DE746195C - Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften gebrauchter Kohlekoerper - Google Patents

Description

• Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften gebrauchter Kohlekörper-Die Erfindung .betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung bestimmter Eigenschaften elektrographitierter Kohleteile, insbesondere von Elektrographitbürsten.
• Es hat sich gezeigt, daß die Härte, Dichte und Verschleißfestigkeit von Elektrographitbürsten nicht durch Auswahl entsprechender Ausgangsstoffe oder durch die Behandlung vor der Graphitierung beliebig gesteigert werden kann, da bei der für die Graphitierung notwendigen Temperatur von mehr als zooo° C sich die die Eigenschaften .der Fürste beeinflussenden Beimengungen verflüchtigen'.
• Die Erfindung schafft die Möglichkeit, die Härte, Dichte; Verschleißfestigkeit und elektrische Leitfähigkeit bereits graphitierter Kohleteile in sehr feiner Abstufung zu verbessern. Dies ist besonders für Kohlebürsten erwünscht, da harte Bürsten reinigend auf den Stromwender wirken und daher weniger zurn Feuern neigen. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, :daß die Kohlekörper in Gegenwart von Kohlenwasserstoffgasen einer Hitzebehandlung bei Temperaturen ausgesetzt werden, bei denen die Kohlenwasserstoffgase sich aufspalten und Kohlenstoff in"-"erteilter Form in den Poren des Kohlekörpers abscheiden. Da die genaue ?Tatur des Kohleniederschlages in der Kohle nicht bekannt ist, nimmt man an, daß das Kohlenwasserstoffgas sich innerhalb der Zwischenräume der Kohleteiie aufzuspalten sucht und einen dünnen zusammenhängenden Kohlebeläg bildet. Es zeigt sich hierbei das überraschende Ergebnis, daß Dichte' und Härte des Kohlekörpers entsprechend dem Betrag an abgeschiedener Kohle zunehmen.. Da sich die Menge der aus dem I@ohlen Wasserstoffgas in dem Kohlekörper einzulagernden Kohleteilchen durch Wahl entsprechender Temperaturen und Einwirkungsdauer sehr genau begrenzen läßt, sind feinste. Abstufungen in den gewünschten Eigenschaften des zu erzeugenden Kohlekörpers möglich.
• In I#ig. i ist eine Platte io dargestellt, die aus grüner Kohlernasse geformt ist und bereits durch Glühen bei einer Temperatur von etwa i floo° bis 22oo° C bis zu einem gewissen Betrag graphitiert sein soll. Die Platte io besteht in der Hauptsache aus feinen Teilchen, die durch ein verkoktes Bindemittel zusammengehalten sind, und besitzt eine Reihe feiner,. .gleichmäßig verteilter Poren. Die Dichte, Härte und Leitfälligkeit der Platte io kann nun dadurch vergrößert werden, daß man sie einer Hitzebehandlung in einem Kohlenwasserstoffgas aussetzt.
• In hig. 2 ist ein Apparat 12 dargestellt, der für die Ausführung der Hitzebehandlung bestimmt ist und aus einem Gehäuse 14 und einem - inneren Gehäuse 16 besteht, zwischen denen sich eine Wärmeisolierung 18 befindet. Das Gehäuse soll vorzugsweise aus einem Werkstoff gefertigt, sein, der bis zu Temperaturen von iooo°C hitzebeständig ist. Nach abnehmen des Deckels 2o, der mittels Schraubbolzen 22 befestigt ist, kann die Kohleplatte io in den Behälter 12 eingesetzt werden. Die geeignete Tctnperatur in dein Behälter 12 wird mit Hilfe eines elektrischen Heizelementes 24 erreicht, dessen durch die Isolatoren 28 hindurchgeführte Anschlußleitutig mit 26 bezeichnet ist. Die Kohleplatten 1o werden an lhreln Ende. auf Traggcstelle 3o aus wärmefestem Werkstoff volleinander getrennt aufgestellt, so daß gleichzeitig eine größere Anzahl von Platten io in ' dem Behälter der Wärmebehandlung unterzogen werden und das Kohlenwasserstoffgas gleichmäßig in alle Teile der Platten io eindringen kann. Die Kohlenwasserstoffgase -%\-erden durch den Einlaß 32, der durch das '\Tentil 34 gesteuert wird, zugeleitet und über den durch das Ventil 38 gesteuerten Auslaß 36 abgesaugt. An Stelle der elektrischen Widerstandsbeheizung des Behälters kann auch eine andere Beheizung angewendet werden.
• Die Gase, -\velche für die Behandlung der Kohleplatten geeignet sind, können aus irgendeinem Kohlenwasserstoffgas bestehen, das bei Erhitzung zerfällt und Kohle innerhalb der Platten abscheidet. Geeignete Gase für diesen Zweck sind Metan, Propan, Butan u. ä. Auch flüssige Kohlenwasserstoffe, wie z. 13. (51, Petroleurn, Wachs usw., die sich bei der in dein Apparat herrschenden Temperatur verflüchti-g r 11, können für das Verfahren benutzt werden. e . Es sei darauf hingewiesen, daß die verschiedenen . Kohlenwasserstoffgase bei gegel>enen Temperaturen oder unter bestimmteil Bedingungen verschieden reagieren. Als ein Beispiel der Wirkung, die durch zwei , verschiedene GaAe erreicht wird. in welchen Kohleplatten unter den gleichen Bedingungen von Temperatur und Zeit behandelt 'Verden, gibt die folgende: Talelle Aufsehluß:

  Tabelle I

  Vor der ßehamdlung ;, Nach der Behandlung

  Spezifischer Dichte Gewichts- . Spezifischer

  Widerstand i zunahme in ° o Widerstand Dichte

  GP 2 0,0025 1,46 17,5 o,oo16 ' 1,67

  GA 1 0,0023 1,48 9,2 0,0018 1,61

  In beiden Beispielen nach der Tabelle I wurden die Kohleltörper in einem Schamotterohr erhitzt, durch welches das Kohlenwasserstoffgas laufend hindurchströmte. Das Rohr wurde schnell auf etwa 6oo ° C erhitzt; danach wurde die Temperatur innerhalb i Stunde. von 35 auf 95o ° C vergrößert. Nach Erreichen der Temperatur von 95o ° C wurde die Temperatur über 2 Stunden lang konstant gehalten, dann wurden die Kohlekörper abgekühlt. Der Kohlekörper GP, wurde .in einem Propangas erhitzt, während der Kohlekörper GA, in einem pensylvanischen Naturgas erhitzt wurde. Bei gleichen Zeit- und Temperaturbedingungen vergrößert das Propangas die Dichtigkeit erheblich mehr als das Erdgas. Die erhaltenen Ergebnisse hängen von der Temperatur, Zeit und Konzentration der .Kohlenwasserstoffe ab, die in dem Gas enthalten sind. Es wurde festgestellt, daß bei Temperaturen unter 5oo° C der gewünschte Prozeß ziemlich langsam verläuft und daß wirksamere und besser beherrschbare Ergebnisse erzielt werden, wenn bei Temperaturen von 6oo bis iooo ° C und höher gearbeitet wird.
• Die Platten io werden zunächst schnell auf 6oo ° erhitzt und anschließend einer weiteren Temperatursteigerung ausgesetzt, die stündlich etwa um 25' C zunimmt. Während der Anfangserwärmung der Platten ist es wün-. -sehenswert, .den Sauerstoff durch einen Stickstoffstrom von den Kohleplatten fernzuhalten. Sobald die Reaktionstemperaturen erreicht sind, kann das Kohlenwasserstoffgas durch den Eirilaß 32 eingeleitet werden. - Wenn die Kohleplatten bei Temperaturen von etwa 950 bis iooo ° C behandelt werden sollen, ist es vorteilhaft, den .Anteil an Kohlenwasserstoffgas zu verringern und. eine gewisse Menge von Stickstoff zuzumischen. Dies ermöglicht eine genaue Kontrolle des Betrages an Kohle, die sich innerhalb eines bestimmter Zeitabschnittes in den Platten abscheidet.
• Die folgende Tabelle veranschaulicht dif Änderungen, die hervorgerufen werden, wenr die Zeit der Hitzebehandlung der Platten be: gleicher Atmosphäre und unter gleichen An. fangsbedingungen geändert wird.

  Tabelle II '

  Vor der Behandlung @'-- --------_ Nach- der Behandlung @---`-----_-

  Beispiele

  Spezifischer , Dichte Gewichts- Spezifischer Dichte

  ' Widerstand Zunahme in °;'a Widerstand

  GP 2 o,0026 1,45 f ' I 0,0022 4,$ 1,51

  GA 1 0,0023 z,48 7,4

  o,oolg 1,57

  Erwähnt sei, daß die Gewichtszunahme nicht völlig proportional der Behandlungszeit ist. Die Ahscheidung der Kohle beträgt ungefähr nur 500/a während der zweiten Stunde im Vergleich zu der Abscheidung während der ersten Stunde.
• Die Zunahme der Härte, die durch die Hitzebehandlung in Gegenwart eines Kohlenwasserstoffgases erreicht wird, läßt sich nur schwer in Härtegraden eines gewöhnlichen IIä rteprüfapparates bestimmen. Es zeigt sich jedoch beim Zerschneiden der behandelten Platten io in entsprechende Größe, die für ,Bürsten 4o entsprechend Fig. 3 geeignet ist, claß bei der Bearbeitung mit Hilfe einer Spezialsäge erhebliche Unterschiede in der Härte bemerkbar sind. Die Platten der Tabelle II sind vor der Behandlung mit Hilfe einer Säge, bei der die Zähne mit Harz befestigt sind, leicht zersäghar, während die Platten io nach der Gasbehandlung außerordentlich hart sind und nur nter größten Schwierigkeiten mit Hilfe deogleichen Säge zerschnitten werden können.
• Durch Änderung der Gasbehandlungsdäuer können die Härfe, Dichte und elektrische Leitfähigkeit der Bürsten bis zu einem bestimmten Grad vergrößert- werden: Auf diese Wreise ist es möglich, praktisch jede gewünschte Härte und Leitfähigkeit der Bürste zu erzielen-und Unterschiede in den Eigenccliaften der fertil' P-ebrannten Kohleteile aus-Zugleichen, so daß sich die Verluste an Ausschuß verringern.
• Erwähnt sei, daß das Verfahren nicht auf die Herstellung von Kohlebürsten der in Fig.3 dargestellten Art beschränkt. sondern auch für andere Kohlekörper, wie z. B. für Graphittiegel, verwendbar ist.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften gebrannter Kohlekörper, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlekörper in Gegenwart von Kohlenwasserstoffgasen , einer Hitzebehandlung hei Temperaturen ausgesetzt werden, bei denen die Kohlenwaserstoffgase sich aufspalten und Kohlenstoff in verteilter Form in detT Poren des Kohlekörpers abscheiden.
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch i, gekennzeichet durch einen beheizten und- durch einen- Deckel (2o) verschließbaren Behälter (i6) mit einem regelbaren Einlaß-und Auslaßrohrstutzen für die Zu- und Ableitung der Gase zur Behandlung der in den Behälter eingesetzten Kohleteile. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren keine Druckschriften in Betracht gezogen worden -