Verfahren zur Herstellung ausweehselbarer, gut wärmeleitender Verkleidungen auf der Innenseite von metallischen Gefässen. Keramische Auskleidungen mit Verlegung durch Spezialkitte für Gefässe in der chemi schen Industrie sind zwar gegen Korrosion sehr beständig, haben jedoch den Nachteil eines schlechten Wärmeleitvermögens. Es ist zwar möglich, die Wärmeleitfähigkeit der Platten durch Verwendung gut wärmeleiten der Füllstoffe und Magerungsmittel zu ver bessern, jedoch bleibt noch der Übelstand,
dass der zum Verlegen erforderliche Kitt dem Wärmeübergang verhältnismässig grossen Wi derstand entgegensetzt, so dass die Platten auskleidung als Ganzes die Wärme sehr schlecht hindurchlässt. Dies ist auch dann der Fall, wenn säurefeste Kitte mit Füll stoffen von guter Wärmeleitfähigkeit ver wendet werden, weil auch bei solchen Kitten die Menge des darin enthaltenen Bindemittels noch so gross ist, dass der Wärmeübergang bedeutend erschwert wird.
Emaillierte Metallgefässe zeigen zwar, da die Emailschichten relativ dünn sind, die erwähnten Nachteile nicht, jedoch sind sol che Gefässe nur sehr schwer fehlerfrei her zustellen, und sie sind gegen Schlag oder son stige Verletzungen sehr empfindlich. Ein Ausbessern der Emaillierung solcher beschä digter Gefässe ist aber praktisch nicht mög lich, weil eine an den Flickstellen neu auf gebrachte Schicht nicht lange hält.
Gegenstand-der vorliegenden Erfindung ist nun ein Verfahren zur Herstellung aus wechselbarer, gut wärmeleitender Verklei dungen auf der Innenseite von metallischen Gefässen zum Schutz gegen Korrosion.
Die erwähnten Nachteile von emaillierten Me tallgefässen werden dadurch vermieden, dass die Gefässe nicht mehr als Ganzes mit einem chemisch beständigen Überzug (Email) ver sehen, sondern mit einzelnen Deckplatten von guter Wärmeleitfähigkeit ausgekleidet wer den, und zwar im Gegensatz zum bisherigen Vorgehen, indem sie auf eine die Wärme gut leitende Weise, z.
B, durch Schweissen, Lö- ten oder durch Hintergiessen oder Einpressen einer gut wärmeleitenden, vorzugsweise me tallischen Zwischenschicht, mit dem zu schüt zenden Mantel, et-,va aus Blech, aber auch untereinander verbunden werden. Anstatt einer metallischen Zwischenschicht können auch solche Kittungen verwendet werden, deren Wärmeleitfähigkeit der von Metallen sieh nähert.
Solche Kittungen können zum Beispiel aus 111etallsulfid bestehen, das durch Vereinigung äquimolarer Mengen von Me tallpulver und Schwefel erhalten wird, und dessen Wärmeleitfähigkeit ein mehrfaches von der bisher bekannter säurefester Kitte beträgt. Allerdings sind diese Sulfidmassen ebensowenig säurebeständig wie etwa ein Lot, das als Zw isehenschicht verwendet wird beide müssen deshalb durch Stossfugenaus- füllung mit einem geeigneten Kitt vor einem Säureangriff geschützt werden.
Bei dieser Verkleidungsart besteht der Vorteil, dass einerseits eine leicht auswechselbare, chemisch beständige Innenschicht erhalten wird, und dass anderseits die gesamte Gefässwandung die grösstmögliche Wärmeleitfähigkeit be sitzt. Der Inhalt solcher Gefässe kann des halb von aussen gut beheizt oder gekühlt wer den.
Die Deckplatten können von der verschie densten Art sein, müssen aber entsprechend der jeweiligen chemischen Beanspruchung korrosionsfest. sein und zugleich die Wärme gut leiten. Besonders zweckmässig sind Regen ihrer hohen Korrosionsfestigkeit solche. die auf der dem chemischen Angriff ausgesetz ten Seite eine glasige Phase enthalten, z. B. emaillierte Metallplatten oder keramische Platten, die Füllstoffe oder Magerungskörner hoher Wärmeleitfähigkeit eingebettet ent halten. Weiterhin sind aber auch geeignet Platten ans chemisch beständigen Metallen oder Legierungen. z. B. aus Ferrosilizium- guss.
Bei solchen keramischen Platten liegt die Schwierigkeit darin, eine gute Haftung und einen guten Wärmeübergang mit der metal lischen Zwischenschicht zu bewirken. Dies kann dadurch erreicht werden. dass die Plat- ten vor dem Löten oder Hintergiessen auf der dem chemischen Angriff nicht ausgesetzten Seite durch chemische, mechanische oder gal vanische Behandlung oder durch mehrere sol cher Massnahmen erst mit einem oder meh reren Metallüberzügen versehen werden. Das Aufbringen der Metallüberzüge kann zum Beispiel auf folgenden Wegen geschehen: 1. Es wird auf chemischem Wege ein Me tallniederschlag auf der Platte erzeugt, z. B.
ein Silberniederschlag aus einer Silberlösung mit reduzierenden Zusätzen oder nach dem Kontaktverfahren.
2. Auf die keramische Platte, deren Ober fläche nie ganz glatt ist, wird durch Bürsten mit einer weichen Metallbürste (Messing bürste) oder Verreiben mit Metallpulver eine dünne Schicht Metall aufgebracht.
3. Es wird ein Metall nach dem Schoop- Verfahren durch Aufspritzen auf den kera mischen Körper gebracht; in Frage hierfür kommen ' vorzugsweise Blei, Zinn und Kupfer.
4. An der Oberfläche des keramischen Körpers werden durch Anschleifen oder An ätzen die eingebetteten, wärmeleitenden Füllstoffe, die vorzugsweise metallischer Art sind, freigelegt. Diese eingebetteten Teilchen bilden die Grundlage für ein weiteres Auf tragen von Metallschichten.
5. Auf den nach 1. bis 4. erhaltenen metallischen Untergrund wird galvanisch eine Metallschicht niedergeschlagen, z. B. aus Eisen, Kupfer, Nickel oder dergleichen. Die Stärke dieser 3fetallschicht wird zweck mässig verhältnismässig gross gewählt, damit beim späteren Aufbringen einer Lötschicht oder dergleichen eine gute Haftung erreicht wird.
6. Auf eine oder mehrere der gemäss 1. bis 5. erhaltenen U nterlagschichten wird geschmolzenes Blei. Zinn oder ein geeignetes Lot aufgebracht.
Die auf diese Weise vorbereiteten kera mischen Platten oder emaillierte Metallplat ten, die auf der nicht emaillierten Seite mit Blei, Zinn oder Lot überzogen sein können, werden nun zweckmässig durch Löten oder durch Hintergiessen bei der äussern Gefäss wandung verbunden.
In gleicher Weise wie emaillierte Metall platten können auch Platten eingesetzt wer den, die wenigstens auf der Gefässinnenseite aus chemisch beständigen Metallen oder Le gierungen bestehen, das heisst entweder ganz aus solchen Metallen oder Legierungen be stehen oder mit Überzügen solcher bestän diger Metalle versehen sind.
Die Art der Me talle oder Legierungen richtet sich hierbei nach den auftretenden chemischen Angriffen. Für viele Fälle geeignet sind zum Beispiel Ferrosiliziumplatten, namentlich solche mit hohem Siliziumgehalt. Dadurch, dass solche hochsiliziumhaltige Legierungen in Form von Platten angewandt werden, können diese Legierungen für den chemischen Apparate bau nutzbar gemacht werden. Bisher war dies wegen der schlechten Vergiessbarkeit ge rade dieser Legierungen nicht möglich; denn aus den genannten Legierungen können keine Gefässe, sondern höchstens Platten durch Giessen erhalten werden.
Durch die er findungsgemässe Art der Verlegung solcher Platten wird dabei deren gute Wärmeleit fähigkeit und gleichzeitig ihre hohe chemi sche Beständigkeit voll ausgenutzt.
Für die Auskleidung am besten geeignet sind Platten, namentlich mit hohem Prozent gehalt an Silizium, welche durch Kokillen guss erhalten werden. Diese Platten zeichnen sich durch eine besonders gute Festigkeit, Dichte, chemische Beständigkeit und Wärme leitfähigkeit aus. Die chemische Beständig keit von Platten mit hohem Siliziumgehalt (wenigstens 50% ), besonders ihre Beständig keit gegenüber Alkalien, kann durch Glühen der Platten auf 700 bis 1200 C erhöht werden.
Eine andere Ausführungsform des er findungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass emaillierte Metallplatten oder Platten aus chemisch beständigen Metallen oder Le gierungen oder mit diesen Metallen über zogene Platten durch Verschraubung mit einem äussern Blechmantel verbunden wer den, wobei zwischen beiden eine oder meh- rere Schichten aus weichem Metall, z. B. Bleiblech oder Metallwolle, fest eingespannt werden.
Statt der Verbindung durch Ver schraubung können die erwähnten Metall- platten auch an einigen Stellen, insbesondere am Rand oder an vorstehenden Teilen, durch in Bohrungen des äussern Blechmantels grei fende Stifte durch Schweissung mit diesem Mantel verbunden werden, worauf die ver bleibenden Zwischenräume zwischen den Platten und dem Mantel mit einem verhält nismässig niedrig schmelzenden Metall ver gossen werden.
Die Erwärmung des Gefässes oder der Deckplatten zum Zwecke des Auf- oder Ab lötens kann durch elektrische Beheizung - z. B. Widerstandsheizung nach Art der Rohr- leitungsauftaugerä.te - erfolgen, was den besonderen Vorteil hat, dass eine Oxydation der metallischen Zwischenschicht weitgehend vermieden wird. Es ist aber, wie festgestellt wurde, auch möglich, die Wärme in der Weise zuzuführen, dass der äussere Blech mantel an den Stellen, an denen die Deck platten im Innern aufgebracht werden sollen, von aussen mit einem Brenner, z.
B. mit einem Schweissbrenner, angewärmt wird. Man kann aber auch die Deckplatten soweit vor gewärmt aufbringen, dass- das an ihnen be findliche Lot geschmolzen ist, bezw. das am Blechmantel aufgetragene Lot beim Anlegen der Platten schmilzt.
Die zwischen den Deckplatten verbleiben den Stossfugen werden zweckmässig zum min desten nahe der Innenseite des Gefässes mit chemisch beständigem Kitt derart ausgefüllt, dass dieser Kitt einen chemischen Angriff auf die gut leitende Zwischenschicht oder den äussern Mantel unmöglich macht.
Der Kitt soll dabei, wenn die Platten emailliert sind, über die Grenze der Emailschicht hinweg greifen, so dass das darunter liegende Metall nirgends freiliegt. Zum Zwecke einer bes seren Haftung des Kittes in den Stossfugen können die Platten an diesen -Stellen ge- rieft, gerauht oder sonstwie uneben gemacht sein.
Die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung soll an Hand einiger Ausfüh rungsbeispiele und der Fig. 1 bis 5 der bei liegenden Zeichnung im folgenden näher er läutert werden: 1. Auf die Innenfläche eines schmied- eisernen oder Busseisernen Gefässes, das innen gegebenenfalls erst schwach verzinnt oder mit einem leichtflüssigen Lot überzogen wurde, werden gut wärmeleitende keramische Platten aufgedrückt, die auf der Rückseite vorher metallisiert worden sind. Die kera mischen Platten enthalten zum Beispiel 90 eines hochprozentigen Ferrosiliziums, durch das die Wärmeleitfähigkeit der ganzen Platte stark erhöht ist.
Das Metallisieren besteht aus drei Arbeitsstufen, nämlich zuerst dem Auftragen einer Grundschicht durch Auf bürsten, Aufreiben oder Aufspritzen von Metall-, hierauf wird galvanisch eine Metall schicht (z. B. Eisen) von beispielsweise 1/l0 mm Stärke niedergeschlagen, und schliess lich wird eine dünne Schicht Bleilot in der Wärme aufgebracht, die eine Verlötung der Platten mit dem äussern Mantel auf der ganzen Fläche ermöglicht.
Nach Verlötung der Platten in der Weise, dass die angewärm ten Platten an die Lotschicht des Aussen mantels angedrückt werden. werden die Stoss fugen mit einem chemisch beständigen Kitt ausgefugt, zum Beispiel mit dichtem silico- fluoridhaltigem Wasserglaskitt. Anstatt der oben erwähnten keramischen Platten können auch Ferrosiliziumplatten oder vorbehandelte oder nicht vorbehandelte emaillierte Platten in gleicher Weise aufgelötet werden.
Fig. 1 zeigt im Schnitt die Anordnung einer solchen Gefässauskleidung: 1 sind kera mische Platten von hoher Wärmeleitfähig keit oder emaillierte Platten oder Ferro- siliziumplätten, 2 ist die erste mechanisch aufgetragene Metallisierungsschicht, 3 der galvanisch erzeugte Metallüberzug, 4 eine irrarm aufgebrachte Bleischicht und 5 der äussere verzinnte Gefässmantel; 6 zeigt die Ausfüllung der beiden Stossfugen mit Was serglaskitt. Die Schichten 2 und 3 können bei Ferrosiliziumplatten und bei emaillierten Platten fehlen.
2. Es werden die in Beispiel 1 beschrie benen metallisierten keramischen Platten oder emaillierte Metallplatten oder Platten aus chemisch beständigem Metall verwendet, und zwar indem sie auf das wie beim Bei spiel 1 mit leichtflüssigem Metall überzogene Gefässinnere angelegt werden. Der noch freie Raum zwischen Kesselwand und Platte wird mit einem Lot oder mit Blei vergossen. wo bei man die jeweilig zu vergiessende Wand stelle entweder von aussen, oder wo es mög lich ist, von innen her erwärmt, zum Beispiel mit einem Schweissbrenner.
Damit beim Ver giessen der Zwischenräume das leichtflüssige Metall nicht unten aus den Fugen wieder herauslaufen kann, werden vor dem Ver giessen diese Fugen mit einer Asbestschnur oder dergleichen verstopft. Nach Anbringung sämtlicher Platten werden die Stossfugen mit säurebeständigem Kitt ausgestrichen.
3. Die Befestigungsart. der Platten nach Beispiel 1 und 2 wird dadurch erleichtert, dass man zum Auflöten nicht ein einheit liches Lot verwendet, sondern die Platten- riic.kseiten und das Innere des äussern #Han- tels mit Metallen oder Legierungen von ver schiedenem Schmelzpunkt versieht, wobei aber beim Zusammenfliessen dieser Metalle oder Legierungen neue Legierungen von höherem Schmelzpunkt entstehen.
Wenn zum Beispiel der Kessel mit Woodschem 3Teta11 überzogen ist und die Platten verbleit sind, so wird beim Andrücken der vorgewärmten Platten der Schmelzpunkt des MToodsehen Metalles infolge der Verlötung und der Auf nahme von Blei erhöht. In gleicher Weise kann auch der Aussenmantel des Gefässes verbleit und die einzusetzenden Platten mit Woodschem Metall überzogen sein, oder es werden verbleite Platten durch Hinter giessen mit Woodschem Metall mit dem Aussenmantel verbunden.
Wesentlich ist natürlich dabei, dass die entstehenden neuen Legierungen einen so hohen Schmelzpunkt haben, dass sie bei der Gebrauchstemperatur des Gefässes noch fest sind.
Die gemäss Beispiel 1, 2 oder 3 eingesetz ten Platten können in einfacher Weise da durch entfernt werden, dass aus den Stoss fugen der säurefeste Kitt herausgestemmt wird, worauf entweder die Platte von innen her oder die entsprechende Stelle des Blech mantels von aussen her erwärmt wird, bis die metallische Zwischenschicht schmilzt und die Platte abgehoben werden kann. Das Ab heben kann gegebenenfalls durch Anbohren der Platten, Einschneiden eines Gewindes in die Bohrung und Einschrauben eines Grif fes erleichtert werden.
4. (Vergl. Fig. 2.) Zum Auskleiden wer den emaillierte Platten, Ferrosiliziumplat- ten oder ähnliche andere chemisch beständige Metallplatten 1 von genügender Stärke be nutzt. Von der Rückseite her sind in diese Platten ein oder mehrere nicht durchgehende. Löcher gebohrt und mit Gewinde versehen, oder es werden in entsprechende, in den Plat ten vorhandene Löcher Dübel aus Metall ein gesetzt und befestigt, die mit Gewinden zum Einschrauben einer Halteschraube ver sehen sind.
Derartige Dübel können auch in Vertiefungen eingesetzt sein, die in kerami schen Platten mit Füllstoffen von guter Wärmeleitfähigkeit auf der Rückseite vor handen sind; auf diese Weise wird es mög lich, auch diese keramischen Platten anstatt der metallischen Platten zu verwenden. An statt durch in Vertiefungen der Platten ein gesetzte Dübel oder in Gewindebohrungen eingeschraubte Schrauben können die Platten aber auch durch Klammern befestigt werden, die einerseits um die ganze Rückseite und einen Teil der Schmalseiten der Platten her umgreifen, anderseits durch Verschraubung an dem äussern Gefässmantel befestigt sind.
Der äussere Mantel 5 hat entsprechende Boh rungen 7, durch die hindurch jede Platte 1 von aussen mit Schrauben 8 befestigt werden kann. Zwischen den Platten 1 und dem Mantel 5 werden Bleibleche 4 beim Anziehen der Schrauben eingespannt; statt der Blei bleche kann auch Blei- oder Aluminium- wolle, oder dergleichen einge- presst werden. Zwischen den Platten 1 wer den die Stossfugen 6 durch säurebeständigen Wasserglaskitt oder durch selbsterhärtenden, chemisch beständigen Kunstharzkitt ausge füllt.
Der säurebeständige Kitt kann auch schon beim Verschrauben in die Fugen ge bracht werden.
5. Die Platten gemäss Beispiel 4 werden von aussen mit Schrauben an den Gefäss mantel befestigt. Platten und Gefässmantel sind mit Zinn oder einem leichtflüssigen Lot überzogen. Nach Befestigung der Platten werden die Zwischenräume hinter ihnen mit Metall vergossen und darauf die verbleiben den Stossfugen mit säurefestem Kitt ver schmiert.
Das Entfernen der gemäss Beispiel 4 oder 5 durch Verschraubung gehaltenen Platten ist sehr einfach durch Lösen der Schrauben, Entfernung des säurefesten Kit- tes aus den Stossfugen und gegebenenfalls Erwärmung der herauszunehmenden Platte möglich.
6. (Vergl. Fig. 3.) Es werden email-, lierte Platten oder chemisch beständige Me tallplatten 1 verwendet, die auf der Rückseite einen oder mehrere Stifte 9 tragen. Diese Stifte greifen in entsprechende Vertiefungen oder durchgehende Löcher 7 des äussern Blechmantels 5, und können mit ihm durch Schweissung 10 oder auch nach Aufschnei den eines Gewindes durch Aufschrauben von Muttern fest verbunden werden.
Der Zwischenraum zwischen dem äussern Mantel 5 und den Platten 1 wird durch Vergiessen mit Blei oder Lot ausgefüllt. Zweckmässig ist ein vorheriges Überziehen des Mantels und der Platten mit ein und demselben Metall. Nach dem Vergiessen werden die Stossfugen wieder mit säurefestem Kitt ausgestrichen.
Zur Entfernung einzelner Platten 1 wer den die in diesen sitzenden Schweissstellen 10 von aussen her durch Anbohren oder Abstem men entfernt oder die auf die Stifte auf geschraubten Muttern werden gelöst, worauf durch Erwärmung der Platte oder des Man tels an dieser Stelle die Lotverbindung ge löst wird. Zuvor ist an den benachbarten Stossfugen der säurefeste Kitt ebenfalls ent fernt worden; die Platte kann nunmehr ab gehoben und durch eine andere ersetzt wer den.
7. (Fig. 4.) Nebeneinanderliegende, email lierte Metallplatten 1 werden an ihren Rän dern, an vorspringenden Teilen, wie Leisten oder Nasen 11, mit dem Aussenmantel 5 durch Schweissung 12 verbunden. Darauf wird der Zwischenraum 4 zwischen dem Blechmantel 5 und den Platten 1 mit Metall hintergossen. Über den Schweissstellen wer den dann die verbleibenden Stossfugen wieder mit säurefestem Kitt ausgefüllt. Der säure feste Kitt reicht so weit, dass er an den Rändern 13 der Platten 1 überall die email lierten Schichten 14 überdeckt.
Sollen einzelne der Platten 1 später wie der entfernt und durch andere ersetzt wer den, so wird zuerst der säurefeste Kitt 6 aus gestemmt, und hierauf werden, z. B. mit einer Schleifscheibe, die vorspringenden Lei sten oder Nasen 11 weggeschnitten. Beim Erwärmen der herauszunehmenden Platte 1 löst sich diese von dem Untergrund und kann abgehoben werden.
B. Fig. 5 zeigt das Aufbringen einer emaillierten und auf der Rückseite metalli sierten Platte auf einem innen verbleiten Ge fässmantel durch elektrische Beheizung. Die Platte 1 wird an ihren Rändern durch eine Klammer 15 festgehalten, derart, dass die Klammer 15 um die Emaillierungsschicht 14 herumgreift. Die Platte 1 trägt auf ihrer Unterseite eine galvanisch aufgebrachte Schicht 3, z. B. aus Kupfer, und darauf auf gelötet oder aufgeschmolzen eine Bleischicht 4. Der äussere Gefässmantel 5 hat eine homo gen aufgebrachte Bleischicht 4a. Die Blei schichten 4 und 4a berühren sich nicht über all. Die beiden Arme der Klammer 15 sind in der Gelenkstelle 17 gegeneinander isoliert.
Jeder Arm ist mit der Stromquelle 16 lei tend verbunden, derart, dass der Strom durch die Arme der Platte 1 zugeführt wird. Beim Stromdurchgang durch die Platte 1 werden die Bleischichten 4 und 4a zum Schmelzen gebracht und eine innige Verbindung der Platte 1 mit dem Gefässmantel 5 erzielt. An gewandt wird hierbei ein Strom von nie driger Spannung, aber hoher Stärke.
In gleicher Weise kann auch die Platte 1 nach Entfernung des Stossfugenkittes durch elektrische Beheizung wieder von der Unter lage abgelötet werden.