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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Deckschichten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Deckschichten auf Gegenständen verschiedener Art, Form und Grösse, und bezieht sich insbesondere, doch nicht ausschliesslich auf Deckschichten aus thermoplastischen Kunststoffen.
Verschiedene Verfahren zum Auftragen von Kunststoffdeckschichten auf Gegenstände gehören bereits zum Stand der Technik, wie z. B. das Aufspritzen flüssiger Kunststoffe, das Aufspritzen pulverförmigen oder staubförmigen plastischen Materials auf einen erhitzten Gegenstand, die Inberührungbringung eines zirkulierenden Stromes plastischer Teilchen mit einem erhitzten Gegenstand und ein Verfahren, bei welchem der zu beschichtende Gegenstand im erhitzten Zustand in eine Wirbelschicht aus Kunststoffteilchen eingetaucht wird.
Die USA-Patentschrift Nr. 2, 719, 093 beschreibt ein Verfahren, demgemäss ein thermoplastisches Kunststoffpulver in feinverteilter Form durch einen Hohlkörper, z. B. durch ein Rohr, das auszukleiden ist, geblasen wird. Das zunächst kalt in die Anlage eingebaute auszukleidende Rohr wird dann Stück für Stück mit einem Ringbrenner erhitzt, um das Aufschmelzen der hindurchströmenden Pulverteilchen zu bewirken. Die Verfahrensbedingungen sind für die Herstellung dünner und gleichmässiger Deckschichten ungeeignet.
Die Schweizer Patentschrift Nr. 330942 bzw. deutsche Patentschriften Nr. 933019 und Nr. 972650 beschreiben das sogenannte Wirbelsinterverfahren, gemäss welchem ein vorgewärmter Gegenstand in eine pulverförmige Kunststoffmasse eingetaucht wird, die sich in ihrer ganzen Schichthöhe in einem heute als Wirbelschicht bekannten Wirbelzustand befindet. Gemäss USA-Patentschrift Nr. 2, 844, 489 ist es bei diesem Verfahren zur Erzeugung gleichmässiger Deckschichten notwendig, den zu beschichtenden Gegenstand ständig hin und her zu bewegen. Das Wirbelsinterverfahren brachte zwar entschiedene Vorzüge mit sich, doch lassen sich die in den soeben genannten Beschreibungen aufgezählten Vorzüge nicht in vollem Umfange verwirklichen.
Nach bisher geltender Ansicht versuchte man diesen Mängeln durch möglichst gründliche Aufwirbelung des Beschichtungspulvers entgegenzuwirken.
Aus der deutschen Patentschrift Nr. 1051175 ist ein weiteres Verfahren zur Innenauskleidung von Rohren mit Kunststoffen bekanntgeworden. Nach diesem Verfahren wird zunächst eine Wirbelschicht in einem Gefäss erzeugt, mit dessen oberem Ende man das auszukleidende erhitzte Rohr od. dgl. verbindet.
Der Gasdruck wird dann erhöht, so dass sich die Wirbelschicht bis in das Rohr hinein ausdehnt. Es entstehen turbulente Strömungen, was die Herstellung gleichmässiger, porenfreierDeckschichten erschwert und unter Umständen unmöglich macht.
Das erfindungsgemässe Beschichtungsverfahren ist von der Art, bei der feinkörniges, z. B. pulverförmiges Material in einem durchgasten, im Vergleich zur losen Schüttung eine geringere scheinbare Dichte bzw. einen kleineren maximalen Schüttwinkel aufweisenden, fliessfähigen Zustand mit der zu beschichtenden Fläche unter Bedingungen in Berührung gebracht wird, die ein Haften der Teilchen an der zu beschichtenden Fläche ermöglichen, z.
B. durch das Klebrigmachen der Fläche vor dem Aufbringen des feinkörnigen Materials, oder durch Erhitzung der zu beschichtenden Fläche auf eiue Temperatur, bei welcher die die Fläche berührenden Materialteilchen zumindest so weit plastisch werden, um an der Fläche haften zu können, und die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass das Beschichtungsmaterial
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zumindest während eines erheblichen Teiles des eigentlichen Beschichtungsvorganges in einem gegebe- nenfalls kontrollierten durchgasten Zustand gehalten wird, der zwischen dem Zustand einer echten Wir- belschicht und dem Zustand einer losen Schüttung liegt und beispielsweise beim Zusammenfallen einer
Wirbelschicht erhalten wird.
Beispielsweise wird zunächst eine Wirbelschicht hergestellt, deren scheinbare Dichte einerseits höch- stens- jener einer Wirbelschicht in optimalem Wirbelzustand entspricht und anderseits über der Dichte liegt, bei der ein erheblicher Anteil des Materials im Gasstrom mitgeschleppt wird, woraufhin die Wir- belschicht während der Berührung mit der zu beschichtenden Oberfläche zumindest teilweise dadurch in sich zusammenfallen gelassen wird, dass man den Druck oberhalb der Wirbelschicht ohne gleichzeitige
Erhöhung des Druckes des von unten zugeführten Durchgasungsmittels erhöht und bzw. oder indem man den Druck des Durchgasungsmittels verringert.
Sofern das Beschichtungsmaterial aus Teilchen verschiedener Dichte oder verschiedener Durchmesser besteht, ist Sorge zu tragen, dass sich die Pulver auf die Dauer nicht entmischen. Dem wird z. B. durch
Rütteln bzw. Vibrieren der Pulvermasse - beispielsweise in an sich bekannter Weise-, durch abwechseln- des Heben der Pulveroberfläche infolge Volumsverdrängungen von Pulver nach oben und nachträgliche
Senkung der Pulveroberfläche in umgekehrter Weise, durch völliges Umschütten des durchgasten Materials, durch mechanisches Rühren z. B. in der vom Wirbelsintern bekannten Weise oder durch kontinuierliches oder absatzweises Umführen von Material aus dem unteren Teil der Wirbelschicht in den oberen Teil, entgegenwirkt.
Eine besondere Verfahrensweise besteht darin, dass die vorzugsweise heisse, zu beschichtende Fläche in einem seitlich begrenzten Raum oberhalb einer Wirbelschicht eines feinkörnigen, vorzugsweise thermo- plastischen Materials angeordnet wird, danach das Volumen des zunächst von der normalen Wirbelschicht eingenommenen Wirbelraumes so verringert wird, dass das durchgaste feinkörnige Material bis in den erstgenannten seitlich begrenzten Raum verdrängt wird und dadurch die zu beschichtende Oberfläche be- rührt, wobei sich gleichzeitig der vom feinkörnigen Material ausgeübte statische Druck am unteren Ende des Wirbelraumes dermassen vergrössert, dass ein Zusammenfallen der Wirbelschicht ausgelöst wird, und dass anschliessend das Volumen des ursprünglichen Wirbelraumes wiederum so vergrössert wird,
dass die feinkörnige Masse wieder in den eigentlichen Wirbelraum zurückfällt und vorzugsweise in den normalen
Wirbelzustand zurückkehrt. Dabei kann der seitlich begrenzte Raum in an sich bekannter Weise die Innen- seite eines auszukleidenden Hohlkörpers sein.
Gegebenenfalls wird die zu beschichtende Fläche mehrmals nacheinander mit feinkörnigem Material in dem genannten durchgasten Zustand in Berührung gebracht, beispielsweise zwecks Herstellung dicker Deckschichten einheitlicher Beschaffenheit in an sich aus dem Wirbelsinterverfahren bekannter Weise mehrmals mit dem gleichen Material, oder aber zwecks Herstellung von Überzügen aus mehreren übereinander liegenden verschiedenartigen Schichten nacheinander mit verschiedenartigen feinkörnigen Materialien. Es ist beispielsweise sehr oft erwünscht, für die erste Deckschicht ein thermoplastisches Material aufzutragen, das sich sehr fest mit dem zu beschichtenden Gegenstand verbindet, gefolgt von einem andern thermoplastischen Material, das sich besser zum Aufbau einer dicken Deckschicht eignet.
Anderseits ist es auch möglich, eine erste Schicht eines thermoplastischen Materials auf den Gegenstand aufzutragen und dann, solange diese Schicht noch klebrig ist, eine weitere Schicht eines feinkörnigen Materials, das bei der angewendeten Temperatur weder erweicht noch flüssig wird, z. B. eine Schicht Glas in Flocken-, Perlen- oder Faserform, die eine Verstärkungs- und/oder Schutzschicht bildet, aufzutragen.
Es hat sich in dem erfindungsgemässen Verfahren besonders vorteilhaft erwiesen, das feinkörnige Beschichtungsmaterial während der Bildung der Deckschicht langsam an der zu beschichtenden Oberfläche entlangstreifen zu lassen, wobei sich die Streifwirkung bereits aus dem Zusammenfallen der Wirbelschicht und bzw. oder dadurch ergeben kann, dass das Material aus einem Beschichtungsraum allmählich in die Wirbelkammer zurückgeführt wird, beispielsweise bei der Herstellung sehr dicker Deckschichten dadurch, dass'die Berührungszeit bis zur Beendigung des Zusammenfallens der Pulvermasse verlängert und dass die allmähliche Rückführung gesteuert wird.
Beispielsweise wird zur Auskleidung eines Hohlkörpers dieser samt einem darüber angeordneten trichterartigen Behälter durch Einengung der Wirbelkammer mit durchgastem Material gefüllt, worauf das Volumen der Wirbelkammer während des eigentlichen Beschichtungsvorganges langsam und dann am Ende des Beschichtungsvorganges zur Rückführung des noch im Beschichtungsraum befindlichen feinkörnigen Materials in die Wirbelkammer schnell vergrössert wird.
Das erfindungsgemässeverfahren lässt sich auch so durchführen, dass man die zu beschichtende Oberfläche in das durchgaste feinkörnige Material eintaucht. Auch bei dieser Arbeitsweise kann man den ge-
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nannten Zustand der Durchgasung zwischen dem einer echten Wirbelschicht und dem einer losen Schüttung durch Zusammenfallenlassen einer Wirbelschicht herstellen, wobei vorzugsweise in einem Wirbelgefäss zunächst eine Wirbelschicht hergestellt und diese Wirbelschicht mindestens teilweise zum Zusammenfallen gebracht wird. und der zu beschichtende Gegenstand nach dem Beginn des Zusammenfallens der Wirbelschicht in das Material eingetaucht wird.
Bevor man die Wirbelschicht zum Zusammenfallen bringt, ist es zweckmässig, eine möglichst gleichmässige Durchgasung der Wirbelschicht zu gewährleisten, z. B. durch langsames Rühren oder Schwenken der Wirbelschicht.
Eine vorteilhafte Verfahrensweise besteht darin, dass im durchgasten, oberhalb eines Durchgasungsbodens befindlichen feinkörnigen Material ein Überdruck relativ zu dem unterhalb des Durchgasungsbodens herrschenden Druck hergestellt und gleichzeitig das Zurückweichen von Gas durch den Durchgasungsboden gedrosselt oder abgesperrt wird. Dadurch wird der Zusammenfall der Wirbelschicht verlangsamt, da das Belüfungsmedium dann nur durch allmähliche Aufwärtsdiffusion durch die feinkörnige Masse hindurch entweichen kann.
Gewöhnlich wird Luft als Begasungsmedium verwendet, doch kann es (wie im bekannten Wirbelsinterverfahren) zuweilen zweckmässig sein, ein gegenüber dem feinkörnigen Material inertes Gas hiefür zu verwenden. Wie beim Wirbelsinterverfahren ist die Bildungsgeschwindigkeit und Beschaffenheit thermoplastischer Deckschichten temperaturabhängig.
Der Ausdruck "zusammenfallen" deutet sprachlich auf einen kontinuierlich sich ändernden Zustand der Schicht. Stellt man zunächst eine Wirbelschicht her, und lässt diese dann völlig zusammenfallen, so wird während des Zusammenfallens ein breiter für Beschichtungsvorgänge optimaler Zustandbereich, der Durchgasung durchlaufen, der zwischen dem Zustand einer völlig durchgewirbelten Schicht, also einer
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längern. Das heisst also, dass man den Vorgang des Zusammenfallens in dem genannten optimalen Zustandbereich bremst oder völlig stoppt.
Hieraus ergibt sich eine weitere bevorzugte Verfahrensweise, bei welcher die zu beschichtende Fläche mit einem durchgasten feinkörnigen Material in Berührung gebracht wird, das sich ganz oder annähernd in einem Zustand statischen Gleichgewichtes befindet, in dem sich die Faktoren des Zusammenfalles und der Wiederdurchgasung genau ausgleichen.
Der oben genannte optimale Zustandsbereich wird als "statisches Aerat" bezeichnet, und in der bevorzugten Ausführungsweise verhält sich das feinkörnige Material zumindest während eines erheblichen Teiles des eigentlichen Beschichtungsvorganges in seiner Gesamtheit als statisches Aerat, wobei der Ausdruck"statisches Aerat"einen Zustand kennzeichnet, in welchem ein durch das Material in feiner Verteilung fliessender Gasstrom dem gesamten Material eine Fliessfähigkeit verleiht, die wesentlich höher ist, als die des Materials in loser Schüttung, und der sich anderseits von dem Wirbelschichtzustand dadurch unterscheidet, dass das Material noch einen, wenn auch kleinen, beobachtbaren Schüttwinkel besitzt und dass der Gasstrom keine beobachtbare Relativbewegung zwischen den angrenzenden Teilchen hervorbringt.
Eine Wirbelschicht dahingegen verhält sich in diesem Zusammenhang wie eine Flüssigkeit und hat keinen Schüttwinkel. Ausserdem herrschen in der Wirbelschicht, wie bereits der Name sagt, stets turbulente Bedingungen.
Eine wichtige Eigenart eines statischen Aerates ist, dass das Durchgasungsmedium frei nach allen Richtungen diffundiert. Wenn beispielsweise ein Gegenstand in ein statisches Aerat eingetaucht wird, diffundiert das Durchgasungsmittel in solcher Weise seitlich ein, dass der durchgasteZustand des Materials auch oberhalb des Gegenstandes (der offensichtlich den vertikalen Durchgang des Durchgasungsmediums versperrt) weitgehend erhalten bleibt, vorausgesetzt, dass die Querschnittsfläche des Gegenstandes nicht zu gross. ist, d. h. nicht mehr als ungefähr 1/3-1/4 des totalen Querschnittes des Durchlüftungsgefässes einnimmt, wobei die genauen Grenzen in gewissem Masse von den Eigenschaften des feinkörnigen Materials und des Durchgasungsmittels und auch von der Strömungsgeschwindigkeit des letzteren abhängen.
Zur Verwendung im hierin beschriebenen Verfahren lässt sich das statische Aerat über längere Zeit aufrechterhalten, indem das feinkörnige Material zunächst vollständig in den Wirbelschichtzustand gebracht und danach die Strömungsgeschwindigkeit des Gases bis auf den gewünschten Grad erniedrigt wird, oder indem ein langsamer Gasstrom durch das Pulver geleitet wird, während vorsichtig, z. B. hauptsächlich vom Boden des Gefässes nach oben, umgerührt wird.
Vorzugsweise wird das Verfahren in der aus dem Wirbelsintern an sich bekannten Weise mit Pulver feiner als 40 Mikron durchgeführt.
Die Teilchenform spielt eine besonders wichtige Rolle. Vorzugsweise sollen Pulver verwendet wer-
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den, deren Einzelteilchen abgerundet sind oder zumindest keine ausgeprägten Vorsprünge besitzen und die vorzugsweise annähernd Kugelform aufweisen.
Das Verfahren wird vorzugsweise mit einer Belüftungsunterlage ausgeführt, die eine äusserst feine
Gasdispersion zustande bringt. Günstig ist es, wenn das Beschichtungsmaterial auf einem sehr dicht ge- webten Kunstfaserfiltertuch lastet und mittels eines durch die Poren des Tuches strömenden, fein verteil- ten Gasstromes durchgast wird. Ein solches Kunstsioffaser-Filtenuch ist den auch verwendbaren gebräuch- lichen Durchgasungsböden überlegen. Drahtnetz oder Filz zeitigen als Durchgasungsfilter gewöhnlich mangelhafte Ergebnisse.
Das FIiessvermögen der durchgasten Masse kann mit Hilfe eines penetrationstestes kontrolliert werden. Bei der Eintaucharbeitsweise ist es zweckmässig, den zu beschichtenden Gegenstand verhältnismässig tief unter die Pulvermassenoberfläche einzutauchen, z. B. etwa 15 cm.
Erfindungsgemäss ist ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgesehen mit einem
Durchgasungsgefäss, das zur Durchgasung eines darin enthaltenen feinkörnigen Beschichtungsmaterials mit einem porösen Durchgasungsboden versehen ist und mit dem Kennzeichen, dass die Vorrichtung zur Her- stellung eines Gegendruckes oberhalb des Durchgasungsbodens gegen den Zufuhrdruck des Durchgasungs- mediums ausgebildet ist, und dass der zu beschichtende Gegenstand gleichzeitig oder während des Herr- schens des Gegendruckes mit der gegebenenfalls kontrolliert durchgasten Masse des Beschichtungsma- terials in Berührung gebracht werden kann.
In einer Ausführung ist mindestens ein Wirbelgefäss mit einer Beschichtungskammer verbunden bzw. verbindbar, die zumindest teilweise über der normalen Höhe der Wirbelschicht in der Wirbelkammer liegt und ist ferner das Volumen der Wirbelkammer willkürlich um einen Betrag verringerbar, der zumindest einem erheblichen Teil des Volumens der Beschichtungskammer gleichkommt, wobei beispielsweise ein Kolben vorgesehen ist, der in die Wirbelkammer eindringt, oder die Wände des Wirbelgefässes verformbar, z. B. ganz oder teilweise balgförmig ausgebildet sind.
Die Vorrichtung dient beispielsweise zur Auskleidung von Hohlkörpern, z. B. Rohren, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper selbst in an sich bekannter Weise als Beschichtungskammer verwendet werden und ein entsprechender Abschluss zwischen Hohlkörper und Beschichtungskammer vorgesehen ist, wobei vorzugsweise die Oberseite der Wirbelkammer einen Rohrflansch od. dgl. trägt, auf dem der normalerweise heisse Hohlkörper direkt oder über ein Zwischenstück befestigt wird, wobei vorzugsweise auch eine thermische Isolation z. B. eine Dichtung aus Isoliermaterial, zwischen dem Rohrabschnitt und dem Rest der Apparatur vorgesehen ist.
Gegebenenfalls nimmt die Oberseite der Wirbelkammer die Form eines Kolbens an, der in die Wirbelkammer hineingestossen werden kann, während die Seitenwände der Wirbelkammer einen Zylinder bilden, der dem Querschnitt des Kolbens genau angepasst ist.
In einer andern Ausführungsform ist ein kombiniertes Durchgasungs- und Beschichtungsgefäss vorgesehen, dessen Oberseite mit Ausnahme einer Austrittsöffnung für das durch die Wirbelschicht hindurchströmende Durchgasungsmedium geschlossen ist oder geschlossen werden kann, wobei zur Erzeugung des Gegendruckes die Gasaustrittsöffnung in der Oberseite des Behälters ganz oder teilweise verschliessbar ist und vorzugsweise zur Ausübung des Gegendruckes eine oberhalb der Wirbelschicht angeschlossene Druckgaszuleitung vorgesehen ist.
Vorzugsweise ist ein Ventil oder ein Ventilsystem, vorzugsweise ein Rückschlagventil oder ein Rück- schlagventilsystem vorgesehen, um das Zurückströmen des Durchgasungsmediums durch den Durchgasungsboden beim Eintritt des Gegendruckes zu verhindern oder zu drosseln. Vorzugsweise ist ein Rückschlagventilsystem in den Durchgasungsboden selbst eingelassen.
Gegebenenfalls ist die Durchgasungskammer zum Betrieb bei erhöhtem Druck ausgebildet, insbesondere einem überatmosphärischen Druck auch oberhalb der durchgasten Teilchenmasse.
Vorzugsweise weist der Durchgasungsboden eine poröse Schicht aus sehr dicht gewebtem Kunstfaserfiltertuch über einer starren, gelochten Unterlage auf.
Ferner ist erfindungsgemäss zur Durchführung des Penetrationstestes zwecks Bestimmung der Fliessfähigkeit des Beschichtungsmaterials eine Sonde vorgesehen, deren unteres Ende mit einem Bremsblech versehen ist, das im Schnitt vorzugsweise V-Form mit abwärts gerichteter Spitze hat. Die Sonde hat ein' gewünschtes Gewicht bzw. kann mit einem solchen, beispielsweise auf einer Platte am Oberende des Stieles der Sonde belastet werden.
Die Erfindung soll in den folgenden Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung zur Innenauskleidung eines rohrförmigen Körpers mit einer Plastikschicht ; Fig. 2 eine Abwandlung der Vorrichtung gemäss Fig. 1 teilweise im
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Querschnitt, teilweise in Ansicht ; Fig. 2a eine Abwandlung der Vorrichtung gemäss Fig. 2 ; Fig. 3 eine abgeänderte Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. I, die auch die Lagerung der Vorrichtung erkennen lässt ; Fig. 4 einen Querschnitt durch eine abgewandelte Vorrichtung gemäss Fig. 2, mit Andeutung der relativen Bewegung der Einzelteile ; Fig. 5 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Vorrichtung für eine beidseitige Beschichtung eines rohrförmigen Körpers ;
Fig. 6 eine Seitenansicht einer Vorrichtung für die Auskleidung einer Rohrbiegung ; Fig. 7 eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, einer für die Bescbichtung von Gegenständen beliebiger Form abgeänderten Vorrichtung nach Fig. 2 ; Fig. 8 in diagram- matischer Weise die Wirkungsweise der Ausführungen gemäss Fig. l, 2 und 3-7 ; Fig. 9 einen diagram- matischen senkrechten Schnitt durch eine andere Ausführungsform der Vorrichtung gemäss der Erfindung ;
Fig. 10 die Seitenansicht eines Metallstreifens, der im Versuch nach Beispiel 2 Verwendung findet ; .
Fig. 11 eine graphische Darstellung des Druckabfalles durch eine belüftete Pulvermasse als Funktion der Gasgeschwindigkeit ; Fig. 12 Teilabschnitte ähnlicher Kurven wie in Fig. 11, jedoch mit verschiedenen Pulvern und zwei verschiedenen Arten von Belüftungsunterlagen ; Fig. 13 die perspektivische Ansicht einer Sonde zur Ausführung des penetrationstestes.
Gemäss Fig. 1 und 3 wird ein Rohr od. dgl. ausgekleidet. Zu diesem Zweck wird das Rohr erhitzt und mit dem oberen Teil eines Gefässes 2 verbunden, in welchem sich Teilchen 3 aus thermoplastischem Material befinden, z. B. Polyäthylen-, Polypropylen-, Nylon-, Polyvinylpulver oder Pulver auf Zellulosebasis. Die Teilchen 3 können auch aus wärmehärtbaren Kunststoffen, wie Epoxyharz, Polyestern, Phenolharzen usw. bestehen, ferner auch aus Metallpulvern, z. B. Edelmetall, Blei-, Zinnpulver usw. oder aus Glaspulver bzw. Pulver glasartiger Materialien. Pulvergemische können auch verwendet werden, die zumindest je ein Pulver enthalten, welches unter Hitzeeinwirkung schmelzbar ist, z. B. ein Kunststoffpulver gemischt mit einem keramischen Pulver.
Der Boden 4 des Behälters 2, der sich in direkter Berührung mit der Pulvermasse befindet, ist porös.
Er besteht beispielsweise aus einem Textilmaterial, aus einer gasdurchlässigen Sintermetallscheibe oder aus einem porösen keramischen Material und trennt den Behälter 2 von der Gaskammer 5, die eine Zuleitung 6 mit einem Ventil 6a für die Druckregulierung bei der Gaszufuhr besitzt.
Um eine Volumensänderung des Gefässes 2 zu ermöglichen, ist zwischen dem unteren Teil 7 und dem oberen Teil des Gefässes beispielsweise ein Balg 8 angeordnet. Dieser ist mittels Schellenbänder 9 und 9' befestigt und bildet einen Teil der Seitenwände des Gefässes 2. Die Oberseite 10 des Gefässes besitzt in der Mitte eine mit einem aufwärtsgerichteten ringförmigen Ansatz 12 versehene Öffnung 11.
Fig. 3 zeigt eine Abwandlung der Vorrichtung gemäss Fig. 1. Der ringförmige Sitz 12 ist mit einem Flansch 13 und das Rohr 1 mit einem Endflansch 14 versehen. Zwischen den Flanschen 13 und 14 ist ein Rohrstück 15 mit Endflanschen 16 und 17 mittels Schrauben 18 befestigt. Zwischen den Flanschen sind wärmeisolierende Dichtungen 19 und 20, z. B. Asbestdichtungen, eingelegt. Eine Manschette 21 umfasst das Rohr 15 und ist mittels Laschen 22,23 an Trägern B und B'befestigt. Diese Träger sind an einem Paar seitlich angeordneter Stützen 24 und 25 mittels Klammern 26 und 27 od. dgl. befestigt. Die ganze in Fig. 3 gezeigte Anordnung wird zwischen den Stützen 24 und 25 festgehalten.
Fig. 2 und 4 zeigen eine andere Ausführungsform der Erfindung, die sich hinsichtlich der Einrichtung zum Ändern der Gefässkapazität und hinsichtlich der Erhitzungsweise des auszukleidenden Rohres unterscheidet. Gemäss Fig. 2 wird das in Fig. 1 und 3 gezeigte Gefäss 28 durch einen Hohlzylinder 29 und die Oberseite 10 durch einen Kolben 30 ersetzt, der vertikal beweglich dem Innern der Wandung des Zylinders 29 angepasst ist. Alle andern Bestandteile tragen gleiche Bezugszahlen wie die entsprechenden Teile der Fig. 1 und 3.
In Fig. 2a fehlen der Kolben 30 und die damit verbundenen Einzelteile, so dass die Oberseite des Zylinders 29 offen ist.
Beim Arbeiten mit der Vorrichtung gemäss Fig. 2a wird Druckluft oder Gas in die Kammer 5 durch die Zuleitung 6 über das Ventil 6a eingeleitet, mit einem Überdruck, der gewöhnlich zwischen 100 und 1200 mm Wassersäule liegt, je nach dem spezifischen Gewicht des Kunststoffpulvers 3, je nach der Höhe der Pulverschicht und je nach dem Druckabfall durch das Filter. Dadurch gerät die Pulvermasse in den Wirbelzustand, wobei die Wirbelschicht ein grösseres Volumen einnimmt, eine Oberflächenhöhe 39 erreicht und einen gleichmässig durchlüfteten Zustand, wie oben beschrieben annimmt. Gleichmässige Durchlüftung kann man durch langsames Schwenken des Gefässes begünstigen.
Vorzugsweise stellt man zunächst optimale Wirbelschichtbedingungen in der Pulvermasse her, d. h. einen Zustand, bei dem gerade genug Luft oder Gas in vertikaler Richtung durch das System strömt, um die einzelnen Teilchen in voneinander getrennter Wirbelbewegung zu halten. Diese Durchlüftung bedingt, dass die Reibung zwischen den Einzelteilchen auf ein Minimum herabgedrückt wird und das Pulver wie eine Flüssigkeit fliess.
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bar w : id. Dann schliesst man das Ventil 6a oder regelt es zumindest so ein, dass der in der Gaskammer 5 ausgeübte Druck verringert wird, und taucht einen erhitzten Gegenstand (nicht dargestellt) in die Wirbelschicht ein.
Da bei geschlossenem Ventil 6a kein weiteres Durchlüftungsmittel in den Gasraum eintritt, fällt die Wirbelschicht um den eingetauchten Gegenstand herum zumindest teilweise zusammen. Bedient man das Ventil 6a so, dass der Druck in der Gaskammer 5 nur verringert wird, so erfolgt das Zusammenfallen der Schicht langsamer. Man kann den erhitzten Gegenstand entweder während oder bereits bevor man die Wirbelschicht zusammenfallen lässt in die Wirbelschicht eintauchen. Das Eintauchen des Gegenstandes vor dem Zusammenfallen stört die optimalen Wirbelschichtbedingungen, doch beim nachfolgenden Zusammenfallen wird der Grad der Durchgasung wieder so gleichmässig, dass der Gegenstand mit einer tadellosen geschmolzenen Kunststoffschicht überzogen wird.
Verschiedenen Graden der Auflockerung bzw. Durchlüftung eines Pulvers entsprechen recht scharf umrissene scheinbare spezifische Gewichte, wie das nachstehende Beispiel zeigt :
Beispiel 1 :
Scheinbare spezifische Gewichte eines Polyäthylen in verschiedenen Verteilungszuständen.
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<tb>
<tb>
Gegossene <SEP> Form <SEP> 0, <SEP> 940 <SEP>
<tb> Etwas <SEP> zusammengepresstes-Pulver <SEP> 0,375
<tb> Gesiebtes, <SEP> lose <SEP> geschüttetes <SEP> Pulver <SEP> 0, <SEP> 350 <SEP>
<tb> Schwach <SEP> und <SEP> ungleichmässig <SEP> durchlüftete <SEP> Wirbelschicht <SEP> durchschn. <SEP> 0, <SEP> 275 <SEP>
<tb> Unter <SEP> optimalen <SEP> Wirbelschichtbedingungen <SEP> 0,250
<tb> Ungleichförmige, <SEP> zu <SEP> stark <SEP> brodelnde <SEP> Wirbelschicht <SEP> durchschn. <SEP> 0, <SEP> 225
<tb>
Die folgende Tabelle zeigt praktische Wirbelschichtdaten, die mit demselben Pulver gemessen wurden.
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<tb>
<tb>
Höhe <SEP> des <SEP> Pulvers <SEP> Druck <SEP> in <SEP> der <SEP> Luft-Volumenzunahme <SEP> Bemerkungen
<tb> in <SEP> der <SEP> Schicht <SEP> in <SEP> kammer <SEP> in <SEP> mm <SEP> gegenüber <SEP> undurchmm <SEP> Wassersäule <SEP> lüfteter <SEP> Masse <SEP> in <SEP> % <SEP>
<tb> 749 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> Undurchlüftete <SEP> Masse
<tb> 952 <SEP> 444 <SEP> 27, <SEP> 1 <SEP> schlechte, <SEP> ungleichmässige
<tb> Wirbelschicht
<tb> 1016 <SEP> 501 <SEP> 35,6 <SEP> optimale <SEP> gleichmässige
<tb> Wirbelschicht
<tb> 1053 <SEP> 514 <SEP> 40, <SEP> 1 <SEP> zu <SEP> stark <SEP> brodelnde <SEP> ungleichmässige <SEP> Wirbelschicht
<tb>
Aus dem obigen ergibt sich, dass eine Volumenzunahme der Pulvermasse von nur 3, 3% des Volumens im Optimalzustand ein heftiges Brodeln herbeiführt, und wie sich nun gezeigt hat, ist dieses Brodeln in erster Linie für eine ungleichmässige,
poröse Beschichtung verantwortlich. Würde man das Volumen soweit erhöhen, dass das Pulver durch ein Rohr strömt, so gingen die Eigenschaften der Wirbelschicht vollkommen verloren, und man erhielte lediglich einen durch das Rohr ziehenden pulverbeladenen Luftstrom.
Beispiel 2 : Abhängigkeit der Beschichtung vom B elüftungszustand.
Es wurde eine optimale Wirbelschicht in der Vorrichtung gemäss Fig. 2a hergestellt. Ein Metallstreifen von der in Fig. 10 gezeigten Form wurde erhitzt und in der Wirbelschicht iii der in Fig. 10 gezeigten Stellung aufgehängt. Bei diesem Versuch wurde genau nach dem üblichen Eintauchverfahren gearbeitet. Man machte die folgende Beobachtung :
Längs der senkrechten Teile des Metallstreifens bestand eine Neigung zur Bildung von Luftkanälen in annähernd senkrechter Richtung, woraus sich eine ungleichmässige Beschichtung ergab.
Die schrägen Abschnitte des Streifens sammelten überschüssige Luft an der Unterseite, die sich längs der Oberfläche aufwärts bewegte, Brodeln verursachte und eine ungleichmässige Beschichtung ergab. Die Oberseite des schrägen Teiles war teilweise abgeschirmt und infolgedessen fiel die Pulvermasse auf dieser
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Oberfläche zusammen, rutschte ab in Richtung auf die untere Kante und wurde dann wieder von dem aufwärtsströmenden Luftstrom mitgeschleppt. Die Deckschicht zeigte den Einfluss dieser abwärtsgleitenden Bewegung. Die Unterseite des waagrechten Teiles des Streifens wurde aus den gleichen Gründen wie im
Falle der Unterseite des schrägen Teiles unbefriedigend beschichtet. Im Gegensatz hiezu wurde die Ober- seite des waagrechten Teiles zufriedenstellend beschichtet.
Die Pulvermasse fiel wieder auf der Oberseite dieses Teiles zusammen und konnte nicht abrutschen. Beim Entfernen des Streifens aus der Pulvermasse wurde das überschüssige Pulver abgeblasen.
Ein zweiter Versuch wurde dann mit einem ähnlichen Streifen unter den folgenden erfindungsgemässen
Bedingungen ausgeführt : Optimale Wirbelschichtbedingungen wurden wieder in der gleichen Vorrichtung hergestellt. Ventil 6a wurde dann geschlossen und sobald die Pulvermasse anfing zusammenzufallen, wurde der heisse Streifen in das Gefäss eingetaucht und etwa 5 sec später wieder entfernt. Während dieser Zeit fiel die Wirbel- schicht fast vollständig zusammen. Als Ergebnis des Zusammenfallens der Pulvermassen gegen den Metallstreifen von allen Seiten, wurde eine sehr gleichmässige Beschichtung sämtlicher Teile des Metall- streifens erhalten. Die Unterschiede in der Schichtqualität an den verschiedenen Teilen des Streifens waren ganz gering.
Beispiel 3 : Beschichtung einer chemischen Apparatur.
DerVersuch wurde mit einem schweren Eisendeckel eines Gefässes für chemischezwecke ausgeführt.
Der Deckel hatte einen Durchmesser von 63 cm, eine ausserordentlich ungleichmässige Form mit schwer zugänglichen Ecken und Rohrstutzen. Der Deckel wurde erhitzt und in eine zusammenfallende Wirbelschicht in der im vorigen Beispiel beschriebenen Weise eingetaucht und dann aus der Pulvermasse heraus- gehoben. Er hatte einen praktisch perfekten Kunststoffüberzug. Selbst die Ecken und Innenflächen der Rohrverbindungen waren gut und gleichmässig beschichtet.
Beispiel 4 : Auskleidung von Rohren.
Bei der Arbeitsweise gemäss Fig. 1 wird Druckluft in die Kammer 5 eingeleitet. Sie strömt durch das Filter 4 und bringt die pulverrrasse 3 in den Wirbelzustand, wobei die Wirbelschicht eine ausgeprägte freie Grenzoberfläche der neuen Höhe 28 zeigt. Das Rohr 1 ist heiss.
Daraufhin wird der untere Teil 7 des Gefässes 2 schnell senkrecht gehoben, wodurch der Rauminhalt des Gefässes 2 vermindert wird und die Oberfläche der Wirbelschichtmasse in dem zu beschichtenden Rohr 1 aufwärts steigt. Der Gefässdurchmesser ist wesentlich grösser als der Rohrdurchmesser und eine kleine Hebung des unteren Teiles 7 verursacht einen erheblich grösseren Aufstieg der Pulvermasse im Rohr 1, so dass Rohre erheblicher Länge mit der durchlüfteten Pulvermasse gefüllt werden können.
Gewöhnlich ist schon eine kurze Berührungszeit mit dem heissen Rohr ausreichend, um eine zufriedenstellende Kunststoffschicht auf die Innenfläche des Rohres aufzutragen. Es genügt daher zumeist, den Boden 7 des Gefässes 2 nur kurze Zeit zu heben, und dann den Boden 7 zu senken, wodurch die noch ungeschmolzenen durchgasten Teilchen in das Gefäss 2 zurückgeführt werden. Unter Umständen kann man jedoch das Heben und Senken der Pulvermasse wiederholen oder die durchgaste Teilchenmasse längere Zeit im Rohr halten.
Die erfolgreiche Durchführung des erfindungsgemässen Rohrauskleidungsverfahrens hängt im wesentlichen von der Fähigkeit der Apparatur ab, das pulverförmige Beschichtungsmaterial sehr schnell gleichmässig mit der ganzen zu beschichtenden Oberfläche in Berührung zu bringen. Während dieser Zeit, welche im günstigsten Falle den Bruchteil einer Sekunde ausmacht, und während welcher sich das Pulver parallel zur zu beschichtenden Oberfläche bewegt, baut sich keine nennenswerte Schicht auf dem vorerhitzten Werkstück auf. In diesem kurzen Zeitabschnitt bleiben jedoch Pulverteilchen durch Schmelzung ziemlich nahe aneinander gelagert an der erhitzten Oberfläche hängen. Dies stellt die erste Stufe dar.
Während der zweiten Stufe verliert die gehobene Pulvermasse allmählich ihre Durchgasung, da die verlängerte Pulversäule einen ausreichenden statischen Druck ausübt, um die Zufuhr einer ausreichenden Luftmenge in das System zu verhindern. Infolgedessen pressen sich die Pulverteilchen gleichmässig homogen verteilt an die erhitzte Oberfläche und an die bereits klebenden Teilchen. Diese zweite Stufe braucht einige Sekunden, je nachdem wie schnell entsprechend der Kornart des Pulvers die Fliessfähigkeit verloren geht. Während dieses Zeitabschnittes kann man die Pulvermasse längst nicht mehr als eine Wirbelschicht bezeichnen. Es handelt sich dann vielmehr um eine Pulvermasse, die sich gleichmässig setzt bzw. zusammenfällt, aber nicht zusammengedrückt wird.
Am Ende dieser zweiten Stufe kann man das Pulver in den Wirbelbehälter zurückführen, indem man das Volumen des Behälters erhöht, was eine Druckverminderung bewirkt, die da : : unverbrauchte Pulver in den Behälter zurückfallen lässt und zurücksaugt. In gewissen Fällen, vor allem wo waagrechte Oberflächen oder Oberflächen mit einer Neigung von weniger
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als 600 zur Waagrechten zum Zurückhalten des überschüssiger angeschmolzenen Puh ers neigen, kann man diesen Überschuss mit einem entsprechend gesteuerten, zusätzlichen Luftstrom entfernen.
Am Ende dieser Stufe entfernt man dann den Gegenstand aus der Vorrichtung und lässt ihn abkühlen.
Falls eine dickere Beschichtung erwünscht ist, wird das Pulver in der Wirbelschicht wieder aufgewirbelt und das Verfahren wiederholt, während das Rohr noch in Position ist.
Unter gewissen Umständen. beispielsweise wenn Pulverteilchen mit sehr gleichmässig ausgebildeter Ober- fläche verwendet werden oder das Pulver an sich schon eine gute Fliessfähigkeit besitzt, ist es in der zweiten
Stufe möglich, das Pulver länger in der gehobenen Stellung zu halten. Es schmilzt dann mehr Pulver und bildet sich ein dickerer Überzug. Ein Polyäthylen geringer Dichte nimmt beispielsweise bei einer solchen Behandlung im Überzug ein spez. Gewicht von etwa 0,92 an, während das angrenzende Pulver je nach Teilchenform ein
Schüttgewicht von etwa 0, 35 hat. Dieser Unterschied könnte leicht zur Bildung eines Hohlraumes zwischen dem Überzug und dem Pulver führen. Daher muss das Pulver genügend freifliessend sein, um diesen Raum ge- füllt zu halten.
Mit einem Pulver aus abgerundeten Teilchen zwischen 50 und l & O Mikron war es mog- lich, die Beschichtungszeit auf eine halbe Minute auszudehnen, wobei 1, 0 - 2, 5 mm dicke Beschichtun- gen erzielt wurden. Eine Schichtdicke von 0,7 mm wird normalerweise bei diesem Verfahren bereits als schwere Schicht angesehen.
Die Rohre wurden in diesen Beispielen auf 2300C erhitzt. In allen Versuchen fand die Einengung der Wirbelschicht in weniger als 0,5 sec statt. Die plötzliche Einengung des Behältervolumens von 70 l um etwa 57 l im Falle der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung verursachte einen plötzlichen vielfachen Druck- anstieg in der Pulvermasse. Die Pulvermasse fängt sofort an zu schrumpfen, da dieser erhöhte statische Druck dem Gasdruck unter dem Durchgasungsfilter entgegenwirkt. Ausserdem kann man noch das Druck- luftventil schliessen.
In den meisten Versuchen wurde das Volumen der Wirbelkammer nach etwa 6 sec wieder auf normal vergrössert, wonach man das Rohr entfernte und abkühlen liess. Die Schichtdicke betrug dann durchschnittlich 0, 4 mm. Bei dieser normalen Art der Durchführung des Verfahrens ist das Pulver am Ende einer Beschichtungszeit von beispielsweise 6 sec noch immer in erheblichem Masse durchgast. Luft sickert noch aufwärts und verleiht dem Material eine gewisse Beweglichkeit und Fliessbarkeit, wodurch das Pulver in guter und gleichmässiger Berührung mit der gesamten Rohroberfläche bleibt. Dieses allmähliche Sickern der Luft führt zu keiner Luftröhrenbildung und auch zu keinen parallelen Bewegungen von Luft und Pulver, ebenso zu keiner Wogenbildung oder Turbulenz.
Gemäss Fig. 4 ist das Rohr 1 mit einer Heizwendel umgeben, die von einer elektrischen Energiequelle 32 beheizt wird. Am oberen Teil des Rohres 1 ist ein Trichter 33, beispielsweise mittels Flanschen 34 und 35 befestigt. Die Oberseite 36 des Trichters ist mit einem Filter 37 bedeckt.
Bei der Arbeitsweise gemäss Fig. 2 und 4 wird die Wendel 31 unter Strom gesetzt und somit Rohr 1 beheizt. Danach senkt man den Kolben 30 mit dem darauf aufgesetzten Rohr 1 schnell in die Wirbelschichtpulvermasse 38, wodurch der Rauminhalt des Gefässes 29 verringert wird und die Oberfläche 39 der durchgasten Masse im Tank 29 in das Rohr aufsteigt (Fig. 4). Ansonsten gleicht die Beschichtungsmethode vollständig der an Hand von Fig. 1 und 3 beschriebenen Verfahrensweise.
Gemäss Fig. 5 ist die erfindungsgemässe Vorrichtung so abgeändert, dass sie sich sowohl für die Aussenbeschichtung länglicher Gegenstände als auch für die Innen-und Aussenbeschichtung rohrförmiger Körper eignet. Soll die Innenoberfläche mit einer andern Kunststoffart als die Aussenoberfläche beschichtet werden, so besteht die Vorrichtung aus zwei getrennten Gefässen 41 und 42, wobei das Gefäss 41 und die damit verbundenen Teile im wesentlichen mit den in Fig. 3 gezeigten identisch sind. Das zweite Gefäss 42 ist mit einer Öffnung 43 durch die Luftkammer 5 versehen und mit einem rohrförmigenTeil 15, das gegen die Öffnung 43 abgedichtet ist und durch das Filter 4 hindurch führt.
Das zweite Gefäss 42 und die damit zusammenhängenden Teile ähneln der in Fig. l gezeigten Ausführung, wobei das Rohr 44 das zu beschichtende Rohr I konzentrisch umgibt. Es ergibt sich aus Fig. 5, dass die durchlüfteten Pulvermassen der Gefässe 41 und 42 unabhängig voneinander gehoben und gesenkt werden können. Wenn die Beschichtung der Innen- und Aussenseite die gleiche Zusammensetzung haben soll, ist es auch möglich, sowohl die Innenseite des Rohres 1 als auch des Rohres 44 (falls erwünscht gleichzeitig) aus einem einzigen Gefäss mittels eines geeigneten Umleitesystems zu beschicken. Offensichtlich kann man auf das Gefäss 41 verzichten, wenn der aussen zu beschichtende Gegenstand ein länglicher, massiver Körper ist, der innerhalb des Rohres 44 befestigt werden kann.
Beispiel 5 : Auskleidung eines Rohrknies.
Die in diesem Ausführungsbeispiel verwendete Vorrichtung (Fig. 6) unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten nur durch die Neigung des ringförmigen Sitzes 12a, um. 450. Ein rechtwinkeliges Rohr-
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knie von 100 mm Innendurchmesser wurde auf 2300C erhitzt und auf den ringförmigen Sitz 12a montiert.
Polyäthylenpulver wurde im Wirbelraum 3 in der im vorigen Beispiel beschriebenen Weise in den Wirbelzustand gebracht. Der Durchgasungsboden bestand aus einer starren gelochten Platte 4a und einem darüber gespannten Filtertuch 4 aus dichtem Kunststoffgewebe. Die den Lochungen der Platte 4a entsprechenden Stellen des Filtertuches waren mit undurchlässigen Kunststoffscheiben beklebt, die in der Zeichnung als Verdickungen angedeutet sind. Dadurch entstand im Durchgasungsboden ein wirksames Rückschlagventil- system.
Die Pulvermasse wurde in der im vorigen Beispiel beschriebenen Weise innerhalb von 0, 3 bis 0, 5 sec eingeengt, dadurch in das Rohrknie verdrängt und dort 5 sec lang belassen. Während dieser Zeit verhin-
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wodurch das überschüssige Pulver aus dem Rohrabschnitt in die Wirbelkammer zurückgesaugt wurde. Das Rohrknie wurde dann abgenommen ; es hatte eine einwandfreie 0, 25-0, 4 mm dicke Innenauskleidung.
Beispiel 6 : Beschichtung von Gegenständen verschiedener Formen durch Pulververdrängung.
Die verwendete Vorrichtung (Fig. 7) entspricht im Prinzip der in Fig. 2 gezeigten. Der ringförmige Sitz 12 und das heisse Rohr 1 gemäss Fig. 2 sind durch eine Beschichtungskammer 47 ersetzt, die einen kleineren Durchmesser als die Wirbelkammer hat. Die Beschichtungskammer ist fix oder demontierbar an der Oberseite des Kolbens 30 befestigt. Es wurde ein Versuch mit dem gleichen Metallstreifen wie in Beispiel 2 ausgeführt : Die Wirbelkammer 29 wurde mit so viel Polyäthylenpulver gefüllt, dass das Pulver im vollen Wirbelzustand ein bis in den Trichter 48 oberhalb der Beschichtungskammer reichendes Volumen einnehmen würde, wenn der Kolben 30 vollständig in die Wirbelkammer hineingedrückt ist. Durch die Gaszufuhr 6 wurde Luft mit solcher Geschwindigkeit eingeblasen, dass eine gleichmässige, gut durchgewirbelte Wirbelschicht erzeugt wurde.
Der Metallstreifen 49 wurde auf 2300C erhitzt und in der Beschichtungskammer 47 aufgehängt. Der Kolben 30 wurde dann, wie in einem vorigen Beispiel, hinuntergestossen und 5 sec lang in der unteren Position gehalten. Während dieser Zeit war die zusammenfallende Pulvermasse in ständiger Berührung mit dem Streifen 49. Der Kolben wurde dann wieder hochgezogen, um ein Zurückströmen des Pulvers in die Wirbelkammer herbeizuführen. Der Streifen 49 wurde aus der Beschichtungskammer entfernt und abkühlen gelassen. Mar erhielt eine einwandfreie und glatte Deckschicht mit einer durchschnittlichen Dicke von 0, 3 mm.
Der Ablauf dieser Arbeitsweise wird diagrammatisch in Fig. 8 gezeigt. In Fig. 8 ist ein Wirbelgefäss von der Art des in Fig. 2a gezeigten dargestellt. Die Wände des Gefässes ragen über die normale Höhe 39 der Pulverwirbelschicht 38 hinaus. Während des Wirbelschichtstadiums wird ein erhitzter Gegenstand gerade oberhalb der Höhe 39 der normalen Wirbelschicht aufgehängt. Vorzugsweise hält man perfekte oder fast perfekte Wirbelschichtbedingungen ein, während sich der Kolben 51 in der gehobenen Lage befindet. Man stösst dann den Kolben 51 in die Pulvermasse (strichpunktiert angedeutet), wodurch ein erhebliches Volumen der Wirbelschichtmasse verdrängt wird und eine neue Pulverhöhe 39a erreicht wird.
Durch die Erhöhung des auf den Boden der Wirbelschicht ausgeübten statischen Druckes reicht der Gasdruck nicht mehr aus, die Wirbelschichtbedingungen aufrecht zu erhalten, und die Pulvermasse fängt sofort an, in sich zusammenzufallen. Das zusammenfallende Pulver drückt sich sacht von allen Seiten an den zu beschichtenden Gegenstand an und dringt in alle Ecken und Hohlräume des Gegenstandes ein. Das Zusammenfallen der Wirbelschicht wird von einem Sinken der Pulverhöhe von der Maximalhöhe 39a auf die Höhe 39b begleitet. Der Kolben wird aus der Pulvermasse entfernt, bevor das Pulver sich vollständig entlüftet hat. Das Pulver fällt dann in den ursprünglichen vom Kolben eingenommenen Raum zurück und nimmt wieder den Wirbelschichtzustand an.
Beispiel 7 : Andere Beschichtungsverfahrensweise.
Die in Fig. 9 dargestellte Vorrichtung entspricht jener gemäss Fig. 2a mit dem Unterschied, dass die Oberseite des Behälters 52 mit einem Deckel verschlossen ist, der mit einer Gasableitungsöffnung 53 und einer Klappe 54 versehen ist. Der zu beschichtende Gegenstand 55 wird an einem Hebelsystem 56 od. dgl. aufgehängt, mit Hilfe dessen man den Gegenstand heben oder senken kann.
Wenn die Pulvermasse 38 den gewünschten Wirbelschichtzustand angenommen hat, schliesst man die Klappe 54 ganz oder teilweise, wodurch an der Oberseite der Masse Gegendruck erzeugt wird. Man senkt nun den zu beschichtenden Gegenstand in die Pulvermasse, die inzwischen angefangen hat, in sich zusammenzufallen und hält ihn dort während der für die Dicke der Beschichtung erwünschten Zeitspanne.
Die Geschwindigkeit, mit der die Schicht zusammenfällt, kann man durch mehr oder weniger dichtes Schliessen, der Klappe steuern.
Falls erwünscht ist, ein schnelleres Zusammenfallen der Schicht zuwege zu bringen, schliesst man
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statt und das statische Aerat bildete sich bei 3, 1 cm/sec.
Penetration des statischen Aerates : vergleichbar mit A.
Arbeitsbereich : 3, l-1, 5 cm/sec.
Verwendbarkeit : ausgezeichnet für Drahtwerkstücke, ungeeignet für Rohrbiegungen wegen schwacher
Fliesseigenschaften.
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Eine sehr gute Wirbelschichtbildung fand ohne jegliches Umrühren bei 44, 2-30, 5 cm/sec statt.
Das statische Aerat bildete sich bei 19, 8 cm/sec.
Penetration : zu gering für befriedigendes Arbeiten nach dem Eintauchbeschichtungsverfahren.
Kurve C'
Verwendetes Pulver : wie für Kurve C
Man erhielt eine gute Wirbelschicht ohne Scharren hei 18, 3-15, 2 cm/sec. Das statische Aerat bildete sich bei 6, 4 cm/sec.
Penetration : gut.
Arbeitsbereich : 6, 4-3, 1 cm/sec.
Verwendbarkeit : ausgezeichnet für Rohrbiegungen.
Kurve C"
Wiederholung des Versuches gemäss Beispiel 9, Pulver wie für Kurve C und C'.
Die Ergebnisse zeigen in überzeugender Weise die Überlegenheit feiner sphärischer Teilchen und des Filtertuches TF 400, welches eine äusserst feine Gasdispersion zustande bringt.
Beispiel 11 : Zusammenhang zwischen Eintauchzeit und Beschichtungsdicke.
Der folgende Versuch wurde mit 0, 92 cm dicken Weichstahlplatten ausgeführt. Diese wurden erhitzt und in ein statisches Aerat aus weissem Polyäthylenpulver eingetaucht, mit den folgenden Ergebnissen :
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<tb>
<tb> Temperatur <SEP> des <SEP> Ofens <SEP> zur <SEP> Erhitzung <SEP> Erhitzuhgszeit <SEP> Eintauchzeit <SEP> Beschichtungsdicke <SEP> (mm)
<tb> des <SEP> Gegenstandes
<tb> 3150C <SEP> 20 <SEP> min. <SEP> 8 <SEP> sec <SEP> 0, <SEP> 64 <SEP>
<tb> 3150C <SEP> 20 <SEP> min <SEP> 5 <SEP> ec <SEP> 0, <SEP> 51 <SEP>
<tb> 3150C <SEP> 15- <SEP> min <SEP> 3 <SEP> sec <SEP> 0, <SEP> 25 <SEP>
<tb>
Beispiel 12 : In einem Gefäss mit einer Querschnittsfläche von etwa 0, 55 irl wurde eine Wirbelschicht mit Polyäthylenpulver hergestellt.
Eine Stahlplatte, 30 cm im Quadrat, wurde senkrecht in die Wirbelschicht eingetaucht. Hiedurch wurde die Qualität der Wirbelschicht nicht wesentlich beeinflusst, nur bildeten sich einige Luftröhren an der Oberfläche der Platte.
Danach wurde die Stahlplatte waagrecht eingetaucht. Die Pulvermasse oberhalb der Platte fiel sofort zusammen.
In einem Vergleichsversuchwurde zunächst ein statisches Aerat durch Verringerung der Gasgeschwindigkeit hergestellt. Die waagrechte Eintauchung der Platte in das statische Aerat 15 cm tief oder tiefer, verursachte keine merkliche Änderung des Zustandes der Pulvermasse oberhalb der Platte.
Beispiel 13 : Die im Beispiel4 beschriebene Arbeitsweise wurdewiederholt und weiter untersucht.
Es zeigte sich, dass das Pulver den Zustand eines statischen Aerates angenommen hatte, als es das obere Ende des Rohres erreichte. Selbst wenn man das verdrängte Material einige Sekunden lang in dem Rohr hielt, deutete die Beweglichkeit des Pulvers am Ende dieses Zeitraumes an, dass das Material immer noch in erheblichem Masse durchgast und keinesfalls völlig gesetzt war.
In dieser Arbeitsweise erwies es sich als vorteilhaft, das durchgaste Pulver während der eigentlichen Beschichtungsstufe langsam durch das Rohr in die Durchgasungskammer zurückzuführen, zu welchem Zweck von einer Rückführungssteuerungsvorrichtung, z. B. einem Zahnrad, einer drehtürartigen Vorrichtung oder einer Förderschnecke od. dgl. Gebrauch gemacht wurde. Das gleiche Ergebnis wird erzielt, wenn man das ganze Rohr einschliesslich des Trichters durch Einengung des Wirbelgefässes mit durchgastem Material füllt, dann zunächst langsam das Volumen des Wirbelgefässes während der Beschichtungsstufe vergrössert, und erst am Ende das Gefässvolumen schnell vergrössert, um alles überschüssige Pulver in die Wirbelkammer zurückzuführen.
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