DE2511578C3 - Verfahren zur Herstellung von Kontaktkörpern durch Aufbau aus dünnen Schichten aus Asbestfasern - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Kontaktkörpern durch Aufbau aus dünnen Schichten aus AsbestfasernInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Kontaktkörpern, die aus einem
Grundgerüst aus dünnen Schichten aus Asbestfasern aufgebaut werden, wobei diese Schichten so geformt
sind, daß sie zwischen voneinander getrennten Stützoder Anliegestellen durchgehende Kanäle oder Durchlässe
bilden, wobei der Asbest einer solchen Sorte zugehörig sein muß, die bei Erhitzung auf eine
bestimmte Temperatur Kristallwasser abgibt, und wobei die Schichten mit einem oder mehreren anorganischen
Stoffen belegt und dann auf eine diese Temperatur übersteigende Temperatur erhitzt werden. Die Kontaktkörper
sind zur Anwendung im Zusammenhang mit Übertragung von Wärme und/oder Feuchtigkeit zwischen
zwei Mitteln, von denen wenigstens das eine ein Gas ist, bestimmt. Ein wesentliches Anwendungsgebiet
für die Erfindung ist die Übertragung von Wärme und/oder Feuchtigkeit zwischen zwei Luftströmen, z. B.
bei Belüftung von Räumlichkeiten mit Hilfe von Frischluft oder Trocknung von Luft Andere Anwendungsgebiete
sind Wärmeaustauscher für Ausnutzung des Wärmegehalts der Abgase von Gasturbinen od. dgl.
und Kontaktkörper als Träger von Katalysatoren.
Der Kontaktkörper erhält im Endzustand mehr oder weniger ausgeprägt keramische Eigenschaften, insbesondere
dann, wenn der Belag und das Grundgerüstma-
terial zusammensintern, derart, daß die Schichten eine
zusammenhängende Einheit bilden. Um die Temperatur, bei der das Kristallwasser aus den Fasern austritt — die
Dehydratisierungstemperatur —, zu überschreiten, muß die Behandlung auf etwa 6500C erhöht werden, sofern
die Behandlung innerhalb eines angemessenen Zeitraumes durchführbar sein soll. Sinterung verlangt eine
Temperatur von etwa 1000— 12000C Bisher ist man bei
der Herstellung keramischer Körper so vorgegangen, daß man die aus Faserschichten und auf diesen
aufgebrachtem anorganischen Belag hergestellten Körperrohlinge allmählich stufenweise in geschlossenen
öfen, denen also als ganzen Einheiten Wärme zugeführt werden mußte, auf die vorgesehene Endtemperatur
erhitzte. Die Behandlungszeit wurde hierdurch lang, erstreckte sich beispielsweise über ein paar Tage und
noch langer. Die öfen mußten so gebaut werden, daß sie
die hohe Endtemperatur aushielten, und der Wärmeverbrauch wurde sehr hoch. Es hat sich nun herausgestellt,
daß man ein ausgezeichnetes Ergebnis dadurch erhalten kann, daß man die Erhitzung des Schichtkörpers zu der
vorgesehenen Beeinflussung, vorzugsweise Sinterung der in ihnen enthaltenen Komponenten, mit Hilfe eines
heißen Gasstromes durchführt, der unter Gebläsewirkung während verhältnismäßig kurzer Zeiträume durch
die einzelnen Kanäle hindurchgepreßt wird.
Nachdem ein Luft- oder Gasstrom mittels eines Gebläses od. dgl auf die gewünschte Geschwindigkeit
bzw. Wirbelung gebracht worden ist, wird er durch Verbrennung von öl oder Gas in ihm auf die hohe
Behandlungsendtemperatur gebracht. Danach wird der Gasstrom dazu gebracht, direkt durch die vielen feinen
Kanäle oder Durchlässe des Kontaktkörperrohlings hindurchzustreichen, wobei eine schnelle Erhitzung der
dünnen Schichten einschließlich des Belags auf ihnen stattfindet, derart, daß die beabsichtigte Umwandlung
der darin enthaltenen Komponenten innerhalb nur eines Bruchteils der bisher erforderlichen Zeit erreicht wird.
So haben sich gesinterte keramische Körper in einem Zeitraum herstellen lassen, der weniger als eine Stunde
so und sogar weniger als eine halbe Stunde betrug. In entsprechendem Grad wird der Brennstoffverbrauch
kleiner und die Herstellungsleistung groß.
Normalerweise enthält Asbestpapier organische Bindemittel zu wenigen Hundertteilen, wie bis zu 15%,
um dem Papier die erforderliche mechanische Festigkeit zu geben. Diese organischen Bestandteile lassen sich
gemäß der Erfindung insoweit ausnutzen, als sie zum Erreichen der Endtemperatur durch die zusätzliche
Wärmeentwicklung, die freigesetzt wird, wenn sie
bo verbrannt werden, beitragen. Man kann dann dem
erhitzten Gasstrom eine niedrigere Temperatur als die bei der Wärmebehandlung erforderliche Endtemperatur
geben. Der Gasstrom muß dann Sauerstoff in genügender Menge enthalten, um während des fördernd
ten Zuges durch die Kanäle oder Durchlässe des Körpers die einwandfreie Verbrennung der organisciien
Bestandteile und damit einen schnellen Temperaturanstieg in den Schichten zu gewährleisten.
Eine weiterhin gesteigerte Hinwirkung derselben Art
läßt sich dadurch erhalten, daß man über die normalerweise im Asbest enthaltenen organischen
Bindemittel hinaus weitere organische Stoffe zusetzt, entweder bei der Herstellung des Papiers oder während
der Anfertigung des Körpers. Durchgeführte Versuche haben gezeigt, daß bereits so niedrige Anteile an
zugesetztem organischem Stoff, wie 10—15 Gewichtshundertteile, für den größeren Teil der erforderlichen
Wärmeentwicklung sorgen können. ι ο
Es ist bereits aus der DT-PS 1252571 bekannt, die
organischen Bestandteile in dem aus Asbestschichten aufgebauten Kontaktkörper zu entfernen, um zu
verhindern, daß in dem Kontaktkörper bei seiner Anwendung, wie z. B. in einem Feuchtigkeitsaustau- is
scher, wo er dem verhältnismäßig heißen Regeneriergas ausgesetzt wird, ein Brand verursacht werden kann.
Hierbei ist es eine Bedingung gewesen, daß die Asbestfasern nicht zu der Temperatur — der Dehydriertemperatur — erhitzt werden dürfen, bei denen das
Kristallwasser ausgetrieben wird, weil die Asbestfasern in dem fertigen Körper zu wesentlichem Grad für die
mechanische Festigkeit sorgen sollen. Die Wärmebehandlung wurde daher mittels eines auf mäßige
Temperatur erhitzten Gasstromes durchgeführt, und ferner wurde die Verbrennung so gesteuert, daß keine
Steigerung der Temperatur über die Dehydratisierungstemperatur stattfinden konnte. Bei der Wärmebehandlung gemäß der Erfindung soll dagegen, wie oben
erwähnt, das Kristallwasser austreten, was zur Folge
hat, daß der Asbest seine faserige Eigenschaft verliert und die Fasern in eine Art pulverförmigen Zustand
übergehen, wobei sie zusammen mit dem oder den im voraus zugeführten anorganischen Stoffen ein Gerüst
bilden, das für die mechanische Festigkeit des Körpers sorgt
Der anorganische Belag auf den Asbestschichten kann während der Herstellung des Kontaktkörpers
dadurch erzeugt werden, daß man zwei Stoffe in Wasserlösung auf den Asbestfasern miteinander reagieren läßt. Beispiele hierfür sind einerseits eine Natriumoder Kaliumwasserglaslösung und andererseits ein
Metallsalz, wie Kalziumchlorid, die bei Reaktion miteinander eine schwerlösliche Kalzium-Silizium-Verbindung bilden. Eine andere Möglichkeit ist, den Belag
aus Siliziumdioxyd bilden zu lassen. Vor allem, wenn das Enderzeugnis aus gesinterten Schichten bestehen soll,
können die anorganischen Stoffe Silizium und Aluminium enthalten.
Diese verschiedenen Behandlungen des Kontaktkörpers können so durchgeführt werden, wie in den
gleichzeitig hiermit eingereichten Patentanmeldungen, auf die für eine nähere Einzelbeschreibung verwiesen
wird, angegeben ist.
Wie oben bereits erwähnt, ist der Kontaktkörper aus Schichten zusammengesetzt, die eine Vielzahl feiner,
durchgehender Kanäle oder Durchlässe bilden. Gemäß einer zweckmäßigen, für z.B. Wärme- und/oder
Feuchtigkeitsaustauscher für zwei Gasströme bzw. Katalysatoren bestimmten Ausführungsform kann der
Körper aus Schichten von abwechselnd gewellten und ebenen Asbestfolien bestehen, wobei sie durchgehende,
zueinander parallele Kanäle oder Durchlässe bilden. Der Mittelabstand zwischen den Asbestfolien ist
vorzugsweise kleiner als 1,5 mm, was bei dieser Ausführungsform bedeutet, daß die Wellenhöhe der
gewellten Schichten doppelt so groß, d.h. höchstens 3 mm, ist Der Kontaktkörper kann die Form eines
Zylinders oder Rotors aufweisen. Ein in dieser Weise aufgebauter Kontaktkörperrohling wird dann mit einem
oder mehreren anorganischen Stoffen beschichtet bzw. getränkt und wird der Wärmebehandlung gemäß der
Erfindung unterworfen. Um die vorgesehene kurze Behandlungszeit mit dem Gasstrom zu erzielen, ist es
von Bedeutung, daß die Schichten sehr dünn sind. Die Stärke einschließlich des Belags beträgt nur ein Zehntel
oder einige wenige Zehntel eines Millimeters.
Wenn der Kontaktkörper für die gegenseitige Beeinflussung einer Flüssigkeit und eines Gaases, wie
Wasser und Luft in einem Kühlturm, oder als Befeuchter
zur Anwendung kommen soll, ist der Mittelabstand der Schichten größen wie bis zu 10—50 mm für Kühltürme
und 4—15 mm für Befeuchter. Sämtliche Schichten können gewellt sein, wobei die Wellungen in benachbarten Schichten einander kreuzen.
Die Beseitigung des Lösungsmittels, in erster Hand des Wassers, in dem der anorganische Stoff oder die
anorganischen Stoffe dem aus Asbestschichten aufgebauten Körpei zugeführt werden, kann in derselben
Arbeitsstufe wie die abschließende Wärmebehandlung des Körpers erfolgen. Es ist vorteilhaft, die Kanäle oder
Durchlässe des Kontaktkörpers in Richtung vcn unten aufwärts von dem heißen Gasstrom durchspülen zu
lassen, da nämlich der Gasstrom hierbei zunächst das Wasser verdampft und danach die Temperatur des
Körpers über den Siedepunkt des Wassers und weiterhin über diejenige Temperatur hinaus erhöht, bei
dem das Kristallwasser aus den Asbestfasern austritt. Während somit das Wasser aus einer Zone des Körpers
ausgetrieben wird, die allmählich aufwärts wandert, kann gleichzeitig die Erhitzung zu der höheren
Endtemperatur in einer darunter befindlichen Zone erfolgen. Der Wärmegehalt des im voraus auf hohe
Temperatur erhitzten Gasstromes wird dann während des größeren Teiles der Behandlungszeit bis hinab zu
100° C ausgenutzt. Die gesamte Behandlung läßt sich in
weniger als 30 Minuten und sogar weniger als 15 Minuten durchführen.
Da die abschließende Erhitzung des Kontaktkörpers über die Dehydratisierungstemperatur hinaus bzw. bis
zur Sinterungstemperatur hinaus nicht mehr als einige wenige Minuten in Anspruch zu nehmen braucht, wird
der ganze Prozeß wärmewirtschaftlich so günstig, daß man das Behandlungsgas in die Atmosphäre austreten
lassen kann, nachdem es den Kontaktkörper verlassen hat. Der Gasstrom braucht also nicht rückgeleitet zu
werden, auch wenn sein Wärmegehalt am Auslaß selbstverständlich vor Vorwärmung neuer Verbrennungsluft ausgenutzt werden kann.
Es leuchtet ein, daß der Wärmeprozeß nicht in einem Ofen, dessen Inneres als Ganzes in der vorgesehenen
Endtemperatur erhitzt worden ist, vorgenommen zu werden braucht. Es ist somit ausreichend, den heißen
Gasstrom nur durch die Kontaktkörper hindurch und um sie herum streichen zu lassen, ohne daß diese Körper
in einem Ofengehäuse eingeschlossen sind, was eine sehr beträchtliche Vereinfachung der Wärmebehandlung bedeutet.
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung von Kontaktkörpern, die aus dünnen Schichten aus Asbestfibern aufgebaut
werden, wobei diese Schichten so geformt sind, daß sie zwischen voneinander getrennten Stützoder
Anliegestellen durchgehende Kanäle oder Durchlässe bilden, wobei der Asbest einer solchen
Sorte zugehört, die bei Erhitzung auf eine bestimmte Temperatur Kristallwasser abgibt, und wobei die
Schichten mit einem oder mehreren anorganischen Stoffen belegt und dann auf eine diese Temperatur
übersteigende Temperatur erhitzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß man die Erhitzung
des Schichtkörpers zu der vorgesehenen Beeinflussung, vorzugsweise Sinterung der in ihm
enthaltenden Komponenten, mittels eines heißen Gasstromes durchführt, der unter Gebläsewirkung
während eines verhältnismäßig kurzen Zeitraumes durch die einzelnen Kanäle hindurchgepreßt wird.
2. Verfahren zur Herstellung von Kontaktkörpern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Temperatur und die Geschwindigkeit des Gasstromes so eingestellt werden, daß die Eigenschaften des
Enderzeugnisses durch eine weniger als eine Stunde und vorzugsweise weniger als eine halbe Stunde
dauernde Behandlung mit dem Gasstrom erreicht werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zum Aufbringen des Stoffes
oder der Stoffe auf die Asbestschichten verwendetes Lösungsmittel, vorzugsweise Wasser, in derselben
Behandlungsstufe wie die Erhitzung mit dem heißen Gasstrom zum Enderzeugnis ausgetrieben wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei die Asbestschichten mindestens ein die
Fasern zusammenhaltendes oxidierbares organisches Bindemittel enthalten, dadurch gekennzeichnet,
daß der Wärmegehalt dieses Bindemittels bei ihrer Oxydation in den heißen Gasstrom überführt
wird.
5. Verfahren z. B. nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem
Kontaktkörper organisches Material in solcher Menge zugeführt wird, daß es bei seiner Verbrennung
einen wesentlichen Teil der für die Temperatursteigerung erforderlichen Wärmemenge liefert.
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