DE69205679T2 - METHOD FOR PRODUCING HEAT TRANSFER PANELS WITH A SURFACE COATING. - Google Patents
METHOD FOR PRODUCING HEAT TRANSFER PANELS WITH A SURFACE COATING.Info
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Description
Wärmetransport- bzw. Wärmetauschplatten werden aus zahlreichen verschiedenen Werkstoffen hergestellt, die gegenüber Korrosion oder anderen Beeinflussungen durch die verschiedenen Wärmetauschfluide mehr oder weniger beständig sind. Was Wärmetransportplatten aus Metall anbetrifft, die für einen gegebenen Zweck nicht hinreichend korrosionsbeständig sind, ist es technisch möglich, aber in der Praxis schwierig, die Korrosionsbeständigkeit mit akzeptablem Kostenaufwand durch das Aufbringen einer Außenschicht eines anderen Metalls zu erhöhen. Die Möglichkeit, Wärmetransportplatten aus Metall mit einer Schutzschicht aus Kunststoff zu versehen, die kostengünstiger wäre als eine Metallschicht, scheint bisher in großen Maßstab noch nicht benutzt worden zu sein, und dies aus mehreren Gründen.Heat transfer or heat exchange plates are made from a wide variety of materials, which are more or less resistant to corrosion or other influences from the various heat exchange fluids. As for metal heat transfer plates which are not sufficiently corrosion resistant for a given purpose, it is technically possible, but difficult in practice, to increase the corrosion resistance at an acceptable cost by applying an outer layer of another metal. The possibility of providing metal heat transfer plates with a protective plastic layer, which would be less expensive than a metal layer, does not appear to have been used on a large scale, for several reasons.
So werden Wärmetauschplatten aus dünnem Blech in ihren Wärmetauschbereichen oft mit Wellungen oder anderen Vorsprüngen versehen, die in einem Plattenwärmetauscher an einer großen Anzahl von über die Wärmetauschbereiche verteilten Berührungsstellen mit hoher Kraft aufeinandergedrückt werden. Wären die Platten mit einer dünnen Kunststoffschicht versehen, würde diese an den Kontaktstellen leicht zerbrechen.For example, heat exchanger plates made of thin sheet metal are often provided with corrugations or other projections in their heat exchange areas, which are pressed together with great force at a large number of contact points distributed over the heat exchange areas in a plate heat exchanger. If the plates were provided with a thin plastic layer, this would easily break at the contact points.
Die Möglichkeit, für hartverlötete Plattenwärmetauscher gedachte Wärmetauschplatten mit dünnen Kunststoffschichten zu versehen, ist ausgeschlossen worden, da diese Kunststoffschichten beim Hartverlöten der Platten offensichtlich zerstört werden würden.The possibility of providing heat exchanger plates intended for brazed plate heat exchangers with thin plastic layers has been ruled out, since these plastic layers would obviously be destroyed when the plates are brazed.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine neuartige und kostengünstige Methode, Wärmetauschplatten mit einer Schicht eines Oberflächenschutzmaterialos zu versehen. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Wärmetauschplatten zunächst zu einem Plattenwärmetauscher zusammensetzt, in dem Plattenzwischenräume für den Durchfluß von zwei Wärmetauschfluiden gebildet sind, und daß man dann ein gasförmiges Medium, das das Oberflächenschutzmaterial enthält, in den Plattenwärmeaustauscher mindestens in die Plattenzwischenräume einführt, die für den Durchfluß eines der Wärmetauschfluide gedacht sind. Das Oberflächenschutzmaterial bildet dabei auf bekannte Weise eine Schicht auf der Oberfläche der Wärmetauschplatten.The present invention relates to a novel and cost-effective method of providing heat exchanger plates with a layer of surface protection material. This method is characterized in that the heat exchanger plates are first assembled to form a plate heat exchanger in which plate spaces are formed for the flow of two heat exchange fluids, and that a gaseous medium containing the surface protection material is then introduced into the plate heat exchanger at least into the plate spaces intended for the flow of one of the heat exchange fluids. The surface protection material thereby forms a layer on the surface of the heat exchanger plates in a known manner.
Das im gasförmigen Medium enthaltene Oberflächenschutzmaterial kann ein Dampf sein, der das gasförmige Medium teilweise oder ganz ausmacht, oder kann im gasförmigen Medium suspendiert sein.The surface protection material contained in the gaseous medium may be a vapor that constitutes part or all of the gaseous medium, or may be suspended in the gaseous medium.
Das erfindungsgemäße verfahren ist auf Plattenwärmetauscher beliebiger Art anwendbar, aber besonders gedacht für Plattenwärmetauscher mit dauerhaft zusammengesetzten Wärmetauschplatten, d.h. geschweißte oder hartgelötete Wärmetauscher. Bei hartgelöteten Plattenwärmetauschern bietet die Erfindung zusätzlich zum Oberflächenschutz für die Wärmetauschplatten auch einen Oberflächenschutz für das zwischen den Wärmetauschplatten verwendete Hartlot. Dies bedeutet, daß der Bereich, in dem hartgelötete Wärmetausscher anwendbar sind, breiter wird, da bei solchen Wärmetauschern in Verbindung mit bestimmten Flüssigkeiten das Hartlot zuweilen ein Hindernis darstellt.The method according to the invention is applicable to plate heat exchangers of any type, but is particularly intended for plate heat exchangers with permanently assembled heat exchanger plates, i.e. welded or brazed heat exchangers. In brazed plate heat exchangers, the invention offers, in addition to surface protection for the heat exchanger plates, also surface protection for the brazing alloy used between the heat exchanger plates. This means that the area in which brazed heat exchangers can be used is broadened, since in such heat exchangers the brazing alloy sometimes presents an obstacle in connection with certain liquids.
Es ist hinsichtlich der Anwendung der Erfindung besonders zweckmäßig, wenn man als Oberflächenschutzmaterial einen Kunststoff benutzt. Dann kann der Kunststoff in den Plattenwärmetauscher entweder als Nebel, d.h. in Form von in einem Gas supendierten kleinen Tröpfchen, oder in verdampfter Form eingeführt werden. Im letzteren Fall kann das in den Plattenwärmeatauscher eingebrachte gasförmige Medium vollständig aus verdampftem Kunststoff bestehen. Eine anwendbare Technik ist in der SU-A 1 151 546 beschrieben. Nach dieser Technik läßt sich eine Substanz, Di-p-xylylen, durch Sublimieren in einer ersten Kammer bei einem Druck von 1 mm Hg und einer Temperatur von 200 ºC vom Festzustand zu einem Gas umwandeln; danach unterwirft man den Stoff einer Pyrolyse in einer zweiten Kammer bei 600 ºC. Eine so behandelte Substanz wie bspw. Di-p- xylylen wird dann erfindungsgemäß in einen zusammengesetzten Plattenwärmetauscher gesaugt, der auf einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur - bspw. der Raumtemperatur - gehalten wird, so daß die gasförmige Subsanz auf den Oberflächen der Wärmetauschplatten kondensiert, wobei gleichzeitig eine Polymerisation stattfindet. Das Einsaugen des gasförmigen Kunststoffs in den Plattenwärmeaustauscher kann in mehreren Schritten erfolgen, um auf den fraglichen Oberflächen mehrere Schichten auszubilden. Falls für eine ausreichende Bedeckung aller Oberflächen durch Kunststoffschichten erforderlich, kann man das Einsaugen des gasförmigen Kunststoffs in den Plattenwärmetauscher alternativ vom Zu- bzw. Ablauf des Plattenwärmetauschers für die Wärmetauschfluide her durchführen.It is particularly convenient for the application of the invention if a plastic is used as the surface protection material. The plastic can then be introduced into the plate heat exchanger either as a mist, ie in the form of small droplets suspended in a gas, or in vaporized form. In the latter case, the gaseous medium introduced into the plate heat exchanger can consist entirely of vaporized plastic. An applicable technique is described in SU-A 1 151 546. According to this technique, a substance, di-p-xylylene, can be converted from the solid state to a gas by sublimation in a first chamber at a pressure of 1 mm Hg and a temperature of 200 ºC; the substance is then subjected to pyrolysis in a second chamber at 600 ºC. A substance treated in this way, such as di-p-xylylene, is then sucked into a composite plate heat exchanger, which is kept at a relatively low temperature - for example room temperature - so that the gaseous substance condenses on the surfaces of the heat exchanger plates, whereby at the same time a polymerization takes place. The gaseous plastic can be sucked into the plate heat exchanger in several steps in order to form several layers on the surfaces in question. If it is necessary to ensure that all surfaces are sufficiently covered by plastic layers, the gaseous plastic can be sucked into the plate heat exchanger alternatively from the inlet or outlet of the plate heat exchanger for the heat exchange fluids.
Die Erfindung soll im folgenden unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben werden, die schaubildlich eine Anlage zum Beschichten von Wärmtauschplatten mit Kunststoff nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zeigt.The invention will be described below with reference to the attached drawing, which shows a diagram of a system for coating heat exchange plates with plastic according to the method according to the invention.
Die Zeichnung zeigt einen permanent zusammengebauten hartgelöteten Plattenwärmetauscher 1 herkömmlicher Bauart mit einem Zulauf 2 und einem Ablauf 3 für ein erstes Wärmetauschfluid sowie einem Zulauf 4 und einem Ablauf 5 für ein zweites Wärmetauschfluid. Der Plattenwärmetauscher kann bspw. der in der WO 88/09473 oder der GB-A-2 005 398 ausführlicher beschrieben Art entsprechen.The drawing shows a permanently assembled brazed plate heat exchanger 1 of conventional design with an inlet 2 and an outlet 3 for a first heat exchange fluid and an inlet 4 and an outlet 5 for a second heat exchange fluid. The plate heat exchanger can, for example, correspond to the type described in more detail in WO 88/09473 or GB-A-2 005 398.
Die Zeichnung zeigt schaubildlich eine Vorrichtung 6 zum Verdampfen eines Kunststoffs. Diese Vorrichtung steht über eine Leitung 7 mit eine Vorrichtung 8 zur Pyrolyse eines verdampften Kunststoffs zu Strömungsverbindung. Die Vorrichtunng 8 ihrerseits steht über die Leitungen 9 und 10 mit dem Zulauf 2 des Plattenwärmetauschers für das erste Wärmetauschfluid in Verbindung. Der Ablauf 3 des Plattenwärmetauschers steht über die Leitungen 11, 12 mit einer Flüssigkeitssperre 13 in Verbindung, die iherer seits mit eier Leitung 14 an eine Saugpumpe 15 angeschlossen ist.The drawing shows a diagram of a device 6 for evaporating a plastic. This device is connected via a line 7 to a device 8 for pyrolysis of an evaporated plastic. The device 8 is in turn connected via lines 9 and 10 to the inlet 2 of the plate heat exchanger for the first heat exchange fluid. The outlet 3 of the plate heat exchanger is connected via lines 11, 12 to a liquid barrier 13, which in turn is connected to a suction pump 15 via a line 14.
Über die - in der Zeichnung gestrichelt gezeigten - Leitungen 16, 17 können auch der Zulauf 4 und der Ablauf 5 für das zweite Wärmetauschfluid an die Leitungen 12 bzw. 9 angeschlossen werden.The inlet 4 and the outlet 5 for the second heat exchange fluid can also be connected to the lines 12 and 9, respectively, via the lines 16 and 17, shown in dashed lines in the drawing.
Die gezeigte Anlage soll auffolgende Art und Weise arbeiten. Die Verdampfungsvorrichtung 6 wird chargenweise oder im Durchlauf mit einem Kunststoff in fester oder flüssiger Form beschickt. Mittels der Saugpumpe 15 wird in der Vorrichtung 6 ein Unterdruck entsprechend einem absoluten Druck von etwa 1 mm Hg erzeugt. Sobald in der Vorrichtung 6 ein gewünschter Unterdruck herrscht, wird sie auf eine Temperatur zwischen 150 ºC bis 200 ºC erwärmt, wobei der zugeführte Kunststoff verdampft.The system shown is intended to work in the following way. The evaporation device 6 is fed with a plastic in solid or liquid form in batches or continuously. A vacuum corresponding to an absolute pressure of about 1 mm Hg is generated in the device 6 by means of the suction pump 15. As soon as the desired vacuum prevails in the device 6, it is heated to a temperature between 150 ºC and 200 ºC, whereby the supplied plastic evaporates.
Mittels der Saugpumpe 15 wird der so gebildete Dampf durch die Leitung 7, die ein geeignetes Drosselelement enthalten kann, in die Vorrichtung 8 gesaugt, in der mittels der Saugpumpe ein Unterdruck entsprechend einem absoluten Druck von etwa 0,5 mm Hg aufrechterhhalten wird. In der Vorrichtung herrscht eine Temperatur zwischen 600 und 700 ºC, so daß der zuströmende Kunststoffdampf pyrolysiert. Mittels der Saugpumpe 15 wird der Kunststoffdampf nun weiter durch die Leitung 9, die ein geeignetes Drosselelement enthalten kann, und durch die Leitung 10 in jeden zweiten Plattenzwischenraum im Plattenwärmetauscher 1 gesaugt. In diesen Plattenzwischenräumen wird ein Unterdruck entsprechend einem absoluten Druck von 0,1 mm Hg aufrechterhalten. Der gesamte Plattenwärmetauscher wird auf einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur -bspw. der Raumtemperatur - gehalten, wobei auf einer Seite jeder der Platten in Plattenwärmetauscher Dampf kondensiert. Dampf kondensiert auch auf denjenigen Innenteilen des Plattenwärmetauschers, die die Zu- und Ablaufkanäle zu bzw. von den Plattenzwischenräumen umgrenzen.By means of the suction pump 15, the steam thus formed is sucked through the line 7, which can contain a suitable throttle element, into the device 8, in which a negative pressure corresponding to an absolute pressure of about 0.5 mm Hg is maintained by means of the suction pump. A temperature of between 600 and 700 ºC prevails in the device, so that the incoming plastic steam pyrolyzes. By means of the suction pump 15, the plastic steam is then sucked further through the line 9, which can contain a suitable throttle element, and through the line 10 into every second plate gap in the plate heat exchanger 1. A negative pressure corresponding to an absolute pressure of 0.1 mm Hg is maintained in these plate gaps. The entire plate heat exchanger is kept at a relatively low temperature - for example room temperature - with steam condensing on one side of each of the plates in the plate heat exchanger. Steam also condenses on those internal parts of the plate heat exchanger, which define the inlet and outlet channels to and from the spaces between the panels.
Eine bestimmte Menge überschüssigen Dampfs kann durch die Leitungen 11 und 12 weiter zur Dampfsperre 13 gesaugt werden, wo er kondensiert.A certain amount of excess steam can be sucked through the lines 11 and 12 to the steam barrier 13, where it condenses.
In Verbindung mit dem Rondensieren des verdampfen Kunststoffs auf den Innenflächen des Plattenwärmetauschers findet eine Polymerisation des Kunststoffs statt, so daß sich auf den Oberflächen eine durchgehende feste Kunststoffschicht ausbildet.In conjunction with the rounding of the evaporated plastic on the inner surfaces of the plate heat exchanger, a polymerization of the plastic takes place, so that a continuous, solid plastic layer is formed on the surfaces.
Falls alle Oberflächen im Plattenwärmetauscher mit dem Kunststoff beschichtet werden sollen, werden auch die Leitungen 16 und 17 benutzt. Entweder können alle Leitungen 10, 11, 16 und 17 für eine gleichzeitige Durchströmung geöffnet werden, oder letztere kann mit nicht gezeigten Ventilen so gesteuert werden, daß der verdampfte Kunststoff zunächst nur in jeden zweiten Plattenzwischenraum des Plattenwärmetauschers und danach nur in die restlichen Plattenzwischenräume eingelassen wird.If all surfaces in the plate heat exchanger are to be coated with the plastic, lines 16 and 17 are also used. Either all lines 10, 11, 16 and 17 can be opened for simultaneous flow, or the latter can be controlled with valves (not shown) so that the evaporated plastic is initially only allowed into every second plate gap of the plate heat exchanger and then only into the remaining plate gaps.
Auf ähnliche Weise ist es bei einer Anlage der in der Zeichnung gezeigten Art möglich, mittels Zweigleitungen entsprechend den Leitungen 10, 11, 16 und 17 mehrere Plattenwärmetauscher mit den Leitungen 9 und 12 parallelzuschalten. In diesem Fall werden vorzugsweise Ventile mindestens in die den Leitungen 10 und 17 entsprechenden Zweigleitungen eingefügt, so daß die verschiedenen Plattenwärmetauscher oder Teile derselben nacheinander an die Vorrichtung 8 angeschlossen werden können. Auf diese Weise kommt man mit einer verhältnismäßig kleinen Saugpumpe aus, auch wenn eine große Anzahl von Wärmetauschern an die Vorrichtung angeschlossen werden muß.In a similar way, in a system of the type shown in the drawing, it is possible to connect several plate heat exchangers in parallel with the lines 9 and 12 by means of branch lines corresponding to lines 10, 11, 16 and 17. In this case, valves are preferably inserted at least in the branch lines corresponding to lines 10 and 17, so that the various plate heat exchangers or parts thereof can be connected one after the other to the device 8. In this way, a relatively small suction pump, even if a large number of heat exchangers have to be connected to the device.
Sind in allen Zweigleitungen, d.h. auch den den Leitungen 11 und 16 ensprechenden, Ventile angeordnet, ist es im Betrieb der Anlage möglich, bereits behandelte Wärmetauscher nacheinander von der Anlage abzunehmen und gegen neue, noch zu behandelnde auszutauschen. Die Anlage kann dann so lange, wie erwünscht, kontinuierlich in Betrieb gehalten werden.If valves are installed in all branch lines, i.e. also those corresponding to lines 11 and 16, it is possible to remove heat exchangers that have already been treated one after the other and replace them with new ones that still need to be treated. The system can then be kept in continuous operation for as long as desired.
Die oben kurz beschriebene Technik der Verdampfung, Pyrolyse und Kondensation (Polymerisation) eines Kunststoffs ist bekannt und braucht nicht weiter beschrieben zu werden. Sie wird bspw. von der italienischen Firma Himont Italia unter dem Warenzeichen GALAXYL sowie von zwei US-amerikanischen Unternehmen, der Fa. Para Tech Coating Company und der Fa. Paratronix, Inc., vermarktet. Nach den bekannten Verfahren werden die mit Kunststoff zu beschichtenden Gegenständen in eine evakuierte Kammer eingebracht.The technique of evaporation, pyrolysis and condensation (polymerization) of a plastic, briefly described above, is well known and does not need to be described further. It is marketed, for example, by the Italian company Himont Italia under the trademark GALAXYL and by two US companies, Para Tech Coating Company and Paratronix, Inc. According to the known processes, the objects to be coated with plastic are placed in an evacuated chamber.
Das genannten Verfahren ist auch in der SU-A 1 151 546 beschrieben.The above-mentioned procedure is also described in SU-A 1 151 546.
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Legal Events
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