DE679917C - Keramischer Isolator fuer den Elektrodampfkesselbau - Google Patents

Description

• Keramischer Isolator für den Elektrodampfkesselbau Die Tatsache, daß ein Zusatz von Speckstein oder Magnesia zu tonsubstanzhaltigen Massen ihre Temperaturwechselbeständigkeit verbessert, gehört schon lange zum Erfahrungsgut der keramischen Technik. In weiterer Erforschung solcher keramischer Massen, die sich wesentlich auf Magnesia, Tonerde und Kieselsäure aufbauen, stellte es sich heraus, daß innerhalb dieses Dreistoffsystems Werkstoffe mit außerordentlich niedrigem Ausdehnungskoeffizienten hervorgebracht werden können. Nach Auffassung amerikanischer Forscher bildet sich in solchen Massen die Verbindung Cordierit, z Mg O # z Al. 03 # 5 Si 02, die als Träger der kleinen Wärmedehnung angesehen wird. Derartige keramische Werkstoffe haben in erheblichem Umfang Eingang in die Elektrotechnik gefunden; sie bilden heute eine unentbehrliche Stoffgruppe sowohl für den Schalterbau und die Elektrowärme als auch für die Hochspannungstechnik in Gestalt lichtbogensicherer Isolatoren.
• Ein besonders wichtiges Anwendungsgebiet hat sich im Elektrodampfkesselbau herausgebildet, wo keramische Isolierteile hoher Temperaturwechselbeständigkeit sowohl als Durchführungsisolatoren wie als sog. Verdrängungskörper benötigt werden. Hier wird als weitere wichtige Eigenschaft des keramischen Teiles die chemische Widerstandsfähigkeit gegen den Angriff überhitzten Wassers verlangt. Die keramischen Stoffe des Systems Mg 0-A12 O, Si 02 (zur Erzielung vollkommenen Dichtbrandes tritt meist noch eine kleine Menge K2 O oder Nag O hinzu) sind zwar in dieser Hinsicht dem Porzellan überlegen, doch erfüllt ihre chemische Beständigkeit noch nicht alle Anforderungen; vielmehr beobachtet man bei längerer Benutzung der keramischen Körper im Elektrodampfkessel die Ausbildung einer weißen, weichen Schicht, die unter der Einwirkung des überhitzten Wassers durch Herauslösung einzelner Bestandteile der Masse entsteht. Während man bei den temperäturwechselbeständigen Massen des genannten Dreistöffsystems früher alle Bemühungen darauf richtete, einen besonders niedrigen Ausdehnungskoeffizienten zu erreichen, verschiebt sich übrigens die Aufgabenstellung für den Bereich des Elektrodampfkesselbaues insofern, als hier auch ein etwas höherer Ausdehnungskoeffizient noch zugelassen werden kann; während andererseits an die chemische Widerstandsfälligkeit die höchsten Ansprüche gestellt werden.
• Auf Grund von Versuchen hat sich herausgestellt, daß eine Zumischung von Schwermetalloxyden, insbesondere Eisenoxyd, die gewünschte chemische Widerstandsfähigkeit hervorbringt. Das Eisenoxyd kann als solches oder in Gestalt eisenoxydhaltiger Rohstoffe, insbesondere rotbrennenden Tones in die Masse eingeführt werden. Als Stoffkomponente übt es die bekannte Flußmittelwirkung aus, so daß ü. U. die Zufügung von K20 oder Na, 0 (Feldspat) unterbleiben kann. Mindestens so gut aber kommt man zum Ziele, wenn das Eisenoxyd nur in eine Oberflächenschutzschicht des Isolierkörpers eingeführt wird. Diese Schutzschicht kann den Charakter einer Glasur, vorzugsweise einer Mattglasur haben, kann aber auch als Engobe ausgebildet werden. In sehr zweckmäßiger Weise verwendet man als Oberflächenschicht eine keramische Masse; die grundsätzlich ähnlich wie die Masse des Scherbens aufgebaut ist und sich von dieser durch einen höheren Anteil an Schwermetalloxyd, Eisenoxyd oder Eisenoxyd führendem Ton unterscheidet. Gerade in Rücksicht darauf, daß es sich hier um Stoffe kleiner Wärmedehnung handelt, für die ohnehin eine gut passende Glasur kaum aufzufinden ist, empfiehlt sich der letztbeschriebene Weg, da die beiden gleichartigen Stoffe unter allen Umständen eine innige Verbindung miteinander eingehen: Es ist bereits vorgeschlagen worden, lichtbogensichere Hochspannungsisolatoren aus keramischem Isolierstoff des Systems 1VIg O-A1203-Si02 herzustellen und dieser Masse Eisenoxyd beizumengen. Nach dem Stande der damaligen Erkenntnisse diente das Schwermetalloxyd jedoch lediglich als Flüßmittel; um die vollständige Verdichtung im Brande zu erleichtern. Die überraschende Schutzwirkung des Eisenoxyds gegenüber dem Angriff überhitzten Wassers war damals nicht erkannt worden. Obwohl auf Grund der älteren Veröffentlichungen sowohl eisenhaltige wie eisenfreie Massen des genannten Dreistoffsystems bekannt waren und es der Technik freistand; beide Stoffarten zu verwenden, ist im Elektrodampfkesselbau von der chemischen Schutzwirkung der eisenlialtigen Mässen bisher kein Gebrauch gemacht worden.
• Bereits oben wurde ausgeführt, daß die Erzielung eines äußerst kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten im Elektrodampfkesselbau nicht unbedingt erforderlich ist, sofern nur der Ausdehnungskoeffizient beispielsweise den des Porzellans um einen merkbaren Betrag unterschreitet. Aus diesem Grunde ist es nicht nötig, die Grenzen der Oxydkomponenten ebenso eng zu setzen, wie dies früher im Falle der lichtbogensicheren Isolatoren geschehen mußte. Im Rahmen der Erfindung wurden als Grenzen der Zusammensetzung ermittelt 5 . . . . . . . . . . . . . . . 18'/" 1I9 O, 3o . . . . . . . . . . 5o % Al:, 0s, 4o . . . . . . . . . . . : . 65 % Si 0, Die Menge des Eisenoxyds kann sehr verschieden hoch gewählt werden, j e nachdem ob der ganze Scherben oder nur eine Oberflächenschicht damit versetzt wird. Als Bestandteil des ganzen Scherbens darf der Eisenoxydgehalt sich nur innerhalb der Grenzen 2 ... 6 °/ö Fee 0,9 bewegen, während bei Anbringung einer Engobe der Eisengehalt bis io 0/0, äußerstenfalls bis 15 °/o gesteigert werden kann. Bei Anbringung glasurartiger Überzüge kann man über den Eisenoxydgehält der Engobe noch um ein weniges hinausgehen.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE-. i. Die Verwendung an sich bekannter keramischer Körper, deren Massen in ihren wesentlichen Bestandteilen dem System 1VIg 0-A12 O,- Si 02 mit einer gewichtsmäßigen Zusammensetzung von 5 bis 18 % Mg 0, 3o bis 5o % A12 0g, 40 bis 650/, Si 02 angehören und außerdem Schwermetalloxyde, vorzugsweise Eisenoxyd, enthalten, an denjenigen Stellen in Dampfkesseln, insbesondere Elektrodampfkesseln, an denen sie Temperaturwechseln und zugleich dem Angriff überhitzten Wassers ausgesetzt sind.
2. 2. Verfahren zur Herstellung eines keramischen Körpers nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Hinzufügung von 2 ... 6 0% Eisenoxyd, gerechnet als Fee O3, in die rohe Mässe, wobei das Eisenoxyd als solches oder in Gestalt rotbrennenden Tones eingeführt werden kann.
3. 3. Verfahren zur Herstellung eines Isolators nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Anbringung einer stark schwermetalloxydhaltigen Glasur oder Mattglasur. q.. Verfahren zur Herstellung eines Isolators nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Anbringung einer eisenoxydhaltigen Engobe mit einem Eisengehalt von 2 bis 15 °/o. Verfahren zur Herstellung eines Isolators nach Anspruch q, dadurch gekennzeichnet, daß die eisenoxydhaltige Engobe in ihren übrigen Bestandteilen selbst dem System Mg0-A12 03-SiO2 angehört.