DE2201858A1 - Vorrichtung zur Aufbringung eines metallischen UEberzugs an der Innenwandung eines Hohlkoerpers - Google Patents

Vorrichtung zur Aufbringung eines metallischen UEberzugs an der Innenwandung eines Hohlkoerpers

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DE2201858A1
DE2201858A1 DE19722201858 DE2201858A DE2201858A1 DE 2201858 A1 DE2201858 A1 DE 2201858A1 DE 19722201858 DE19722201858 DE 19722201858 DE 2201858 A DE2201858 A DE 2201858A DE 2201858 A1 DE2201858 A1 DE 2201858A1
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Description

Dipl.-Ing. E. E. Finkener
EKpl.-Ing. W. Ernesti COCKERILL-OUGREE-PROVlDElTCE
Patentanwälte et
463 Bochum SHRAING - Belgien
Heiniidi-K5nig-Strage 12 Fernspredier 4 M SO, 4 23 27 Telegrammadresse: Radtpatenl Bochum
72 101
WE/GH
Vorrichtung zur Aufbringung eines metallischen Überzugs an der Innenwandung eines Hohlkörpers
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufbringung eines metallischen Überzugs an der drehzylindrischen Innenwandung eines Hohlkörpers.
Für den Transport und die Lagerung von Gasen in verdichtetem Zustand oder in flüssiger Form werden vielfach Behälter aus Stahl, insbesondere Flaschen, benutzt. Diese Behälter, die eine verhältnismäßig dicke Wandung aus Stahl haben, sind Korrosionserscheinungen ausgesetzt, die durch das im Innern befindliche Gas oder die Flüssigkeit verursacht werden. Durch in dem Gas oder in der Flüssigkeit enthaltene Feuchtigkeit kann sich Host bilden, der wiederum zu einer Verunreinigung des Behalterinhalts führen kann.
Andererseits weiß man, daß bestimmte Gase, z.B. Wasserstoff, in die Stahlwandung diffundieren und dadurch Zer-I^ störungen verursachen, so daß der Stahl brüchig wird und Unfälle während der Lagerung solcher Behälter oder während des Transports derartiger Gase in Leitungen oder Rohren aus Stahl auftreten können. Diese Unfälle sind wegen des Drukkes, unter dem das Gas steht, sehr gefürchtet.
^a seit einiger Zeit starke Bestrebungen vorliegen, den Druck des Gases in solchen Behältern zu erhöhen und gleich-
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zeitig Korrosionen aus Sicherheitsgründen so weit wie möglich zu verringern, ist es notwendig, im Innern der Behälter einen Schutzüberzug vorzusehen.
Um die durch Korrosion und Diffusion hervorgerufenen Beeinträchtigungen an Stahlbehältern zu vermeiden, ist es bekannt, die innere Oberfläche des Behälters mit einem Schutz zu versehen. Bei Stahlflaschen hat man zu diesem Zweck während der Herstellung an der Innenwandung eine dünne Folie aus einem nicht rostendem Stahl aufgebracht. Durch einen solchen Schutzüberzug erhöht sich der Preis des Behälters ganz erheblich. Dies hängt nicht nur damit zusammen, daß das für den Schutzüberzug verwendete Material verhältnismäßig teuer ist, sondern auch von dem angewendeten Verfahren ab.
Hinzu kommt, daß im Laufe der Benutzung des Behälters in dem Überzug Risse auftreten können oder der Überzug sich von der Wandung des Behälters lösen kann. Derartige Schäden sind nicht zu beheben, da Ausbesserungen praktisch nicht durchgeführt werden können.
Die bekannten Schutzüberzüge dieser Art sind bezüglich ihrer Widerstandsfähigkeit noch nicht zufriedenstellend. Andererseits wird wegen der relativ hohen Kosten der bekannten Schutzüberzüge die Verwendung von Gas in Flaschen gehemmt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Aufbringung eines metallischen Überzugs an der zylindrischen Innenwandung eines metallischen Hohlkörpers zu schaffen, die einfach aufgebaut, wirtschaftlich anwendbar ist und mittels der ein gleichmäßiger und gut haftender metallischer Überzug an der Innenwandung eines Hohlkörpers
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erzeugt werden kann und» falls dies nötig sein sollte, der Überzug auf leichte Weise auch erneuert werden kann.
Eine gemäß der Erfindung ausgebildete Vorrichtung zur Aufbringung eines metallischen Überzugs an der drehzylindrisehen Innenwandung eines metallischen Hohlkörpers ist gekennzeichnet durch einen druckdicht abgeschlossenen und mit dem Hohlkörper verbindbaren Behälter, ein an den Behälter angeschlossenes Aggregat zur Erzeugung eines Vakuums, eine Öffnung in der Wandung des Behälters, an die eine in der Drehachse der zylindrischen Innenwandung des Hohlkörpers liegende Öffnung anschließbar ist, gekennzeichnet ferner durch elektrische Leiter, die eine Wandung des Behälters durchdringen und gegenüber dem Behälter isoliert sind, eine an die elektrischen Leiter angeschlossene Stromquelle, eine Einrichtung zur Erzeugung metallischer Dämpfe, die an den inneren Enden der elektrischen Leiter angeschlossen ist und durch die Öffnung in dem Behälter und die Öffnung in dem Hohlkörper in das Innere des Hohlkörpers eingeführt ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Einrichtung zur Erzeugung metallischer Dämpfe aus einem Stahldraht mit einem Überzug aus dem zu verdampfenden Metall besteht, wobei die Einrichtung in der Drehachse der inneren Oberfläche des Hohlkörpers angeordnet und entlang dieser Achse verschiebbar ist.
In weiterer Ausbildung der E rfindung beträgt das Vakuum im Innern des Behälters und im Innern des Hohlkörpers etwa 10 Torr.
Hach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der XQ Stahldraht mit dem metallischen Überzug schraubenlinien-
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förmig gewunden. Weiterhin ist nach der Erfindung vorgesehen, daß die Intensität und die Spannung de 3 Stromes entsprechend der Art des zu verdampfenden Metalls veränderbar ist» Vorzugsweise beträgt die Intensität des Stromes etwa. 625 A und die Spannung etwa 24 V.
Eine weitere Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß das schraubenlinienförmig gewundene Drahtelement eine etwas größere Länge als die Länge der Achse der zylindrischen Innenfläche des Hohlkörpers hat. Der Draht, auf dem sich der Überzug befindet, besteht vorzugsweise aus einem hitzebeständigen Stahl.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung, teilweise als Schnittansicht einer Vorrichtung der Erfindung bei ihrer Anwendung für die Aufbringung eines metallischen Überzugs an der Innenwandung einer Gasflasche und
Fig. 2 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung der Erfindung.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung enthält einen druckdichten Behälter 2 in Form eines Zylinders, der über eine Leitung J mit einer Vakuunpumpe 4 verbunden ist. Mit Hilfe der Pumpe 4 wird die Luft aus dem Behälter 2 abgesaugt,
—4 und zwar bis zu einem Vakuum von etwa 10 Torr. Am Boden des Behälters 2 befindet sich eine Öffnung 5, die durch einen Absperrschieber 6 verschließbar ist. Auf der Außenseite des Behälters ist die öffnung 5 von einem Sitzring
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umgeben, gegen den der Hals 8a einer Stahlflasche 8 gedrückt wird, bei der auf der inneren Wandung ein metallischer Schutzüberzug, beispielsweise aus Nickel, aufgebracht werden soll. Die Stahlflasche 8 steht auf einer Tragplatte 9» Der Absperrschieber 6 wird mittels eines bekannten, nicht dargestellten Antriebs betätigt. Durch das öffnen des Absperrschiebers 6 wird das Innere der Stahlflasche 8 direkt mit dem Innenraum des Behälters 2 verbunden, so daß sich im Innern der Stahlflasche 8 ebenfalls ein Vakuum von etwa
—4
10 Torr einstellt und als .Folge des Unterdrucks der Behälter 2 fest gegen die Stahlflasche 8 gedrückt wird.
Die erforderliche Zeit für die Erzeugung des gewünschten Vakuums hängt von der Leistung der Pumpe 4- ab. Sobald das Vakuum erreicht ist, wird durch einen nicht dargestellten Antrieb eine Einrichtung aur Erzeugung metallischer Dämpfe an einer Führungsstange 11 in die Stahlflasche 8 entlang ihrer Mittelachse 8b eingeschoben. Diese Einrichtung enthält einen Draht 10 von etwa 1 mm Durchmesser aus einem hitzebeständigen Metall, z.B. Wolfram, der schraubenlinienförmig gewickelt ist und mit einem Überzug in einer Stärke von etwa 0,1 mm aus dem zu verdampfenden Metall versehen ist. Ein als elektrischer Leiter dienender Metallstab 12 ist an zwei Schenkeln 15 befestigt, die an der Führungsstange 11 bis in die Nähe des Absperrschiebers 6 verschiebbar sind. Der schraubenlinienförmig gewundene Draht 10 und der Stab 12 sind etwas länger als die Länge der Achse 8b der Stahlflasche 8. Das für den Überzug vorgesehene Metall kann Nickel, Chrom, Aluminium, Kadmium, Kobalt, Zink oder eine Legierung dieser Metalle sein.
^O Das untere freie Ende 12a des Stabes 12 stützt sich am Boden der Flasche 8 ab. Am anderen Ende sind der Stab 12 und der Draht 10 über Leitungen IJa mit einem elektrischen
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Stromkreis 13 verbunden. Der Stromkreis wird von einer Stromquelle 14 mit einem Strom von etwa 60 A bei einer Spannung von etwa 24 V gespeist. Der schraubenlinienförmig gewundene Draht 10 bildet einen elektrischen Widerstand und wird durch den Strom stark erhitzt, wobei der aus Metall bestehende Überzug auf eine höher als seine Schmelztemperatur liegende Temperatur georacht wird. Das Metall des Überzugs verdampft, und der entstehende Metalldampf schlägt sich an der inneren Wandung der Flasche 8 in einem gleichmäßigen und homogenen Überzug nieder.
Nach einer Dauer von 3 bis etwa 30 sek ist der Vorgang beendet. Wird ein stärkerer Überzug gewünscht, kann der Vorgang mehrere Male wiederholt werden. Wenn der Überzug endgültig fertig ist, kann man die Flasche mit ihrem inneren Überzug einem Glühvorgang unterziehen, um eine Diffusion des Metalls des Überzugs hervorzurufen und um dadurch eine bessere Haftung des Überzugs zu erreichen.
In Fig. 2 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Vor richtung dargestellt, bei der der druckdichte Behälter als abnehmbarer Kopf ausgebildet ist. Dieser Kopf besteht aus einem Gehäuse 16 mit einem Deckel 17» der durch Schraubenbolzen 18 und Muttern 18a am Gehäuse 16 verspannbar ist. Für die Abdichtung des Deckels 17 ist eine Dichtung 19 vorgesehen. An einer Seite des Gehäuses 16 befindet sich ein Rohrstutzen 16a für den Anschluß einer beweglichen Leitung zur Verbindung mit einer Vakuumpumpe.
In dem Deckel 17 sind mit Hilfe von Isolierbuchsen 17a zwei Leiterstäbe 20 gelagert, an deren äußere Enden 20a eine Stromquelle angeschlossen wird und an deren innere Enden 20b eine Einrichtung zur Erzeugung metallischer Dämpfe ähnlich der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung angeschlossen ist. Die Einrichtung enthält einerseits einen
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starren Stab 21 und andererseits einen schraubenlinienförmig gewickelten Draht 22, auf dem sich ein Überzug aus dem zu verdampfenden Metall befindet. Die beiden Elemente 21
und 22 erstrecken sich durch eine öffnung im Boden des Gehäuses 16· Die nicht dargestellte Stromquelle liefert
einen Strom großer Intensität bei einer verhältnismäßig
niedrigen Spannung, beispielsweise 62£> A bei einer Spannung von 24- V.
Der in Fig. 2 dargestellte Kopf wird in einer Bohrung
eines Hohlkörpers aus Stahl, z.B. einer zylindrischen Gasflasche, befestigt, so daß die Elemente 21 und 22 längs
der Mittelachse des Hohlkörpers innerhalb desselben verlaufen. Mit Hilfe der Vakuumpumpe läßt sich nun verhältnismäßig schnell im Kopf und im Hohlkörper ein Vakuum von
]c 10~* bis 10~ Torr erzeugen. Wenn auf dem Draht 22 ein
Überzug aus Zink von etwa 250 g/m vorhanden ist, was einer Menge von etwa 2 g Zink auf der Oberfläche des Drahtes 22 entspricht, und wenn ein Strom von 60 A während einer Dauer von 10 sek fließt, wird die gesamte Menge Zink infolge der Aufheizung des Drahtes 22 verdampft. Der entstehende
Zinkdampf kondensiert an der Innenwandung des Hohlkörpers, wobei in einer Flasche mit einer Höhe von 80 cm und einem inneren Durchmesser von 20 cm ein Überzug von etwa 0,5
Mikron Dicke entsteht.
Venn die Stärke des Überzugs vergrößert werden soll, braucht der Vorgang lediglich mehrere Male wiederholt zu werden,
bis die gewünschte Stärke erreicht ist. Für einen Überzug in einer Stärke von 2 Mikron ist der Vorgang viermal durchzuführen. Der erhaltene Überzug hat ein dunkelgraues Aussehen und bietet einen hervorragenden Schutz gegen Korrosionen.
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Es ist auch möglich, für den Verdampfungsvorgang ein anderes MetäLl als Zink zu benutzen, wie z.B. Kadmium, Chrom, Nickel oder Aluminium. Darüber hinaus kann nach dem Aufbringen des Überzugs durch Glühen eine Diffusion hervorgerufen und damit eine bessere Haftung erzielt werden. Je nach der Eigenschaft des zu verdampfenden Metalls können die Bedingungen des Vorgangs, beispielsweise das Vakuum, die Intensität des Stromes oder die Höhe der Spannung, variiert werden.
Patentan Sprüche
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Claims (1)

  1. - 9 Patentansprüche
    CIj Vorrichtung zur Aufbringung eines metallischen Überzugs an der drehzylindrischeη Innenwandung eines metallischen Hohlkörpers, gekennzeichnet durch einen druckdicht abgeschlossenen und mit dem Hohlkörper verbindbaren Behälter, ein an den Behälter angeschlossenes Aggregat zur Erzeugung eines Vakuums, eine Öffnung in der Wan-. dung des Behälters, an die eine in der Drehachse der zylindrischen Innenwandung des Hohlkörpers liegende Öffnung anschließbar ist, gekennzeichnet ferner durch elektrische Leiter, die eine Wandung des Behälters durchdringen und gegenüber dem Behälter isoliert sind, eine an die elektrischen Leiter angeschlossene Stromquelle, eine Einrichtung zur Erzeugung metallischer Dämpfe, die an den inneren Enden der elektrischen Leiter angeschlossen ist und durch die öffnung in dem Behälter und die öffnung in dem Hohlkörper in das Innere des Hohlkörpers eingeführt ist.
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung metallischer Dämpfe aus einem otahldraht mit einem Überzug aus dem zu verdampfenden Metall besteht.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung metallischer Dämpfe entlang der Drehachse der inneren Oberfläche des Hohlkörpers angeordnet ist.
    4.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung metallischer Dämpfe entlang der Drehachse der inneren Oberfläche des Hohlkörpers verschiebbar ist.
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    - ίο -
    5° Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vakuum im Innern des Behälters und im Innern des Hohlkörpers etwa 10 Torr beträgt.
    6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahldraht mit dem metallischen Überzug schraubenlinienförmig gewunden ist.
    7· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität und die Spannung des Stromes entsprechen! der Art des zu verdampfenden Metalls veränderbar ist,
    8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität des Stromes etwa 62,5 A und die Spannung etwa 24 V beträgt«
    9ο Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das schraubenlinienförmig gewundene Drahtelement eine etwas größere Länge als die Länge der Achse der zylindrischen Innenfläche des Hohlkörpers hat.
    1Oe Vorrichtung nach den Ansprüchen 2,-6 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der. Draht, der den Überzug trägt, aus einem hitzebeständigen Stahl besteht.
    11» Hohlkörper aus Metall mit einem unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 aufgebrachten inneren metallischen Überzug.
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    Leerseite
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