[发明专利]热绝缘体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及热绝缘体，该热绝缘体由例如尤其包含碳化纤维和/或石墨化纤维的硬毛毡的材料制成，该热绝缘体特别地用于作为高温火炉的衬里，该热绝缘体由至少两个组成部分组装而成。

背景技术

在惰性气氛中超过比如说800℃发生的高温过程对使用的绝缘材料具有高的热和机械要求。碳化的和任选地石墨化的毛毡通常是用于绝缘体的材料，所述绝缘体例如作为高温火炉的内部的衬里，并且由此将加热室与冷却的外壁隔开。单件的热绝缘体的制造例如通过将未硬化的、用树脂浸渍的毛毡缠绕在心轴上并且然后将该毛毡材料硬化，与之相比，由多个组成部分制造热绝缘体给出了如下优点：较少的废弃的原材料和对毛毡材料的更加有效的接下来的高温处理。

EP1852252B1公开了用于制造能够承受高温的绝缘体的方法，其中，特别地，多个弯曲部分被装配在一起以形成中空的圆筒形部件，所述弯曲部分由基于被压缩至介于0.02和0.3g/cm³之间的密度的石墨膨胀体(expandate)的材料制成。包含平面各向异性石墨粒子的碳化的结合剂确保了单独的部分的结合。此外，在中空圆筒形绝缘体的内表面上布置有石墨膜。

WO2011/106580A2公开了用于反应器的绝缘体，其由碳纤维材料制成，且由多个单独的板状的部件构成。该单独的部件可以使用另外的连接元件借助于舌榫连接的方式进行联接。

然而，已知的由多个组成部分构成的热绝缘体具有的一个问题是，在相邻组成部分之间的过渡处，即在结合面处不能够维持部件的机械和热特性。当组成部分被胶合在一起或配对时更加是这样的情况。因此，存在经由该过渡发生热传导损失的风险和弱化的机械稳定性的风险，这从根本上是不想要的。为了防止这样的热传导损失并维持机械稳定性，可以在结合面处提供由石墨、基于碳纤维的合成材料或金属制成的附加元件。然而，这导致材料堆积和/或不同材料的聚集，这与高复杂性相联系，并相应地与较高的制造和储存成本相联系。另外，由于机械稳定性和耐热性的结构分离，组成部分的材料的性质没有以最佳方式在局部被利用。

发明内容

因此，本发明的目的是提供热绝缘体，其能够简单地且成本有效地由多个组成部分制成，并且其在不同组成部分之间的过渡区域也具有可靠的绝缘效果和足够高的机械稳定性。

本发明的目的通过具有权利要求1的特征的热绝缘体实现，尤其通过由包含碳化纤维和/或石墨化纤维的材料制成的热绝缘体实现，所述热绝缘体尤其用作高温火炉的衬里，其中所述热绝缘体由至少两个组成部分组装而成，其中至少两个组装的组成部分每一个具有至少一个连接元件，并且所述至少两个组装的组成部分的连接元件以至少形状配合的方式、或甚至以形状配合和力锁定的方式接合，以形成咬合部。

根据本发明，在至少两个组装的组成部分的每种情况下设置至少一个连接元件；也就是说，至少在结合面的单独的部分上设置连接元件，在所述结合面处，组成部分被组装，并且这些连接元件以至少形状配合的方式相接合以形成咬合部。由于咬合部，优选在六个相互正交的空间方向中的五个方向上，组成部分在接触的结合面处被稳固地保持在一起，并且即使在高温火炉的工作状态下也不能再被分离。这消除了对组成部分的复杂粘合的需要。在第六空间方向上的移动优选地借助于力锁定连接来限制。这也意味着可以省掉另外的加强元件，例如钢带，由此显著地减少制造和储存的成本。本发明的另一个特别的优点是，咬合部在结合面处形成了对抗热传导损失的障碍，这也意味着可以省掉另外的用于覆盖结合部的绝缘部件。因为没有不同材料的堆积，因此另外地可以可靠地避免在重要的材料性质例如热传导性、密度、压缩强度或弯曲强度方面的不连续性。本发明因此实现了一种热绝缘体，其易于制造、自支撑并且关于重要的材料参数是均匀的，并且因为其由组成部分构成，因此可以容易地适合于不同的应用规格，例如不同的火炉结构。

组成部分优选地在6个相互正交的空间方向中的5个方向上在接触结合面处以至少形状配合的方式被保持在一起。在第六空间方向上的移动优选地由纯粹的力锁定连接来限制。

为了特别地实现热绝缘体的高稳定性，对于组装成热绝缘体的所有组成部分，优选地每一个含有至少一个连接元件，至少两个组装的组成部分的所述连接元件在每种情况下接合以形成咬合部。

组成部分优选地仅仅用连接元件组装，也就是说，没有使用粘合剂、夹子等。这在热绝缘体中避免了外来的材料，该外来的材料导致在材料性质方面不期望的不连续性和热传导损失。