DE2205626C3

DE2205626C3 - Poröses keramisches Strahlungs-Heizelement

Info

Publication number: DE2205626C3
Application number: DE19722205626
Authority: DE
Inventors: Kenneth Frederick Farnborough Coles; Donald Fleet Westlake
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1971-02-08
Filing date: 1972-02-07
Publication date: 1981-02-19
Anticipated expiration: 1998-02-19
Also published as: NL172851B; FR2126742A6; NL7201542A; DE2205626B2; DE2205626A1; NL172851C; GB1384873A

Description

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Gegenstand des Hauptpatents ist ein poröses keramisches Element als Strahlungsheizelement aus Teilen unterschiedlicher Kornfraktionen eines feuerfesten Materials, welches aufgebaut ist aus einem durchlässigen Kern und einer äußeren dichten Schale an den Seitenflächen des Kerns, wobei Kern und Schale zu -5 einem Element zusammengesintert sind. Das feuerfeste Material ist vorzugsweise ein hochtonerdehaltiges Granulat. Die Herstellung der Elemente nach der Hauptpatentanmeldung geschieht durch Mischen von Kornfraktionen des feuerfesten Materials mit einem Bindemittel, Formen und Trocknen und ist dadurch gekennzeichnet, daß man aus einem feuerfesten Material Kornfraktionen von 0,42 bis 0.6.0,6 bis 0.85 und G,35 bis 1.68 mm aussiebt, einen durchlässigen Kern aus einer oder mehreren Kornfraktionen mit Hilfe einer ^J5 vorbestimmten Menge Zement bzw. Bindemittel und Wasser formt, den grünen Formkörper an der Luft trocknet und sintert, woraufhin um diesen Kern eine im wesentlichen nichtpermeable Schale aus dem gleichen feuerfesten Material, jedoch einer dichten Kornfraktion mit Hilfe von Zement bzw. Bindemittel und Wasser geformt, der grüne Formling an der Luft gehärtet, die Schale gesintert und das poröse keramische Element abgekühlt wird.

Die Erfindung betrifft nun eine Abwandlung des porösen keramischen Elements nach der Hauptpatentanmeldung, wobei das feuerfeste Material von Kern und Schale unterschiedlich ist. Das feuerfeste Material ist bevorzugt ein Granulat in Form der Oxide und/oder Silicate von Zirkonium und/oder Aluminium.

Die erfindungsgemäßen Strahlungsheizelemcntr er möglichen ein breileres Anwendungsgebiet als die Heizelemente nach der Haupipatentanmeldung. Die Hetsiellung der erfindungsgemäßen Kiemente ge schicht analog der Herstellung der Herr.ente nach der ">"> Hauptpatentanmeldung

Bei den unterschiedlichen feuerfesten Materialien für Kern und Schale ist es nicht erforderlich, daß sie hinsichtlich ihrer Sinterbarkeit verträglich sind Man kann eine Zwischenschicht, die Teil der Schale sein ^b0 kann, vorsehen. Wobei die Zusammensetzung dieser Zwischenschicht hinsichtlich des feuerfesten Materials so gewählt wird, daß dieses seinerseits beim Sintern eine integrale Verbindung sowohl mit dem Kernmaterial als auch mit Schalenmaterial zu bilden vermag.

Auf diese Weise lassen sich optimale Materialien herstellen, und zwar mit optimalen Vorteilen hinsieht lieh der Herstellungsweise einerseits und der Anwen-

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65 dung als Heizelement andererseits. Was das Herstellungsverfahren anbelangt, so soll das für die Schale angewandte Material mechanisch fester als das Kernmaterial und/oder billiger sein. Im Hinblick auf die Anwendung des Elements sollte ein Schalenmaterial gewählt werden, welches eine geringere Leitfähigkeit als das Kernmaterial aufweist

Die Herstellung des Kerns als erste Verfahrensstufe für das Heizelement umfaßt auch die Möglichkeit der Herstellung eines großen Kernblocks, der nach dem Abkühlen in kleinere Stücke getrennt wird; diese können dann mit der Schale versehen werden. Diese Verfahrensweise kann wirtschaftliche Vorteile bieten, z. B. im Rahmen der großtechnischen Herstellung.

Die erfindungsgemäßen keramischen Elemente besitzen einen Kern mit relativ hoher Permeabilität, welcher umschlossen ist von einer Schicht im wesentlichen ohne Permeabilität Die erfindungsgemäßen Elemente besitzen Vorteile, da im wesentlichen keine äuGere Durchlässigkeit herrscht und sie temperatur- und temperaturwechselbeständig sind. Mit den erfindungsgemäßen Elementen sind alle Probleme im Zusammenhang mit metallischen Gehäusen, wie sie üblicherweise bei Strahlungsheizelementen im Betrieb auftreten, vermieden. Ein Hauptvorteil der erfindungsgemäßen Produkte liegt in der vollständig vorherbestimmbaren Einstellung der Verbrennung ganz einfach durch Wahl der entsprechenden Kornfraktionen.

Geeignete feuerfeste Materialien sind die Oxide und Silicate von Zirkonium und/oder Aluminium, wobei für den Kern Zirkoniumoxid besonders bevorzugt wird.

Das Fertig-Brennen des Elements kann in etwa 12 h erfolgen einschließlich einer Rastzeit bis zu 3 h bei etwa 1600° C. Bei der Herstellung der Kerne wird bis zu 4 h die Temperatur vorzugsweise bei etwa 1700°C gehalten. Diese Temperaturen gelten für Zirkonium- und Aluminiumoxid. Die Sintertemperatur für Zirkon, also das Zirkoniumsilicat. liegt bei etwa 1550°C und für Aluminiumsilicat zwischen 1200 und 1500°C, je nach der Zusammensetzung.

Die Klassierung des feuerfesten Materials in verschiedenen Komfraktionjn wird im allgemeinen auf Siebsätzen durchgeführt, so daß man Kornfraktionen zwischen 0.85 bis 1.68 bzw. 0,6 bis 0.85 bzw. 0,42 bis 0.6 mm erhalten kann. Man kann aber auch breitere Kornfraktionen anwenden, z. B. zwischen 0,85 und 0.42 mm. Das feuerfeste Material für den Kern kann auch noch feiner sein. Körnungen bis herunter auf Pulverfeinheit sind anwendbar. Bei Herstellung von Blöcken, bei der außerordentlich fe.ne Kornfraktionen für den Aufbau der Kerne angewandt werden, sollte i.ian dem Kernmaterial zusammen mit dem Zement noch ein Ausbrennmaterial einverleiben, um die erforderliche Permeabilität des Kerns /u gewährleisten.

Die erfmdungsgemaüen porösen f.lemente können als solche· oder kombiniert mit mehreren Elementen Strahlungsbrenner bilden Die Kiemente müssen nicht eine ebene Form besitzen, sie können jede geeignete Form und Größe aufweisen; so können sie gekrümmte Konturen besitzen und in der Materialstärke variieren. Um verschiedene normen zu erreichen, kann man ein Element oder eine Vielzahl von Elementen anwenden-Die Elemente können auch aus einem Block bestehen, der mehrere Kerne aufweist Die Kernteile können voneinander durch dichtere Verbindungs^ oder Rah' menteile getrennt seih, die aus derselben MäSse bestehen wie die Schale. Diese Ausführungsform wird bevorzugt angewandt in Blöcken mit relativ großen

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Dimensionen; die Verbindungsteile wirken in diesem strie, als Raumbeheizung, zum Kochen, für die

Fall auch zur Erhöhung der Steifigkeit und Festigkeit. Straßenbeheizung, für chemische Verfahren, in der

Strahlungsbrenner mit porösem Medium nach der Textiltechnik, in der Anstrich-, Lebensmittel- oder

Erfindung werden in großem Umfang für Wärmebe- Papierindustrie, für die Verarbeitung von Eisenmetallen

Handlungen, Trocknungsprozesse und verschiedene 5 und Nichteisenmetallen, von Gläsern, feuerfesten

Verfahrensmaßnahmen wie in der keramischen Indu- Materialien, Zement, Kalk und dergleichen angewandt.

Claims

Patentansprüche:

1. Abwandlung des porösen keramischen Elements als Strahlungsheizelement aus einem durchlässigen Kern aus einer oder mehreren Kornfraktionen eines feuerfesten Materials und einer äußeren dichten Schale an den Seitenflächen des Kerns, wobei Kern und Schale zu einem Element gesintert, nach Patent 20 31526, dadurch gekennzeichnet, daß Schale und Kern aus unterschiedlichem feuerfestem Material bestehen.

2. Poröses keramisches Element nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß das feuerfeste Material Oxide und/oder Silicate von Zirkonium und/oder Aluminium ist.

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