CH701027B1 - Wärmetauscher. - Google Patents

Abstract

In einem Wärmetauscher, insbesondere einem Plattenwärmetauscher, sind die Wärmetauscherplatten (1) aus Metall, das durch eine Beschichtung aus Kunststoff geschützt ist. Beispielsweise besteht die Kunststoffbeschichtung aus FEP. Durch eine Überwachungseinrichtung (11, 12, 13) sind Beschädigungen der Beschichtung feststellbar. Hierzu ist das Metall der Wärmetauscherplatten (1) elektrisch leitend mit mindestens einem Überwachungsleiter (11) verbunden, wobei dieser Überwachungsleiter (11) an anderer Stelle, direkt oder über eine Sammelleitung (12), mit einem durch den Wärmetauscher strömenden Medium elektrisch leitend verbunden ist. Ein als Folge einer Beschädigung der Beschichtung bewirktes Schliessen eines Stromkreises löst über eine Überwachungsstation (13) ein Signal oder eine Anzeige aus. Dadurch ist, ohne den Wärmetauscher zu Kontrollzwecken auseinandernehmen zu müssen, jederzeit die Sicherheit gegeben, dass in dessen Strömungsraum keine unbemerkte Korrosion stattfindet.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher.

[0002] Wärmetauscher verschiedenster Konstruktion sind bekannt. Plattenwärmetauscher beispielsweise weisen eine Mehrzahl von miteinander fluchtend in einem Paket oder Stapel angeordneten Wärmetauscherplatten auf. Im Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Wärmetauscherplatten ist jeweils ein von einer Umfangsdichtung nach aussen geschlossener Strömungsraum gebildet. Die einzelnen Wärmetauscherplatten sind meistens mit einer gewellten Struktur versehen, häufig in einem Fischgrätmuster. In den Eckbereichen sind jeweils Durchströmungsöffnungen für zwei Wärmetauschermedien vorgesehen, so dass diese, ohne miteinander in Berührung zu kommen, den Plattenwärmetauscher von einem Einlass- zu einem Auslasskanal durchlaufen können. Die Wärmetauscherplatten sind allgemein aus Metall, beziehungsweise aus entsprechenden Legierungen.

[0003] Insbesondere dort, wo aggressive Medien durch den Wärmetauscher geführt werden, zum Beispiel bei chemischen Prozessen, ergeben sich bei den Wärmetauscherplatten Korrosionsprobleme. Diesen kann durch Wahl hochwertiger Werkstoffe begegnet werden, sei es Titan oder Graphit. Dadurch werden jedoch die Kosten des Wärmetauschers erheblich in die Höhe getrieben. Graphit ist zudem bezüglich der Wärmeleitfähigkeit ungünstig. Die Verwendung günstigerer Bleche, die mit einer Korrosionsschutzlackierung versehen werden, hat sich indessen nicht bewährt. Die üblichen Korrosionsschutzlackierungen können bei einigen Medien aus verschiedenen Gründen auch nicht zum Einsatz kommen. Nicht zuletzt tritt die Korrosion im geschlossenen Inneren des Wärmetauschers an den Wärmetauscherplatten auf. Somit dort, wo das Problem nicht oder zu spät erkannt wird.

[0004] Die vorliegende Erfindung stellt sich auf dem vorgenannten Hintergrund die Aufgabe, einen Wärmetauscher zu schaffen, der insbesondere als Plattenwärmetauscher ausgebildet sein kann und bei dem Korrosionsproblemen wirksam begegnet werden kann.

[0005] Der erfindungsgemässe Wärmetauscher entspricht den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausbildungen des Erfindungsgedankens sind aus den abhängigen Patentansprüchen ersichtlich.

[0006] Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. <tb>Fig. 1<sep>zeigt eine Ansicht eines Plattenwärmetauschers; <tb>Fig. 2<sep>zeigt einen Ausschnitt einer Wärmetauscherplatte des Plattenwärmetauschers nach Fig. 1; <tb>Fig. 3<sep>zeigt ein Beispiel einer Wärmetauscherplatte, und <tb>Fig. 4<sep>zeigt den Einmündungsbereich eines Einlasses.

[0007] Der rein schematisch dargestellte Plattenwärmetauscher weist eine Mehrzahl von in einem Paket oder in einem Stapel zusammengefassten Wärmetauscherplatten 1 auf. Diese werden zwischen zwei Halteplatten 2 und 3 festgehalten, die durch nicht dargestellte Bolzen miteinander verbunden sein können. In den Zwischenräumen 4 und 5 fliesst jeweils ein Medium, wobei der Wärmeaustausch über die dazwischenliegende Wärmetauscherplatte 1 erfolgt. Die beiden Medien werden jeweils über mindestens einen Einlass 6 und einen Auslass 7 zu- und abgeführt. Die in Fig. 3 angedeutete, gewellte Struktur 8 der Wärmetauscherplatten 1 ist nur als Beispiel zu verstehen. Die Wärmetauscherplatten 1 sind mit einer umlaufenden Dichtung 9 versehen.

[0008] Die Wärmetauscherplatten 1 bestehen aus Metall, vorzugsweise aus Edelstahl. Dabei kann es sich um Edelstahl 1.4401 handeln, der bereits eine gewisse Korrosionsbeständigkeit hat. Um sie wirksam gegen Korrosion und/oder Säuren und/oder Laugen zu schützen, weisen sie eine Beschichtung 10 auf. Bei der Beschichtung 10 kann es sich um eine Kunststoffbeschichtung handeln, zum Beispiel aus FEP, das heisst, Perfluor-Ethylen-Propylen. Eine derartige Beschichtung 10 ist unter anderem salzsäurebeständig. Bei der Beschichtung 10 ist darauf zu achten, dass sie nicht zu dick ausfällt, um die Wärmeleitfähigkeit und somit den Wärmeaustausch zwischen den beidseitig der Wärmetauscherplatten 1 strömenden Medien nicht zu beeinträchtigen.

[0009] Trotz dieser Massnahmen ist keine absolute Sicherheit gegeben, dass die Wärmetauscherplatten 1 auf Dauer geschützt sind. Im Laufe der Zeit, bestenfalls über Jahre, kann die Beschichtung 10 abgenützt und/oder beschädigt werden. Da dies, wie bereits gesagt, im geschlossenen Inneren des Wärmetauschers an den Wärmetauscherplatten 1 auftritt, ist das Problem von aussen zunächst nicht erkennbar. Um hier Sicherheit zu gewährleisten, müsste der Wärmetauscher von Zeit zu Zeit auseinandergebaut und die Wärmetauscherplatten 1 auf ihre Unversehrtheit überprüft werden. Der Aufwand hierfür ist aber unverhältnismässig gross, zumal nicht nur die Arbeitszeit des Personals, sondern gegebenenfalls auch die unerwünschte Stillstandzeit der jeweiligen Anlage zu berücksichtigen ist.

[0010] Um nun jederzeit die Gewissheit zu haben, dass die Wärmetauscherplatten 1 in Ordnung sind, das heisst, die Beschichtung 10 intakt ist und keine blanken, korrosionsanfällige Metallstellen vorhanden sind, ist im vorliegenden, bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Überwachungseinrichtung vorgesehen. Diese funktioniert elektrisch. Hierzu sind die einzelnen Wärmetauscherplatten 1 nach Fig. 1und 2 mit Überwachungsleitern 11 verbunden. Der Überwachungsleiter 11 setzt am Metallkern der jeweiligen Wärmetauscherplatte 1 an. Sinnvollerweise wird dies, wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich, im ausserhalb des durch die umlaufende Dichtung 9 umschlossenen Strömungsbereich liegenden Randbereich 14 der Wärmetauscherplatte 1 sein. In jedem Fall darf dieses Ende des Überwachungsleiters 11 nicht mit dem Medium in Berührung kommen.

[0011] Die Überwachungsleiter 11 führen einzeln oder, wie hier dargestellt, als Sammelleitung 12 zu einer Überwachungsstation 13. Von dort besteht eine Verbindung zu mindestens einem durch den Wärmetauscher geführten Medium. Als Beispiel ist die Weiterführung einer Sammelleitung 12 zum Einlass 6 gezeigt, wobei die Sammelleitung 12 durch dessen Wand zum oder in das einströmende Medium ragt, mit der Wand selbst aber nicht leitend verbunden ist. Es sind aber auch andere Lösungen denkbar, solange ein elektrisch leitender Kontakt zum Medium gegeben ist.

[0012] Die Überwachungsstation 13 kann ein SPS oder CPU aufweisen. Es könnte auch eine ohnehin vorhandene Steuerung des Wärmetauschers oder der Anlage verwendet werden, dessen Teil dieser ist. Die Überwachungsstation 13 kann sehr einfach aufgebaut sein. Letztlich geht es nur darum, festzustellen, ob ein Stromkreis geschlossen ist. Dies ist dann der Fall, wenn die Beschichtung 10 beschädigt ist und es dadurch zu einem elektrischen Kontakt zwischen dem Medium und dem Metall einer oder mehrerer Wärmetauscherplatten 1 kommt. Der elektrische Kontakt kann dann ein Signal oder eine Anzeige auslösen, die dem Bedienungspersonal die Störung meldet. Je nach Art der Anlage oder nach dem Wunsch des Betreibers kann entweder eine allgemeine Störungsanzeige erfolgen oder aber die gezielte Meldung, dass eine bestimmte Wärmetauscherplatte 1 oder ein bestimmter Bereich des Wärmetauschers betroffen ist. Bei einfachen Wärmetauschern üblicher Bauart wird eine allgemeine Störungsanzeige genügen. Bei komplizierten, mehrteiligen und/oder schwer zugänglichen Wärmetauschern oder Anlagen kann dagegen eine gezielte Meldung sinnvoll sein, um dem Bedienungs- oder Wartungspersonal unnötige Demontage- und Sucharbeiten zu ersparen.

[0013] Eine weitere Massnahme kann dazu dienen, von vornherein die Gefahr einer Beschädigung oder Abnützung der Beschichtung 10 zu verringern. Diese setzt im Bereich des Einlasses 6 an, siehe Fig. 4. Der Übergangsbereich von der Leitung des Einlasses 6 zur anschliessenden Durchlassöffnung 16 der Wärmetauscherplatte 1 ist am stärksten der Strömung des einströmenden Mediums ausgesetzt. Betroffen ist hauptsächlich der Rand 18 der Durchlassöffnung 16. Letztere kann beispielsweise in die Wärmetauscherplatte 1 gestanzt oder gebohrt sein. In diesem Bereich trifft der in den Wärmetauscher eintretende Mediumstrom 17 am kräftigsten auf die Beschichtung 10. Daher ist hier die Abnützungsgefahr am grössten.

[0014] Um diesem Effekt zu begegnen, ist der Durchmesser der Durchlassöffnung 16 der Wärmetauscherplatte 1 grösser als der Durchmesser 15 der hier angesetzten Leitung des Einlasses 6. An dieser Stelle kann beispielsweise ein entsprechender Ring 19 eingesetzt sein, wobei daran erinnert sei, dass die Zeichnung rein schematisch ist. Dadurch wird der Mediumstrom 17 nicht direkt auf den Rand 18 treffen, sondern im Wesentlichen daran vorbeigeführt werden. Die Abnützungsgefahr kann dadurch in diesem Bereich minimiert werden.

[0015] Im Rahmen des Patentanspruchs kann der erfindungsgemässe Wärmetauscher selbstverständlich auch anders als schematisch gezeichnet ausgebildet sein. Die Form und Anzahl der Bauteile kann anders gewählt werden. Dies gilt auch für den genauen Aufbau der Überwachungseinrichtung und die Führung der Überwachungsleiter 11 zu einzelnen oder zu mehreren, als Paket zusammengefassten Wärmetauscherplatten 1. Soweit der angestrebte Zweck erfüllt ist, kann auch der Ansatz der Leitung des Einlasses 6 an die Wärmetauscherplatten 1 anders gelöst sein. Die Wärmetauscherplatten 1 sind beidseitig, am besten rundum, beschichtet.

[0016] In jedem Fall bietet dieser Wärmetauscher die Gewähr, dass sein Strömungsraum intakt und korrosionsfrei ist. Trotzdem können kostengünstigere Werkstoffe verwendet und somit in erheblichem Mass Kosten eingespart werden.

Claims (10)

1. Wärmetauscher, als Plattenwärmetauscher ausgebildet, mit Wärmetauscherplatten (1) aus Metall, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die einem durchströmenden Medium zuzuwendenden Flächen der Wärmetauscherplatten (1) mit einer Beschichtung (10) aus Kunststoff versehen sind.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (10) elektrisch isolierend ist.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (10) aus FEP, Perfluor-Ethylen-Propylen, besteht.

4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Überwachungseinrichtung (11, 12, 13), die elektrisch leitend mit dem Metall der Wärmetauscherplatten (1) verbunden ist, mit dem Zweck, auf elektrischem Weg Beschädigungen der Beschichtung (10) feststellen zu können.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (11, 12, 13) mindestens einen Überwachungsleiter (11) aufweist, der mit einem Strömungsraum und dadurch mit dem durchströmenden Medium elektrisch leitend verbunden ist.

6. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Überwachungsleiter (11) der Überwachungseinrichtung und/oder eine sich an diesen anschliessende Sammelleitung (12) im Bereich eines Einlasses (6) zum Strömungsraum des Wärmetauschers geführt ist.

7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Überwachungsleiter (11) der Überwachungseinrichtung und/oder eine sich an diesen anschliessende Sammelleitung (12) durch eine Wand des Einlasses (6) zum Strömungsraum geführt ist, wobei eine elektrische Isolierung zwischen dem mindestens einen Überwachungsleiter (11) und/oder der Sammelleitung (12) und besagter Wand vorhanden ist.

8. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass entweder jede Wärmetauscherplatte (1) oder mindestens ein Paket von mehreren, zusammengefassten Wärmetauscherplatten (1) mit mindestens einem Überwachungsleiter (11) verbunden ist.

9. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Überwachungsleiter (11) der Überwachungseinrichtung und/oder eine sich an diese anschliessende Sammelleitung (12) mit mindestens einer Überwachungsstation (13) verbunden ist, mit dem Zweck, bei einem infolge einer Beschädigung der Beschichtung (10) bewirkten Schliessen eines Stromkreises ein Signal oder eine Anzeige auszulösen.

10. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich eines beziehungsweise des Einlasses (6) der Durchmesser einer Durchlassöffnung (16) einer Wand des Wärmetauschers oder einer Durchlassöffnung (16) einer beziehungsweise der Wärmetauscherplatte (1) grösser ist, als der Durchmesser (15) einer beziehungsweise der hier angesetzten Leitung des Einlasses (6), mit dem Zweck, die Reibungswirkung eines Mediumstroms (17) auf einen Rand (18) der Durchlassöffnung (16) zu verringern.