DE3721394C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Herstellung von mindestens zweilagigen Wärmeaustauscherrohren gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.

Rohre mit wenigstens einer Kunststofflage und einer nicht aus Kunststoff bestehenden Lage werden bislang dadurch er­ zeugt, daß die Kunststofflage auf dem Wege des Extrusions­ verfahrens auf die andere Lage gebracht wird. Das Material der nicht aus Kunststoff bestehenden Lage ist hierbei in aller Regel auf Kupfer, auf eine Kupferlegierung, auf Stahl oder auf Edelstahl beschränkt.

Derartige Rohre haben sich bei Installationen zu Zwecken des Korrosionsschutzes bewährt. Beim Einsatz in Wärmeaus­ tauschern haftet ihnen jedoch der schwerwiegende Mangel an, daß die Kunststofflage mit der metallischen Kernlage nicht fest verbunden ist, sondern diese gewissermaßen nur als zweite Haut umgibt. Dieser Sachverhalt schließt es daher aus, die Wärmedurchgangseigenschaften der Rohrlagen auf Dauer konstant zu halten. Darüberhinaus ist das Einsatzspek­ trum dieser Rohre begrenzt. Schon bei geringfügig aggressi­ ven Medien oder solchen Medien, die mit Festkörperpartikeln versetzt sind und daher mechanische Beanspruchungen auf die Rohre ausüben, dürfte aus praktischen Erwägungen heraus die Verwendung von im Extrusionsverfahren hergestellten Metall/Kunststoff-Rohren ausgeschlossen sein.

Auch können derartige Rohre dort nicht eingesetzt werden, wo die Gefahr besteht, daß wenigstens eines der im Wärmeaus­ tausch stehenden Medien zwischen die beiden Lagen gelangen und sich hier in Längsrichtung der Rohre verbreiten kann.

Zum Stand der Technik zählt es ferner, Metallrohre zu Zwecken des Korrosionsschutzes mit Fluorkunststoffen zu überziehen. Hierbei handelt es sich um aufgeschmolzene Schichten, die jedoch nicht kontinuierlich in fortlaufenden Längen aufge­ bracht werden können. Es sind immer nur Einzelstücke in eng begrenzten Längen herstellbar. Auch können nicht grund­ sätzlich eng tolerierte Schichtdicken gewährleistet werden, die für einen kalkulierbaren Wärmedurchgang unerläßlich sind.

Allen vorerwähnten Wärmeaustauscherrohren haftet gemeinsam der Nachteil an, daß die Diffusionswerte der äußeren und inneren Materiallagen extrem unterschiedlich sein können. Folglich kann es durch Diffusion von kleineren Molekülen, wie bei Wasser, Salzsäure, Flußsäure usw., durch die Kunst­ stofflage zu einer Unterwanderung dieser Lage kommen. Bei abgeschalteten und dann auskühlenden Wärmeaustauscherflächen können dann die in den Räumen zwischen den Lagen befindli­ chen Moleküle kondensieren. Dies hat zur Folge, daß die Kunststofflagen durch Dampfdruckanstieg im Bereich der Kon­ densatnester bei schneller Aufheizung der Außenlage im Laufe der Zeit aufgebeult und schließlich zerstört werden.

Im Umfang der DE-OS 31 14 185 wird ein Verfahren zur Herstellung eines laminierten umhüllten Produkts beschrieben, gemäß welchem auf ein Kunststoffrohr ein Klebstoff und ein Metallband aufgebracht werden. Dabei wird gezielt so vorgegangen, daß das Metallband vorerwärmt wird, um ein Erweichen des Klebstoffs zu erreichen, ohne daß aber das Kunststoffrohr die Erweichungstemperatur erreicht. Ein Schmelzen des Materials des Kunststoffrohrs soll also bewußt vermieden werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebene Verfahren so zu verbessern, daß bei mindestens zweilagigen Wärmeaustauscherrohren die La­ gen vollflächig und kraftschlüssig aneinandergebracht und da­ durch auch über längere Einsatzzeiträume die Wärmedurchgangs­ eigenschaften im wesentlichen konstant gehalten werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merk­ malen.

Aufgrund dieser Verfahrensschritte können jetzt Wärmeaustau­ scherrohre bereitgestellt werden, die bezüglich der einzel­ nen Lagen gezielt den jeweils im Wärmeaustausch befindlichen Medien angepaßt werden können und dabei auch über lange Betriebszeiträume hinweg die Wärmedurchgangseigenschaften in der Summe aller Lagen annähernd unverändert bleiben.

So ist es beispielsweise problemlos möglich, jeweils die­ jenige Lage aus einem einen höheren Diffusionswiderstand aufweisenden Werkstoff zu bilden, die mit dem wärmeren Medium der beiden im Wärmeaustausch befindlichen Medien in Kontakt gelangt. Wenn beispielsweise in den Rohren eines Wärmeaustauschers das kühlende Medium strömt und die Rohre von dem zu kühlenden Medium umströmt werden, kann jetzt die Kunststofflage als Kernlage vorgesehen werden, so daß die Mantellage dann aus einem Werkstoff mit einem größeren Diffu­ sionswiderstand hergestellt werden kann. Andererseits emp­ fiehlt es sich, die Kernlage aus einem Werkstoff mit dem größeren Diffusionswiderstand zu bilden, wenn das in den Wärmeaustauscherrohren strömende Medium eine höhere Tempera­ tur aufweist als das die Wärmeaustauscherrohre umströmende Medium.

Aufgrund der oberflächenhaftenden Verbindung der Lagen kann deren Diffusionsverhalten weitgehend unbeachtet bleiben, da sich zwischen den Lagen keine schädlichen Räume mehr bilden können. Auch ist durch die Erfindung ausgeschlossen, daß sich Medien in Längsrichtung zwischen den Lagen ausbreiten können.

Dadurch, daß die Werkstoffe der verschiedenen Lagen den jeweiligen Betriebsbedingungen optimal angepaßt werden können, erlaubt es die Erfindung auch, nunmehr Verbindungs­ techniken zwischen Wärmeaustauscherrohren und Rohrböden sowie zwischen axial aufeinanderfolgenden Wärmeaustauscherrohren durchzuführen, die bislang nicht oder nur unter besonderen Schwierigkeiten sowie unter Einsatz eines speziellen Geräte­ aufwands angewendet werden konnten. In diesem Zusammenhang wird beispielsweise auf die Probleme bei Rohrlagen aus Glas, Graphit oder Keramik hingewiesen.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl auf der Extrusions­ basis als auch auf der Wickelbasis durchgeführt werden. Die Wärmezufuhr kann während des Aufbringens der Kunststoff­ lage oder im Anschluß daran gesondert erfolgen.

In den Ansprüchen 2 und 3 sind Ausführungsformen beansprucht, die bevorzugt bei der Herstellung solcher Wärmeaustauscherrohre angewendet werden, die problematische Einsatzfälle abdecken sollen, und zwar insbesondere hinsichtlich der Temperatur und/oder der Aggressivität und/oder des abrasiven Verhaltens der im Wärmeaustausch befindlichen Medien.

Die metallische Lage derartiger Wärmeaustauscherrohre kann sich über deren gesamte Länge oder nur über Teillängen erstrecken. Insbesondere wenn die metallische Lage in Form von Hülsen an den Enden der Wärmeaustauscherrohre eingesetzt wird, können nunmehr diese Hülsen gezielt zur Festlegung in ein- oder mehrlagigen Rohrböden verwendet werden. Folglich ist es möglich, nunmehr auch hochaggressive Medien durch bzw. um die Wärmeaustauscherrohre führen zu können. Die widerstands­ fähigen Werkstoffe, wie Keramik, Glas oder Graphit können dadurch auf der einen Seite ihre vorteilhaften Eigenschaften entfalten und auf der anderen Seite bereiten sie keine Schwie­ rigkeiten mehr hinsichtlich ihrer Festlegung in Rohrböden oder Rohrplatten. Dazu werden die Metallhülsen herangezogen.

In diesem Zusammenhang ist es ferner denkbar, daß die metal­ lischen Lagen ggf. mit Durchbrechungen versehen sein können, um bei der Wärmezufuhr dem Kunststoff und/oder dem Kontakt­ mittel ein gezieltes Abfließen zu ermöglichen und dadurch eine noch innigere Verbindung sicherzustellen.

Auch Rohrstöße sind nunmehr dicht und problemlos mit Wärme­ austauscherrohren herzustellen, die nach den Verfahrensschrit­ ten gemäß den Merkmalen der Ansprüche 2 und 3 erzeugt worden sind. Dies ist insbesondere dort von Vorteil, wo das Material der Wärmeaustauschergehäuse von dem Material der Wärmeaustau­ scherrohre erheblich differiert. Auf diese Weise ist es problemlos möglich, an den Rohrstößen bei einwandfreier Dichtheit evtl. Längenänderungen auszugleichen. Dieser Vor­ teil ergibt sich selbstverständlich auch innerhalb eines Rohrfeldes bei abschnittsweise unterschiedlichen Temperaturen.

Das Aufbringen des Preßdrucks zur Festlegung der metallischen Rohrlagen kann nach den Merkmalen des Anspruchs 4 oder den­ jenigen des Anspruchs 5 durchgeführt werden. Es ist ledig­ lich eine Frage der Führung des jeweiligen Werkzeugs.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung von mindestens zweilagigen Wärmeaustauscherrohren, bei welchem im Durchlauf kontinuierlich eine Kunststofflage und eine nicht aus Kunststoff bestehende Lage aufeinandergebracht werden und dieser Rohrstrang anschließend auf die benötigten Rohrlängen abgeteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage aus dem Werkstoff mit dem höheren Schmelzpunkt vor dem Abteilen auf dem Wege eines maschinellen Applikationsprozesses derart gezielt einer in Längsrichtung des Rohrstrangs geschwindigkeitsgeregelt fortschreitenden Wärmezufuhr unterworfen wird, daß diese Lage die Schmelzpunkttemperatur des Werkstoffs der anderen Lage erreicht, worauf die Lagen gekühlt und dadurch mit einer Abreißspannung von ≧0,5 N/mm² oberflächenhaftend miteinander verbunden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Verbindung oder nach dem Zusammenfügen einer Kernlage aus Keramik, Glas oder Graphit mit einer diese umhüllenden Kunststofflage eine metallische Mantellage durch einen kontinuierlichen Ziehvorgang unter Durchmesserverkleinerung auf die Kunststofflage gepreßt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Verbindung oder nach dem Zusammenfügen einer Kunststofflage mit einer diese umhüllenden Lage aus Keramik, Glas oder Graphit eine metallische Innenlage durch einen kontinuierlichen Aufweitvorgang gegen die Kunststofflage gepreßt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßdruck parallel zu der Längsachse des Rohrstrangs aufgebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßdruck schraubenlinienförmig aufgebracht wird.