DE2840293B2 - Korrosionsschutz für einen Plattenwärmetauscher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Korrosionsschutz für einen Plattenwärmetauscher mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Ein Plattenwärmetauscher wie etwa nach der US-PS 4011 905 Uli,faßt einen Stapel von Platten aus rostfreiem Stahl, Titan oder t -deren korrosionswiderstandsfähigen Metallen oder Legierungen. Die Platten sind dabei Fläche an Fiäche so angeordnet, daß zwischen den Platten Strömungsräume entstehen. Die Strömungsräume sind normalerweise durch Dichtungen abgeschlossen. Der Zufluß und der Abfluß zu bzw. von den Strömungsräumen erfolgt über in Fluchtung stehende Ausnehmungen in den Platten. Die in Fluchtung stehenden Ausnehmungen bilden entsprechende Strömungswege, die normalerweise mit abwechselnden Strömungsräumen in Verbindung stthen und von den dazwischen liegenden Strömungsräumen durch Dichtungen abgedichtet sind.

Die Technik eines kathodischen Schutzes gegen Korrosion, bei der ein Metallstück, das geschützt werden soll, als Kathode ausgebildet ist, wird im weiten Umfange seit vielen Jahren in verschiedenen Gebieten angewendet, z. B. zum Schütze von Weichstahlrohren oder Hafeninstallationen. Der allgemein bekannte Prozeß des Galvanisieren ist ebenfalls eine Form des kathodischen Schutzes.

Es ist auch bekannt, daß Korrosionsschutz durch einen anodischen Schutz erhalten werden kann. Hierbei wird ein positives Potential innerhalb eines Bereiches, der mit dem zu schützenden Metall variiert, an das Metall angelegt. Dieses System ist auch für einige Zeit industriell angewendet worden. Bei Edelstahl ist der Spannungsbereich, über den ein Schutz erreicht wird, sehr eng, so daß es notwendig ist, Steuereinrichtungen einschließlich einer Referenzelektrode vorzusehen. Es ist ersichtlich, daß mit einem anodischen Schutz die Wirkung der Anwendung eines positiven Potentials außerhalb des erforderlichen Bereichs eher die Korrosion fördert als diese verhindert. Bei Titan isit der erforderliche Bereich wesentlich größer, so daß geringere Notwendigkeit zur Anwendung von komplizierten Steueranordnungen besteht. Ein anodischer Schutz hat den Vorteil, daß große Bereiche mit einem kleinen Stromfluß geschützt werden können, so daß die laufenden Betriebskosten niedrig sind. Das Verfahren

s hat in einigen industriellen Anwendungen Eingang gefunden.

Es ist Aufgabe der Erfindung einen Plattenwärmetauscher der eingangs näher bezeichneten Art so weiterzubilden, daß auf einfache und billige Weise und ohne die Notwendigkeit komplizierter Steuerungseinrichtungen ein zuverlässiger Korrosionsschutz der Wärmetauschplatten eines solchen Wärmetauschers erzielt werden kann.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst

Es wurde festgestellt daß die Anwendung eines anodischen Schutzes auf die Platten eines Wärmetauschers erreicht werden kann, wenn man den Plattenwärmetauscher mit der erforderlichen Kathode, ggfls. auch einer Bezugselektrode, ausrüstet, die in Form von Elektrodenstangen vorliegen, die entlang der Strömungswege geführt sind, welche durch die in Fluchtung liegenden Ausnehmungen in den Platten gebildet werden. Dabei zeigt es sich, daß in einigen Fällen die Ausrüstung mit wenigstens einer solchen Elektrode ausreichend ist, die in einem Strömungswege isoliert montiert ist

Im vorligenden Zusammenhang wird der Ausdruck Plattenwärmetauscher verwendet, um nicht nur Platten-Wärmetauscher für den reinen Wärmetauscher ohne Änderung der Phase der Medien zu bezeichnen, sondern auch Plattenverdampfer des Typs, bei dem die zugeführte Flüssigkeit unter Druck gehalten wird, so daß sie zwischen den Platten nicht zum Kochen kommen kann, wobei aber der Dampf durch nachfolgendes rasches Verdampfen abgeführt wird.

Vorteilhafterweise ist die Anordnung so getroffen, daß die Elektroden von demjenigen Ende der Strömungswege einführbar und unterstützbar ist, das dem Zuführungs- oder Abführuugsende oder den zugehörigen Verbindungen abgewandt ist. An diesen Enden kann aber eine zusätzliche Unterstützung der Elektrode erfolgen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt entlang eines Strömungsweges eines Plattenwärmetauschers gem. der Erfindung, Fig. 2 bis 6 schematische Anschauungen für die Anwendung der Erfindung bei verschiedenen Sirömungssystemen von besonderen Plattenwärmetauschern.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß ein Stapel von Platten eines üblichen Wärmetauschers normalerweise in einen Rahmen montiert ist, wobei die Piatten zwischen einem festen Kopfstück 1 in Fig. I und einem beweglichen Folgekopf 2 zusammengepreßt werden. Die Einzelheiten der Platten sind nicht gezeigt, ebensowenig wie die Einzelheiten des Restteils des Rahmens, da diese Teile nicht zur vorliegenden Erfindung gehören.

In üblicher Weise ist ein Flansch 3 des äußeren Anschlußrohrwerkes 4 durch Bolzen 5 an einem Flansch 6 befestigt, der Teil eines Anpassungsstückes 7 an dem festen Kopfstück 1 bildet. Bei einem üblichen Plattenwärmetauscher mit nur einem Durchgang trägt der Folgekopf 2 keine Verbindungen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung, weist jedoch der Folgekopf 2 eine Montageanord-

nung für eine stangenförmige Kathode 8 auf. Diese Montage umfaßt ein Anpassungsstück 7 a, ähnlich dem Anpassungsstück 7 und ist mit einem Flansch 6a versehen. Die Montage muß sowohl eine elektrische Isolierung gewährleisten als auch eine hydraulische Abdichtung gegenüber der korrodierenden Flüssigkeit, der die Kathode 8 ausgesetzt ist; ebenso muß ein ausreichender mechanischer Halt für das Ende der Kathode 8 vorgesehen sein.

Nahe dem Flansch 6a ist ein Speichenflansch 9 mit Dichtungen 10 und 11 auf jeder Seite vorgesehen. Der Flansch weist einen zentralen Nabenabschnitt 12 zur mechanischen Unterstützung der Kathode 8 auf. Ein ähnlicher Speichenflansch 13 kann an dem Kopfende zur mechanischen Unterstützung des freien Endes der Kathode 8 vorgesehen sein. Dieser Speichenflansch 13 wird zwischen den Flanschen 3 und 6 mittels Bolzen 5 zusammengepreßt Die Kathode 8 trägt eine Scheibe 14, die zweckmäßigerweise an der Kathode festgeschweißt ist und vorzugsweise auch aus dem gleichen Material wie die Kathode besteht, z. B. aus der Legierung Hastalloy C. Diese Scheibe 14 wird zwischen der Dichtung 10 und einer Isolierplatte 15 zusammengepreßt und wird somit von dem korrodie^renaen Medium abgeschirmt. Die Platte 15 selbst ist in einer Ausnehmung 16 eines Stützflansches 17 angeordnet, wobei Bolzen 18 die Anordnung aus Flansch 17, Speichenflansch 9 und Flansch 6a zusammenpressen.

Die Kathode 8 geht durch öffnungen in der isolierenden Platte 15 und dem Flansch 17 und trägt eine isolierende Buchse 19, die mittels Mutter 20 auf einem Gewindeabschnitt 21 der Kathode 8 gehalten is'. Weitere Muttern 22 und Scheiben 23 dienen zum üblichen Anordnen eines äußeren elektrischen Anschlusses für die Kathode 8.

Es ist ersichtlich, daß die in Fig. 1 gezeigte Konstruktion wesentlich ist für die Unterstützung der Kathode in Form einer langgestreckten Stange. Jedoch kann eine ähnliche Anordnung auch verwendet werden, um eine entsprechend kürzere Bezugselektrode zu unterstützen. In diesem Fall ist jedoch ein zweiter Speichenflansch 13 nicht notwendig. Fig. 1 zeigt außerdem, daß die äußeren Strömungsverbindungen an dem Kopfstück sowie die Montage für die Kathode an dem Folgekopf vorgesehen sind, wobei jedoch andere Strömungsmuster andere Anordnungen und Verteilungen erzwingen können.

Es wird nun Bezug genommen auf die F i g. 2 bis 6, die schematich unterschiedliche .Strömungssysteme zeigen und entsprechende Anordnungen von Kathoden und.

soweit vorhanden, Bezugselektroden.

Fig.2 zeigt eine Anordnung mit einem einzigen Durchgang, wobei der Wärmetauscher wieder ein Kopfstück 1 und einen Folgekopf 2 aufweist. Eine Kathode 8 ist auf der Zuführungsseite montiert. Es sind zwei Stützspeichenflansche 9 und 13 schematisch angedeutet. Bei Verwendung dieser Anordnung für Wärmetauscherplatten aus rostfreiem Stahl ist es notwendig, eine Bezugselektrode 25 vorzusehea Diese kann in dem Abführungsströmungsweg für das Medium angeordnet werden und sich vom Folgekopf her in diesen Strömungsweg erstrecken.

Fig.3 zeigt einen Wärmetauscher mit nur einem Durchgang, bei dem jedoch eine Bezugselektrode nicht benötigt wird. Hierbei können zwei Kathoden 8 angewendet werden. Jede Elektrode ist an den Nachfolgekopf 2 montiert und erstreckt sich jeweils in den Zufünrungsströmungsweg und den Abführungsströmungsweg. Auch hier sind die Speichenflansche 9 und 13 schematisch angedeutet.

Fig. 4 zeigt eine Anordnung n¹,.. doppeltem Durchgang. Die Zuführungsverbindung ist jm Kopfstück 1 und die Abführungsverbindung am Folgekopf 2. Eine solche Anordnung läßt nur einen Strömungsveg des Mediums frei zur Aufnahme einer Elektrode. So ist eine Kathode 8 gezeigt, die sich von dem Folgekopf, wo sie von dem Speichenflansch 9 unterstützt wird, zum Kopfstück 1 erstreckt, wo das freie Ende der Kathode durch Speichenflansch 13 abgestützt ist. An dem Übergang zwischen den beiden Durchgängen ist der Strömungsweg offen, so daß die Kathode 8 geradewegs hindurchgeführt werden kann. An dem oberen Strömungsweg ist jedoch eine Blechrondc o. dgl. am Übergangsabschnitt vorgesehen.

Fig. 5 zeigt eine Anordnung mit dreifachem Durchgang mit einer Kathode 8, die sich vom Kopfstück 1 aus erstreckt, und mit einer Bezugselektrode 25, die sich vom Folgekopf 2 aus erstreckt. An der Übergangsstelle zwischen den Durchgängen ist die Kathooe 8 durch eine isolierende Buchse abgedichtet, die an den beiden Durchgangsplatten befestigt ist, durch die sich die Elektrode hindurch erstrecken muß.

Fig. 6 zeigt eine Anordnung ebenfalls mit einem dreifachen Durchgang, jedoch ohne Bezugselektrode. Hier sind zwei Kathoden 8 vorgesehen, von denen die eine sich vom Kopfstück 1 aus erstreckt und die andere von dem Folgekopf 2 aus. Jede erstreckt sich bis zu dem Blechzuschnitt des betreffenden Strömjngsweges. Die freien Ende der Kathoden 8 werden durch Speicherscheiben 26 nahe den Übergangsstellen unterstützt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   !. Korrosionsschutz für einen Plattenwärmetauscher, der aus einem Stapel von mit Dichtungen versehenen Metallplatten besteht, die mit Abstand voneinander so angeordnet sind, daß zwischen ihnen Strömungsräunie für Wärmetauschmedien begrenzt sind, wobei die Platten fluchtende Öffnungen zur Bildung von Zuführ- oder Abführströmungswegen für die Medien aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Elektrode (8), gegenüber den Metallplatten isoliert, sich entlang eines durch die fluchtenden Plattenöffnungen gebildeten Strömungsweges erstreckt.
2. 2. Korrosionsschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede Elektrode (8) in die fluchtenden Plattenöffnungen von der Seite des betreffenden Strömungsweges her einführbar und abstützbar ist. die der Zu- oder Abfuhr des Wärmeiauschmediums gegenüberliegt
3. 3. Korrosionsschutz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (8) am Zu- oder Abfuhrende des Strömungsweges abstützbar ist (13).