DE2341875C3 - Verfahren zur Entgasung eines Umlaufs für den Transport von Flüssigkeiten - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entgasungeines Umlaufs für den Transport von Flüssigkeiten.

Die Erfindung beabsichtigt insbesondere, stagnierende Luft- oder andere Gasblasen in den Leitungen, Verbindungsstücken, Filtern, Meß- und Regelapparaturen usw. von Gießeinrichtungen, besonders von Gießeinrichtungen zur Herstellung von photographischem, lichtempfindlichem Material, zu entfernen.

In vielen Gießeinrichtungen ist es nicht möglich, die Leitungen und die Apparatur so zu installieren, daß die Ansammlung von Luft- oder Gasblasen in Senkungen, Hohlräumen, zwischen Verbindungen oder Wänden vermieden werden kann. Außerdem bieten Ventile, Verbindungssysteme, Meß- und Verfahrensapparaturen in der Art ihrer Konstruktion viele Möglichkeiten zur Ansammlung von Luft- oder Gasblasen. Die meisten Gießsysteme für das Auftragen von flüssigen Schichten auf Materialbahnen arbeiten horizontal; diese Stellung fördert zusätzlich zu den niedrigen Flüssigkeitsgeschwindigkeiten, die in den Verteilungskanälen vorhanden sind, in den Gießsystemen das Zurückbleiben von Luft- oder Gasblasen.

Es ist weiterhin bekannt, daß Filtermedien in Form von gewebtem Material, gepreßten Fasern oder gesintertem Material sehr schwer Luft herauslassen, die in Maschen, Poren oder Zwischenräumen gefangen ist.

ι" Das Entfernen dieser eingeschlossenen Luft kann Blasen von mikroskopischer Größe hervorrufen, die lange nach der Benetzung des Filtermediums durch eine Flüssigkeit freikommen können. Weiterhin ist bekannt, daß ein Filtermedium als Folge von Kapillarkräften der Flüssigkeit in den Zwischenräumen des Filtermediums für Luft- oder Gasblasen vollständig undurchdringlich werden kann, so daß Luft- und Gasblasen, die durch eine Flüssigkeit mitgeführt werden, sich vor dem Filter ansammeln können. Diese Luft- oder Gasblasen werden auf unregelmäßige Weise in Übereinstimmung mit Änderungen in den Fließbedingungen entfernt, die von der Durchflußmenge der Viskosität und Dichte der Flüssigkeit usw. abhängen. Das Risiko eines Auftretens der erwähnten Luft- oder Gasblasen erhöht sich, wenn die Viskosität einer Flüssigkeit höher wird und wenn die Einrichtung innerhalb kürzerer Zeiträume für verschiedene Flüssigkeiten gebraucht wird, wobei jede neue Flüssigkeit ein Entleeren und Reinigen des Umlaufs mit unver-

M) meidbarer Belüftung des Umlaufs erfordert.

Bekannte Techniken, die die Verwendung von entlüfteten Spülflüssigkeiten oder das Einsetzen eines hohen Vakuums umfassen, bieten keine befriedigenden Ergebnisse und zwar aus folgenden Gründen:

r> Das Spülen des Umlaufs mittels einer entlüfteten Spülflüssigkeit muß bei verschiedenen Viskositäten und Fließverhältnissen durchgeführt werden, und es sollte vorzugsweise mit einer ziemlich langen Spülphase mit der Verfahrensflüssigkeit abschließen, die

4» durch den Umlauf transportiert werden soll. Die beschriebene Technik ist zeitraubend und kann zu erheblichen Verlusten der teuren Flüssigkeiten führen, z. B. im Fall von photographischen Gießzusammensetzungen.

Die Entlüftung des Umlaufs durch Bildung eines hohen Vakuums im Umlauf erfordert die Verwendung von teuren Vakuumapparaturen. Die Evakuierung des Umlaufs ist begrenzt durch den Dampfdruck der nach vorheriger Reinigung im Umlauf verbleibenden Spülflüssigkeit. Außerdem erfährt die Flüssigkeit, wenn sie nach der vollständigen Entlüftung des Umlaufs in diesen eingeführt wird, einen beträchtlichen Temperaturabfall als Folge von Verdampfungswirkungen, der der Überhitzung der Flüssigkeit zuzuschreiben sind. Die Überhitzung ist eine Folge des Unterschiedes zwischen der tatsächlichen Temperatur der Flüssigkeit und der Sättigungstemperatur der Flüssigkeit, die sich im Umlauf bei hohem Vakuum einstellt; die Sättigungstemperatur ist viel niedriger als die Temperatur der Flüssigkeit, die in den Umlauf eintritt. Der beschriebene Temperaturabfall gibt häufig Anlaß zur Eindickung der Flüssigkeit oder kann Viskositätsstreifen und -schlieren im Fall von gelatineartigen oder viskosen Flüssigkeiten hervorrufen,

b5 ebenso eine Schaumbildung für den Fall, daß oberflächenaktive Additive in der Flüssigkeit anwesend sind. Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, ein verbessertes Verfahren zur Entlüftung eines Flüssigkeits-

Umlaufs zu schaffen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ein Verfahren zur Entgasung eines Umlaafs für den Transport von Flüssigkeiten, insbesondere von photographischen Suspensionen, folgende Schritte: Herstellung eines verminderten Drucks im Umlauf, um Luft oder andere Gase, die darin vorhanden sind, zu verdünnen, Erzeugung eines gesättigten Dampfes bei einem Druck, der höher als der verminderte Druck, jedoch niedriger als der atmosphärische Druck ist, Aufrechterhaltung eines Dampfstromes durch den Umlauf, um die verdünnte Luft oder andere Gase aus dem Umlauf zu verdrängen, und schließlich das Pumpen einer entgasten Flüssigkeit durch den Umlauf, um den Dampf auszutreiben.

Die Herstellung des verminderten Drucks im Umlauf hat die Wirkung, daß das Volumen der zurückbleibenden Luft- oder Gasblasen, verglichen mit dem Volumen bei atmosphärischem Druck, beträchtlich vergrößert wird, so daß die Blasen durch den Dampfstrom einfacher erfaßt und ausgestoßen werden können.

Das Pumpen der entgasten Flüssigkeit durch den Umlauf verursacht eine plötzliche Druckzunahme im Umlauf, so daß die Atmosphäre bei vermindertem Druck, die im Umlauf nach dem Ausstoßen der verdünnten Luft oder anderer Gase zurückgeblieben ist, zu einem außerordentlich kleinen Volumen komprimiert wird, das kondensiert oder sich fast augenblicklich als kleine Dampf- oder Gasblasen im Strom der entgasten Flüssigkeiten löst.

Der Ausdruck »Umlauf«, wie er in der vorliegenden Patentanmeldung verwendet wird, umfaßt alle Elemente, die auf dem Wege einer entgasten Flüssigkeit vom Punkt der Zugabe bis zum endgültigen Bestimmungs-Endpunkt der Flüssigkeit liegen. Im Beispiel der vorliegenden Patentanmeldung umfaßt der Umlauf einen Vorratsbehälter, Pumpen, eine Entgasungsstation, eine Apparatur, die die Durchflußmenge kontrolliert, ein Filter und eine Gießstation. Man muß darüber im klaren sein, daß das erfindungsgemäße Verfahren ebensogut für die Entgasung von Flüssigkeitsumläufen verwendet werden kann, die nicht in einer Gießstation enden, sondern beispielsweise dem Transport einer Flüssigkeit von einer Bearbeitungsapparatur zur anderen dienen.

Bevorzugte, jedoch nicht wesentliche, zusätzliche Eigenschaften des erfindungsgemäßen Verfahrens sind wie folgt:

Der erzeugte, gesättigte Dampf wird zum Umlauf durch eine Leitung geführt, die eine Öffnung enthält, welche die Durchflußmenge des Dampfes kontrolliert.

Der erzeugte Dampf wird durch Verdampfen einer Flüssigkeit erzeugt, die hinsichtlich der physikalischen und chemischen Eigenschaften der Behandlungsflüssigkeiten inert ist.

Eine entgaste Spülflüssigkeit wird durch den Umlauf gepumpt, bevor eine Behandlungsflüsfigkeit hineingegeben wird, die dort transportiert werden soll.

Die Erfindung wird nachfolgend hinsichtlich der Zeichnung beschrieben, die eine querschnittartige Darstellung einer Einrichtung darstellt, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.

Eine flüssige Zusammensetzung, z. B. eine lichtempfindliche, photographische Gießlösung, wird von einem Vorratsbehälter 1 mit dem Ventil 3 durch eine Leitung 2 zu einem Entgasungsapparat 5 transportiert. Der FÜissigkeitstransport kann durch das Eigengewicht stattfinden, er kann jedoch auch mittels einer Pumpe durchgeführt werden, wie z. ß. Pumpe 4, die in der Zeichnung gezeigt wird. Der Entgasungsapparat 5 kann ein allgemein bekannter Apparat sein, des-

sen Wirkungsweise auf einer Vakuumbehandlung, einer Ultraschallbehandlung oder einer Kombination von beiden beruht. Die Gießzusammensetzung wird durch eine Pumpe 9 des positiven Verdrängungstyps, wie eine Zahnradpumpe, durch die Leitung 7 ge-

I» pumpt, die einen Druckfühler 10 enthält, durch einen Apparat 12 zum Messen der Druckflußmenge, durch ein Filter 13 und einen Temperaturfühler 14. Die Leitung 7 endet an einer Gießstation 15, die irgendeine bekannte Gießstation, wie ein Tauchgießer, ein Kaskadcngießer, ein Extrusionsgießer od. dgl. sein kann. Eine Kappe oder Hut 16 kann über die Flüssigkeitsaustrittsöffnung des Gießers, der mit Luft in Verbindung steht, und eine Gummidichtung gesetzt werden (hier nicht gezeigt), die über dem unteren Ende

2» der Kappe angebracht ist; es kann daher ein luftdichter Abschluß zwischen der Kappe und dem Ausgang des Gießers gewährleistet werden. Die Leitungen 2 und 7 und die verschiedenen Apparaturen, die im Umlauf in den Leitungen eingeschlossen sind, sind mit

2"> Wassermänteln oder dergleichen versehen, mit deren Hilfe die Le'tungen und Apparaturen auf eine Temperatur erwärmt werden können, die vom Temperaturfühler 14 kontrolliert werden kann.

Der gesättigte Dampf zum Ausstoßen von Luft oder

«ι anderen Gasen aus dem Umlauf wird in einem Verdampfungsapparat 19 erzeugt, worin die zu verdampfende Flüssigkeit, im vorliegenden Beispici entmineralisiertes Wasser, auf einem konstanten Niveau gehalten wird und zwar mittels eines Niveaufühlers

r> 20. Dieser Niveaufühler kontrolliert das Einlaßventil 21 der Wasserzufuhr. Die Verdampfungstemperatur wird konstant gehalten mittels eines Temperaturfühlers 22, der das Ventil 23 eines Hochdruckdampfumlaufes kontrolliert, der wiederum mit einer Heizspirale 24 im Apparat in Verbindung steht.

Der Dampfraum im Verdampfungsapparat 19 wird auf einen Druck gehalten, der niedriger als der atmosphärische Druck ist, um einen gesättigten Dampf bei einer Temperatur, die niedriger als 100° C ist, zu er-

i) halten. Der gesättigte Dampf kann durch die Leitung 25, das Ventil 26 und einen zusätzlichen Widerstand in der Leitung, der aus einer geeichten Blende 27 bestehen kann und sich unmittelbar vor dem Eingang des Entgasungsapparates befindet, in den Apparat 5 einfließen. Von hier an kann der Dampf auf zwei Wegen geführt werden, nämlich einem ersten Weg, der das Ventil 29 und die Leitung 28 zur Vakuumpumpe 32 enthält, und einem zweiten Weg, der ein Rückschlagventil 8, die Apparate von Pumpe 9 zur Kappe 16, einem Ventil 31 und eine Leitung 30 enthält, die zur Vakuumpumpe 32 führt. Die Vakuumpumpe 32 dient zum Absaugen von Luft und Dampf und kann eine Wasserstrahl- oder Dampfstrahl-Vakuumpumpe oder eine rotierende Naßluftpumpe sein, gelegentlich

bo kombiniert mit einem Kondensationsapparat. Die Vakuumpumpe muß einen genügend niedrigen Druck im Umlauf zwischen dem Einlaßventil 3 und der Gießstation 15 auf der einen Seite und zwischen dem Verdampfungsapparat 19 und dem Entgasungsapparat 5 auf der anderen Seite erzeugen und aufrechterhalten. Ein Vakuummesser 33 zeigt den absoluten Druck in den Umläufen an.

Die folgenden Verfahrensschritte veranschaulichen

die Wirkung der Einrichtung, ohne sie jedoch darauf zu beschränken.

1. Die Umläufe dei Leitungen 2 und 7 zwischen Ventil 3 und Gießstation 15 sind frei von Gießzusammenscizung oder Spülflüssigkeit und stehen urter atmosphärischem D:uck. Der Gießer 15 wird in eine Stellung gebracht, worin die Entgasung unter den besten Bedingungen stattfinden kann. Die Ventile 3, 23. 26, 29 und 31 sind geschlossen.

2. Die Vakuumpumpe 32 wird angelassen und die Ventile 29 und 26 geöffnet, um die Luft vom Dampfraum des Verdampfungsapparates 19 zu evakuieren, bis der Dampfdruck, der der Temperatur der ungeheizten Flüssigkeit im Apparat entspricht, erreicht ist. Wie hiervor schon erwähnt wurde, muß im Falle von Wasser der Druck auf 17,5 Torr für eine Wassertemperatur von 20° C sinken. Danach wird das Ventil 26 der Leitung 25 geschlossen.

3. Die Vakuumpumpe fährt fort, Luft von der Leitung 2, der Pumpe 4 und dem Apparat 5 zum Rückschlagventil 8 zu bringen, bis der Vakuummesser 33 einen ausreichend niedrigen Druck anzeigt, z. B. einen Druck von K) bis 20 Torr. Das Ventil 29 wird geschlossen und der Umlauf kann auf eventuelles Lecken geprüft werden.

4. Der Hut 16 wird über den Flüssigkeitsausgang des Gießers 15 gesetzt und das Ventil 31 geöffnet, so daß die Leitung 7 vom Rückschlagventil 8 an bis einschließlich Leitung 30 entgast werden kann, bis auf einen niedrigen Druck, der auf die gleiche Größenordnung eingestellt wird wieder unter dem Schritt 3 erreicht, d. h. einen Druck von 10 bis 20 Torr.

5. Die Leitungen 2 und 7 - möglicherweise einige oder alle Apparate, die mit diesen Leitungen verbunden sind-werden auf die Temperatur der Gießzusammensetzung aufgeheizt, z. B. 35° C. so daß restliche Mengen einer früheren Gießzusammensetzung oder Spüifiüssigkeit wahrend dieser Vorbereitungsphase verdampfen können und die Kondensation von Wasserdampf während der nächsten Phase in einem beträchtlichen Ausmaß vermieden wird.

6. Nachdem die Drucke, die unter den Schritten 3 und 4 erwähnt wurden, erreicht worden sind, wird das Ventil 31 der Leitung 30 geschlossen und der Verdampfungsapparat 19 angelassen, indem man das Dampfventil 23 öffnet. Die Temperatur des gesättigten Dampfes, der im Apparat 19 erzeugt wird, wird mittels des "'"omperaturfühlers 22 festgestellt, so daß dessen Temperatur höher als die Temperatur der Gießzusammensetzung ist. Der Temperaturunterschied kann in einer bevorzugten Ausfiihrungsform 10' C bis 20' C betragen, so daß für eine Gießzusammensetzungstemperatur von 35° C die Temperatur des gesättigten Dampfes bis 55 ^r C steigen kann. Der Dampfdruck, der dieser Temperatur bei Sättigung entspricht, üegt bei etwa 120 Torr. Durch das Öffnen der Ventile 26 und 29 brcilet sich der erzeugte Wasserdampf über die Blende 27 aus und fließt in einer kontrollierten Menge durch den Hntgasungsapparat 5 und die Leitung 28. wonach er durch die Vakuumpumpe 32 evakuiert wird. Als Folge seiner hohen Geschwindigkeit bei niedriger Dichte stößt das Wasser die Luft aus, die bei niedrigem Druck in der Leitunj anwesend ist. Der beschriebene Ausstoße) el 11 findet innerhalb einer gewissen Zeit statt, die fü eine gegebene Einrichtung z. B. 30 bis 120 Stun den betragen kann; danach wird das Ventil 2?

geschlossen.

7. Das Ventil 31 wird geöffnet, so daß Wasser dampf nunmehr über den Apparat 5, das Rück schlagventil 8 und die Apparle 9.10, 12, 13 unc

ίο 14, den Gießer 15, den Saughut 16 und die Leitung 30 zur Vakuumpumpe 32 strömen kann Auf ähnliche Weise wie unter Schritt 6 beschrieben, werden die eingeschlossene Luft und die Gase durch den Wasserdampf, der während einei

η gegebenen Zeit mit hoher Geschwindigkeit ir

Richtung des Transports der Gießzusammensetzung durch den Umlauf strömt, aus dem Apparai und den Leitungen ausgetrieben. Dieser zweite Austreibungscyclus kann 1 bis 10 Minuten dau-

-'« ern.

8. Das Ventil 31 wird geschlossen, die Ventil 25 und 3 geöffnet und die Pumpen 4 und 9 angelassen. Die Gießzusammensetzung fließt vom Vorratsbehälter 1 durch die Pumpe 4 und die Leitung 2 zum Entgasungsapparat 5; verdünnte Luft, die zufällig in der Leitung 2 und dei Pumpe 4 anwesend sein könnte, wird durch der Entgasungsapparat 5 und die Leitung 28 zur Vakuumpumpe 32 weitergeführt, zusammen mil

i(i gesättigtem Wasserdampf, der durch die Leitung

25 zugeführt wird.

Nach der Entgasung der Gießzusammensetzung im Apparat 5 wird die Gießzusammensetzung mittels der Pumpe 9 durch die Leitung 7 und die

J-. entsprechenden Apparate zum Gießer 15 gepumpt. Als Folge der plötzlichen Druckzunahme im Umlauf wird die Wasserdampfatmosphäre zu einem sehr kleinen Volumen zusammenfallen und fast augenblicklich als kleine Tröpfchen in die Gießzusammensetzung hineinkondensieren.

Die Gießzusammensetzung wird schließlich den Umlauf bis Ventil 31 vollständig ausfüllen. Selbstverständlich wird der beschriebene Schritt durchgeführt, während die Apparate 9 und 12,

a-, die die Durchflußmenge kontrollieren, unwirksam bleiben.

9. Das Ventil 3 wird geschlossen, die Pumpen 4 und 9 angehalten, der Hut 16 vom Gießer 15 entfernt und letzterer in Gieß-Arbeitsstellung gebracht.

•,ο Das Ventil 3 wird wieder geöffnet, die Pumpen 4

und 9 wieder angelassen, der Mechanismus, der die Bahn treibt, um an der Gießstation beschichtet zu werden, wird gestartet, und das System, das die Durchflußmenge kontrolliert und die Apparate 9 und 12 enthält, wird in Betrieb gesetzt, so daß die eigentliche Beschichtung beginnen kann.

Es ist selbstverständlich, daß die beschriebenen Arbeitsgänge und die Apparate zur Durchführung nicht ι,,, auf das erfindungsgemäße Verfahren beschränkt sind; die folgenden Ausführungsformen veranschaulichen einige naheliegende Alternativen.

Der Fluß des Wasserdampfes durch den Entga-

sungsapparal 5 kann nach Wunsch angehalten oder

i,5 fortgesetzt werden und zwar während der unter 8 und beschriebenen Schritte, in dein man die Ventile 26 und 29 öffnet oder schließt.

Die Schritte untci 8 und 9 können auch mittels einer

geeigneten Spülflüssigkcit durchgeführt und die eigentliche Gießzusamim'usel/iingdeni Umlauf erst zugeführt werden, nachdem die Spülflüssigkeit eine gewisse /eil durch den Umlauf und den Gießer 15 geflossen ist.

Kin geeigneter Mechanismus kann die verschiedenen Ventile, l'umpe, Heizanlagen usw. kontrollieren, so daß die Schritte von 1 his 9 völlig automatisch gesteuert werden können.

Das Aufhci/cn der Flüssigkeit im Veidamplungsapparat kann auch elektrisch stattfinden anstatt durch Dampfheizung /ti erfolgen, und so kann der Fühler 22 einen Schalter in einem elektrischen Stromkreis steilem, um eine elektrische Heizspirale zu speisen, die im lank 19 elektrisch isoliert inoiilicil ist.

F'iir den Fall, daß sieh die Gießeinrichtung seihst nicht für eine schnelle Iinlgusung mittels eines Vakuumsabzuges, wie es beschrieben wurde, eignet, und wenn eine Fntgasung des Umlaufs, der den Gießer speist, noch erforderlich ist, kann ein Zweiwegeventil im Zufühi iiiigsumlaul des Gießers zwischen dem Gießer 15 it ml dem Filter 13 angebracht werden, so daß der Umlauf der Leitung 7 direkt mit dem Ventil 31 für die Hntgasung oder mit dem Gießer 15 für die Gießausführung verbunden werden kann.

Hierzu \ Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Entgasung eines Umlaufs für den Transport von Flüssigkeiten, insbesondere von photographischen Emulsionen, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Schritte umfaßt:

a) Herstellung eines verminderten Druckes im Umlauf, um Luft oder andere Gase, die darin anwesend sind, zu verdünnen,

b) Erzeugung eines gesättigten Dampfes bei einem Druck, der höher ist als der verminderte Druck unter a), jedoch niedriger als der atmosphärische Druck ist, und das Aufrechterhalten eines Dampfstromes durch den Umlauf, um die verdünnte Luft oder die anderen Gase aus dem Umlauf auszutreiben,

c) schließlich das Pumpen einer entgasten Flüssigkeit durch den Umlauf, um den Dampf daraus auszutreiben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erzeugte, gesättigte Dampf durch eine Leitung zum Umlauf geführt wird, die einen zusätzlichen Widerstand enthält, wodurch die Durchflußmenge des Dampfes kontrolliert und der Druckabfall im Umlauf in die Richtung der Quelle gesättigten Dampfes verlegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf Wasserdampf ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des erzeugten Dampfes höher ist als die Temperatur der entgasten Flüssigkeit, die durch den Umlauf gepumpt wird, um den Dampf auszutreiben.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß die entgaste Flüssigkeit die Behandlungsflüssigkeit ist, welche durch den Umlauf transportiert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die entgaste Flüssigkeit eine Spülflüssigkeit ist, die durch den Umlauf gepumpt wird, bevor die zu transportierende Behandlungsflüssigkeit hineingegeben wird.