KunststofEbeschichtung für Wärme aus tauscher und Rohre für Wärmeaustauscher
Die Erfindung bezieht sich auf eine KunststofEbeschichtung für Wärmeaustauscher
und Rohre für Wärmeaustauscher0 Die bekannten Wärmeaustauscher haben den Nachteil,
daß nach mehr oder weniger kurzer Betriebszeit Korrosionsschäden auf der Rohrinnenseite
auStretenO Zuerst macht sich die Korrosion an den Walzstellen bemerkbar, die durch
das Einwalzen und die elektro-chemischen Beanspruchungen an den Kontaktstellen zwischen
den verschiedenen metallischen Materialien von Rohrplatte und Rohren in besonders
starkem Maße Korrosionsbeanspruchungen unterworfen sind0 Um diesem Mangel abzuhelfen,
hat man an den Einwalzstellen Verstärkungen in Form von dünnen Buchsen vorgesehen.
Dadurch ergibt sich jedoch ein sehr erheblicher Mehraufwand, da die Buchsen ein
genaues Einpassen erfordern. Außerdem ergeben sich wegen der Schwierigkeit einer
genauen Einpassung vielfach Beeinträchtigungen durch Ungenauigkeiten im Sitz der
VerstärkungsbuchsenO
Beim nachträglichen Einbringen der Verstärkungsbuchsen in schadhafte Wärmeaustauscher
besteht auch der Nachteil eines unerwünscht großen Zeitaufwandes mit entprechend
langem Betriebs ausfall0 Ferner hat man die Rohre von Wärmeaustauschern zur Unterdrückung
der Korrosionserscheinungen mit einer Kunststoffinnenbeschichtung versehen. Diese
Beschichtung wurde in der Weise aufgebracht, daß man einen Strom von Kunststoff
geringer Viskosität durch die Rohre des Wärmeaustauschers führte. Dabei traten jedoch
vielfach Ungleichmäßigkeiten in der Beschichtung auf, so daß sich an nicht oder
ungenügend beschichteten Stellen bald Korrosionsschäden ergaben, während übermäßig
starke Beschichtungsstellen zu örtlichen Verengungen der Rohre führten, welche die
Anwendung der bewährten, mit Umlauf von Reinigungsküg elchen arbeitenden Reinhaltungsverfahren
unmöglich machten, so daß man es im allgemeinen vorzog, auf die Gesamtbeschichtung
der Rohrinnenwandung zugunsten der Kugelumwälzreinigung zu verzichten0 Ein weiterer
wesentlicher Nachteil der bekannten Rohrinnenbeschichtung bestand darin, daß die
Rohrinnenbeschichtung durch die starken Wärmedehnungen der Metallrohre mechanischen
Beanspruchungen unterworfen wurde, die
nach kurzer Betriebsdauer
bereits zu Rissen durch Überbeanspruchung führten. Plastic coating for heat exchangers and pipes for heat exchangers
The invention relates to a plastic coating for heat exchangers
and pipes for heat exchangers0 The known heat exchangers have the disadvantage
that after a more or less short period of operation, corrosion damage on the inside of the pipe
ESCAPE First of all, the corrosion is noticeable at the rolling points
rolling in and the electro-chemical stresses at the contact points between
the different metallic materials of tube plate and tubes in particular
are subject to high levels of corrosion stress 0 To remedy this deficiency,
Reinforcements in the form of thin bushings have been provided at the rolling-in points.
However, this results in a very considerable additional effort, since the sockets are a
require exact fitting. In addition, because of the difficulty, there arise a
exact fit often impairments due to inaccuracies in the seat of the
Reinforcement BushingsO
When subsequently inserting the reinforcement bushes in defective heat exchangers
there is also the disadvantage of an undesirably large expenditure of time
long operating failure0 Furthermore, one has the tubes of heat exchangers for suppression
the corrosion phenomena provided with a plastic inner coating. These
Coating was applied in such a way that there is a stream of plastic
low viscosity through the tubes of the heat exchanger. In doing so, however, occurred
often irregularities in the coating, so that not or
inadequately coated areas soon resulted in corrosion damage, while excessively
strong coating areas led to local constrictions of the pipes, which the
Use of the tried and tested cleanliness procedures that work with the circulation of cleaning balls
impossible, so that it was generally preferred to apply to the entire coating
to dispense with the inner wall of the pipe in favor of recirculating ball cleaning0 Another
A major disadvantage of the known inner pipe coating was that the
Inner pipe coating due to the strong thermal expansion of the metal pipes mechanical
Has been subjected to stresses that
after a short period of operation
already led to cracks from overuse.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kunststoffbeschichtung
für Wärmeaustauscher bzw. Wärmeaustauscherrohre zu schaffen, die eine bessere Festigkeit
und Gleichmäßigkeit aufweist.The invention is based on the object of a plastic coating
for heat exchangers and / or heat exchanger tubes that provide better strength
and has uniformity.
Bei der Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von der Überlegung
aus, daß die Kunststoffbeschichtung aus hochelastischem Material hergestellt werden
müßte, um die im Betrieb eines Wärmeaustauschers auftretenden Dehnungsspannungen
ohne Überbeanspruchung auffangen zu können. Die bekannten elastischen Kunststoffe
haben jedoch den Nachteil einer verhältnismäßig rauhen Oberfläche, die sich für
das Kugelumwälzverfahren zum Reinhalten der Rohre ungünstig auswirken *urdes Ausgehend
von diesen Überlegungen ist erfindungsgemäß eine Beschichtung sowohl hoher Elastizität
als auch gering er Oberflächenreibung dadurch geschaffen worden, daß die Kunststoffbeschichtung
eine stärkere Elastikschicht aus Kunststoff mit größerem Elastizitätsmodul und eine
dünnere Oberschicht aus Material von hoher Festigkeit und kleinerem Reibungskoeffizienten
enthält.In solving this problem, the invention is based on consideration
from that the plastic coating are made of highly elastic material
would have to deal with the tensile stresses occurring during operation of a heat exchanger
to be able to absorb without overstraining. The well-known elastic plastics
however, have the disadvantage of a relatively rough surface, which is great for
the ball recirculation process to keep the pipes clean have an unfavorable effect * ur the starting point
Of these considerations, the invention is a coating of both high elasticity
as well as low he surface friction has been created by the plastic coating
a stronger elastic layer made of plastic with a higher modulus of elasticity and a
thinner top layer made of material of high strength and lower coefficient of friction
contains.
Wie die Erprobung gezeigt hat, läßt sich eine stärkere
Schicht
aus Kunststoff mit größerem Elastizitätsmodul durch geeignete Werkzeuge mit hoher
Gleichmäßigkeit kallibrieren, während man die glatte Oberschicht, die ja nur die
Aufgabe hat, eine Oberfläche geringer Reibung zu erzeugen, so dünn ausbilden kann,
daß sie praktisch nur eine Benetzung der starken elastischen Schicht bildet und
Ungleichmäßigkeiten durch Verlaufen nicht mehr zu befürchten sind0 An den Walzstellen
ergibt sich der Vorteil, daß sich die Beschichtung der Walzstellenoberfläche individuell
anpaßt, Zweckmäßig ist unter der Elastikschicht, unmittelbar auf der metallischen
Rohrinnenwandung, eine Unterschicht aus Kunststoff von im Auftragsstadium kleiner
Viskosität vorgesehen0 Diese Unterschicht wird vorzugsweise, zoBo durch Bearbeiten
mit einer Druckrolle, eingedrückt, damit alle Haarrisse im Material der Rohre, insbesondere
an den Walzstellen, möglichst vollkommen ausgefüllt werden0 Etwaige Ungleichmäßigkeiten
dieser Innenschicht kleiner Viskosität durch Verlaufvorgänge während der Herstellung
werden durch die starke elastische Mittelschicht wieder ausgeglichen0
Die
Elastikschicht besteht vorzugsweise aus einer Gerüstkomponente aus einem bei erhöhten
Temperaturen eine hohe Formbeständigkeit behaltendem Material und einer Elastikkomponente
aus Material von starker elastischer Formanpssungsfähigkeit, beispielsweise aus
einem 1:1-Gemisch von Epoxydharz oder Polyurethan und Bitumen0 Für die Unterschicht
eignet sich insbesondere ein Epoxydharz, für die Oberschicht eine Teflon-Dispersion
In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht0
Es zeigt Fig. 1 einen Wärmeaustauscher mit Kunststoffbeschichtung nach der Erfindung,
Fig. 2 Querschnitt durch eines der Austauscherrohre im Bereich der Walzstelle, in
größerem Maßstabe und Fig, 3 einen Querschnitt durch die Innenbeschichtung des Rohres
nach Fig, 2, in vergrößertem Maßstab.As the tests have shown, a stronger one can be used
layer
Made of plastic with a higher modulus of elasticity using suitable tools with a high
Calibrate evenness while getting the smooth top layer, which is just the one
Has the task of creating a surface with low friction, which can be made so thin that
that it practically only forms a wetting of the strong elastic layer and
Irregularities due to running are no longer to be feared at the rolling points
there is the advantage that the coating of the rolling point surface is individual
adapts, it is useful under the elastic layer, directly on the metallic one
Inner pipe wall, a lower layer of plastic, smaller in the application stage
Viscosity provided0 This sub-layer is preferably used, for example by machining
with a pressure roller, pressed in, so that all hairline cracks in the material of the pipes, in particular
at the rolling points, to be filled in as completely as possible 0 Any irregularities
this inner layer of low viscosity due to flow processes during manufacture
are balanced again by the strong elastic middle layer0
the
The elastic layer preferably consists of a framework component from an elevated one
Temperatures a high dimensional stability retaining material and an elastic component
made of material with strong elastic form adaptability, for example from
a 1: 1 mixture of epoxy resin or polyurethane and bitumen0 for the sub-layer
An epoxy resin is particularly suitable, and a Teflon dispersion for the top layer
In the drawing, the invention is illustrated using an exemplary embodiment
1 shows a heat exchanger with a plastic coating according to the invention,
Fig. 2 cross section through one of the exchanger tubes in the area of the rolling point, in
larger scale and FIG. 3 shows a cross section through the inner coating of the pipe
according to FIG. 2, on an enlarged scale.
Die Erfindung ist auf alle Wärmeaustauscher anwendbar, in denen das
eine Wärmeaustauschmittel durch Rohrbündel mit in Rohrplatten eingewalzten Rohrenden
geleitet
wird Figo 1 zeigt einen derartigen Wärmeaustauscher mit
liegendem zylindrischem Behälter 1 mit Eintrittsstutzen 2 und Austrittsstutzen 3
für das eine Wärmeaustauschmittel, beispielsweise Dampf, einer Trennwand 4 zur Umleitung
des Dampfes durch zwei Kammern des zylindrischen Behälters 1, die von je einem Rohrbündel
für den Durchfluß des anderen Wärmeaustauschmittels, z,B, Wasser, durchsetzt sind0
Die Rohre 5, die in FigO1 nicht dargestellt sind, sind mit ihren Enden in Rohrplatten
6 eingewalzt0 Das zweite Wärmeaustauschmittel wird über einen Deckel 7 mit Eintrittskammer
8 dem oberen Rohrbündel im Behälter 1 zugeführt, gelangt durch eine Umkehrkammer
9 in einem Deckel 10 am anderen Ende des Behälters 1 vom oberen Rohrbündel zum unteren
Rohrbündel und von dort zu einer Austrittskammer 11 im Deckel 70 Die Rohre 5 sind
über ihre ganze Länge mit einer Innenbeschichtung 12 versehen, die durch Einführen
von Kunststoffspritzdüsen aufgebracht wird0 Diese Beschichtung 12 besteht wie Fig.
3 zeigt, aus mehreren Schichten, und zwar einer Unterschicht a aus Kunststoff kleiner
Viskosität, einer mittleren Schicht b aus Kunststoff mit größerem Elastizitätsmodul,
im folgenden Elastikschicht
genannt, und einer Oberschicht aus
Material mit hoher Festigkeit und kleinem Reibungskoeffizienten.The invention is applicable to all heat exchangers in which the
a heat exchange medium through tube bundles with tube ends rolled into tube sheets
directed
Figo 1 shows such a heat exchanger with
horizontal cylindrical container 1 with inlet nozzle 2 and outlet nozzle 3
for the one heat exchange medium, for example steam, a partition 4 for bypassing
the steam through two chambers of the cylindrical container 1, each of which is a tube bundle
for the flow of the other heat exchange medium, e.g. water, are permeated0
The tubes 5, which are not shown in FIG. 01, have their ends in tube plates
6 rolled in 0 The second heat exchange medium is over a cover 7 with an inlet chamber
8 is fed to the upper tube bundle in container 1, passes through a reversing chamber
9 in a lid 10 at the other end of the container 1 from the upper tube bundle to the lower
Tube bundle and from there to an outlet chamber 11 in the cover 70 The tubes 5 are
Provided over its entire length with an inner coating 12, which by insertion
is applied by plastic spray nozzles 0 This coating 12 consists as Fig.
3 shows, made up of several layers, namely a lower layer a made of plastic smaller
Viscosity, a middle layer b made of plastic with a higher modulus of elasticity,
in the following elastic layer
called, and an upper class
Material with high strength and low coefficient of friction.
Die Unterschicht a aus Kunststoff kleiner Viskosität hat vor allen
Dingen die Aufgabe, die metallische Oberfläche der Rohre möglichst vollkommen abzudecken
und etwaige Risse oder Poren, insbesondere auch an den Walzstellen, so weit wie
möglich auszufüllen0 Vorzugsweise besteht diese Schicht aus einem pigmentierten
Epoxydharz mit einer Viskosität 20 sec (20 Sekunden Ford Cop 4 mm) Die Schichtdicke
der Unterschicht beträgt zoBo 40 110 Das durch die Düse aufgebrachte Epoxydharz
wird durch eine Rolle bzw. Walze intensiv verteilt und eingedrückt, so daß es gut
in Poren und Haarrisse d des Rohres 5 eindringt, Die Elastikschicht b hat die Aufgabe,
im Betrieb vorkommende Beanspruchungen elastisch aufzufangen und dafür zu sorgen,
daß infolge solcher Beanspruchungen etwa auftretende Schäden in der Unterschicht
nicht zu Undichtigkeiten führen, Diese Elastikschicht b wird zweckmäßig aus einem
Gemisch von Material hoher, auch bei Erhitzung bleibender Formbeständigkeit als
Gerüstkomponente b1 und einem Material starker elastischer Formanpassungsfähigkeit
als Elastikkomponente b2 gebildet.The lower layer a made of plastic of low viscosity has above all
Things have the task of covering the metallic surface of the pipes as completely as possible
and any cracks or pores, in particular also at the rolling points, as far as
possible to fill in0 This layer preferably consists of a pigmented one
Epoxy resin with a viscosity of 20 sec (Ford Cop 4 mm for 20 seconds) The layer thickness
the bottom layer is zoBo 40 110 The epoxy resin applied through the nozzle
is intensively distributed and pressed in by a roller or roller, so that it is good
penetrates into pores and hairline cracks d of the pipe 5, the elastic layer b has the task of
to elastically absorb stresses occurring during operation and to ensure that
that as a result of such stresses any damage occurring in the lower layer
does not lead to leaks, this elastic layer b is expediently made of a
Mixture of material with higher dimensional stability than
Framework component b1 and a material with strong elastic conformability
formed as an elastic component b2.
Als Gerüstkomponente b1 kann wiederum ein Epoxydharz,
als
Elastikkomponente b2 ein Bitumen Verwendung finden, mit einem Mischungsverhältnis
von vorzugsweise 1:lo Die Viskosität der Mischung beträgt bis 45 sec, die Dicke
der Elastikschicht mehr als 120 , vorzugsweise etwa 180 g. Als Gerüstkomponente
ist auch ein Polyurethanmaterial geeignet, falls keine große Säurebeständigkeit
gefordert wird0 Die Oberschicht c hat insbesondere die Aufgabe, durch ihren kleinen
Reibungskoeffizienten einen ordnungsgemäßen Reinigungsbetrieb durch Gummireinigungsbälle
zu gewährleisten und besteht zu diesem Zweck vorteilhaft aus einer Teflon-Dispersion
mit einer Schichtstärke von z,B. 25 bis 30 j und einer Viskosität von 25 sec0 Ein
wichtiger Vorteil besteht darin, daß die Oberschicht eine stark abweisende Wirkung
auf Fremdkörper ausübt und damit eine Anlagerung solcher Fremdkörper verhindert0
Ferner wird die Strömungsreibung an den Rohrwänden verringertO Die Gesamtdicke der
Beschichtung wird so gewählt, daß mit Sicherheit, auch über längere Betriebsdauer,
keine durchgehende Porenbildung auftreten kann0 Versuche haben gezeigt, daß sich
dies mit einer Gesamtschichtdicke
von etwa 250 ji mit einem Schichtdickenverhältnis
von etwa 40 p/180 P /30 ji = 250 P erreichen läßt0 Im übrigen wird man die Schichtstärken
den jeweils vorliegenden Verhältnissen anpassen, Im Rahmen der Erfindung sind noch
mancherlei Abänderungen und andere Ausführungen möglich, Die Beschichtung kann gegebenenfalls
auch auf die besonders gefährdeten Einwalzstellen der Rohre 5 in die Rohrplatte
6 beschränkt werden, wie am unteren Rohr der Fig, 2 veranschaulicht ist0 Ferner
ist es vorteilhaft, auch die Stirnenden der Walzstellen in der gleichen Weise zu
beschichten0 Dadurch wird auch die freiliegende Grenzzone 13 zwischen Rohr 5 und
Rohrplatte 6 an der Außenseite der Rohrplatte von der Beschichtung überdeckt und
insbesondere verhindert, daß sich Korrosionen von der Stirnseite her in das Innere
der Grenzzone zwischen Rohren und Rohrplatte ausbreiten können, wie es insbesondere
bei Anwendung von Salzsäure oder ähnlich aggressiver Reinigungsmittel sonst beobachtet
wird0 - Patentansprüche -An epoxy resin, in turn, can be used as the framework component b1
as
Elastic component b2 find a bitumen use, with a mixing ratio
of preferably 1: 10 The viscosity of the mixture is up to 45 seconds, the thickness
of the elastic layer more than 120, preferably about 180 g. As a framework component
A polyurethane material is also suitable if it does not have great acid resistance
is required0 The upper class c has the particular task of being small
Coefficient of friction ensure proper cleaning operation by rubber cleaning balls
to ensure and for this purpose advantageously consists of a Teflon dispersion
with a layer thickness of z, B. 25 to 30 j and a viscosity of 25 sec
An important advantage is that the top layer has a strong repellent effect
exerts on foreign bodies and thus prevents the accumulation of such foreign bodies0
Furthermore, the flow friction on the pipe walls is reduced o The total thickness of the
Coating is chosen so that with certainty, even over longer periods of operation,
no continuous pore formation can occur0 Experiments have shown that
this with a total layer thickness
of about 250 ji with a layer thickness ratio
of about 40 p / 180 P / 30 ji = 250 P can be achieved0 Otherwise, the layer thicknesses will be used
adapt to the prevailing conditions, within the scope of the invention are still
various modifications and other designs possible, the coating can optionally
also on the particularly endangered rolling points of the tubes 5 into the tube plate
6, as illustrated on the lower tube of FIG
it is advantageous to also close the ends of the rolling stations in the same way
coat0 This also causes the exposed boundary zone 13 between pipe 5 and
Tube plate 6 covered by the coating on the outside of the tube plate and
in particular prevents corrosion from the front side in the interior
the boundary zone between tubes and tube plate can spread, as in particular
otherwise observed when using hydrochloric acid or similarly aggressive cleaning agents
will0 - claims -