DE883448C

DE883448C - Waermeaustauscher

Info

Publication number: DE883448C
Application number: DEC4983A
Authority: DE
Original assignee: CD Patents Ltd
Current assignee: CD Patents Ltd
Priority date: 1951-02-02
Filing date: 1951-11-16
Publication date: 1953-07-16
Also published as: US2670311A; BE507751A; GB723867A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen

bei Wärmeaustauschern gemäß Patent 821 653, bei denen der Körper des Wärmeaustauschers ganz oder im wesentlichen aus elementarem Kohlenstoff aufgebaut ist.

Diese Wärmeaustauscher besitzen einen Wärmeaustauscherkörper mit ersten Reihen paralleler Kanäle für ein Austauschmittel und benachbarten zweiten Reihen paralleler Kanäle für ein zweites Austauschmittel, wobei die Richtung der ersten Reihen die Richtung der zweiten Reihen kreuzt. Bei solchen Wärmeaustauschern ist der Wärmeaustauscherkörper aus sich berührenden Kohleplatten aufgebaut, und jede Platte hat auf einer Seite einen ersten Satz im gleichen Abstand befindlicher paralleler Nuten und auf der anderen Seite einen zweiten. Satz im gleichen Abstand befindlicher paralleler Nuten, welche im rechten Winkel zu der Richtung der Nuten des ersten Satzes liegen, wobei die abwechselnd aneinanderstoßenden Platten so angeordnet sind, daß der erste Satz Nuten genau mit dem ersten Satz Nuten einer anstoßenden Platte zusammenfällt und der zweite Satz der Nuten genau mit dem zweiten Satz der Nuten in einer anstoßenden Platte übereinstimmt, so daß dadurch erste und zweite Sätze von Kanälen

gebildet werden, die im rechten Winkel zueinander liegen.

'Die zusammengebauten Platten werden nach Eintauchen in eine Imprägnierflüssigkeit .und ein flüssiges Bindemittel im Vakuum imprägniert und miteinander verkittet, worauf die ganze Anordnung einem hydraulischen Druck unterworfen, die überschüssige Flüssigkeit entfernt und. die ganze Anordnung erhitzt wird, um die Bindung zu voll· ίο enden.

Die Erfindung besteht in der Weiterentwicklung des gegenwärtigen Produktionsverfahrens für Wärmeaustauscher, wobei nicht nur der aus Kohlenstoff bestehende Wärmeaustauscherkörper erfaßt wird, sondern auch die Klemmplatten, die Sammelstücke, die Sammlerdeckplatten und die Bolzen und Muttern, die dazu benötigt werden, den vollständigen Wärmeaustauscher zu bilden.

Die Erfindung sieht ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauschers des vorbeschriebenen Typs vor, wobei vor dem und während des Arbeitsganges des Imprägnierens die Kohleplatten in der Form eines Blocks zwischen .Klemmplatten auf entgegengesetzten Seiten des Blocks durch Bolzen leicht zusammengeklammert werden -und vor dem und während des. Aushärtens des Imprägnier- und Bindemittels der Druck zwischen den gegenüberstehenden Klemmplatten bis zu einem bestimmten Grade erhöht wird, ausreichend, um die Zugspannungen zu überwinden, welche sonst 'durch den Druck des strömenden Mittels innerhalb der Kanäle in dem Kohlekörper entstehen wurden, und um die verkitteten· Stöße zwischen den Platten dicht und frei von Leckstellen zu halten. Bekanntlich weist Kohle gegenüber Druck eine sehr viel höhere Festigkeit auf als gegenüber Zug (typische Ziffern für die Druck- und Zugfestigkeit sind rd. 14 kg/mm² bzw. rd. 2,8kg/mm²), und durch die Ausübung einer äußeren Druckbelastung auf den Wärmeaustauscherkörper werden die Festigkeitseigenschaften der Kohle am vorteilhaftesten ausgenutzt. Der Wärmeaustauscher kann dann einem sehr viel höheren Flüssigkeitsdruck widerstehen, als es der Fall sein würde, wenn die die Klemmplatten, miteinander verbindenden Bolzen, wie in dem bekannten Verfahren, lediglich in genügendem Maße angezogen werden, um den Wärmeaustauscherkörper in seiner Lage zu halten.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß eine sorgfältig überwachte Technik des. Zusammenbaus, des Im- -- ■ pragnierens und Aushärtens befolgt werden muß, um. einen Wärmeaustauscherkörper aus Kohlenstoff zu erzeugen, welcher -die gewünschten Eigenschäften hohen Wärmeübergangs, der Fähigkeit, dem Druck des strömenden Mittels zu widerstehen, ■ und der Abwesenheit von Leckstellen besitzt. Es wird nunmehr die Technik der "Fabrikation·- beschrieben, wobei es jedoch selbstverständlich ist, daß sich je nach Typ und Größe des. Wärmeaustauschers, insbesondere je nach dem Typ des zum Verkitten und^;: Imprägnieren,- verwendeten Harzes kleinere Abweichungen ergeben können.

Dieses letztere muß je nach 'der Art der zu behandelnden strömenden Mittel, wie sie durch den Wärmeaustauscher gehen sollen, sowie nach der ,Temperatur und sonstigen Betriebsbedingungen ausgewählt werden.

Die Erfindung umfaßt ferner ein Verfahren, nach welchem Kohlenstoffplatten nach den bekann-. ten Verfahren des Pressens und Ausheizens von Gemischen aus Kohlenstoff und/oder kohlenstoffhaltigen Materialien, wie z.B. Kohle, Pech oder Teer, gebildet werden, die Kohlenstoffplatten auf die erforderliche Größe bearbeitet oder geschliffen werden, die Nuten in den Platten, durch Bearbeitung oder Schleifen gebildet werden, die Platten, wie oben beschrieben, so zusammengebaut werden, daß die Nuten miteinander übereinstimmen, und die ganze Anordnung zwischen Klemmplatten starrer Konstruktion, z. B. aus Gußeisen oder Stahl, zusammengeklammert wird. Die Nuten können halbkreisförmigen Querschnitt besitzen, in welchem Falle die durch die Nuten zwischen aneinanderstoßenden. Platten gebildeten Kanäle kreisförmigen Querschnitt haben. Jedoch ist die Erfindung in dieser Hinsicht keineswegs beschränkt, und für gewisse Fälle kann es von Vorteil sein, tiefe, schmale Nuten von praktisch rechteckigem Querschnitt zu verwenden. In diesem go Stadium des Zusammenbaus werden die die Klemmplatten verbindenden Bolzen noch nicht voll angezogen; sie brauchen dann nur leicht von Hand angezogen sein.

Die Erfindung umfaßt ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauschers, hei welchem die zusammengebauten Kohlenstoffplatten mitsamt ihren Klemmplatten in einen Behälter eingeführt werden, welcher alsdann verschlossen und für etwa ι Stunde einem Vakuum (etwa 3 mm Quecksilbersäule absolut) ausgesetzt wird, wobei man das Harz (wie z. B. Catec'hunußschalenharz oder ein Harz aus .Furfurol, Furfurylalkohol und Schwefelsäure) bei etwa jo° C am unteren Ende des Behälters eintreten läßt, um den Körper mit dem Harz zu durchtränken; hierauf wird der Behälter auf die Dauer von etwa 2 Stunden einem Luftdruck von etwa 7 Atm. unterworfen, der Druck wird allmählich abgebaut, und man läßt den Körper abtropfen, worauf die die Klemmplatten no verbindenden Bolzen gleichmäßig angezogen werden, bis sie auf die einander berührenden Flächen der Kohlenstoffplatten einen Druck von 28 bis 35 Atm. ausüben.

Die Erfindung umfaßt ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauschers, bei welchem das Aushärten des Harzes zum Verkitten und Imprägnierein, wie z. B. Catechunußschalenharz, in der Weise bewirkt wird, daß man den imprägnierten Körper, auf die Dauer von etwa 24 Stunden bei etwa 80 ° C in einen Ofen einsetzt, während jener Zeit den Körper in Zwischenräumen von ι Stunde oder mehr aus dem Ofen, herausnimmt und ihn abkühlen läßt, damit irgendwelches ausgeschwitzte Harz wieder absorbiert werden kann, dann das Erhitzen des Körpers in einem weiteren

Zeitraum von etwa 24 Stunden bei etwa 120⁰ C fortsetzt und schließlich den Körper in einem weiteren Zeitraum von 24 Stunden bei etwa 150⁰ C erhitzt, wonach man den Körper abkühlen läßt.

Dk Erfindung umfaßt ferner ein Verfahren zum Prüfen eines, wie oben beschrieben, imprägnierten und ausgehärteten Wärmeaustauscherkörpers, wobei ein sich gegenüberstehendes Paar von Sammelstücken an den Block aus Kohlenstoffplatten angeschlossen, der Sammelstückauslaß verschlossen und der Sammelstückeinlaß einem kräftigen Luftdruck (etwa 3,5 Atm.) unterworfen wird. Der Körper taucht hierbei in ein Wasserbad, und der Block wird auf jede Spur von Undichtheit untersucht. Im Falle einer Undichtheit werden die Sammelstücke entfernt, der Block neuerdings imprägniert und wiederum dem Aushärtevorgang unterworfen.

Um das Normen der Klemmplatten, Sammelstücke und Sammlerdeckplatten in der Weise zu ermöglichen, 'daß eine einzige Sammelstückform (z.B. die Einlaß- und die Auslaßsammelstückform) für jede Seite des Wärmeaustauscherkörpers verwendet werden kann und daß eine einzige Form der Klemmplatte sowohl als obere wie als untere Klemmplatte zu verwenden ist, ganz gleich, welche Seite das Einlaß- oder das Auslaßsammeistück erhalten sollte, ist die Anzahl der in einer Richtung verlaufenden Löcher 'die gleiche wie die Anzahl der im rechten Winkel dazu verlaufenden Löcher (also etwa 12 Reihen oder 16 Reihen, falls ein strömendes Mittel vier Durchgänge durch den Block zu machen hat), und die zur Befestigung der Sammelstücke dienenden Bolzen liegen dann bei einem Satz innerhalb des normalen Satzes, beim anderen Satz außerhalb des normalen Satzes.

Die Natur der Erfindung und die Art ihrer Ausführung geht aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfü'hrungsbeispiels hervor, wobei auf die Zeichnungen Bezug genommen wird, von welchen Fig. ι ein Grundriß,

Fig. 2 ein Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 1 und

Fig. 3 ein Schnitt nach der Linie B-B der Fig. 1 ist.

Der eigentliche Wärmeaustauscherkörper ist aus einer Reihe von Kohlenstoffplatten 12 aufgebaut, welche teilweise oder gänzlich in die graphitische Form übergeführt wurden. Gemäß dem bevorzugten Verfahren wird jede Platte aus sehr fein vermahlener Ko'hle mit oder ohne einem geringen Anteil von sehr fein vermahlenem Koks oder Graphit und/oder feinverteiltem Schwefel geformt, und nach dem Formen auf die erforderlichen Abmessungen (mit einer Zugabe für nachfolgendes Schrumpfen, z.B. 11 % lineares Schwinden bzw. Schrumpfen) wird die Platte in Koksgrus eingebettet und unter nichtoxydierenden Betriebsbedingungen auf eine Temperatur von 800 bis 1000⁰ C erhitzt, und zwar bei einem solchen Maß des Temperaturanstieges, daß jedes Schwellen bzw. Aufblähen vermieden wird. Anschließend können die Platten in einem elektrischen Ofen auf eine Temperatur von 2500⁰ C erhitzt werden. Jede Platte wird auf jeder Seite in einer Schleifmaschine flachgeschliffen, und jede Kante jeder Platte wird auf die genauen Abmessungen geradegeschliffen.

Die Betriebsbedingungen, in diesem Stadium des Verfahrens werden so gelenkt, daß der Kohlenstoff nicht vollkommen in Graphit übergeführt wird, sondern in eine Zwischenform, welche hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt (etwa 75% von derjenigen natürlichen Graphits), jedoch höhere Festigkeit und Härte als gänzlich graphitierter Kohlenstoff.

Die Nuten in den Kohlenstoffplatten werden durch Schleifen geformt, wobei man eine Maschine mit einer rotierenden Schleifscheibe verwendet, deren Kantenumrisse sich genau der für die Kohlenstoffplatte gewünschten Nutenform anpassen. So wird z. B., wenn· halbzylindrische Nuten gebildet werden sollen·, eine Schleifscheibe mit einer Kante von halbkreisförmigem Querschnitt verwendet. Jede Platte ist auf einer Seite mit einem ersten Satz im gleichen Abstand voneinander befindlicher paralleler, halbzylindrischer Nutem 13 und auf der anderen Seite mit einem zweiten Satz im gleichen. Abstand voneinander befindlicher paralleler, halbzylindrischer Nuten 14, welche im rechten Winkel zu der Richtung des ersten, Satzes 13 liegen, versehen, und die aneinanderstoßenden Platten 12 sind so angeordnet, daß die ersten Sätze der Nuten 13 genau auf die ersten Sätze der Nuten 13 in einer anstoßenden Platte 12 passen, während die zweiten Sätze von Nuten 14 genau auf die zweiten Sätze von Nuten 14 in einer anstoßenden Platte 12 passen, so daß erste und zweite Sätze zylindrischer Kanäle gebildet werden-, welche im rechten Winkel zueinander liegen.

Am oberen und unteren Ende des Stoßes von Platten 12 befinden sich etwas stärkere Kohlenstoffplatten 15, welche in gleicher Weise· wie die Plattem 12 behandelt sind, aber halbzylindrische Nuten 16 nur an der Innenfläche besitzen, um so die oberen und unteren Sätze zylindrischer Kanäle zu vervollständigen.

■Die Platten werden, wie oben· beschrieben, zusammengebaut und mittels Bolzen 18 und Muttern 19, welche durch Lappen 30 hindurchgehen, zwischen Klemmplatten 17 zusammengehalten. In diesem Stadium der Fabrikation werden die Bolzen und Muttern leicht so weit angezogen, daß die Platten in ihrer Lage gehalten werden* ohne jedoch einen nennenswerten Druck auszuüben. In diesem Stadium werden die frei liegenden Flächen- des Blocks vollkommen flach bearbeitet. Die ganze Anordnung wird gereinigt, um jeden Kohlenstaub zu entfernen, und dann durch Erhitzen in einem Ofen bei etwa 120⁰ C auf die Dauer von etwa 3 Stunden ausgetrocknet.

Das Imprägnier- und Bindemittel kann aus irgendeinem geeigneten harzigen Material bestehen, welches im unpolymerisierten oder teilweise polymerisieren Zustand genügend

dünnflüssig ist, um die Poren im Kohlenstoff zu .-" durchdringen, und welches durch die Einwirkung von Hitze und/oder chemischen Reagenzien polymerisiert werden kann, um nach dem Imprägnieren einen 'harten'Kitt zu bilden. Die nachfolgende Beschreibungdes Imprägniervocganges bezieht sich ·■- auf die Verwendung eines Naturharzes, welches unter dem· Namen Catechunußschaleriharz bekannt ist, aber selbstverständlich können auch andere ίο Natur-oder Kunstharze verwendet werden, ebenso wie auch die Verwendung dieser Harze geringere Änderungen des Verfahrens erforderlich machen kann.

Das Catechunußschalenharz wird mit etwa io°/o Diäthylsulfat als Polymerisationskatalysator gemischt und unmittelbar vor dem Gebrauch auf '■" 70⁰ C erwärmt, um seine Zähflüssigkeit herabzusetzen und das Imprägnieren zu erleichtern. Das Imprägnieren geht in einem Behälter vor sich, ao welcher am Boden einen Einlaß- und einen Auslaßanschlaß für das Harz und oben einen Anschluß ···' oder Anschlüsse zur Verbindung mit einer Vakuumpumpeoder zur Zufuhr von Druckluft besitzt. Der· Block wird aus dem Ofen herausgenommen, man" läßt ihn auf etwa 80⁰C abkühlen und senkt ihn dann in den Behälter, welcher anschließend " verschlossen wird. Im Behälter wird ein Vakuum erzeugt (etwa" 3 mm Quecksilbersäule absolut auf die Dauer 1-Stunde). Dann läßt man das flüssige Harz eintreten, bis der Block völlig im Harz untertaucht. Man' läßt nunmehr Druckluft von etwa rd. 7 Atm. "· auf die Dauer von 2 Stunden hinzutreten, und dieser Druck wird danach im Zeitraum von etwa ¹Zi Stunde langsam abgebaut. Der Block wird dann herausgezogen und über dem Behälter so gelagert, daß die Lochungen zur Waagerechten ge- ->: neigt sind, um das Harz aus den Löchern heraustropfen zu lassen, welche alsdann mit Stangen gereinigt werden.

· Der nächste Arbeitsgang, welcher von großer Wichtigkeit ist, bestellt darin, daß die Muttern 19 ·<■> an den; Bolzen 18 dter Klemmplatten Iy auf den kritischen hohen Druck (z. B. 28 bis 35 Atm.) angezogen - werden, und der Grad dieses Anziehens wird so festgelegt, daß der Block als löcherige Struktur mit Sicherheit den Innendrücken der ■ ' strömendien Mittel widerstehen kann, welchen er unterworfen sein sollte, und fernerhin zu sichern, daß die- verkitteten Stoßstellen zwischen den Berührungsfiächen der Kohlenstoffplatten absolut

dicht gegen Verluste durch Entweichen sind. .·.:■■' ' Die nächste Stufe in dem Fabrikationsgang besteht in. dem Aushärten bzw. der Polymerisation des- zum Imprägnieren -und Binden bestimmten Gatechunußschalenharzes. Dies erfolgt durch Erhitzen Jn drei Stufen von je 24 Stunden. In der ■-·'■ ersten Stufe hat der Ofen eine Temperatur von 80⁰C, in der zweiten Stufe eine solche von 120⁰ C und in der dritten Stufe eine ■ solche von 150⁰C. ■-

Beim erstmaligen Einführen des imprägnierten ---" und gereinigten Blocks in den Ofen zeigt das flüssige .Harz die Tendenz, aus den Poren· des Kohlenstoffs und aus den Stoßstellen oder Lochern 'herauszuschwitzen. Der Block wird daher, nachdem man ihn kurze Zeit (etwa 1 Stunde) im Ofen gelassen hat, damit er darin warm wird, aus dem Ofen herausgenommen, um sich abzukühlen und damit das ausgeschwitzte Harz wieder absorbiert wird; dieses Verfahren kann mehrmals wiederholt werden, und zwar in der Tat so lange, bis ein Ausschwitzen nicht mehr stattfindet; dann wird das Erhitzen, wie oben angegeben, planmäßig fortgesetzt.

Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Imprägnier- und Bindemittel ein Harz, wie es sich aus der Reaktion eines Gemisches von Furfurol und Furfurylalkohol mit Schwefelsäure ergibt.

Das Harz wird folgendermaßen hergestellt:

a) Man vermischt gleiche Gewichtsteile von Furfurol und Furfurylalkohol miteinander;

b) das Gemisch wird auf ioo° C erhitzt und dann die Wärmequelle entfernt;

c) man fügt einen geringen Anteil, 0,1 bis 0,2% (vorzugsweise 0,16%), auf das Gewicht des Gemisches bezogen, an Schwefelsäure in Normallösung hinzu;

d) man 'hält das Gemisch aus Furfurol-Furfuryl-Alkohol und Schwefelsäure 20 Minuten lang auf einer Temperatur von ioo° C, um die Reaktion durchzuführen;

e) man entfernt die Wärmequelle und fügt genügend Ätznatron in Normallösung hinzu, um die zugesetzte Schwefelsäure zu neutralisieren, und läßt abkühlen;

f) bei too mm absolutem Druck wird bis zu 88° C destilliert, um das Kondenswasser zu entfernen;

g) es wird mit einer weiteren Menge an normaler wässeriger Schwefelsäurelösung, 0,1 bis 0,2%, auf das Gewicht des Produktes von f) bezogen, angesäuert.

Das sich ergebende Harz hat dann die gewünschte Viskosität für Imprägnderzwecke.

Der Wärmeaustauscher wird 2 Stunden lang bei ioo° C erhitzt, um alles überschüssige Wasser im Material zu entfernen. Der Block wird dann in ein verschließbares Gefäß eingesetzt und ein Vakuum erzeugt. Sobald das· vollständige Vakuum hergestellt ist, läßt man das· Harz in das Gefäß eintreten, um den Block völlig zu bedecken, und anschließend läßt man 2 Stunden lang Druckluft unter einem Druck von rd. 7 Atm. in das Gefäß.

Der Block wird dann aus· dem Gefäß herausgenommen, man läßt das überschüssige Harz abtropfen und läßt den Block auf die Dauer von etwa weiteren 2 Stunden stehen, während welcher Zeit das an der Oberfläche befindliche Harz von dem Material absorbiert wird. Die Muttern 19 an den Bolzen 18 der Klemmplatten 17 werden so angezogen, daß sich der kritische hohe Druck zwischen den Berührungsflächen der Kohlenstoffplatten auf 28 bis 35 Atm. belauft, um zu erreichen, daß die verkitteten Stoßfugen zwischen den Kohlenstoffplatten absolut dicht gegen Leckverluste sin-d.

Der Block wird dann 9 Stunden lang bei 8o° C erhitzt und anschließend weitere 3 Stunden lang bei einer Temperatur von 150⁰ C.

Ungeachtet des verwendeten Harztyps ist es wünschenswert, den Block auf Undurchlässigkeit zu prüfen, und falls undichte .Stellen auftreten sollten, muß man nochmals imprägnieren.

Um z. B. den Wärmeaustauscherkörper auf die Möglichkeit einer Undichtheit zu untersuchen, wird ein Paar Sammelstücke angepaßt und verschraubt, der Auslaß des Sammelstücks wird verschlossen, und durch den Einlaß des Sammelstücks läßt man einen kräftigen Luftdruck (z. B. 3,5 Atm.) hinzutreten. Der Körper wird in Wasser eingetaucht und auf jede Spur von entweichender Luft untersucht. Sollte eine undichte Stelle bemerkbar werden, dann wird die nochmalige Imprägnierung dadurch bewirkt, daß man die Sammelstücke angeschraubt läßt, ■ die Sammelstücke und den Block mit Harz anfüllt, und zwar auf der Seite, auf welcher die undichte Stelle aufgetreten, ist, und etwa ι Stunde lang Druckluft unter einem Druck von etwa 3,5 Atm. hinzutreten läßt. Die Sammelstücke werden dann entfernt, und der normale Vorgang des Abtropfens und Aushärtens wird vollendet. Wahlweise kann das normale Verfahren des Imprägnieren und Aushärten» wiederholt werden. Die Anordnung der Sammelstücke für die Zufuhr und die Abfuhr der strömenden Mittel zu und von den Kanälen des Wärmeaustauschers wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 beschrieben. Ein besonderes Kennzeichen der vorliegenden Erfindung ist die Konstruktion der Sammelstücke, derart, daß sie -austauschbar sind und an jedem Satz der Kanäle für das strömende Mittel angepaßt werden können,. Die Sammelstücke können aus irgendeinem geeigneten Werkstoff hergestellt werden. Es ist zweckmäßig, für nichtkorrodierende Mittel gußeiserne Sammelstücke zu· verwenden, während für korrodierende Mittel Sammelstücke aus Gußeisen mit einem korrosionsfesten Überzug (z. B. einem Futter aus natürlichem oder synthetischem Kautschuk) oder Sammelstücke aus Kohlenstoff Verwendung finden. Die Sammelstücke tragen Rohranschlüsse für den Zufluß und den Abfluß der strömenden Mittel; diese können mit Prallblechen versehen werden, um die strömenden Mittel zu veranlassen, den Wärmeaustauscherkörper zweimal oder mehrmals zu passieren. Die in den Figuren dargestellte Anordnung ist so getroffen, daß die strömenden Mittel viermal durch den Wärmeaustauscher hindurchgehen.

Die Fig. 2 und 3 zeigen zwei verschiedene Schnitte eines Wärmeaustauschers mit einem Paar Sammelstücken aus Gußeisen (Fig. 2) und einem zweiten Paar Sammelstücken aus Gußeisen mit Kautschukfutter (Fig. 3). Diese Anordnung wird dann verwendet, wenn gewünscht wird, den Wärmeübergang zwischen einem nichtkorrodierendeni und einem korrodierenden strömenden Mittel zu bewirken.

In der Fig. 2 münden die von den Nuten 14 und 16 gebildeten Kanäle rechts in das gußeiserne Sammelstück 20 und links in das Sammelstück 26. Das Sammelstück 20 besitzt einen Einlaßkanal 21 mit einem stählernen Einlaßanschlußrohr 24, einem Umkehrkanal 22 und einem Auslaßkanal 23 mit einem stählernen Auslaßrohr 25. Das Sammelstück 26 hat einen oberen Umkehrkanal 27 und einen unteren Umkehrkanal 28. Diese Sammelstücke besitzen Lappen 120 an den Ecken zur Befestigung durch Bolzen 121 mit Muttern 122. An den Berührungslinien des Wärmeaustauscherkörpers und dier Sammelstücke 20 und 26 befinden sich in Nuten an den Innenflächen der Sammelstücke eingelassene Dichtungen 29 (zweckmäßigerweise aus Kautschuk) .

In ähnlicher Weise münden in dier Fig. 3 die von den Nuten 13 und 16 gebildeten Kanäle in ein gußeisernes Sammelstück 32 mit einem Kautschukfutter 31 auf der rechten Seite und einem Sammelstück 42 mit einem Kautschukfutter 41 auf der linken Seite. Das Sammelstück 32 besitzt einen Einlaßkanal 36 und ein kautschukgefüttertes Einlaßrohr 39, einen Umkehrkanal 37 und einen Auslaßkanal 38 mit einem· kautschukgefütterten Auskßröhr 40. Das Sammelstück 42 hat Umkehrkanäle 61 und 62.

Die Sammelstücke werden in ihrer Lage durch Bolzen gehalten, welche von oben nach unten durch den Wärmeaustauscherkörper und durch Löcher in den Klemmplatten 17 'hindurchgehen. In ähnlicher Weise wie die Sammelstücke 20 und 26 werden auch die Sammelstücke 32 und 42 durch die Bolzen 34 und die Muttern 35 gehalten, wobei die Bolzen durch die Lappen 33 hindurchgehen.

Die Sammelstückpaare sind unter sich austauschbar. Sollte z. B. 'gewünscht werden, kautschukgefütterte Sammelstücke auf beiden Seiten der Strömungskanäle zu verwenden, danin könnte ein zweites Paar von Sammelstücken, welche in jeder Hinsicht mit den. kautschukgefütterten Sammelstücken, 32 und 42 übereinstimmen, an Stelle der gußeisernen Sammelstücke 20 und 26 angebracht werden. Dieses wichtige Kennzeichen der Konstruktion wird dadurch erreicht, daß man alle Bestandteile asymmetrisch zu der mittleren Horizontalebene des Wärmeaustauscherkörpers ausführt. Für jedes der strömenden Mittel ist eine gerade Anzahl von Reihen von Strömungskanälen (zweckmäßigerweise ein Mehrfaches von 4) vorgesehen, deren Abstand so ist, daß die mittlere Horizontalebene mitten zwischen einer Reihe von Kanälen in einer Richtung und der im rechten Winkel dazu angeordneten anstoßenden Reihe von Kanälen hindurchgeht. 'Die Mittellinien der Prallbleche in den Umkehrsammelstücken 26 und 42 sind oberhalb bzw. unterhalb der Mittelebene, und zwar um einen Abstand gleich dem halben Abstand benachbarter Reihen von Kanälen, und die Prallbleche der Einlaß- und Auslaßsammeistücke 20 und 32 sind· um den gleichen Abstand, asymmetrisch. Auch die die Sammelstücke, für den einen Satz Kanäle verbindenden Bolzen sind entweder beide oberhalb oder beide unterhalb der Bolzen, welche die Sammelstücke für den anderen Satz Kanäle ver-

binden. So ist also das Paar der Sammelstücke für einen Satz der Strömungskanäle identisch mit dem Paar der Sammelstücke für dien anderen Satz der Kanäle, und zwar- hinsichtlich des Abstandes der Prallbleche, Lappen und Bolzenlöcher, wenn jedes der Sammelstücke in einem Paar in seiner eigenen Ebene urn einen Winkel von i8o° gedreht wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: IO

i. Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauschers, der aus aufeinandergelegten und imprägnierten Kohlenstoffplatten besteht, die so mit Rillen versehen, sind, daß sie erste. Reihen .. ■-. von Kanälen für das eine der Wärmeaustauschmittel und dazu senkrecht verlaufende zweite Reihen für das andere der Wärmeaustauschmittel bilden, nach Patent 821 653, dadurch gekennzeichnet, daß vor und während des Imprägr/nerens die Kohlenstoffplatten in der Form eines Blocks leicht zwischen Klemmplatte» auf ■ entgegengesetzten Seiten des Blocks, die durch Bolzen zusammengehalten werden, zusammengeklammert werden und daß vor und während des Aüsihärtens des Imprägnier- und Bindemittels der Druck zwischen den gegenüberstehenden Klemmplatten bis zu einem be-.-,:. -,stimmten Grade erhöht wird, der genügt, um die Zugspannungen, welche sonst indem Kohlen-. s-toff durch den Druck des strömenden Mittels in den Kanälen hervorgerufen werden wurden, zu überwinden, unld die verkitteten Stoßfugen zwischen den Platten dicht und frei- von Leckstellen zu halten.
2. Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauschers gemäß Anspruch 1, dadurch ge-'. kennzeichnet, daß das Imprägnier- und Bindemittel Caifjee'hunußschalenharz mit einem geringen. Anteil eines Polymerisationskatalysators ist.
3. Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauschers gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Catechunußschalenharz einen geringen Anteil von Diäthylsulf at als PoIy-.. :■ meri'sationiskatalysator enthält..
4. Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauschers gemäß Anspruch 1, dadurch ge-

- ..kennzeichnet,, daß das Imprägnier- und Bindemittel ein Kunstharz. ist, welches aus der Re-." aktion eines geringen Anteils Schwefelsäure mit einem 'Gemisch von Furfural und Furfurylalkohol hervorgeht.
5. Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauschers gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch . gekennzeichnet, daß die mit ihren Klemmplatten zusammengebauten Kohlenstoffplatten in einen

, - τ . Behälter eingebracht werden, der alsdann verschlossen und etwa 1 Stunde lang einem Vakuum (etwa 3 mm Qecksilbersäule). unterworfen wird, daß man das Imprägnier- und Bindemittel von unten her in den Behälter eintreten läßt, um den Körper in das Harz einzutauchen, der Behälter einem Luftdruck von etwa 7 Atm. auf die Dauer von etwa 2 Stunden ausgesetzt wird, der Druck allmählich abgebaut wird, wonach man den Körper abtropfen läßt, und daß hernach die Bolzen für die Klemmplatten gleichmäßig angezogen werden, um einen Druck von rd. 2:8 bis 35 Atm. auszuüben.
6. Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauschers gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aushärten des Kitt- und Imprägniermittels in der Weise erfolgt, daß der imprägnierte Körper auf die Dauer von etwa 24 Stunden bei etwa 8o° C in eine» Ofe» gesetzt wird, daß der Körper während jener Zeit in Zwischenräumen von etwa 1 Stunde aus dem Ofen genommen -vr'vra, um ihn abkühlen zu lassen, damit irgendwelches ausgeschwitzteHarz wieder absorbiert werden kann, daß das Er- !ritzen des Körpers auf die Dauer von weiteren etwa 24 Stunden bei etwa 120⁰ C fortgesetzt und schließlich der Körper auf weitere 24 Stünden be'i etwa 150⁰C erhitzt wird, worauf man den Körper abkühlen läßt.
7. Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauschers gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch von gleichen Gewichtsteilen Furfurol und Furfurylalkohol mit 0,1 bis 0,2 Gewichtsprozent einer normalen wässerigen Lösung von Schwefelsäure erhitzt, gekühlt, mit wässeriger Ätznatronlösung neutralisiert und unter vermindertem Druck erhitzt wird, um das Kondensationswasser zu entfernen, dann mit einer weiteren Menge von 0,1 bis 0,2% normaler wässeriger Lösung von Schwefelsäure angesäuert wird, worauf der erhitzte und getrocknete Wärmeaustauscher im Vakuum behandelt und mit dem Kunstharz bei einem Druck von etwa 7 Atm. in einem Zeitraum vonetwa2> Stunden imprägniert wird, worauf man ihn abtropfen läßt und hernach in einem Ofen 9 Stünden lang 'bei etwa 8o° C und' dann auf weitere 3 Stunden bei etwa 15o° erhitzt.
8. Verfahren zur Prüfung eines Wärmeaustauscherkörpers aus Kohlenstoff, der nach einem der Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 7 imprägniert und ausgehärtet wurde, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar gegenüberstehender Sammelstücke an dem Block aus Kohlenstoffplatten angebracht, der Sammelstückauslaß geschlossen, der Sammelstückeinlaß einem kräftigen Luftdruck, (etwa 3,5 Atm.) umter-.worfen, der Körper in ein Wasserbad eingetaucht und der Block auf jede Spur von. Undichtheit untersucht wird, und daß im Falle einer undichten Stelle die Sammelstücke entfernt werden und der Block neuerdings imprägniert und wiederum dem Aushärtevorgang unterworfen wird.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen

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