Verfahren zum dichten Verbinden der Teile von Behältern und Rohrleitungen, die mit einer eingekitteten Auskleidung versehen sind. In der chemischen Industrie kommen Reaktionskessel, Lagerbehälter, Rob,rleitun:-- gen und ,dergleichen mit Auskleidungen aus verschiedenen säure- und laugenfesten Werk stoffen zur Anwendung, die mit Spezial kitten verlegt werden und die) sich :
gegen chemische und auch thermische Einflüsse, als sehr beständig erwiesen haben. Die Verbin- dungen,der Teiil.e .solcher Behälter, wie z. B.
der Kes!s-elmäntel mit den Deckeln oder ein- zeIner Rohre untereinander wurden bis anhin meist so ausgeführt, dass die Eisenflansche selbst ;gegeneinander abgedichtet und mit einem B;lieiüberzug gegen Korrosion geschützt wurden.
Es sind aber auch Konstruktionen bekannt, nach. welchen die Metallflansche durch Aufkitten von Deckplatten aus dem- selben Werkstoff wie :die Auskleidung ge schützt werden. Damit wird: wohl ein Schutz ,des Behälterflansches ;gegen chemische An griffe erreicht, jedoch ist die Abdichtung nach aussen nicht befriedigend, da -die Deck- platten niemals ;genau eben verlegt werden können.
Selbst wenn nach der Verlegung dieser Deckplatten die Dichtungsfläche eben , bearbeitet wird, was ani und für .sich nur an leicht iranspartabelg Gefässen ausgeführt werden kann, iet eine betriebssichere Abdich tung nicht gewährleistet.
Es ist dies damit zu erklären, @dass nie ein Fugenkitt mit den ; gleichen F'estigkeits- und ganz besonders Härteeigenschaften, wie es die Deukplatteni aufweisen, @gewählt werden kann. Die Dich tung, die quer zu einer zwischen zwei an einanderstossenden Deckplatten befindlichen Kittfuge zu liegen kommt, wird daher bei der Anpressung den meist weicheren und oft plastischen Kitt eindrücken.
Ferner konnten an solchen Konstruktionen infolge- der Ver- sobiedenartigkeitJer Wärmeausdehnung von Kitt und Mattenmaterial, aber auch bei Be- anspruchungdurch Druck, speziell bei Aussen beheizung des Behälters, Haarrisse an -der Grenzfläche von Kitt und Stein beobachtet werden,
was ihre Abdichtung besonders bei Verwendung etwas poröser Kitte überhaupt verunmöglichte.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun ein Verfahren zum dichten Verbinden der Teile von Behältern und Rohrleitungen,, die z. B. aus Eisen, Beton, Holz, Kunststof fen und: dergleichen ausgeführt sein können und die mit einer aus eingekitteten Elemen- ten aus chemisch, mechanisch unid thermisch beständigem Werkstoff bestehenden Aus kleidung versehen sind. Die erwähnten Nach teile der bekannten Flanschabdichtungen werden dadurch vermieden, dass in die auf einander zu legenden Stirnflächen der zu verbindenden.
Teile eine Vertiefung vorge sehen wird, in welche eine plastische Masse, die nach -der Verformung erhärtet, einge bettet wird und welche dann zur Aufnahme einer Dichtungseinlage eine fugenlose Dich tungsfläche bildet. Diese Dichtungsfläche kann mit Rillen versehen und mittels Scha- blonen in die plastische Masse eingeformt werden.
Als Werkstoff für die Auskleidung, die sogeniannten Deckplatten, kommen je nach chemischen, thermischen und Druckbeanspru chungen zweckmässig zur Verwendung:
Stein zeug, Thermosil, Klinker, Porzellan, Glas, Kohle, Schmelzbasalt, Beton, Kunststoffe, Ferrosilizium und dergleichen und als Kitt oder Füllmasse:
Waseerglaskitt, Kunstharz kitt, Zement, Bitumenkitt oder sonst ein plastisches Material, das nach der Verfor mung abbindet und erhärtet. Je nach den Werkstoffeigenschaften können die Deck platten zum Beispiell aus Ferrosilizium auch nach den bekannten Methoden durch Hinter giessen, Schweissen und Löten von metal lischen Stoffen mit der Flansche verbunden werden. Mit Vorteil können schwalbenschwanzför- mige Querschnitte der Vertiefungen verwen det werden.
um,die Füllmasse zu verankern. Da die zur Anwendung kommenden plasti schen Massen meist etwas porös sind, obwohl sie als technisch dichte Füllmassen bezeich- net werden, ist zur Erreichung einer absolut dichten Hanschverbin,dung, speziell bei Be- anspruchung durch Temperatur und Druck,
folgende Massnahme sehr vorteilhaft. Die Form der Dichtungsfläche und der von die ser aufzunehmenden Dichtung kann derart gewählt werden, dass neben der Hauptabdich- tung auf der fuge nJosen Dichtungsfläche der eigentlichen Dichtung - auch auf den Deckplatten eine Abdichtung gegen Undicht werden durch Kittporosität erfolgt.
Diese zusätzliche Abdichtung kann bei Verwen dung bearbeiteter Deckplatten besonders wirksam werden. Solche Flanschverkleidungen durch Deck platten können je nach Betriebsbedingungen unter Druckspannung des Platten- und Kitt materials verlegt werden. Diese Methode bie tet speziell bei Verwendung von spröden Werkstoffen mit niedern Elastizitätsmodulen und bei Beanspruehungendurch erhöhte Dichtungsbelastungen, die z.
B. bei Auto klaven sehr hohe Werte erreichen können, da durch erhebliche Vorteile, dass erst die Druck spannungen der Werkstoffe überwunden werden müssen, ehe Zugspannungen zur Wirkung kommen. Bekannterweise ist die Zugfestigkeit solcher Materialien nur ein Bruchteil der Druckfestigkeit. Durch diese Vorspannung wird ,auch die Schlagfestigkeit der Deckplattenabdichtung erhöht.
Die Verlegung der Deckplatten unter Druckspannung kann bei keramischen, ge- sinterten, aber auch metallischen, gegossenen Werkstoffen mit meist geringeren Wärme ausdehnungskoeffizienten wie der Behälter werkstoff dadurch bewerkstelligt werden, ,
dass die Deckplatten und das Kittmaterial bei niederer Temperatur als der des Behälters verlegt werden.
So wurden durch Erwärmen des Behälters und Verlegen der Steine und des Kittes bei Raumtemperatur die Deck platten beim Abkühlen des Behälters unter Druckspannung gesetzt, während der Behäl ter unter Zugspannung steht. Ferner können bei Verwendung von Spezialkitten, die beim Abbindungsprozess ihr Volumen durch Quel- Jung erhöhen,
erhebliche Druckspannungen in der Auskleidung erzielt werden. Auch durch Unter-Druck-Setzen,der ausgekleideten Behälter bei erhöhter Temperatur lassen sich Vors.pannungen erreichen.
Bei Verwendung von Deckplatten. aus Werkstoffen mit erhöhter Wärmeleitfähig- keit werden hingegen durch die bessere Wärmeleitung geringere Druckspannungen auftreten, so dass derartige hitze- oder feuer beständige Auskleidungen auch verwendet werden können, wenn höhere Arbeitsdrucke im Behälter auftreten.
Für solche Betriebs- verhältnisse bringt die Möglichkeit, die Be hälterteile nach dem beschriebenen Ver fahren verbinden zu können, erst eine be triebstechnisch brauchbare Lösung.
Das beschriebene Verfahren weist erheb liche Vorteile auf besonders für die Verbin dung der Teile von Behältern mit grossem Durchmesser, wie sie in der modernen Säure technik oft zur Anwendung gelangen, wo eine nach der Auskleidung notwendige Be arbeitung äusserst schwierig oder gar nicht ausführbar ist. Die Dichtungsfläche kann am Montageplatz unter Verwendung von Scha.- blonen leicht und billig hergestellt werden.
An so verbundenen Behälterteilen lassen sich Reparaturen, an Ort und Stelle mitgeringen Kosten ausführen.
Das beschriebene Verfahren erlaubt nun, Behälter zu verwenden, die mit Platten bei spielsweise keramischer Herkunft absolut metallfrei ausgekleidet sind. .Solche Kon- struktionen können daher emaillierte und gummierte Apparaturen ersetzen, da auch die Deckel einwandfrei mit Platten dicht ausge kleidet werden können.
Für die chemische Industrie können damit Reaktionskessel ent- @w'iokelt werden fürs ;grösste chemische Ba- anspruchungen @durch aggressive Säuren mit Lösungsmitteln unter Siedezustand, wofür homogen, verbleite, emaillierte und gummierte Apparaturen nicht mehr in Frage kommen.
Auch metallempfindliche Umsetzungen sind mit grosser Sicherheit in solchen Behältern zu bewältigen. An Hand; einiger Ausführungsbeispiele soll .das erfindungsgemässe Verfahren erklärt werden.
Fig. 1 zeigt im Schnitt eine Verbindung von Kessel 1 und Deckel 2 aus Gusseisen, die mit beispielsweise keramischen Platten 3 und 4 ausgekleidet sind. Die Kittschichten 5 und 6 verbinden die Tragkonstruktion 1 und 2 mit den Platten 3 und 4.
Der Kesselrand ist derart konstruiert, dass zwischen diesem und: .der Plattenauskleidung 3 die Deckplatten 7 eingekittet werden können. Die Endplatte 4 der Deckelauskleidung 4a ist im Deckelrand derart eingebettet, @dass sie eine zur Kessel achse senkrechte Fläche bildet.
In diese Deckplatten 7 und Endplatten 4 sind zum Beispiel s,chwalbensohwanzförmige Vertie- fungen 8 vorgesehen, die mit einer verform baren Masse ,gefüllt werden. Mittels- einer Schablone, die an bearbeiteten Rändern von Kessel und.
Deckel geführt und zentriert wird, kann in die plastische 'Füllmasse eine Dich- tungsifläche mit Rille 9 eingeformt werden, ,die nach Erhärtung bezw. Abbindung der Masse eine fugenlose Rille 9 zur Aufnahme der Dichtungseinlage 10 bildet.
Durch eine solche Dichtungsfläche mit Rille 9 wird die Trennfuge 12 zweier Deckplatten 7 bezw. Endplatten 4, wie dies in der perspektivischen Fig. 5 veranschaulicht wird, durchbrochen, und es sind kerne Verbindungswege, die ,durch Wärme- oder Spannungsrisse zwischen -den Platten entstehen können,
nach aussen mehr möglich. Die Dichtungseinlage 10 kann derart bemessen sein"dass die Abdichtung auf ,der fugenlosen Dichtungsfläche 9 und gleich- zeitig auf den Deckplatten 7 erfolgt.
In Fig. 2 wird,der Flansch,des Kessels 1, der mit Platten 3 ausgekleidet ist, mit U-för migen Deckplatten 7 und mit Kittzwischen- lage 5 geschützt und wie in: Fig. 1 mit einer fugenlosen Dichtungsfläche mit Rillen 9 in der plastischen Masse, die in der Vertiefung 8 eingebettet ist, versehen.
An Stelle der Deckplatten wird, nach Fig. 3 beispielsweise an einem Betonbehälter 1 mit dichter Sichutzschicht 11 eine verform bare Masse -zwischen Auskleidung 3 und Rand .des Behälters 1 aufgetragen, die mittels einer Schablone eine Dichtungsfläche mit Rille 9 zur Aufnahme der Dichtung erhält.
Für Behälter, die durch Druck, Wärme und aggressive Säuren beansprucht werden, erweist sich,die Ausführung nach Fig. 4 als sehr zweckmässig.
Die mit verformbarer Masse ausgefüllte Vertiefung 8 zur Auf nahme der fugenlosen Dichtungsfläche mit Rille 9 ist, teils im Rand des Kessels 1 und teils in der Auskleidung 3, in die Trennfuge 5 zwischen Kessel 1 und Auskleidung 3 ver legt, um eine vollkommene Abdichtung der Kittfugen zu erreichen und damit ein Un- dichtwerden durch Kittporosität zu unterbin den.
Die Kittfugen sind meist nur dann gas- und. flüssigkeitsdicht und verhindern nur dann eine Zirkulation der angreifenden Flüs sigkeiten in den Poren derselben, wenn diese nach aussen abgeschlossen werden. Indem die Abdichtung auf der fugenlosen Dichtungs- fläche 9 und auf der Tragkonstruktion 1 er folgt, wird ein absoluter Abschluss der Ver bindung erhalten.
Die Ausführung nach Fig. 5 wird für Autoklaven und Behälter, die durch höchste thermische und chemische Einflüsse be ansprucht werden; vorgeschlagen. Insbeson dere bei gleichzeitiger Beanspruchung durch Säure und Lösungsmittel, speziell bei hohen Temperaturen, für die :
der Kitt, aber auch das Dichtungsmaterial, nur bedingt haltbar sind, weist eine Zweifachdichtung grosse Vor teile auf. Der meist für solche Verhältnisse mit zwei Plattenschichten 3 und 3a ausge kleidete Kessel 1 erhält zum Planschabschluss eine Deckplatte 7, die zwei Vertiefungen 8 und 8a und somit auch zwei Dichtungsflächen mit Rillen 9 und 9a aufweist.
Für erwähnte Betriebsbedingungen wird die Dichtun,gs- fläehe 9 beispielsweise in Wasserglaskitt, erzner nicht völlig,dichten Masse, eingeformt, während für die Dichtungsfläche 9a ein gas und flüssigkeitsdichter Kitt, jedoch nur mit beschränkter Beständigkeit gegen Lösungs- mittel, Verwendung findet.
Die Auswahl der Dichtungseinlagen, die in die Dichtungsrillen 9 und 9a verlegt werden, erfolgt unter ähn- lichen Voraussetzungen. Auch für höhere Temperaturen und hochprozentige Säuren, wie z. B. Schwefelsäure, bringt die Zweifach dichtung grosse Vorteile, da zweierlei Kitt- arten verwendet werden können.