DE102006059834A1 - Plate for a heat exchanger comprises a plate-like support and a coating made from an alloy of nickel, silicon, chromium, cobalt, titanium, molybdenum, tungsten aluminum or boron - Google Patents

Plate for a heat exchanger comprises a plate-like support and a coating made from an alloy of nickel, silicon, chromium, cobalt, titanium, molybdenum, tungsten aluminum or boron Download PDF

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Abstract

Plate comprises a plate-like support and a coating. Independent claims are also included for the following: (1) Method for the production of a plate for a heat exchanger; and (2) Coating for a plate for a heat exchanger.

Description

Die Erfindung betrifft eine Platte für einen Plattenwärmetauscher sowie ein Verfahren zur Herstellung der Platte. Weiterhin Gegenstand der Erfindung ist ein entsprechender Plattenwärmetauscher sowie eine Beschichtung für eine Platte.The The invention relates to a plate for a plate heat exchanger and a method of making the plate. Continued subject The invention is a corresponding plate heat exchanger and a coating for one Plate.

Plattenwärmetauscher sind in den verschiedensten Ausführungen und für viele verschiedene Anwendungen bekannt. Unter anderem üblich sind Ausführungen mit profilierten Platten, mit oder ohne Dichtungen. Die einzelnen Platten können miteinander verschraubt, verlötet oder auf andere Weise miteinander verbunden werden.Plate heat exchanger are in different versions and for many different applications known. Among other things, versions are common with profiled plates, with or without seals. The single ones Plates can screwed together, soldered or otherwise connected.

Ein wichtiges Anwendungsgebiet für Plattenwärmetauscher ist die Rückkühlung von belasteten Abwässern oder anderen Flüssigkeiten mit Meerwasser. Dabei sind die einzelnen Platten einem starken Korrosionseffekt ausgesetzt. Erschwerend kommt hinzu, dass die zu kühlende Flüssigkeit bei der Konstruktion und Auslegung des jeweiligen Plattenwärmetauschers noch nicht genau bekannt ist. Eine sehr hohe Korrosionsbeständigkeit wird erzielt durch Verwendung von Platten aus Titan bzw. Titanlegierungen. Derartige Platten sind aufwendig in der Herstellung, teuer und entsprechend knapp. Dies gilt auch für Platten aus anderen hochwertigen Werkstoffen mit speziellen Eigenschaften.One important application for Plate heat exchanger is the re-cooling of contaminated wastewater or other liquids with seawater. The individual plates are a strong corrosion effect exposed. To make matters worse, that the liquid to be cooled in the construction and design of the respective plate heat exchanger not yet known exactly. A very high corrosion resistance is achieved by using plates made of titanium or titanium alloys. Such plates are expensive to manufacture, expensive and appropriate scarce. This also applies to Sheets of other high quality materials with special properties.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von Platten für Plattenwärmetauscher, mit einem geringeren Verbrauch an Werkstoffen mit speziellen Eigenschaften.task The present invention is the provision of plates for plate heat exchanger, with a lower consumption of materials with special properties.

Die erfindungsgemäße Platte für einen Plattenwärmetauscher weist die Merkmale des Anspruchs 1 auf. Danach besteht die Platte zumindest aus einem plattenartigen Träger und einer Beschichtung. Der Träger stellt die äußere Form der Platte dar, während die Beschichtung auf den Träger aufgebracht ist um zumindest der Oberfläche der Platte bestimmte Eigenschaften zu verleihen. Insbesondere soll die Beschichtung bestimmte Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit erfüllen. Auch kann die Beschichtung zur Erzielung einer besonders hohen Abriebfestigkeit vorgesehen sein. Weitere zusätzliche oder alternative Eigenschaften der Beschichtung sind möglich. Die Beschichtung kann aus mehreren Schichten bestehen, die unterschiedlich sein können.The plate according to the invention for one Plate heat exchanger has the features of claim 1. After that, there is the plate at least from a plate-like carrier and a coating. The carrier represents the outer shape the plate, while the coating on the carrier is applied to at least the surface of the plate certain properties to rent. In particular, the coating should meet certain requirements to the corrosion resistance fulfill. Also, the coating to achieve a particularly high abrasion resistance be provided. Additional additional or alternative properties of the coating are possible. The Coating may consist of several layers that are different could be.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist der Träger aus metallischem Werkstoff, insbesondere aus Stahl, Stahllegierungen, Kupfer oder Kupferlegierungen hergestellt. Je nach Anwendung steht die mechanische Festigkeit, Härte und/oder Wärmeleitung des Werkstoffs im Vordergrund.To a further aspect of the invention is the support of metallic material, in particular of steel, steel alloys, copper or copper alloys produced. Depending on the application, the mechanical strength, Hardness and / or heat conduction of the material in the foreground.

Vorteilhafterweise ist der Träger aus austenitischem Stahl, Kohlenstoffstahl, schwarzem Stahl, unlegiertem Stahl oder niedrig legiertem Stahl hergestellt. Bevorzugt wird ein Edelstahl wie V4A. Möglich ist aber auch die Verwendung anderer Metalle, insbesondere mit ähnlichen Eigenschaften wie Stahl bzw. korrosionsbeständiger Edelstahl.advantageously, is the carrier austenitic steel, carbon steel, black steel, unalloyed Made of steel or low alloy steel. Preference is given to Stainless steel like V4A. Is possible but also the use of other metals, especially with similar ones Properties such as steel or corrosion-resistant stainless steel.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist der Träger durch Tiefziehen hergestellt. Das Tiefziehverfahren ist an sich bekannt und muss nicht näher erläutert werden. Vorteilhafterweise wird die Beschichtung erst nach dem Tiefziehen auf den Träger aufgebracht.To In another aspect of the invention, the carrier is made by deep drawing. The thermoforming process is known per se and need not be explained in more detail. Advantageously, the coating only after deep drawing on the carrier applied.

Vorzugsweise weist die Beschichtung eine bessere Korrosionsbeständigkeit und/oder Abriebfestigkeit als der Träger auf. Der Beschichtungswerkstoff kann so Funktionen übernehmen, die der Trägerwerkstoff nicht hat. Dadurch ist es beispielsweise möglich, den Trägerwerkstoff nach seiner Eignung für die Herstellung des Trägers auszuwählen und weitere Eigenschaften der Platte über den Beschichtungswerkstoff zu berücksichtigen. Insbesondere besteht die Beschichtung aus genau einer Legierung.Preferably the coating has better corrosion resistance and / or abrasion resistance as the carrier. The coating material can take over functions, the carrier material does not have. This makes it possible, for example, the carrier material according to his suitability for the production of the carrier select and further properties of the plate over the coating material to take into account. In particular, the coating consists of exactly one alloy.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung weist die Beschichtung eine Legierung mit Titananteil auf. Dies erhöht insbesondere die Korrosionsbeständigkeit der Beschichtung.To In another aspect of the invention, the coating has a Alloy with titanium content on. This increases in particular the corrosion resistance the coating.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung weist die Beschichtung eine Legierung mit mindestens einem der nachfolgenden Bestandteile auf: Nickel, Silizium, Chrom, Kobalt, Titan, Molybdän, Wolfram, Aluminium, Bor. Insbesondere Wolfram erhöht die Abriebfestigkeit. Bevorzugt wird auch eine Kombination aller oder einzelner genannter Bestandteile, sowie eine Kombination aller Bestandteile aber ohne Silizium.To In another aspect of the invention, the coating has a Alloy containing at least one of the following constituents: nickel, Silicon, chromium, cobalt, titanium, molybdenum, tungsten, aluminum, boron. In particular, tungsten increases the abrasion resistance. Also preferred is a combination of all or individual components mentioned, as well as a combination of all Components but without silicon.

Vorteilhafterweise weist die Beschichtung eine Nickelbasislegierung auf. Insbesondere sind in der Nickelbasislegierung die vorgenannten Bestandteile oder eine Auswahl derselben enthalten.advantageously, the coating has a nickel base alloy. Especially are in the nickel-base alloy, the aforementioned components or contain a selection of the same.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung wird die Beschichtung auf den Träger durch thermisches Spritzen, insbesondere im Hochgeschwindigkeitsspritzverfahren, Plasmaspritzverfahren, Lichtbogenspritzverfahren oder Flammspritzverfahren aufgetragen. Diese Beschichtungsarten sind grundsätzlich bekannt und müssen nicht näher erläutert werden.To Another aspect of the invention is the coating the carrier by thermal spraying, in particular by high-speed spraying, Plasma spraying, arc spraying or flame spraying applied. These types of coatings are known in principle and must not closer explained become.

Vorteilhafterweise sind beide Seiten der Platte beschichtet. Die Beschichtung ist insbesondere auf beiden Seiten gleich. Möglich sind aber auch ungleiche Beschichtungen, die an die Anwendung angepasst sind, sowie nur teilweise Beschichtungen. Wichtig ist die Beschichtung im Bereich von Kontaktflächen mit strömenden Medien.Advantageously, both sides of the plate are coated. The coating is the same in particular on both sides. However, unequal coatings that are adapted to the application as well as only partial coatings are also possible. Important is the coating in the area of contact surfaces with flowing media.

Vorteilhafterweise weist der Träger zumindest einseitig Vertiefungen zur Aufnahme von Dichtungen auf.advantageously, instructs the wearer at least on one side recesses for receiving seals on.

Die Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus Anspruch 13. Danach ist das Verfahren zur Herstellung einer insbesondere erfindungsgemäßen Platte für einen Plattenwärmetauscher dadurch gekennzeichnet, dass ein plattenartiger Träger mit einer Beschichtung versehen wird. Vorzugsweise wird zunächst der plattenartige Träger in seiner Kontur und Profilierung hergestellt. Anschließend wird eine spezielle Eigenschaften verleihende Beschichtung aufgebracht.The Features of the method according to the invention result from claim 13. Thereafter, the method of preparation a particular plate according to the invention for one Plate heat exchanger characterized in that a plate-like carrier with a coating is provided. Preferably, the first plate-like carrier in its contour and profiling made. Subsequently, will applied a special properties-imparting coating.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung wird die Beschichtung auf den Träger durch thermisches Spritzen, insbesondere im Hochgeschwindigkeitsspritzverfahren, Plasmaspritzverfahren, Lichtbogenspritzverfahren oder Flammspritzverfahren aufgetragen. Vorzugsweise wird der Beschichtungswerkstoff für die beiden erstgenannten Verfahren in Pulverform bereitgestellt, während der Beschichtungswerkstoff für die beiden zuletzt genannten Verfahren in Draht- oder Stabform vorliegt.To Another aspect of the invention is the coating the carrier by thermal spraying, in particular by high-speed spraying, plasma spraying, Arc spraying or flame spraying applied. Preferably, the coating material for the first two methods provided in powder form while the coating material for the two latter methods are in wire or rod form.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Plattenwärmetauscher mit mehreren erfindungsgemäßen Platten, siehe Anspruch 19, sowie eine Beschichtung für Platten eines Wärmetauschers, siehe Ansprüche 20 und 21.object the invention is also a plate heat exchanger with several plates according to the invention, see claim 19, as well as a coating for plates of a heat exchanger, see claims 20 and 21.

Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend näher erläutert:
Eine Platte für einen Plattenwärmetauscher wird hergestellt durch Fertigung eines plattenartigen Trägers und anschließende Beschichtung desselben. Zunächst wird der Träger durch Tiefziehen aus Stahlblech, insbesondere aus den Werkstoffen 1.4401, 1.4404, 1.4571 (V4A) oder sonstigen austenitischen Werkstoffen hergestellt. Dabei wird der Träger mit der erforderlichen Oberflächengestaltung und den Strömungsprofilen und Profilen zur Aufnahme von Dichtungen versehen. Ausnehmungen können vor, während oder nach dem Tiefziehen eingebracht werden.Advantageous embodiments of the invention are explained in more detail below:
A plate for a plate heat exchanger is manufactured by fabricating a plate-like carrier and then coating it. First, the support is made by deep drawing of sheet steel, in particular of the materials 1.4401, 1.4404, 1.4571 (V4A) or other austenitic materials. The carrier is provided with the required surface design and the flow profiles and profiles for receiving seals. Recesses can be introduced before, during or after deep-drawing.

Die Beschichtung des Trägers erfolgt vorzugsweise im Hochgeschwindigkeitsspritzverfahren. Hierzu wird der in Pulverform vorliegende Beschichtungswerkstoff zunächst aufgeschmolzen bzw. aggregiert. Die aggregierten Bestandteile werden in einem thermischen Spritzverfahren, insbesondere im Hochgeschwindigkeitsspritzverfahren auf den Träger aufgetragen. Die erzielte Schichtdicke liegt im Mikrometer-Bereich bzw. kann mehrere 100 μm betragen.The Coating of the carrier is preferably carried out in the high-speed spraying process. For this the coating material in powder form is first melted or aggregated. The aggregated components are in a thermal Spray process, in particular in the high-speed spray process applied to the carrier. The achieved layer thickness is in the micrometer range or can several 100 μm be.

Bei dem Beschichtungswerkstoff handelt es sich vorzugsweise um eine Nickelbasislegierung mit Titananteil. Zwei Beispiele sind nachfolgend wiedergegeben.at the coating material is preferably a Nickel-based alloy with titanium content. Two examples are below played.

Beschichtungswerkstoff I:Coating material I:

  • Silizium 3,8% bis 4,7%,Silicon 3.8% to 4.7%,
  • Chrom 11,3% bis 16,2%,Chromium 11.3% to 16.2%,
  • Kobalt 8% bis 10,9%,Cobalt 8% to 10.9%,
  • Titan 4,3% bis 5,7%,Titanium 4.3% to 5.7%,
  • Molybdän 3,6% bis 4,9%,molybdenum 3.6% to 4.9%,
  • Wolfram 3,2% bis 4,6%,Tungsten 3.2% to 4.6%,
  • Aluminium 2,2% bis 3,9%,Aluminum 2.2% to 3.9%,
  • Bor 0,43% bis 0,72%,Boron 0.43% to 0.72%,
  • Nickel im Übrigen.Nickel by the way.

Beschichtungswerkstoff II:Coating material II:

  • Chrom 13,1% bis 15,4%,Chromium 13.1% to 15.4%,
  • Kobalt 8,7% bis 10,3%,Cobalt 8.7% to 10.3%,
  • Titan 4,2% bis 5,6%,Titanium 4.2% to 5.6%,
  • Molybdän 3,6% bis 5,1%,molybdenum 3.6% to 5.1%,
  • Wolfram 3,2% bis 4,9%,Tungsten 3.2% to 4.9%,
  • Aluminium 2,6% bis 3,7%,Aluminum 2.6% to 3.7%,
  • Nickel im Übrigen.Nickel by the way.

Claims (21)

Platte für einen Plattenwärmetauscher, bestehend zumindest aus einem plattenartigen Träger und einer Beschichtung.Plate for a plate heat exchanger, consisting at least of a plate-like carrier and a coating. Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger aus metallischem Werkstoff, insbesondere aus Stahl, Stahllegierungen, Kupfer oder Kupferlegierungen hergestellt ist.Plate according to claim 1, characterized in that the carrier of metallic material, in particular of steel, steel alloys, Copper or copper alloys is made. Platte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger aus austenitischem Stahl, Kohlenstoffstahl, schwarzem Stahl, unlegiertem Stahl oder niedrig legiertem Stahl hergestellt ist.Plate according to claim 2, characterized in that the carrier austenitic steel, carbon steel, black steel, unalloyed Steel or low alloy steel is made. Platte nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger durch Tiefziehen hergestellt ist.Plate according to claim 1 or one of the further claims, characterized characterized in that the carrier is made by deep drawing. Platte nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine bessere Korrosionsbeständigkeit als der Träger aufweist.Plate according to claim 1 or one of the further claims, characterized characterized in that the coating has better corrosion resistance than the carrier having. Platte nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine bessere Abriebfestigkeit als der Träger aufweist.Plate according to claim 1 or one of the further claims, characterized characterized in that the coating has better abrasion resistance as the carrier having. Platte nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine Legierung mit Titananteil ist.Plate according to claim 1 or one of the further claims, characterized in that the coating is an alloy containing titanium is. Platte nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine Legierung mit mindestens einem der nachfolgenden Bestandteile aufweist: Nickel, Silizium, Chrom, Kobalt, Titan, Molybdän, Wolfram, Aluminium, Bor.Plate according to claim 1 or one of the wide Claims, characterized in that the coating comprises an alloy having at least one of the following constituents: nickel, silicon, chromium, cobalt, titanium, molybdenum, tungsten, aluminum, boron. Platte nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus einer Nickelbasislegierung gebildet ist.Plate according to claim 1 or one of the further claims, characterized characterized in that the coating of a nickel-based alloy is formed. Platte nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung auf den Träger durch thermisches Spritzen, insbesondere im Hochgeschwindigkeitsspritzverfahren, Plasmaspritzverfahren, Lichtbogenspritzverfahren oder Flammspritzverfahren aufgetragen ist.Plate according to claim 1 or one of the further claims, characterized characterized in that the coating on the support by thermal spraying, in particular in the high-speed spraying process, plasma spraying process, Arc spraying or flame spraying applied is. Platte nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Seiten beschichtet sind.Plate according to claim 1 or one of the further claims, characterized characterized in that both sides are coated. Platte nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger zumindest einseitig Vertiefungen zur Aufnahme von Dichtungen aufweist.Plate according to claim 1 or one of the further claims, characterized characterized in that the carrier Has recesses for receiving seals at least on one side. Verfahren zur Herstellung einer Platte für einen Plattenwärmetauscher, insbesondere zur Herstellung einer Platte nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein plattenartiger Träger mit einer Beschichtung versehen wird.Process for producing a plate for a Plate heat exchanger, in particular for producing a plate according to one of the preceding claims, characterized characterized in that a plate-like carrier with a coating is provided. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der plattenartige Träger durch Tiefziehen hergestellt wird.Method according to claim 13, characterized in that that the plate-like carrier is made by deep drawing. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung auf den Träger durch thermisches Spritzen aufgetragen wird, insbesondere im Hochgeschwindigkeitsspritzverfahren, Plasmaspritzverfahren, Lichtbogenspritzverfahren oder Flammspritzverfahren.Method according to claim 13 or 14, characterized that the coating on the carrier by thermal spraying, in particular in the high-speed spraying process, Plasma spraying, arc spraying or flame spraying. Verfahren nach Anspruch 13 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine Legierung mit Titananteil ist.The method of claim 13 or any of the others Claims, characterized in that the coating comprises an alloy Titanium is. Verfahren nach Anspruch 13 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine Legierung mit mindestens einem der nachfolgenden Bestandteile ist: Nickel, Silizium, Chrom, Kobalt, Titan, Molybdän, Wolfram, Aluminium, Bor.The method of claim 13 or any of the others Claims, characterized in that the coating comprises an alloy at least one of the following constituents is nickel, silicon, Chromium, cobalt, titanium, molybdenum, Tungsten, aluminum, boron. Verfahren nach Anspruch 13 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine Nickelbasislegierung ist.The method of claim 13 or any of the others Claims, characterized in that the coating is a nickel-based alloy is. Plattenwärmetauscher mit Platten nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 12.Plate heat exchanger with plates according to one of the preceding claims 1 to 12. Beschichtung für Platten eines Plattenwärmetauschers, bestehend aus einer Legierung mit mindestens einem der nachfolgenden Bestandteile: Nickel, Silizium, Chrom, Kobalt, Titan, Molybdän, Wolfram, Aluminium, Bor.Coating for Plates of a plate heat exchanger, consisting of an alloy with at least one of the following Ingredients: Nickel, Silicon, Chromium, Cobalt, Titanium, Molybdenum, Tungsten, Aluminum, boron. Beschichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine Nickelbasislegierung handelt.Coating according to Claim 20, characterized that it is a nickel-based alloy.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20150168085A1 (en) * 2012-06-18 2015-06-18 Api Schmidt-Bretten Gmbh & Co. Kg Plate heat exchanger

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