CH670874A5

CH670874A5 -

Info

Publication number: CH670874A5
Application number: CH424/86A
Authority: CH
Inventors: Niels Brundbjerg; Wolfgang Simm
Original assignee: Castolin Sa
Priority date: 1986-02-04
Filing date: 1986-02-04
Publication date: 1989-07-14
Also published as: GB2223832A; GB8702428D0; DE3703206C2; GB2223832B; DE3703206A1; US4906431A

Description

BESCHREIBUNG Die vorliegende Erfindung betrifft eine wärmedämmende Trennwand zwischen der Brennkammer einer Feststoffrakete und einer eine elektronische Steuereinrichtung enthaltenden Kammer dieser Rakete.

In Feststoffraketen, in denen elektronische Steuervorrichtungen in der Nähe der Brennkammer untergebracht sind, ist es notwendig, beim Abbrennen des Treibsatzes eine Wärmedämmung zwischen der Brennkammer und der die Steuerelektronik enthaltenden Kammer zu erzeugen, um eine vorzeitige Zerstörung dieser Steuerelektronik zu vermeiden.

Es wurden bereits Versuche mit Stählen verschiedener Zusammensetzung in Form von Trennwänden verschiedener Dicke durchgeführt, doch waren die Ergebnisse dabei unbefriedigend. Eine andere Lösung wurde in der Verwendung von gesinterten keramischen Trennwänden gesucht, die eine befriedigende Wärmedämmung ergeben können. Jedoch treten in diesem Fall infolge der Sprödigkeit des Materials konstruktive Probleme auf, insbesondere bei der Befestigung solcher Trennwände, wodurch auch ein relativ hoher Kostenaufwand entsteht.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine wärmedämmende Trennwand zu schaffen, die in einfacher und kostensparender Weise konstruktiv verarbeitet werden kann und eine auch in Extremfällen ausreichende zumindest kurzfristige Wärmeisolierung gewährleistet.

Dies wird erfindungsgemäss durch eine Trennwand gemäss dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 erzielt. Die Ansprüche 2 bis 13 betreffen das Verfahren zur Herstellung dieser Trennwand.

Vorzugsweise werden demnach für die Wärmedämmschicht oxydkeramische Werkstoffe mit einem Schmelzpunkt von über 800° C bzw. in manchen Fällen über 2000° C, und mit einer Wärmeleitfähigkeit von weniger als 41,87 W/(m.K), bzw. weniger als 8,374-20,935 W/(m.K), verwendet.

Vorzugsweise wird ferner auf das Grundmaterial zunächst eine Haftschicht aufgebracht, und zwar mit den in den Ansprüchen 7 bis 10 angegebenen bevorzugten Zusammensetzungen.

Die erfindungsgemäss aufgespritzte Wärmedämmschicht besitzt eine relativ grosse Porosität, durch die eine Herabsetzung ihrer Wärmeleitfähigkeit bewirkt wird. Insbesondere liegt die Dichte der erhaltenen Wärmedämmschicht zwischen 80 und 97% der theoretischen Dichte des Materials.

Als thermisches Spritzverfahren zum Auftragen der Wärmedämmschicht sowie der Haftschicht kommt insbesondere das autogene Hammspritzverfahren in Betracht, wobei das Spritzmaterial als Pulver oder als Draht bzw. Stab zugeführt wird. Durch geeignete Wahl der Spritzdistanz wird die gewünschte Dichte der Dämmschicht in einfacher Weise erzielt. Ferner kann die Wärmedämmschicht in einer Plasmaanlage aufgespritzt werden, wobei sich dieses Verfahren gut zur Automatisierung eignet.

Beispiel

Auf eine Trennwand aus Stahlblech mit einer Dicke von 4,0 mm und einem Durchmesser von 300 mm wurde eine Wärmedämmschicht in folgender Weise aufgebracht.

Nach Vorbereitung der Oberfläche des Stahlbleches durch Strahlen mit Korund der Korngrösse 0,5 bis 1,0 mm wurde eine Haftschicht aus folgendem pulverformigen Werkstoff (Zusammensetzung in Gewichtsprozent) thermisch aufgespritzt:

AI 9,0

C 0,1

Cr 26,0

Fe Rest

Auf diese Haftschicht wurde sodann eine Wärmedämmschicht aus 80 Gewichtsprozent Zr02 und 20 Gewichtsprozent CaO ebenfalls thermisch aufgespritzt. Verwendet wurde dazu ein autogenes Flammspritzgerät mit einem Sauerstoffdruck von 4 bar und einem Azetylendruck von 0,8 bar.

Beim Aufspritzen der Haftschicht wurde eine Spritzdistanz von 180 mm eingehalten, der Pulverdurchsatz betrug 3,0 kg/h,

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und es wurde Luft zur Beschleunigung mit einem Druck von 2 bar zugeführt. Die Schichtdicke der Haftschicht betrug 0,15 mm.

Die Wärmedämmschicht wurde aus einer Distanz von 140 mm mit einem Pulverdurchsatz von 1,1 kg/h aufgespritzt,

wobei Luft mit einem Druck von 4 bar zur Beschleunigung einge- 5 setzt wurde. Die Schichtdicke der Wärmedämmschicht betrug 1,0 mm, und die Dichte der Schicht entsprach 85% der theoretischen Dichte. Die Wärmeleitfähigkeit des Materials wurde an ge-

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sinterten Proben bei 98% theoretischer Dichte mit 0,015 bis 8,374 W/(m.K) gemessen. Der Schmelzpunkt des oxydkeramischen Materials liegt bei 2150° C.

Die auf diese Weise hergestellte Trennwand für eine Feststoffrakete wurde zwischen Brennkammer und der elektronischen Steuervorrichtung eingesetzt und bewirkte einen nur unbeträchtlichen Temperaturanstieg der elektronischen Vorrichtung während des Abbrennens des Treibsatzes.

Claims

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1. Wärmedämmende Trennwand zwischen der Brennkammer einer Feststoffrakete und einer eine elektronische Steuereinrichtung enthaltenden Kammer dieser Rakete, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen plattenformigen metallischen Grundkörper mit einer Wärmedämmschicht aus einem keramischen Werkstoff auf AI2O3- oder ZrCh-Basis aufweist, wobei die Dichte der Wärmedämmschicht zwischen 80 und 97% der theoretischen Dichte des entsprechenden Werkstoffes liegt.

2. Verfahren zur Herstellung der Trennwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmedämmschicht durch thermisches Spritzen in einer Dicke von 0,5 bis 2,5 mm auf den Grundkörper aufgetragen wird.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst durch thermisches Spritzen eine Haftschicht aus einer Legierung auf Ni-, Co- oder Fe-Basis in einer Dicke von weniger als 0,2 mm auf den Grundkörper aufgetragen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Haftschicht zwischen 0,05 und 0,15 mm liegt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Wärmedämmschicht zwischen 0,8 und 1,5 mm liegt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte der Wärmedämmschicht zwischen 80 und 90% der genannten theoretischen Dichte liegt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Spritzwerkstoff für die Haftschicht eine Legierung mit in Gewichtsprozent 1,0 bis 15,0 AI, 2 bis 10 Mo, 0 bis 0,5 C, Rest Ni verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Spritzwerkstoff für die Haftschicht eine Legierung mit in Gewichtsprozent 2,0 bis 30,0 Cr, 2,0 bis 15,0 AI, 0 bis 0,5 C, Rest Ni oder Fe verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Spritzwerkstoff für die Haftschicht eine Legierung mit 2,0 bis 30,0 AI, 0 bis 0,5 C, Rest Ni verwendet wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Spritzwerkstoff für die Haftschicht eine Legierung mit 5,0 bis 35,0 Cr, 2,0 bis 15,0 AI, 0 bis 0,5 C, 0,05 bis 3,0 Y, Rest Ni, Co und/oder Fe verwendet wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Spritzwerkstoff für die Wärmedämmschicht ZrCh mit Zusätzen von einem oder mehreren der Oxyde CaO, MgO, AI2O3, Y2O3 und SÌO2 verwendet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Spritzwerkstoff für die Wärmedämmschicht ein Gemisch von ZrC>2 mit, bezogen auf die Gesamtmischung, bis zu 30 Gewichtsprozent CaO oder MgO oder AI2O3, oder bis zu 20 Gewichtsprozent Y2O3, oder bis zu 10 Gewichtsprozent SÌO2 verwendet wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Spritzwerkstoff für die Wärmedämmschicht AI2O3 mit Zusätzen von einem oder mehreren der Oxyde T1O2, SÌO2, Zr02 und MgO verwendet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Spritzwerkstoff für die Wärmedämmschicht ein Gemisch von AI2O3 mit, bezogen auf die Gesamtmischung, bis zu 50 Gewichtsprozent HO2, oder bis zu 10 Gewichtsprozent SÌO2, oder bis zu 30 Gewichtsprozent Zr02 oder MgO verwendet wird.