DE94847C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Es ist von jeher als grofser Uebelstand empfunden worden, dafs die Thon-, .Glas-, Porcellan-, Steingut- etc. Gefäfse, welche in der chemischen Industrie Verwendung finden, wohl chemisch eine unverwüstliche Widerstandsfähigkeit besitzen , . dagegen bezüglich ihrer mechanischen Widerstandsfähigkeit sehr viel zu wünschen übrig lassen. Diese Apparate platzen infolge irgend welcher mechanischen Einflüsse nur allzuleicht und sind dann natürlich unbrauchbar.

Diesem Mangel soll das vorliegende Verfahren abhelfen. Mit Hülfe desselben soll demnach einem Gegenstand aus' irgend einer natürlichen oder künstlichen mineralischen Masse, also z. B. aus Thon, Glas, Porcellan, Schwerspath, Gyps etc., eine fast unüberwindliche mechanische Widerstandsfähigkeit gegeben werden. Das geschieht nun in der Weise, dafs man ein Metall oder Holz oder Vulcanfiber oder einen ähnlichen Stoff auf dem betreffenden Gegenstand befestigt, und zwar nicht direct, sondern so, dafs man zwischen Gefäfs und Metall oder Holz oder Vulcanfiber etc. irgend eine homogene Schicht anordnet, welche unter Druck eingebracht und bis zur Erstarrung unter Druck gehalten wird. Es ist dann unmöglich, dafs das Gefäfs weder in der Richtung auf das Metall oder Holz oder Vulcanfiber etc. zu, noch in der Richtung von diesem weg ausweichen kann. Es entsteht auf diese Weise eine innige Verbindung zwischen dem säurefesten Gegenstand und der Metall- oder Holzoder Vulcanfiberwand, beide Materialien sind gewissermafsen zusammengeschweifst. Die so hergestellten Gegenstände besitzen deshalb auch sowohl eine hohe mechanische als auch chemische Widerstandsfähigkeit, und zeigen gleichzeitig die Zähigkeit des Eisens oder Holzes und die Unauflösbarkeit des Thones bezw. Porcellans etc., sind also in jeder Beziehung unverwüstlich. :

Um das aus einem oder mehreren Stücken bestehende Gefäfs α wird ein gleichgeformtes Eisengefäfs b herumgelegt, welches aus ziemlich dünnem Eisenblech bestehen kann. Der Eisenblechmantel b erhält einige Centimeter mehr inneren Durchmesser, als der äufsere Durchmesser des säurefesten Gefäfses a hat, und hat an seinem Boden eine Anzahl Stifte c, welche verhindern, dafs sich beide Gefäfse Wand an Wand, also dicht, anlegen. Der Zwischenraum zwischen den beiden Gefäfsen wird nun mit der Homogenschicht, während sie noch flüssig oder dünnbreiig ist, ausgefüllt und diese bis zur Erstarrung unter Druck gehalten.

Als Homogenschicht kann entweder eine Masse dienen, welche geschmolzen ist und nach dem Einbringen erstarrt, oder welche z. B. mit Wasser oder einer Lösung angerührt wird und nachher erhärtet, oder endlich zwei Flüssigkeiten, welche nach dem Zusammengiefsen fest werden, also z. B. leichtflüssige Metalle, alle mit Wasser anzurührenden Kitte, Gyps, Cement, Brei aus Wasserglas und Asbest u. s. w.

Zum Einbringen der Homogenschicht d verstopft man alle Oeffnungen des Gefäfses und schliefst oben den Zwischenraum zwischen säurefestem Gefäfs und Eisenblech durch einen Kranz e ab. Dieser Kranz e besitzt eine Anzahl Trichterröhren f. Durch die eine Hälfte dieser

Trichter wird die Homogenmasse so lange eingegossen, bis sie in der anderen Hälfte derselben aufsteigt, so dafs dann alle Luft ausgetrieben wird. Darauf giefst man die Trichterröhren voll, damit einerseits die Masse während des Erstarrens unter Druck steht und sie sich andererseits überall ganz gleichmäfsig ausdehnen und, wenn sie Neigung zum Schwinden hat, frische Masse nachsaugen kann.
' Man kann aber auch einen zähen, später fest werdenden Teig zwischen Eisenmantel und säurefestem Gefä'fs einstemmen oder mit einer Flüssigkeit, welche zunächst teigig wird, den Zwischenraum ausfüllen, diesen Teig dann feststemmen und frische Masse nachfüllen.

Also den besonderen Eigenschaften der Homogenmasse wird man jedesmal die Art und Weise des Einbringens derselben in den Zwischenraum anpassen. Die Wahl der Homogenmasse selbst richtet sich wieder nach dem Zweck des Gegenstandes. Immer mufs aber die Homogenmasse bis zu ihrer vollständigen Erstarrung unter Druck stehen, so dafs ein Zusammendrücken der Einzelthonelemente durch die unter Druck erhärtete Homogenmasse erfolgt.

Die Homogenschicht kann mit dem Metall oder Holz oder der Vulcanfiber oder mit einem inneren Gefäfs oder mit beiden oder mit keinem von beiden fest verbunden sein. Man kann also am säurefesten Gefäfs aufsen die Glasur weglassen, damit sich die Homogenschicht mit demselben verbinde, oder man kann eine Masse wählen, die sich ans Eisen oder Holz oder die Vulcanfiber ankittet, oder man kann auch endlich eine Masse nehmen, die sich nur dicht gegen Eisen oder Holz oder Vulcanfiber und Thon bezw. Porcellan etc. anlagert, sich also mit diesen Materialien nicht verbindet.

Am vortheilhaftesten wird offenbar das letztere sein. Da Thon bezw. Porcellan etc., Homogenmasse und Eisen oder Holz oder Vulcanfiber verschiedene Wärmeausdehnungscoefficienlen haben, so können sie sich bei Nichtverbindung, sondern nur Aneinanderlagerung ungestört ausdehnen und zusammenziehen.

Derartig hergestellte Gefäfse bleiben stets dicht, da die Theile des inneren Gefäfses nirgends ausweichen können, nach aufsen nicht infolge der vom Mantel gehaltenen Homogenmasse und nach innen nicht infolge ihrer Form. Selbst wenn das Gefäfs oder die Theile desselben gesprungen sind, hält es noch dicht, da die Homogenschicht einen Druck von aufsen nach innen ausübt und somit jeden Rifs, der sich etwa in dem Thongefäfs zeigen sollte, sofort selbst schliefst.

. Der grofse Werth der Gefäfse zeigt sich auch darin, dafs es durch dieselben möglich wird, mit Phosphorsäure zu arbeiten, indem das neue Verfahren gestattet, Gefäfse aus reiner Kieselsäure oder sonstigen für Phosphorsäure nicht angreifbaren Körpern, wie z. B. Phosphaten, herzustellen, indem man diese mineralischen Substanzen durch die Homogenmasse innerhalb des Metallmantels in der zweckmäfsigen (Gefäfs-) Form erhält. Hierdurch wird erreicht, dais man z. B. Salmiak durch Phosphorsäure zerlegen kann und aus dem gebildeten Ammoniumphosphat durch weiteres Erhitzen Ammoniak abzuspalten vermag. Hierdurch wird das bisher unverwendbare Witt'sehe Verfahren nach Patentschrift Nr. 34395 technisch ausführbar. Welche hohe Bedeutung dies für die Sodafabrikation hat, bedarf keiner weiteren Erläuterung. Noch wesentlich leichter zu handhaben wird dieses Verfahren, wenn man die Phosphorsäure durch saures phosphorsaures Ammoniak ersetzt.

Nachstehend sei das Verfahren an einigen Beispielen noch näher erläutert, und zwar unter Benutzung von Thon für das innere Gefäfs. Die Erfindung soll sich aber auch auf alle anderen künstlichen oder natürlichen mineralischen Materialien erstrecken.

Fig. 2 zeigt ein Stück einer homogenen Rohrleitung. Die dargestellte Leitung enthält nur im Innern Thon, sie kann aber auch von aufsen mit Thon belegt sein. Die Herstellung der drei Schichten übereinander geschieht in der vorher beschriebenen Weise. Es sei deshalb hier nur die Verbindung der Rohrenden beschrieben. Die Thonseelen α sind an den Enden g so abgeschrägt, dafs sie sich innen berühren, aufsen aber noch etwas aus einander stehen. Das Ende des einen Eisenrohres ist ausgebuchtet, so dafs das Ende des anderen Rohres dort hineinreicht. Dieses letztere trägt, etwas von seinem Ende entfernt, einen Ring oder Flantsch z, mit dem es gegen Ausbuchtung des anderen Rohres geschraubt wird. Aufserdem liegt auf dem Rohr k noch ein Stauchring /, welcher so breit ist, dafs er zwischen Rohr und Rohrausbauchung geht. Man schiebt ' nun das Rohrende k in die Ausbauchung h, füllt den Zwischenraum mit Homogenmasse oder einem anderen Dichtungsmittel und zieht die Rohre durch die Schrauben m ziemlich fest an einander. Darauf preist man den Ring / mittelst der im Flantsch steckenden Schraube η fest gegen die Dichtungsmasse, welche, da die abgeschrägten Rohrenden sie zurückhalten, nicht ausweichen kann, und erhält so eine absolute Dichtung. Statt der Homogenmasse kann man auch einen Kitt wählen, welcher gut plastisch ist, aber nicht klebt. Man kann die Verbindung jederzeit rasch lösen.

In Fig. 3 ist die Herstellung einer Sulfatschale nach dem neuen Verfahren gezeigt. Dieselbe zeigt oben bei 0 eine sonst bei diesen

Schalen nicht übliche Einknickung. Der Zweck dieser Form ist der, ein Ausweichen der Mineralkörper nach innen beim Springen zu verhindern.

An dieser Schale ist auch zu ersehen, wie mehrtheilige Thonstücke und dergl. seitwärts zusammengefügt werden. Man zieht zu dem Zweck zunächst die beiden Hälften b¹ b^l des Blechmantels nicht ganz fest zusammen, sondern nur so, dafs die Thonstücke α leicht an einander geprefst sind. Darauf füllt man den Zwischenraum zwischen Thon und Blechmantel mit der homogenen Masse d. Um ein Eintreten derselben in die Fugen der Blechmantelhälften zu verhindern, ist vor diese ein Blechstreifen ρ gelegt. Nachdem dann die Homogenmasse etwas steif oder teigig geworden ist, zieht man die beiden Blechmantelhälften dicht zusammen, wodurch auch die Thonstücke dicht an einander geprefst werden.

.Der Autoclav (Fig. 4), bekanntlich der am schwersten herzustellende und am leichtesten unbrauchbar werdende Apparat der chemischen Industrie, läfst sich nach dem neuen Homogenverfahren in einer allen Ansprüchen gerecht werdenden Weise herstellen. Die Abdichtung geschieht durch eine Graphitbüchse q, welche zugleich schmiert und die Thonwelle nicht an-. greift. Die Rohreinführung r ist hier ähnlich wie die Rohrverbindung Fig. 2, nur steht das Thonrohr hier weiter vor, damit keine sauren Dämpfe mit Metall zusammenkommen.

Was den Rührer anbetrifft, so wird es vortheilhaft sein, dessen Eisenstange, so weit sie im Thonrohr steckt, aus vierkantigem oder kreuzförmigem Eisen zu machen. Das übergesteckte Thonrohr greift mit Falz oder Feder in die querliegenden Röhren der Rührflügel ein und läfst sie so oben nicht aus einander. Unten ist ein ' Schwalbenschwanzstück 5 eingekittet und hält die-Querröhren da ebenfalls zusammen. An den Enden sind zwei ganz wehig sich verjüngende Verschlufsdeckel t eingekittet und der Sicherheit halber noch durch in die Löcher der überstehenden Rohrenden eingeschobene Keilstücke u am Losgehen verhindert. Endlich sind die Rohrenden am Ende auch noch etwas verjüngt, dichter zusammenstehend, so dafs, sobald sie mit Masse gefüllt sind und diese Masse erhärtet ist, auch die Verschlufsdeckel dadurch nochmals gesichert werden. Auf diese Weise bilden Thon und Eisen wieder ein Ganzes.

Der Autoclav ist allen üblichen mit Emaille oder Einsätzen überlegen, da der Thon nicht abspringen kann, wie Emaille, und weil die Homogenmasse verhindert, dafs etwas zwischen Thon und Eisenmantel gelangt.

Fig. 5 zeigt, wie homogene Thoneisengefäfse hergestellt werden, welche aus' vielen einzelnen Theilen zusammengesetzt sind.

Man stellt zunächst den Eisenmantel b auf, den man aber wieder nicht ganz zusammenzieht. Darauf stellt man in der richtigen Entfernung einen Ring von Steinen ν her. Derselbe wird trocken gemauert. Statt dessen kann man auch einen Ring aus Blech, Gyps etc. machen. Hinter diesen Ring stellt man die Thonplättchen n> und treibt diese durch die nach Bedarf eingesetzten Keilstückchen χ fest gegen einander. Darauffüllt, stemmt oder stampft man den Raum zwischen Thonplättchenring und dem Blechmantel mit der Homogenmasse aus. Hierauf setzt man einen zweiten Steinring auf den ersten, dahinter einen zweiten Thonplättchenring auf den vorhergehenden und dahinter wieder Homogenmasse und steigt so höher, bis der ganze Mantel homogenisirt ist. Darauf nimmt man die innersten Steine alle wieder heraus und zieht den Eisenmantel fest an, wodurch dann die Homogenmasse überall fest angeprefst wird.

Aus diesen Beispielen ersieht man, dafs nach diesem Verfahren alle möglichen Apparate so hergestellt werden können, dafs sie bei jedem Druck und trotz eines Sprunges immer dicht bleiben. Für Gefäfse, welche dem Erhitzen ausgesetzt werden sollen , nimmt man eine wärmeleitende Homogenmasse.

Nach diesem Homogensystem kann man auch ganze Abtreibanlagen einrichten. Auch Bassinwagen für Essigsäure, Salzsäure und Salpetersäure, selbst für flüssiges Chlor, lassen sich nach diesem Verfahren herstellen. Ebenso gut kann auch das Verfahren zur Herstellung von Pumpen Verwendung finden, und zwar läfst sich eine wesentliche Construction sehr gut darin ausführen.

Die Hauptsache bei dem Verfahren ist demnach, wie schon bemerkt, die, dafs das Futter zwischen Mantel und Gefäfs so lange unter Druck gehalten wird, bis die eingetretene Erstarrung jede weitere Veränderung ausschliefst, d. h. bis die einzelnen Theile, Mantel, Ausfütterung und Einsatz, in einen unverrückbaren Zusammenhang zusammengezwängt sind. Also an die Stelle der nun einmal fehlenden natürlichen Homogenität ist eine Art künstlicher Homogenität getreten.

Es ist klar, dafs der Druck, unter dem die Einarbeitung stattzufinden hat, vortheilhaft ein höherer ist als derjenige, dem das Innengefäfs beim Gebrauch ausgesetzt werden soll. Während man also z. B. für grofse Standgefäfse sich des vorher erwähnten Eingiefsens eines erstarrenden Kittes oder Cementes durch die übergesetzten mehr oder weniger langen Trichterröhren bedienen kann, wird man für andere Gefäfse nachhaltigere Mittel zur Druckerzeugung anwenden. Solche Mittel sind namentlich das schon genannte Zusammenziehen des Mantels in der Weise, dafs die Ausfütterung nirgends

ausweichen kann, dann aber auch das Einpumpen der flüssigen Kittmasse, das Einpressen durch gespannte Dämpfe oder Luft, der hydraulische Druck einer harmlosen Flüssigkeit etc. In allen Fällen läfst man aber den Druck so lange wirken, bis die Ausfütterung erstarrt ist.

Das einfachste Mittel zur Druckerzeugung und zugleich zur Druckerhaltung ist die Zusammenschraubung eines mehrtheiligen Mantels. Hierbei müssen alle Oeffnungen, wodurch ein Ausweichen erfolgen könnte, gut verstopft sein.

Bedient man sich des Verfahrens mit den herausstehenden Trichterröhren (Fig. i), so läfst man diese Röhren f den Kranz e 3 bis 4 m oder noch mehr überragen und erhält so einen Druck von etwa Y₃ bis ¹J₀ Atmosphären. Bedient man sich aber des Verschraubungsverfahrens oder des Einpumpens, dann kann man beliebig hohen Drück erzeugen.

Die einzelnen Thonstücke (Fig. 3) sind durch eine dünne Schicht der gewählten Kittmasse d vom Eisenmantel getrennt, welcher zunächst nur so weit zusammengezogen ist, dafs die Thonstücke nur leicht an einander geprefst sind. Dieses Resultat erreicht man entweder dadurch, dafs man die Thonstücke aufsetzt, mit Kittmasse bestreicht und dann den Mantel anlegt, oder aber, dafs man die Manteltheile so weit zusammenschraubt, dafs Mutter und Bolzen sich eben fassen, und nun die Thonstücke mit dem Kitt einsetzt. Ist man so weit, dann füllt man den Zwischenraum zwischen Mantel und Einsatz vollständig mit der Homogenmasse aus, ist sie breiig durch Eingiefsen, ist sie teigig oder halbfest durch Einstampfen oder Einstemmen. Ist der Zwischenraum so voll, dafs nichts mehr hineingeht, dann wird auch der bisher allein offene obere Rand geschlossen. Es geschieht dies leicht durch Aufschrauben eines Kranzes oder Flachringes. Die Schraubenlöcher in diesem Aufsatz müssen aber länglich sein, damit der Mantel herunterrutschen kann. Auch müssen die Schraubenlöcher durch eine Unterlagsscheibe überdeckt sein , damit die Homogenmasse nicht herauszuquellen vermag. Erst nachdem alles so verwahrt ist, zieht man die Schrauben an. Diese Schrauben müssen so lang sein, dafs nach dem letzten Anziehen noch ein Paar Gewindegänge übrig bleiben. Durch das Anziehen der Schrauben wird der Mantel enger und prefst die Homogenmasse immer dichter zusammen. Da die Homogenmasse nirgends hin auszuweichen vermag, so kommt sie unter immer höheren Druck, unter einen solchen Druck, der seine Grenze nur in der Haltbarkeit des Kranzes oder Mantels findet. Man wiederholt das Anziehen der Schrauben, so lange die Homogenmasse noch nicht erhärtet ist, mehrmals, bis eben nichts mehr nachgiebt. Der Druck wird noch dadurch vermehrt, dafs viele Kittmassen sich beim Erhärten ausdehnen und so den durch mechanische Mittel hervorgerufenen Druck noch verstärken. Es besteht, da man Mantel und Einsatz beliebig stark nehmen kann, kein technisches Hindernifs, mehrere Hundert Atmosphären zu erreichen. Wie schon mehrfach hervorgehoben, ist es aber unumgänglich nöthig, dafs die Homogenmasse nicht ausweichen kann; wird sachgemäfs verfahren, so wird ein Gegenstand gebildet, welcher chemisch unverwüstlich ist und mechanisch die Zähigkeit des Eisens besitzt.

Soll der Apparat, das Gefäfs etc. grofsen Temperaturunterschieden ausgesetzt werden, so läfst sich die verschiedene Ausdehnung von Metall und Mineral leicht durch die bekannten Mittel ausgleichen.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Ein Verfahren zur Herstellung mechanisch widerstandsfähiger, aus irgend einer natürlichen oder künstlichen mineralischen Masse bestehender Gegenstände, darin bestehend, dafs man den mineralischen Körper mit einem Mantel aus Metall, Holz, Vulcanfiber oder dergl. Stoff umgiebt und den Raum zwischen Mineral und Mantel mit einer Homogenschicht ausfüllt, die bis zur Erstarrung unter Druck gehalten wird.

2. Nach dem Anspruch 1 hergestellte Gefäfse aus für Phosphorsäure nicht angreifbaren Körpern zur Durchführung der bisher nicht verwendbaren Reaction zwischen Phosphorsäure bezw. saurem Phosphat und Salmiak zur Spaltung in Salzsäure und Ammoniak.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.