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Herstellung von Auskleidungen für Hitze und chemischen Agenzien ausgesetzte
Gefäße Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet ein Verfahren zur Auskleidung
von starker Beanspruchung durch Hitze oder chemische Agenzien ausgesetzten Gefäßen,
wie Kochern, Säurepfannen o. dgl., durch Aufbringung von Schichten von gegen Hitze
und chemische Einwirkungen widerstandsfähigen Schutzschichten, wie beispielsweise
von Zement, Beton oder gleichartigen Stoffen, die sich von derartigen bisherigen
Auskleidungen im wesentlichen dadurch unterscheidet, daß. die Schichten durchweg
einen gewissen Grad von Porosität aufweisen, wodurch Luft in diese, zum Teil kapillaren
Kanäle oder Zwischenräume eindringt und als Luftpolster dient, das einerseits der
Auskleidung einen hohen Grad von Wärmeisolation mitteilt und andererseits das Durchtreten-des
Behälterinhalts an die meistens aus Metall bestehende Außenwandung des Behälters
verhindert. Dabei wird der Erfolg noch dadurch erhöht, daß man der Auskleidung in
der Querrichtung verschiedene Porositätsgrade mitteilt, so daß selbst unter Druck
unregelmäßig verlaufende Kanäle wechselnden Durchmessers in der Wandung gebildet
werden, wodurch die Pufferwirkung der darin vorhandenen Luft oder Gase erhöht wird.
Soweit bisher poröse Schichten, wie beispielsweise Zementlagen zum überziehen von
dadurch zu schützenden Unterlagen benutzt wurden, wurden sie teils durch Teeren
oder eine ähnliche Behandlung, teils durch Zusatz erhärtender, einen wasserdichten,
halben, unnachgiebigen Überzug liefernder Mittel, wie Braunstein, völlig undurchdringlich
und wasserdicht gemacht. Abgesehen von der chemischen Angreifbarkeit solcher Zusätze
und ihrer mangelnden Widerstandsfähigkeit gegen starke Erwärmung sind derartige
Auskleidungen oder Überzüge als Auskleidungen für Kocher und ähnliche Reaktionsgefäße
u. dgl. völlig ungeeignet, weil sie durch ihre Unnachgiebigkeit und die in der unnachgiebigen,
dichten Deckschicht und in den anderen, zum Teil Luft enthaltenden Schichten auftretenden
Spannungen gesprengt werden, sehr schnell schädliche durchgehende Risse bekommen
und den Gefäßinhalt an den Außenmantel treten lassen, wobei noch der Gbelstand hinzukommt,
daßr durch Abbrökkehl der Auskleidung der Inhalt verunreinigt wird. Auch bei der
sonst zuweilen vorgeschlagenen Auskleidung durch Platten werden diese Schwierigkeiten
nicht vermieden, wobei noch hinzukommt, daß es bei Plattenauskleidung schwierig
ist, den Wölbungen und eingezogenen Stellen des Gefäßmantels genau zu folgen und
die Auskleidung zum Anliegen zu bringen.
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Um Spannungserscheinungen auszuschließen, müssen die die Auskleidung
bildenden porösen Schichten in der Längsrichtung des Behälters möglichst gleichmäßig
sein. Durch das übereinanderlagern mehrerer Schichten dieser Art werden unregelmäßig
gestaltete Kanäle in der erhaltenen Auskleidung gebildet, so daß, auch im schlimmsten
Fall die Flüssigkeit niemals glatt durchgehen kann, sondern stets Luft oder Gase
in den Poren
vorhanden sein werden. Haben die einzelnen Schichten
verschiedene Grade der Porosität, so kann man sie beispielsweise dadurch hervorbringen,
daß man beim Aufbringen der auskleidenden Materialien in der Querrichtung nach dem
Behälterinnern zu durch geeignete Arbeitsweise, zum Beispiel durch verschieden eingestelltes
Aufspritzen der Stoffe, die Porosität ändert.
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Man benutzt zur Ausführung der Erfindung beispielsweise Mischungen
von Magnesitzement mit Stein-, Grieß- oder anderen gekörnten Stoffen, oder Beton,
Schamotte 0. dgl. in Mischung mit Steingrieß. Die gekörnten Lagen der Bekleidung
werden dabei durch Stampfen, Pinseln oder durch Aufspritzen zu einer in ihrer Beschaffenheit
durchweg gleichmäßigen Masse verarbeitet, und man kann bei Anwendung von Steinplattenlagen
in Verbindung mit gekörnten Schichten das Bindemittel sogar in die Fugen ganz :oder
teilweise durch Spritzen einbringen. Als Grieß. kann man zerkleinerten gebrannten
Ton o. dgl. benutzen. Sowohl bei Verwendung einer einzigen Lage als auch bei der
Verbindung der gekörnten Bindeschicht mit anderen gekörnten Lagen empfiehlt @es
sich, derart zu verfahren, daß; während in der Längsrichtung der Schicht die Körnung
durchweg gleichmäßig ist, sie in der Querrichtung derart verschieden ist, daß die
nach dem Außenmantel zu belegenen Teile dichter sind bzw. eine feinere Körnung aufweisen
als die nach dem Gefäßinnern zu gelegenen Teile. Die Verschiedenheit der I_örnung
in der Querrichtung trägt ebenfalls dazu bei, die Entstehung von Schwindrissen und
Undichtigkeiten zu verhindern und ,erhöht den Druckwiderstand und die Wärmeisolationsfähigkeit
der Masse. Man kann die Verschiedenheit der Körnung in beliebiger Weise hervorbringen,
beispielsweise mittels Gebläse; wobei man durch Regelung des Druckluftzutritts und
durch Regelung der Mengenverhältnisse, der Größe der Düsenöffnungen u. dgl. während
des Auflegens der Innenbekleidung die Körnung leicht beliebig ändern kann.
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Gewöhnlich dürften drei Schichten genügen. Auch hierbei kommt die
gröbste Körnung nach innen, wobei man zum Einbinden des Kornmaterials zweckmäßigerweise
nur gerade so viel Zement anwendet, daß gerade noch eine Bindung vorhanden ist,
so daß die grobkörnige Struktur und Porosität nicht beeinträchtigt werden. Beispielsweise
können Körnungen von 8 Millimeter für die meisten Fälle vorteilhaft benutzt werden.
Dabei hat es sich als vorteilhaft ergeben, die kleineren Körner in dieser Schicht
nicht abzusieben, so . daß die Zwischenräume zwischen den. größeren Körnern gegebenenfalls
mit dien kleineren Körnern ganz öder teilweise ausgefüllt werden. Diese Art der
Anordnung bietet eine weitere Gewähr gegen Erosionen und Abbröckeln.
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Bei dieser Anordnung wird, selbst wenn schwächere Stellen in der Innenwandung
vorhanden. sind, durch die innere dichtere Schicht der Außenmantel geschützt und
durch die in der Längsrichtung gleichmäßige Beschaffenheit der Bindelage der Entstehung
von Brüchen entgegengewirkt, und die körnigere, porösere Beschaffenheit des dicht
am Innenraum befindlichen Teils der Auskleidung ermöglicht auch eine wirksamere
Abdichtung durch die sich etwa aus der Kocherlauge selbst niederschlagenden Mineral-
und anderen Bestandteile. Auch wird die Druckfestigkeit dadurch wesentlich erhöht
im Vergleich mit auch in der Querschnittsrichtung gleich dichtem Material.
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Die Anbringung einer gleichmäßig dichten, blasen- und h ohlraumfreien
Bindeschicht übt außerdem eine wärmeisolierende Wirkung aus, die bei der verschiedene
Dichten in den einzelnen Teilen des Querschnitts benutzenden Ausführungsform noch
durch die Verschiedenheit der Wärmekapazität erhöht wird, so daß eine solche Anordnung
als Wärmespeicher wirkt. Man kann dabei die Bindeschicht als Zwischenschicht zwischen
den einzelnen Regionen oder Lagen des Querschnitts anbringen oder mehrere solcher
Bindeschichten benutzen, die teils aus den eingangs erwähnten feuerfesten Stoffen,
Zementmischungen, feuerfestem Ton, Magnesia oder aus Asbestfaser oder Asbestfasermischungen
bestehen können, deren Wärmekapazität von dem sie umgebenden Material abweicht,
so daß ein plötzlicher Abfall der u',ärmekapazität zwischen den einzelnen Schichten
oder Regionen entsteht. Solche Zwischenlagen können an beliebigen Stellen angeordnet
werden und als schwache Zwischenschichten zwischen den einzelnen Lagen oder Regionen
des Querschnitts vorhanden sein. Während ohne die Anwendung solcher Zwischenschichten,
beispielsweise bei Zellstoffkochungen, bei denen .eine Innentemperatur von ungefähr
14o Grad erreicht wird, während der Kochung die Temperatur des Mantels nebst Auskleidung
von innen nach außen bis zu ao Grad Außentemperatur abnimmt, besitzt beim bzw. unmittelbar
nach dem Ausblasen die innerste Schicht der Auskleidung eine Temperatur von etwa
5o Grad, so daß, ein Temperaturgefälle von etwa 3o. Grad vorhanden ist, so daß nur
verhältnismäßig wenig Wärme aufgespeichert wird. -Wird nun eine, wenn auch nur schwache
Zwischenschicht aus besonders. gut isolierenden Stoffen,
beispielsweise-
Asbestfaser o. dgl., noch hinzugefügt, so isoliert diese die sie umgebenden Regionen,
so daß z. B. beim oder unmittelbar nach dem Ausblasen von - Zellstoffkochern die
dem Kocherinnern zunächst befindliche Lage, selbst wenn im Innern sonst noch 5o
Grad herrschen würde, eine Temperatur von etwa roo Grad besitzt, während die auf
der anderen Seite der Isolation befindliche Region oder Lage etwa 9o Grad aufweist.
Der so gewonnene Wärmeüberschuß. kann für die unmittelbar folgende Kochung ausgenutzt
werden. Andererseits hält auch beim Anwärmen und Kochen die Zwischenlage die Wärme
von den :äußeren Lagen oder Regionen zurück, indem diese sich verhältnismäßig langsam
anwärmen, denn ehe sie Zeit haben, die Temperatur der Innenlagen anzunehmen, ist
die Kochung beendet. Dadurch wird auch weiterhin eine größere Gewähr gegen das Entstehen
von Rissen und schädlichen Temperatur- ünd Volumenänderungen der nach außen, nach
dem Behältermantel zu befindlichen Teile gegeben. Es ist ferner darauf hinzuweisen,
daß derartige Lagen von Fasermaterial Zugspannungen aufnehmen und dadurch die Wirkung
der gleichmäßig dichten gekörnten Bindeschicht unterstützen.
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Solche isolierenden oder wärmeaufspeichernden Zwischenschichten können
außer aus Asbest oder Asbestfasermischungen auch aus anderen Stoffen, beispielsweise
aus Plattenlagen bestehen. Ihre Dicke kann verhältnismäßig gering sein. Außer als
Mittel zur Aufnahme von Zugspannungen wirken sie auch als Verbindungslagen, indem
durch derartiges Fasermaterial auch eine Verbindung und ein Zusammenhalten der Einzellagen
oder Regionen in der Querrichtung bewirkt und dadurch die Möglichkeit der Entstehung
von Hohlräumen oder des Auseinanderbrechens von Schichten verhindert wird.
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Man kann in einer Ausführungsform weiterhin die Verwendung von Beton
und ähnlichen körnigen Stoffen für die Bindeschicht bzw. für die ganze Auskleidung
auch mit Stein- der Plattenlagen .verbinden, wobei solche Platten oder ,ähnliche
keramische Erzeugnisse nach dem GefW'_nnern zu porösere oder körnigere Beschaffenheit
aufweisen. Gegebenenfalls genügt nur eine einzige Plattenlage. Bei der Anwendung
von Steinen oder Platten wird zunächst der Beton abbinden gelassen und dann auf
die abgebundene Betonschicht die Stein- oder Plattenlage mit einem dazu geeigneten
Mörtel oder Zement aufgebracht. Dabei kann wieder die Betonlage sowohl durchweg
gleichmäßig als auch in der Querrichtung verschieden gekörnt sein. Man erreicht
bei der vorliegenden Erfindung eine so vorzügliche Wärmeisolation, daß, besondere
Außenisolationen für die Gefäßwand nicht notwendig sind.
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Die innen gelegene, mit der Kochflüssigkeit in Berührung kommende
Beton- oder Steinlage muß aus säure- bzw. alkalibeständigen Stoffen bzw. solchen
Stoffen bestehen, die unter der Einwirkung der Kocherlauge nicht zerstört werden.
Falls man mit Zerstäubern arbeitet, so kann man das Aufbringen in bekannter Weise
durch komprimierte Gase oder in ähnlicher Weise bewirken. Dabei kann man eine Änderung
der Körnung in einfacher Weise auch dadurch erreichen, daß: man in den einzelnen
Teilen der Innenbekleidung das Aufspritzen in verschiedener Entfernung von der zu
bekleidenden Metallwand bewirkt, wobei die Mengeteilchen je nach ihrer Schwere verschieden
weit fliegen, so daß man j e nach der eingehaltenen Entfernung gröbere oder feinere
Metallteilchen gegen die Wandung werfen kann.
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Die Anwendung der Erfindung unter Benutzung verschiedener, obererwähnter
Ausführungsmöglichkeiten, mag an Hand des nachfolgenden Ausführungsbeispiels dargestellt
werden. Es mag sich um das Auskleiden eines aus Eisen, Metall, Mauerwerk, Holz,
Beton o. dgl. bestehenden Behälters, Kochers o. dgl. handeln, dessen Wandung ohne
Auskleidung durch die darin enthaltenen Chemikalien zerstört werden würde. Um die
aus verschiedenen Schichten bestehende Schutzdecke zu erhalten, kann man beispielsweise
folgendermaßen verfahren: Mittels einer durch Druckluft betriebenen Spritzvorrichtung,
die je nach der Ausdehnung des Gegenstandes von Hand oder mechanisch betätigt wird,
kommt zunächst eine feinkörnige Mischung von Zement und Sand, die mit nur so wenig
Wasser, daß, die erste Haut an der Behälterwandung haften und später abbinden kann,
angerührt ist, auf die Behälterwandung. Diesem Spritzgemenge wird ein je nach dem
Zweck des Behälters wechselnder Zusatz von bestimmt körnigen Zuschlagstoffen, wie
- Chamotte oder Magnesia oder Magnesit oder Asbest o. dgl. beigegeben, wobei von
Wichtigkeit ist, daß alle Stoffe schon im trockenen Zustande gründlich miteinander
vermengt sind. Bei dem Aufbringen dieser ersten Schicht wird eine bestimmte Düsengröße
verwendet und ein gleichmäßiger Abstand der Düsenentfernung von der Behälterwandung
innegehalten. Nachdem mehr oder minder große Flächen der Innenwandung in dieser
Weise in gegebenenfalls wechselnder Stärke mit nacheinander aufgetragenen Schichten
einer Haut überzogen sind, tritt eine Änderung in der Körnung des Sandes und der
Zuschlagstoffe ein, insofern, als zu
dem bis dahin. benutzten Gemenge
Bestandteile gleicher.-Art, aber von gröberer Körnung, zugesetzt werden. Ferner
wird die kleine Düse gegen eine größere ausgewechselt, der Arbeitsabstand von der
Behälter-Innenwandung wird -verändert .und -ein erhöhter Druckluftstrom .eingeschaltet.
Nunmehr wird der Strahl auf die bereits mit der ersten Schichtenhaut versehene Fläche
gerichtet, und auf diese Weise wird dann im Verlauf des weiteren Arbeitens ein Schichtenaufbau
mit nach dem Gefäßinnern zu steigender Porosität erzielt. Das Wechseln von Körnung,
Düsenöffnung, Spritzabstand und Stärke des Druckluftstrahls usw. erfolgt j e nach
der beabsichtigten Dicke der Auskleidung mehrere Male, wobei die Feinheit der folgenden
gekörnten Schicht bei jedem nkeuen Wechsel mehr abnimmt, bis das gewünschte Maß
erreicht ist. Man kann nun weiterhin, nachdem die Betonschicht abgebunden hat, auf
diese Platten bzw. Steine mittels Mörtel verlegen, der je nach dem Verwendungszweck
des Behälters verschieden sein kann. Bei dieser Art der Ausführung kommt als untere
Lage eine oder mehrere Lagen von Platten bzw. Steinen zur Verwendung, die durch
Pressung, durch Brennen lo. dgl. eine verhältnismäßig große Dichte erhalten haben
und dementsprechend eine ähnliche Porosität aufweisen, wie die durch die Arbeit
der Spritzmaschine hervorgerufenen Schichtenkörnung en. Als die Lage, welche dem
Angriff der Flüssigkeit im Behälter am meisten ausgesetzt ist, also als innersie
Plattenlage, von der Außenseite des Behälters aus gesehen, kann man schließlich
auf die vorhergehenden Lagen bzw. Platten oder Steine eine Plattenlage aufbringen,
welche gegenüber dem Angriff, der Flüssigkeit besonders widerstandsfähig ist und
außerdem die notwendige mechanische Abnutzungs- und Angriffsfestigkeit besitzt.
Es kann aber auch die Auskleidung ganz ohne die Platten ausgeführt werden.