DE2745216A1

DE2745216A1 - Verfahren zum aufbringen von schlicker auf innenoberflaechen eines geschlossenen tanks zur erzeugung eines emailueberzuges

Info

Publication number: DE2745216A1
Application number: DE19772745216
Authority: DE
Inventors: Katsushi Arai; Hitoshi Azuma; Minoru Goto; Seiji Kawai; Takemi Naito; Joji Okamoto
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1976-10-08
Filing date: 1977-10-07
Publication date: 1978-04-13
Also published as: US4273811A; JPS556109B2; JPS5346317A; DE2745216C2

Description

Verfahren zum Aufbringen von Schlicker auf Innenoberflächen eines geschlossenen Tanks zur Erzeugung eines EmailUberzuges

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufbringen von Schlicker für einen Emailüberzug auf Innenoberflächen eines Tanks,wie z. B. eines Wärmeaustauschers oder eines Heißwasserboilers, elektrischen Wassererhitzers, Heißwasserspeichertanks usw., insbesondere auf ein Verfahren zum Aufbringen des Schlickers auf die Innenoberflächen eines Tanks, nachdem er,etwa durch Schweißen,fertiggestellt ist. Insbesondere richtet sich die Erfindurg auf die Schaffung eines Wärmeaustauschers eines Heißwasserboilers mit einem heißwasserbeständigen Emailüberzug.

In dieser Beschreibung bezieht sich der Begriff "geschlossener Tank" auf einen solchen Tank, der Öffnungen, wie z.B. Rohrstutzen, aufweist, deren Flächen im Vergleich mit dem Innenvolumen des Tanks gering sind, und ein geschlossener Tank wird im folgenden einfach als Tank bezeichnet. Auch ist "Porzellanemaillieren" ein allgemeiner Begriff für sowohl Porzellanemaillieren als auch Glasauskleidung.

8l-(A2555-02)-TF

809815/0795

Nach den bekannten Porzellanemaillierverfahren wird Schlicker auf verschiedene Bestandteile des Tanks durch Aufspritzen vor deren Zusammenbau zu einem Tank aufgebracht, und die Bestandteile werden dann ausgebacken und mittels Schweißens zusammengebaut, um einen emaillierten Tank zu fertigen.

Nach den bekannten Verfahren ist es ohne weiteres möglich, einen EmailUberzug einer gewünschten Schichtdicke vorzusehen, und Fehler in einem Emailüberzug lassen sich ohne weiteres entdecken, da das Emailaufbringen für jeden Bestandteil des Tanks gesondert durchgeführt wird. So kann ein Bestandteil mit Fehlern im EmailUberzug dem Emailaufbringen erneut unterworfen werden. Daher werden diese Verfahren derzeitig in weitem Umfang angewendet, doch sind sie insofern nachteilig, als die Herstellkosten hoch sind, wie noch erläutert wird. Da der Schlicker durch Aufspritzen aufgebracht wird, streut er, und seine Verwertungsrate ist niedrig. Jeder Teil des Tanks muß in einem Ofen gebrannt werden. Die Teile des Tanks müssen an solchen Stellen, die zu verschweißen sind, vom Email befreit werden. Außerdem haben diese Verfahren folgende Nachteile. Die Bereiche der Teile, die vom EmailUberzug befreit wurden, können dadurch fehlerhaft werden, daß sie dazu neigen, in Kontakt mit der Flüssigkeit im Tank zu kommen, da eine Fehlausrichtung bei Verbindung der Teile auftreten kann. Eine Schweißraupe (Gegenhaltraupe) an den Verbindungsstellen neigt zum Freiliegen. Auch wird, wenn ein Tank gefertigt wird, ein Bestandteil in einen anderen Bestandteil mit Zwang eingetrieben und dann damit verschweißt. Dabei tritt die Gefahr auf, daß der Emailüberzug während der Zwangsverbindung abplatzt.

Wie oben beschrieben, erfordert das bekannte Verfahren zur Emailaufbringung, daß nach Aufbringen des Schlickers die einzelnen

809815/0795

Bestandteile eines Tanks einer Zwangspassung und Verschweißung unterworfen werden. Daher ergaben sich bei Durchführung dieses Verfahrens mehrere Probleme.

Um diese Nachteile auszuschalten, wurde voigeschlagen, die Schlickeraufbringung nach Fertigung eines Tanks vorzunehmen, um dadurch die Zwangspassungs- und Schweißvorgänge nach dem Porzellanameillieren zu erübrigen. Wenn solche Maßnahmen angewandt werden, ist es wesentlich, daß die Schiickeraufbringung vollständig durchgeführt wird, da es unmöglich ist, die Porzellanemaillierung auf den Innenoberflächen des geschlossenen Tanks von außen zu prüfen.

Es wurde beschrieben, zunächst einen Tank zu fertigen und dann Schlicker mittels Spritzens nassen Schlickers durch Schläuche in den Tank aufzubringen, so daß eine "Fließbedeckung" vorgenommen werden kann, wie in "NEW LINE PORCELAIN ENAMELS WATER HEATERS*", "THE INTERNATIONAL ENAMELIST", 17 Γ ^J , Okt. 1967, S. J5 bis 6 beschrieben ist. Dieses Verfahren erfordert besondere Geschicklichkeit bei der praktischen Durchführung und ist für einen Tank mit einer inneren Hülle und einer äußeren Hülle, wie z. B. den Tank eines Heißwasserboilers, nicht geeignet.

Man kann sich vorstellen,daß, wenn Schlicker injeiner geringeren Menge als dem Innenvolumen eines Tanks in den Tank eingeführt wird, der Tank zur Vornahme der Schlickeraufbringung gedreht wird und der Überschußschlicker, der nicht zur Schlickeraufbringung gebraucht wurde, aus dem Tank abgelassen wird, es möglich ist, einen SchlickerUberzug mit gewünschter gleichmäßiger Dicke vorzusehen. Jedoch zeigen die Ergebnisse von Versuchen, daß es unmöglich ist, einen Emailüberzug einer gewünschten gleichmäßigen Dicke nach diesem Verfahren zu erzeugen.

809815/0795

27A5216

- r-

Außerdem trifft man bei Durchführung dieses Verfahrens auf zwei Probleme. Eines besteht darin, daß einige Oberflächen des Tanks im wesentlichen nicht völlig mit Email überzogen werden, und das andere beruht darauf, daß der auf die Oberflächen zur Bildung eines EmailUberzugs gewünschter Dicke aufgebrachte Schlicker zum Absacken oder Senken neigt, so daß sich kein Ema^lUberzug mit gleichmäßiger Dicke bilden läßt. Bei dem erwähnten Tanktyp wird allgemein angenommen,daß der Emailüberzug eine Dicke von über 120 /um aufweisen muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufbringen von Schlicker auf Innenoberflächen eines Tanks zu entwickeln, bei dem eine geringere Schlickermenge als das Innenvolumen des Tanks in diesen eingeführt wird, nachdem der Tank gefertigt ist, und der Schlicker darauf während einer Drehung des Tanks aufgebracht wird, um einen heißwasserbeständigen Emailüberzug zu schaffen, der sich für einen Tank eines Wärmeaustauschers eines Heißwasserboilers eignet und in einer gewünschten Dicke mit einem einzigen SchlickeraufbringungsVorgang herstellbar ist.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist ein Verfahren zum Aufbringen von Schlicker auf Innenoberflächen eines geschlossenen Tanks zur Erzeugung eines EmailUberzuges darauf, gekennzeichnet durch die Schritte:

(a) Einführen des Schlickers in das Innere des Tanks in einer größeren als der tatsächlich zur Bildung des Überzuges erforderlichen, jedoch geringeren Menge als das Innenvolumen des Tanks,

(b) Aufbringen des Schlickers auf den Tank während dessen Rotation und

(c) zwangsweises Entleeren des auf die Innenoberflächen des Tanks nicht aufgebrachten Überschußschlickers aus dem Tank.

809815/0795

Weitere Bildungen und weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten AusfUhrungsbeispiele näher erläutert; darin zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt eines Tanks für einen Heißwasserboiler;

Fig. 2 eine Aufsicht des in Fig. 1 gezeigten Tanks;

Fig. J5 ein Zeitdiagramm für die Schiickeraufbringungsschritte;

Fig. 4 eine Perspektivansicht einer Schlickeraufbringungsvorrichtung, die sich zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet;

Fig. 5 ein Diagramm zur Darstellung der Dickenverteilung eines EmailUberzuges;

Fig. 6 eine Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen der mit Schlicker überzogenen Oberfläche und dem Schlicker; und

Fig. 7 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen der Bewegungsgeschwindigkeit des Schlickerflüssigkeitsspiegels und der Dicke des EmailUberzuges.

Das Verfahren zum Aufbringen von Schlicker zur Schaffung eines EmailÜberzuges gemäß der Erfindung besteht in der Fertigung eines Tanks, der Einführung von Schlicker in einer geringeren Menge als dem Innenvolumen des Tanks in den Tank und der Durchführung der Schlickeraufbringung auf die Innenflächen des Tanks, während der Tank rotiert. Das erfindungsgemäße Verfahren kennzeichnet sich durch Vornahme einer Steuerung der Geschwin-

809815/0795

- O-

digkeit bzw. des Durchsatzes, womit Überschußschiicker aus dem Tank entleert wird, oder durch Vornahme einer erzwungenen Entleerung des Überschußschlickersaus dem Tank, so daß dieses Verfahren sich zur Schaffung eines EmailÜberzuges gleichmäßiger Dicke bei Auswahl eines geeigneten Schlickers eignet.

Es wurde eine Anzahl von Versuchen durchgeführt, die zeigten, daß bei Anwendung eines bekannten SchlickeraufbringungsVerfahrens Teile eines Tanks, worauf kein Schlicker aufgebracht wird, solche Teile sind, die unterhalb des Flüssigkeitsspiegel des zu entleerenden Überschußschlickers sind, wenn die Drehung des Tanks beendet wird, und daß Teile des Tanks, die oberhalb des Flüssigkeitsspiegels sind, einen Schlickerüberzug gewünschter Dicke aufweisen. Im einzelnen erhalten die Innenflächen eines Tanks einen Schlickerüberzug gewünschter Dicke als Folge der Drehung des Tanks,doch ist, da Überschußschiicker aus dem Tank bei Atmosphärendruck entleert wird, die Bewegungsgeschwindigkeit des FlUssigkeitsspiegels des überschußschlickers relativ zur mit Schlicker überzogenen Oberfläche zur Zeit des Entleerens des überschußschlickers niedrig. Wegen dieser niedrigen Fließgeschwindigkeit des Überschußschlickers wird der auf die Innenoberflächen des Tanks aufgebrachte Schiickerüberzug durch Oberflächenspannung abgestreift, wenn der Überschußschiicker aus dem Tank entleert wird. Das Entleeren des Überschußschlickers erfolgt durch Schwerkraft, und die Geschwindigkeit, mit der die Entleerung erfolgt, hängt von der Größe der Auslaßöffnungen und der Höhe des Flüssigkeitsspiegels des Überschußschlickers über den Auslaßöffnungen ab. Allgemein werden WasserzufUhrungsöffnungen geringen Durchmess eis des Tanks als Auslaßöffnungen für den ÜberschußschiIcker verwendet, so daß die Strömungsgeschwindigkeit des Überschußschlickers auf den mit Schlicker überzogenen Oberflächen niedrig ist. Allgemein ist es, wenn Farbe nach diesem Verfahren aufgetragen wird, bekannt, daß

809815/0795

die Dicke eines Farbüberzüge in einer Beziehung zur Geschwindigkeit steht, mit der die mit Farbe versehene Oberfläche relativ zur Farbe gehoben wird, und ist dieser Geschwindigkeit proportional. Es ist anzunehmen, laß das Schlickeraufbringen die gleiche Erscheinung wie das Aufbringen von Farbe zeigt, so daß der Schlickerliberzug in seiner Dicke verringert wird, da die Geschwindigkeit, mit der der Uberschußschlicker fließt, geringer als die zum Bilden eines Überzugs erforderliche Dicke nötige Geschwindigkeit ist.

Die erwähnte Erscheinung des Absinkens oder Absackens des aufgebrachten Schlickers dürfte in Beziehung zur Art des Schlickers und der Gegenwart von Klumpen daraus stehen.

Erfindungsgemäß wird Uberschußschlicker zwangsweise aus dem Tank entleert, um mit einer bestimmten Geschwindigkeit zu fließen und so jedes unvollständige Schlickeraufbringen zu beseitigen. Und zwar wird der Teil der Innenoberflächen des Tanks, der oberhalb des Flussigkeitsspiegels des Schlickers liegt, entsprechend der Rotationsgeschwindigkeit des Tanks überzogen, und der Teil der Innenoberflächen desjTanks,der unterhalb des Flussigkeitsspiegels des Schlickers liegt, wird mit Schlicker mit der gleichen GeschwL ndigkeit überzogen, mit der der Schlicker aus dem Tank entleert wird. Absinken und Absacken des Schlickers lassen sich durch Auswahl einer geeigneten Teilchengröße des Schlickers und Vermeiden von Klumpen darin verhindern.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nun anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es wird Druckluft zum Entleeren von Schlicker mit bestimmter Geschwindigkeit verwendet.

809815/0795

-JS-

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Tank 15, in dem die Schlickeraufbringung vorgenommen werden soll. Der Tank wird für einen Heißwasserboiler verwendet und weist eine innere Hülle 1, die darin eine Verbrennungskammer 2 begrezt, eine äußere Hülle

und einen mit dem oberen Ende der Verbrennungskammer 2 verbundenen Rauchabzugskanal 3 auf. Die äußere Hülle 4 wirkt mit der inneren Hülle 1 zur Begrenzung eines Heißwasserspeichers 5 dazwischen zusammen. Die innere Hülle 1 und die äußere Hülle 4 sind durch Schweißverbindung ihrer Hälften gebildet, die durch Preßformen gefertigt sind, und weisen im wesentlichen ellipsoide Form auf. Man erkennt außerdem einen zylindrischen Brenner 6, der sich quer durch die äußere Hülle 4 von der inneren Hülle 1 aus erstreckt«Außerdem sind unten WasserzufUhrungsöffnungen 7 und 8, die an den gegenüberliegenden Seiten der äußeren Hülle montiert sind, und Heißwasserauslaßöffnungen 9 und 10 dargestellt, die oben an den gegenüberliegenden Seiten der äußeren Hülle montiert sind. Eine Wasserzuf Uhrungs öffnung 7 dient als öffnung zum Entleeren von Schlicker. Man erkennt weiter eine Heißwasserauslaßöffnung 11, die oben am Tank angeordnet ist, und an der Seite im oberen Teil des Tanks gebildete öffnungen 12 und I3 zur Montage von elektroden zum kathodischen Schutz.

Die verschiedenen Abmessungen des in den Versuchen verwendeten Tanks sind folgende: Der Maximaldurchniesser der inneren Hülle 1 ist etwa 400 mm; die Höhe der inneren Hülle ist etwa 830 mm; der Außendurchmesser des Rauchabzugskanals j5 ist etwa 160 mm; der maximale Innendurchmesser der äußeren Hülle 4 ist etwa 440 mm; und die Höhe der äußeren Hülle 4 ist etwa 1030 mm. Diese Teile sind sämtlich aus kaltgewalzten Stahlblechen gebildet, die zur Porzellanemailiierung geeignet sind. Das Innenvolumen des Tanks ist etwa 60 1; die Innendurchmesser der WasserzufUhrungsöffnungen 7 und 8 und der

809815/0795

Heißwasserauslaßöffnungen 9 bis 11 sind jeweils 29 mm; und die Innendurchmesser der Elektrodenmontieröffnungen 12 und 13 sind je 10 mm. Der Tank wird um eine Y-Y-Rotationsachse in Fig. 1 während der Schlickeraufbringung mit 20 U/min gedreht, und die Zeitdauer, während der der Tank rotiert, ist etwa 30 see. Der pneumatische Druck (Überdruck) ist

1,2 kg/cm , und die Menge des in den Tank eingeführten Schlickers ist 20 1. Die Art des verwendeten Schlickers ist folgende. Eine Kombination von drei Arten von Fritten (hergestellt von Nippon Ferro Company) mit Heißwasserbeständigkeitseigenschaften wurde als Schlicker für die Versuche gewählt. Die drei Frittetypen wurden miteinander nach Standardmischverfahren gemischt. Der erhaltene Schlicker hat ein spezifisches Gewicht von 1,76 g/cnr, eine Viskositätsnapf zeit von 5»^ see (gemessener "NK-2"-Viskositätsnapf für Farbe, hergestellt von Iwata Painting Equipment Industry Company, nach Umbau zum Erhalten einer Auslaßöffnung mit einem Durchmesser von 6,5 mm), einen Aufnahmewert von 10
definierte Teilchengröße von 40 g.

6,5 mm), einen Aufnahmewert von 10 g/dm und eine weiter unten

Es soll nun das Verfahren der Schlickeraufbringung erläutert werden. Die verschiedenen Bestandteile des Tanks werden an ihren Oberflächen einem Brennen mit öl und einem Blasen mit Schrot unterworfen und dann durch Schweißen miteinander verbunden. Der Schlicker wird durch ein Filter von etwa 0,43 mm lichter Maschenweite zur Beseitigung von Klumpen geleitet, bevor er in den Tank eingeführt wird. Beim Einfuhren des Schlickers in den Tank wird der Tank in liegender Stellung gehalten. Nach dem Schließen der WassereinfUhrungsöffnungen 7, 8_;der Heißwasseraus la ßöffnungen 9 bis 11 und der Elektrodenmontage-Öffnungen 12, 13 wurde das Innere des Tanks auf einen Druck von 1,2 kg/cm gebracht. Dann wird, wie in der graphischen

809815/0795

- yo -

/13

Zeitdarstellung in Fig. 3 gezeigt, der Tank in einem Winkel von -45° bezüglich der Vertikalen (der Neigungswinkel des Tanks wird als positiv genommen, wenn der Rauchabzugskanal in der oberen Stellung ist) geneigt und mit 20 U/min in Drehung versetzt. Nach Verstreichen einer gegebenen Zeit wird der rotierende Tank in einem Winkel von +45° zur Vertikalen geneigt. Die Drehung des Tanks wird fortgesetzt, während sich der Tank in dieser Lage befindet, und man beendet die Drehung 30 see nach Beginn der Drehung. Wenn der Tank seine Drehung beendet, ist der Tank so angeordnet, daß die WasserzufUhrungsöffnung 7 nach unten gewandt ist. Dann wird die WasserzufUhrungsöffnung 7 geöffnet, so daß sich der im unteren Teil des Tanks angesammelte Schlicker zwangsweise durch die WasserzufUhrungsöffnung 7 durch den pneumatischen Druck im oberen Teil des Tanks entleeren läßt.

Danach wird die Entleerung des Tanks vorgenommen. Der Schlicker hat eine hohe Viskosität, so daß der Schlicker in einer flicken So-hicht um die Wass erzuf Uhrungs öffnung 7 herum angesammelt werden kann, ohne völlig abgelassen zu werden. Der Entleerungsschritt wird durchgeführt, umjien Schlicker völlig aus dem Tank abzulassen. Bei der Vornahme der Entleerung des Schlickers aus dem Tank wird der Tank gekippt, um den angesammelten Schlicker herauszulassen. Da die WassereinfUhrungsöffnung 7 zur Seite des Tanks geöffnet ist, wird der Tank zunächst in eine aufrechte Stellung gebracht, um den im oberen Teil des Tanks befindlichen Schlicker durch die WasserzufUhrungsöffnung 7 abzulassen, und man bringt den Tank dann in eine liegende Stellung, um den im unteren Teil des Tanks befindlichen Schlicker durch die WasserzufUhrungsöffnung herauszulassen. Dieser Vorgang wird zweimal durchgeführt.

Eine zum Drehen und Neigen des Tanks geeignete Vorrichtung ist in Fig. 4 dargestellt, worin man einen Rahmen 14 zum

809815/0795

Ak

Halten eines Tanks I5 erkennt, der zum Drehen über Wellen l6 von Abstutzsockeln I7 gehalten wird. Eine Welle l6 ist mit Mitteln 18 zum Neigen des Rahmens 14 versehen. Man erkennt außerdem Haltelager I9 und 20 zum Halten des Tanks I5» die zur Rotation relativ zum Rahmen 14 montiert sind. Ein Haltelager 19 ist mit Drehantriebsmitteln 21 versehen, und das andere Haltelager 20 ist axial durch ein Drehgelenk 22 beweglich. Durch Drehen eines Handrades 23 ist es möglich, das Haltelager 20 zum Montieren oder Lösen des Tanks I5 im bzw. vom Rahmen 14 zu bewegen. Schließlich erkennt man eine Schale 24 zur Aufnahme von entleertem Schlicker.

Nach der Entleerung des Tanks werden die WasserzufUhrungsöffnung 8, die Heißwasserauslaßöffnungen 9 bis 11 und die Elektrodenmontageöffnungen 12, 1J> geöffnet, um eine Trocknung des aufgebrachten Schlickers vorzunehmen. Man wendet eine Zwangstrocknung an, um die Trocknung in einer kurzen Zeitdauer zu vollenden. Heißluftströme werden zwangsweise durch die WasserzufUhrungsöffnungen 7 und 8 zugefUhrt und aus den Heißwasserauslaßöffnungen 9 bis 11 und den Elektrodenmontageöffnungen 12, 13 abgezogen. Bei Durchführung der Zwangstrocknung läßt man zunächst auf eine Temperatur von 80 ⁰C erhitzte Luftströme für eine Minute mit einer Geschwindigkeit von I5 m/sec (an den WassereinfUhrungsöffnungen) und anschließend auf eine Temperatur von 80 ⁰C erhitzte Luftströme I9 Minuten mit einer Geschwindigkeit von etwa 50 m/sec (etwa 4 nr/min) durchströmen. Durch diese Zwangstrocknung werden Über 80 # des aufgebrachten Schlickers getrocknet.

Der Tank, in dem, wie vorstehend beschrieben, die Schlickeraufbringung vorgenommen wurde, wird in einen Brennofen zum Brennen darin eingeführt, nachdem er durch einen Trocknungsofen,

809815/0795

'Ψ -AS

der heiße Gebläseluft (einer Temperatur von etwa 120 ⁰C) vom Brennofen her ausnutzt, geleitet wurde.

Wenn ein Tank mit Schlicker überzogen wird und der so gebildete SchlickerUberzug gebrannt ist, hat der Emailüberzug eine Dicke von im Durchschnitt etwa l6o /um. Fig. 5 zeigt eine Kurve, die die Dickenverteilung des Überzugs wiedergibt. Es wurde gefunden, daß die Oberflächen nahe der Schlickerauslaßöffnung dazu neigen, einen EmailUberzug einer größeren Dicke oder von mehr als 500 /Um aufzuweisen, da sich der Schlicker dort in Abhängigkeit davon sammelt, wie die Tankentleerung durchgeführt wird. Der nach dem erwähnten Verfahren aufgebrachte Schlickerüberzug zeigt kein Absinken oder Ablaufen, und sein Aussehen ist dem des nach dem bekannten Aufspritzverfahren aufgebrachten Email-Uberzugs gleich. Selbstverständlich sollte der Schlickeraufbringvorgang mit Sorgfalt durchgeführt werden, wie es auch beim Schlickeraufbringen nach einem bekannten Verfahren der Fall ist, bezüglich der Verbindungsoberflächen der Rohre aufnehmenden öffnungen und der Tank- und anderen Flächen, wie z. B. geschweißtenFlächen, an denen Diskontinuitätsfehler der mit Schlicker überzogenen Oberflächen aufzutreten neigen. Es scheint, daß das erfindungsgemäße Verfahren etwas zu wünschen übrigläßt, was die Verhinderung der Diskontinuität der mit Email überzogenen Oberflächen und der Ungleichmäßigkeit der Dicke des aufgebrachten Emails im Vergleich mit dem Aufspritzverfahren betrifft. Daher dürfte es zu empfehlen sein, ein elektrisches Korrosionsverhinderungsverfahren in Kombination mit dem erfindungsgemäßen Verfahren anzuwenden.

Die Gründe, weshalb die genannten Parameter zu beachten sind, sollen nun erläutert werden.

809815/0795

/lip

2 Was die Anwendung eines pneumatischen Drucks von 1,2 kg/cm

betrifft, so wird der pneumatische Druck verwendet, um eine gewünschte Bewegungsgeschwindigkeit ν (Abwärtsbewegung) eines FlUssigkeitsspiegels 15a des Schlickers 15b bezüglich einer mit Schlicker überzogenen Oberfläche 4, wie in Fig. 6 dargestellt ist, zu erzielen. Es ist erforderlich, daß die gewünschte Bewegungsgeschwindigkeit erhalten wird, auch wenn der Flüssigkeitsspiegel 15a eine Lage nahe der WassereinfUhrungsöffnung 7 erreicht hat, wenn Überschußschlicker aus dem Tank entleert wird. Das Ergebnis eines hinsichtlich der Beziehung zwischen der Bewegungsgeschwindigkeit ν und der Dicke des Überzugs in ,um durchgeführten Versuchs ist in Fig. 7 dargestellt. Wenn der verwendete Schlicker ein spezifisches Gewicht von 1,76 g/cnr, eine Viskos it ätsnapfzeit von 4,5 see und eine weiter unten definierte Teilchengröße von 4^,3 g (das Mahlen erfolgte in einem 7 1-Topfmahlwerk) aufweist, sollte die Bewegungsgeschwindigkeit ν 20 cm/sec sein, wenn die gewünschte Dicke eines EmailUberzugs 200 ,um beträgt. Man fand, daß Änderungen des spezifischen Gewichts und der Viskosität des Schlickers Änderungen hauptsächlich im Maximalwert der Überzugsdicke und im wesentlichen keine Änderungen im Minimalwert derselben hervorrufen. Der pneumatische

ρ
Druck von 1,2 kg/cm wurde zur Schaffung eines EmailUberzugs einer Dicke von etwa 200 Mm in einem Tank des oben erwähnten Aufbaus bestimmt.

Der Tank wird eine Mehrzahl von Malen für bestimmte Zeitdauern unter Änderung der Lage des Tanks gedreht, da der SchlickerUberzug nicht genug Benetzbarkeit aufweist, um eine gewünschte Überzugsdicke zu erzielen, wenn der Tank nur einmal in der gleichen Lage gedreht wird.

Nun sollen die in einen Tank eingeführte Schlickermenge und der Neigungswinkel des Tanks während der Schlickeraufbringung

809815/073S

1?

beschrieben werden. Allgemein ist die Menge des in den Tank eingeführten Schlickers vorzugsweise klein, wenn die zum Eingießen des Schlickers in den Tank und die zum Entleeren des Schlickers aus dem Tank erforderlichen Zeiten in Betracht gezogen werden. Beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Tank sowohl in einer Stellung, in der er unter -45°, als auch in einer Stellung, in der er unter +45° zur Vertikalen geneigt ist, gedreht. Es sollte beachtet werden, daß die in den Tank eingeführte Schlickermenge und der Neigungswinkel des Tanks in Beziehung zur Gestalt des Tanks stehen.

Im Hinblick auf die Entleerung eines Tanks oder das völlige Herauslassen des Schlickers aus dem Tank können der Neigungswinkel des Tanks und die Anzahl von Malen der Neigung in Abhängigkeit von der Gestalt des Tanks und der in einem Vorgang entleerten Schlickermenge bestimmt werden. Wenn die Schlickeraus la ßöffnung trichterförmig ist und ihre Öffnung zur Erleichterung der Entleerung des Schlickers nach unten gewandt ist, besteht keine Notwendigkeit, einen TankentleerungsVorgang durchzuführen.

Es soll nun die Art des Schlickers beschrieben werden. Die Dicke eines erzeugten EmailUberzugs wird stark durch den Aufnahmewert beeinflußt. Um einen Emailüberzug einer Dicke von etwa l6o Mm zu erhalten, braucht man nur einen Aufnahme-

/ ρ
wert von etwa 10 g/dm zu verwenden. Dieser Aufnahmewert ist geringer als der für ein bekanntes Aufspritzverfahren verwendete. Der erfindungsgemäß verwendete Schlicker hat den gleichen spezifischen Wert wie der beim herkömmlichen Aufspritzverfahren verwendete Schlicker. Der Aufnahmewert wird als das Gewicht des Schlickers, der an einer rostfreien Stahlplatte (1,0 mm χ 100 mm χ 100 mm) haftet, definiert, wenn die rostfreie Stahlplatte aufwärts aus einem Schliokerbad mit einer bestimmten Geschwindigkeit (etwa 20 om/sec) bewegt wird.

809815/0795

Schlicker hat ein thlxotropes Verhalten oder wird fluid, wenn er gerührt wird, und setzt sich dann, wenn er in Ruhe gelassen wird. So zeigt der auf die Innenoberflächen eines Tanks aufgebrachte Schlicker eine solche Erscheinung des AbSinkens und Absackens. Demgemäß läßt sich kein Schlicker-Uberzug gleichmäßiger Dicke vorsehen, auch wenn ein Versuch gemacht wird, einen Emailüberzug gewünschter Dicke vorzusehen, indem man sich auf den Aufnahmewert verläßt. Die Teilchengröße des Schlickers übt eher als die Viskosität einen größeren Einfluß auf die gleichmäßige Schlickeraufbringung aus. Daher wurde im Rahmen der Erfindung ein Versuch unternommen, das Absinken und Absacken des aufgebrachten Schlickers durch Auswählen eines Schlickers mit geeigneter Teilchengröße zu verhindern.

Schlicker von verschiedenen Teilchengrößen wurde unter Verwendung der Thixotropie als Maßstab gleichmäßiger Schlickeraufbringung überprüft. Die folgende Tabelle zeigt das Ergebnis des Versuches.

Tabelle

Teilchengröße

10

20

25

30

Thixotropie

Bemerkung: Spezifisches Gewicht ist 1,76 g/cnr (konstant), (o) ausgezeichnet; · Q , gut; ^» mäßig; und X, schlecht.

In der vorstehenden Tabelle sieht man, daß Schlicker einer Teilchengröße im Bereich von 25 bis 45 g geeignet ist, wenn die

809815/0795

Schllckerfluldltät und die Glätte einer EmailUberzugsoberfläche in Betracht gezogen werden. Es ist zu verstehen, daß der im Versuch verwendete Schlicker in einem 71-Topfmahlwerk hergestellt wurde, und es wurden keine Versuche zur Thixotropie von Schlicker einer Teilchengröße Über 45 g durchgeführt. Es ist indessen zweifelhaft, ob Schlicker elnerTeilchengröße über 50 oder 60 g beim Aufbringen eines EmailUberzugs zum Aushalten der Wirkungen von Heißwasser von irgendeinem Wert ist. Auch wird das herkömmliche Mahlen für ungeeignet gehalten, da das spezifische Gewicht und die Teilchengröße von zu geringem Wert werden.

In dieser Anmeldung wird die Teilchengröße durch das Gewicht der Rückstände dargestellt, die mit Wasser gewaschen und getrocknet sind, nachdem Schlicker von 100 cnr durch ein Filter von 0,43 mm lichter Maschenweite und dann nochmals durch ein Filter von 0,074 mm lichter Maschenweite geleitet wurde. Die Auswertung des thixotropen Verhaltens erfolgte durch Aufwärtsbewegung einer gesendeten Stahlplatte aus einem Schlickerbad und durch visuelles Prüfen des Absackens des auf die Oberfläche der Platte aufgebrachten Schlickers.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß der erfindungsgemäß verwendete Schlicker von größerer Teilchengröße als der beim bekannten Aufspritzverfahren verwendete Schlicker ist. Man nimmt allgemein an,daß die Eignung eines EmailUberzugs zum Aushalten der Wirkungen heißen Wassers umso niedriger ist, Je größer die Teilchengröße 1st. Jedoch zeigt das Ergebnis eines Versuchs, daß die Eignung des nach dem erflnduigsgemäßen Verfahren aufgebrachten EmailUberzugs gleichwertig der eines nach einem bekannten Verfahren aufgebrachten EmailUberzugs ist. Die Abschätzung dieser Eignung basiert auf dem Ergebnis

809815/0795

- υτ -

ao

eines Probenversuchs unter Verwendung einer Platte von 100 mm χ 100 mm. Man stieß auf kein Problem hinsichtlich der in "CS-Standards II5-6O" in USA festgelegten Dampflöslichkeit. Die Blasenstruktur des Querschnitts einer mit Email Überzogenen Oberfläche war ähnlich der einer nach einem bekannten Verfahren mit EmailUberzug versehenen Oberfläche.

Die Teilchengröße des Schlickers ist umgekehrt proportional der Mahlzeit Daher ermöglicht die Erfindung eine Erhöhung der Produktivität durch Verringerung der Mahlzeit.

Es soll nun der Trocknungsschritt des aufgebrachten Schlickers durch erzwungendes Leiten von Strömen erhitzter Luft durch den Tank erläutert werden. Man wendet das Zwangstrocknen an, um die Durchführung der Trocknung des aufgebrachten Schlickers in einer kurzen Zeitdauer zu ermöglichen. Der Tank hat zwei Hüllen, wobei die Innere Hülle an ihrem Boden geschlossen ist und ein Heißwasserbehälter öffnungen geringer Abmessungen zur Verbindung mit dem Außenraum aufweist. Da der Tank von einem solchen Aufbau ist, ergibt sich, wenn der Tank von außen erhitzt wird, wie es bisher der Fall war, eine Atmosphäre von 100 % gesättigtem Dampf der Verdampfungstemperatur der erhitzten Oberflächen, und es tritt unverzüglich eine Kondensation an Oberflächen des inneren Zylinders und des Rauchgasabxugskanals einer Temperatur, die niedriger als die Temperatur der erhitzten Oberflächen ist, auf. Die Kondensation befeuchtet die Oberflächen und verursacht ein Abwärtsfließen des avifgebrachten Schlickers. Die Zwangs trocknung der mit Schlicker überzogenen Oberflächen wird zum Verhindern dieses nachteiligen Vorganges durchgeführt. Man führt Luftströme von der linken und der reohten Seite des Tanks zu und zieht sie an der linken und rechten Seite ab, um den gesättigten Dampf von ver-

809815/0795

- ve -

schiedenen Teilen des Tanks abzuziehen. Die Temperatur der erhitzten Luft steht in Beziehung zur Menge der zugefUhrten Luft und der Zeit.

Luft wird anfänglich mit niedrigen Geschwindigkeiten zugeführt, um ein Wegblasen des Schlickers an den LuftzufUhrungsöffnungen zugewandten Teilen der inneren Hülle durch die Luftstrahlströme zu verhindern . Nachdem der auf die Oberflächen der inneren Hülle aufgebrachte Schlicker getrocknet ist und sich setzt, wird Luft mit hoher Geschwindigkeit zugeführt, um die Trocknungszeit abzukürzen.

Die Anwendung der Zwangstrocknung auf Basis der Zufuhr tfon Luftströmen erleichtert den Trocknungsvorgang, auch wenn der Tank eine einzelne Hülle hat, wie es bei einem Heißwasserspeichertank der Fall ist.

Im näher erläuterten Ausführungsbeispiel wird pneumatischer Druck als Mittel zur Steuerung der Geschwindigkeit verwendet, mit der der Überschußschlicker aus dem Tank entleert wird. Es versteht sich jedoch, daß der Tank auch zur Aufbringung des Schlickers auf seine Innenoberflächen gedreht werden kann, ohne daß das Innere des Tanks auf überdruck gebracht wird, und Überschußschlicker kann zwangsweise auch mittels einer Saugpumpe oder durch Anschluß des Tanks an eine Vakuumkammer entleert werden, so daß man auch hier eine erforderliche Geschwindigkeit der Abwärtsbewegung des Schlickers erreicht.

Ein Vergleich der Verwendung von Druckluft und der Ver wendung einer Saugpumpe oder einer Vakuumkammer zeigt, daß, da Druckluft allgemein in Fabriken zur Herstellung von Tanks dieser Art als Antriebskraft verwendet wird, die Anwendung von pneumatischem Druck vorteilhaft ist. Auch läßt sich die

809815/0795

.#- 27Λ5216

Sä

Geschwindigkeit, mit der der Überschußschlicker entleert wird, durch Änderung des pneumatischen Drucks leicht variieren. Daher ist die Verwendung von pneumatischem Druck bequemer. Selbstverständlich können auch andere Gase als Luft als Mittel zur zwangsweisen Entleerung des überschußschlickers aus dem Tank verwendet werden.

Im oben beschriebenen AusfUhrungsbeispiel wird die Überdruckerzeugung im Inneren des Tanks vor Aufbringen des Schlickers auf die Innenoberflächen des Tanks während dessen Drehung vorgenommen. Es versteht sich, daß das Innere des Tanks auch erst im Anschluß an das Aufbringen des Schlickers bei Drehung des Tanks unter Druck gesetzt werden kann. Wenn dies der Fall ist, sollte Sorge getragen werden, daß keine Ablösung des aufgebrachten Schlickers durch Strahlströme zugeführter Luft verursacht wird.

Die Luft ist vorzugsweise nebelfreie Luft.

Im erwähnten AusfUhrungsbeispiel erfolgt die Schlickeraufbringung nur einmal. Dabei ist es erforderlich, die zum Brennen des aufgebrachten Schlickers erforderliche Wärmemenge im Vergleich mit der zum Aufbringen zweier SchlickerÜberzüge erforderlichen Wärmemenge zu erhöhen.

Auch 1st es, wenn zwei Schlickerüberzüge nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebracht werden, erforderlich, besondere Aufmerksamkeit auf die Schlickeransammlung in der Nähe der Schlickerauslaßöffnung zu richten.

809816/0795

Claims

Pa t enta ns prUc he

(\J Verfahren zum Aufbringen von Schlicker auf Innenoberflächen eines geschlossenen Tanks zur Erzeugung eines EmailUberzuges darauf, gekennzeichnet durch die Schritte:

(a) Einfuhren des Schlickers in das Innere des Tanks (4) In einer größeren als der tatsächlich zur Bildung des Überzuges erforderlichen« jedoch geringeren Menge als das Innenvolumen des Tanks,

(b) Aufbringen des Schlickers auf den Tank (4) während dessen Rotation und

(c) zwangsweises Entleeren des auf die Innenflächen des Tanks nicht aufgebrachten Uberschußschlickers aus dem Tank (4).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Geschwindigkeit, mit der der Uberschußschlicker zwangsweise aus dem Tank (4) entleert wird, zum Erhalten eines EmailUberzuges gewünschter Dicke führt und höher als die Geschwindigkeit ist, mit der der Schlioker Über die Innenflächen des zu beschichtenden Tanks fließt und die durch das Niveau der FlUssigkeitsoberfläche des Schlickere innerhalb des Tanks und die Größe der Auslaßöffnungen (7) für den Uberschußschlicker bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß man das Innere des Tanks (4) mit Druckgasen füllt, die zum Entleeren des Uberschußsohliokers aus dem Tank dienen.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

man das Innere des Tanks (4) nach der Einführung des Schlickers in den Tank mit Druckluft füllt und der Sohllcker dann auf die Innenflächen des Tanks während dessen Rotation aufgebraucht wird,

809815/0795

ORIGINAL INSPECTED

-srf -

und daß die Druckluft nachher zum Entleeren des Überschußschlickers aus dem Tank dient.
5. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeicl net, daß der Uberschußschlicker aus dem Tank (4) zwecks Entleerung

abgesaugt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die Teilchengröße des Schlickers, ermittelt als Gewicht nach Waschen mit Wasser und Trocknen nach Durchgang von 100 cnr Schlicker durch ein Filter mit 0,43 mm lichter Maschenweite und Durchgang durch ein Filter mit 0,074 mm lichter Kaschenweite, im Bereich von 25 bis 45 g liegt.
7. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß ein Schlicker verwendet - ird,der durch Vermischen dreier Arten von heißwasserbeständigen Fritten in einem im wesentlichen normalen Mischungsverhältnis erhalten ist.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß

der Uberschußschlicker aus dem Tank (4) entleert wird, nachdem der Tank seine Rotation beendet hat.
9· Verfahren nach Ansprucn 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tank (4) nach Füllung mit Druckgasen anschließend an die Einführung des Schlickers um die Drehachse des Tankkörpers und um die zur Drehachse senkrechte Achse gedreht wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man mit der^Schlickerauf br Ingen beginnt, wenn der Tank (4) in einer derart geneigten Lage angeordnet ist, daß das Schlickerauslaßloch an einer Seite des Tanks auf höherem Niveau als dessen gegenüberliegende Seite ist.

809815/0785

-32"-
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß man die Rotation des Tanks (4) nach zwangsweiser Entleerung des Überschußschlickers daraus beendet und den um das Auslaßloch bleibenden Schlicker bei in einer Schräglage angeordnetem Tank entleert.
12. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß dem Inneren des Tanks (4) nach der Entleerung des überschußschlickers daraus ein Heißluftstrom zwecks Trocknung des auf die Innenflächen des Tanks (4) aufgebrachten Schlickers zugeführt wird.

13· Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,daß der Heißluftstrom zunächst mit niedriger Geschwindigkeit und danach mit hoher Geschwindigkeit zugeführt wird.

809815/0795