DE2635504A1 - Badabdeckung - Google Patents

Description

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Georg Fischer Aktiengesellschaft, Schaffhausen

Badabdeckung

Die Erfindung betrifft eine Badabdeckung für einen offenen Flüssigkeitsbehälter, bestehend aus einer Vielzahl von gleichartigen, auf der Badoberfläche schwimmenden und aneinanderstossenden Körpern.

Viele Industriezweige machen Gebrauch von offenen Behandlungsbehältern oder benützen grosse offene Flüssigkeitsflächen. Wenn auch eine vollständige Liste aller industriellen Bereiche, die offene Behandiungsbehälter benützen, sehr umfangreich sein würde, sei auf einige mehr allgemeinere Beispiele verwiesen, z.B. Behälter für das Plattieren, Eloxieren, für die Säurebeizung, für das Färben, Spülen, Phosphatieren, für die Nahrungsmittelverarbeitung, für die chemische Behandlung, für das Galvanisieren, Entfetten o.dgl. Ändere industrielle Anwendungen benützen grosse offene Flüssigkeitsoberflächen, z.B. in Abwasseraniagen, Äbfallöl-Gruben o.dgl.

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Da es bei den meisten dieser Anwendungen wesentlich ist, einen unbehinderten Zugang zur Flüssigkeit im Behälter zu haben, müssen die Behälter offen bleiben- Indessen verursacht dies eine grosse Anzahl von Problemen. Da solche Behälter gewöhnlich bei erhöhten Temperaturen betrieben werden, entstehen die ernsthaftesten Probleme durch Verdampfung und Wärmeverlust. Zudem erzeugen diese Behälter oft unangenehme Dämpfe, die für die Gesundheit schädlich sind und Korrosion bei den Gebäuden und der" Ausrüstung hervorrufen. Weiter entstehen Probleme durch das Spritzen der Flüssigkeit, wenn verschiedene Teile in den Behälter eingetaucht und daraus entfernt werden, und durch das Gefrieren der Flüssigkeit bei kaltem Wetter.

Zur Ueberwindung dieser Probleme wurden zunächst Absauggebläse zum Absaugen der in einer Anlage entstehenden Dämpfe und Schutzkleidungen für das Bedienungspersonal benützt. Allerdings gehen diese Massnahmen an der Wurzel des Problems, d.h. an der Abdeckung der offenen Flüssigkeitsoberfläche, vorbei. -

Dementsprechend gipfelte die Forschung für Lösungen dieses Problems in der Entwicklung eines Verfahrens, das die Vorteile der Wärmeisolierung eines festen Deckels und den leichten Zugang einer offenen Flüssxgkextsoberflache vereinigt. Ein solches Verfahren besteht darin, die Oberfläche mit einer Oelschicht zu bedecken, z.B. mit Paraffin. Allerdings wirkt das Paraffin als Beimengung, durch welche man eine Verschmutzung der Flüssigkeit riskiert. Die Verwendung von OeI stellt zudem bei vielen Anwendungen eine beträchtliche Feuergefahr dar.

Bei einer anderen vorgeschlagenen Lösung wird ein schaumbildendes Mittel auf der Flüssigkeitsoberfläche verwendet. Allerdings ist die Kontrolle der Schaumabdeckung schwierig, so dass dieses Verfahren teuer ist und das Mittel fortgesetzte Erneuerung erfordert.

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Obwohl noch andere Oberflächenraittel vorgeschlagen wurden, weisen sie ebenfalls Probleme bezüglich der Kontrolle auf, erfordern eine fortgesetzte Ergänzung und stören den Behandlungsvorgang.

Die wirkungsvollste und einfachste Lösung des Problems der Verdampfung, des Wärmeverlustes, der Entfernung der Dämpfe und Gerüche besteht darin, die Flüssigkeitsoberfläche mit einer Schicht oder Decke von Schwimmkörpern verschiedener Form und Grosse abzudecken. So werden in DT-PS 1 060 323 eine Anzahl hohler Schwimmkörper vorgesehen, welche eine vielzellige Schaumstruktur mit vorstehenden Teilen und muldenförmigen Vertiefungen aufweisen. Allerdings sind diese Körper in zweifacher Beziehung nachteilig. Wegen ihrer unregelmässigen Form treten noch erhebliche Verdampfungsverluste auf. Auch wenn die Körper anfänglich auf die Flüssigkeitsoberfläche verteilt werden, neigen sie dazu, sich eher aufeinanderzuhäufen als sich so auszurichten, dass sie die gesamte Flüssigkeitsoberfläche bedecken. Zudem werden, wenn verschiedene Teile aus dem Behälter entnommen werden, die Körper auf die benachbarten Körper verschoben und bilden einen Haufen, wodurch eine Oeffnung in der Abdeckung verbleibt. ■'

Der bekannteste Körper für den Gebrauch bei diesen Verhältnissen ist eine Hohlkugel. Eine einfache Schicht aus über der Flüssigkeitsfläche verteilten Kugeln deckt etwa 91 % der Oberfläche ab, wobei verschiedene der vorstehend erwähnten Nachteile beseitigt werden. Werden die Kugeln anfänglich auf die Flüssigkeitsoberfläche gegeben, so verteilen sie sich und bedecken die Flüssigkeitsoberfläche. Wenn Teile in den Behälter eingetaucht und aus demselben herausgenommen werden, ordnen sich die Körper selbst wieder. Diese Kugeln verkleinern die Verdampfung, unterbinden Wärmeverluste, verringern wesentlich Gase und Dämpfe, verhindern' das Spritzen, verbessern die Sicherheit und verhindern praktisch eine Verunreinigung. Die Verwendung von Kugeln ist weniger auf-

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wendig als verschiedene Arten von aufklappbaren Deckeln, da die Kugelabdeckung durch einen in die Flüssigkeit eingetauchten Teil geteilt wird und sich diese neu als Abdeckung bildet.

Andererseits bleiben beim Gebrauch hohler oder fester Kugeln verschiedene Probleme offen. Zum Beispiel drehen sich Kugeln auf der Flüssigkeitsoberfläche, so dass dadurch etwas Flüssigkeit über die Kugelabdeckung gebracht wird, wodurch noch eine beträchtliche Verdampfung auftritt. Eine Lösung für dieses Problem ist aus US-PS 3,401,818 bekannt, bei welcher man die Drehung dieser Kugeln durch Verwendung eines umlaufenden Wulstes gleichmässiger Dicke und radialer Ausdehnung zu verhindern sucht, wobei die Ausdehnung und das Gewicht des Wulstes so gewählt sind, dass die Kugeln am Drehen in der. Flüssigkeit behindert werden. Eine andere Lösung sieht die Verwendung einer dreieckförmigen, radial nach auswärts sich erstreckenden Rippe vor, die ein Gewicht für die Verhinderung der Drehung der Kugeln bildet. Obwohl dadurch die Verdampfung verringert wird, leidet diese Lösung daran, dass eine Kugelschicht nur annähernd 91 % der Flüssigkeitsoberfläche abdeckt. Demnach sind immer noch 9 % der Oberfläche für Verdampfung und Wärmeverluste offen, und in verschiedenen Anwendungen ist dies nicht annehmbar. "' ·

Deshalb ist es bekannt, mindestens eine zusätzliche Kugelschicht zu verwenden, um die Oberfläche vollständig abzudecken. Dies ist jedoch mit Kugeln in einfacher Weise nicht möglich, da sie sich nicht zu einer vollständigen Schicht anordnen lassen.

Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, eine Badabdeckung der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, dass die vorstehend genannten Nachteile beseitigt werden, wobei eine gleichmässige Abdeckung der Flüssigkeitsoberfläche, ein unbehinderter Zugang derselben und ein besserer Schutz gegen Verdampfungs- und Wärmeverluste erreicht wird. Die Abdeckung nach der Erfindung sieht

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eine theoretisch 100%ige Oberflächenabdeckung vor, die im Betrieb praktisch erreicht wird. Die für die erfindungsgemässe Badabdeckung verwendeten Körper rotieren, sogar bei turbulenter Flüssigkeit, nicht, so dass die Darbietung von Flüssigkeit gegen die Atmosphäre und damit Verdampfung und Wärmeverlust vermieden werden. Dies wird mit einer einfachen Körperschicht erreicht, so dass die verbesserte Wirkung mit geringerem Aufwand erreicht wird.

Die erfindungsgemässen Körper sind so ausgebildet, dass sie mit dem Aequator auf der Flüssigkeitsoberfläche liegen und so an der Flüssigkeitsoberfläche anstatt an dem kleinen Durchmesser von Hohlkugeln dichten. Die erfindungsgemässen Körper sind vorzugsweise fest, so dass sie die mehrfache Druckfestigkeit einer Hohlkugel aufweisen. Zudem sind die erfindungsgemässen Körper weniger thermischen Beanspruchungen bei Flüssigkeiten mit höherer Temperatur unterworfen.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die Körper reguläre, durch zwölf regelmässige Fünfecke begrenzte Dodekaeder sind, welche miteinander teils in Flächenberührung und teils in Kantenberührung stehen.

Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung in Form eines Äusführungsbeispiels dargestellt und wird anschliessend beschrieben, Es zeigen:

Fig. 1 eine räumliche Darstellung, teilweise im Schnitt, eines offenen Behandlungsbehälters mit einer erfindungsgemässen Abdeckung,

Fig. 2 eine Ansicht von oben eines vergrösserten Teils der Abdeckung nach Fig. 1,

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Fig. 3 einen Schnitt durch die Badabdeckung nach Fig. 2 längs der Linie 3-3 und

Fig. 4 einen Schnitt durch die Badabdeckung nach Fig. 2 längs der Linie 4 - .4.

Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, bestehen die Mittel für die Erstellung einer Abdeckung für eine offene Flüssigkeitsoberfläche in einer Vielzahl von Dodekaedern 10, wobei jeder Dodekaeder 10 zwölf regelmässige Fünfeckflächen aufweist. Werden diese in einen Behälter 11 oder ein anderes Gefäss mit einer offenen Flüssigkeitsoberfläche 12 gelegt, bedecken die Dodekaeder 10 im wesentlichen die Fläche 12. Während die verschiedenen Flächen und Kanten jedes Dodekaeders Linien-Linien-, Linien-Oberflächen- oder Oberflächen-Oberflächen-Kontakt mit benachbarten Dodekaedern 10 eingehen, wie aus den Fig. 2-4 ersichtlich ist, wurde auch experimentell ermittelt, dass es die Eigenart eines Fünfeck-Dodekaeders ist, dass eine Anzahl solcher Dodekaeder sich automatisch so anordnet, dass sie theoretisch 100 % der Flüssigkeitsoberfläche bedeckt. Bei einer grossen Ausdehnung einer solchen bedeckten Oberfläche können gewisse Unregelmässigkeiten in dem regelmässigen Muster mangels einer absoluten Form- und Grössenvollkommenheit der Körper 10 auftreten. Diese Abweichung in dem vollkommen gleichförmigen Muster scheint wegen der optischen Vergrösserung der Abweichung grosser zu sein, als es wirklich ist. Wenn indessen genügend Körper 10 die Oberfläche 12 bedecken, konnte beobachtet und auch gemessen werden, dass durch solche Unvollkommenheiten beträchtlich weniger als 1 % offene Oberfläche entsteht. Demgemäss dient bereits eine einfache Schicht von Dodekaedern 10 der Erreichung einer mehr als 99%igen Abdeckung, was anderweitig nur durch Mehrfachlagen von Kugeln oder anderen Körpern erreicht werden könnte. Demgemäss weisen Dodekaeder einen besseren Wirkungsgrad auf als eine Mehrschicht-Anwendung von Kugeln und demzufolge eine bessere Wirtschaftlichkeit.

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Wird zudem eine zweite Schicht von Dodekaedern 10 auf die erste Schicht aufgebracht, richten sich diese automatisch auf eine genaue geometrische Angrenzung aus und beseitigen wirkungsvoll etwaige, der Atmosphäre ausgesetzte offene Stellen.

Die Dodekaeder 10 können, entsprechend den bekannten Hohlkugeln, hohl sein, müssen jedoch aus einem Material hergestellt werden, das widerstandsfähig gegen korrosive Lösungen ist und hohe Temperaturen aushalten kann. Zweckmässig können die Dodekaeder 10 als Schaumstruktur aus Polypropylen hergestellt werden, da dies ein billiges Material geringer Dichte ist, welches schwimmt, hochkorrosionsfest und wärmewiderstandsfähig ist. Zudem weist ein fester Körper eine mehrfache Druckfestigkeit eines Hohlkörpers auf und ist weniger den thermischen Beanspruchungen einer Flüssigkeit mit höherer Temperatur ausgesetzt. Die Dodekaeder 10 können einen beliebigen, für die jeweilige Anwendung geeigneten Durchmesser aufweisen.

Ein besonderer Vorteil des Dodekaeders ist/ dass er von Natur aus Anlage an benachbarte Körper sucht. Demgemäss bewirkt eine Turbulenz, Vibration oder Bewegung der Flüssigkeitsfläche 11 zusätzlich das genaue Ausrichten und garantiert damit die maximale Abdeckung der Oberfläche 12. Wegen der Neigung der Dodekaeder 10, eine im wesentlichen vollständige Abdeckung über der Oberfläche zu erzeugen, können die Dodekaeder 10 normalerweise nicht rotieren. Selbst stark turbulente Flüssigkeiten können die Rotation der Dodekaeder nicht bewirken, weshalb dadurch keine Flüssigkeit mit entsprechender Verdampfung und Wärmeverlusten gegen die Atmosphäre gerichtet wird.

Zweckmässig können die erfindungsgemässen Dodekaeder 10 ein spezifisches Gewicht aufweisen, welches etwa die Hälfte des spezifischen

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Gewichts der Flüssigkeit im Behälter 11 ist. Da das spezifische Gewicht der meisten' Flüssigkeiten nur wenig grosser als dasjenige von Wasser, d.h. 1,0 g/cm , ist, kann das spezifische Gewicht jedes Dodekaeders etwa 0,55 g/cm sein. Mit einem solchen spezifischen Gewicht schwimmt jeder Dodekaeder 10 auf der Flüssigkeitsoberfläche auf dem "Aequator", so dass die Oberfläche 12 vollständig abgedeckt ist. Dadurch wird auch eine etwaige Neigung der Dodekaeder 10 zu einer Rotation verhindert.

Im Betrieb ist es lediglich erforderlich, eine Anzahl Dodekaeder in den Behälter 11 zu kippen, worauf die schwimmenden Dodekaeder sich selbst über die Oberfläche 12 verteilen. Eine Turbulenz,* Vibration oder Bewegung der Flüssigkeitsoberfläche 12 bewirkt, dass die Dodekaeder 10 sich automatisch in eine Lage ausrichten, bei welcher eine Abdeckung der Oberfläche 12 von mehr als 99 % erreicht wird, vorausgesetzt natürlich, dass eine genügende Anzahl Dodekaeder 10 verwendet wird.

Dodekaeder 10 können in beliebiger Grosse, in einem breiten dichten Bereich, aus verschiedenen Materialien und mit einer grossen Mannigfaltigkeit chemischer, thermischer und mechanischer Eigenschaften hergestellt werden. Es können Farben benützt werden, um Licht oder Wärme zu reflektieren oder zu absorbieren. Verbindungen aus zwei und mehr Materialien können verwendet werden, um die Dichte, die Eigenschaften oder die Kosten zu beeinflussen. Die Oberflächen der Dodekaeder 10 können durch verschiedene Mittel zum Schütze der Flüssigkeit oder der Körper beschichtet sein. Eine spezielle Oberfläche kann verwendet werden, um eine katalytische Reaktion einzuleiten oder eine Reaktion zu unterbinden. Die Dodekaeder 10 können allgemein verwendet werden, um alle Funktionen der bekannten hohlen, kugelförmigen Einrichtungen oder anderer bekannten Einrichtungen zu erfüllen, jedoch mit einem wesentlich verbesserten Wirkungsgrad und mit gewöhnlich niederen Kosten wegen der erforderlichen kleineren Zahl.

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Claims (8)

Patentansprüche

1./ Badabdeckung für einen offenen Flüssigkeitsbehälter, bestehend aus einer Vielzahl von gleichartigen, auf der Badoberfläche schwimmenden und aneinanderstossenden Körpern, dadurch gekenn-■ zeichnet, dass die Körper reguläre, durch zwölf regelmässige Fünfecke begrenzte Dodekaeder sind, v/elche miteinander teils in Flächenberührung und teils in Kantenberührung stehen.

2. Badabdeckung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dodekaeder feste Körper sind.

3. Badabdeckung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dodekaeder eine geschlossenzellige Schaumstruktur aufweisen.

4. Badabdeckung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

die Körper etwa zur Hälfte ihres Volumens in das Bad eintauchen.

5. Schwimmkörper zur Badabdeckung in einem offenen Flüssigkeitsbehälter, dadurch gekennzeichnet, dass er ein regulärer, von zwölf regelmässigen Fünfecken begrenzter Dodekaeder ist.

6. Schwimmkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Dodekaeder ein fester Körper ist.

7. Schwimmkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass er eine geschlossene Schaumstruktur aufweist.

8. Schwimmkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sein spezifisches Gewicht mindestens annähernd 0,5 g/cm beträgt.

GEORG FISCHER AKTIENGESELLSCHAFT 21.7.1976 My/ip

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