Verfahren zum dichten Verbinden der Teile von Behältern und Rohrleitungen, die mit einer eingekitteten Auskleidung versehen sind. In der chemischen Industrie kommen Reaktionskessel, Lagerbehälter, Rob,rleitun:-- gen und ,dergleichen mit Auskleidungen aus verschiedenen säure- und laugenfesten Werk stoffen zur Anwendung, die mit Spezial kitten verlegt werden und die) sich :
gegen chemische und auch thermische Einflüsse, als sehr beständig erwiesen haben. Die Verbin- dungen,der Teiil.e .solcher Behälter, wie z. B.
der Kes!s-elmäntel mit den Deckeln oder ein- zeIner Rohre untereinander wurden bis anhin meist so ausgeführt, dass die Eisenflansche selbst ;gegeneinander abgedichtet und mit einem B;lieiüberzug gegen Korrosion geschützt wurden.
Es sind aber auch Konstruktionen bekannt, nach. welchen die Metallflansche durch Aufkitten von Deckplatten aus dem- selben Werkstoff wie :die Auskleidung ge schützt werden. Damit wird: wohl ein Schutz ,des Behälterflansches ;gegen chemische An griffe erreicht, jedoch ist die Abdichtung nach aussen nicht befriedigend, da -die Deck- platten niemals ;genau eben verlegt werden können.
Selbst wenn nach der Verlegung dieser Deckplatten die Dichtungsfläche eben , bearbeitet wird, was ani und für .sich nur an leicht iranspartabelg Gefässen ausgeführt werden kann, iet eine betriebssichere Abdich tung nicht gewährleistet.
Es ist dies damit zu erklären, @dass nie ein Fugenkitt mit den ; gleichen F'estigkeits- und ganz besonders Härteeigenschaften, wie es die Deukplatteni aufweisen, @gewählt werden kann. Die Dich tung, die quer zu einer zwischen zwei an einanderstossenden Deckplatten befindlichen Kittfuge zu liegen kommt, wird daher bei der Anpressung den meist weicheren und oft plastischen Kitt eindrücken.
Ferner konnten an solchen Konstruktionen infolge- der Ver- sobiedenartigkeitJer Wärmeausdehnung von Kitt und Mattenmaterial, aber auch bei Be- anspruchungdurch Druck, speziell bei Aussen beheizung des Behälters, Haarrisse an -der Grenzfläche von Kitt und Stein beobachtet werden,
was ihre Abdichtung besonders bei Verwendung etwas poröser Kitte überhaupt verunmöglichte.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun ein Verfahren zum dichten Verbinden der Teile von Behältern und Rohrleitungen,, die z. B. aus Eisen, Beton, Holz, Kunststof fen und: dergleichen ausgeführt sein können und die mit einer aus eingekitteten Elemen- ten aus chemisch, mechanisch unid thermisch beständigem Werkstoff bestehenden Aus kleidung versehen sind. Die erwähnten Nach teile der bekannten Flanschabdichtungen werden dadurch vermieden, dass in die auf einander zu legenden Stirnflächen der zu verbindenden.
Teile eine Vertiefung vorge sehen wird, in welche eine plastische Masse, die nach -der Verformung erhärtet, einge bettet wird und welche dann zur Aufnahme einer Dichtungseinlage eine fugenlose Dich tungsfläche bildet. Diese Dichtungsfläche kann mit Rillen versehen und mittels Scha- blonen in die plastische Masse eingeformt werden.
Als Werkstoff für die Auskleidung, die sogeniannten Deckplatten, kommen je nach chemischen, thermischen und Druckbeanspru chungen zweckmässig zur Verwendung:
Stein zeug, Thermosil, Klinker, Porzellan, Glas, Kohle, Schmelzbasalt, Beton, Kunststoffe, Ferrosilizium und dergleichen und als Kitt oder Füllmasse:
Waseerglaskitt, Kunstharz kitt, Zement, Bitumenkitt oder sonst ein plastisches Material, das nach der Verfor mung abbindet und erhärtet. Je nach den Werkstoffeigenschaften können die Deck platten zum Beispiell aus Ferrosilizium auch nach den bekannten Methoden durch Hinter giessen, Schweissen und Löten von metal lischen Stoffen mit der Flansche verbunden werden. Mit Vorteil können schwalbenschwanzför- mige Querschnitte der Vertiefungen verwen det werden.
um,die Füllmasse zu verankern. Da die zur Anwendung kommenden plasti schen Massen meist etwas porös sind, obwohl sie als technisch dichte Füllmassen bezeich- net werden, ist zur Erreichung einer absolut dichten Hanschverbin,dung, speziell bei Be- anspruchung durch Temperatur und Druck,
folgende Massnahme sehr vorteilhaft. Die Form der Dichtungsfläche und der von die ser aufzunehmenden Dichtung kann derart gewählt werden, dass neben der Hauptabdich- tung auf der fuge nJosen Dichtungsfläche der eigentlichen Dichtung - auch auf den Deckplatten eine Abdichtung gegen Undicht werden durch Kittporosität erfolgt.
Diese zusätzliche Abdichtung kann bei Verwen dung bearbeiteter Deckplatten besonders wirksam werden. Solche Flanschverkleidungen durch Deck platten können je nach Betriebsbedingungen unter Druckspannung des Platten- und Kitt materials verlegt werden. Diese Methode bie tet speziell bei Verwendung von spröden Werkstoffen mit niedern Elastizitätsmodulen und bei Beanspruehungendurch erhöhte Dichtungsbelastungen, die z.
B. bei Auto klaven sehr hohe Werte erreichen können, da durch erhebliche Vorteile, dass erst die Druck spannungen der Werkstoffe überwunden werden müssen, ehe Zugspannungen zur Wirkung kommen. Bekannterweise ist die Zugfestigkeit solcher Materialien nur ein Bruchteil der Druckfestigkeit. Durch diese Vorspannung wird ,auch die Schlagfestigkeit der Deckplattenabdichtung erhöht.
Die Verlegung der Deckplatten unter Druckspannung kann bei keramischen, ge- sinterten, aber auch metallischen, gegossenen Werkstoffen mit meist geringeren Wärme ausdehnungskoeffizienten wie der Behälter werkstoff dadurch bewerkstelligt werden, ,
dass die Deckplatten und das Kittmaterial bei niederer Temperatur als der des Behälters verlegt werden.
So wurden durch Erwärmen des Behälters und Verlegen der Steine und des Kittes bei Raumtemperatur die Deck platten beim Abkühlen des Behälters unter Druckspannung gesetzt, während der Behäl ter unter Zugspannung steht. Ferner können bei Verwendung von Spezialkitten, die beim Abbindungsprozess ihr Volumen durch Quel- Jung erhöhen,
erhebliche Druckspannungen in der Auskleidung erzielt werden. Auch durch Unter-Druck-Setzen,der ausgekleideten Behälter bei erhöhter Temperatur lassen sich Vors.pannungen erreichen.
Bei Verwendung von Deckplatten. aus Werkstoffen mit erhöhter Wärmeleitfähig- keit werden hingegen durch die bessere Wärmeleitung geringere Druckspannungen auftreten, so dass derartige hitze- oder feuer beständige Auskleidungen auch verwendet werden können, wenn höhere Arbeitsdrucke im Behälter auftreten.
Für solche Betriebs- verhältnisse bringt die Möglichkeit, die Be hälterteile nach dem beschriebenen Ver fahren verbinden zu können, erst eine be triebstechnisch brauchbare Lösung.
Das beschriebene Verfahren weist erheb liche Vorteile auf besonders für die Verbin dung der Teile von Behältern mit grossem Durchmesser, wie sie in der modernen Säure technik oft zur Anwendung gelangen, wo eine nach der Auskleidung notwendige Be arbeitung äusserst schwierig oder gar nicht ausführbar ist. Die Dichtungsfläche kann am Montageplatz unter Verwendung von Scha.- blonen leicht und billig hergestellt werden.
An so verbundenen Behälterteilen lassen sich Reparaturen, an Ort und Stelle mitgeringen Kosten ausführen.
Das beschriebene Verfahren erlaubt nun, Behälter zu verwenden, die mit Platten bei spielsweise keramischer Herkunft absolut metallfrei ausgekleidet sind. .Solche Kon- struktionen können daher emaillierte und gummierte Apparaturen ersetzen, da auch die Deckel einwandfrei mit Platten dicht ausge kleidet werden können.
Für die chemische Industrie können damit Reaktionskessel ent- @w'iokelt werden fürs ;grösste chemische Ba- anspruchungen @durch aggressive Säuren mit Lösungsmitteln unter Siedezustand, wofür homogen, verbleite, emaillierte und gummierte Apparaturen nicht mehr in Frage kommen.
Auch metallempfindliche Umsetzungen sind mit grosser Sicherheit in solchen Behältern zu bewältigen. An Hand; einiger Ausführungsbeispiele soll .das erfindungsgemässe Verfahren erklärt werden.
Fig. 1 zeigt im Schnitt eine Verbindung von Kessel 1 und Deckel 2 aus Gusseisen, die mit beispielsweise keramischen Platten 3 und 4 ausgekleidet sind. Die Kittschichten 5 und 6 verbinden die Tragkonstruktion 1 und 2 mit den Platten 3 und 4.
Der Kesselrand ist derart konstruiert, dass zwischen diesem und: .der Plattenauskleidung 3 die Deckplatten 7 eingekittet werden können. Die Endplatte 4 der Deckelauskleidung 4a ist im Deckelrand derart eingebettet, @dass sie eine zur Kessel achse senkrechte Fläche bildet.
In diese Deckplatten 7 und Endplatten 4 sind zum Beispiel s,chwalbensohwanzförmige Vertie- fungen 8 vorgesehen, die mit einer verform baren Masse ,gefüllt werden. Mittels- einer Schablone, die an bearbeiteten Rändern von Kessel und.
Deckel geführt und zentriert wird, kann in die plastische 'Füllmasse eine Dich- tungsifläche mit Rille 9 eingeformt werden, ,die nach Erhärtung bezw. Abbindung der Masse eine fugenlose Rille 9 zur Aufnahme der Dichtungseinlage 10 bildet.
Durch eine solche Dichtungsfläche mit Rille 9 wird die Trennfuge 12 zweier Deckplatten 7 bezw. Endplatten 4, wie dies in der perspektivischen Fig. 5 veranschaulicht wird, durchbrochen, und es sind kerne Verbindungswege, die ,durch Wärme- oder Spannungsrisse zwischen -den Platten entstehen können,
nach aussen mehr möglich. Die Dichtungseinlage 10 kann derart bemessen sein"dass die Abdichtung auf ,der fugenlosen Dichtungsfläche 9 und gleich- zeitig auf den Deckplatten 7 erfolgt.
In Fig. 2 wird,der Flansch,des Kessels 1, der mit Platten 3 ausgekleidet ist, mit U-för migen Deckplatten 7 und mit Kittzwischen- lage 5 geschützt und wie in: Fig. 1 mit einer fugenlosen Dichtungsfläche mit Rillen 9 in der plastischen Masse, die in der Vertiefung 8 eingebettet ist, versehen.
An Stelle der Deckplatten wird, nach Fig. 3 beispielsweise an einem Betonbehälter 1 mit dichter Sichutzschicht 11 eine verform bare Masse -zwischen Auskleidung 3 und Rand .des Behälters 1 aufgetragen, die mittels einer Schablone eine Dichtungsfläche mit Rille 9 zur Aufnahme der Dichtung erhält.
Für Behälter, die durch Druck, Wärme und aggressive Säuren beansprucht werden, erweist sich,die Ausführung nach Fig. 4 als sehr zweckmässig.
Die mit verformbarer Masse ausgefüllte Vertiefung 8 zur Auf nahme der fugenlosen Dichtungsfläche mit Rille 9 ist, teils im Rand des Kessels 1 und teils in der Auskleidung 3, in die Trennfuge 5 zwischen Kessel 1 und Auskleidung 3 ver legt, um eine vollkommene Abdichtung der Kittfugen zu erreichen und damit ein Un- dichtwerden durch Kittporosität zu unterbin den.
Die Kittfugen sind meist nur dann gas- und. flüssigkeitsdicht und verhindern nur dann eine Zirkulation der angreifenden Flüs sigkeiten in den Poren derselben, wenn diese nach aussen abgeschlossen werden. Indem die Abdichtung auf der fugenlosen Dichtungs- fläche 9 und auf der Tragkonstruktion 1 er folgt, wird ein absoluter Abschluss der Ver bindung erhalten.
Die Ausführung nach Fig. 5 wird für Autoklaven und Behälter, die durch höchste thermische und chemische Einflüsse be ansprucht werden; vorgeschlagen. Insbeson dere bei gleichzeitiger Beanspruchung durch Säure und Lösungsmittel, speziell bei hohen Temperaturen, für die :
der Kitt, aber auch das Dichtungsmaterial, nur bedingt haltbar sind, weist eine Zweifachdichtung grosse Vor teile auf. Der meist für solche Verhältnisse mit zwei Plattenschichten 3 und 3a ausge kleidete Kessel 1 erhält zum Planschabschluss eine Deckplatte 7, die zwei Vertiefungen 8 und 8a und somit auch zwei Dichtungsflächen mit Rillen 9 und 9a aufweist.
Für erwähnte Betriebsbedingungen wird die Dichtun,gs- fläehe 9 beispielsweise in Wasserglaskitt, erzner nicht völlig,dichten Masse, eingeformt, während für die Dichtungsfläche 9a ein gas und flüssigkeitsdichter Kitt, jedoch nur mit beschränkter Beständigkeit gegen Lösungs- mittel, Verwendung findet.
Die Auswahl der Dichtungseinlagen, die in die Dichtungsrillen 9 und 9a verlegt werden, erfolgt unter ähn- lichen Voraussetzungen. Auch für höhere Temperaturen und hochprozentige Säuren, wie z. B. Schwefelsäure, bringt die Zweifach dichtung grosse Vorteile, da zweierlei Kitt- arten verwendet werden können.
Method of sealingly joining the parts of containers and pipelines provided with a cemented lining. In the chemical industry, reaction vessels, storage tanks, pipes and the like with linings made of various acid and alkali-resistant materials are used, which are laid with special putty and which:
have proven to be very resistant to chemical and thermal influences. The connections, parts of such containers, such as B.
Up to now, the kesel coats with the lids or individual pipes under each other have mostly been designed in such a way that the iron flanges themselves are sealed against each other and protected against corrosion with a cover.
But there are also known constructions after. which the metal flanges are protected by cementing cover plates made of the same material as: the lining. This means that: protection of the container flange against chemical attack is achieved, but the seal on the outside is not satisfactory because the cover plates can never be laid exactly flat.
Even if the sealing surface is machined flat after the installation of these cover plates, which can only be done on slightly Iranian-sparing vessels, an operationally reliable seal cannot be guaranteed.
This can be explained by @that never a grout with the; the same strength and especially hardness properties as the Deukplatteni have, @ can be selected. The up device, which comes to lie transversely to a putty joint located between two butting cover plates, will therefore press in the mostly softer and often plastic putty when pressed.
Furthermore, due to the similarity of the thermal expansion of putty and mat material, but also when exposed to pressure, especially when the container is heated externally, hairline cracks at the interface between putty and stone were observed in such constructions.
which made their sealing impossible, especially when using somewhat porous putty.
The present invention is now a method for sealingly connecting the parts of containers and pipelines ,, the z. B. made of iron, concrete, wood, Kunststof fen and: the like can be executed and which are provided with a cladding consisting of cemented elements made of chemically, mechanically and thermally resistant material. The mentioned after parts of the known flange seals are avoided in that in the end faces to be connected to each other.
Parts of a recess is provided, in which a plastic mass, which hardens after deformation, is embedded and which then forms a seamless sealing surface for receiving a sealing insert. This sealing surface can be provided with grooves and molded into the plastic mass using templates.
As a material for the lining, the so-called cover plates, depending on the chemical, thermal and pressure loads, the following are appropriate to use:
Stoneware, Thermosil, clinker, porcelain, glass, coal, cast basalt, concrete, plastics, ferrosilicon and the like and as putty or filler:
Washer glass putty, synthetic resin putty, cement, bitumen putty or any other plastic material that sets and hardens after deformation. Depending on the material properties, the cover plates made of ferrosilicon, for example, can also be connected to the flanges using the known methods by back casting, welding and soldering of metallic substances. Dovetail-shaped cross-sections of the depressions can advantageously be used.
to anchor the filling compound. Since the plastic compounds used are usually somewhat porous, although they are referred to as technically tight filling compounds, in order to achieve an absolutely tight connection, especially when exposed to temperature and pressure,
the following measure is very beneficial. The shape of the sealing surface and the seal to be accommodated by it can be selected in such a way that, in addition to the main seal on the joint nJosen sealing surface of the actual seal, the cover plates are also sealed against leaks due to cement porosity.
This additional seal can be particularly effective when using machined cover plates. Such flange cladding by cover plates can be laid under compressive stress of the plate and putty material depending on the operating conditions. This method bie tet especially when using brittle materials with low modulus of elasticity and when stressed by increased seal loads, e.g.
B. can achieve very high values in autoclaves, because of the considerable advantages that the compressive stresses of the materials must be overcome before tensile stresses take effect. It is known that the tensile strength of such materials is only a fraction of the compressive strength. This bias also increases the impact resistance of the cover plate seal.
The laying of the cover plates under compressive stress can be achieved in ceramic, sintered, but also metallic, cast materials with mostly lower thermal expansion coefficients than the container material,
that the cover plates and the cement material are laid at a lower temperature than that of the container.
For example, by heating the container and laying the stones and putty at room temperature, the cover plates were placed under compressive stress as the container cooled, while the Behäl ter is under tensile stress. Furthermore, when using special putties, which increase their volume during the setting process through Quel- Jung,
considerable compressive stresses can be achieved in the lining. Pre-tensioning can also be achieved by putting the lined containers under pressure at elevated temperatures.
When using cover plates. From materials with increased thermal conductivity, however, lower compressive stresses will occur due to the better thermal conduction, so that such heat-resistant or fire-resistant linings can also be used when higher working pressures occur in the container.
For such operating conditions, the possibility of being able to connect the container parts using the method described only provides an operationally useful solution.
The method described has considerable advantages, especially for the connec tion of the parts of containers with a large diameter, as they are often used in modern acid technology, where processing necessary after the lining is extremely difficult or impossible to carry out. The sealing surface can be easily and cheaply produced at the assembly site using templates.
Repairs to container parts connected in this way can be carried out on the spot at low cost.
The method described now allows the use of containers that are lined with plates of ceramic origin, for example, absolutely metal-free. Such constructions can therefore replace enamelled and rubber-lined equipment, since the lids can also be perfectly lined with plates.
For the chemical industry, it can be used to deflate reaction kettles for the greatest chemical building stresses caused by aggressive acids with solvents under boiling conditions, for which homogeneous, leaded, enamelled and rubber-lined apparatus are no longer suitable.
Even metal-sensitive reactions can be managed with great security in such containers. Based; some exemplary embodiments are intended to explain the method according to the invention.
Fig. 1 shows in section a connection of boiler 1 and cover 2 made of cast iron, which are lined with ceramic plates 3 and 4, for example. The cement layers 5 and 6 connect the supporting structure 1 and 2 to the panels 3 and 4.
The boiler edge is constructed in such a way that the cover plates 7 can be cemented in between it and: the plate lining 3. The end plate 4 of the lid lining 4a is embedded in the lid edge in such a way that it forms a surface perpendicular to the boiler axis.
In these cover plates 7 and end plates 4, for example, swallow-tailed recesses 8 are provided, which are filled with a deformable mass. By means of a template, the machined edges of the boiler and.
Lid is guided and centered, a sealing surface with groove 9 can be molded into the plastic 'filling compound, which after hardening or. A jointless groove 9 for receiving the sealing insert 10 is formed when the compound is set.
By such a sealing surface with groove 9, the parting line 12 of two cover plates 7 respectively. End plates 4, as is illustrated in the perspective FIG. 5, broken through, and there are no connecting paths that can arise between the plates through heat or stress cracks,
outward more possible. The sealing insert 10 can be dimensioned in such a way that the seal takes place on the jointless sealing surface 9 and at the same time on the cover plates 7.
In FIG. 2, the flange of the boiler 1, which is lined with plates 3, is protected with U-shaped cover plates 7 and with a putty intermediate layer 5 and, as in: FIG. 1, with a seamless sealing surface with grooves 9 in the plastic mass, which is embedded in the recess 8, provided.
Instead of the cover plates, according to Fig. 3, for example, on a concrete container 1 with a dense protection layer 11, a deformable mass -between the lining 3 and the edge .des container 1 is applied, which receives a sealing surface with a groove 9 for receiving the seal by means of a template.
For containers that are stressed by pressure, heat and aggressive acids, the embodiment according to FIG. 4 proves to be very useful.
The filled with deformable mass recess 8 to take on the jointless sealing surface with groove 9 is, partly in the edge of the boiler 1 and partly in the lining 3, in the parting line 5 between the boiler 1 and lining 3 ver sets to a perfect seal of the putty joints and thus prevent leakage due to cement porosity.
The putty joints are usually only gas and. liquid-tight and only prevent the attacking liquids from circulating in the pores of the same if they are closed off from the outside. By sealing on the jointless sealing surface 9 and on the supporting structure 1, an absolute conclusion of the connection is obtained.
The embodiment according to FIG. 5 is used for autoclaves and containers that are subject to the highest thermal and chemical influences; suggested. In particular with simultaneous exposure to acids and solvents, especially at high temperatures, for which:
the putty, but also the sealing material, are only partially durable, a double seal has great advantages. The boiler 1, which is usually clad for such conditions with two plate layers 3 and 3a, receives a cover plate 7, which has two recesses 8 and 8a and thus also two sealing surfaces with grooves 9 and 9a.
For the operating conditions mentioned, the sealing surface 9 is molded, for example, in water glass cement, or not completely, dense mass, while a gas and liquid-tight cement, but only with limited resistance to solvents, is used for the sealing surface 9a.
The selection of the sealing inserts, which are laid in the sealing grooves 9 and 9a, takes place under similar conditions. Also for higher temperatures and high percentage acids, such as B. sulfuric acid, the double seal has great advantages, as two types of cement can be used.