h. Außer dem oben erwähnten feuerfesten Material
<>r) kann man noch Tonerde oder Zirkon bzw. Zirkoniumoxid
anwenden.
Die erfindungsgemäßen Elemente können als solche oder kombiniert mit mehreren Elementen als Sjrah-
lungsbrenner dienen. Sie müssen nicht eine ebene Form
besitzen, sie können jede beliebige Form und Größe aufweisen; so können sie gekrümmte Konturen besitzen
und in der Materialstärke variieren. Um verschiedene
Formen zu erreichen, kann man ein Element oder eine Vielzahl von Elementen anwenden. üie Elemente
können auch aus einem Block bestehen, der mehrere Kerne aufweist; die Kernteile können durch dichtere
Verbindungs- oder Rahmenteile, die aus derselben Masse bestehen wie die äußere Schale, voneinander
getrennt sein. Diese Ausführungsform wird in Blöcken
mit relativ großen Dimensionen bevorzugt; die Verbindungsteile tragen in diesem Fall auch zur Erhöhung der
Steifigkeit und Festigkeit bei.
Strahlungsbrenner mit erfindungsgemäßen Elementen werden in großem Umfang für Wärmebehandlun-
■-. gen, Trccknangsprozesse und verschiedene Verfahrensmaßnahmen wie in der keramischen Industrie, zur
Raumbeheizung, zum Kochen, für die Straßenbeheizung, für chemische Verfahren, in der Textiltechnik, in
der Anstrich-, Lebensmittel- oder Papierindustrie, für
ίο die Verarbeitung von Eisenmetallen und Nicht-Eisenmetallen, von Gläsern, feuerfesten Materialien, Zement
und Kalk und dergleichen, angewandt
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Poröses keramisches Element als Strahlungsheizelement aus Teilen unterschiedlicher Kornfraktionen
eines feuerfesten Materials gekennzeichnet durch einen durchlässigen Kern und eine äußere dichte Schale an den Seitenflächen des
Kerns, wobei Kern und Schale zu einem Element gesintert sind.
2. Poröses keramisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das feuerfeste Material
ein hochtonerdehaltiges Granulat ist
3. Verfahren zur Herstellung der porösen keramischen Elemente nach Anspruch 1 oder 2
durch Mischen von Kornfraktionen eines feuerfesten Materials mit einem Bindemittel, Formen und
Trocknen, dadurch gekennzeichnet, daß man aus einem feuerfesten Material Kornfraktionen von 0,42
bis 0,6, 0,6 bis 0,85 und 0,85 bis 1,68 mm aussiebt,
einen durchlässigen Kern aus einer oder mehreren Kornfraktione(n) mit Hilfe einer vorbestimmten
Menge Zement und Wasser formt, den grünen Formkörper an der Luft trocknet und sintert
woraufhin um diesen Kern eine im wesentlichen nicht permeable Schale aus dem gleichen feuerfesten
Material jedoch einer dichten Kornfraktion mit Hilfe von Zement und Wasser geformt der grüne
Formling an der Luft gehärtet die Schale gesintert und das poröse keramische Element abgekühlt wird.
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