CH649512A5

CH649512A5 - Metallbehaelter und verfahren zu dessen herstellung.

Info

Publication number: CH649512A5
Application number: CH4392/80A
Authority: CH
Inventors: Robert Walker; Joseph A Lane
Original assignee: Amtrol Inc
Priority date: 1979-06-08
Filing date: 1980-06-06
Publication date: 1985-05-31
Also published as: DK151775B; GB2059027A; ATA302080A; US4313400A; FR2458484B1; NL8003271A; JPS6272556U; DE3021378A1; DE3021378C2; DK151775C; GB2059027B; AT379233B; JPS6065292U; DK241680A; FR2458484A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Metallbehälter gemäss dem Gattungsbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäss dem Gattungsbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 14.

Bei der Herstellung der Behälter musste sich die Industrie schon lange mit dem Problem beschäftigen, einen Behälter aus mehreren Teilen zu verschweissen, bei dem eine nichtmetallische Isolierbeschichtung auf der Innenseite angebracht ist. Indem solche Behälter eine weitverbreitete Verwendung in allen möglichen Gebieten erfahren haben, wie Speicher von heissem Wasser, Warmwasseraufbereitung, Akkumulatoren für Warmwasserheizsysteme, Flüssigkeitstransportanlagen usw., ergab sich das Problem, solche Behälter auf ökonomische Weise herzustellen. Durch die verschlossene Form solcher Gefässe ist es weit einfacher, dieselben in verschiedenen Teilen herzustellen, die dann untereinander verschweisst werden. Wenn jedoch eine nichtmetallische Isolierbeschichtung in den Tank einzubringen war, wurde das Problem beim Schweissen der verschiedenen Teile grösser, indem dies ohne Zerstörung der innenliegenden Beschichtung zu geschehen hat. Jeder Bruch oder jede Unterteilung in der Beschichtung kann zu einer Verschmutzung des Tankinhalts und/oder zu Korrosion des Metalls führen.

Ein Vorschlag zur Behebung dieses Nachteils lag darin, die Beschichtung erst dann anzubringen, wenn der Behälter vollständig verschweisst war — dies schränkt jedoch die Arten von Beschichtungen drastisch ein, die auf die Innenwand eines geschlossenen Gefässes aufgebracht werden konnten. Ferner ist ein solches Verfahren auch zeitraubend und teuer, und es besteht keine Sicherheit, dass die Beschichtung die Innenwand des Gefässes vollständig überdeckt.

Wo geschäumtes Material als Isolierbeschichtung verwendet wird, kann es an Ort geschäumt werden. Dies be5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

649512

dingt die Verwendung eines inneren und eines äusseren Gefässes, zwischen denen der Schaum eingebracht wird und sich dort ausdehnen kann. Der Kunststoffinnenbehälter kann als solches inneres Gefäss angesehen werden, aber er kann keinem Druck standhalten. Die Verwendung von zwei Behältern verteuert die Kosten. Der Schaum muss auch in kleinen Partien geschäumt werden, damit die Gase, dia beim Schäumprozess erzeugt werden, vollständig entweichen können und deshalb ist ein solches Verfahren sehr zeitraubend, wenn grosse Behälter zu fabrizieren sind.

Ein anderes Verfahren zu Herstellung von beschichteten Behältern aus mehreren Teilen besteht in bekannter Art darin, einen Formring im Innern des metallischen Behälters in der Nähe des Schweissgebietes anzuordnen. Der Formring ist gewöhnlich ein ringförmiger Metallteil, der beschichtet sein kann und der dazu dient, die beim Schweis-sen erzeugte Hitze abzuführen, so dass diese die Behälterbeschichtung nicht zerstören kann. Aber solche Formringe schützen das Material im Innern des Tanks direkt unterhalb des Rings nicht. Der Nachteil eines solchen Systems ist offensichtlich, indem die Verwendung eines separaten Teils die Kosten und das Gewicht des Behälters vergrössert und trotzdem keinen zufriedenstellenden Beitrag beim Schweissen ergibt.

Es ist auch bekannt, ein Kautschukmaterial als Isolatorband in der Umgebung des Schweissgebietes anzubringen. Aber der Zweck eines solchen Isolatorbandes ist nicht der, die Beschichtung des Behälters zu schützen, weil im Gebiet wo sich das Band befindet keine Beschichtung verwendet wird, sondern um einen Überschlag des Stromes, der zum elektrischen Schweissen verwendet wird zu verhindern.

Typische bekannte Warmwassererzeuger bestehen im allgemeinen aus einem zylindrischen Speicherbehälter und in dessen Innern befinden sich Mittel zum Erwärmen des Wassers. Bei direkt beheizten Wassererwärmern sind die Heizmittel ein Gasbrenner an der Basis des zylindrischen Tanks oder elektrische Heizelemente, die sich in den Tank hinein erstrecken. Das kalte Wasser wird für gewöhnlich oben am Behälter eingeführt und in einem Rohr zu einer Stelle nahe am Boden des Tanks geleitet. Wenn dann das Wasser geheizt wird, steigt dieses und wird durch ein Warmwasserentnahmerohr weggeführt.

Indirekt geheizte Wassererwärmer sind auch bekannt. Sie unterscheiden sich vom vorbeschriebenen direkt beheizten insofern, als dass Heizwasser im Aufbewahrungsbehälter nicht weggeführt und verwendet wird, sondern nur als Wärmeaustauschermedium dient. Das kalte Wasser im Behälter wird durch einen Wärmeaustauscher mittels des aufgeheizten Wassers erwärmt. Es besteht deshalb kein direkter Kontakt mit dem Heizmittel oder dem erwärmten Wasser.

Die meisten bisher bekannten Wasserwärmer, ob direkt oder indirekt beheizt, eine Art von Isolation rund um die Aussenwand auf, um keinen Wärmeverlust infolge von Strahlung zu erleiden. Kompakte, flexible Isolationen werden rund um den Tank gelegt und mittels einer Aussenwand an Ort gehalten.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung einen Behälter und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, bei dem die erwähnten Probleme nicht auftreten.

Erfindungsgemäss wird dies durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruchs 1 erreicht. Die Verfahrensmerkmale finden sich im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruchs 14.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Aufriss zum Teil im Schnitt eines beschichteten Metallbehälters gemäss der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine gedehnt dargestellte und perspektivische Ansicht des Behälters nach Fig. 1 und

Fig. 3 einen Aufriss zum Teil geschnitten eines indirekt beheizten Wassererwärmers gemäss der Verwendung nach der Erfindung.

Der Behälter gemäss der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt und weist einen einstückigen, inneren Kunststoffbehälter 10, eine geschäumte Beschichtung 12 und einen metallischen Behälter 14 auf. Der Kunststoffbehälter 10 kann aus jedem beliebigen starren oder halbstarren Kunststoffmaterial bestehen, selbstverständlich in Abhängigkeit von der Art der Flüssigkeit, die im Behälter aufzubewahren ist. Der metallische Behälter 14 besteht gemäss der Zeichnung aus einer unteren und einer oberen Partie 14a und 14b, die in einer horizontalen Ebene etwa in deren Mitte getrennt sind. Dieser Aufbau ist mehr nur zur Erläuterung gedacht und es wird als selbstverständlich angesehen, dass der Behälter aus einer beliebigen Anzahl von Teilen, die entweder horizontal oder vertikal oder in einer andern Richtung unterteilt sein können. Die untere Behälterpartie zeigt zwei Anschlussmittel 16, die mit einem Rohrsystem verbunden werden können, um den Behälter zu füllen oder zu entleeren, oder wenn der Behälter in einem Flüssigkeitssystem beliebiger Art verwendet ist, können die Anschlüsse 16 die Mittel angeben, über die der Behälter mit diesem System verbunden sein kann. Der metallische Behälter 14 kann aus einem beliebigen Metall bestehen, z.B. aus Stahl, Titan, Aluminium usw. Die Anschlussmittel 16 sind mit dem Innenraum des Kunststoffbehälters 10 verbunden. Gewindeteile 19 des Kunststoffbehälters 10 durchdringen die unteren Löcher in der geschäumten Beschichtungshälfte 12c und 12b, die durch untere Schlitze 24a und 24b gebildet werden und die eng anschliessend an die Anschlussmittel 16 anliegen. Es genügt hier festzuhalten, dass Anschlussmittel, die beim Ausführungsbeispiel in der unteren Hälfte vorgesehen sind, grundsätzlich an jeder Stelle des Tanks vorgesehen sein können, weil dieselben keinen Einfluss auf die Erfindung ausüben.

Der innere Kunststoffbehälter 10 ist vorzugsweise aus Polyäthylen hergestellt und weist eine Wandstärke zwischen 1,5 und 4 mm auf. Es ist offensichtlich, dass jeder andere Kunststoff oder auch Kautschuk verwendet werden kann, solange es nicht das Wasser (oder einen andern Inhalt) im innern Kunststoffbehälter 10 verschmutzt und Korrosion des metallischen Behälters 14 selbst verhindert. Polyäthylen kann für Temperaturen bis zu 85°C verwendet werden.

Wie in den Figuren dargestellt, kann die Isolierbeschichtung 12, die aus Urethanschaum oder einem andern geschäumten Material je nach Verwendung des Behälters bestehen kann, eine Vertiefung 12a auf der Aussenfläche rund um den Umfang herum an einer Stelle, wo sich der untere und der obere Teil des Metallbehälters treffen, haben. Dies dient zur Aufnahme der Hitzeabschirmung 18, die in diesem Fall die Form eines ringförmigen Bandes aufweist und vorzugsweise aus einem temperaturbeständigem Silikonkautschuk besteht. Die Isolierbeschichtung 12 hilft zur Verkleinerung des Wärmeverlusts infolge von Strahlung. Die obere Behälterpartie 14b weist zwei Anschlussmittel 20 auf, die mit dem Innenraum im Kunststoffbehälter 10 verbunden sind. Stutzen 21 des Kunststoffbehälters 10 durchdringen obere Löcher in den geschäumten Isolierbeschichtungshälf-ten 12c und 12b, die in oberen Schlitzen 25a und 25b gebildet sind und liegen eng an den Innenseiten der Anschlussmittel 20 an. Eine Abschlussplatte 22 ist an die Bodenpartie 23 des Behälters 10 angeschraubt.

Um den Behälter zusammenzusetzen, wird der einteilige innere Plastikbehälter 10 innerhalb der vertikal geteilten,

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

649512

4

geschäumten Isolierbeschichtungshälften 12b und 12c eingesetzt, und diese drei Teile werden dann zusammen in die untere Behälterpartie 14a eingesetzt. Obwohl zwei Hälften 12b und 12c gezeigt sind, wird als selbstverständlich erachtet, dass die Isolierbeschichtung 12 in vertikaler Richtung in mehrere Abschnitte geteilt werden kann, um die Handhabung entsprechend der Grösse des herzustellenden Tanks zu erleichtern. Die wärmebeständige Hitzeabschirmung 18 aus Silikonkautschuk wird dann in die periphere Vertiefung 12a auf der Isolierbeschichtung eingelegt und kann dort durch jedes bekannte Mittel befestigt werden. Die obere Behälterpartie 14b wird dann über diesen Zusammenbau gesetzt, so dass der periphere Flansch 14c auf der oberen Kante der unteren Tankpartie 14a ruht. Der derart zusammengestellte Behälter wird dann an der Verbindungsstelle zwischen dem Behälterteil 14a und dem Behälterteil 14b durch ein bekanntes Schweissverfahren verbunden. Die Hitzeabschirmung 18 isoliert den Urethanschaum 12 und den nichtmetallischen inneren Behälter 10 vor Beschädigung infolge der Hitze, die während des Schweissverfahrens erzeugt wird. Nach dem Schweissen ist der Behälter betriebsbereit.

Obwohl damit ein Verfahren zum Zusammenbau für einen Behälter mit vertikaler Hauptachse beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, dass dasselbe Verfahren auch für Behälter mit horizontaler Achse anwendbar ist. Auch kann der metallische Behälter 14 in mehr als zwei Teile, wie beschrieben, geteilt sein, dies in Abhängigkeit von den Abmessungen des fertigen Produkts. Der nichtmetallische, beschichtete Behälter gemäss der Erfindung kann zur Aufbewahrung von Flüssigkeiten (flüssiger oder gasförmiger Aggregatzustand) benützt werden, und es können auch chemische Reaktionen in diesem Behälter durchgeführt werden. Der vollständig beschichtete Behälter (unter Druck setzbar) kann als Warmwasservorratsbehälter verwendet werden oder dann als Trinkwasserbehälter, als Chlorgasbehälter, zur Speicherung von mit Sonnenenergie erwärmtem Wasser, als Vorratsbehälter für Trinkflüssigkeit wie kohlensäurehaltige Getränke, alkoholische Getränke, Sirupe, pharmazeutische Produkte und dgl. oder auch als Behälter zur Aufbewahrung und zum Transport von Insektiziden, Fungiziden, Pestiziden und anderen Chemikalien.

Der indirekt beheizte Boiler gemäss der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt, und dabei ist derselbe Behälter wie in Fig. 1 verwendet, mit Ausnahme, dass ein Wärmeaustauscher 26 eingebaut ist. Der Wärmeaustauscher 26 erstreckt sich in das Innere des nichtmetallischen Behälters 10, und dessen Einlassrohr 27 und Auslassrohr 28 durchdringen die Bodenplatte 22, die die Bodenöffnung 23 verdeckt. Anstelle des glattwandigen Wärmeaustauschers 24 kann ein gerippter Wärmeaustauscher oder dgl. verwendet sein.

s Der Wärmeaustauscher 26 hat seine Anschlüsse, das Einlassrohr 27 und das Auslassrohr 28 ausserhalb der Bodenplatte 22. Das Einlassrohr 27 und das Auslassrohr 28 sind mittels eines Heizers 31 über Leitungen 29 und 30 verbunden, wobei diese Leitungen nur schematisch in Fig. 5 io dargestellt sind. Der Heizer 31 kann ein bekanntes Gerät zum Erwärmen von Wasser, wie mit Elektrizität oder Gasbrenner sein. Ein Pumpe kann auch verwendet werden, um das Warmwasser vom Heizer 31 durch den Wärmeaustauscher 26 und zurück zum Heizer 31 zu zirkulieren. Es er-15 scheint nicht notwendig zu sein, diese Pumpe oder deren Anschlüsse im Detail zu beschreiben, weil eine solche zu den allgemeinen Kenntnissen eines Fachmanns gehören.

Kaltwasser wird dem nichtmetallischen Behälter 10 durch einen Bodenanschluss 16 zugeleitet, durch den der Innen-20 räum des Kunststoffbehälters 10 mit äusseren Leitungen zur Kaltwasserzufuhr verbunden ist. Das Wasser wird, nachdem es erwärmt wurde, durch einen Deckenanschluss 20 abgeführt, der auch wieder mit externen Leitungen verbunden ist. Die Anschlüsse 16 und 20 können Standardrohranschlüsse 25 an ihrer Aussenseite aufweisen, um die Verbindung mit den genannten Leitungen zu erleichtern. Es sind zwei Decken-und zwei Bodenanschlüsse gezeigt. Dabei wird vorausgesetzt, dass jede Anzahl von Anschlüssen verwendet werden könnte. Die Bodenanschlüsse 16 können in einer Variante 30 in der Bodenplatte 22 angeordnet sein.

Im Betrieb wird das kalte Wasser in den Kunststofftank 10 mittels bekannter Pumpmittel oder durch den normalen Leitungsdruck eingeführt. Heisses Wasser wird durch den Wärmeaustauscher 26 zirkuliert, so dass er seine Wärme an 35 das kalte Wasser innerhalb des Behälters abgibt. Das Wasser innerhalb des Wärmeaustauschers 26 kehrt dann wieder zum Heizer über die Leitungen 28, 30 zurück, um dort wieder erwärmt zu werden. Das Wasser innerhalb des Kunststofftanks, das nun aufgewärmt wird, kann durch die Dek-40 kenanschlüsse 20 entnommen werden. Der Kunststofftank 10 verhindert eine Verschmutzung des Wassers, so dass es für den menschlichen Gebrauch geeignet bleibt.

Es wird vorausgesetzt, dass die vorangehende Beschreibung des Behälters und des Verfahrens zu seiner Herstel-45 lung lediglich zur Illustration verstanden werden, und dass verschiedene Modifikationen möglich sind, ohne den Schutzumfang gemäss den Patentansprüchen zu erweitern.

v

3 Blätter Zeichnungen

Claims

649512

2

PATENTANSPRÜCHE

1. Metallbehälter, gekennzeichnet durch a) einen aus mehreren Teilen bestehenden metallischen Aussenbehälter mit unter sich verschweissten Teilen,

b) eine Isolierbeschichtung innerhalb des genannten aus mehreren Teilen bestehenden Aussenbehälters,

c) eine Hitzeabschirmung zwischen dem Aussenbehälter und der Isolierbeschichtung, die wenigstens in der Umge-bund der geschweissten Verbindungen des Aussenbehälters angeordnet ist, um eine Beschädigung oder Zerstörung der Isolierbeschichtung infolge der während des Schweissens erzeugten Hitze zu verhindern.
2. Metallbehälter nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch einen Innenbehälter aus Kunststoff innerhalb der Isolierbeschichtung.
3. Metallbehälter nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hitzeabschirmung aus wärmefestem Silikonkautschuk besteht.
4. Metallbehälter nach Patentanspruch 3, dadurch ge-kennzeichnt, dass die Isolierbeschichtung aus einem Ure-thanschaum besteht.
5. Metallbehälter nach Patentanspruch 1 als indirekt beheizter Warmwasseraufbereiter, gekennzeichnet durch einen Innenbehälter aus nichtmetallischem Material innenseitig der Isolierbeschichtung, durch Mittel zum Einführen von zu erwärmendem Wasser in den Innenbehälter und zur Entnahme desselben und durch Wärmetauschermittel innerhalb des Innenbehälters, um Wärme aus einer durch diese fliessende Flüssigkeit auf das Wasser im Innenbehälter zu übertragen.
6. Metallbehälter nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hitzeabschirmung aus wärmebeständigem Silikonkautschuk oder einem gleicherweise wärmebeständigen Material mit niedrigem Wärmeleitkoeffizient besteht.
7. Metallbehälter nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierbeschichtung aus einem Ure-thanschaum besteht.
8. Metallbehälter nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauschermittel aus mit Rippen versehenen Rohren oder glatten Rohren bestehen.
9. Metallbehälter nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorhanden sind, um die erwärmte Flüssigkeit im Wärmeaustauschermittel zu zirkulieren.
10. Metallbehälter nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit Wasser ist.
11. Metallbehälter nach Patentanspruch 5 mit einem Innenbehälter aus Kunststoff oder Kautschuk.
12. Metallbehälter nach Patentanspruch 5 mit einem Innenbehälter aus Polyäthylen.
13. Metallbehälter nach Patentanspruch 12 mit einem Innenbehälter mit einer Wandstärke zwischen 1,5 und 4 mm.
14. Verfahren zur Herstellung eines Metallbehälters nach Patentanspruch 2, gekennzeichnet durch a) Anbringen der Isolierbeschichtung um den Innenbehälter herum, derart, dass dessen Aussenfläche vollständig bedeckt ist,

b) Einbringen des erhaltenen Produktes in einen Teil des aus mehreren Teilen bestehenden Metallbehälters,

c) Anbringen einer Hitzeabschirmung auf dem Umfang der Isolierbeschichtung in der Umgebung der Verbindungsstellen des Aussenbehälters zwischen diesem und der Isolierbeschichtung,

d) Anbringen von wenigstens einem weiteren Teil des Aussenbehälters über die Isolierbeschichtung, derart, dass sich die Hitzeabschirmung zwischen der Verbindungsstelle der Teile des Aussenbehälters und der Isolierbeschichtung befindet, und e) Verschweissen der metallischen Teile.
15. Verfahren nach Patentansprach 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Hitzeabschirmung aus Silikonkautschuk besteht.
16. Verfahren nach Patentanspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierschicht aus Urethanschaum besteht.
17. Verfahren nach Patentanspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der aus mehreren Teilen bestehende Aussenbehälter eine obere und eine untere Partie aufweist, welche Partien in einer im wesentlichen horizontalen Ebene miteinander verschweisst werden.
18. Verfahren zur Herstellung eines Metallbehälters nach Patentanspruch 5, gekennzeichnet durch:

a) Anordnen der Isolierbeschichtung um den Kunststoffinnenbehälter herum, derart, dass dessen Aussenfläche vollständig bedeckt ist,

b) Einsetzen des derart beschichteten Innenbehälters in einen Teil des Aussenbehälters,

c) Anbringen einer Hitzeabschirmung auf dem Umfang der Isolierbeschichtung im Gebiet der Verbindimg der Teile des Aussenbehälters,

d) Anbringen von wenigstens einem weiteren Teil des Aussenbehälters über die Isolierbeschichtung, derart, dass sich die Hitzeabschirmung zwischen der Verbindungsstelle der Teile des Aussenbehälters und der Isolierbeschichtung befindet,

e) Verschweissen der metallischen Teile, und f) Einsetzen eines Wärmeaustauschermittels in den Kunststoffinnenbehälter.