DE202017002044U1

DE202017002044U1 - Device for passivating the surface of long pipes during inductive heating

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Publication number: DE202017002044U1
Application number: DE202017002044.0U
Authority: DE
Original assignee: Closed Joint Stock Co Research-Engineering Center "incomsystem"; Closed Joint Stock Co Research-Engineering Center Incomsystem
Current assignee: Closed Joint Stock Co Research-Engineering Center "incomsystem"; Closed Joint Stock Co Research-Engineering Center Incomsystem
Priority date: 2017-04-18
Filing date: 2017-04-18
Publication date: 2017-05-09
Anticipated expiration: 2027-04-19

Abstract

Vorrichtung zur Passivierung der Oberflächen von Langrohren bei der induktiven Erwärmung, umfassend einen Induktionsheizer mit einem äußeren mehrwindigen spiralförmigen Rohrelement, ein inneres Rohrelement, ein im inneren Rohrelement angeordnetes Paket von Langrohren, die durch ein Einlassgitter, ein Auslassgitter und zumindest ein Zwischengitter vereinigt sind, und ein Rohrleitungssystem zur Zuführung und Ableitung einer Prozesslösung, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Induktionsheizer auf einem Laufwagen über Längsführungen entlang des inneren Rohrelements bewegbar angeordnet ist, wobei das genannte innere Rohrelement aus einem stromundurchlässigen Material ausgebildet ist, wobei ein Einlasskopf zum Einlass der Prozesslösung und ein Auslasskopf zum Auslass der Prozesslösung an den Stirnseiten des genannten inneren Rohrelements mittels Spannzangen befestigt sind und in einem Hohlraum des genannten inneren Rohrelements des genannten Pakets von Langrohren anordenbar sind, wobei die genannten Einlassgitter und Auslassgitter mit Stutzen ausgebildet sind, an die eine Schalle des Einlasskopfs, die zusammen mit dem Einlassgitter einen Hohlraum eines Einlasssammlers bildet, und eine Schalle des Auslasskopfs, die zusammen mit dem Auslassgitter einen Hohlraum eines Auslasssammlers bildet, angebracht sind; wobei an die genannten Stutzen des Einlassgitters und des Auslassgitters das genannte Rohrleitungssystem zur Zuführung und Ableitung der Prozesslösung angeschlossen ist.An apparatus for passivating the surfaces of long tubes in inductive heating, comprising an induction heater with an outer multi-spiral spiral tube element, an inner tube element, a tube arranged in the inner tube element of long tubes, which are united by an inlet grille, an outlet grille and at least one intermediate grid, and a piping system for supplying and discharging a process solution, characterized in that said induction heater is moveably mounted on a carriage via longitudinal guides along the inner tubular member, said inner tubular member being formed of a current-impermeable material, wherein an inlet head to the inlet of the process solution and a Outlet head are attached to the outlet of the process solution at the end faces of said inner tube member by means of collets and can be arranged in a cavity of said inner tube member of said package of long tubes are, wherein said inlet grilles and outlet grilles are formed with nozzles to which a sound of the inlet head, which forms a cavity of an inlet header together with the inlet grille, and a sound of the outlet head, which forms a cavity of an outlet header together with the outlet grille ; wherein said piping system for supplying and discharging the process solution is connected to said nozzles of the inlet grille and the outlet grille.

Description

Das vorliegende Gebrauchsmuster betrifft Vorrichtungen zum Schutz gegen Korrosion und zur starken Verringerung der Benetzbarkeit der Oberflächen von Metallwaren, vorzugweise der Stahlrohre kleiner Größen und mit Querschnitt von 3,0 × 0,5 mm bis 6,0 × 1,5 mm aus Stahlsorten 12Cr18Ni10Ti (Stahlsorte nach dem Russischen Staatlichen Standard mit durchschnittlich 0,12% Kohlenstoff, 18% Chrom, 10% Nickel, Titan), AISI 316, mit Wasser und wässrigen Lösungen (Hydrophobierung) durch Beschichtung mit amorphem Silizium. Die genannte Vorrichtung kann in Systemen zur Erdgasprobenentnahme und -aufbewahrung zur Bereitstellung einer Zuführungsleitung, in Systemen zur Gasspeicherung und Qualitätskontrolle der Produkte in der Erdöl- und Gasindustrie, in kommerziellen Messgeräten, in Systemen zur Ermittlung der Menge und Qualitätskennzahl von Gas und verflüssigten Kohlenwasserstoffgasen in Gasfernleitungen verwendet werden.The present utility model relates to devices for protection against corrosion and to greatly reduce the wettability of the surfaces of metal goods, preferably of small sizes and with a cross-section of 3.0 × 0.5 mm to 6.0 × 1.5 mm of steel grades 12Cr18Ni10Ti ( Steel grade according to the Russian state standard with an average of 0.12% carbon, 18% chromium, 10% nickel, titanium), AISI 316, with water and aqueous solutions (hydrophobization) by coating with amorphous silicon. Said apparatus may be used in natural gas sampling and storage systems for providing a supply line, in gas storage and quality control systems of the products in the petroleum and gas industry, in commercial meters, in systems for determining the quantity and quality index of gas and liquefied hydrocarbon gases in gas pipelines be used.

Es ist ein Verfahren zur Passivierung der Innenfläche eines Gasvorratsbehälters zum Schutz der Oberfläche gegen Korrosion bekannt, bei dem die Innenfläche des Behälters zuerst dehydratisiert wird, wonach der Innenraum des Behälters evakuiert wird, ein Siliziumwasserstoff-Gas in den Behälter eingebracht wird, der Behälter mit dem Gas und unter Druck erwärmt wird; wobei das Gas in Bestandteile zersetzt wird und eine Siliziumschicht auf die Innenfläche des Behälters abgeschieden wird. Die Dauer der Siliziumabscheidung wird gesteuert, um die Bildung von Siliziumstaub in dem Behälter zu vermeiden. Danach wird der Behälter mit einem Inertgas gespült, um das Siliziumwasserstoff zu entfernen. Der Schritt wird über mehrere Zyklen wiederholt, bis die gesamte Innenfläche des Behälters mit Silizium bedeckt ist. Der Behälter wird evakuiert und auf Raumtemperatur abgekühlt. (Patentschrift US 6,511,760 , IPC B65D85/00, veröffentlicht am 28.01.2003) [1].There is known a method for passivating the inner surface of a gas storage container for protecting the surface against corrosion, in which the inner surface of the container is first dehydrated, after which the interior of the container is evacuated, a silicon hydrogen gas is introduced into the container, the container with the Gas and heated under pressure; wherein the gas is decomposed into components and a silicon layer is deposited on the inner surface of the container. The duration of the silicon deposition is controlled to avoid the formation of silicon dust in the container. Thereafter, the container is purged with an inert gas to remove the silane. The step is repeated over several cycles until the entire inner surface of the container is covered with silicon. The container is evacuated and cooled to room temperature. (Patent US 6,511,760 , IPC B65D85 / 00, published on 28.01.2003) [1].

Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass es der Schritt der Primäraufbereitung des Behälters fehlt, was die Qualität und Reproduzierbarkeit der hergestellten Bedeckung beeinträchtigt. Durch das Befüllen des Behälters mit einem reinen Siliziumwasserstoff werden Kosten des Verfahrens erhöht, und dessen Verwendung zum Spülen von Leitungen löst Emissionen von nichtreagierten toxischen Rohrstoffen aus, wodurch sich ökologische Situation verschlechtert. Ferner wird bei diesem Verfahren die Passivierung von Langröhren nicht berücksichtigt.The disadvantage of this method is that it lacks the step of primary preparation of the container, which affects the quality and reproducibility of the cover produced. Filling the tank with a pure silane of hydrogen increases the cost of the process and its use to flush piping triggers emissions of unreacted toxic raw materials, degrading the environmental situation. Furthermore, in this method, the passivation of long tubes is not considered.

Es ist ein Verfahren zur Passivierung der inneren Oberfläche eines für Koksbildung anfälliges Reaktors, und ein Reaktor bekannt, bei dem die Beschichtung der Oberfläche durch die thermische Zersetzung einer keinen Sauerstoff und kein Wasser enthaltenden metallorganischen Siliziumverbindung in einer inerten Gasatmosphäre, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Argon, Helium, Gemische davon, Stickstoff, Wasserstoff, hergestellt wird. (Patentschrift RU 2079569 , IPC C23C8/28, veröffentlicht am 20.05.1997) [2].There is known a method for passivating the inner surface of a coke-forming reactor, and a reactor in which the coating of the surface is constituted by the thermal decomposition of an organometallic silicon compound containing no oxygen and no water in an inert gas atmosphere selected from the group from argon, helium, mixtures thereof, nitrogen, hydrogen. (Patent RU 2079569 , IPC C23C8 / 28, published on 20.05.1997) [2].

Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass es der Schritt der Primäraufbereitung der inneren Oberfläche des Reaktors fehlt, was zur schwachen Adhäsion und zum Abblättern der Beschichtung führt. Die mit diesem Verfahren hergestellte Beschichtung ist schwarz und klebrig, wodurch die Reinigung des Reaktors erschwert wird.The disadvantage of this method is that it lacks the step of primary treatment of the inner surface of the reactor, resulting in poor adhesion and peeling of the coating. The coating produced by this process is black and sticky, which makes it difficult to clean the reactor.

Es ist ein Verfahren zur Hydrophobierung der inneren Oberfläche eines Substrats durch die Zersetzung von Siliziumwasserstoff in der Dampfphase aus der Gruppe von inerten Gasen – wie etwa Argon, Helium, Gemische davon, Stickstoff oder Wasserstoff – bei einer Temperatur von 600 bis 1000°C bekannt, wobei der Reaktion der Zersetzung von Siliziumwasserstoff Prozesse der Oberflächenvorbereitung vorangehen, zu denen eine Reinigung mit einem organischen Lösungsmittel und eine Oberflächenaktivierung mit einer Mineralsäurelösung gehören. Zyklen der Zuführung von Siliziumwasserstoff werden während der Beschichtung jeweils mit der Zwischenspülung des Substrats mit einem inerten Gas wiederholt bis die erforderliche Dicke der Beschichtung erreicht wird (Patentanmeldung RU 2015128392 , IPC C23C10/44, veröffentlicht am 10.01.2016) [3].A method of hydrophobizing the inner surface of a substrate by the decomposition of silane vapor in the vapor phase from the group of inert gases - such as argon, helium, mixtures thereof, nitrogen or hydrogen - at a temperature of 600 to 1000 ° C is known, wherein the reaction of decomposition of silane precedes processes of surface preparation, which include organic solvent purification and surface activation with a mineral acid solution. Cycles of feeding of silicon hydride are repeated during the coating, in each case with the intermediate rinsing of the substrate with an inert gas until the required thickness of the coating is reached (Patent Application RU 2015128392 , IPC C23C10 / 44, published on 10.01.2016) [3].

Es ist eine Vorrichtung zur induktiven Erwärmung von flüssigen Medien bekannt, umfassend ein äußeres Rohrelement, das aus einem Material mit magnetostriktiven Eigenschaften ausgebildet ist, wobei im Inneren des Rohrelements ein mehrwindiger Induktor angeordnet ist; ein inneres Rohrelement, das in Form eines Satz der einzelnen Rohre ausgebildet ist, ein Auslassstutzen. Die Vorrichtung ist mit einem Temperatursensor mit einem Kapillarrohr versehen. (Gebrauchsmusterpatent RU 25136 , IPC H05B 6/10, veröffentlicht am 10.09.2002), [4], (der nächstliegende Stand der Technik).There is known a device for inductive heating of liquid media, comprising an outer tubular element, which is formed of a material with magnetostrictive properties, wherein in the interior of the tubular element a mehrwindiger inductor is arranged; an inner tube member formed in the form of a set of the individual tubes, an outlet nozzle. The device is provided with a temperature sensor with a capillary tube. (Utility model patent RU 25136 , IPC H05B 6/10, published 10.09.2002), [4], (closest prior art).

Ein wesentlicher Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, dass sie zum Eintauchen in ein flüssiges oder dickflüssiges Medium vorgesehen ist, um es zu erwärmen und abzuleiten. Der Satz der einzelnen Rohre ist mit einem Erhitzer fest verbunden.A major disadvantage of this device is that it is intended for immersion in a liquid or viscous medium to heat and dissipate it. The set of individual pipes is firmly connected to a heater.

Das technische Ergebnis des vorliegenden Gebrauchsmusters besteht darin, die Qualität der Oberflächenbeschichtung von Langrohren zu erhöhen.The technical result of the present utility model is to increase the quality of the surface coating of long pipes.

Die technische Aufgabe, die zugrunde des vorliegenden Gebrauchsmusters liegt, wird mit dem Erzielen des beanspruchten technischen Ergebnisses dadurch gelöst, dass bei der Vorrichtung zur Passivierung der Oberflächen von Langrohren bei der induktiven Erwärmung, umfassend einen Induktionsheizer mit einem äußeren mehrwindigen spiralförmigen Rohrelement, ein inneres Rohrelement, ein im genannten inneren Rohrelement angeordnetes Paket von Langrohren, die durch ein Einlassgitter, ein Auslassgitter und zumindest ein Zwischengitter vereinigt sind, und ein Rohrleitungssystem zur Zuführung und Ableitung einer Prozesslösung, wobei der genannte Induktionsheizer auf einem Laufwagen über Längsführungen entlang des inneren Rohrelements bewegbar angeordnet ist, wobei das genannte innere Rohrelement aus einem stromundurchlässigen Material ausgebildet ist, wobei ein Einlasskopf zum Einlass der Prozesslösung und ein Auslasskopf zum Auslass der Prozesslösung an den Stirnseiten des genannten inneren Rohrelements mittels Spannzangen befestigt sind und in einem Hohlraum des genannten inneren Rohrelements des genannten Pakets von Langrohren anordenbar sind, wobei die genannten Einlassgitter und Auslassgitter mit Stutzen ausgebildet sind, an die eine Schalle des Einlasskopfs, die zusammen mit dem Einlassgitter einen Hohlraum eines Einlasssammlers bildet, und eine Schalle des Auslasskopfs, die zusammen mit dem Auslassgitter einen Hohlraum eines Auslasssammlers bildet, angebracht sind; wobei an die Stutzen des Einlassgitters und des Auslassgitters das genannte Rohrleitungssystem zur Zuführung und Ableitung der Prozesslösung angeschlossen ist. Ferner wird die technische Aufgabe dadurch gelöst, dass die genannten Langrohre in den genannten Einlassgitter, Auslassgitter und Zwischengitter vorzugweise in konzentrischen Kreisen angeordnet sind und durch die in Form der Spannzangen ausgebildeten Fixierelemente befestigt sind.The technical problem underlying the present utility model is achieved with the achievement of the claimed technical result, that in the apparatus for Passivation of the surfaces of long tubes in inductive heating, comprising an induction heater with an outer multi-helical spiral tube element, an inner tube member, a arranged in said inner tube member package of long tubes, which are united by an inlet grid, an outlet grille and at least one intermediate grid, and a A piping system for supplying and discharging a process solution, said induction heater being movably mounted on a carriage via longitudinal guides along the inner tubular member, said inner tubular member being formed from a current-impermeable material, wherein an inlet head to the inlet of the process solution and an outlet head to the outlet of Process solution are attached to the end faces of said inner tube member by means of collets and can be arranged in a cavity of said inner tube member of said package of long tubes, said egg nlassgitter and outlet grille are formed with nozzles to which a sound of the inlet head, which forms a cavity of an inlet header together with the inlet grille, and a sound of the outlet head, which forms a cavity of an outlet header together with the outlet grille; wherein said pipe system for supplying and discharging the process solution is connected to the nozzles of the inlet grille and the outlet grille. Furthermore, the technical problem is solved in that the said elongated tubes are preferably arranged in the inlet lattice, outlet lattice and intermediate lattice in concentric circles and are fastened by the fixing elements in the form of the collets.

Ferner wird die technische Aufgabe dadurch gelöst, dass das genannte Rohrleitungssystem zur Zuführung der Prozesslösung in die genannten Langrohre und in den genannten Hohlraum des inneren Rohrelements und zur Ableitung der Prozesslösung ein Stromteiler, ein Regelventil in einer Leitung zur Zuführung der Prozesslösung in den genannten Hohlraum des Einlasssammlers, ein Regelventil in einer Leitung zur Zuführung der Prozesslösung in den genannten Hohlraum des inneren Rohrelementes, ein Regelventil in einer Leitung zur Ableitung der Prozesslösung aus dem Auslasssammler und ein Regelventil in einer Leitung zur Ableitung der Prozesslösung aus dem genannten Hohlraum des inneren Rohrelementes umfasst, wobei die genannten Einlassgitter und Auslassgitter mit Stutzen zum Anschluss der Leitungen zur Zuführung der Prozesslösung und der Leitung zur Ableitung der Prozesslösung versehen sind.Furthermore, the technical problem is solved in that said piping system for supplying the process solution in said elongate tubes and in said cavity of the inner tube member and for deriving the process solution, a flow divider, a control valve in a conduit for supplying the process solution in said cavity of Inlet collector, a control valve in a line for supplying the process solution in said cavity of the inner tube member, a control valve in a line for discharging the process solution from the outlet header and a control valve in a line for discharging the process solution from said cavity of the inner tube member comprises wherein said inlet grilles and outlet grilles are provided with sockets for connection of the process solution supply lines and the process solution discharge line.

Das Wesen des Gebrauchsmusters besteht darin, dass im Unterschied zum nächstliegenden Stand der Technik der Induktionsheizer mit dem äußeren mehrwindigen spiralförmigen Rohrelement, das eine Induktionswicklung bildet, bezüglich des inneren Rohrelements mit dem darin angeordneten Paket von Langrohren bewegbar ausgebildet ist und auf dem Laufwagen über die Längsführungen entlang des inneren Rohrelements bewegbar angeordnet ist, wodurch sukzessive Erwärmung von Langrohren bei der begrenzten Größe des Heizers ermöglicht wird. Es wird auch eine effektive Erwärmung von Langrohren mit Wirbelströmen, die beim Durchfluss eines elektrischen Stromes durch die Induktionswicklung entstehen, durch die Ausbildung des inneren Rohrelements aus einem stromundurchlässigen Material und durch die Anordnung der Langrohre im Einlassgitter, im Auslassgitter und in den Zwischengittern in konzentrischen Kreisen erzielt. Die Befestigung des Einlasskopfes und des Auslasskopfes am inneren Rohrelement mittels Spannzangen verhindert mechanische Einwirkungen (Bohren, Fräsen, Schweißen) auf das innere Rohrelement und ermöglicht die Anordnung und Befestigung des Pakets von Langrohren im inneren Rohrelement. Mittels des Einlasssammlers, der aus der Schalle des Einlasskopfs und aus dem Einlassgitter gebildet ist, und des Auslasssammlers, der aus der Schalle des Auslasskopfs und aus dem Auslassgitter gebildet ist, wird die Zuführung der Prozesslösung in den Hohlraum der Langrohre ermöglicht. Ein Stromteiler teilt das Rohrleitungssystem in eine Leitung zur Zuführung der Prozesslösung zur Bearbeitung der inneren Oberflächen der Langrohre und in eine Leitung zur Zuführung der Prozesslösung in den Hohlraum des inneren Rohrelementes zur Bearbeitung der äußeren Oberflächen der Langrohre ein, wobei mit den in den erwähnten Leitungen zur Zuführung der Prozesslösung angeordneten Regelventilen Durchfluss und Geschwindigkeit der Zuführung der Prozesslösung reguliert werden kann, wodurch gemeinsam mit den Einfluss der induktiven Erwärmung auf die Langrohre die Qualität der Bearbeitung und Beschichtung der Oberflächen der Langrohre erhöht werden kann. Die in den Leitungen zur Zuführung und Ableitung der Prozesslösung angeordneten Regelventile ermöglichen ferner die Bearbeitung nur der inneren Oberflächen oder nur der äußeren Oberflächen der Langrohre durchzuführen, wodurch Funktionalität der Vorrichtung erweitert wird.The essence of the utility model is that, unlike the closest prior art, the induction heater with the outer multi-spiral spiral tube element forming an induction coil, with respect to the inner tube member with the package disposed therein is formed by long tubes movable and on the carriage over the longitudinal guides is arranged movably along the inner tubular element, whereby successive heating of long tubes is made possible with the limited size of the heater. There is also effective heating of long tubes with eddy currents resulting from the passage of an electric current through the induction coil, the formation of the inner tube member from a current-impermeable material and the arrangement of the long tubes in the inlet grille, in the outlet grille and in the intermediate grids in concentric circles achieved. The attachment of the inlet head and the outlet head to the inner tube member by means of collets prevents mechanical effects (drilling, milling, welding) on the inner tube member and allows the arrangement and attachment of the package of long tubes in the inner tube member. By means of the inlet header, which is formed from the sound of the inlet head and the inlet grille, and the outlet header, which is formed from the outlet of the exhaust head and from the outlet grille, the supply of the process solution into the cavity of the long tubes is made possible. A flow divider divides the piping system into a conduit for supplying the processing solution for processing the inner surfaces of the long tubes and into a conduit for supplying the process solution into the cavity of the inner tube member for processing the outer surfaces of the long tubes, with the in the mentioned lines for Supply of the process solution arranged control valves flow and speed of the supply of the process solution can be regulated, which together with the influence of inductive heating on the long tubes, the quality of processing and coating of the surfaces of the long tubes can be increased. Further, the control valves arranged in the process solution supply and discharge conduits allow the processing of only the inner surfaces or only the outer surfaces of the long pipes, thereby extending the functionality of the apparatus.

1 zeigt eine Vorrichtung zur Passivierung der Oberflächen von Langrohren bei der induktiven Erwärmung. In 2 ist ein Paket von Langrohren dargestellt. 3 zeigt einen Einlasskopf. In 4 ist ein Auslasskopf dargestellt. 5 zeigt ein Zwischengitter des Pakets von Langrohren. 1 shows a device for passivation of the surfaces of long tubes in inductive heating. In 2 is a package of long tubes shown. 3 shows an inlet head. In 4 an outlet head is shown. 5 shows an interstitial of the package of long pipes.

Die Vorrichtung zur Passivierung der Oberflächen von Langrohren bei der induktiven Erwärmung weist einen Induktionsheizer 1 mit einem äußeren mehrwindigen spiralförmigen Rohrelement 2, der auf einem Laufwagen 3 angeordnet ist, ein inneres Rohrelement 4 mit einem Einlasskopf 5, einem Auslasskopf 6 und einem im Hohlraum 7 des inneren Rohrelements 4 angeordneten Paket 8 von Langrohren 9 und ein Rohrleitungssystem 10 zur Zuführung und Ableitung einer Prozesslösung auf.The device for passivating the surfaces of long pipes in inductive heating has an induction heater 1 with an outer multi-spiral spiral tube element 2 on a carriage 3 is arranged, an inner tubular element 4 with an inlet head 5 one outlet head 6 and one in the cavity 7 of the inner tubular element 4 arranged package 8th of long pipes 9 and a piping system 10 for supplying and discharging a process solution.

Das äußere mehrwindige spiralförmige Rohrelement 2 ist derart ausgebildet, dass in seinem Hohlraum 11 das innere Rohrelement 4 bewegt werden kann. Der Laufwagen 3 bewegt sich mittels eines Rollenantriebs (nicht gezeigt) über Längsführungen 12 entlang des inneren Rohrelements 4. Das innere Rohrelement 4 ist aus einem stromundurchlässigen thermostabilen Material, wie etwa aus einem Quarzrohr, ausgebildet, und stellt ein Gehäuse der Vorrichtung zur Passivierung dar. An dem inneren Rohrelement 4 sind mittels Spannzangen 13 und 14 jeweils der Einlasskopf 5 und der Auslasskopf 6 befestigt. Durch den Einlasskopf 5 ist in den Hohlraum 7 des inneren Rohrelements 4 das Paket 8 von Langrohren 9 eingeführt, das aus einem Einlassgitter 15, einem Auslassgitter 16, und zumindest einem Zwischengitter 17 besteht, wobei das Einlassgitter 15 mit einem Flansch 18 zur Befestigung des Paketes 8 von Langrohren 9 im Einlasskopf 5 und einem Stutzen 19 mit einem Kanal 20 ausgebildet ist, und wobei das Auslassgitter 16 mit einem Stutzen 21 mit einem Kanal 22 ausgeführt ist. Alle Langrohre 9 sind im Einlassgitter 15 und im Auslassgitter 16 mittels Spannzangen, die aus Hülsen 23 und Muttern 24 bestehen, befestigt. Die Anzahl der Zwischengitter 17 wird so ausgewählt, dass minimale Durchbiegung der Langrohre 9 im Paket 8 ermöglicht wird. Die Zwischengitter 17 werden an die Langrohre 9 auch durch die Spannzangen befestigt. Das Paket 8 von Langrohren 9 wird im Einlasskopf 5 mittels einer Mutter 25 über eine Schalle 26 des Einlasskopfs 5 befestigt, die mit einem Hohlraum 27, mit einer Öffnung 28 zum Hinausführen eines Stutzens 19 des Einlassgitters 15 und mit einer Öffnung 29 zur Anordnung eines Stutzens 30 zur Zuführung einer Prozesslösung in den Hohlraum 27 der Schalle 26 ausgebildet ist. Die Schalle 26 des Einlasskopfs 5 mit dem Hohlraum 27 bildet gemeinsam mit dem Einlassgitter 15 einen Einlasssammler 31, um die Zuführung der Prozesslösung in einen Hohlraum 32 jedes Langrohres 9 zu ermöglichen. Der Auslasskopf 6 ist zum Einführen des Auslassgitters 16 des Paketes 8 von Langrohren 9 ausbildbar, und umfasst eine Schalle 33, die mittels einer Mutter 34 befestigt ist. Die Schalle 33 ist mit einem Hohlraum 35, mit einer mittigen Öffnung 36 zum Hinausführen eines Stutzens 21 des Auslassgitters 16 und mit einer Öffnung 37 zur Anordnung eines Stutzens 38 ausgebildet. Die Schalle 33 des Auslasskopfs 6 mit dem Hohlraum 35 bildet gemeinsam mit dem Auslassgitter 16 einen Auslasssammler 39, um die Ableitung der Prozesslösung aus den Langrohren 9 zu ermöglichen. Mit Hilfe des Stutzens 19 mit dem Kanal 20 des Einlassgitters 15 und mit Hilfe des Stutzens 21 mit dem Kanal 22 des Auslassgitters 16 wird die Zuführung und Ableitung der Prozesslösung aus dem Hohlraum 7 des inneren Rohrelements 4 ermöglicht. Das Rohrleitungssystem 10 weist einen Stromteiler 40 auf, der die in die Vorrichtung zur Passivierung geleitete Prozesslösung in eine Leitung 41 zur Zuführung der Prozesslösung in den Einlasssammler 31 und in die Hohlräume der Langrohre 9, und in eine Leitung 42 zur Zuführung der Prozesslösung in den Hohlraum 7 des inneren Rohrelements 4 teilt. In den Leitungen 41 und 42 zur Zuführung der Prozesslösung sind jeweils Ventile 43 und 44, Durchflussmesser 45 und 46 zur Messung des Durchflusses der Prozesslösung und Stutzen 47 und 30 angeordnet. In einer Leitung 48 zur Ableitung der Prozesslösung aus dem Auslasssammler 39 sind ein Regelventil 49 und ein Stutzen 38 angeordnet. In einer Leitung 50 zur Ableitung der Prozesslösung aus dem Hohlraum 7 des inneren Rohrelementes 4 sind ein Regelventil 51 und ein Stutzen 52 angeordnet. Dichtigkeit des Hohlraums 7 des inneren Rohrelementes 4 wird durch Dichtungsringe 53, 54, 55 und 56 ermöglicht. Dichtigkeit des Hohlraums 27 des Einlasssammlers 31 wird durch Dichtungsringe 57 und 58 ermöglicht. Dichtigkeit des Hohlraums 35 des Auslasssammlers 39 wird durch Dichtungsringe 59 und 60 erzielt.The outer multi-spiral spiral tube element 2 is formed such that in its cavity 11 the inner tube element 4 can be moved. The carriage 3 Moves by means of a roller drive (not shown) via longitudinal guides 12 along the inner tubular element 4 , The inner pipe element 4 is formed of a current-impermeable thermostable material, such as a quartz tube, and constitutes a housing of the device for passivation. On the inner tubular element 4 are by means of collets 13 and 14 respectively the inlet head 5 and the outlet head 6 attached. Through the inlet head 5 is in the cavity 7 of the inner tubular element 4 the package 8th of long pipes 9 introduced that from an inlet grille 15 , an outlet grille 16 , and at least an interstitial 17 exists, wherein the inlet grille 15 with a flange 18 for fixing the package 8th of long pipes 9 in the inlet head 5 and a neck 19 with a channel 20 is formed, and wherein the outlet grille 16 with a neck 21 with a channel 22 is executed. All long pipes 9 are in the inlet grill 15 and in the outlet grille 16 using collets made of sleeves 23 and nuts 24 exist, attached. The number of interstices 17 is chosen so that minimal deflection of the long tubes 9 in the package 8th is possible. The interstices 17 become the long pipes 9 also fastened by the collets. The package 8th of long pipes 9 gets in the inlet head 5 by means of a mother 25 over a sound 26 of the inlet head 5 attached to that with a cavity 27 , with an opening 28 for carrying out a neck 19 the inlet grille 15 and with an opening 29 for the arrangement of a nozzle 30 for supplying a process solution into the cavity 27 the sound 26 is trained. The sound 26 of the inlet head 5 with the cavity 27 forms together with the inlet grille 15 an inlet collector 31 to feed the process solution into a cavity 32 each long tube 9 to enable. The outlet head 6 is for inserting the outlet grille 16 of the package 8th of long pipes 9 trainable, and includes a sound 33 by means of a mother 34 is attached. The sound 33 is with a cavity 35 , with a central opening 36 for carrying out a neck 21 the outlet grille 16 and with an opening 37 for the arrangement of a nozzle 38 educated. The sound 33 the outlet head 6 with the cavity 35 forms together with the outlet grille 16 an outlet collector 39 to the derivation of the process solution from the long pipes 9 to enable. With the help of the neck 19 with the channel 20 the inlet grille 15 and with the help of the neck 21 with the channel 22 the outlet grille 16 is the supply and discharge of the process solution from the cavity 7 of the inner tubular element 4 allows. The piping system 10 has a flow divider 40 on which the process solution conducted into the device for passivation is put into a line 41 for feeding the process solution into the inlet collector 31 and in the cavities of the long tubes 9 , and in a line 42 for feeding the process solution into the cavity 7 of the inner tubular element 4 Splits. In the pipes 41 and 42 to supply the process solution are each valves 43 and 44 , Flow meter 45 and 46 for measuring the flow rate of the process solution and nozzles 47 and 30 arranged. In a pipe 48 for the derivation of the process solution from the outlet collector 39 are a control valve 49 and a neck 38 arranged. In a pipe 50 for the derivation of the process solution from the cavity 7 of the inner tube element 4 are a control valve 51 and a neck 52 arranged. Tightness of the cavity 7 of the inner tube element 4 is through gaskets 53 . 54 . 55 and 56 allows. Tightness of the cavity 27 of the inlet collector 31 is through gaskets 57 and 58 allows. Tightness of the cavity 35 of the outlet collector 39 is through gaskets 59 and 60 achieved.

Im Folgenden wird die Betriebsweise der Vorrichtung zur Passivierung der Oberflächen von Langrohren bei der induktiven Erwärmung erläutert.In the following, the operation of the apparatus for passivating the surfaces of long pipes in inductive heating will be explained.

Dem Prozess der Passivierung der Oberflächen von Langrohren 9 geht die Vorbereitung dieser Oberflächen voraus, die in der Reinigung mit einem organischen Lösungsmittel und in der Oberflächenaktivierung mit einer Mineralsäurelösung besteht. Die Prozesse der Reinigung und Aktivierung werden mit der Spülung und Trocknung der Oberflächen von Langrohren 9 abgewechselt. Im Prozess der Reinigung der Oberflächen mit organischen Lösungsmitteln werden die Oberflächen von möglichen Ablagerungen befreit, im Prozess der Aktivierung entsteht die Rauheit der Oberflächen, die die Haftung der aufgetragen Stoffe erhöht. Bei der Passivierung der Oberflächen von Langrohren 9 wird der Induktionsheizer 1 mit einem äußeren mehrwindigen spiralförmigen Rohrelement 2, das auf dem Laufwagen 3 angeordnet ist, in die Ausgangsstellung – zu einem Einlasskopf 5 – gebracht. Ins Rohrleitungssystem 10 wird die Prozesslösung – Siliziumwasserstoff in der Dampfphase aus der Gruppe von inerten Gasen, wie etwa Argon, Helium, Gemische davon, und andere Gase – zugeführt; mit den Regelventilen 43 und 44 wird die Zuführung der Prozesslösung jeweils in die Leitung 41 zur Zuführung der Prozesslösung zur Passivierung der Hohlräume 32 jedes Langrohres 9 und in den Hohlraum 7 des inneren Rohrelementes 4 geregelt, wobei der Durchfluss der Prozesslösung mit den Regelventilen 49 und 45 geregelt wird und der Durchfluss mit den Durchflussmesser 45 und 46 kontrolliert wird. Nach dem Erreichen des eingestellten Strömungszustands der Prozesslösung wird der Induktionsheizer 1 angeschaltet. Entstehende Wirbelströme wärmen einen jeweiligen Abschnitt der Langrohre 9 an. Mittels des Induktionsheizers 1 wird die Temperatur der Langrohre 9 im Bereich von 600 bis 700°C eingestellt, die Temperatur wird mit einem Thermoumformer 61 kontrolliert, der an einem Langrohr 62 befestigt ist, das in den Schalen 26 und 33 mit Dichtungsringen 63 und 64 im Bereich des Einlasskopfs 5 abgedichtet ist, und innerhalb von 3 bis 20 Minuten aufrechterhalten. Dabei erfolgen eine thermische Zersetzung von Siliziumwasserstoff und die Abscheidung des Siliziums auf den aktivierten Oberflächen von Langrohren 9. Es wird der Rollenantrieb (nicht gezeigt) des Laufwagens 3 angeschaltet und dessen Geschwindigkeit eingestellt. Wenn der Laufwagen 3 den Auslasskopf erreicht, wird der Rollenantrieb (nicht gezeigt) abgeschaltet, der Induktionsheizer 1 wird auch abgeschaltet. Der Passivierungsprozess ist beendet. Das Paket 8 von Langrohren 9 wird auf Raumtemperatur abgekühlt und aus dem inneren Rohrelement 4 herausgezogen.The process of passivation of the surfaces of long pipes 9 precedes the preparation of these surfaces, which consists in the purification with an organic solvent and in the surface activation with a mineral acid solution. The processes of cleaning and activation are done with the rinsing and drying of the surfaces of long pipes 9 alternated. In the process of cleaning the surfaces with organic solvents, the surfaces are freed from possible deposits, in the process of activation results in the roughness of the surfaces, which increases the adhesion of the applied materials. When passivating the surfaces of long pipes 9 becomes the induction heater 1 with an outer multi-spiral spiral tube element 2 that on the carriage 3 is arranged, in the starting position - to an inlet head 5 - brought. Into the piping system 10 the process solution - vapor phase silicon hydride is supplied from the group of inert gases, such as argon, helium, mixtures thereof, and other gases; with the control valves 43 and 44 the supply of the process solution is in each case in the line 41 for supplying the process solution for passivation of the cavities 32 each long tube 9 and in the cavity 7 of the inner tube element 4 regulated, with the flow of the process solution with the control valves 49 and 45 is regulated and the flow with the flow meter 45 and 46 is controlled. After reaching the set flow state of the process solution becomes the induction heater 1 turned on. Emerging eddy currents warm a respective section of the long tubes 9 at. By means of the induction heater 1 is the temperature of the long tubes 9 set in the range of 600 to 700 ° C, the temperature is controlled by a thermo-converter 61 controlled, on a long pipe 62 that is fixed in the cups 26 and 33 with sealing rings 63 and 64 in the area of the inlet head 5 is sealed, and maintained within 3 to 20 minutes. In this case, carried out a thermal decomposition of silicon hydride and the deposition of silicon on the activated surfaces of long pipes 9 , It becomes the roller drive (not shown) of the carriage 3 turned on and set its speed. If the carriage 3 reaches the outlet head, the roller drive (not shown) is turned off, the induction heater 1 is also turned off. The passivation process is finished. The package 8th of long pipes 9 is cooled to room temperature and from the inner tube element 4 pulled out.

Mit der vorliegenden Vorrichtung wird die Qualität der Beschichtung der Oberflächen von Langrohren erhöht, die Benetzbarkeit der Oberflächen von Rohrleitungen mit Wasser und wässrigen Lösungen stark verringert. Die Vorrichtung kann in Systemen zur Erdgasprobenentnahme und -aufbewahrung, in Systemen zur Gasspeicherung, in Systemen der Menge und Qualitätskennzahl von Gas und verflüssigten Kohlenwasserstoffgasen in Gasfernleitungen verwendet werden.With the present device, the quality of the coating of the surfaces of long pipes is increased, which greatly reduces the wettability of the surfaces of pipes with water and aqueous solutions. The apparatus can be used in natural gas sampling and storage systems, in gas storage systems, in systems of quantity and quality index of gas and liquefied hydrocarbon gases in gas pipelines.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 6511760 [0002]
RU 2079569 [0004]
RU 2015128392 [0006]
RU 25136 [0007]

Claims

An apparatus for passivating the surfaces of long tubes in inductive heating, comprising an induction heater with an outer multi-spiral spiral tube element, an inner tube element, a tube arranged in the inner tube element of long tubes, which are united by an inlet grille, an outlet grille and at least one intermediate grid, and a piping system for the supply and discharge of a processing solution, characterized in that said induction heater is arranged to be movable on a trolley on longitudinal guides along the inner tubular member, said inner tubular member is formed of a stromundurchlässigen material, wherein an inlet header to the inlet of the process solution and a Outlet head are attached to the outlet of the process solution at the end faces of said inner tube member by means of collets and can be arranged in a cavity of said inner tube member of said package of long tubes are, wherein said inlet grilles and outlet grilles are formed with nozzles to which a sound of the inlet head, which forms a cavity of an inlet header together with the inlet grille, and a sound of the outlet head, which forms a cavity of an outlet header together with the outlet grille ; wherein said piping system for supplying and discharging the process solution is connected to said nozzles of the inlet grille and the outlet grille.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the said elongated tubes are preferably arranged in said inlet grid, outlet grille and intermediate grid in concentric circles.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the elongated tubes are secured in the said inlet grille, outlet grille and intermediate grille by the fixing elements formed in the form of the collets.

Apparatus according to claim 1, characterized in that said piping system for supplying the process solution in said elongated tubes and in said cavity of the inner tube member and for deriving the process solution, a flow divider, a control valve in a conduit for supplying the process solution in said cavity of Inlet collector, a control valve in a line for supplying the process solution in said cavity of the inner tube member, a control valve in a line for discharging the process solution from the outlet header and a control valve in a line for discharging the process solution from said cavity of the inner tube member comprises wherein said inlet grilles and outlet grilles are provided with sockets for connection of the process solution supply lines and the process solution discharge line.