专利名称:机械地连接两组陶瓷纤维体系的制作方法
本发明一般地涉及一层陶瓷纤维材料连接到另一层陶瓷纤维上的体系。特别是涉及到用陶瓷材料制备的组件机械地连接两个陶瓷纤维薄层的体系。
在高于2500°F条件下操作的加热炉或窑炉典型地是用致密的耐火材料，例如耐火砖衬里。此种材料由于它的密度高，常常有相当高的热储容量，致使需要相当长的时间来增加或降低炉内温度。因此，此种致密的耐火材料由于大大地增加循环时间而防碍了炉子的循环操作。鉴于上述情况，采用密度较低因而降低了陶瓷纤维材料热储容量的材料作为那些接近和/或超过2500°F的温度下循环操作的炉子的衬里。
陶瓷纤维材料作为窑炉衬里已经有一段时间了。已经发现标准的氧化铝-氧化硅陶瓷纤维的覆盖层用作衬里材料时，在极高温度下显示出过大地收缩。同样地，已经发现高氧化铝-陶瓷纤维用作衬里材料不能制成具有足够强度的覆盖层。克服这种缺点的最普通的方法是使标准氧化铝-氧化硅陶瓷纤维和高氧化铝陶瓷纤维的“混合物”，在真空下形成可以粘结在一般耐火材料表面上的模板或组件。这种方法是将密度低、热效高的陶瓷纤维材料放在衬里的热的一面上，在那里它能有显著的作用，然而因为耐火材料仍作为“支承”材料使用，因之它不能提供整体陶瓷纤维衬里的全部优越性。
另一种已被采用的方法是采用陶瓷纤维“混合物”的模板作为多层型衬里的最后一层衬里。用此种方法是将几层氧化铝-氧化硅陶瓷纤维覆盖层固定在整个高氧化铝“销棒”固定件上。此种设备中的最后一层是用高氧化铝衬里把“混合物”陶瓷纤维模板固定在应有的位置上，而高氧化铝衬里嵌入各个销棒的槽中。虽然这种方法在低于2500°F操作的炉子中已经得到了满意的结果，但已发现，当在超过2500°F操作的设备中发生了模板的增大、翘曲和破裂。
再一种已经研究了的方法是把由高温陶瓷纤维制成的组件粘接到由较低温度陶瓷纤维制成的“支承”衬里上。已经发现，用这种方法时，所得到的复合材料将粘附在炉子的垂直墙壁上，而不是粘附在炉子的顶面上。进一步的研究揭示出，用于两个陶瓷纤维薄层固定在一起的耐火水泥或灰浆的强度是有一定极限的。而一般在靠近陶瓷纤维层之间的粘结内表面处的低温陶瓷纤维有些失透现象。这种失透现象能降低内表面总面积中的纤维强度。一般地说，水泥能提供足够的连接和支承强度，能将复合材料支承在炉子的垂直墙壁上，然而重力胜过上端表面上水泥的这种连接和支承强度，因而使得组件从用作“支承”衬里的较低温度陶瓷纤维上脱落下来。
由于上述情况，希望开发一种将两层陶瓷纤维材料粘接在一起的设备，以便使所得到的整体可以用于在极高温度下操作的炉子中的任何地方。
通过提供一种用于将一层陶瓷纤维材料机械地粘附到另一层这种材料的上面的装置，本发明解决了与先有技术相联系的上述问题以及其它问题。该装置包括一个或多个陶瓷管，它们位于两层欲被连接的陶瓷纤维材料的每层之中，还包括使一层中的管子与另一层中的管子相互连接的陶瓷连杆。这些管子置于各层之内使之与各层之间的界面平行，并且一层中的每个管子要对准并平行于另一层中相应的管子。通过位于薄层中的陶瓷连杆端部的孔来安放一层陶瓷纤维中的每一根管子，而相应对准另一层陶瓷纤维材料的平行管通过位于该层中的同一陶瓷连杆的对面的一端的孔来安放。在此种情况下，各陶瓷纤维材料薄层被机械地连接在一起，并使得这一整体能用于炉子的任何部位。
图1为本发明的横断面图;
图2为沿图1的2-2剖线的横断面图。
参见附图，说明的目的是叙述本发明的最佳实施例，并非是对此处所公开的本
发明内容
加以限制，图1是本发明的横断面图。如图所示，本图描述了两层陶瓷纤维材料的组合件10，它们是以陶瓷材料形成或制造的组件相互机械地连接在一起的。
正如图1中所说明的，组合件10包括陶瓷纤维材料的第一个薄层12，它位于陶瓷纤维材料第二个薄层14的上面。在两层材料之间形成一个分界面16。陶瓷纤维材料薄层12和14可以是有弹性的陶瓷纤维组件形式，或是稍硬些的组件。在任何一种情况下，因为两层均由陶瓷纤维材料形成，它们一般具有良好的热绝缘性质。取决于所使用的陶瓷纤维的类型不同，这类薄层就它们能耐得住的最高温度而言有不同的极限值。本发明的最佳实施例中，陶瓷纤维材料的第一层12可采用比第二层14温度较低的陶瓷材料制成，因为当在炉内按装组合件10时第一层12的表面18是贴近炉壁的，而第二层14的表面20是贴近炉内的电热元件的。理想地，陶瓷纤维材料第一层12可以是pyro-BLOC(牌号)绝缘组件，而第二层陶瓷纤维材料14可以是UNIFELT(牌号)绝缘组件，这两种材料可从Babcock & Wilcox Co.of Mc Dermott，Inc.得到，然而也可采用任何其它类型的陶瓷纤维绝缘材料。
每层陶瓷纤维材料12、14均在其中分别地装配着一个或更多的陶瓷管22，24，陶瓷纤维管22，24均与内表面16平行安置，而薄层12中每一个管子22要对准并平行于薄层14中相应的管子24。装备一个或更多的用陶瓷材料制成的棒状连杆26，且其一端装在薄层12中，另一端在薄层14中。在每个陶瓷连杆两端均有一个直径大于陶瓷管直径22，24的小孔28。在每个连杆26中相对的两个小孔28之间的纵向距离大约等于薄层12中管子22与相应对准的平行于欲被连接的薄层14中的管子24之间的横向距离。在薄层12中，每支管子22是通过位于薄层12中的一个或多个连杆26的尾端小孔28按装的，而相应地对准薄层14中的平行管子24是通过位于薄层14中的同一个或多个连杆26上另一端的小孔28按装的。就这样，陶瓷纤维材料的薄层12、14通过与连杆26相互连接的管子22、24机械地连接在一起。
如上所述，前面谈及的组合件10以下述方法安装在炉子中，即陶瓷纤维材料(较低温度的陶瓷材料)的第一层12的表面18与炉壁相邻，而陶瓷纤维材料(较高温度的陶瓷材料)的第二层14的表面20安装在与炉内电加热元件相邻的位置。前述的设备能用嵌接技术完成，此种嵌接技术是众所周知的，因之没有在此讨论的必要。因为薄层12、14是以机械连接法连接，而不是像先有技术中那样彼此粘接，板式或标准组件形式的组合件10不仅能嵌接于炉子的边墙上，而且能嵌接于炉子的顶面，因为重力对所得到的设备没有影响。加之，如果组合件10是标准组件形式的，则有缺陷的标准组件能很容易地移除并替换，因之减少了维修问题和时间。最后，因为陶瓷纤维材料用作为绝缘介质，所以此种材料的优点是，有抗极高温的性能以及迅速循环的能力，在本发明所采纳的任何设备中均能实用。
阅读上述内容后，对本专业技术人员来说都可以作出一些调整和改进。必须理解到，为了简化和易读起见，所有的这些调整和改进此处均省略，所以当然包括在下述的专利要求范围中。
权利要求
1.用于将一层纤维材料连接到另一层纤维材料上的装置，其中包括安放在第一层纤维材料中的第一个管件，安放在第二层纤维材料中的第二个管件和将所说的第一个管件与所说的第二个管件连接的装置。
2.如权利要求
1所述的装置，其中所说的连接装置包括一个带有小孔的连杆，以连接所说的第一个管件和所说的第二个管件。
3.如权利要求
2中所述的装置，其中所说的一个小孔邻近所说的连杆的一端，而所说的另一个小孔邻近所说的连杆的另一端。
4.如权利要求
3中所述的装置，其中在所说连杆中所说的一个小孔和另一个所说的小孔之间的纵向距离大约与所说的第一个管件和所说的第二管件之间的纵向距离相等。
5.如权利要求
1中所述的装置，其中所说的第一个管件和所说的第二个管件均与第一层纤维材料和第二层纤维材料间所形成的内表面基本上平行安放。
6.如权利要求
1中所述的装置，其中所说的第一个管件和所说的第二个管件基本相互平行，并且所说的第一个管件和所说的第二个管件的轴线基本上是相互对准的。
7.如权利要求
1中所述的装置，其中所说的第一个和第二个管件中至少有一个是由陶瓷材料制成的。
8.如权利要求
1中所述的装置，其中所说的连接装置是由陶瓷材料制成。
9.用于将一层纤维材料连接到另一层纤维材料上的装置，其中包括一个第一层纤维材料，一个第二层纤维材料，后者安放在所说的第一层纤维材料上，第一个管件安放在所说的第一层纤维材料中，第二个管件安放在所说的第二层纤维材料中，并包括连接所说的第一个管件和所说的第二个管件的装置。
10.如权利要求
9中所述的连接装置，其中包括一个带小孔的连杆，以便安放所说的第一个管件和所说的第二个管件。
11.如权利要求
9中所述的装置，其中所说的一个小孔邻近所说的连杆的一端，而所说的另一个小孔邻近所说的连杆的另一端。
12.如权利要求
11中所述的装置，其中在所说的连杆中的所说的一个小孔和所说的另一个小孔之间的纵向距离大约与所说的第一个管件和所说的第二个管件之间的纵向距离相等。
13.如权利要求
9中所述的装置，其中所说的第一个管件和所说的第二个管件与所说的第一层纤维材料和所说的第二层纤维材料之间所形成的界面基本上平行安放。
14.如权利要求
9中所述的装置，其中所说的第一个管件和所说的第二个管件基本上相互平行，而且所说的第一个管件的轴线和所说的第二个管件的轴线基本上相互对准。
15.如权利要求
9中所述的装置，其中所说的第一层和第二层纤维材料之中至少有一层是由陶瓷纤维制成的。
16.如权利要求
9中所述的装置，其中第一个和第二个管件之中至少有一个是由陶瓷材料制成的。
17.如权利要求
9中所述的装置，其中所说的连接装置是由陶瓷材料制成的。
专利摘要
公开了一个机械连接两层陶瓷材料的体系。每一层陶瓷纤维材料包括一个或多个陶瓷管，这些管子平行于两薄层之间形成的界面。一层中的每个陶瓷管要与另一层中的每个陶瓷管对准，并用陶瓷连杆将对准的每对陶瓷管相互连接，从而形成两层材料之间的机械连接。
文档编号F27D1/14GK87102698SQ87102698
公开日1988年2月3日 申请日期1987年4月11日
发明者弗里德里克·休·弗德勒尔, 汤马斯·贝那德洛 申请人:巴布科克·威尔科克斯公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan