DE3600574A1 - Auspuffvorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Auspuffvorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung

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Description

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Beschreibung:
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Auspuffvorrichtung zur Anwendung in Verbrennungsmotoren und ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Auspuffvorrichtung.
AuspuffVorrichtungen, insbesondere Auspuffkrümmer oder Rohrverzweiger für Verbrennungsmotoren,haben innere Oberflächen, die dem von den Zylindern des Motors abströmenden verbrannten Gas hoher Temperatur und hohen Drucks ausgesetzt sind. Sie werden dementsprechend auf hohe Temperaturen erhitzt, wodurch große Mengen thermischer Energie entweichen können. Da in letzter Zeit der Trend dahin geht, die hohe Temperatur des Abgases für die Erzielung einer höheren Motorleistung auszunutzen, ist es wichtig, einen Wärmeverlust an der Auspuffvorrichtung, beispielsweise dem Krümmer,zu vermeiden.
Die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 58-51214 zeigt eine Vorrichtung, wie einen Auspuffkrümmer, durch die das Abgas eines Verbrennungsmotors strömt und deren Innenfläche mit einem wärmeisolierenden, hochtemperaturbeständigen bzw. feuerfesten Material beschichtet ist. Da diese Beschichtung aus einem Schlickergemisch bzw. aus einer breiigen Masse des Pulvers aus feuerfestem Material, einem anorganischen Bindemittel und Wasser gebildet wird, muß sie einen hohen Wasseranteil aufweisen, der die Fließfähigkeit des Schlickers gewährleistet. Das führt zu einem Schrumpfen der sich ergebenden Beschichtung während des Trocknens und Verfestigens durch eine Wärmebehandlung, woraus ein Springen, Ablösen und Brechen der Belagschicht resultiert.
Daneben führt bei einer plötzlichen Erhitzung durch ein Auspuffgas mit hoher Temperatur der Wärmeschock leicht zu
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Sprüngen der inneren Belagschicht. Da das feuerfeste Materialpulver im allgemeinen eine unregelmäßige Teilchenform hat, und die Auspuffvorrichtung, beispielsweise ein Auspuffkrümmer, eine komplizierte innere Oberflächen-Struktur aufweist, ist es zusätzlich extrem schwierig, eine feuerfeste Schicht mit einer gleichmäßigen Dicke vorzusehen. Ein weiterer Nachteil dieser Beschichtung liegt darin, daß sie aufgrund ihrer Herstellung aus feuerfesten Materialien trotz ihrer guten Wärmebeständigkeit eine unzureichende Wärmeisolierung hat, so daß die Wärme leicht von der äußeren Oberfläche der Auspuffvorrichtung durch die innere Belagschicht entweicht.
Die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 58-99180 zeigt ein Verfahren zur Bildung einer feuerfesten, wärmeisolierenden Beschichtung auf der inneren Oberfläche einer Vorrichtung zur Abführung von Abgas, wie z.B. eines Auspuffkrümmers für Verbrennungsmotoren. Dieses Verfahren weist folgende Schritte auf:
(a) Gießen einer breiigen Masse aus einem feuerfesten Pulver, einem anorganischen Bindemittel, einer Fritte und Wasser auf die innere Oberfläche einer metallischen Vorrichtung, die einem Abgas auf hoher Temperatur ausgesetzt werden soll, um eine erste hitzebeständige Beschichtung zu bilden;
(b) Aufbringen eines feuerfesten, wärmeisolierenden Pulvers auf die Oberfläche der hitzebeständigen Beschichtung, während diese Beschichtung noch feucht ist;
(c) Verfestigen der sich ergebenden wärmeisolierenden Beschichtung; und
(d) Gießen einer breiigen Masse aus einem feuerfesten Pulver, einem anorganischen Bindemittel, einer Fritte und Wasser auf die Oberfläche der feuerfesten, wärmeisolierenden Schicht, um eine zweite hitzebeständige Schicht zu bilden. Falls notwendig, können die Schritte des Bildens einer feuerfesten, wärmeisolierenden Schicht und einer
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hitzebeständigen Schicht auf der zweiten hitzebeständigen Schicht wiederholt werden. Nach diesem Verfahren werden drei Schichten, die erste hitzebeständige Schicht, die feuerfeste, wärmeisolierende Schicht und die zweite hitzebeständige Schicht, übereinander geschichtet und miteinander verbunden, um eine einheitliche Schicht zu bilden.
Nach diesem Verfahren wird die Beschichtung jedoch aus einer breiigen Masse bzw. einem Schlicker der Beschichtungsmaterialien gebildet, so daß die sich ergebende Beschichtung unvermeidlich einen relativ hohen Wassergehalt aufweist. Dadurch treten während des Trocknens leicht Sprünge auf, und während der Wärmbehandlung findet ein starker Schrumpfungsprozeß statt. Daneben ist es sehr wahrscheinlich, daß eine derartige Beschichtung durch Ablösung und Bruch leidet. Auch bei einer plötzlichen Erhitzung durch ein Abgas auf hoher Temperatur führt der Wärmeschock leicht zur Erzeugung von Sprüngen auf der inneren Beschichtung.
Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens, bei dem zur Bildung einer hitzebeständigen Beschichtung eine breiige Masse Anwendung findet, liegt darin, daß die Bindemittelkonzentration in der Beschichtung unvermeidlich niedrig sein muß, da die breiige Masse eine hinreichende Fließfähigkeit haben sollte, um einen möglichst gleichmäßigen Auftrag auf die Innenfläche der Auspuffvorrichtung zu erzielen. Eine niedrige Konzentration des Bindemittels führt zu einer unzureichenden Bindung zwischen der Innenfläche und der Beschichtung sowie zwischen den Teilchen des feuerfesten Pulvers, was sich in Sprüngen und Ablöseerscheinungen der Beschichtung niederschlägt.
Die generelle Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, eine Auspuffvorrichtung und ein Verfahren
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zu ihrer Herstellung anzugeben, womit die dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile überwunden werden. Insbesondere soll eine Auspuffvorrichtung geschaffen werden, bei deren hochtemperaturbeständiger, wärmeisolierender Innenbeschichtung selbst bei Trockenprozessen, einer Wärmebehandlung und Wärmeschocks während des Motorbetriebs keine Sprünge, Ablöse- oder Brucherscheinungen auftreten.
Angesichts der obigen Aufgabenstellungen fanden die Erfinder aufgrund umfangreicher Forschungsarbeiten heraus, daß sich eine gleichmäßige, dünne und weitgehend von Sprüngen, Ablöse- und Brucherscheinungen freie Schicht erzielen läßt, wenn wärmeisolierende und hochtemperaturbeständige Schichten jeweils gebildet werden, indem als Überzug zuerst eine Schicht aus einer Bindemittellösung auf die innere Oberfläche einer Auspuffvorrichtung, und anschließend ein Beschichtungspulver auf die Überzugs-Bindemittelschicht aufgebracht wird. Die vorliegende Erfindung basiert auf dieser Erkenntnis.
Eine erfindungsgemäße Auspuffvorrichtung weist eine wärmeisolierende Schicht aus einem Pulver eines hochtemperaturbeständigen bzw. feuerfesten, wärmeisolierenden Materials und einem anorganischen Bindemittel, die auf der Innenfläche der Auspuffvorrichtung gebildet ist, sowie eine hochtemperaturbeständige Schicht aus einem Pulver eines hochtemperaturbeständigen Materials und einem anorganischen Bindemittel auf, die auf der wärmeisolierenden Schicht gebildet ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Auspuffvorrichtung weist folgende Schritte auf: Ausbilden einer hochtemperaturbeständigen bzw. feuerfesten, wärmeisolierenden Schicht durch zumindest einmaliges Durchführen des folgenden Zyklus:
(a) Beschichten der Innenfläche eines Metallelements mit einer anorganischen Bindemittellösung,
(b) sofortiges Aufbringen eines Pulvers aus einem hoch- -" temperaturbeständigen, wärmeisolierenden Material auf die Schicht der anorganischen Bindemittellösung, so daß das Pulver vollständig und gleichmäßig mit der anorganischen Bindemittellösung getränkt wird,
(c) Trocknen und Verfestigen der sich ergebenden Schicht aus dem hochtemperaturbeständigen, wärmeisolierenden Materialpulver durch eine Wärmebehandlung, und Bilden einer hochtemperaturbeständigen bzw. feuerfesten Schicht durch zumindest einmaliges Durchführen des folgenden Zyklus:
(d) Beschichten der Oberfläche der hochtemperaturbeständigen, wärmeisolierenden Schicht mit einer anorganischen Bindemittellösung,
(e) sofortiges Aufbringen eines Pulvers aus einem hochtemperaturbeständigen Material auf die Schicht aus der anorganischen Bindemittellösung, so daß das Pulver vollständig und gleichmäßig mit der anorganischen Bindemittellösung getränkt wird,' und
(f) Trocknen und Verfestigen der sich ergebenden Schicht aus dem hochtemperaturbeständigen Materialpulver durch eine Wärmebehandlung.
Als anorganische Bindemittel können nach vorliegender Erfindung Silikatbindemittel, wie Natriumsilikat, Kaliumsilikat und Lithiumsilikat, Phosphatbindemittel, wie Aluminiumdihydrogenphosphat, Calciumdih'ydrogenphosphat, Magnesiumdihydrogenphosphat sowie kondensiertes Natriumphosphat und Phophorsäure, Solebindemittel, wie kolloidales Siliziumoxid, kolloidales Aluminiumoxid und kolloidales Zirkoniumoxid, und Ethylsilikatbindemittel verwendet werden.
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Das Bindemittel kann in Form einer wäßrigen Lösung Anwendung finden. Seine Konzentration beträgt vorzugsweise 20 - 60 Gew.-%. Wenn sie unter 20 Gew.-% liegt, kann das Bindemittel keine ausreichende Bindefestigkeit entwickeln, so daß die gebildeten Schichten leicht zum Springen gebracht und abgelöst werden können. Liegt die Konzentration andererseits über 60 Gew.-%, ist die Bindemittellösung so klebrig, daß die Beschichtungsprozesse damit schwierig werden. Ein besonders bevorzugter Bereich der Bindemittelkonzentration liegt bei 25 - 55 Gew.-%.
Die Bindemittellösung kann eine angemessene Menge eines Härtemittels des bekannten Typs enthalten. Vorzugsweise können verschiedene Härtemittel in Abhängigkeit von den Typen der verwendeten Bindemittel Anwendung finden. Zu den bevorzugten Härtern für die Silikatbindemittel zählen Natriumsiliziumfluorid, gebranntes Aluminiumphosphat, Dicalciumsilikat und Kohlenstoffdioxidgas. Für Aluminiumphosphate werden vorzugsweise basische Oxide, wie Magnesiumoxid und Calciumoxid, Calciumaluminat, Ammoniumfluorid usw. verwendet.
Hochtemperaturbeständige bzw. feuerfeste und wärmeisolierende Materialien, die dazu dienen, der Beschichtung die Wärmeisolationseigenschaften zu geben, können anorganische wärmeisolierende Materialien sein, wie z.B. Sirasu-Ballons("Sirasu"ist ein glasartiger Aschentuff), geschäumtes Siliziumoxid und Perlit. Deren, Pulver haben vorzugsweise eine Teilchengröße von 10 - 500 um. Ist die Teilchengröße kleiner als 10 \im, neigt die wärmeisolierende Schicht durch das Schrumpfen zur Sprungbildung und zum Ablösen. Liegt die Teilchengröße über 500 um, läßt sich die wärmeisolierende Schicht nicht ohne weiteres plan und glatt herstellen. Die besonders bevorzugte Teilchengröße eines solchen Pulvers aus feuerfestem und wärmeisolierendem Material beträgt 20 - 200 um.
Es können die allgemein verwendeten- feuerfesten Materialien Anwendung finden, wie z.B. Schamotte, hitzebeständiges Glas (Pyrex-Glas), Siliziumoxid, Kordierit, Mullit, Aluminiumoxid, Zirkon und Zirkonoxid. Besonders vorzuziehen ist Zirkonoxid, da es eine geringe Wärmeleitfähigkeit hat. Das Pulver aus feuerfestem Material sollte eine durchschnittliche Teilchengröße von 10 - 500 um aufweisen. Ist die Teilchengröße kleiner als 10 um, neigt das Pulver zur Bildung von Agglomeraten, die die Bildung einer
planen und glatten Schicht erschweren. In diesem Fall
leidet die sich ergebende Schicht leicht durch das Schrumpfen unter dem Einfluß hoher Temperaturen. Beträgt die
Teilchengröße andererseits über 500 um, ist es schwierig, eine ebene und glatte Schicht zu bilden. Die bevorzugte
Teilchengröße des feuerfesten Materialpulvers liegt
zwischen 20 und 200 \im.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer
Auspuffvorrichtung weist einen ersten Schritt der Bildung einer feuerfesten, wärmeisolierenden Schicht und einen
zweiten Schritt der Bildung einer feuerfesten Schicht
auf.
Im ersten Schritt der Bildung einer feuerfesten bzw.
hochtemperaturbeständigen, wärmeisolierenden Schicht wird die Innenfläche der Auspuffvorrichtung zuerst mit einer
anorganischen Bindemittellösung beschichtet. Es ist anzumerken, daß die Innenfläche von einer gleichmäßigen
Schicht der Bindemittellösung bedeckt wird, da die Lösung keinerlei Pulver enthält. Das Pulver aus feuerfestem,
wärmeisolierendem Material wird anschließend auf die
Schicht der Bindemittellösung aufgebracht. Für das Aufbringen des feuerfesten, wärmeisolierenden Materialpulvers können beliebige Verfahren Anwendung finden, solange das Pulver mit der Bindemittellösung fest zur Haftung gebracht und von dieser Lösung vollständig und gleichmäßig getränkt wird.
Ein Beispiel für derartige Verfahren ist das Aufsprühen des Pulvers auf die Schicht der Bindemittellösung. Ein anderes Beispiel besteht darin,, die Auspuffvorrichtung mit dem Pulver zu füllen, das Pulver für eine bestimmte Zeit darin zu belassen, so daß es vollständig mit der Bindemittellösung getränkt wird, und das ungebundene Pulver anschließend zu entfernen. Beim letztgenannten Verfahren kann auf das Pulver ein entsprechender Druck aufgebracht werden, so daß die Tränkung des Pulvers mit der Bindemittellösung beschleunigt wird. Daneben kann auf die durchtränkte Pulverschicht auch Luft aufgeblasen werden, um sämtliches nicht hinreichend getränktes Pulver zu entfernen. Damit erhält man die Pulverschicht aus dem feuerfesten und wärmeisolierenden Material, die vollständig mit der Bindemittellösung durchtränkt ist. Die Dicke dieser Schicht kann in Abhängigkeit von der Konzentration und Dicke der Bindemittellösung schwanken; sie liegt jedoch im allgemeinen zwischen 100 und 1500 um.
Die nach obigem Verfahren gebildete, mit der Bindemittellösung getränkte feuerfeste und wärmeisolierende Pulverschicht enthält ,verglichen mit der aus einer breiigen Pulvermasse hergestellten Beschichtung ,einen extrem geringen Wasseranteil. Darin liegt ein bemerkenswerter Vorteil der Erfindung. Dadurch wird beim folgenden Schritt der Trocknung und Verfestigung durch eine Wärmebehandlung das Springen und Ablösen der Schicht vermieden.
Die Wärmebehandlung der obigen Schicht kann erfolgen, indem die Schicht allmählich bis auf 3000C erhitzt wird. Eine plötzliche Erhitzung sollte vermieden werden, da sie leicht zum Springen und Ablösen der Schicht führt. Vorzugsweise wird die Schicht einer spontanen Trocknung bei Raumtemperatur ausgesetzt, für eine Stunde bei 500C und anschließend für eine Stunde bei 1000C gehalten. Zur Steigerung der Stabilität der Schicht wird sie weiterhin
vorzugsweise bis auf 3000C erhitzt.
Falls notwendig, werden dieselben Prozeduren wie im oben beschriebenen Schritt auf der feuerfesten, wärmeisolierenden Materialschicht wiederholt. D.h., eine neue Bindemittellösung wird auf die Schicht, und ein feuerfestes, wärmeisolierendes Pulver auf die sich ergebende Schicht aus der Bindemittellösung aufgebracht, und anschließend die entstandene mit Bindemittel getränkte Pulverschicht durch eine Wärmebehandlung getrocknet und verfestigt. Um eine relativ dicke feuerfeste und wärmeisolierende
Schicht zu schaffen, kann dieser Verfahrenszyklus mehrfach wiederholt werden. Um eine hinreichende Wärmeisolierung sicherzustellen, sollte die hochtemperaturbeständige und wärmeisolierende Schicht zumindest 1,5 mm dick sein.
Der zweite Verfahrensschritt besteht darin, eine hochtemperaturbeständige Schicht auf der vorher gebildeten hochtemperaturbeständigen und wärmeisolierenden Schicht zu bilden. Diese hochtemperaturbeständige oder feuerfeste Schicht wird gebildet, indem zuerst die bestehende feuerfeste, wärmeisolierende Schicht mit einer anorganischen Bindemittellösung beschichtet, anschließend ein feuerfestes Pulver auf die Schicht aus der Bindemittellösung aufgebracht und diese durch eine Wärmebehandlung getrocknet und verfestigt wird. Die speziellen Bedingungen für die Bildung der feuerfesten Schicht entsprechen im wesentlichen denen für die Bildung der feuerfesten, wärmeisolierenden Schicht, bis auf die Ausnahme, daß ein feuerfestes Pulver verwendet wird. Die feuerfeste bzw. hochtemperaturbeständige Schicht kann mit einem Zyklus der obigen Verfahrensschritte gebildet werden. Falls notwendig, kann dieser Zyklus jedoch auch mehrfach wiederholt werden.
Bei diesem beschriebenen Verfahrensschritt entsteht eine feuerfeste Schicht mit einer Dicke von mindestens 0,5 mm.
Nach der Ausbildung einer Belagschicht aus der hochtemperaturbeständigen, wärmeisolierenden Schicht und der hochtemperaturbeständigen Schicht wird die Auspuffvorrichtung für 5-120 Minuten auf 750 - 10000C erhitzt, um die Beschichtung abzuschließen. Diese Wärmebehandlung kann durchgeführt werden, indem man die Auspuffvorrichtung in einen Hochtemperaturofen legt, oder indem man erhitzte Luft durch die Öffnungen der Auspuffvorrichtung strömen läßt.
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Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele noch detaillierter beschrieben.
Beispiel 1
Die Innenfläche eines in diesem Beispiel verwendeten Gußeisen-Krümmers war mit einer Oxidschicht bedeckt, die in einem Laugenbad mit einem pH-Wert 10-11 einer Entfettungsbehandlung unterzogen wurde.
Im ersten Schritt wurde eine wäßrige Lösung mit 45 Gew.-% Natriumsilikat (SiO2 /Na20-Molverhältnis: 2,9) mit 10 Gew.-% gebranntem Aluminiumphosphat als einem Härtemittel (H.B. Härter, hergestellt von Hoechst) vermischt. Das sich ergebende Gemisch wurde durch Besprühen mit 5kg/cm2 Luft in einen Nebel umgesetzt und anschließend in eine mit dem Krümmer verbundene spiralförmige Röhre zugeführt, so daß eine Einführung in den Krümmer in einem spiralförmigen Strom erfolgte. Unmittelbar nach der Beschichtung der Innenfläche des Krümmers mit der Bindemittellösung wurden als wärmeisolierendes Material Sirasu-Ballons mit einer Bulk-Dichte von 0,2 und einer Teilchengröße von 44 - 150 um in den Krümmer gesprüht.
Nachdem die Sirasu-Ballons vollständig auf die Bindemittellösung auf der Innenfläche des Krümmers aufgebracht
und von dieser getränkt waren, wurde der Krümmer für 1 Stunde bei Raumtemperatur, anschließend für 1 Stunde bei 500C und anschließend für 1 Stunde bei 1000C gehalten. Abschließend wurde er auf 3000C erhitzt und dann für 1 Stunde bei Raumtemperatur gehalten. Durch diese Wärmebehandlung erfolgte eine vollständige Trocknung und Verfestigung der feuerfesten, wärmeisolierenden Schicht. Diese Prozeduren wurden anschließend zweimal wiederholt, um eine 3 mm dicke, feuerfeste, wärmeisolierende Schicht zu bilden.
In einem zweiten Verfahrensschritt wurde dieselbe anorganische Bindemittellösung auf die Oberfläche der feuerfesten, wärmeisolierenden Schicht aufgegracht. Unmittelbar danach wurden stabilisierte Zirkonoxid-Teilchen mit einer Teilchengröße von 44 bis 150 um in den Krümmer gespritzt. Nach der Entfernung der unzureichend durchtränkten Teilchen wurde die oben beschriebene Wärmebehandlung durchgeführt ,_ um eine 0,5 mm dicke feuerfeste Schicht auszubilden.
Der auf diese Weise mit der feuerfesten und wärmeisolierenden Schicht sowie mit der feuerfesten Schicht versehene Krümmer wurde für 1,5 Stunden bei 9500C in einem Ofen gehalten, um die Beschichtungsvorgänge abzuschließen.
Eine genaue Untersuchung der entstandenen Belagschicht ergab keine Sprünge und Ablöseerscheinungen.
Beispiel 2
Die Innenfläche eine Gußeisen-Krümmers wurde einer Entfettungsbehandlung in einem Laugenbad mit einem pH-Wert 10-11 unterzogen.
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In einem ersten Verfahrensschritt wurde eine wäßrige
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Lösung mit 40 Gew.-% Natriumsilikat (SiC^ /Na-O-Molverhältnis: 3,0) mit 8 Gew.-% gebranntem Aluminiumphosphat als einem Härtemittel (H.B. Härter, hergestellt von Hoechst) vermischt. Das sich ergebende Gemisch wurde wie im Beispiel 1 auf die Innenfläche des Krümmers aufgebracht. Unmittelbar anschließend wurde als ein wärmeisolierendes Material Perlit-Pulver mit einer Bulk-Dichte von 0,22 und einer Teilchengröße von 44 bis 150 um in den Krümmer gesprüht. Um die feuerfeste, wärmeisolierende Schicht vollständig zu verfestigen, wurde dieselbe Wärmebehandlung wie im Beispiel 1 durchgeführt. Diese Prozeduren wurden zweimal wiederholt, um eine 3 mm dicke feuerfeste und wärmeisolierende Schicht zu bilden.
In einem zweiten Verfahrensschritt wurde dieselbe anorganische Bindemittellösung auf die Oberfläche der feuerfesten, wärmeisolierenden Schicht aufgebracht. Sofort anschließend wurden stabilisierte Zirconiumoxidpartikel mit einer Teilchengröße von 44 - 150 um in den Krümmer gespritzt.Nach der Entfernung unzureichend durchtränkter Teilchen wurde die oben beschriebene Wärmebehandlung durchgeführt, um eine 500 um dicke Schicht auszubilden.
Der sich ergebende Krümmer wurde derselben Wärmebehandlung wie im Beispiel 1 unterzogen, um die Beschichtung abzuschließen. Eine eingehende Untersuchung der entstandenen Belagschicht ergab keinerlei Sprünge oder Ablöseerscheinungen .
Die in den Beispielen 1 und 2 erhaltenen Krümmer wurden den folgenden Untersuchungen unterzogen:
(1) Untersuchung der Hitzebeständigkeit
In beide Krümmer wurde für 100 Stunden kontinuierlich heiße Luft mit 8500C zugeführt. Anschließend erfolgte
eine Abkühlung auf Raumtemperatur. Auf der inneren Belagschicht der Krümmer wurde kein Bruch oder Ablösen beobachtet.
(2) Untersuchung der Hitzeschock-Beständigkeit
In beide Krümmer wurde für 30 Minuten heiße Luft mit 10000C eingeführt. Anschließend ließ man die Krümmer auf 1000C abkühlen. Dieser Zyklus wurde bei jedem Krümmer 150 mal wiederholt. Auf der inneren Belagschicht wurde kein Bruch und keine Ablöseerscheinung beobachtet.
(3) Untersuchung der Wärmeisolation
In jeden Krümmer wurde für 30 Minuten kontinuierlich heiße Luft mit 10000C eingeführt, und die Temperaturen auf der Außenfläche der Krümmer wurden gemessen. Die Temperatur auf der Außenfläche der erfindungsgemäßen Krümmer betrug 550 - 6000C. Dieselbe Untersuchung wurde an einem Krümmer ohne Innenbeschichtung durchgeführt. Es ergab sich eine Temperatur auf der Krümmeraußenfläche von 800 - 8500C. Damit wurde die hervorragende Wärmeisolation des erfindungsgemäßen Krümmers bestätigt.
(4) Vibrationsuntersuchung
Die Krümmer nach den Beispielen 1 und 2 wurden kontinuierlieh für 200 Stunden Vibrationen bei 20 G χ 280 Hz ausgesetzt. Auf der Beschichtung beider Krümmer wurde kein Bruch und kein Ablösen beobachtet.
(5) Dehnungsuntersuchung
Jeder Krümmer wurde an einem Ende befestigt und am anderen Ende mit einer Last beschwert, so daß sich eine Dehnung von +2 mm ergab. Dies wurde 100 mal wiederholt. Im Anschluß daran wurden auf der Belagschicht keinerlei Bruchoder Ablöseerscheinungen beobachtet.
Die fünf oben beschriebenen Untersuchungen wurden alle an Krümmern entsprechend den Beispielen 1 und 2 durchgeführt An den Belagschichten beider Krümmer ergaben sich keinerlei Bruch- oder Ablöseerscheinungen.
Obwohl in obigen Beispielen speziell Auspuffkrümmer beschrieben wurden, ist die Erfindung nicht auf diese Bauteile beschränkt. Sie ist in gleicher Weise auf Innenbeschichtungen beliebiger anderer Auspuff- oder Abgasableitungsvorrichtungen anwendbar, wie z.B. Öffnungseinlagen für Stirnröhren und Turbinengehäuse.
Wie oben erwähnt, enthalten die sich ergebenden Beschichtungen vor dem Trocknen sehr wenig Wasser, da die feuerfeste und wärmeisolierende Schicht sowie die feuerfeste Schicht durch Aufbringen des die Schicht aufbauenden Pulvers auf eine Bindemittellösung gebildet werden können, mit der die Innenfläche der Auspuffvorrichtung schon beschichtet wurde. Das ermöglicht eine feste Verbindung der Schichten mit der Innenfläche der Auspuffvorrichtung und daneben eine feste Haftung und gegenseitige Bindung der einzelnen Teilchen. Die so gebildete Innenschicht ist daher so fest, daß sie allen möglichen Motorbetriebsbedingungen ohne Sprünge, Ablöse- und Brucherscheinungen standhält. Da die Innenschicht aus der feuerfesten, wärmeisolierenden Schicht sowie der feuerfes.ten Schicht besteht, kann sie auch wirkungsvoll die Wärmestrahlung von der Auspuffvorrichtung verringern.

Claims (5)

  1. STREIIL SCHÜEiE:«.-BOV»F' GKOTNiNG SCHULZ ^
    ΓΛΤΚΧ'ΓΑΧη'ΛΙ,ΤΚ ΚΤ,ΊίΟΙ'ΚΑΝ PATENT ATTORNEYS wDUUO /A
    HITACHI METALS, LTD.
    KUROSAKI REFRACTORIES
    CO., LTD. 10. Januar 1986
    DEA-2 74 94
    %■ Auspuffvorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung jf
    w Patentansprüche:
    M. ) Auspuffvorrichtung,
    gekennzeichnet durch
    eine wärmeisolierende Schicht aus einem Pulver aus einem hochtemperaturbeständigen, wärmeisolierenden Material und einem anorganischen Bindemittel, die auf der Innenfläche der Auspuffvorrichtung gebildet ist, und
    eine hochtemperaturbeständige Schicht aus einem Pulver aus einem hochtemperaturbeständigen Material und einem anorganischen Bindemittel, die auf der wärmeisolierenden Schicht gebildet ist.
  2. 2. Verfahren zur Herstellung einer Auspuffvorrichtung, die auf ihrer Innenfläche eine hochtemperaturbeständige, wärmeisolierende Schicht und eine hochtemperaturbeständige Schicht aufweist,
    gekennzeichnet durch
    Bilden der hochtemperaturbeständigen, wärmeisolierenden Schicht durch zumindest einmaliges Durchführen des folgenden Zyklus:
    (a) Beschichten der Innenfläche eines Metallelements mit einer anorganischen Bindemittellösung,
    (b) sofortiges Aufbringen eines Pulvers aus einem hochtemperaturbeständigen, wärmeisolierenden Material auf die Schicht der anorganischen Bindemittellösung, so daß das. Pulver vollständig und gleichmäßig mit der anorganischen Bindemittellösung getränkt wird, und
    (c) Trocknen und Verfestigen der sich ergebenden Schicht aus einem Pulver aus hochtemperaturbeständigem, wärmeisolierendem Material durch eine Wärmebehandlung, und Bilden der hochtemperaturbeständigen Schicht durch zumindest einmaliges Durchführen des folgenden Zyklus:
    (d) Beschichten der Oberfläche der hochtemperaturbeständigen, wärmeisolierenden Schicht mit einer anorganischen Bindemittellösung,
    (e) sofortiges Aufbringen eines Pulvers aus einem hochtemperaturbeständigen Material auf die Schicht der anorganischen Bindemittellösung, so daß das Pulver vollständig
    und gleichmäßig mit der anorganischen Bindemittellösung getränkt wird, und
    (f) Trocknen und Verfestigen der sich ergebenden Schicht aus dem Pulver aus hochtemperaturbeständigem Material durch eine Wärmebehandlung.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die hochtemperaturbeständige, wärmeisolierende Schicht zumindest 1,5 mm dick, und die hochtemperaturbeständige Schicht zumindest 0,5 mm dick ausgebildet wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Pulver aus hochtemperaturbeständigem, wärmeisolierendem Material und das Pulver aus hochtemperaturbeständigem Material eine Teilchengröße von 10 - 500 um aufweisen .
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die anorganische Bindemittellösung 20 - 60 Gew.-% des Bindemittels enthält.
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