TR201811573T4 - Plakalı ısı değiştiriciyi üretmeye yönelik yöntem ve plakalı ısı değiştirici. - Google Patents

Abstract

Buluş, birçok ısı değiştirici plaka (3) içeren bir plaka ısı değiştiriciyi (1) üretmeye yönelik bir yöntem ile ilgilidir, burada ısı değiştirici plakalar (3), birbirlerine bitişik sağlanırlar ve bir birinci ortama yönelik birinci plaka aralıkları (16) ve bir ikinci ortama yönelik ikinci plaka aralıkları (17) ile bir plaka demeti (2) oluştururlar, burada her bir ısı değiştirici plaka, plaka demeti (2) boyunca uzanan yuvaları (8, 9, 10, 11) oluşturan yuva deliklerini (15), bir ısı aktarım alanını (12), ısı aktarım alanının (12) ve yuvaların (8, 9, 10, 11) dışında uzanan bir kenar alanını (13), ısı aktarım alanının (12) ve yuvaların (8, 9, 10, 11) dışında kenar alanının (13) içinde uzanan bir conta kanalını (19) içerir ve burada plakalı ısı değiştiricinin (1) içinde bitişik bir plakaya (3) doğru sıkıca bitişmek üzere conta kanalında (19) bir conta (18) sağlanır, ısı değiştirici plakalar (3), en azından kısmen tantal içeren bir kaplama ile kaplanır.

Description

TARIFNAME PLAKALI isi DEGISTIRICIYI ÜRETMEYE YÖNELIK YÖNTEM VE PLAKALI isi DEGISTIRICI Teknik Saha Bulus Istem 1'deki giris kismina göre bir plakali isi degistiriciyi üretmeye yönelik bir yöntemle ilgilidir.

Bulus ayni zamanda yönteme göre üretilen bir plakali isi degistirici ile ilgilidir.

Alt Yapi Contalar ile saglanan plakali isi degistiriciler çogunlukla birbirine bitisik olarak düzenlenmis bir demet isi degistirici plaka içerir. Contalar isi degistirici plakalarin arasina yerlestirilir veya plakalar ayni zamanda ilgili kasetlerin arasina yerlestirilen contalar ile söz konusu kasetleri olusturmak üzere, örnegin kaynaklama islemi ile çiftler halinde kalici olarak bir araya getirilebilir. Contalar isi degistirici plakalarin form preslemesi esnasinda biçimlenen conta kanallari içerisine yerlestirilir. Plakali isi degistiriciler ayrica plaka demeti boyunca uzanan iki veya daha fazla ortama yönelik giris ve çikis yuvalarini içerir. giris yuvasi ve birinci çikis yuvasi ile iletisim halinle olan birinci plaka ara bosluklari ve ikinci giris yuvasi ve ikinci çikis yuvasi ile iletisim halinde olan ikinci plaka ara bosluklari olusturacak sekilde plaka demetinin içerisinde düzenlenir. Birinci ve ikinci plaka ara bosluklari plaka demetine sirayla yerlestirilir.

Bir plakali isi degistiriciye yönelik bir isi degistirici plaka çogunlukla bir isi aktarim alanini ve isi aktarim alaninin disina konumlandirilan ve isi aktarim alani boyunca uzanan ve isi aktarim alaninin sinirlarini belirleyen bir sinir alanini içerir. Bu tür bir isi degistirici plaka ayrica birkaç açik yuva deligine sahiptir. Isi degistirici plakalar baglama civatalari vasitasiyla bir plaka demetine birlikte tutturulur.

Plakali isi degistiricideki isi degistirici plakalar arasinda kullanilan contalar örnegin basinçla kaliplama veya enjeksiyonlu kaliplama yoluyla ayri ayri üretilirler. Contalar genellikle nitril; EFDM veya florin kauçuk gibi herhangi bir nispeten sert kauçuk materyalinden üretilirler. Conta isi degistirici plakaya tutkallama yoluyla tutturulabilir.

Conta ayni zamanda çesitli kilavuz elemanlarini, örnegin contadan disa dogru uzanan ve isi degistirici plakada karsilik gelen kanallarda tutturmaya preslenen söz konusu T- tirnaklari içerebilir. kalitesi, plakali isi degistiricide kullanilacak ortamlarin yapisina bagli olarak degisebilir.

Yüksek derecede korozif ortamlarin kullanilacak olmasi durumunda korozyon direncindeki gereksinimler yüksektir. Günümüzde tercih genellikle akiskani kirletme riski ile birlikte plakali isi degistiriciye kisa ömür verecek sekilde asinabilen materyaller veya korozyona karsi daha dirençli materyalden yapilan bir isi degistirici arasindadir, karsilastirildiginda ikincisi çok pahalidir.

Tantal birçok akiskana yönelik korozyona karsi çok dirençli bir metaldir ve isi degistiricilerin bu metalden yapildigi bilinir. Ancak tantal pahali bir metaldir ve isi degistiricilerde kullanima yönelik paslanmaz çelik gibi bilinen diger materyallerden mekanik olarak büyük ölçüde daha zayiftir. Dolayisiyla, genellikle maliyetlere ayrica ekleme yapan tantaldan yapilan bir isi degistiricinin üzerine konulan mekanik gerilime direnmesi amaciyla daha kalin plakalar kullanilmalidir.

Maliyetleri azaltmanin ve yine de tantalin yüksek korozyon direnci özelliklerinden faydalanmanin bir yöntemi tantal içeren bir kaplama tabakasini paslanmaz çelik ve karbon çeligi gibi daha ucuz bir temel malzemesine uygulamaktir.

DE faydali modelinde plakalarin ucuz bir temel malzemesinden yapildiklari ve titanyum ve tantal gibi korozyona karsi dirençli bir materyalin bir kaplama tabakasinin uygulandigi bir plakali isi degistirici açiklanir. birlestirilmis plakali isi degistiricinin tüm parçalarinin iyi mekanik özelliklerini ve yüksek korozyon direncini saglamak amaciyla kalici olarak birlestirilmis plaka demeti veya plakali isi degistirici içindeki yüzeyler üzerine uygulanmasina yönelik bir yöntemi açiklar. Tantal içeren bir kaplama örnegi olarak tantal nitritten bahsedilir. WO yönelik bir yöntemi açiklar. Ancak, yüksek oranda korozif ortamlari islemek ve isi degistiricilerin kullanim süresini arttirmak amaciyla daha fazla korozyona dirençli isi degistiricilerin saglanmasina yönelik yeni yollarin bulunmasi istenecektir. Ayni zamanda korozyona dirençli isi degistiricilerin, iyi mekanik özelliklere sahip olan ve kolay ve etkili bir sekilde monte edilebilen daha ucuz temel materyallerden üretilmesi istenebilir. Ayrica bir isi degistiricinin yüksek oranda korozif akiskan ile temas halinde olan tüm parçalarinin örnegin plakalarinin ve birlesme yerlerinin esit derecede yüksek korozyon direncine sahip olmasi istenebilecektir. Ayrica yüksek oranda korozif akiskanlar ile temas halinde olan isi degistiricilerin yorulmaya ve korozyona karsi daha dirençli iç parçalarinin elde edilmesi istenebilecektir. Ayni zamanda plakali bir isi degistiricinin iç kismina uygulanan korozyona ve yorulmaya karsi dirençli materyallerin bulunmasi istenebilecektir, bu materyaller iyi adezyon sergiler.

Ancak, tantal ile kapli önceden bilinen plakali isi degistiriciler ile karsilasilan bir problem, tantal kaplamanin düsük asinma ve yipranma direncidir. Bu durum sonuç olarak korozyon önleyici tantal kaplamanin özellikle bir plaka demetindeki iki plaka arasindaki temas noktalarinda yipranmasi ile sonuçlanir. Kaplama artik baz metali kaplamadiginda korozyon hizli bir sekilde ilerler ve korozyona ugramis plakalarin degistirilmesi gerekir.

Kisa Açiklama Önceki teknigin olasi kisitlamalarini en azindan kismen bertaraf eden bir plakali isi degistiricisi saglamak mevcut bulusun bir amacidir.

Bu amaç, isi degistirici plakalarin en azindan kismen tantal içeren bir bilesik ile kaplanmasi ve kaplama islemi sonrasinda söz konusu plakalarin, tantal yüzeyin sertligini ve yipranma direncini > 600 HV olan bir yüzey sertligine çikartmak amaciyla 850-950°C'Iik bir sicaklikta amidlerden seçilen nitritleri içeren gaz atmosferde muamele edilmesi ile karakterize edilen istem 1'in giris kismina göre plakali bir isi degistiricinin üretimine yönelik yöntem ile saglanmistir.

Bu yöntem ile yüksek ölçüde korozif ortamlarin islenmesini ve isi degistiricinin ömrünün artmasini mümkün kilan korozyona karsi daha dirençli ve sizdirmaz bir plakali isi degistirici elde edilir. Ayrica, yöntem iyi mekanik özelliklere sahip olan daha ucuz temel malzemelerinden yapilan korozyona karsi dirençli isi degistiricileri saglayabilir. Yöntem sayesinde, isi degistiricinin yüksek ölçüde korozif akiskan ile temas halinde olan tüm parçalari örnegin plakalar ve birlesme yerleri esit sekilde korozyona karsi yüksek ölçüde dirençlidir ve yüksek asinma ve yipranma direncine sahiptir. Ayrica, isi degistiricilerin yüksek ölçüde korozif akiskan ile temas halinde olan yorulmaya ve korozyona karsi daha dirençli iç parçalari elde edilir ve ayni zamanda yüksek asinma ve yipranma direnci elde edilir. Bu durum özellikle, plaka demetindeki bitisik iki plaka arasindaki temas noktalarinda degerlidir.

Bulusun bir düzenlemesine göre plakalar, 900°C'Iik bir sicaklikta amidlerden seçilen nitritler ile muamele edilir.

Bulusun bir baska düzenlemesine göre nitritler, üre, asetamid ve formamid gibi amidlerden seçilir.

Bulusun diger bir düzenlemesine göre kaplama, > 1000 HV olan bir yüzey sertligine sahiptir.

Bulus ayni zamanda yönteme göre üretilen bir plakali isi degistirici ile ilgilidir.

Mevcut bulus ile isi degistiricilere yönelik basit sert temel malzemeleri örnegin paslanmaz çelik ve karbon çeligi kullanilabilir ve tantal içeren bir kaplama ile yüksek ölçüde korozif akiskanlara karsi korozyona karsi dirençli hale getirilebilir ve yine de özellikle bitisik iki plaka arasindaki temas noktalarinda önceki düsük asinma direnci ve yipranma direnci problemlerinden kaçinilabilir.

Sekillerin Kisa Açiklamasi: Bulus, ekli sematik sekillerin referansi ile daha detayli açiklanacaktir, burada: Sekil 1 bir plakali isi degistiricinin yandan görünüsünü sematik olarak gösterir.

Sekil 2, Sekil 1'deki plakali isi degistiricinin üstten görünüsünü sematik olarak gösterir.

Sekil 3, Sekil 1'deki plakali isi degistiricinin isi degistirici bir plakasini sematik olarak gösterir.

Sekil 4, Sekil 3'teki isi degistirici plakanin contalar ile saglanmis halini gösterir.

Bulusun Düzenlemelerinin Detayli Açiklamasi Sekiller 1 ve 2, birbirlerinin bitisiginde saglanan isi degistirici plakalara (3) sahip bir plaka demeti (2) içeren bir plakali isi degistiriciyi (1) açiklar. Plaka demeti (2) sirasiyla bir çerçeve plakasi ve bir basinç plakasi olusturabilen iki bölme plakasi (4 ve 5) arasinda saglanir. Bölme plakalari (4 ve 5), plaka demeti (2) dogru ve bölme plakalari (4 ve 5) boyunca uzanan baglama civatalari (6) vasitasiyla birbirlerine dogru bastirilir.

Baglama civatalari (6), disler içerir ve plaka demeti (2), dolayisiyla kendiliginden bilinen bir biçimde somunlarin (7) baglama civatalarinin (6) üzerine vidalanmasi yoluyla sikistirilabilir. Açiklanan düzenlemede dört baglama civatasi (6) gösterilir. Baglama civatalarinin (6) sayisinin çesitlilik gösterebilecegi ve farkli uygulamalarda farkli olabilecegi bilinmelidir.

Plakali isi degistirici (1) açiklanan düzenlemelere göre ayni zamanda bir birinci ortama yönelik bir birinci giris yuvasi (8) ve bir birinci çikis yuvasi (9) ve bir ikinci ortama yönelik bir ikinci giris yuvasi (10) ve bir ikinci çikis yuvasi (11) içerir. Giris ve çikis yuvalari (8-11) açiklanan düzenlemelerde bölme plakalarindan (4) biri ve plaka demeti (2) boyunca uzanir. Yuvalar (8-11) birçok farkli sekilde ve ayni zamanda ikinci bölme plakasi (5) boyunca yerlestirilebilir. paslanmaz çelik veya planlanan uygulama için uygun olan baska herhangi bir materyalden üretilebilir.

Her bir isi degistirici plaka (3) bir isi aktarim alani (12) ve isi aktarim alaninin (12) etrafinda ve disinda uzanan bir kenar alanini (13) içerir. Isi aktarim alani (12) açiklanan düzenlemede isi degistirici plakanin (3) üzerinde önemli ölçüde merkezi olarak konumlandirilmistir ve bilinen bir biçimde dairesel çikinti ve çukurlardan olusan bir oluk (14) ile saglanir. Oluk (14) metal levhanin basinçla kaliplanmasi yoluyla elde edilir.

Açiklanan düzenlemede oluk (14) yalnizca isi aktarim alaninin (12) yukarisindan yatik biçimde uzandigi sekilde sematik olarak gösterilmistir. Olugun (14) ayni zamanda önemli ölçüde dairesel çikinti ve çukurlarin örnegin kendiliginden bilinen kilçik sablonu boyunca daha komplike uzantilarini içerebilecegi bilinmelidir. Ayni zamanda önemli ölçüde yassi bir isi aktarim alanina sahip isi degistirici (3) bu bulusun kapsaminda kullanilabilir.

Her bir isi degistirici plaka (3) ayni zamanda birkaç yuva deligi (15), açiklanan düzenlemede isi degistirici plaka (3) boyunca uzanan ve kenar alaninin (13) içerisinde ve yakininda konumlandirilan dört yuva deligini (15) içerir. Yuva delikleri (15) isi degistirici plakanin (3) ilgili bir kösesinin yakininda konumlandirilir ve plakali isi degistiricinin (1) yukarida bahsedilen giris ve çikis yuvalari (8-11) ile büyük ölçüde es merkezlidir. yuvasi (9) ile iletisim halinde olan birinci plaka araliklarinin (16) ve ikinci giris yuvasi (10) ve ikinci çikis yuvasi (11) ile iletisim halinde olan ikinci plaka araliklarinin (17) olusturulacagi sekilde saglanir, bakiniz sekiller 1 ve 6. Birinci ve ikinci plaka araliklari (16 ve 17) plaka demetinde (2) birbirini izleyen bir sirada saglanir.

Plaka araliklarinin (16, 17) bu türden ayrilisi, isi degistirici plakalarin (3) basinçla kaliplanmasi esnasinda olusturulan conta kanallari (19) içerisinde uzanan bir veya birkaç conta (18) vasitasiyla elde edilebilir. Her bir isi degistirici plakanin (3) conta kanali (19), sekil 3'te görülebildigi gibi isi aktarim alaninin (15) etrafinda ve yuva deliklerinin (15) her birinin etrafinda uzanir. Açiklanan düzenlemelerde, her bir isi degistirici plakada (3) plakali isi degistiricinin (1) montaj isleminden önce bir conta (18) saglanir. Conta (18) contanin (18) isi aktarim alanini (12) ve yuva deliklerinden (15) ikisini ve ayni zamanda geriye kalan iki yuva deliginin (15) her birini kapsayacagi sekilde conta kanalinin (19) bir parçasinda uzanir. Conta (18) dolayisiyla conta (18) vasitasiyla birbirinden sinirlandirilan üç ayri alani olusturur. Contanin (18) tek bir conta (18) olarak sekillendirilmesinin sart olmadigi ancak ayni zamanda birkaç farkli contadan olusabilecegi bilinmelidir.

Montaj islemi esnasinda, her bir ikinci isi degistirici plaka (3) örnegin merkezi normal bir eksen etrafinda veya merkezi boylamsal bir eksen etrafinda 180“ döndürülebilir.

Akabinde isi degistirici plakalar (3) sikistirilir, böylece istenen birinci ve ikinci plaka araliklari elde edilir. Plaka demetinde (2) birinci ortam, birinci giris yuvasinin (8) içinden, birinci plaka araliklarinin (16) içinden ve birinci çikis yuvasinin (9) içinden disa dogru uygulanabilir. Ikinci ortam, ikinci giris yuvasinin (10) içinden, ikinci plaka araliklarinin (17) içinden ve ikinci çikis yuvasinin (11) içinden disa dogru uygulanabilir.

Iki ortam örnegin sekiller 2 ve 3'te gösterildigi sekilde bir ters akim akisi veya birbirleriyle baglantili olarak paralel bir akis içerisinde nakledilebilir.

Açiklanan düzenlemelerde yuva delikleri (15) silindirik veya büyük ölçüde dairesel bir sekle sahiptir. Ancak yuva delikleri (15) ayni zamanda asagi yukari yuvarlatilmis köseler ile uygun olarak diger herhangi bir normal veya normal olmayan sekle, örnegin oval sekle veya poligonal sekle, örnegin bir üçgen, bir kare, bir besgen vb. sekle sahip olabilir. açiklanan yuva deliklerinden (15) daha az veya daha fazlasini içerebilir. Ayrica, bulus giris elemanlarinin ve çikis elemanlarinin plaka demetinin farkli yanlarina baglanabildigi yuva delikleri (15) olmaksizin plakali isi degistiricilere uygulanabilir.

Bulusa göre yukarida açiklandigi sekilde bir plakali isi degistiriciye yönelik bir plaka yüksek ölçüde korozif akiskan ile temas halinde olmak üzere isi degistirici plakalarin (3) yüzeylerine uygulanan tantal içeren bir bilesik, tercihen metal tantal, tantal oksit ve/veya tantal nitrür ile kaplanir. Tercih edilen bir düzenlemede tantal içeren bilesik metal tantal ve/veya tantal oksit, tercihen metal tantaldir. Tantal kaplamanin metal tantaldan yapilmis olmasi halinde kaplamanin en üstteki parçasi oksitlenmistir ve dolayisiyla tantal oksittir.

Kaplama bulusa göre tercihen Kimyasal Buhar Birikimi (CVD) vasitasiyla uygulanabilir.

Temel bir CVD prosesi asagidaki adimlari içerebilir: 1) reaktan gazlarin ve seyreltken etkisiz gazlarin önceden tanimlanmis bir karisimi belirtilen bir akis hizinda reaksiyon haznesine uygulanir; 2) gaz türleri substrata dogru hareket eder; 3) reaktanlar substratin yüzeyinde emilir; 4) reaktanlar filmi olusturmak üzere substrat ile birlikte kimyasal reaksiyona ugrarlar; ve 5) reaksiyonlarin gaz özelligindeki yan ürünleri ayristirilir ve reaksiyon haznesinden çikarilir.

Mevcut bulusa göre yüksek ölçüde korozif akiskanlara yönelik kullanilmak üzere düzenlenen akis kenarlarinin en az birinde yüzeylere uygulanan tantal içeren kaplama daha çok tercihen 15-25 pm degerinde birfilm kalinligina sahiptir.

Nitrojen veya karbon tasiyan gazlar ile demir ve çeligin termo-kimyasal yüzey islemleri, sirasiyla nitritleme veya karbonlama olarak adlandirilan bilinen proseslerdir. Nitrojenli karbonlama, karbon ve nitrojen tasiyan bir gazin kullanildigi prosestir. Bu prosesler genelde demir ve düsük alasimli çelik ürünlerin sertligini ve yipranma direncini arttirmak amaciyla uygulanir. Çelik ürün, yüksek bir sicaklikta gazin ayristigi ve karbon ve/veya nitrojen atomlarinin çelik yüzeyden çelik materyale difüze oldugu bir süre boyunca karbon ve/veya nitrojen tasiyan bir gaza maruz birakilir. Yüzey yakin en distaki materyal, sertligi arttirilmis bir katmana dönüstürülür ve bu katmanin kalinligi, islem sicakligina, islem süresine ve gaz karisiminin bilesimine baglidir.

Mevcut bulusa göre plakalar (3), tantal içeren bir bilesik ile kaplandiktan sonra yaklasik 850-950°C`Iik bir sicaklikta ve en çok tercih edildigi üzere 900°Cilik bir sicaklikta nitrojen içeren bir gaz içinde yaklasik bir saat islenir. Nitrojen içeren gaz, amidlerden, özellikle üre, asetamid ve formamid gibi amidlerden seçilen nitritlerden seçilir.

Islem öncesinde tantal içeren katmanin sertligi, sertlik ölçer ile yaklasik 300 HV olarak ölçülmüstür. Nitrojen içeren gaz ile islendikten sonra tantal içeren katmanin yüzey sertligi, yaklasik 1500 HV olarak ölçülmüstür. Yüzeyden yaklasik 2 pm'lik bir mesafede tantal içeren katmanin sertligi, yaklasik 600 HV'Iik bir deger olarak ölçülmüstür. Bulusa göre plakalarin sertligi tercihen > 1000 HV'dir.

Bulus yöntemi ile önceden bilinen tantal kapli plakali isi degistiricilerden daha ucuza üretilen ve daha uzun kullanim ömrüne sahip olan korozyona dirençli plakali isi degistirici elde edilir. Tantal içeren kaplamanin sertlesmesi nedeniyle kaplamanin asinma direnci ve yipranma direnci arttirilir, bu durum da plakalar arasindaki temas noktalarinda özellikle degerlidir.

Bulus, açiklanan düzenlemeler ile sinirli degildir, fakat asagidaki istemler kapsaminda degisiklik gösterebilir veya modifiye edilebilir.

Claims (1)

1. ISTEMLER Birçok isi degistirici plaka (3) içeren bir plakali isi degistirici (1) üretmeye yönelik bir yöntem olup, burada isi degistirici plakalar (3) birbirlerine bitisik saglanirlar ve bir birinci ortama yönelik birinci plaka araliklari (16) ve bir ikinci ortama yönelik ikinci plaka araliklari (17) ile bir plaka demeti (2) olustururlar, burada isi degistirici plakalarin her biri asagidaki unsurlari içerir plaka demeti (2) boyunca uzanan yuvalari (8, 9, 10, 11) olusturan yuva delikleri (15), bir isi aktarim alani (12), isi aktarim alaninin (12) ve yuvalarin (8, 9, 10, 11) disinda uzanan bir kenar içinde uzanan bir conta kanali (19), ve burada bir conta (18), plakali isi degistiricinin (1) içinde bitisik bir plakaya (3) dogru sikica bitismek üzere conta kanalinin (19) içinde saglanir, özelligi isi degistirici plakalarinin (3), en azindan kismen tantal içeren bir bilesik ile kaplanmasi ve söz konusu kaplama sonrasinda plakalarin (3), tantal yüzeyin sertligini ve yipranma direncini > 600 HV olan bir yüzey sertligine yükseltmek amaciyla 850-950°C'lik bir sicaklikta amidlerden seçilen nitritleri içeren gaz atmosferinde islenmesi ile karakterize edilmesidir. Istem 1'e göre plakali isi degistirici üretimine yönelik yöntem olup, özelligi plakalarin (3), 900°C'lik bir sicaklikta amidlerden seçilen nitritler ile muamele edilmesi ile karakterize edilmesidir. Istem 1 veya 2'ye göre plakali isi degistirici üretimine yönelik yöntem olup, özelligi nitritlerin, üre, asetamid ve formamid gibi amidlerden seçilmesi ile karakterize edilmesidir. Istem 1,e göre plakali isi degistirici üretimine yönelik yöntem olup, özelligi kaplamanin, > 1000 HV olan bir yüzey sertligine sahip olmasi ile karakterize edilmesidir. Istemler 1-4'ten herhangi birinin yöntemine göre üretilen plakali isi degistiricidir.