DE2518351A1 - Self supporting composite element - has surface with holes and graphite coating layer for use as electrode - Google Patents
Self supporting composite element - has surface with holes and graphite coating layer for use as electrodeInfo
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Abstract
Description
Verbundelement Gegenstand der Erfindung ist ein selbsttragendes Verbundelement.Composite element The invention relates to a self-supporting composite element.
Es ist bekannt, die beispielsweise durch schnelles Erhitzen eines mit konzentrierten Säuren behandelten Graphitpulvers erhaltenen außerordentlich bildsamen wurmförmigen Teilchen durch Pressen oder Walzen zu Graphitfolien zu formen und die korrosionsbeständigen, impermeablen und den elektrischen Strom leitenden Folien als Auskleidungsmaterial für chemische und thermisch beanspruchte Behälter, als Strahlungsschirme, für elektrische Leiter und für zahlreiche andere Zwecke zu verwenden. Bei fast allen Verwendungen stellt sich die Aufgabe, die Folie an einer Unterlage oder einem Träger dauerhaft zu befestigen, ohne die Dichtigkeit und Korrosionsbeständigkeit der Folien zu beeinträchtigen. Mechanische Verbindungen, etwa mit Nieten, Schrauben, Klemmen und dergleichen sind aus diesen Gründen im allgemeinen nicht brauchbar und die auf verhältnismäßig niedrige Anwendungstemperaturen beschränkten Klebverbindungen gewährleisten keine auf längere Zeit gesicherte Verbindung der Folie mit der Unterlage, da mit für diesen Zweck vorgeschlagenen Klebstoffen auf eine Unterlage geklebte Folien sich bereits nach kurzer Zeit aufwölben und sich schließlich vollständig von der Unterlage lösen.It is known that, for example, by rapidly heating a Graphite powder treated with concentrated acids was extremely good Forming plastic worm-shaped particles into graphite foils by pressing or rolling and those that are corrosion-resistant, impermeable and conductors of electricity Foils as lining material for chemical and thermally stressed containers, as radiation shields, for electrical conductors and for numerous other purposes use. With almost all uses, the task arises to attach the film to a Underlay or a carrier to be permanently attached without compromising the tightness and corrosion resistance affect the foils. Mechanical connections, e.g. with rivets, screws, Clamps and the like are generally not useful and for these reasons the adhesive bonds limited to relatively low application temperatures do not guarantee a long-term secure connection between the film and the base, since glued to a base with adhesives proposed for this purpose Foils bulge after a short time and finally become completely detach from the base.
Besonders schnell lösen sich Temperaturwechseln ausgesetzte Verbindungen.Connections exposed to temperature changes loosen particularly quickly.
Zum Herstellen von Dichtungen ist es schließlich bekannt, Graphitfolien auf mit Durchbrechungen versehenen dünnen Stahlblechen durch Walzen zu verankern.Finally, graphite foils are known for the production of seals to be anchored on thin steel sheets with perforations by rolling.
Beim Befestigen derartiger nichtformsteifer Flächengebilde an tragenden Konstruktionsteilen, wie z.B.When attaching such non-rigid sheet to load-bearing Structural parts, such as
einer Behälterwand, sind die obenbeschriebenen Schwierigkeiten nicht zu vermeiden und es gelingt nur unter besonders günstigen Bedingungen, die Flächengebilde ohne Schädigung der Folie an einer tragenden Unterlage zu befestigen.a container wall, the difficulties described above are not to avoid and the planar structures succeed only under particularly favorable conditions to be attached to a supporting base without damaging the film.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteilen abzuhelfen und ein selbsttragendes Verbundelement zu schaffen, das eine über lange Zeiten stabile, gegen Temperaturwechsel und erhöhte Temperaturen beständige Verbindung zwischen Graphitfolien und Konstruktionsteilen ermöglicht.The invention is based on the object of remedying these disadvantages and to create a self-supporting composite element that has a long-term stable, connection between Graphite foils and construction parts made possible.
Die Aufgabe wird mit einem selbsttragenden Verbundelement gelöst, das erfindungsgemäß aus einem mit Bohrungen versehenen plattenförmigen, im wesentlichen starren Träger und einer oder mehreren in den Bohrungen verankerten, wenigstens eine Fläche des Trägers bedeckenden Graphitfolie besteht. Nach bevorzugten Ausführungen der Erfindung ist der Träger mit Raspelbohrungen versehen und aus einem temperaturbeständigen Werkstoff ausgeführt.The task is solved with a self-supporting composite element, that according to the invention consists of a plate-shaped, essentially bored rigid support and one or more anchored in the bores, at least graphite foil covering a surface of the support. According to preferred embodiments According to the invention, the carrier is provided with rasp holes and is made of a temperature-resistant Material executed.
Nach einer weiteren Ausführung der Erfindung wird das selbsttragende Verbundelement als Niederschlagselektrode eines Elektrofilters verwendet.According to a further embodiment of the invention, the self-supporting Composite element used as a precipitation electrode of an electrostatic precipitator.
Zum Verankern der Graphitfolien auf dem plattenförmigen, starren Träger werden Folien auf den Träger gepreßt oder auch gewalzt, wobei Graphit aus der aufliegenden Folie unter Ausbildung einer kraftschlüssigen Verbindung in die Bohrungen des Trägers fließt. Der notwendige Preßdruck ist mit etwa 50 - 200 bar wegen der guten Bildsamkeit des Graphits verhältnismäßig gering, so daß neben Metallen- auch keramische Werkstoffe und Kunststoffe als Trägerteil geeignet sind. Die der Verankerung der Graphitfolien dienenden Bohrungen können beliebige regelmäßige oder unregelmäßige Querschnittsformen aufweisen und in dem Träger statistisch oder in der Form regelmäßiger Netze verteilt sein. Geeignet sind beispielsweise porose Sinterkörper, in deren Porensystem sich die Folien verankern können oder mit Bohrungen versehene Platten und dergleichen.For anchoring the graphite foils on the plate-shaped, rigid support foils are pressed onto the carrier or also rolled, with graphite from the overlying film with the formation of a non-positive connection in the bores of the carrier flows. The necessary pressure is around 50 - 200 bar because of the good ductility of graphite relatively low, so that next to Metals, ceramic materials and plastics are also suitable as a carrier part. The holes used to anchor the graphite foils can be any regular or have irregular cross-sectional shapes and in the carrier random or be distributed in the form of regular networks. Porose, for example, are suitable Sintered bodies in whose pore system the foils can anchor themselves or with holes provided plates and the like.
Die Haftung der Graphitfolien kann darüber hinaus durch Verwendung von mit Raspelbohrungen versehenen Trägern verbessert werden. In dieser Ausführungsform ragen Spitzen des Trägerwerkstoffs in die Folie, wodurch insbesondere die Scherfestigkeit des Verbundelements erhöht wird und die Verwendung von Trägerwerkstoffen mit größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten ermöglicht wird. Dabei ist das Verhältnis der Foliendicke zur Spitzenhöhe derartig bemessen, daß die Spitzen vollständig von Graphitmaterial umhüllt werden. Als Werkstoffe für das Trägerteil des erfindungsgemäßen Verbundelements sind insbesondere Metalle, Kunststoffe und keramische Materialien geeignet. Im einzelnen sind die Trägerwerkstoffe nach dem jeweiligen Verwendungszweck des Verbundelements auszuwählen, für hohe Verwendungstemperaturen sind hochschmelzende Metalle oder keramische Materialien als Trägerwerkstoffe zu verwenden, für niedrige Temperaturen sind beispielsweise auch Kunststoffe geeignet.The adhesion of the graphite foils can also be achieved by using can be improved by carriers provided with rasp holes. In this embodiment Tips of the carrier material protrude into the film, which in particular increases the shear strength of the composite element is increased and the use of carrier materials with larger thermal expansion coefficient is made possible. The ratio is the The thickness of the foil for the height of the tips is such that the tips are completely made of graphite material be enveloped. As materials for the carrier part of the composite element according to the invention Metals, plastics and ceramic materials are particularly suitable. In detail are the carrier materials according to the respective purpose of the composite element to be selected, refractory metals or for high temperatures of use to use ceramic materials as carrier materials for low temperatures For example, plastics are also suitable.
Durch die Verankerung der Graphitfolien auf einer im wesentlichen starren Trägerplatte und die Ausbildung eines selbsttragenden Verbundelements werden die bisher bestehenden Schwierigkeiten für eine dauerhafte Befestigung von Graphitfolien auf Unterlagen vollständig behoben und Voraussetzungen für die Nutzung der für zahlreiche Zwecke vorteilhaften Eigenschaften von Graphitfolien geschaffen. Die Verbundelemente werden freitragend, z.B. als Niederschlagselektroden für Elektrofilter, oder im Verbund mit Konstruktionsteilen z.B. als Auskleidung von Rohren, Behältern und Öfen verwendet,-wobei die Graphitfolie die Konstruktionsteile dauerhaft gegen korrosiv wirkende Stoffe auch bei hohen Temperaturen schützt. Zum Befestigen des Verbundelements an Konstruktionsteilen sind wegen dessen Steifigkeit nur wenige Verbindungsstellen erforderlich, wobei die Verbindung durch Schrauben, Steckverbindungen oder durch Schweißen oder Löten ohne Beschädigung der Graphitfolien hergestellt werden kann.By anchoring the graphite foils on an essentially rigid support plate and the formation of a self-supporting composite element the previously existing difficulties for a permanent attachment of graphite foils on documents completely resolved and requirements for the use of for numerous Purposes created advantageous properties of graphite foils. The composite elements become self-supporting, e.g. as precipitation electrodes for electrostatic precipitators, or in Composite with structural parts e.g. as lining of pipes, containers and ovens used, -wherein the graphite foil the construction parts permanently against corrosive protects active substances even at high temperatures. For fastening the composite element Due to its rigidity, there are only a few connection points on structural parts required, the connection by screws, connectors or by Welding or soldering can be produced without damaging the graphite foils.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen beispielhaft erläutert. Es zeigen: Fig. 1 - ein mit Raspelbohrungen versehenes Verbundelement, Fig. 2 - ein Verbundelement mit zwei Graphitfolien, Fig. 3 - die Auskleidung eines Ofens, Fig. 4 - einen Schnitt durch die Niederschlagselektrode eines Elektrofilters In Fig. 1 stellt 1 einen mit Raspelbohrungen versehenen Träger dar, auf den durch Walzen die Graphitfolie 3 aufgebracht ist. Der plattenförmige Träger 1 besteht aus Stahl. Die Folie ist durch den in die Bohrungen 2 geflossenen Graphit sowie durch die in die Folie ragenden Stahlspitzen fest mit dem Träger verbunden und kann ohne Zerstörung nicht von dem Träger gelöst werden.The invention is exemplified below with reference to drawings explained. They show: FIG. 1 - a composite element provided with rasp holes, Fig. 2 - a composite element with two graphite foils, Fig. 3 - the lining of one Furnace, Fig. 4 - a section through the precipitation electrode of an electrostatic precipitator In Fig. 1 shows 1 is provided with rasp holes carrier, on which by rolling the graphite foil 3 is applied. The plate-shaped carrier 1 is made of steel. The foil is protected by the graphite that has flowed into the bores 2 and by the in The steel tips protruding from the foil are firmly connected to the carrier and can be used without being destroyed cannot be detached from the carrier.
Der aus Sintereisen bestehende schematisch dargestellte Träger 4 in Fig. 2 enthält eine Vielzahl den Träger durchsetzende Poren 5. Die Graphitfolien 6 und 6' wurden in einem Gesenk mit einem Druck von 60 bar gleichzeitig auf den Träger aufgepreßt, wobei Teile des Folienmaterials in die Poren des Trägers flossen und eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den Teilen des Verbundelements entstand.The carrier 4, which is made of sintered iron, is shown schematically in FIG 2 contains a multiplicity of pores 5 penetrating through the carrier. The graphite foils 6 and 6 'were simultaneously on the in a die with a pressure of 60 bar Pressed carrier, with parts of the film material flowed into the pores of the carrier and a force-fit connection was created between the parts of the composite element.
Fig. 3 stellt den schematischen Schnitt einer Ofenauskleidung dar. Die an der Ofenwandung 7 anliegenden Isolierstreine aus porösem Kohlenstoff 8 sind an der Wand durch Schrauben 9 lösbar befestigt. Die dem Ofenraum zugekehrte Fläche der Isoliersteine ist mit der Graphitfolie 10 versehen, die in den sich zur Oberfläche des Isoliersteins erstreckenden Poren 11 verankert ist.Fig. 3 shows the schematic section of a furnace lining. The insulating strips made of porous carbon 8 resting against the furnace wall 7 are attached to the wall by screws 9 releasably. The surface facing the furnace chamber the insulating stone is provided with the graphite foil 10, which extends to the surface of the insulating stone extending pores 11 is anchored.
Das aus den Teilen 8 und 10 bestehende als Hitzeschild dienende selbsttragende Verbundelement schützt die Ofenwandung ebenfalls gegen die Wirkung einer korrosiven Ofenatmosphäre.The self-supporting one consisting of parts 8 and 10 serving as a heat shield The composite element also protects the furnace wall against the effects of a corrosive effect Furnace atmosphere.
Fig. 4 ist der Schnitt einer Niederschlagselektrode eines Elektrofilters mit dem Träger 12 und der in den zeichnerisch nicht dargestellten Bohrungen des Trägers verankerten Graphitfolie 13. Die Stromzuführung erfolgt über den in den Kopf des Trägers eingelassenen Titanstab 14. Infolge der innigen Verzahnung der Graphitfolie mit dem Trägerkörper und der guten elektrischen Leitfähigkeit der Folie stellt sich ein gleichförmiges Oberflächenpotential ein.Fig. 4 is the section of a collecting electrode of an electrostatic precipitator with the carrier 12 and in the holes not shown in the drawing of the Carrier anchored graphite foil 13. The power is supplied over the titanium rod embedded in the head of the wearer 14. As a result of the intimate Interlocking of the graphite foil with the carrier body and good electrical conductivity the film has a uniform surface potential.
4 Patentansprüche 4 Figuren4 claims 4 figures
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