DE9307122U1 - Hochtemperatur-Korrosions-Abrasions-Prüfstand - Google Patents
Hochtemperatur-Korrosions-Abrasions-PrüfstandInfo
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Description
Hochtemperatur-Korrosions-Abrasions-Prüfstand
Bei dem Hochtemperatur-Korrosions-Abrasionsprüfstand handelt es sich um ein Aggregat,
mit dessen Hilfe maximal 18 Proben in einem Probenteller aufgenommen (siehe
Abb. 1) und in abrasivem Medium bei maximal 11000C rotiert werden können.
Die Einzelheiten der Konstruktion können der Abb.l, Position 1-22 entnommen werden.
Auf dieser Systemzeichnung ist das Funktionsprinzip des Abrasionsprüfstandes vereinfacht dargestellt. Die Positionsnummern verweisen auf die Bauteilliste und die
Konstruktionszeichnungen im Anhang. An1^d der Bauteilliste kann die Spezifikation
der Bauteile wie z.B. Typ, DIN und Maße entnommen werden.
Der Antrieb des Probenkarussells erfolgt über ein Kettentriebwerk und kann stufenlos von
17 bis 144 U/min, geregelt werden. I
Die Steuerungseinheit umfaßt Motorschutzschalter, Rechts- und Linkslauf,
Temperaturregelung, Druckminderer, Wasserabscheider und Manometer.
Die eingesetzten verschiedenen Werkstoffproben werden durch Formschluß gehalten und
können bei Bedarf entnommen werden, um die Zwischenuntersuchungen nach 500, 700 und 1000 Stunden durchzufuhren.
Vor dem Öffnen des Tiegels muß die Luftzufuhr abgestellt werden, um zu verhindern, daß
feiner Sandstaub entweichen kann. Die ca. 4000C heiße, teilweise mit Sandstaub versetzte
Abluft wird über ein flexibles Aluminiumrohr in einem Wasserbad gereinigt. Der abgeschiedene Sand kann nach dem Trocknen wiederverwendet werden.
Konstruktion des Prüfstandes
Die Werkstoffe fur den Pr fstand werden wie folgt ausgewählt:
Es handelt sich bei allen an dem Versuch im Innenraum des Ofens beteiligten Werkstoffen
um hochwarmfeste Nickel-Basis-Legierungen, die ausreichende Langzeitfestigkeit bei
11000C besitzen.
Wegen der hohen Temperaturen um die 10000C und der hohen Anforderungen an die
Festigkeit, Langzeitfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit wird als Konstruktionswerkstoff Nicrofer 5520 Co (Werkstoffhummer: 2.4663) verwendet. Für die Rohrkonstruktionen
wurde der Ofenbauwerkstoff Nicrofer 7216 H (Werkstoffiiummer:
2.4816) ausgewählt.
Der Hochtemparatur-Abrasionsprüfstand wird durch einen Elektromotor mit integriertem
Getriebe angetrieben (Pos.l). Durch den Kettentrieb erfolgt die Kraftübertragung auf die
Antriebswelle (Pos.2). Das Rillenkugellager (Pos.3) dient als Führung. Der Sicherungsring
(Pos.4) fixiert das Kettenrad (Pos.5). Die Wellennutmutter (Pos.6) trägt die Konstruktion gegen den Innenring des Kegelrollenlagers (Pos. 7).
Pos.2 bis Pos.7 werden in den Lagerkäfig (Pos.8) montiert, der wiederum mit dem Lagerflansch
(Pos.9) und der Wasserwellenkühlung (Pos. 10) verschraubt wird.
Die Wasserwellenkühlung wird mit einem Nickel-Hochtemperaturfett ausgestrichen und sorgt für den Wärmeaustausch. Der Kühlrippenteller (Pos. 11) sorgt für die Reduzierung der Temperatur und verhindert, daß Fett in den Tiegel und Sandstaub in das Passungsspiel der Wasserwellenkühlung dringt. Die Tragringsegmente (Pos. 12) sorgen für den nötigen Abstand zwischen Ofendeckel und Oberbau. Durch die Tiegelwasserkühlung (Pos. 13) wird der Tiegel gekühlt.
Die Wasserwellenkühlung wird mit einem Nickel-Hochtemperaturfett ausgestrichen und sorgt für den Wärmeaustausch. Der Kühlrippenteller (Pos. 11) sorgt für die Reduzierung der Temperatur und verhindert, daß Fett in den Tiegel und Sandstaub in das Passungsspiel der Wasserwellenkühlung dringt. Die Tragringsegmente (Pos. 12) sorgen für den nötigen Abstand zwischen Ofendeckel und Oberbau. Durch die Tiegelwasserkühlung (Pos. 13) wird der Tiegel gekühlt.
Über die Zufuhr der Luft, die im Innenraum des Ofens benötigt wird, gibt der pneumatische
Schaltplan in Pos. 14 Auskunft.
Im Innenraum des Tiegels ist ein weiterer Kühlrippenteller (Pos. 15) so angebracht, daß er
von der Luftwellenkühlung (Pos. 16) angeblasen wird. Auf diesem Wege wird eine effektive Vorkühlung der Antriebswelle erreicht.
Mt einem Probenfixierring (Pos. 17) werden die Proben (Pos. 18) in dem Probenteller
(Pos. 19) durch Formschluß gehalten. Dieses sogenannte Probenkarussell rotiert mit
konstanter Geschwindigkeit im 10000C heißen Quarzsand. Durch die hohen
Temperaturen und dem vorhandenen Sauerstoff werden sich auf den Proben und auf dem
Konstruktionswerkstoff Oxidschichten bilden, die im Passungsspiel des Probentellers
mitberücksichtigt werden müssen. Für die Zufuhr des Oxidationsmediums (Luft) ist ein
Begasungsrohr (Pos.20) in den Sand (Pos.21) eingelassen.
Der Tiegel (Pos.22) wird auf 10500C aufgeheizt, so daß die Temperatur an den Proben
10000C beträgt. Der Korrekturwert von 5O0C wurde mit Hilfe eines Thermoelementes
ermittelt. Pos.23 und 24 zeigt Wasserzu- und -ablauf der Wasserwellenkühlung.
Für die Entlüftung ist ein Ansatzrohr mit flexiblen Aluminiumrohr (4m lang) vorgesehen,
das im Wasserbad endet (Pos.25). Den Wasserzu- und -ablauf für die Tiegelringkülung
zeigt Pos.26 und 27.
Bei konstanter Geschwindigkeit des Probentellers können auf zwei unterschiedlichen
Durchmessern zwei Geschwindigkeiten gleichzeitig erreicht werden.
Durch die Probenform (siehe Pos. 18) sind dadurch insgesamt vier verschiedene Umfangsgeschwindigkeiten
gegeben. Die zu untersuchenden, von der Abrasion belasteten Probenflächen, sind die jeweils gegenüberliegenden Seiten einer Probe an denen der Sand
entlangströmt (Probenfläche Pos. 18.1 &khgr;, &zgr;). Zur Verdeutlichung des Abrasionsvorganges
ist in Pos. 18.2 eine Prinzipskizze angefertigt worden.
Die am stärksten belasteten Flächen der Proben sind die Stirnkopfflächen, die am tiefsten
in den Sand hineinragen, da hier der größte Gegendruck vorhanden ist. An diesen Kanten
wird der größte Korrosions- und Abrasionsangriff erwartet, deshalb erfolgt an diesen
Stellen die metallographische Untersuchung.
Abrasionsmedium
Es wurde Quarzsand (SiO2) ausgewählt.
Der mittlere Korndurchmesser des Sandes ist mit 0,5mm bis 5mm festgelegt.
Der Tiegel wird mit Quarzsand gefüllt. Der Sand muß frei von Restfeuchtigkeit sein.
Der Schmelzpunkt von SiO2-Sand liegt bei ca. 17000C. Die zu untersuchende Temperatur beträgt 10000C . Damit ist sichergestellt, daß der Sand im Tiegel nicht zusammensintert.
Der Schmelzpunkt von SiO2-Sand liegt bei ca. 17000C. Die zu untersuchende Temperatur beträgt 10000C . Damit ist sichergestellt, daß der Sand im Tiegel nicht zusammensintert.
Der Abrieb soll durch Rotation der Probenwerkstoffe im Quarzsand erzeugt werden.
Der Sand soll nur an den Probenwerkstoffen abrasiv tätig sein, nicht jedoch die Versuchsapparatur
in Mitleidenschaft ziehen. Deshalb ist der Sandstand innerhalb des Tiegels von besonderer Bedeutung und muß exakt ausgemessen und eingehalten werden.
Da der Tiegelwerkstoff nicht auf Abrasion belastet werden darf, muß dafür gesorgt
werden, daß die Abrasivbewegung nicht bis zur Tiegelwand vordringt. Durch den geringen
Durchmesser des Probenumlaufes (220mm, Tiegelinnendurchmesser 300mm) ist
diese Forderung erfüllt.
Stellungnahme
Als weiteres Vorgehen ist eine Untersuchung von Schweißnähten in der gleichen Belastungsart
von Interesse, da innerhalb des Ofenbaus die Konstruktionsteile oftmals geschweißt
sind und deshalb Schwachstellen sein können.
Da das Konstruktionsmaterial des Abrasionsprüfstandes gute Beständigkeit gegenüber
hohen Temperaturen und oxidierenden Medien hat, kann ein Versuch innerhalb von Sand,
Salzschmelzen oder Metallschmelzen durch Rotation beschleunigte und gleichmäßigere
Ergebnisse erzeugen.
Um höhere Belastungen zu simulieren, können die Proben bis auf 200mm verlängert
werden. Dadurch entsteht eine größere Oberfläche und ein verstärkter Mediumgegendruck.
Die Rotation des Probenkarussells sollte durch einen leistungsstärkeren Motor auf den
10-50-fachen Wert erhöht werden. Dadurch können in kürzeren Zeitintervallen wirtschaftliche Ergebnisse erzielt werden.
Ebenso sind individuelle Probenformen möglich, da die Probenaufiiahme lediglich eine
Formfräsung des Probenkopfes benötigt.
Es traten während des sechswöchigen Versuches, bis auf die erforderlichen Zwischenmessungen,
keine Störungen auf.
Bauteilliste des Hochtemperatur-Korrosions-Abrasions-Prüfstand
(Entsprechend Systemzeichnung Abb.l)
Pos. 1 Elektormotor mit integriertem stufenlos regelbarem Getriebe (14-144U/min.)
Pos.2 Antriebswelle Pos.3 Rillenkugellager geschlossen FAG 6206 ZRM Pos.4 Sicherungsring 25x1,2 DIN
Pos.5 Kettenrad 92 Zähne (Übersetzung 1:1) Pos.6 Nutmutter FAG KM 6 (Durchmesser 30mm)
Pos.7 Kegelrollenlager FAG 33206 A Pos. 8 Lagerkäfig Pos.9 Lagerflansch Pos. 10 Wasserwellenkühlung
Pos. 11 oberer Kühlrippenteller Pos. 12 Tragringe
Pos. 13 Tiegelringkühlung Pos. 14 Preßluftsteuerung Pos. 15 unterer Kühlrippenteller
Pos. 16 Luftwellenkühlung Pos. 17 Probenfixierring
Pos. 18 Proben
Pos. 19 Probenteller Pos.20 Begasungsrohr Pos.21 Sandbett
Pos.22 Tiegel
Pos.23 Wasserablauf fur Wasserwellenkühlung Pos.24 Wasserzulauf für Wasserwellenkühlung
Pos.25 Entlüftung (Rohransatzstück mit AIuflex-Rohr)
Pos.26 Wasserablauf für Tiegelringkühlung Pos.27 Wasserzulauf für Tiegehingkühlung
Claims (8)
1. Prüfstand zur Überprüfung von Materialien, insbesondere Hochtemperatur-Korrosions-Abrasions-Prüfstand,
mit einem Probeaufiiahmetiegel und einem den Tiegel (22) abschließenden, ggf. gekühlten Deckel,
dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (13) in seinem Kühlbereich von einer rotierbaren Welle (2) durchsetzt ist,
die im Tiegelinneren eine Probeaufnahme und an der Deckelaußenseite mit einem Rotationsantrieb
ausgerüstet ist.
2. Prüfstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Deckelkühlung an der Außenseite des Deckels eine weitere Wellenkühlung
vorgesehen ist.
3. Prüfstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle im Durchtrittsbereich durch den Deckel mit einem Kühlrippenteller (15) und
an der Außenseite des Deckels mit einem weiteren Kühlrippenteller (11) versehen ist zur
Umlenkung eines in das Tiegelinnere geleiteten und die Wellendurchgangsöffiiung im
Deckel beaufschlagenden Kühlgases.
4. Prüfstand nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Antriebswelle (2) mit einem Probenteller (19) zur Aufnahme einer Mehrzahl von
im Tiegelinneren rotierenden Proben (18) ausgerüstet ist.
5. Prüfstand nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Probenteller (19) mit unterschiedlichen Aufhahmeausnehmungen für Proben in
unterschiedlichem Achsabstand versehen ist.
6. Prüfstand nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die zusätzliche Wellenkühlung (10) als Wasserkühlung ausgebildet ist.
7. Prüfstand nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Deckel (13) mit einer Gaszufuhrung (16) zum Einbringen von Kühlgas in den
Tiegel und/oder zum Einbringen von Beaufschlagungsgasen (20) versehen ist.
8. Prüfstand nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Proben (18) in den Ausnehmungen im Probenteller (19) mittels einer Probenfixierung
(17) gesichert sind.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9307122U DE9307122U1 (de) | 1993-05-11 | 1993-05-11 | Hochtemperatur-Korrosions-Abrasions-Prüfstand |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9307122U DE9307122U1 (de) | 1993-05-11 | 1993-05-11 | Hochtemperatur-Korrosions-Abrasions-Prüfstand |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE9307122U1 true DE9307122U1 (de) | 1994-09-22 |
Family
ID=6893123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE9307122U Expired - Lifetime DE9307122U1 (de) | 1993-05-11 | 1993-05-11 | Hochtemperatur-Korrosions-Abrasions-Prüfstand |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE9307122U1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106053250A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-10-26 | 航天材料及工艺研究所 | 测量材料超高温弯曲弹性模量及断裂应变的装置及方法 |
-
1993
- 1993-05-11 DE DE9307122U patent/DE9307122U1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106053250A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-10-26 | 航天材料及工艺研究所 | 测量材料超高温弯曲弹性模量及断裂应变的装置及方法 |
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