CS254753B1

CS254753B1 - Electrical insulation of heat exchanger for heat storage boiler

Info

Publication number: CS254753B1
Application number: CS852346A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Preucil
Original assignee: Miroslav Preucil
Priority date: 1985-03-29
Filing date: 1985-03-29
Publication date: 1988-02-15
Also published as: CS234685A1

Abstract

Elektrická izolace výměníku tepla pro tepelně akumulační kotel je prováděna z důvodů omezení koroze části kotle způsobené elektrochemickými vlivy a je urče» na zejména pro případ, že průchod trubky výměníku na vstupní i výstupní straně stěnou kotle je proveden elektricky izolovaným přírubovým spojem. Trubka výměníku je sevřena do izolačních keramických úchytek, připevněných k podpěrám, nesoucím celý systém výměníku v akumulačním kotli. V místech izolačních keramických úchytek je .přes trubku výměníku přetažena krátká úložná hadice z pružného materiálu pro umožnění tepelné dilatace výměníku sevřeného v izolačních keramických úchytkách. Řešení je využitelné v energetickém hospodářství.The electrical insulation of the heat exchanger for the heat storage boiler is carried out in order to reduce the corrosion of the boiler part caused by electrochemical influences and is determined in particular if the passage of the exchanger tube on the inlet and outlet sides by the boiler wall is performed by an electrically insulated flange connection. The heat exchanger tube is clamped into the insulating ceramic clips attached to the supports carrying the entire heat exchanger system in the storage boiler. In place of the insulating ceramic clips, a short, flexible hose is stretched over the exchanger tube to allow thermal expansion of the exchanger clamped in the insulating ceramic mounts. The solution is usable in the energy economy.

Description

Vynález se týká elektrické izolace výměníku tepla pro tepelně akumulační kotel.The invention relates to the electrical insulation of a heat exchanger for a heat storage boiler.

Dosud se pro účel vytápění obytných a jiných objektů užívaly tepelně akumulační kotle, například elektrické, které spolu s vnějším tepelným okruhem, to je například s otopnou soustavou tvořenou trubkami a radiátory, vytvářely jediný tepelný okruh se společným akumulačním a teplo transportujícím mediem-tekutinou. Obdobně pro účely zachycení a uchování tepla ze zdrojů tepla, jako jsou například solární panely, obvody teplých odpadních vod, kotle na tuhá paliva a obdobně, byly tepelně akumulační kotle na tyto zdroje napojovány přímo nebo prostřednictvím výměníku tepla přímo v tepelném zdroji a tvořily se zdrojem nebo s výměníkem ve zdroji, jeden propojený tepelný okruh. Pro některé účely je výhodné tepelný okruh spotřebičů, či tepelný okruh zdroje tepla od vlastního akumulačního kotle oddělit. Důvodů je celá řada, počínaje od problémů chemické úpravy velké kubatury tepelného média-tekutiny z vnějšího tepelného okruhu při jeho případné opravě. Z důvodů snadného přestupu tepla mezi vnějším tepelným okruhem a tepelně akumulačním kotlem se výměník vyrábí nejčastěji z mědi. Mě3 jako materiál velmi dobře vodí teplo i elektrický proud, má však tu nevýhodu, že při spojení s materiálem tepelně akumulačního kotle, kterým bývá nej častěji ocel, tvoří elektrický článek. K vytvoření elektrického článku přispívá přítomnost tepelně akumulačního media-tekutiny, kterou bývá nejčastěji voda bud v podobě v jaké je k dispozici ze zdroje, například z vodovodu, nebo voda chemicky upravená.Until now, for the purpose of heating residential and other buildings, thermal storage boilers, for example electric, have been used, which together with an external thermal circuit, e.g. a heating system consisting of pipes and radiators, have formed a single thermal circuit with a common storage and heat transporting medium-fluid. Similarly, for the purpose of capturing and storing heat from heat sources such as solar panels, hot waste water circuits, solid fuel boilers and the like, heat storage boilers were connected to these sources directly or via a heat exchanger directly in the heat source and formed the source or with a heat exchanger in the source, one interconnected heat circuit. For some purposes, it is advantageous to separate the heat circuit of appliances or the heat circuit of the heat source from the actual storage boiler. There are a number of reasons for this, starting from the problems of chemical treatment of the large volume of thermal medium-fluid from the external thermal circuit during its eventual repair. Because of the easy heat transfer between the external heat circuit and the heat storage boiler, the exchanger is usually made of copper. The copper conducts both heat and electric current very well, but has the disadvantage that it forms an electrical cell when it is combined with a heat storage boiler material, which is most often steel. The presence of a heat storage medium-fluid, which is most often water either as it is available from a source, such as tap water, or chemically treated water, contributes to the formation of the electric cell.

Elektrický článek svým elektromotorickým napětím vytváří elektrický proud, a ten způsobuje svými elektrolytickými jevyThe electric cell generates an electric current by its electromotive voltage, which is caused by its electrolytic phenomena

254 753254 753

- 2 korozi nebo ubývání materiálu, který je níže co do ryzosti, to je níže v tabulkách elektromotorických sil kovových prvků. Ve svrchu popsaném případě tímto napadeným materiálem*je ocelový plášť kotle, protože železo stojí v těchto tabulkách níže než měď. Zákonitě bude docházet ke korozi tepelná akumulačního kot le,a to tak dlouho, až může dojít k případnému proděravění stěny kotle a. z toho plynoucího úniku tepelně akumulačního mádia-tekutiny, tedy k havárii kotle·- 2 corrosion or depletion of material that is lower in purity, that is, below in the electromotive force tables of metal elements. In the case described above, the attacked material * is the steel shell of the boiler, since iron stands below copper in these tables. Corrosion of the heat storage boiler will inevitably occur until the boiler wall can be perforated a. Resulting in the leakage of the heat storage fluid-liquid, ie the boiler accident ·

Elektrická izolace výměníku byla dosud zpravidla řešena jen na přírubových spojích, například podle československého autorského osvědčení č’. 219 157 nebo německého DOS č. 25 00 575 Elektrická izolace uložení trubek výměníku bývá řešena podle okolností nejrůznějšími součástmi a materiály, jako jsou izolační žlábky, keramické izolátory a podobně. Jedná se o součásti výrobně i nákladově složité, které neřeší vždy spolehlivě mechanické zpevnění trubek výměníku v kotli, které by zároveň umožnilo tepelnou dilataci trubek a nevedlo tak k jejich deformaci.The electrical insulation of the exchanger has so far been usually solved only on flange connections, for example according to the Czechoslovak author's certificate no. 219 157 or German German Patent No. 25 00 575 The electrical insulation of the heat exchanger tubes can be solved by various components and materials, such as insulating troughs, ceramic insulators and the like. These are complicated production and cost components, which do not always reliably solve the mechanical reinforcement of the heat exchanger tubes in the boiler, which would also allow thermal expansion of the tubes and thus do not lead to their deformation.

Uvedené nedostatky odstraňuje elektrická izolace výměníku tepla pro tepelně akumulační kotel, z důvodů omezení koroze čás tí kotle způsobené elektrochemickými vlivy, pro případ, že průchod trubky výměníku na vstupní i výstupní straně stěnou kotle je proveden elektricky izolovaným přírubovým spojem, podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že trubka výměníku je sevřena do izolačních keramických úchytek, připevněných k podpěrám, nesoucím celý systém výměníku v akumulačním kotli, přičemž v místech izolačních keramických úchytek je přes trubku výměníku přetažena krátká úložná hadice z pružného materiálu pro umožnění tepelné dilatace výměníku sevřeného v izolačních keramických úchytkách.These drawbacks are eliminated by the electrical insulation of the heat exchanger for the heat storage boiler, in order to limit the corrosion of the boiler parts caused by electrochemical influences, in case the exchanger tube is passed through the boiler wall through the electrically insulated flange connection according to the invention. It consists in that the exchanger tube is clamped into insulating ceramic clips attached to supports supporting the entire exchanger system in the storage boiler, where a short storage hose of flexible material is pulled over the exchanger tube over the exchanger tube to allow thermal expansion of the exchanger clamped in insulating ceramic grips.

Výhodou zmíněné elektrické izolace kovového, aejfiaáseji měděného trubkového výměníku v tepelně akumulačním kotli je konstrukční jednoduchost a účinná funkce zajišťující jak elektrickou izolaci měděného výměníku proti ocelovému kotli omezující korozi stěn kotle, tak i umožňující tepelnou dilataci výměThe advantage of said electrical insulation of a metal, or more copper tube heat exchanger in a heat storage boiler is its structural simplicity and efficient function providing both electrical insulation of the copper heat exchanger against a steel boiler limiting corrosion of the boiler walls and enabling thermal expansion of the exchange.

- 5 254 753 niku a.rovněž i dokonalou tlakovou těsnost, tedy i vodotěsnost, průchodů trubek výměníku stěnou kotle i v případě, je-li kotel proveden jako přetlakový. Všechny tyto funkce elektrické izolace podle vynálezu jsou možné v celém rozsahu teplot, které na tepelně akumulačním kotli přicházejí v úvahu, to je prakticky od 10 °C úo 110 °C, rovněž i v rozsahu tlaků, které mohou nabývat hodnot v rozsahu od atmosférického tlaku až asi do 0,1 MPa přetlaku.- 5 254 753 and also perfect pressure tightness, ie water tightness, of the heat exchanger tubes passage through the boiler wall even if the boiler is designed as pressurized. All these electrical insulation functions according to the invention are possible over the entire range of temperatures that can be considered in the heat storage boiler, i.e. practically from 10 ° C to 110 ° C, also in the range of pressures which can range from atmospheric pressure up to about 0.1 MPa overpressure.

Vynález a jeho účinky jsou blíže vysvětleny v popise přikladu jeho provedení podle přiloženého výkresu, kde obr. 1 a 2 znázorňují příklady uspořádání soustavy trubek výměníku tepla u tepelně akumulačního kotle, obr. 3 znázorňuje příklad dosavadního uložení trubek výměníku tepla u tepelně akumulačního kotle a obr. 4 znázorňuje v řezu elektrickou izolaci výměníku tepla pro tepelně akumulační kotel podle vynálezu. Obr. 5 znázorňuje v řezu známé uspořádání elektrické izolace trubek při prostupu stěnou výměníku tepla pro tepelně akumulační kotel.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention and its effects are explained in more detail in the accompanying drawings, in which: FIGS. 1 and 2 show examples of the arrangement of a heat exchanger tube assembly for a heat storage boiler; FIG. 4 shows in section the electrical insulation of a heat exchanger for a heat storage boiler according to the invention. Giant. 5 shows a cross-sectional view of a known arrangement of electrical pipe insulation as it passes through the wall of a heat exchanger for a heat storage boiler.

Výměník je tvořen obvykle soustavou měděných trubek 12 vytvářejících plochý útvar. Tímto plochým útvarem může být podle obr. 1 plochá spirála 1 nebo podle obr. 2 cik-cak meandr 2. Jednotlivé trubky 12 takového útvaru jsou buň u známého uspořádání podle obr. 3 propojeny stejným, to je měděným materiálem mezi sebou a celý útvar je tuhým celkem, který je upevněn na vhodném teflonovém izolačním materiálu 2» připouštějícím tepelnou dilataci celého výměníku.The exchanger is usually formed by a plurality of copper tubes 12 forming a flat formation. The flat formation can be a flat spiral 1 or a zigzag meander 2 according to FIG. 1. The individual tubes 12 of such a formation are connected in the same way in the known arrangement according to FIG. a rigid assembly which is mounted on a suitable Teflon insulating material 2 permitting thermal expansion of the entire exchanger.

Elektrická izolace podle vynálezu a podle obr. 4 je provedena tak, že trubky 12 jsou jednotlivě umístěny na vhodných podpěrách 4, například U-profilech, ke kterým jsou přichyceny pomocí rozebíratelných izolačních keramických úchytek 2 podobného typu, jaký se používá pro montáž elektrických kabelů vedených po zdi. Rozebíratelnost izolačních keramických úchytek 2 zajišťují neoznačené dva šrouby přitahující svrchní část úchytky k její spodní části. Trubka 12 výměníku není v izolační keramické úchytce 2 připevněna přímo, ale přes těsně navlečenouThe electrical insulation according to the invention and FIG. 4 is designed such that the pipes 12 are individually placed on suitable supports 4, for example U-profiles, to which they are attached by means of removable insulating ceramic fasteners 2 of the type used for mounting electrical cables led along the wall. Removability of the insulating ceramic fasteners 2 is provided by an unlabeled two screws tightening the upper part of the fastener to its lower part. The exchanger tube 12 is not mounted directly in the insulating ceramic bracket 2, but over a tightly threaded

- 4 234 753 úložnou hadici 6 z pružného a tepelně odolného plastického materiálu, například ze silikonové pryže, polyetylénu či teflonu. Tento pružný plastický materiál způsobí, že úchyt trubky 12 dovolí její tepelnou dilataci, ohřívá-li se a chladne^ tepelně aku mulační medium-tekutina v kotli.4 234 753 a storage hose 6 of a resilient and heat-resistant plastic material, for example silicone rubber, polyethylene or teflon. This resilient plastic material causes the tube 12 to allow for its thermal expansion when the heat storage fluid-fluid in the boiler is heated and cooled.

Toto uložení, je zejména vhodné pro případ, že dle známého uspořádání na vstupu a výstupu výměníku prochází trubka 12 výměníku stěnou 13 kotle, prostřednictvím příruby 7, připájené k trubce J.2. Elektrická izolace, která slouží zároveň jako vodotěsná izolace, je provedena izolační podložkou 8 z teflonové folie tlouštky 1 až 2 milimetry. Izolaci upevňovacích šroubů £ přírtfby 7 zabezpečují izolační trubičky 10 vyrobené z teflonu či jiného podobného materiálu, které zároveň vystřelují šrouby 9 v otvorech příruby 7 a izolační podložky 14 umístěné pod maticemi 15 těchto šroubů Vystředění a izolace trubky. 12 výměníku vzhledem k průchodu ve stěně 13 akumulačního kotle je zajištěna další pomocnou izolační hadicí 11 ze silikonové pryže a podobně, navlečené na trubku 12 pod přírubou Jg· Vlastní příruba 2, upevňovací šrouby 2 příruby 7 a otvor Ve stěně 13 kotle musí být vyrobeny s rozměrovými tolerancemi, aby byla zajištěna optimální možnost montáže všech izolačních elementů, to je izolační podložky 8, izolačních trubiček 10, izolačních podložek 14 a další pomocné izolační hadice 11 a zároveň, aby celek po stažení upevňovacími Šrouby 9 zajistil vodotěsnost a tlakovou těsnost celého průchodu trubky 12 výměníku stěnou 13 akumulačního kotle. Pro lepší zajištění této těsnosti je možno jed notlivé součásti, které na sebe naplocho-dosedají, před montáží potřít slabou vrstvou teplem polymerizujícího tekutého těsnícího prostředku, jaký se používá pro těsnění součástí automobilového motoru, například prostředky typu Hermosal, Hermetik a podobně.This arrangement is particularly suitable if, according to the known arrangement at the inlet and outlet of the exchanger, the exchanger tube 12 passes through the boiler wall 13 via a flange 7 soldered to the tube J.2. The electrical insulation, which also serves as a waterproof insulation, is provided by an insulating pad 8 of Teflon foil having a thickness of 1 to 2 millimeters. Insulation of the fastening screws 7 of the fitting 7 is provided by insulating tubes 10 made of teflon or other similar material, which at the same time eject the screws 9 in the holes of the flange 7 and the insulating washers 14 located under the nuts 15 of these screws. 12 of the exchanger with respect to the passage in the wall 13 of the storage boiler is secured by another auxiliary insulating hose 11 made of silicone rubber and the like, threaded onto the pipe 12 under the flange Jg · Own flange 2, fastening screws 2 flange 7 and hole dimensional tolerances to ensure optimum fitting of all insulating elements, ie insulating washers 8, insulating tubes 10, insulating washers 14 and other auxiliary insulating hoses 11, and at the same time ensuring that the unit is watertight and pressure tight for the entire pipe pass 12 of the exchanger through the wall 13 of the storage boiler. In order to better ensure this tightness, individual flat-lying components may be coated with a thin layer of heat-curing liquid sealant such as used for sealing automotive engine components, such as Hermosal, Hermetic, and the like prior to assembly.

Od vnějšího tepelného okruhu, který bývá zpravidla proveden z ocelových trubek a dalších ocelových součástí, je možno měděný výměník vhodně odizolovat například pryžovými tlakovými hadicemi, kterými připojíme jak vstup, tak i výstup výměníku. Nemůže proto ani žde docházet ke korozi ocelových součástí vli- 5 vem elektrochemických pochodů.The copper heat exchanger can be suitably insulated from the external heat circuit, which is usually made of steel tubes and other steel components, for example with rubber pressure hoses, which connect both the inlet and outlet of the exchanger. Therefore, steel parts cannot be corroded due to electrochemical processes.

Elektrická izolace výměníku tepla pro tepelně akumulační kotel podle vynálezu je využitelná v energetickém hospodářstvíThe electrical insulation of the heat exchanger for the heat storage boiler according to the invention is applicable in the energy management

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Electrical insulation of the heat exchanger for a heat storage boiler, in order to reduce the corrosion of boiler parts caused by electrochemical influences, in the event that the exchanger tube on the inlet and outlet side of the boiler is passed through an electrically insulated flange connection. is clamped into insulating ceramic clips (5) attached to supports (4) supporting the entire exchanger system in the storage boiler, where a short storage hose (6) of elastic material is pulled over the exchanger tube (12) at the location of the insulating ceramic clips (5) to allow thermal expansion of the exchanger clamped in the insulating ceramic mounts (5).