CH668717A5

CH668717A5 - Verfahren zum aufbringen eines fliessfaehigen stoffes auf die innenflaeche eines hohlkoerpers und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens.

Info

Publication number: CH668717A5
Application number: CH2682/86A
Authority: CH
Inventors: Beat Eckert; Guido Huber; Norbert Richle
Original assignee: Lonza Ag
Priority date: 1986-07-03
Filing date: 1986-07-03
Publication date: 1989-01-31
Also published as: US4790263A; JPS6313614A; DE3762632D1; SU1620042A3; EP0250881A1; MX170547B; CA1261684A; ES2015918B3; EP0250881B1; JPH0771689B2

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufbringen eines fliessfähigen Stoffes auf die Innenfläche eines Hohlkörpers und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es sind ein Verfahren gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zum Entzundern der Innenfläche glühender Luppen bei der Herstellung nahtloser Rohre und eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 4 zur Durchführung dieses Verfahrens bekannt (EP-A-0 133 937). Bei diesem Verfahren und mit dieser Einrichtung wird der mit dem Stoff, nämlich einem Entzunderungsmittel, belade-ne Trägergasstrom mit dem Drall unmittelbar durch den Hohlkörper, nämlich die glühende Luppe, geleitet. Dabei wird durch den Drall eine gleichmässigere Verteilung des Stoffes im Trägergas und durch die infolge des Dralles auftretende Fliehkraft ein grösserer Teil des Stoffes auf die Innenfläche des Hohlkörpers gebracht, ohne der Schwerkraft zu folgen.

Der beladene Trägergasstrom mit dem Drall muss zuerst die im Hohlraum ruhende Luft durch den Hohlraum hindurch und aus diesem heraus drängen. Dabei wird ein Teil seines Dralls an diese Luft übertragen und geht für das Aufbringen des Stoffes auf die Innenfläche des Hohlkörpers verloren. Wenn der beladene Trägergasstrom durch den Hohlraum strömt, sind seine Geschwindigkeit und sein Drall in der Nähe der Innenfläche kleiner als in der Mitte des Hohlraumquerschnitts. Die Strömung wird laminar wegen der Reibung an der Innenfläche, besonders wenn diese rauh, z.B. im Falle einer Luppe, mit einer Zunderschicht überzogen ist. Insgesamt ist nur ein Teil des dem beladenen Trägergasstrom erteilten Dralls zum Aufbringen des Stoffes auf die Innenfläche wirksam.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, das Verfahren und die Einrichtung der genannten Art zu verbessern, um einen grösseren Teil des Stoffes, mit dem der Trägergasstrom, dem der Drall erteilt wurde, beladen ist, auf die Innenfläche des Hohlkörpers zu bringen. Dabei ist Drall im Sinne einer Schraubbewegung oder schrau-benlinienförmigen Bewegung zu verstehen.

Die durch die Erfindung erzielten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass der beladene Trägergasstrom mit dem Drall beim Eindringen in den Hohlraum nicht auf ruhende Luft trifft, sondern auf den zusätzlichen, nicht beladenen Gasstrom, der in derselben Richtung und mit einem Drall desselben Drehsinnes wie der beladene Trägergasstrom bereits durch den Hohlraum füesst. Dadurch wirkt der beladene Trägerstrom sofort mit seiner ganzen Geschwindigkeit und dem ganzen ihm erteilten Drall für das Aufbringen des Stoffes auf die Innenfläche, von einem Hohlraumende zum anderen. Wenn der zusätzliche Gasstrom während wenigstens eines Teiles der Dauer des beladenen Trägergasstromes fortgesetzt wird, kann während dieser Zeit der durch Reibung des beladenen Trägergasstromes an der Innenfläche verursachte Geschwindigkeits- und Drallverlust durch die

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Wirkung des zusätzlichen Gasstromes aufgehoben werden, so dass insgesamt ein Drall zur Wirkung kommt, der dem dem Trägergasstrom erteilten Drall je nach Geschwindigkeit und Drall des zusätzlichen Gasstromes gleich, aber auch grösser (oder auch kleiner) sein kann als jener. Indem der zusätzliche Gasstrom an einer oder in Teilströmen an mehreren gleichmässig verteilten Stellen des Umfangs des Hohlraums in diesen geleitet wird, kann erreicht werden, dass der zusätzliche Gasstrom nur nahe der Innenfläche des Hohlraumes wirkt. Insgesamt wird die Wirksamkeit des bekannten Verfahrens bzw. der bekannten Vorrichtung durch die Erfindung erheblich verbessert. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungen der Erfindung gehen aus der weiter unten folgenden Beschreibung eines Ausführungsweges der Erfindung hervor.

Sowohl das Trägergas als auch das zusätzliche Gas, das nicht mit dem Stoff beladen wird, können je nach der Art des Stoffes, des Materials des Hohlkörpers oder der Anwendung des Verfahrens bzw. Verwendung der Einrichtung Luft oder ein anderes, insbesondere inertes Gas oder ein Gasgemisch und brauchen nicht gleich zu sein, zumal das eine zuerst mit dem Stoff und erst später zusammen mit dem Stoff und das andere zuerst allein und gegebenenfalls später zusammen mit dem Trägergas-Stoff-Gemisch mit der (im Falle einer glühenden Luppe heissen) Innenfläche des Hohlraums in Berührung kommt. Auch könnte das andere Gas eine Flüssigkeit in gasförmiger Phase oder ein Aerosol sein oder enthalten.

Der fliessfähige Stoff kann je nach Anwendung des Verfahrens bzw. Verwendung der Einrichtung eine Halbflüssigkeit, eine Paste, ein schmelzflüssiges oder partikelförmiges Gut, wie Pulver, körniges Gut, kurze Fasern oder Späne,

eine Flüssigkeit oder ein Gemisch solcher Stoffe sein.

Die den Hohlraum verlassende, das Trägergas und das zusätzliche Gas sowie einen Rest des Stoffes enthaltende Gasströmung kann zur Unterstützung der Strömung im Hohlraum abgesaugt werden, wobei der Rest des Stoffes, wenn dieser aus feinen Partikeln besteht, in einem Abscheider zwecks weiterer Verwendung abgeschieden werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer nur einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine perspektivische Ansicht einer teils geschnittenen Einrichtung zur Durchführimg des Verfahrens zum Aufbringen eines fliessfähigen Stoffes auf die Innenfläche eines Hohlkörpers, dessen Hohlraum durchgehend und wenigstens annähernd zylindrisch ist.

Diese Einrichtung ist insbesondere für die Anwendung des Verfahrens zum Aufbringen eines fliessfähigen Entzun-derungsmittels auf die Innenfläche von Luppen bei der Herstellung nahtloser Rohre geeignet. Ihr im Zusammenhang mit der Erfindung wesentlicher Teil ist ein Durchlassorgan 1 für einen mit dem Stoff beladenen Trägergasstrom. Im Durchlassraum 2 des Durchlassorgans 1 sind Leitschaufeln 3 angeordnet, die einen Drallgeber für den beladenen Trägergasstrom bilden. Erfindungsgemäss ist das Durchlassorgan 1 mit einer Zufuhrvorrichtung, in der Zeichnung mit Düsen 4 für ein zusätzliches, nicht mit dem Stoff beladenes Gas versehen, deren Ausströmrichtungen windschief zur Achse des Durchlassraumes 2 angeordnet sind, um diesem Gas einen Drall mit dem Drehsinn 5 des durch die Leitschaufeln 3 gebildeten Drallgebers zu erteilen. In der Zeichnung ist dies ein Rechtsdrall. Die Düsen 4 können als Lavaldüsen ausgeführt sein.

Die Zuleitung 7 für das beladene Trägergas ist zusammen mit dem Durchlassorgan 1 durch eine Verschiebeeinheit 8 mit einem Schubweg von z.B. 40 cm und eine biegsame Muffe 9 geführt, die es ermöglichen, das Durchlassorgan 1

an den Hohlraum heranzuführen, in bezug auf diesen zu zentrieren und wieder zurückzuziehen.

Das Durchlassorgan 1 ist konisch als Diffusor ausgeführt. Für Hohlräume kleineren Durchmessers kann jedoch eine zylindrische Ausführung zweckmässig sein. Zwischen dem Ende (Mundstück 16) der Zuleitung 7 und dem Eingang des Durchlassorgans 1 ist ein am Umfang offener Zwischenraum 12 von z.B. 15—35, vorzugsweise 20—30 mm Länge, wodurch der bei Strahlapparaten (Strahlpumpen, Zerstäubern) bekannte Effekt erzielt wird, der zu einer besseren Verteilung des Stoffes im das Durchlassorgan verlassenden Trägergasstrom bewirkt. Wenn der Zutritt von Luft zum beladenen Trägergasstrom unerwünscht ist, kann ein nach aussen geschlossener, den Zwischenraum umschliessender Ringraum mit Gaszufuhr vorgesehen werden. Längs des Zwischenraumes 12 verlaufen zu den Düsen 4 führende Leitungen 13, die an einen Teil der Zuleitung 7 umschliessenden Zylinder 14 angeschlossen sind, der einen Anschluss 15 für die Zufuhr des zusätzlichen Gases hat.

Im Durchlassraum 2 ist ein in Strömungsrichtung konisch erweiterter Verdrängerkörper 18, im Falle des Diffu-sors ein Diffusorkonus angeordnet, der hohl und an beiden Enden offen ist, um die genannte, bei Strahlapparaten bekannte Wirkung zu unterstützen.

Das Durchlassorgan 1 bzw. der Diffusor hat einen doppelten Mantel 20 mit einer Zuleitung 21 und einer nicht dargestellten Ableitung für Kühlwasser und der Verdrängungskörper 18 bzw. Diffusorkonus ist hohl ausgeführt, um die Erwärmung durch Wärmestrahlung der glühenden Luppe klein zu halten. Aus diesem Grunde sind auch die Leitschaufeln 3 möglichst gut wärmeleitend mit dem gekühlten Mantel verbunden, z.B. angeschweisst.

Die Leitschaufeln 3 sind im Querschnitt rinnenartig und in ihrer Längsrichtung gekrümmt, so dass die hohle Seite jeder dieser Krümmungen in Richtung des Drehsinns 5 des bewirkten Dralls liegt. Der Krümmungsradius des Rinnenprofils nimmt in Strömungsrichtung zu, entsprechend der Zunahme des Durchmessers des konischen Diffusors. Bei einem zylindrischen Durchlassorgan können die Leitschaufeln wendelartig (ohne die Krümmungen) sein.

Die Leitschaufeln 3 können abweichend von der gezeichneten Ausführung am Ausgang des Durchlassorgans z.B. 5 cm weit herausragende (nicht dargestellte) Enden haben, deren Breite in Strömungsrichtung so abnimmt, dass der Leitschaufelkranz im Bereiche dieser Enden konisch verjüngt ist, um beim Heranführen des Durchlassorgans 1 an den Hohlkörper in dessen Hohlraum zu greifen und jenen in bezug auf diesen zu zentrieren.

Die Düsen 4 zur Zufuhr des zusätzlichen, nicht mit dem Stoff beladenen Gases sind am Ausgang des Durchlassorgans 1 je am Ende einer Leitschaufel 3 so windschief zur Achse 6 des Durchlassraums 2 angeordnet, dass der Drallwinkel (den eine an die dem Drall entsprechende Schraubenlinie gelegte Tangente mit der Schraubenlinienachse bildet) grösser (der Steigungswinkel dieser Schraubenlinie also kleiner) als der Drallwinkel (bzw. der Steigungswinkel) des Dralles des mit dem Stoff beladenen Trägergasstromes ist.

Bei einem konisch erweiterten Durchlassorgan (Diffusor 1) können drei bis sechs, vorzugsweise vier Leitschaufeln, bei einem zylindrischen Durchlassorgan können vier bis zwölf, vorzugsweise sechs bis zehn Leitschaufeln vorgesehen sein. Zweckmässig ist am Ende jeder zweiten Leitschaufel 3 eine Düse 4 angeordnet. Der Winkel an der Kegelspitze des Verdrängerkörpers 18 kann für einen Hohlraumdurchmesser von 15—20 cm 35 Grad, für kleinere Hohlraumdurchmesser 30 Grad und für grössere Hohlraumdurchmesser 40 Grad betragen. Bei einem konisch erweiterten Durchlassorgan (Diffusorkonus) 1 kann der Winkel an dessen Kegelspitze

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gleich dem des Verdrängerkörpers 18 sein. Bei Verwendung der Einrichtung zum Entzundern von Luppen ist der Innen-durchmesser des Mundstücks 16 am Ende der Zufuhrleitung 7 für den beladenen Trägergasstrom zweckmässig 10 mm, wenn pro Luppe 100—150 Gramm pulverförmiges Entzun-derungsmittel verwendet werden, bzw. bis 30 mm, wenn jeweils ca. 400 Gramm Entzunderungsmittel verwendet werden.

Zur Anpassung an Hohlräume verschiedener Durchmesser können Durchlassorgane 1 unterschiedlicher Grössen, auch mit unterschiedlichen Drallwinkeln, insbesondere konische Durchlassorgane für grössere Durchmesser und zylindrische für kleine Durchmesser wahlweise einzeln am Endstück der Rohrleitung 7 für den beladenen Trägergasstrom befestigbar sein.

Nach dem Verfahren wird beispielsweise zum Entzundern der Innenfläche glühender Luppen für die Herstellung nahtloser, 4 bis 12 Meter langer Rohre mit einem Innendurchmesser von 10 bis 35 cm die glühende Luppe so an die Einrichtung herangeführt, dass der Luppenhohlraum hinreichend koaxial zum Durchlassraum des Durchlassorgans ist. Dazu wird die Einrichtung durch Betätigung der Verschiebeeinheit 8 nahe an den Hohlraum herangebracht und erforderlichenfalls zentriert, wobei die Muffe 9 nachgibt und gegebenenfalls das (nicht dargestellte) konisch verjüngte Schaufelkranzende als Zentriermittel in den Hohlraum geführt wird. Dann wird zuerst nicht mit dem Entzunderungsmittel beladene Luft mit einem Druck von beispielsweise 6 bar dem Anschluss 15 zugeführt und durch die Düsen 4 in den Hohlraum geblasen. Dabei entstehen zwei schraubenli-nienförmige, axial gegeneinander versetzte Strömungen dieser Luft im Hohlraum. Nach 0,5 bis 3 Sekunden wird eine unter einem Druck von z. B. 6 bar stehende, mit dem Entzunderungsmittel beladene Luftmenge von 15 bis 20 Liter (entsprechend 90 bis 120 Liter bei Normaldruck) der Zuleitung 7 zugeführt, ihr wird im Durchlassraum 2 des Durchlassorgans 1 ein Drall erteilt, mit dem sie durch den Hohlraum zusammen mit dem nicht beladenen Luftstrom strömt. Der Drallwinkel der beiden Luftströme ist zweckmässig umso grösser, je grösser der Durchmesser des Hohlraumes der Luppe ist. Dieser Winkel kann 30 bis 60 Grad für Durchmesser von 10 bis 35 cm betragen. Nachdem die mit dem Entzunderungsmittel beladene Luftmenge durch den Hohlraum geströmt ist, wird die Zufuhr der nicht beladenen Luft unterbrochen und die Einrichtung mittels der Verschiebeeinheit 8 zurückgezogen. Daraufhin kann die nächste Luppe entzundert werden.

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1 Blatt Zeichnungen

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1. Verfahren zum Aufbringen eines fliessfähigen Stoffes auf die Innenfläche eines Hohlkörpers mit einem durchgehenden, wenigstens annähernd zylindrischen Hohlraum, bei dem ein mit dem Stoff beladener Trägergasstrom nach einer Drallerteilung axial durch den Hohlraum geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder sowohl vor als auch während wenigstens eines Teiles der Dauer des Hindurchlei-tens des beladenen, mit dem Drall versehenen Trägergasstromes durch den Hohlraum ein zusätzlicher, nicht mit dem Stoff beladener Gasstrom mit einem dem Drall des beladenen Trägergasstromes gleichgerichteten Drall axial durch den Hohlraum geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Gasstrom mit einem Drall, dessen Drallwinkel kleiner als der des beladenen Trägergasstromes ist, durch den Hohlraum geleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Gasstrom an gleichmässig auf den Umfang des Hohlraums verteilten Stellen in den Hohlraum geleitet wird, um in mehreren, schraubenlinienförmig an der Innenfläche verlaufenden Teilströmen durch den Hohlraum zu strömen.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1—3, mit einem Durchlassorgan (1) für den mit dem Stoff beladenen Trägergasstrom, in dessen Durchlassraum (2) ein Drallgeber (3) angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (4) zur Zufuhr des zusätzlichen Gasstromes zum beladenen Trägergasstrom in dessen Richtung und mit einem Drall, dessen Drehsinn dem des beladenen Trägergasstromes gleichgerichtet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchlassorgan (1) einen Abstand (12) von einem Austrittsmundstück (16) einer Zuleitung (7) für den beladenen Trägergasstrom hat.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch den Drallgeber für den beladenen Trägergasstrom bildende, im Drallwinkel zur Achse (6) des Durchlassraumes (2) verlaufende Leitschaufeln (3), die rinnenartig, mit in Strömungsriehtung zunehmendem Krümmungsradius mit der hohlen Rinnenseite in Richtung des Drehsinns (5) des Dralls gekrümmt und/oder in Längsrichtung so gekrümmt sind, so dass der Drallwinkel in Strömungsrichtung zunimmt.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4—6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drallgeber für den beladenen Trägergasstrom bildende Leitschaufeln aus dem Ausgang des Durchlassorgans (1) herausragende Enden haben, deren Breite in Durchlassrichtung so abnimmt, dass der Leitschaufelkranz im Bereich dieser Enden konisch vequngt ist, um als in den Hohlraum greifende Zentriermittel zum Zentrieren des Durchlassorgans in bezug auf den Hohlraum zu dienen.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4—7, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlassraum (2) des Durchlassorgans (1) zylindrisch oder zur Bildung eines Diffusors in Durchlassrichtung wenigstens annähernd konisch erweitert ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4—8, dadurch gekennzeichnet, dass im Durchlassraum (2) des Durchlassorgans (1) ein hohler, an beiden Enden offener in Durchlassrichtung konisch erweiterter Verdrängerkörper oder Diffu-sorkonus angeordnet ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4—9, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchlassorgan (1) einen doppelwandigen Mantel (20) für ein Kühlmittel oder einen Wärmeträger hat.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4—10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Zufuhr des zusätzlichen,

nicht mit dem Stoff beladenen Gasstromes mit dessen Drall mehrere Düsen (4) am Ausgang des Durchlassorgans (1) gleichmässig auf dessen Umfang verteilt angeordnet zweckmässig je an einer von mehreren, den Drallgeber für den beladenen Trägergasstrom bildenden Leitschaufeln (3) befestigt sind.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen Lavaldüsen sind.