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Verfahren zum Betriebe von Vakuumtränkanlagen und Vakuumtränkanlage
Die Erfindung betrifft Vakuumtränkanlagen zum Imprägnieren und Durchtränken vonGegenständen
aller Art unter Vakuum mittels flüssiger oder vorzugsweise schmelzbarer Tränkungsmittel,
wie Erdwachse, Bitumina od. dgl., sowie Verfahren zum Betriebe derselben.
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Bekannte Vakuumtränkanlagen und -vorrichtungen weisen im allgemeinen
einen Vakuumkessel zum Einsetzen der zu durchtränkenden Gegenstände und einen Vorratsbehälter
für das Tränkungsmittel auf. Beide Behälter sind nebeneinander angeordnet und durch
Rohrleitungen miteinander verbunden. Durch Ventile kann entweder der Tränkkessel
oder der Vorratsbehälter unter Vakuum gesetzt werden, um wechselweise Tränkungsmittel
vom Vorratsbehälter in den Tränkkessel oder in umgekehrter Richtung zu fördern.
Diese Art der Anordnung hat den Nachteil, d'aB sowohl Tränkkessel als auch Vorratsbehälter
und darüber hinaus die Verbindungsleitungen beheizt werden müssen, um ein bei Raumtemperatur
oder bei noch höheren Temperaturen erstarrendes Tränkungsmittel in flüssigem Zustand
erhalten zu können. Weitere Nachteile bestehen darin, do,ß eine verhältnismäßig
lange Zeit zum Aufschmelzen des Tränkungsmittels im Vorratsbehälter benötigt wird,
da die Wärmeübertragung bis zu dem in der Achse des Kessels befindlichen erstarrten
Mittel infolge der schlechten Wärmeleitfähigkeit fast aller Tränkungsmittel nur
langsam erfolgt. Diese Zeit kann
durch Steigerung der Wärmeübergangsmengen
und -temperaturen nicht abgekürzt werden, da durch Überhitzungen und Zersetzungen
des Tränkungsmittels an der beheizten Kesselwandung Dampf-und Gasbildung, Explosionsgefahren
usw. eintreten würden.
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Die geschilderten ?.Mängel lassen sich durch ein Verfahren zum Betrieb
von Vakuumtränkanlagen beseitigen, das sich erfindungsgemäß dadurch kennzeichnet,
daß das Tränkungsmittel in dünner Schicht auf Raum'begrenzungsflächen ausgebreitet,
auf diese Weise auf Vorrat gehalten, beheizt, in den Tränkraum übergeführt und nach
dem Tränken der überschuß in den Vorratsraum zurückgeführt wird.
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Va'kuumtränkanlagen zur Durchführung des Verfahrens' kennzeichnen
sich durch die Ineinanderanordnung mindestens zweier Kessel, deren innerer als Tränkkessel
und,deren äußerer aUs Tränkmittelvorratsbehälter dient.
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Mit Vorteil kann eine Heizvorrichtung zwischen den vorteilhaft konzentrisch
angeordneten Kesseln derart vorgesehen sein"daß sieden inneren Kessel mantelartig
umgibt.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, und zwar zeigt Fig. i teilweise im axialen Vertikallschnitt und teilweise
in der Seitenansicht eine Vakuumtränkanlage in einer ersten Ausführungsform, Fig.
ä eine Draufsicht auf die Anlage mach Fig. i, teilweise bei geöffnetem Deckel dies
Tränkkessels, Fig.3 eine zweite Ausführungsform der Vakuumtränkanlage, teilweise
im axialen Längsschnitt.
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Gemäß einem in den Fii!g. i und 2 gezeigten, ersten Ausführungsbeispiel
weist die Vakuumanlage einen Trän'kkessel io auf, der konzentrisch zu und in einem
zweiten Kessel i i angeordnet ist. Eine Trennwand i-- bildet die innere Begrenzung
eines nach außen durch die Kessehvand i i begrenzten Behälterraumes 13, welcher
den inneren Kessel io, mit im Verhältnis zum Kesseldurchmesser io geringem Abstand
umschließt. Zwischen Trennwand 12 und Innenkessel io ist eine aus zwei Teilen bestehende
elektrische Heizvorrichtung 1:4, 15 untergebracht. Der eine Teil 14 der Heizvorrichtung
umschließt den inneren Kessel io, während der andere Teil 15 der Heizvorrichtung
näher zur Trennwand 12 zu angeordnet ist. Eine Wärmeisolation 16 liegt zwischen
den beiden Teilheizvorrichtungen 14, 15. Kesselwand i i ist von einer Wärmeisolation
i; umgeben, welche innerhalb einer Außenabkleidung 18 angeordnet ist. Behälterraum
13 ist dauernd vakuumdicht abgeschlossen, während der Innenkessel 1o mit Hilfe eines
abnehmbar aufgesetzten Deckels i9 vakuumdicht verschließbar .ist.
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Eine Rohrleitung 2o führt vom tiefsten Punkt des Behälterraumes 13
über ein außerhalb der Kessel angeordnetes Flüssigkeitsventil2i in den Innenraum
des Kessels i(o und endet dort bei 22 oberhalb des höchsten zu erwartenden Flüssigkeitsspiegels.
Eine zweite Rohrleitung 213 führt umgekehrt vom tiefsten Punkt des Innenraumes des
Kessels io über ein außerhalb der Kessel angeordnetes Flüssigkeits'venti124 in den
Behälterraum 13 und endet in demselben ebenfalls oberhalb des höchsten zu erwartenden
F'lüssligkeitsspiegels. Die Ventile 2i und 24 besitzen je einen unter Federdruck
stehenden und dem Innendruck der Behälter ausgesetzten Ventilkörper, wobei die Druckwirkung
:der Federn !der im betreffenden Leitungsweg gewünschten Strömungsrichtung entgegengesetzt
ist. Es können nicht gezeichnete Mittel v orhand'en sein, um die Ventile zu beheizen:
Der Innenraum des Kessels io ist über Rohr 25 und der Behälterraum 13 über ein Rohr
26 nach Wahl an eine Vakuumpumpanlage 27 anschließbar durch Betätigung zugeordneter
Vakuumventile 28 bzw. 29. Wird der als Tränkkesseldienende innere Kessel io unter
Vakuum gesetzt, so steigt ,das geschmolzene Tränkunggmittel bei geöffnetem Ventil
21 aus dem als Tränkungsmittelvorratsbehäfter dienenden Raum 13 durch die Leitung
2o hoch und ergießt sich in den Tränkkessel io. Der Ventilkörper des Flüssigkeitsventils
21 hebt sich dabei entgegen der Wirkung der auf denselben wirkenden Feder von seinem
Sitz ab, wenn die Ventilspindtel zurückgeschraubt ist und im Kessel io ein Unterdruck
gegenüber dem Behälterraum 13 herrscht: Würde die Ventilspindel bei umgekehrt gerichteter
Druckdifferenz zwecks Öffnens des Ventils 2,1 zurückgeschraubt, so könnte sich das
Ventil wegen der beschriebenen Ausbildung des Ventilkörpers nicht öffnen, da der
Ventilkörper durch -den im Kessel io herrschenden Überdruck au-f seinen Sitz gepreßt
würde.
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Wird der Behälterraum 13 unter Vakuum gesetzt, so strömt bei geöffnetem
Ventil 24 das Tränkungsmittel durch Leitung 23 wieder in den Vorratsbehälter 13
zurück. Auch hier ist durch die besondere Ausbildung des: Ventilfis erreicht worden,
daß dessen Ventilkörper sieh nur dann von seinem Sitz abhebt, wenn sowohl die Ventilspindel
zurückgeschraubt ist, als auch die Druckdifferenz in den Behältern in Richtung der
gewünschten Flüssigkeitsförderung wirkt.
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Durch diese Maßnahme wird eine Sicherung gegen unerwünschte Einströmung
von Luft erzielt: Durch Verwendung von zwei für die beiden Förderrichtungen getrennt
oberhalb der Flüssigkeitsspiegel endendfienLeitungswegen ist verhindert, daß nach
vollkommener Entleerung des einen Behälters die nachströmende Luft durch das Tränkungs
mittel im gefüllten Behälter hochsteigt und dabei Tränkungsmittel hochreißt und
in die Vakuumpumpanlage mitfördert. Der Aufwand an Heizenergie zum Niederschmelzen
des Tränkungsmittels ist bei der beschriebenen Vaku.umtränkanlage geringfügig, da
ein Wärmelöß von der Heizvorrichtung aus nach beiden Richtungen sowohl gegen den
Tränkkessel als auch gegen dien Vorratsbehälter hin eintritt. Vor allem aber ist
die zum Niederschmelzen des Tränkungsmittels
im Vorratsbehälter
13 benötigte Zeit bedeutend kürzer als bei allen bekannten Anlagen, weil das Tränkungsmittel
in .dünner Schicht vorliegt, während bei einem zylindrischen Behälter seine Dicke
dem Kesselradius entspricht.
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Die in Fig. 3 gezeigte zweite Ausführungsform der Vakuumtränkanlage
unterscheidet sich von der beschriebenen durch eine abweichende Anordnung der Verbindungsleitung
für :das T'rän'kungsmittel zwischen den Behältern io und 13. Gemäß Fig. 3 ist die
Verbindungsleitung 30 im Boden des inneren Kessels io angeordnet, so,daß
sie lediglich die Gestalt einer vom Behälter 13 zum Kessel' io führenden Durchführung
besitzt. Eine Ventilplatte 31 arbeitet mit dem im Kessel io liegenden Stirnende
der Leitung 30 zusammen, um die letztere schließen zu können. Ein mit der
Platte 3r1 verbundener Bolzen 32 ist längs verschieblich in einer im Boden des äußeren
Kessels 12 sitzenden Büchse 33 gelagert und steht mit einem Hebel 34 in Gelenkverbindung.
Eine Druckfeder 35 schließt das Ventil 30, 3 i selbsttätig, wenn nicht mit einer
Fußtaste 36 am Hebel 34 die Öffnung des Ventils bewirkt wird.
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Die Wirkungsweise der Anlage entspricht derjenigen des ersten Ausführungsbeispieles,
indem die Förderung des Tränkun:gsmitte'ls durch Erzeugung eines Vakuums in dem
einen Behälter hervorgerufen wird, so daß unter Wirkung der entstehenden Druckdifferenz
das Tränkungarnittel bei geöffnetem Ventil in den evakuierten Raum gedrückt wird.
Die Ausbildung des zweiten Ausführu.ngsbeispieles führt gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel
zu vergrößerter Einfachheit, der jedoch .die Möglichkeit gegenübersteht, daß bei
völliger Entleerung ,des einen Behälters durch nachströmende Luft Tränkungsmittel
in die Vakuumpumpe gelangen kann.
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Gemäß einer nicht dargestellten Abwandlung könnte eindritter Behälter
um den Vorratsbehälter für das Tränkmittel angeordnet sein, gegebenenfalls wieder
unter Zwischenschaltung einer Heizvorrichtung. Dieser äußerste dritte, Behälter
kann Reinigungsvorrichtungen, z. B. Filter, für das Tränkungsmittel enthalten, wobei
die Förderung des letzteren ,durch den Reinigungsbehälter entsprechend dem Vorgang
des Wechsels des Tränkungsmittels in den Tränkkessel geschehen 'kann. Die nötige
Verbindungsleitung ist zweckmäßig zwischen Vorratsbehälter 13 und Reinigungsbehälter
angeordnet, wobei die Ausführung nach Art des ersten oder zweiten Ausführungsbeispieles
vorgenommen sein kann.