In der chemischen, pharmazeutischen
und metallverarbeitenden Industrie werden vielfach Vorrichtungen,
wie Apparate, Behälter
oder Kolonnen, mit chemikalienbeständigen Auskleidungen eingesetzt,
um den direkten Kontakt von aggressiven, korrosiven Chemikalien
mit korrosionsempfindlichen Trägermaterial,
aus denen die Vorrichtungen aufgebaut sind, beispielsweise mit Stahl,
zu vermeiden. In erster Linie dienen diese Auskleidungen dem Korrosionsschutz
des Trägermaterials.
In der pharmazeutischen Industrie dienen diese aber auch dem Produktschutz
vor einer unerwünschten
Verunreinigung mit Metallionen.
Bei derartigen mit Auskleidungen,
sogenannten Linern, versehenen Vorrichtungen werden die Auskleidungen
in geeigneter Form auf mindestens einer Oberfläche der Vorrichtung, beispielsweise
auf die Innenwand eines Behälters,
aufgebracht. Aus fertigungstechnischen Gründen ist die Auskleidung aus
Teilstücken
zusammengesetzt, deren Nähte
durch Verklebung oder insbesondere Verschweißen abgedichtet sind. Beim
Betrieb derartiger Vorrichtungen hat sich herausgestellt, dass an
den Nähten
immer wieder Undichtigkeiten auftreten, die zum Versagen der Vorrichtung
und/oder zu unerwünschten
Ausfallzeiten führen.
Bei Vorrichtungen, die beim Betrieb
mit korrodierenden Medien in Kontakt kommen, hat sich der Einsatz
von fluorierten Polymeren als Linermaterialien besonderes bewährt. Fluorierte
Polymere werden sowohl festhaftend am Trägermaterial (verbundfest) als
auch in Form von sog. "Lose-Hemd Auskleidungen" eingesetzt. Hinreichend
dicke Materialdicken minimieren Diffusion und Permeation der Betriebsmedien
und Produkte in und durch die Auskleidung hindurch.
Mittels fluorierter Kunststoffauskleidungen wird
auf diese Weise deren universelle Chemikalienbeständigkeit
und gute thermische Stabilität
mit der hohen mechanischen Festigkeit der tragenden Stahlteile verbunden.
Die
DE-A-28 39 036 beschreibt ein elektrisch leitfähiges Bahnmaterial.
Aus der
EP-A-896,934 ist
ein Transportsack aus Gewebe- und/oder Folienmaterial bekannt, der aus
zwei leitfähigen
Außenschichten
und einer Zwischenschicht besteht, welche mit den beiden Außenschichten
verbundene Verbindungsleiter aufweist.
Aus der
US-A-4,110,739 ist bereits
bekannt, faserverstärkte
Kunststoffgefäße, die
im Innern mit korrosionsbeatändigem
Kunststoff beschichtet sind, mit einer Leckageanzeige zu versehen.
Zu diesem Zweck wird zwischen Außenwand und Auskleidung eine
Zwischenschicht aus elektrisch leitfähigem Material laminiert, die über eine
Anzeigevorrichtung mit einer Elektrode im Innenraum des Behälters in
Verbindung steht. Sobald in der Auskleidung Risse entstehen, kommt
der elektrisch leitfähige
Behälterinhalt mit
der Zwischenschicht in Kontakt und es entsteht ein Kurzschluss,
der durch die Anzeigevorrichtung gemeldet wird.
Eine Weiterentwicklung dieser Leckageanzeige
ist in der
EP-A-164,653 beschrieben.
Dort wird eine mit Schweißnähten versehene
Behälterauskleidung
an den Orten der Schweißnähte mit
einer Schicht aus elektrisch leitfähigen Material versehen und über ein
Widerstandsmessgerät
mit einer im Innern des Behälters
angebrachten Elektrode versehen. Sobald eine Schweißnaht undicht
wird und das elektrisch leitfähige
Behälterinnere
mit der Schicht in Kontakt kommt, erfolgt die Anzeige wie oben beschrieben.
Derart ausgerüstete Behälter genügen einer Vielzahl von Anwendungen.
Bei ihrem Betrieb mit besonders korrosiven Inhalten hat sich jedoch
herausgestellt, dass im Leckagefall ein zusätzlicher Schutz der Behälteraußenwand
vor Korrosion notwendig ist und dass für eine zuverlässige Leckageanzeige
ausgewählte
Maßnahmen
zu treffen sind.
Es hat sich gezeigt, dass für diese
besonders kritischen Einsatzfälle
eine spezielle Auskleidung erforderlich ist, die je nach dem Material
der Behälterwand
mindestens eine oder mindestens zwei Schichten umfasst, wobei zwei
Schichten miteinander verklebt sind oder falls nur eine Schicht
vorliegt, diese mit der Behälterwand
verklebt ist. Bei metallischen Behälterwänden umfasst die Auskleidung
mindestens eine Schicht aus Elastomer, die auf der Innenseite des
Behälters
auf dem zu schützenden
Material aufgebracht ist, und mindestens eine weitere darauf aufgebrachte
Schicht aus korrosionsbeständigem Kunststoff.
Diese Schicht ist aus miteinander verschweißten Platten aufgebaut.
Bei nicht metallischen Behälterwänden umfasst
die Auskleidung in der Regel nur eine Schicht aus korrosionsbeständigem Kunststoff,
die auf der Innenseite des Behälters
auf dem zu schützenden
Material aufgebracht ist. Diese Schicht ist ebenfalls aus miteinander
verschweißten
Platten aufgebaut und ist mit der Behälterwand verklebt.
Beim Betrieb derartiger Behälter hat
sich gezeigt, dass die elektrisch leitfähige Schicht der Leckageanzeige
besonders mit den Kunststoffschichten verbunden sein muss, um einen
zuverlässigen
Betrieb zu gewährleisten.
Ausgehend vom Stand der Technik liegt
der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Behälter mit
elektrisch leitfähiger
Schicht als Leckageanzeige bereitzustellen, die einen zuverlässigen Betrieb
gewährleistet.
Gelöst wird diese Aufgabe durch
die hoch korrosiven Materialien, die über im Anspruch 1 angegebenen
Merkmale.
In einer Ausführungsform betrifft die vorliegende
Erfindung Behälter
mit einer mit Nähten
(1) versehenen Auskleidung (2) aus Kunststoff
für die Aufnahme
von elektrisch leitfähigen
flüssigen
Medien (3) bei denen zwischen Auskleidung (2)
und metallischer Behälterwand
(4) eine die Nähte
(1) der Auskleidung (2) abdeckende Schicht (5)
aus elektrisch leitfähigem
Material angeordnet ist, die mit einer im Innern des Behälters angeordneten
Elektrode (9) über
ein Widerstandsmessgerät
(8) in Verbindung steht. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behälters ist
dadurch gekennzeichnet, dass die Auskleidung (2) mindestens
zwei Schichten aufweist, von denen die der Behälterwand (4) benachbarte Schicht
(2a) der Auskleidung ein Elastomer ist, auf die eine Nähte (1)
aufweisende Kunststoffschicht (2b) geklebt ist und dass
die abdeckende Schicht (5) aus elektrisch leitfähigem Material
in die Klebschicht (10) zwischen den Schichten (2a, 2b)
eingebettet ist und mit den Nähten
(1) in Verbindung steht.
In einer weiteren Ausführungsform
betrifft die vorliegende Erfindung Behälter mit einer mit Nähten (1)
versehenen Auskleidung (2) aus Kunststoff für die Aufnahme
von elektrisch leitfähigen
flüssigen
Medien (3) bei denen zwischen Auskleidung (2)
und nichtmetallischer Behälterwand
(4) eine die Nähte
(1) der Auskleidung (2) abdeckende Schicht (5)
aus elektrisch leitfähigem
Material angeordnet ist, die mit einer im Innern des Behälters angeordneten
Elektrode (9) über
ein Widerstandsmessgerät
(8) in Verbindung steht. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behälters ist
dadurch gekennzeichnet, dass die Auskleidung (2) aus einer
Nähte (1)
aufweisende Kunststoffschicht (2b) besteht, die mit der
nichtmetallischen Behälterwand
(4) verklebt ist, und dass die abdeckende Schicht (5)
aus elektrisch leitfähigem Material
in die Klebschicht (10) zwischen den Schicht (2b)
und Behälterwand
(4) eingebettet ist und mit den Nähten (1) in Verbindung
steht.
Bei dem Behälter kann es sich im weitesten Sinne
um eine Vorrichtung handeln, in der korrosive flüssige und elektrisch leitfähige Medien
aufbewahrt, umgesetzt oder durchgeleitet werden oder in denen Reaktionen
unter Einsatz und/oder Erzeugung derartiger Medien durchgeführt werden.
Beispiele für Behälter sind Reaktoren für chemische
oder mikrobiologische Reaktionen, Transportbehälter oder Lagertanks für hoch-korrosive
Materialien, Kolonnen oder Galvanisiertanks.
Die Erfindung betrifft auch den Einsatz
der Behälter
für diese
Zwecke.
Die Behälterwand (4) besteht
in der Regel aus einem wenig korrosionsfestem Material, vorzugsweise
aus Metall. Sie kann auch aus nichtmetallischen Werkstoffen bestehen,
wie aus Kunststoff, insbesondere aus faserverstärktem duroplastischem Kunststoff
oder aus gegebenenfalls faserverstärktem thermoplastischem Kunststoff
bestehen.
Die der metallischen Behälterwand
(4) benachbarte Schicht (2a) besteht aus Elastomer.
Diese Schicht kann aus einem Stück
bestehen oder aus unterschiedlichen und miteinander verschweißten Teilen.
Sie kann in das Innere des Behälters
eingelegt sein oder vorzugsweise mit der metallischen Behälterwand
(4) fest verbunden, insbesondere verklebt sein.
Je nach beabsichtigten Einsatzgebiet
lassen sich unterschiedliche Elastomere einsetzen. Bevorzugte Beispiele
dafür Acrylat-Kautschuk
(ACM), Polyester-Urethan-Kautschuk
(AU), bromiertem Butyl-Kautschuk (BIIR), Polybutadien (BR), chloriertem Butyl-Kautschuk
(CIIR), Polychloropren (CR), Ethylen-Acrylat-Kautschuk (EAM), Ethylen-Propylen-Copolymeren,
Polyether-Urethan-Kautschuk (EU), Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren (EVM), Fluor-Kautschuk
(FKM), Fluorsilikon-Kautschuk (FVMQ), hydriertem Nitril-Kautschuk
(H-NBR), Butyl-Kautschuk (IIR), Nitril-Kautschuk (NBR) Naturkautschuk
(NR, IR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) und carboxylgruppen-haltiger
Nitril-Kautschuk (X-NBR).
Bei der dem Behälterinhalt zugewandten Kunststoffschicht
(2b) kann es sich um beliebige korrosionsfeste Kunststoffe
handeln. Dabei können
in Abhängigkeit
vom ins Auge gefassten Einsatz unterschiedlichste Kunststoffe eingesetzt
werden. Beispiele dafür
sind Polyimide, Polyarylensulfide oder -oxide, insbesondere Polyphenylensulfid,
Polyetherketone oder ganz besonders bevorzugt fluorierte Polymere,
insbesondere fluorierte Polyolefine.
Bevorzugt werden Polyvinylidenfluorid,
Ethylen-perfluorethylen-Copolymere oder Perfluorethylen-Homopolymere
eingesetzt.
Die Schicht (5) aus elektrisch
leitfähigem
Material kann aus unterschiedlichsten Materialien aufgebaut sein.
Typischerweise werden bandförmige elektrisch
leitfähige
Flächengebilde
eingesetzt. Beispiele dafür
sind Graphit- oder Kohlefaservliese, Kohlefasergewebe, Metallvliese,
Gewebe aus Metallfasern oder metallbeschichteten Fasern, Metallnetze, Metallbleche,
leitfähig
beschichtete Folien oder Leitlacke. Besonders bevorzugt werden Metallnetze
eingesetzt.
Die Schicht (5) aus elektrisch
leitfähigem
Material kann unter sämtlichen
Nähten
(1) angeordnet sein und aus einem Stück bestehen bzw. aus verschiedenen
Stücken,
die alle miteinander elektrisch leitend verbunden sind.
Zur Lokalisierung von Undichtigkeiten
der Nähte
(1) kann die Schicht (5) auch in einzelne Abschnitte
(11) unterteilt sein. Dabei weist jeder Abschnitt (11)
einen elektrischen Kontakt (6) auf, der mit einem Anschluss
(12) für
einen Messwertumschalter (13) versehen ist. Mit dem Messwertumschalter
(13) werden die einzelnen elektrischen Kontakte (6)
in bestimmten Zeitabständen
abgefragt und ihr Widerstand wird übeprüft. Über eine optische Einrichtung kann
angezeigt werden, in welchem Bereich des Behälters sich eine undichte Stelle
befindet.
Die Elastomerschicht (2a)
und die Kunststoffschicht (2b) sind miteinander verklebt.
Die abdeckende Schicht (5) aus elektrisch leitfähigem Material ist
in die Klebschicht (10) zwischen den Schichten (2a, 2b)
eingebettet. Dadurch wird ein fester Verbund zwischen beiden Kunststoffschichten
(2a, 2b) und Schicht (5) und eine zuverlässige Positionierung
der Schicht (5) am unteren Ende der Naht (1) erzielt.
Dieses gestattet eine zuverlässige
Arbeitsweise der Leckageanzeige auch bei thermischen Schwankungen. Die
Einbettung der Schicht (5) in die Klebschicht (10) muss
so erfolgen, dass das elektrisch leitfähige Material mit dem unteren
Ende der Naht (1) in Kontakt steht.
Das wird beispielsweise dadurch erreicht, dass
bei der Auskleidung des Behälters
zunächst
die Schicht (5) aus elektrisch leitfähigem Material an den für den Verlauf
der Nähte
(1) vorgesehenen Stellen auf die Elastomerschicht geklebt
oder aufgetragen werden. Sodann werden die Platten, welche die Kunststoffschicht
(2b) bilden, auf die Elastomerschicht (2a) geklebt.
An den Stellen der Nähte
(1) wird sodann die Klebschicht (10) aufgefräst oder
anderweitig behandelt. Anschließend
werden die Platten verschweißt,
so dass sich Nähte
(1) ausbilden, die mit dem elektrisch leitfähigen Material
in direkten Kontakt stehen.
In der Ausführungsform mit nichtmetallischen
Behälterwänden (4)
ist die Kunststoffschicht (2b) mit der Behälterwand
(4) verklebt. Die abdeckende Schicht (5) aus elektrisch
leitfähigem
Material ist in die Klebschicht (10) zwischen Schicht (2b)
und der Behälterwand
(4) eingebettet. Dadurch wird ein fester Verbund zwischen
Behälterwand
(4), Schicht (2b) und Schicht (5) und
eine zuverlässige
Positionierung der Schicht (5) am unteren Ende der Naht
(1) erzielt. Dieses gestattet eine zuverlässige Arbeitsweise der
Leckageanzeige auch bei thermischen Schwankungen. Die Einbettung
der Schicht (5) in die Klebschicht (10) muss so
erfolgen, dass das elektrisch leitfähige Material mit dem unteren
Ende der Naht (1) in Kontakt steht.
Das wird beispielsweise dadurch erreicht, dass
bei der Auskleidung des Behälters
zunächst
die Schicht (5) aus elektrisch leitfähigem Material an den für den Verlauf
der Nähte
(1) vorgesehenen Stellen auf die nichtmetallische Behälterwand
(4) geklebt oder aufgetragen werden. Sodann werden die
Platten, welche die Kunststoffschicht (2b) bilden, auf
die nichtmetallische Behälterwand
(4) geklebt. An den Stellen der Nähte (1) wird sodann
die Klebschicht (10) aufgefräst oder anderweitig behandelt.
Anschließend
werden die Platten verschweißt,
so dass sich Nähte
(1) ausbilden, die mit dem elektrisch leitfähigen Material
in direkten Kontakt stehen.
In einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst der erfindungsgemäße Behälter eine
Vorrichtung aus Stahl, die mit einer Schicht aus Hartgummierung
und mit einer darüber
aufgebrachten Auskleidung aus fluoriertem Polymer, z.B. aus PVDF (Polyvinylidenfluorid),
PFA (Perfluoralkoxy-copolymer), FEP (Fluorethylen-propylencopolymer),
ETFE (Ethylen-perfluorethylen-Copolymer) oder PTFE (Polytetrafluorethylen),
bedeckt ist. Beide Kunststoffschichten sind untereinander und mit
dem Stahl fest haftend verbunden und bilden somit eine hochresistente
und diffusionsfeste Schutzschicht gegen aggressivste Medien.
Die Stärke der Elastomerschicht (2a)
beträgt üblicherweise
1,5–4
mm.
Die Stärke der Kunststoffschicht (2b)
beträgt üblicherweise
1,5–4
mm.
Insgesamt wird typischerweise eine
insgesamt 3 bis 8 mm dicke, hochresistente und diffusionsfeste Schutzschicht
gegen aggressivste Medien ausgebildet.
Ein unter den Schweißnähten (1)
der Kunststoffauskleidung (2b) eingelegtes Edelstahldrahtgewebe
erlaubt die Dichtigkeitsprüfung
der Schweißnähte (1)
mit Hochspannung, trotz der in der Regel nicht leitfähigen Schicht
(2a) aus Elastomer.
In das Verbundsystem ist eine Leckageüberwachung
mittels elektrischer Leitfähigkeit
bzw. mittels Widerstandsmessung integriert. Das Edelstahldrahtgewebe
dient dabei als eine von zwei Elektroden.
Die zweite Elektrode ist aus einem
beständigen
und leitfähigen
Werkstoff gefertigt, z.B. aus Graphit oder Titan. Die zweite Elektrode
ist mit einem elektrisch isolierenden Träger aus korrosionsfestem Material,
beispielsweise aus PVDF verbunden, und ragt mit ihrer Spitze in
das Behälterinnere
mit der elektrisch leitfähigen
Flüssigkeit
hinein. Tritt nun an einer der Schweißnähte (1) eine Leckage
auf, so trifft die Flüssigkeit
auf das Drahtgewebe und schließt
den Stromkreis zwischen den beiden Elektroden.
Die Hochohmigkeit des intakten Verbundsystems
bricht zusammen und ein entsprechender Leitwert wird am Messumformer
ausgegeben.
Die Vorteile dieses Verbundsystems
sind vielfältig.
Beim Auftreten von Leckagen an den Schweißnähten (1) übernimmt
die Elastomerschicht (2a) bis zur Entleerung des Behälters die
Notlauffunktion und verhindert zumindest zeitweise den direkten
Kontakt der korrodierencen Flüssigkeit
mit der Außenwand
des Behälters.
Die integrierte Überwachung
erkennt auftretende Leckagen unmittelbar, so dass notwendige Maßnahmen
schnellstmöglich
eingeleitet werden können.