EP1089039B1 - Elektrodeneinrichtung mit Elektrodenstab - Google Patents

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EP1089039B1
EP1089039B1 EP00119052A EP00119052A EP1089039B1 EP 1089039 B1 EP1089039 B1 EP 1089039B1 EP 00119052 A EP00119052 A EP 00119052A EP 00119052 A EP00119052 A EP 00119052A EP 1089039 B1 EP1089039 B1 EP 1089039B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrode
electrode rod
fibers
rod
silicon carbide
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP00119052A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1089039A1 (de
Inventor
Wolfgang Dr. Harbeck
Jürgen Noack
Eberhard Dr. Than
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aichelin GmbH
Original Assignee
Aichelin GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1089039A1 publication Critical patent/EP1089039A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1089039B1 publication Critical patent/EP1089039B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • H01T13/39—Selection of materials for electrodes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
    • F23Q3/00—Igniters using electrically-produced sparks
    • F23Q3/008—Structurally associated with fluid-fuel burners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2207/00—Ignition devices associated with burner

Definitions

  • the invention relates to an electrode rod and an electrode device with an electrode for transmission or dissipation an electrode voltage from an electrode stump, with such an electrode rod.
  • Modern industrial furnaces have a burner tube in which a Combustion chamber is formed in the via suitable feeders Combustion air and fuel are supplied. To be a reliable To allow ignition of the fuel / air mixture Furthermore, as a rule, a separate ignition chamber is provided, into which an electrode rod extends, which with a suitable ignition electrode is equipped and with a suitable Ignition voltage is supplied.
  • Such electrode rods are usually made Kanthal wire, therefore made of a special alloy, which is suitable for High temperature applications is suitable.
  • the electrode rod is at high operating temperatures at the desired position and against bending and other Protected stresses, especially when the Kanthaldraht is thermally overstressed and so loses strength.
  • Electrode rod At higher temperatures occur in the combustion chamber at Kanthaldraht thermally induced signs of wear (burnup and embrittlement of material or bends), so that the ignition and in particular the monitoring function of Electrode rod can no longer be guaranteed.
  • Such a rod electrode is thus to be regarded as a wearing part. By the so necessary frequent change of the electrode rod there is a high maintenance.
  • Electrode rods by use in which it has been attempted to manufacture the electrode rod from a monolithic ceramic, namely, melt-infiltrated SiSiC ceramic.
  • the ceramic tube required for fastening and insulation which as a rule consisted of Al 2 O 3 , was pushed onto the electrode rod and fastened with a suitable adhesive.
  • a metallic dowel pin was used to connect the SiSiC rod to the associated electrode.
  • the known electrode rod has been extremely brittle proved so that under mechanical stress a significant Risk of breakage exists.
  • So when connecting the electrode rod with the associated Electrode there was a significant risk of breakage. Accordingly, it is when using the known SiSiC ceramic Electrode rod for transport, assembly and disassembly largest Care required.
  • a spark plug for an internal combustion engine which has a cylindrical metal tube, in a rod-shaped inner conductor is used, the one of Insulator is surrounded and with a current-limiting resistor in the circuit of the spark plug.
  • the resistance is arranged that he preferred in the direction of the spark gap of the spark plug is.
  • the resistor consists of a good thermal conductivity Material, such as silicon carbide, whose desired electrical Conductivity is set via dopants.
  • Such a spark plug is especially for an internal combustion engine designed, but not for use in industrial ovens suitable.
  • EP-A-0 554 852 there is also a spark plug with insulator, Center electrode, body and body electrode known in the the body electrode made of a silver-nickel fiber composite material is formed, which consists of a silver matrix, in the nickel fibers are embedded.
  • Such a spark plug is also suitable for use in internal combustion engines designed and not for use in industrial furnaces suitable.
  • the invention is based on the object, an improved Specify electrode device, which supported on one side Having electrode rod, which has a long life and a has the lowest possible susceptibility to breakage and in particular Can be used in conjunction with burners for industrial furnaces.
  • Electrode rod a suitable for such an electrode device Electrode rod can be specified.
  • the invention is achieved by an electrode device with the Characteristics of claim 1 and by an electrode rod with the features of claim 16 solved.
  • the inventive Composite proved to be so ideal that the electrode rod on a burner tube is not prematurely replaced must be, but has such a long life, that an exchange only in combination with the whole Burner tube is required in special cases.
  • the inventive Electrode rod thus provides no wearing part more.
  • Silicon carbide is known to be a material with semiconductor properties, suitable for the above described purpose as sufficiently electrically conductive Has.
  • the fibers are made Silicon carbide or carbon.
  • Such fibers have a high heat resistance and are to improve the strength and reduce the susceptibility to breakage of such a composite material in particular suitable.
  • silicon carbide fibers have a good Oxidation resistance on. Unless carbon fiber is used care should be taken to ensure that these Fibers as completely as possible enclosed by the silicon carbide matrix are, because carbon fibers naturally easily oxidizable are. On the other hand, by carbon fibers the electrical conductivity additionally improved.
  • the silicon carbide existing matrix carbonaceous additives preferably Soot and / or graphite.
  • additives By such additives, the electrical conductivity of the Composite material significantly improved. Further facilitate Such additives contribute to the manufacture of the composite Use of sintering, pressure sintering or similar Method, if appropriate also when using granulation method.
  • the fibers surface-coated.
  • the fibers become at the later melt infiltration or pyrolysis protected against reactions, so that the improved, due to the fibers strength properties largely preserved.
  • the coated Fibers of the composite fracture tolerant since the Coated fibers at least partially propagated crack propagation can stop.
  • the fibers directed in the matrix with a preferred direction along and arranged transversely to the electrode rod.
  • the fibers used for reinforcement can be formed as long fibers which extend as fabric over the entire length of the electrode rod, or can also be formed as short fibers with a length of the order of about 2 to 10 mm and average diameters of the order of about 2 up to 20 ⁇ m.
  • the fibers combined into fiber bundles (rovings).
  • Prepregs are processed in the form of a laminate structure, in optionally several layers of woven fibers (Cross-ply layers) and / or unidirectional fibers (UD layers) are provided.
  • the layer composite used for this, the laminate structure can be used as an already cohesive, prefabricated prepreg introduced into a mold become.
  • the prepreg can be elevated under heat Temperature (a few hundred degrees Celsius) well form (like a plastic) because the organic binder components plasticize and the entire prepreg into the mold "Flows".
  • This process route known per se is followed by a Carbonization of the organic components by pyrolysis a temperature of the order of about 1000 ° C below Air close to produce a porous shaped body, the then in a conventional manner with a silicon melt melt-infiltrated so as to be a fiber-reinforced Produce moldings with silicon carbide matrix.
  • a preform is woven out Fibers made as a laminate of a fabric or Scrim with the addition of a Pricursor and a Amsterdamsmiitels will be produced.
  • the organic components are controlled Heating at 1000 to 1100 ° C to expel the organic Components and for generating the SiC matrix from the precursor or prepreg. Because of the bubbles occurring the process must be repeated several times.
  • silicon carbide powder used in which the fibers are statistically divided as short fibers are, wherein these fiber bundles can be summarized, wherein the shaped body by a sintering method, preferably by pressure sintering at a sufficiently high temperature (in the Order of magnitude of about 1800 to 1900 ° C) under exclusion of air will be produced.
  • the electrode rod two end sections and a middle section, wherein the central portion is a rectangular, preferably has a square cross-section.
  • the two End portions of a circular cross section In a preferred embodiment of this embodiment, the two End portions of a circular cross section.
  • connection to an electrode e.g. an ignition electrode
  • a Ceramic guide sleeve on the other end
  • the surface of the electrodes is preferably ground, wherein the circular cross-sections at the end portions can also be generated by grinding.
  • An electrode device has an electrode for transmission or dissipation of an electrode voltage of an electrode stump, with an inventive Electrode rod is connected.
  • the electrode rod for example, in conjunction with a Ignition electrode, an ignition and monitoring electrode, a Monitoring electrode or a ground electrode can be used.
  • the electrode rod at one of its two end portions by means of a clamping pin connected to the electrode stump.
  • the dowel pin is preferably made of metal, e.g. made of spring steel, existing sleeve, for example can be longitudinally slotted.
  • a ceramic Insulating tube provided, which faces away from the central portion Side by means of a bond or a sintered Nose is fixed to the end portion.
  • Electrode rod in an externally attached, ceramic insulating tube be retractable.
  • This embodiment has the advantage that the electrode rod itself No manipulations are required, so the guide in the radial direction only by the ceramic insulating tube is guaranteed, pushed into the end portion is. The axial position of the electrode rod is at this Execution by the connection with the electrode stump over guaranteed the dowel pin.
  • This measure has the advantage that the mechanical and electrical Connection between the electrode stump of the electrode and the electrode rod permanently fixed and against environmental influences is protected, and that an electrical insulation in this area is ensured. Because in this area the Temperature load is only relatively low, such a Heat shrink tubing readily when using a such electrode device used in an industrial burner become.
  • Fig. 1 is a section of a ceramic burner tube 10 is shown in longitudinal section, the part of a Industrial burner for a furnace firing is.
  • a plate 26 is held on a gas lance 14, are provided in the central outflow openings 28, via the gas lance 14 supplied fuel in the direction the arrows 22 can escape into a combustion chamber 12, the is formed at the front end of the burner tube 10 and to the rear is separated by the plate 26.
  • an ignition chamber 24 is formed in the the gas lance 14 supplied fuel in the direction of the arrow 20 can escape.
  • the ignition chamber 24 is of a invention Electrode rod 32 passes through, which in a ceramic Insulation tube 34 is guided on the plate 26 and with its end extends into the combustion chamber 12.
  • the electrode rod 32 is part of a total of the numeral 30 designated electrode device, in their entirety is shown in Fig. 2. It should be noted that the in Fig. 2 illustrated electrode means not to scale the electrode device 30 according to FIG. 1 must match.
  • the electrode device 30 has an electrode 44 for transmission or derivative of an electrode voltage from a cylindrical one trained electrode stump 46, which with the Electrode rod 32 mechanically and electrically connected is.
  • the electrode 44 may be, for example, a Ignition electrode act.
  • the electrode rod 32 has a central portion 36, which has a square cross-section, and a first End portion 38 on the side of the electrode 44 and a second End portion 40 on the side of the ignition chamber 24. Both end portions 38, 40 are cylindrical.
  • the electrode 44 facing end portion 38th this is by a clamped spring pin made of spring steel attached to the electrode stump 46 of the electrode 44.
  • the tension pin 48 which may be formed as a sleeve, if necessary slit longitudinally is additionally shrunk by a Heat-shrinkable tube 50 fixed and insulated. Through this Heat shrink tube 50 is the mechanical and electrical Connection between the electrode stump 46 and the first End section 38 permanently protected against environmental influences and secured against loosening and electronically isolated.
  • the insulating tube 34 attached, which rests on the central portion 36 and at its opposite end by a bond 42 with a suitable adhesive or by an angled nose out fiber-reinforced SiC matrix material is fixed.
  • the electrode device 30 is on the attachment of the insulating tube 34 at the end portion 40th omitted, so that the electrode rod 32 with its end portion 40 are simply pushed into the insulating tube 34 can and is held therein only in the radial direction.
  • the insulating tube 34 is fixed to the plate 26 or set externally in some other way.
  • the electrode device 30 is characterized in particular characterized in that it comprises an electrode rod 32 a composite reinforced with high temperature resistant fibers having silicon carbide matrix, as explained in more detail below becomes.
  • the composite material of which the electrode rod 32 is made has a matrix of silicon carbide, where appropriate Additives, preferably SiC powder, carbon black and / or graphite are, and may optionally contain fillers.
  • the matrix is reinforced with high temperature resistant fibers.
  • These fibers are preferably fibers Silicon carbide (SiC).
  • SiC Silicon carbide
  • this can also carbon fibers (C-fibers) or other fibers containing B, N, C, Si to be used.
  • the fiber content of the silicon carbide matrix can be in one range from about 5 to 70% by volume, and is preferably in a range of about 20 to 40% by volume.
  • the fibers can as Short fibers 58 may be formed in the silicon carbide matrix 52 according to FIG. 5 with a preferred direction in the direction the longitudinal extent of the electrode rod 32 may be arranged can.
  • the fibers can also be statistically distributed in the matrix 52 may be arranged and optionally to short fiber bundles be summarized, as shown schematically by the numeral 56 in Fig. 4 is indicated.
  • the fibers 54 are formed as long fibers, the For example, in the longitudinal direction of the electrode rod 32nd can extend as indicated in Fig. 3.
  • the fibers can also be in the form of a fabric structure made of woven fibers (cross-ply layers) or off unidirectional fibers (UD layers) may be formed, wherein several layers of different structures optionally in the form a laminate structure can be summarized.
  • Electrode-shaped material made from the composite material, from which individual electrodes be separated by sawing.
  • the surfaces of the electrodes are suitably subsequently ground, where the cylindrical end portions 38, 40 also through Loops are generated.
  • the composite of a silicon carbide matrix with embedded high temperature resistant fibers preferably of silicon carbide or carbon can basically be based on two different ways are established.
  • a first possibility consists in the mixture of silicon carbide powder, the expediently binder and optionally further additives, such as carbon black and / or graphite and optionally filler material and in which the fibers to be embedded are random be embedded distributed.
  • a well-known Granulation can be used. From the so produced Grünling are initially at elevated temperature of some 100 ° C expelled the organic components and then under exclusion of air in a temperature range of about 1800 to 1900 ° C a sintering process performed to the desired To produce shaped bodies. Preferably, this can be done by a pressure sintering process can be achieved to achieve a high density To reach shaped body.
  • the fibers are preferably previously provided with a surface coating to a reaction to avoid with the silicon melt.
  • they are preferably to fiber bundles summarized, which held together by an impregnation become.
  • a prepreg made of heat resistant fibers containing carbon Binders with the addition of fillers to a connected under heat formable layer dressing are.
  • the prepreg is introduced into a pressing tool and under heat at temperatures of some 100 ° C pressed.
  • the molded body thus produced is subsequently pyrolized under exclusion of air to a C / C material and then with a silicon melt under exclusion of air at temperatures from about 1500 to 1600 ° C melt infiltrated.
  • the fibers are fiber bundles (Rovings), with a layer of e.g. from C, SiC or other carbonaceous materials.
  • the Fibers have a diameter of ⁇ 10 ⁇ m and are in rovings of 1000 or more filaments combined. These bundles will be coated as a whole by a CVD process.
  • the coated ones Fibers are used as a clutch (the direction be superimposed fibers arbitrary), tissue or in wound Form used.
  • the fabrics used for production with long fibers 54 as shown in FIG. 3 are cut into pieces and with a slip consisting of carbosilane (precursor for the SiC matrix), solvent (xylene) and SiC powder soaked.
  • the impregnated fabrics become laminate-like superimposed and under pressure at about 200 ° C in a prepreg (or preform) converted.
  • the solvent expelled and the carbosilane in polycarbosilane transformed.
  • the stable body is then at 1100 ° C heated and kept for a sufficient time until the polycarbosilane decomposed to SiC (pyrolysis).
  • the resulting gaseous decomposition products generate pores in the material. For this reason, the process of drinking and subsequent Heating repeated several times, until sufficient dense body is achieved.
  • the obtained plate Fiber ceramics are then further processed by sawing and grinding, to get the desired electrode rods.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Elektrodenstab sowie eine Elektrodeneinrichtung mit einer Elektrode zur Übertragung oder Ableitung einer Elektrodenspannung von einem Elektrodenstumpf, mit einem derartigen Elektrodenstab.
Moderne Industrieöfen weisen ein Brennerrohr auf, in dem eine Brennkammer gebildet ist, in die über geeignete Zuführungen Verbrennungsluft und Brennstoff zugeführt werden. Um eine zuverlässige Zündung des Brennstoff/Luft-Gemisches zu ermöglichen, ist ferner in der Regel eine separate Zündkammer vorgesehen, in die ein Elektrodenstab hineinreicht, der mit einer geeigneten Zündelektrode ausgerüstet ist und mit einer geeigneten Zündspannung versorgt wird.
Eine derartiger Brenner mit einem Elektrodenstab, der an seinem vorderen, in die Zündkammer hineinreichenden Ende in einem Isolierrohr geführt ist, und an seinem hinteren Ende mit einer Zündelektrode verbunden ist, ist beispielsweise aus der DE 41 38 434 C1 bekannt.
Derartige Elektrodenstäbe bestehen in der Regel aus Kanthaldraht, also aus einer speziellen Legierung, die für Hochtemperaturanwendungen geeignet ist. Durch das Isolierrohr wird der Elektrodenstab bei hohen Betriebstemperaturen an der gewünschten Stelle festgelegt und gegen Verbiegen und sonstige Beanspruchungen geschützt, insbesondere wenn der Kanthaldraht thermisch überbeansprucht wird und so an Festigkeit verliert.
Bei höheren Temperaturen treten in der Brennkammer am Kanthaldraht thermisch bedingte Verschleißerscheinungen (Abbrand und Verspröden von Material oder Verbiegungen) auf, so daß die Zünd- und insbesondere die Überwachungsfunktion des Elektrodenstabes nicht mehr gewährleistet werden kann.
Eine derartige Stabelektrode ist somit als Verschleißteil anzusehen. Durch den so notwendigen häufigen Wechsel des Elektrodenstabes besteht ein hoher Wartungsaufwand.
Es sind auch Elektrodenstäbe durch Benutzung bekannt geworden, bei denen versucht wurde, den Elektrodenstab aus einer monolithischen Keramik herzustellen, nämlich aus schmelzinfiltrierter SiSiC-Keramik. Hierbei wurde das zur Befestigung und Isolierung benötigte Keramikrohr, das in der Regel aus Al2O3 bestand, auf den Elektrodenstab aufgeschoben und mit einem geeigneten Kleber befestigt. Zur Verbindung zwischen dem SiSiC-Stab und der zugehörigen Elektrode wurde ein metallischer Spannstift verwendet.
Der bekannte Elektrodenstab hat sich als außerordentlich spröde erwiesen, so daß bei mechanischer Belastung eine erhebliche Bruchgefahr besteht. Bereits bei der Montage des Spannstiftes, also bei der Verbindung des Elektrodenstabes mit der zugehörigen Elektrode, bestand eine erhebliche Bruchgefahr. Demnach ist bei Verwendung des bekannten aus SiSiC-Keramik bestehenden Elektrodenstabes bei Transport, Montage und Demontage größte Sorgfalt erforderlich.
Aus der DE-A-44 31 143 ist eine Zündkerze für eine Brennkraftmaschine bekannt, die ein zylindrisches Metallrohr aufweist, in dem ein stabförmiger Innenleiter eingesetzt ist, der von einem Isolator umgeben ist und mit einem strombegrenzenden Widerstand im Stromkreis der Zündkerze. Der Widerstand ist so angeordnet, daß er in Richtung auf die Funkenstrecke der Zündkerze vorgezogen ist. Der Widerstand besteht aus einem gut wärmeleitenden Werkstoff, wie Siliziumcarbid, dessen gewünschte elektrische Leitfähigkeit über Dotierungen eingestellt ist.
Eine derartige Zündkerze ist speziell für eine Brennkraftmaschine ausgelegt, nicht jedoch für die Anwendung etwa in Industrieöfen geeignet.
Aus der EP-A-0 554 852 ist ferner eine Zündkerze mit Isolator, Mittelelektrode, Körper und Körperelektrode bekannt, bei der die Körperelektrode aus einem Silber-Nickel-Faserverbundwerkstoff gebildet ist, der aus einer Silbermatrix besteht, in die Nickelfasern eingelagert sind.
Auch eine derartige Zündkerze ist für den Einsatz in Brennkraftmaschinen ausgelegt und nicht für den Einsatz bei Industrieöfen geeignet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Elektrodeneinrichtung anzugeben, die einen einseitig abgestützten Elektrodenstab aufweist, der eine hohe Lebensdauer und eine möglichst geringe Bruchanfälligkeit aufweist und insbesondere in Verbindung mit Brennern für Industrieöfen einsetzbar ist.
Ferner soll ein für eine derartige Elektrodeneinrichtung geeigneter Elektrodenstab angegeben werden.
Die Erfindung wird durch eine Elektrodeneinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch einen Elektrodenstab mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst.
Es hat sich gezeigt, daß ein derartiger Verbundwerkstoff über gute Festigkeitseigenschaften verfügt, eine hohe Oxidations- und Temperaturbeständigkeit besitzt und über eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit verfügt. Des weiteren hat sich gezeigt, daß ein derartiger Verbundwerkstoff die notwendige elektrische Leitfähigkeit aufweist.
Für den zuvor beschriebenen Verwendungszweck hat sich der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff als derart ideal erwiesen, daß der Elektrodenstab an einem Brennerrohr nicht vorzeitig ausgetauscht werden muß, sondern eine derart hohe Standzeit aufweist, daß ein Austausch nur noch in Kombination mit dem gesamten Brennerrohr in Sonderfällen erforderlich wird. Der erfindungsgemäße Elektrodenstab stellt somit kein Verschleißteil mehr dar.
Bei Siliziumcarbid handelt es sich bekanntlich um einen Werkstoff mit Halbleitereigenschaften, der sich für den vorstehend beschriebenen Zweck als ausreichend elektrisch leitfähig erwiesen hat.
In bevorzugter Ausführung der Erfindung bestehen die Fasern aus Siliziumcarbid oder Kohlenstoff.
Derartige Fasern weisen eine hohe Warmfestigkeit auf und sind zur Verbesserung der Festigkeit und Verringerung der Bruchanfälligkeit eines derartigen Verbundwerkstoffes besonders geeignet. Darüber hinaus weisen Siliziumcarbid-Fasern eine gute Oxidationsbeständigkeit auf. Sofern Kohlenstoff-Fasern verwendet werden, sollte dafür Sorge getragen werden, daß diese Fasern möglichst vollständig von der Siliziumcarbid-Matrix umschlossen sind, da Kohlenstoff-Fasern naturgemäß leicht oxidierbar sind. Andererseits wird durch Kohlenstoff-Fasern die elektrische Leitfähigkeit zusätzlich verbessert.
Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung weist die aus Siliziumcarbid bestehende Matrix kohlenstoffhaltige Zusätze, vorzugsweise Ruß und/oder Graphit auf.
Durch derartige Zusätze wird die elektrische Leitfähigkeit des Verbundwerkstoffes erheblich verbessert. Ferner erleichtern derartige Zusätze die Herstellung des Verbundwerkstoffes bei Verwendung von Sinterverfahren, Drucksintern oder ähnlichen Verfahren, gegebenenfalls auch bei Verwendung von Granulierverfahren.
Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung sind die Fasern oberflächenbeschichtet.
Durch eine derartige Oberflächenbeschichtung, die beispielsweise aus pyrolytischem Kohlenstoff, Pech oder dergleichen bestehen kann, werden die Fasern bei der späteren Schmelzinfiltration bzw. Pyrolyse gegen Reaktionen geschützt, so daß die verbesserten, durch die Fasern bedingten Festigkeitseigenschaften weitgehend erhalten bleiben. Zusätzlich wird durch die beschichteten Fasern der Verbundwerkstoff bruchtolerant, da die beschichteten Fasern eine Rißausbreitung zumindest teilweise stoppen können.
Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung sind die Fasern in der Matrix gerichtet mit einer Vorzugsrichtung längs und quer zu dem Elektrodenstab angeordnet.
Durch einen derartigen Faserverlauf wird die Festigkeit des Elektrodenstabes besonders an die an einem stabförmigen Körper auftretenden Belastungen angepaßt.
Die zur Verstärkung verwendeten Fasern können erfindungsgemäß als Langfasern ausgebildet sein, die sich als Gewebe über die Gesamtlänge des Elektrodenstabes erstrecken, oder auch als Kurzfasern ausgebildet sein mit einer Länge in der Größenordnung von etwa 2 bis 10 mm und mittleren Durchmessern in der Größenordnung von etwa 2 bis 20 µm.
Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung sind die Fasern zu Faserbündeln (Rovings) zusammengefaßt.
Bei der Verwendung von Langfasern können diese als sogenannte Prepregs in Form einer Laminatstruktur verarbeitet werden, in der gegebenenfalls mehrere Schichten aus verwebten Fasern (Cross-Ply-Schichten) und/oder unidirektionalen Fasern (UD-Schichten) vorgesehen sind.
Durch die Verwendung derartiger Cross-Ply-Schichten und/oder UD-Schichten läßt sich dem Elektrodenstab eine gezielte Textur geben, um besonders gut an die mechanische Beanspruchung angepaßte Festigkeitseigenschaften zu erzielen.
Der hierzu verwendete Schichtenverbund, der zum Laminataufbau verwendet werden kann, kann bevorzugt als bereits zusammenhängender, vorgefertigter Prepreg in eine Preßform eingebracht werden. Der Prepreg läßt sich unter Hitzeeinwirkung bei erhöhter Temperatur (einige hundert Grad Celsius) gut ausformen (wie ein Kunststoff), da die organischen Binderbestandteile plastifiziert werden und der gesamte Prepreg in die Form "hineinfließt".
An diese an sich bekannte Verfahrensroute schließt sich eine Carbonisierung der organischen Bestandteile durch Pyrolyse bei einer Temperatur in der Größenordnung von etwa 1000°C unter Luftabschluß an, um einen porösen Formkörper herzustellen, der anschließend in an sich bekannter Weise mit einer Siliziumschmelze schmelzinfiltriert wird, um so einen faserverstärkten Formkörper mit Siliziumcarbid-Matrix herzustellen.
Bei einer bevorzugten Alternative wird eine Preform aus verwebten Fasern hergestellt, das als Laminat aus einem Gewebe oder Gelege unter Zugabe eines Pricursors und eines Lösungsmiitels hergestellt wird. Nach einer Vorheizung auf ca. 200 °C zum Austreiben der organischen Bestandteile erfolgt eine gesteuerte Erhitzung auf 1000 bis 1100 °C zur Austreibung der organischen Bestandteile und zur Erzeugung der SiC-Matrix aus dem Precursor bzw. Prepreg. Wegen der dabei auftretenden Blasen muß der Vorgang mehrfach wiederholt werden.
Bei weiteren Herstellungsvariante wird Siliziumcarbid-Pulver verwendet, in dem die Fasern als Kurzfasern statistisch geteilt sind, wobei diese Faserbündeln zusammengefaßt sein können, wobei der Formkörper durch ein Sinterverfahren, vorzugsweise durch ein Drucksintern bei ausreichend hoher Temperatur (in der Größenordnung von etwa 1800 bis 1900 °C) unter Luftabschluß hergestellt wird.
In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung weist der Elektrodenstab zwei Endabschnitte und einen mittleren Abschnitt auf, wobei der mittlere Abschnitt einen rechteckförmigen, vorzugsweise einen quadratischen Querschnitt besitzt.
Bei einer derartigen Formgebung läßt sich eine Vielzahl von Elektrodenstäben auf kostengünstige Weise herstellen, indem diese aus plattenförmigem Material durch Sägen abgetrennt werden.
In bevorzugter Weiterbildung dieser Ausführung weisen die beiden Endabschnitte einen kreisförmigen Querschnitt auf.
Auf diese Weise wird die Verbindung mit einer Elektrode, z.B. einer Zündelektrode, am einen Ende und die Verwendung einer Führungshülse aus Keramik am anderen Ende erleichtert.
Die Oberfläche der Elektroden wird vorzugsweise geschliffen, wobei die kreisförmigen Querschnitte an den Endabschnitten gleichfalls durch Schleifen erzeugt werden können.
Eine erfindungsgemäße Elektrodeneinrichtung weist eine Elektrode zur Übertragung oder Ableitung einer Elektrodenspannung von einem Elektrodenstumpf auf, der mit einem erfindungsgemäßen Elektrodenstab verbunden ist.
Der Elektrodenstab kann beispielsweise in Verbindung mit einer Zündelektrode, einer Zünd- und Überwachungselektrode, einer Überwachungselektrode oder einer Masseelektrode verwendet werden.
In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist der Elektrodenstab an einem seiner beiden Endabschnitte mittels eines Spannstiftes mit dem Elektrodenstumpf verbunden.
Auf diese Weise wird eine einfach herstellbare und dauerhafte Verbindung des Elektrodenstabes mit dem Elektrodenstumpf der Elektrode ermöglicht.
Bei dem Spannstift handelt es sich um eine vorzugsweise aus Metall, z.B. aus Federstahl, bestehende Hülse, die beispielsweise längsgeschlitzt sein kann.
Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung ist auf einem zweiten der Endabschnitte des Elektrodenstabes ein keramisches Isolierrohr vorgesehen, das auf einer dem Mittelabschnitt abgewandten Seite mittels einer Verklebung oder einer angesinterten Nase am Endabschnitt fixiert ist.
Auf diese Weise wird die Führung des Elektrodenstabes im Bereich einer Zündkammer eines Brennerrohres ermöglicht und eine genaue Positionierung im Bereich des Endabschnittes gewährleistet.
In alternativer Weise kann ein zweiter der Endabschnitte des Elektrodenstabes in ein extern befestigtes, keramisches Isolierrohr einschiebbar sein.
Diese Ausführung hat den Vorteil, daß am Elektrodenstab selbst keinerlei Manipulationen erforderlich sind, so daß die Führung in Radialrichtung ausschließlich durch das keramische Isolierrohr gewährleistet ist, in das der Endabschnitt hineingeschoben ist. Die Axialposition, des Elektrodenstabes ist bei dieser Ausführung durch die Verbindung mit dem Elektrodenstumpf über den Spannstift gewährleistet.
Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung ist über den Spannstift ein Wärmeschrumpfschlauch aufgeschrumpft.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die mechanische und elektrische Verbindung zwischen dem Elektrodenstumpf der Elektrode und dem Elektrodenstab dauerhaft fixiert und gegen Umwelteinflüsse geschützt wird, und daß eine elektrische Isolation in diesem Bereich sichergestellt wird. Da in diesem Bereich die Temperaturbelastung nur noch relativ gering ist, kann ein derartiger Wärmeschrumpfschlauch ohne weiteres beim Einsatz einer solchen Elektrodeneinrichtung in einem Industriebrenner verwendet werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1
einen Ausschnitt aus einem Brennerrohr mit Gaslanzette zur Zuführung von Brennstoff im Bereich einer Zündkammer, in die ein erfindungsgemäßer Zündstab hineinragt;
Fig. 2
eine erfindungsgemäße Elektrodeneinrichtung, die eine Elektrode zur Übertragung oder Ableitung einer Elektrodenspannung von einem Elektrodenstumpf aufweist, und die mit einem Elektrodenstab an dessen einem Ende verbunden ist, der an seinem anderen Ende mit einer Isolierhülse versehen ist;
Fig. 3
einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Matrixwerkstoff, aus dem der Elektrodenstab besteht, in schematischer, vereinfachter Darstellung;
Fig. 4
eine ähnliche Darstellung wie Fig. 3, jedoch mit einem anders aufgebauten Siliziumcarbid-Verbundwerkstoff und
Fig. 5
eine ähnliche Darstellung wie Fig. 3, jedoch mit einem weiter abgewandelten Aufbau des Siliziumcarbid-Verbundwerkstoffes.
In Fig. 1 ist ein Ausschnitt aus einem keramischen Brennerrohr 10 in längs geschnittener Darstellung gezeigt, das Teil eines Industriebrenners für eine Ofenfeuerung ist.
Im Brennerrohr 10 ist an einer Gaslanze 14 eine Platte 26 gehalten, in der zentrale Ausströmöffnungen 28 vorgesehen sind, über die über die Gaslanze 14 zugeführter Brennstoff in Richtung der Pfeile 22 in eine Brennkammer 12 austreten kann, die am vorderen Ende des Brennerrohrs 10 gebildet ist und nach hinten durch die Platte 26 abgetrennt ist. An einer Seite der Platte 26 ist ferner eine Zündkammer 24 ausgebildet, in die aus der Gaslanze 14 zugeführter Brennstoff in Richtung des Pfeiles 20 austreten kann. Die Zündkammer 24 ist von einem erfindungsgemäßen Elektrodenstab 32 durchsetzt, der in einem keramischen Isolierrohr 34 an der Platte 26 geführt ist und mit seinem Ende bis in die Brennkammer 12 hineinreicht.
Durch axiale Öffnungen 27 in der Platte 26 wird ferner Verbrennungsluft in Richtung des Pfeiles 18 in die Brennkammer 12 zugeführt.
Der Elektrodenstab 32 ist Teil einer insgesamt mit der Ziffer 30 bezeichneten Elektrodeneinrichtung, die in ihrer Gesamtheit in Fig. 2 dargestellt ist. Hierbei ist zu beachten, daß die in Fig. 2 dargestellt Elektrodeneinrichtung nicht maßstäblich mit der Elektrodeneinrichtung 30 gemäß Fig. 1 übereinstimmen muß.
Die Elektrodeneinrichtung 30 weist eine Elektrode 44 zur Übertragung oder Ableitung einer Elektrodenspannung von einem zylindrisch ausgebildeten Elektrodenstumpf 46 auf, der mit dem Elektrodenstab 32 mechanisch und elektrisch leitend verbunden ist. Bei der Elektrode 44 kann es sich beispielsweise um eine Zündelektrode handeln.
Der Elektrodenstab 32 weist einen mittleren Abschnitt 36 auf, der einen quadratischen Querschnitt besitzt, sowie einen ersten Endabschnitt 38 auf der Seite der Elektrode 44 und einen zweiten Endabschnitt 40 auf der Seite der Zündkammer 24. Beide Endabschnitte 38, 40 sind zylinderförmig ausgebildet.
An seinem ersten, der Elektrode 44 zugewandten Endabschnitt 38 ist dieser durch einen aufgeklemmten Spannstift aus Federstahl am Elektrodenstumpf 46 der Elektrode 44 befestigt. Der Spannstift 48, der als Hülse ausgebildet sein kann, die gegebenenfalls längsgeschlitzt ist, ist zusätzlich durch einen aufgeschrumpften Schrumpfschlauch 50 fixiert und isoliert. Durch diesen Schrumpfschlauch 50 wird die mechanische und elektrische Verbindung zwischen dem Elektrodenstumpf 46 und dem ersten Endabschnitt 38 dauerhaft gegen Umwelteinflüsse geschützt und gegen ein Lockern gesichert und elektronisch isoliert.
Am gegenüberliegenden zweiten Endabschnitt 40 ist das Isolierrohr 34 aufgesteckt, das am mittleren Abschnitt 36 anliegt und an seinem gegenüberliegenden Ende durch eine Verklebung 42 mit einem geeigneten Kleber oder durch eine angarnierte Nase aus faserverstärktem SiC-Matrixwerkstoff festgelegt ist.
Bei einer alternativen Ausführung der Elektrodeneinrichtung 30 wird auf die Befestigung des Isolierrohrs 34 am Endabschnitt 40 verzichtet, so daß der Elektrodenstab 32 mit seinem Endabschnitt 40 einfach in das Isolierrohr 34 hineingeschoben werden kann und darin lediglich in Radialrichtung gehalten ist. In diesem Fall ist das Isolierrohr 34 an der Platte 26 befestigt oder auf eine andere Weise extern festgelegt.
Die erfindungsgemäße Elektrodeneinrichtung 30 zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß sie einen Elektrodenstab 32 aus einem mit hochwarmfesten Fasern verstärkten Verbundwerkstoff mit Siliziumcarbid-Matrix besitzt, wie im folgenden näher erläutert wird.
Der Verbundwerkstoff, aus dem der Elektrodenstab 32 besteht, weist eine Matrix aus Siliziumcarbid auf, in der gegebenenfalls Zusätze, vorzugsweise SiC-Pulver, Ruß und/oder Graphit, enthalten sind, und die gegebenenfalls Füllstoffe enthalten kann.
Um die notwendigen mechanischen Eigenschaften bei den erhöhten Temperaturen in der Brennkammer zu gewährleisten und um gleichzeitig eine ausreichende Elastizität des Werkstoffes sicherzustellen, ist die Matrix mit hochwarmfesten Fasern verstärkt.
Bei diesen Fasern handelt es sich vorzugsweise um Fasern aus Siliziumcarbid (SiC). Gegebenenfalls können hierzu auch Kohlenstoff-Fasern (C-Fasern) oder andere Fasern, die B, N, C, Si enthalten, verwendet werden.
Der Faseranteil an der Siliziumcarbid-Matrix kann in einem Bereich von etwa 5 bis 70 Vol.-% liegen und liegt vorzugsweise in einem Bereich von etwa 20 bis 40 Vol.-%. Die Fasern können als Kurzfasern 58 ausgebildet sein, die in der Siliziumcarbid-Matrix 52 gemäß Fig. 5 mit einer Vorzugsrichtung in Richtung der Längserstreckung des Elektrodenstabes 32 angeordnet sein können.
Daneben können die Fasern auch statistisch verteilt in der Matrix 52 angeordnet sein und gegebenenfalls zu Kurzfaserbündeln zusammengefaßt sein, wie dies schematisch mit der Ziffer 56 in Fig. 4 angedeutet ist.
Bei einer weiteren Ausführung, die schematisch in Fig. 3 dargestellt ist, sind die Fasern 54 als Langfasern ausgebildet, die sich beispielsweise in Längsrichtung des Elektrodenstabes 32 erstrecken können wie in Fig. 3 angedeutet ist.
Darüber hinaus können die Fasern auch in Form einer Gewebestruktur aus verwebten Fasern (Cross-Ply-Schichten) oder aus unidirektionalen Fasern (UD-Schichten) ausgebildet sein, wobei mehrere Lagen verschiedener Strukturen gegebenenfalls in Form einer Laminatstruktur zusammengefaßt sein können.
Um eine große Anzahl von Elektroden auf kostengünstige Weise herstellen zu können, wird vorzugsweise plattenförmiges Material aus dem Verbundwerkstoff hergestellt, aus dem einzelne Elektroden durch Sägen abgetrennt werden. Die Oberflächen der Elektroden werden zweckmäßigerweise anschließend geschliffen, wobei die zylindrischen Endabschnitte 38, 40 gleichfalls durch Schleifen erzeugt werden.
Der Verbundwerkstoff aus einer Siliziumcarbid-Matrix mit eingebetteten hochwarmfesten Fasern, die vorzugsweise aus Siliziumcarbid oder Kohlenstoff bestehen, kann grundsätzlich auf zwei unterschiedliche Weisen hergestellt werden. Eine erste Möglichkeit besteht in der Mischung aus Siliziumcarbid-Pulver, dem zweckmäßigerweise Binder und gegebenenfalls weitere Zusätze, wie etwa Ruß und/oder Graphit und gegebenenfalls Füllmaterial zugesetzt werden, und in dem die einzubettenden Fasern statistisch verteilt eingebettet werden.
Um eine homogene Mischung zu erzeugen, kann auch ein bekanntes Granulierverfahren verwendet werden. Aus dem so hergestellten Grünling werden zunächst bei erhöhter Temperatur von einigen 100°C die organischen Bestandteile ausgetrieben und anschließend unter Luftabschluß in einem Temperaturbereich von etwa 1800 bis 1900°C ein Sintervorgang durchgeführt, um den gewünschten Formkörper zu erzeugen. Vorzugsweise kann dies durch einen Drucksinterprozeß erreicht werden, um einen hochdichten Formkörper zu erreichen.
Eine Alternative zur Herstellung des Verbundwerkstoffes besteht über die an sich bekannte Siliziertechnik durch Schmelzinfiltration mit einer Siliziumschmelze, wobei zunächst eine Mischung aus den Fasern und einem kohlenstoffhaltigen Material (Precursor) unter Zusatz von Bindemitteln und Füllmitteln hergestellt wird, diese Mischung anschließend zu einem Grünling in einem Preßwerkzeug gepreßt wird, der Grünling anschließend unter Luftabschluß zur Herstellung eines porösen Formkörpers bei etwa 800 bis 1000°C pyrolisiert wird und dieser anschließend mit einer Siliziumschmelze schmelzinfiltriert wird.
Auf diese Weise kann ein Formkörper mit einer Siliziumcarbid-Matrix hergestellt werden, in dem die Fasern aus Siliziumcarbid oder aus Kohlenstoff reaktionsgebunden eingebettet sind.
Bei dieser Herstellungsvariante werden die Fasern vorzugsweise zuvor mit einer Oberflächenbeschichtung versehen, um eine Reaktion mit der Siliziumschmelze zu vermeiden. Soweit Kurzfasern verarbeitet werden, werden diese vorzugsweise zu Faserstoffbündeln zusammengefaßt, die durch eine Imprägnierung zusammengehalten werden.
Bei einer weiteren Herstellungsvariante wird zunächst ein Prepreg aus hochwarmfesten Fasern hergestellt, die mit kohlenstoffhaltigen Bindemitteln unter Zusatz von Füllmitteln zu einem unter Hitzeeinwirkung formbaren Schichtverband verbunden sind. Anschließend wird das Prepreg in ein Preßwerkzeug eingebracht und unter Hitzeeinwirkung bei Temperaturen von einigen 100°C gepreßt. Der so hergestellt Formkörper wird anschließend unter Luftabschluß zu einem C/C-Material pyrolisiert und sodann mit einer Siliziumschmelze unter Luftabschluß bei Temperaturen von ca. 1500 bis 1600°C schmelzinfiltriert.
Bei einer weiteren Variante werden die Fasern, die als Faserbündel (Rovings) vorliegen, mit einer Schicht z.B. aus C, SiC oder anderen kohlenstoffhaltigen Materialien beschichtet. Die Fasern haben einen Durchmesser von <10 µm und sind in Rovings von 1000 oder mehr Filamenten zusammengefaßt. Diese Bündel werden als Ganzes durch einen CVD-Prozeß beschichtet. Die beschichteten Fasern werden als Gelege (dabei kann die Richtung übereinanderliegender Fasern beliebig sein), Gewebe oder in gewickelter Form eingesetzt. Die zur Herstellung verwendeten Gewebe mit Langfasern 54 gemäß Fig. 3 werden in Stücke geschnitten und mit einem Schlicker, bestehend aus Carbosilan (Precursor für die SiC-Matrix), Lösungsmittel (Xylol) und SiC-Pulver getränkt. Die getränkten Gewebe werden laminatartig übereinander gelegt und unter Druck bei ca. 200°C in einen Prepreg (bzw. Preform) umgewandelt. Bei diesem Prozeß wird das Lösungsmittel ausgetrieben und das Carbosilan in Polycarbosilan umgewandelt. Der stabile Körper wird anschließend auf 1100°C aufgeheizt und ausreichend lange gehalten, bis sich das Polycarbosilan zu SiC zersetzt hat (Pyrolyse). Die dabei entstehenden gasförmigen Zersetzungsprodukte erzeugen Poren im Werkstoff. Aus diesem Grunde wird der Vorgang des Tränkens und anschließenden Aufheizens mehrfach wiederholt, bis ein ausreichend dichter Körper erzielt ist. Die erhaltene Platte aus Faserkeramik wird anschließend durch Sägen und Schleifen weiterverarbeitet, um die gewünschten Elektrodenstäbe zu erhalten.
Sofern Kohlenstoff-Fasern oder andere leicht oxidierbare Fasern verwendet werden, ist es sinnvoll, die Elektrodenstäbe nach dem Schneid- und gegebenenfalls Schleifvorgang nochmals mit einem oxidationsbeständigen Material, z.B. mit SiC, zu beschichten, z.B. durch ein CVD-Verfahren.

Claims (16)

  1. Elektrodeneinrichtung mit einer Elektrode (44) zur Übertragung oder Ableitung eine Elektrodenspannung von einem Elektrodenstumpf (46) und mit einem Elektrodenstab (32), der mit dem Elektrodenstumpf (46) verbunden ist, wobei sich der Elektrodenstab (32) in Längsrichtung über einen Bereich, der ein Vielfaches der Breite des Elektrodenstabs (32) beträgt, ungestützt vom Elektrodenstumpf (46) aus erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenstab (32) aus einem mit hochwarmfesten Fasern (54, 58) verstärkten Verbundwerkstoff mit Siliziumcarbid-Matrix (52) besteht.
  2. Elektrodeneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (54, 58) aus Siliziumcarbid oder Kohlenstoff bestehen.
  3. Elektrodeneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix (52) aus Siliziumcarbid Zuschlagstoffe, vorzugsweise Ruß und/oder Graphit und/oder SiC-Pulver aufweist.
  4. Elektrodeneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (54, 58) oberflächenbeschichtet sind.
  5. Elektrodeneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (54, 58) in der Matrix (52) gerichtet mit einer Vorzugsrichtung längs und quer zu dem Elektrodenstab (32) angeordnet sind.
  6. Elektrodeneinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (54) als Langfasern ausgebildet sind.
  7. Elektrodeneinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (58) als Kurzfasern ausgebildet sind.
  8. Elektrodeneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern zu Faserbündeln (56) zusammengefaßt sind.
  9. Elektrodeneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenstab (32) zwei Endabschnitte (38, 40) und einen mittleren Abschnitt (36) aufweist, und daß der mittlere Abschnitt (36) einen rechteckförmigen, vorzugsweise einen quadratischen Querschnitt aufweist.
  10. Elektrodeneinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Endabschnitte (38, 40) einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.
  11. Elektrodeneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenstab an seiner Oberfläche eine oxidationsbeständige Beschichtung aufweist.
  12. Elektrodeneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenstab (32) an einem ersten (38) seiner beiden Endabschnitte (38, 40) mittels eines Spannstiftes (46) mit dem Elektrodenstumpfe (46) verbunden ist.
  13. Elektrodeneinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannstift (48) von einem aufgeschrumpften Schlauch (50) umschlossen ist.
  14. Elektrodeneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem zweiten (40) der Endabschnitte (38, 40) ein keramisches Isolierrohr (34) vorgesehen ist, das auf einer dem Mittelabschnitt (36) abgewandten Seite mittels einer Verklebung (42) oder einer angesinterten Nase am Endabschnitt (40) fixiert ist.
  15. Elektrodeneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter (40) der Endabschnitte (38, 40) in ein extern befestigtes, keramisches Isolierrohr (34) einschiebbar ist.
  16. Elektrodenstab für eine Elektrodeneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenstab (32) aus einem mit hochwarmfesten Fasern (54, 58) aus Siliziumcarbid oder Kohlenstoff verstärkten Verbundwerkstoff mit Siliziumcarbid-Matrix (52) besteht.
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