DE2529553A1

DE2529553A1 - Behaelter mit einer stabilisierten auskleidung aus einem elastomeren oder einem kunststoff sowie verfahren zur stabilisierung der aus einem elastomeren oder einem kunststoff bestehenden auskleidung eines behaelters

Info

Publication number: DE2529553A1
Application number: DE19752529553
Authority: DE
Inventors: Frank Myron Chapman
Original assignee: Carborundum Co
Current assignee: Unifrax I LLC
Priority date: 1974-07-02
Filing date: 1975-07-02
Publication date: 1976-01-22
Also published as: FR2277004A1

Description

PATENTANWÄLTE:
Dipl.-lng. W. COHAUSZ · Dipl.-Ing. W. FLORACK · Dipl.-Ing. R. KNAUF · Dr.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing. A. GERBER ■ Dipl.-Ing. H. B. COHAUSZ

The Carborundum Company 2. Juli 1975

Buffalo Avenue

Niagara Falls, N.Y. 14302

U.S.A.

Behälter mit einer stabilisierten Auskleidung aus einem Elastomeren oder einem Kunststoff sowie Verfahren zur Stabilisierung der aus einem Elastomeren oder einem Kunststoff bestehenden Auskleidung eines Behälters

Die Erfindung betrifft einen Behälter mit einer stabilisierten Auskleidung aus einem Elastomeren oder einem Kunststoff, die in Abständen an dem Behälter befestigt ist, sowie ein Verfahren zur Stabilisierung der aus einem Elastomeren oder einem Kunststoff bestehenden Auskleidung eines Behälters, die in Abständen an dem Behälter befestigt ist.

In der chemischen Technik werden zur Auskleidung von Misch- und Reaktxonsbehältern Elastomere und Kunststoffe verwendet. Fluorpolymere sind hierfür besonders zweckmäßig, weil sie u.a. gegenüber den meisten Behälterinhalten chemisch inert sind und eine antiadhäsive Oberfläche haben, an der chemische Stoffe nicht leicht haften.

Bei der Herstellung solcher Behälter verschiedener Formen wird

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das elastomere oder polymere Auskleidungsmaterial an der Innenwand des Behälters in Abständen dadurch befestigt, daß Randflansche der Auskleidung zwischen Randflanschen des Behälters oder Stutzenansätzen desselben festgeklemmt werden. Die Auskleidung ist auf diese Weise gegen eine Verschiebung gesichert, und durch den von den Behälterflanschen ausgeübten Klemmdruck wird verhindert, daß korrosiver oder reaktiver Behälterinhalt zwischen die Flanschen und das eingeklemmte Polymer eindringt.

Dieselben Eigenschaften, die die Elastomere und Kunststoffe, insbesondere Fluorpolymere, wie Polytetrafluorathylen, allein oder in Verbindung mit Verstärkungsstoffen, wie Glasfasern, zur ausgezeichneten Auskleidungswerkstoffen machen, erschweren andererseits auch die Bindung von Fluorpolymer-Auskleidungen zwischen den Klemmf!ansehen an die Behälterwand.

unter vielen Einsatzbedingungen des Behälters, wenn auf die Auskleidung keine übermäßigen Spannungen ausgeübt werden, die eine Durchbiegung oder relative Bewegung zwischen der unbefestigten Auskleidung und der dahinter liegenden Behälterwand verursachen, entstehen durch die übliche Befestigung keine wesentlichen Schwierigkeiten. Häufig ist es jedoch beim Mischen oder Verarbeiten chemischer Stoffe notwendig, den Behälterinhalt zu rühren oder in Bewegung zu setzen. Bei einer gegebenen Mischung flüssiger Stoffe können durch das Rühren der Flüssigkeit in dem Behälter beträchtliche Kräfte oder Spannungen auf lokale Bereiche der Auskleidung ausgeübt werden, wodurch Falten oder Kräuselungen hervorgerufen werden, die die Auskleidung schwächen und sogar zu ihrem Bruch führen können.

Auch ist es manchmal notwendig oder zweckmäßig, die in dem Behälter ausgeführte Behandlung der chemischen Stoffe unter Unterdruck auszuführen. Dabei entsteht eine Druckdifferenz, durch die

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die Auskleidung nach innen ausgebeult und unvorhersehbaren oder lokalen Spannungskonzentrationen ausgesetzt wird, die leicht zu einer Beschädigung oder zum Aufreißen der Auskleidung führen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und einen Behälter anzugeben, dessen Auskleidung gegen unerwünschte Verschiebungen und Verformungen stabilisiert ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Behälter der eingangs genannten Art gelöst durch Öffnungen in der Behälterwand, die mit der "aum zwischen der Auskleidung und der Behälterwand in der Umgebung der Öffnungen in Verbindung stehen, einer Einrichtung zur Regulierung des Druckes zwischen der Auskleidung und der Behälterwand und Rohrleitungen, die von den Öffnungen zu der Druckreguliereinrichtung führen.

Die Erfindung erstreckt sich ferner auf ein Verfahren zur Stabilisierung der aus einem Elastomeren oder einem Kunststoff bestehenden Auskleidung eines Behälters, die in Abständen an dem Behälter befestigt ist, das darin besteht, daß die Außenwand des Behälters mit Öffnungen versehen wird, die mit dem Raum zwischen der Auskleidung und der Behälterwand in der Umgebung der Öffnungen in Verbindung stehen, und daß durch diese Öffnungen der Raum zwischen der Auskleidung und der Behälterwand evakuiert und dadurch die Auskleidung im wesentlichen im ganzen Behälter fest an die Behälterwand angelegt wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Wie ersichtlich, besteht das Wesen der Erfindung darin, daß der

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Raum zwischen der Auskleidung und der Behälterwand unter Unterdruck gesetzt wird, wodurch die Auskleidung fest gegen die Wandteile gepreßt wird, an die sie nicht anderweitig befestigt ist.

Aufgrund der Innenkonturen bestimmter Behälter und der relativen Dicke der Fluorpolymer-Auskleidung kann es vorkommen, daß die Auskleidung sich nicht genau der Form der dahinter liegenden Behälterwand anpaßt, so daß beim Evakuieren des Raums zwischen Auskleidung und Behälterwand Hohlräume entstehen. Unter bestimmten Umständen, insbesondere bei einer Unterdrucksetzung des Behälterinnenraums, können an diesen besonderen Stellen unerwünschte Spannungskonzentrationen auftreten.

In diesen Fällen ist es zweckmäßig, nach dem Evakuieren des Raums zwischen Auskleidung und Behälterwand Flüssigkeit in den evakuierten Raum einzuleiten und dadurch die Hohlräume zu füllen. Man kann auch die Flüssigkeit den ganzen Raum zwischen Auskleidung und Behälterwand bis zu einer Höhe mit Flüssigkeit füllen, die der Standhöhe des Behälterinhalts entspricht, oder auch den gesamten Raum zwischen Auskleidung und Behälterwand mit Flüssigkeit füllen und diese darin absperren.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise fragmentarische Ansicht eines typischen Behälters für chemische Reaktionen mit Vakuum- und Flüssigkeitsleitungen gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine fragmentarische schematische Darstellung einer aus einem Flüssigkeitsbehälter und einem Fördermittel bestehenden Einrichtung zur Zuführung von Flüssigkeit in den Raum zwischen Auskleidung und Behälterwand;

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Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Behälters, wie er zum Rühren oder Mischen von chemischen Stoffen verwendet wird, ebenfalls mit Vakuum- und Flüssigkeitsleitungen;

Fig. 4 ein fragmentarischer vergrößerter Schnitt durch eine typische öffnung in der Behälterwand zum Evakuieren und Zuführen von Flüssigkeit; und

Fig. 5 ein fragmentarischer Schnitt durch eine herkömmliche Flanschbefestigung einer Fluorpolymer-Auskleidung.

In Fig. 1 ist 10 ein Behälter, in dem chemische Stoffe zur Reaktion gebracht oder in anderer Weise behandelt werden. Der dargestellte Behälter ist nur als Beispiel anzusehen, da solche Behälter die verschiedensten Formen und Größen von Laboratoriumsgefäßen bis zu beispielsweise Eisenbahn-Tankwagen od.dgl. haben können.

In der dargestellten Ausführung besteht der Behälter aus einer im wesentlichen zylindrischen Wand 12, die an jedem Ende mit Randflanschen 14 versehen ist, und gewölbten Böden 16 an den Stirnseiten, die mit ähnlichen Flanschen 18 zum Zusammenwirken mit den Mantelflanschen 14 versehen sind. Die Flansche sind in üblicher Weise durch eine Anzahl Schrauben 20 miteinander verschraubt.

Geeignete Stützen, wie die Ständer 22, sind in üblicher Weise vorgesehen, und der Behälter 10 kann geeignete Füll- und Ablaßstutzen 24, 26 sowie verschiedene Füllstandsanzeiger und Meßgeräte, die allgemein bei 29 veranschaulicht sind, aufweisen.

Der Behälter 10 ist mit einer korrosionsbeständigen Auskleidung

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36, vorzugsweise aus einem Fluorpolymer, ausgerüstet.Wie in Fig. 5 dargestellt, wird die Auskleidung 36 dadurch in ihrer Lage gegenüber der Innenwand des Behälters gehalten, daß Flanschteile 38 der Auskleidung zwischen den Behälterflanschen, wie den Flanschen 14, 18, eingeklemmt sind. Dadurch wird die Auskleidung sicher und leckdicht befestigt.

Fluorpolymer-Folien verschiedener Dicke können leicht in jeder gewünschten Form hergestellt werden, als mit einem Flanschteil versehene zylindrische Länge zur Unterbringung in einem rohrförmigen Behältermantel 12 ebenso wie in gewölbter oder kugelschalenförmiger Form mit einem Randflansch, wie zur Anpassung an die Innenfläche der Behälterböden 16 benötigt wird. Eine faserverstärkte Auskleidung, die in diese oder jede andere gewünschte Form eines bestimmten Behälters gebracht werden kann, wird in der ÜS-PS 3 723 234 beschrieben.

Obwohl bei sorgfältiger Herstellung und Bearbeitung der Auskleidung in bezug auf die Behälterabmessungen diese sich in der Regel eng der Innenwand des Behälters anschmiegt, besteht keine Gewähr, daß diese Anpassung fehlerfrei ist. Lücken zwischen Auskleidung und Behälterwand können vorkommen. Bei Unterdruck im Behälter oder durch Rühren hervorgerufener turbulenter Strömung kann es durch die Wellenbewegung beim Rühren des Behälterinhalts oder durch den Unterdruck im Behälter, der bei manchen chemischen Behandlungen notwendig ist, zu einer Relativbewegung zwischen Auskleidung und Behälterwand kommen, die bei der Auskleidung zu Falten oder Kräuselungen führt. Durch Biegen oder Ausbeulen, der Bildung von Falten oder anderen Spannungskonzentrationen werden in der Auskleidung Spannungen hervorgerufen, die sie schwächen oder zu ihrem Bruch führen können. Bei dem Behälter 10 wird diese allgemeine Schwierigkeit jedoch vermieden.

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Zu diesem Zweck ist die gesamte Wand des Behälters 10 an einer Anzahl von Stellen mit öffnungen 40 und Stutzenansätzen 28 versehen. Eine derartige Öffnung 40 ist in Fig. 4 dargestellt. Diese öffnungen 40 und Stutzenansätze 28 stellen eine Verbindung zwischen der zugehörigen Leitung 30 und dem Raum zwischen der Auskleidung 36 und der Behälterwand 12 her. Die Anzahl und Anordnung der öffnungen und Stutzen richtet sich nach den Abmessungen des Behälters und/oder der Kompliziertheit seiner Innenkonturen.

Durch eine manuell oder automatische betätigte Schalteinrichtung, die beispielsweise auf den Unterdruck in dem Behälter reagieren kann, wird die Vakuumpumpe 34 in Tätigkeit gesetzt, die über eine Hauptleitung 32 und verschiedene Zweigleitungen 30 den Raum zwischen der Auskleidung 36 und den umgebenden Wandteilen bis auf einen geeigneten Unterdruck evakuiert. Dadurch wird eine feste Anschmiegung der Auskleidung an der Behälterwand erzielt, an der die Auskleidung dann durch das Vakuum sicher gehalten wird, so daß es zu keinen nennenswerten Ausbeulungen, Faltungen oder Relativbewegungen der Auskleidung gegenüber der Behälterwand kommen kann.

In manchen Fällen, wenn in dem Behälter Oberdruck entsteht oder erzeugt wird, nachdem die Luft aus dem Raum zwischen Auskleidung und Behälterwand evakuiert worden ist, läßt sich durch das Einleiten einer Flüssigkeit, insbesondere einer verhältnismäßig inerten Flüssigkeit, wie Methanol, zwischen Behälterwand und Auskleidung die Möglichkeit der Entstehung von Spannungskonzentrationen weiter verringern. Dadurch wird der nachteilige Einfluß des Druckes, der an einer Faltstelle oder bei bestehendem Unterdruck hinter der Auskleidung auf die nicht unterstützte Auskleidung ausgeübt wird, aufgehoben. In einem solchen Falle kann, wie schematisch in Fig. 2 dargestellt, ein mit Flüssig-

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keit gefüllter Vorratsbehälter 42 in Verbindung mit einer Pumpe 43 oder einem anderen Fördermittel vorgesehen und über ein geeignetes Ventil oder anderweitig mit der Hauptleitung 32 verbunden werden, um die Flüssigkeit in gewünschter Weise in den Raum zwischen Auskleidung und Behälterwand einzuleiten.

In Fig. 3 ist ein typischer Behälter 50 dargestellt, der mit einem Paddelrührer od.dgl. ausgerüstet sein kann, der von einem Motor 52 über eine sich in das Innere des Behälters erstreckenden Welle angetrieben wird. Wie zuvor kann der Behälter aus zwei oder mehr Teilen bestehen, wie dem unteren Gefäß 54 und dem oberen Deckel 56, die beide mit Flanschen 58, 60 versehen sind, die durch die Schrauben 62 miteinander verschraubt sind. Wie zuvor sind die Flanschenteile des Fluorpolymeren in einer der in Fig. 5 dargestellten vergleichbaren Weise fest zwischen den Flanschen 58, 60 eingeklemmt. An der Wand des Behälters 50 sind ebenfalls Stutzenansätze 2€ und Öffnungen 40 vorhanden, die mit den zugehörigen Leitungen 30, der Hauptleitung 32 und einer Unterdruckquelle 34 verbunden sind. Wie zuvor kann der Einrichtung ein Flüssigkeitsbehälter 42 mit Pumpe zu dem oben beschriebenen Zweck zugeordnet sein.

In ähnlicher Weise wie bei dem Behälter 10 kann eine auf Unterdruck reagierende Regeleinrichtung dafür sorgen, daß die durch die Leitungen 30 erfolgende Evakuierung eine Funktion des in dem Behälter 50 herrschenden Unterdrucks ist. Ebenso kann der Motor 52 mit einer Regeleinrichtung 62 ausgerüstet sein, die den durch die Stutzen 28 angelegten Unterdruck einer zunehmenden Rührintensität, Rührerdrehzahl, Viskosität des Behälterinhalts oder einem anderen Parameter anpaßt.

Statt die Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 42 nach dem Evakuieren des Raumes zwischen Behälterwand und Auskleidung in diesen Raum einzuleiten, kann man das Evakuieren auch fortlassen und

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die Flüssigkeit auch direkt in den Raum zwischen Auskleidung
und Behälterwand einpumpen, bis die Luft ganz daraus verdrängt ist. Danach wird die Flüssigkeitszufuhr beendet und die in dem Raum hinter der Auskleidung befindliche Flüssigkeit durch Absperren eines Ventils darin eingeschlossen. Um in diesem Falle eine unerwünschte Ausbiegung der Auskleidung nach innen zu vermeiden, kann der Behälter zuerst mit Wasser oder einer anderen Flüssigkeit, die eine höhere Dichte als die hinter der Auskleidung befindliche Flüssigkeit hat, gefüllt werden.

Durch die vorstehend beschriebenen Methoden können Spannungskonzentrationen, die zu einer Beschädigung oder zu einem Bruch der Auskleidung führen können, vermieden und dadurch Ausfallszeiten und Reparaturkosten verringert werden.

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Claims

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Ansprüche

Vn. Behälter mit einer stabilisierten Auskleidung aus einem Elastomeren oder einem Kunststoff, die in Abständen an dem Behälter befestigt ist, gekennzeichnet durch Öffnungen (40) in der Behälterwand (12), die mit dem Raum zwischen der Auskleidung (36) und der Behälterwand (12) in der Umgebung der Öffnungen (40) in Verbindung stehen, einer Einrichtung (34; 42, 43) zujt Regulierung des Druckes zwischen der Auskleidung (36) und der Behälterwand (12) und Rohrleitungen (30, 32), die von den öffnungen (40) zu der Druckreguliereinrichtung (34; 42, 43) führen.
2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckreguliereinrichtung (34) aus einer regelbaren Unterdruckquelle besteht.
3. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckreguliereinrichtung (42, 43) aus einem Vorratsbehälter

(42) für eine Flüssigkeit und ein Fördermittel (43) zum regelbaren Fördern von Flüssigkeit in den Raum zwischen Auskleidung

(36) und Behälterwand (12) besteht.
4. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckreguliereinrichtung aus einer regelbaren Unterdruckquelle (34) sowie einer regelbaren Einrichtung (42, 43) zum Einleiten von Flüssigkeit in den Raum zwischen Auskleidung (36) und Behälterwand (12) besteht.
5. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf Unterdruck in dem Behälter (10, 50)

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reagierende Regeleinrichtung vorgesehen ist, die auf die Druckreguliereinrichtung (34; 42, 43) einwirkt und dafür sorgt, daß der Druck in dem Raum zwischen Auskleidung (36) und Behälterwand (12) eine Funktion des in dem Behälter herrschenden Drucks ist.
6. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Falle, daß der Behälter mit einem Rührer ausgerüstet ist, eine Regeleinrichtung (62) vorgesehen ist, die auf die Leistungsaufnahme oder Drehzahl des Rührers reagiert und auf die Druckreguliereinrichtung (34; 42, 43) einwirkt.
7. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regeleinrichtung vorgesehen ist, die auf die Druckreguliereinrichtung (42, 43) einwirkt und bei Überdruck in dem Behälter (10, 50) dafür sorgt, daß der Druck in dem Raum zwischen der Behälterwand (12) und der Auskleidung (36) dem Innendruck des Behälters (10, 50) entspricht.
8. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung aus einem Fluorpolymeren besteht,
9. Verfahren zur Stabilisierung der aus einem Elastomeren oder einem Kunststoff bestehenden Auskleidung eines Behälters nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand (12) des Behälters mit öffnungen (40) versehen wird, die mit dem Raum zwischen der Auskleidung (36) und der Behälterwand (12) in der Umgebung der öffnungen (40) in Verbindung stehen, und daß durch diese öffnung (40) der Raum zwischen der Auskleidung (36) und der Behälterwand (12) evakuiert und dadurch die Auskleidung (36) im wesentlichen im ganzen Behälter fest an die Behälterwand (12) angelegt wird.

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10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in den Raum zwischen Behälterwand (12) und Auskleidung (36) eine Flüssigkeit eingeleitet und die Luft daraus abgezogen wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in dem Raum zwischen Behälterwand (12) und Auskleidung (36) in Abhängigkeit von dem Innendruck des Behälters (10, 50) geregelt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in dem Raum zwischen Behälterwand (12) und Auskleidung (36) in Abhängigkeit von der Leistungsaufnahme oder Drehzahl beim Rühren geregelt wird.

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