184487. lajstromszámú szabadalom • Hőcserélő járathatárolókkal, térelválasztókkal és hozzájuk képest megfogott zárólapokkal, valamint eljárás ilyen hőcserélő kialakítására
1 184 487 2 A találmány tárgya hőcserélő járathatárolókkal, térelválasztókkal és hozzájuk képest tömítetten és rögzítetten megfogott zárólapokkal. Tárgya még a találmánynak eljárás ilyen hőcserélő kialakítására, járathatárolók és térelválasztók zárólapokhoz képesti tömített és rögzített megfogására. 36298-2047 AS A két vagy több áramló közeg között különböző transzportfolyamatokat megvalósító berendezések, például a vegyipar, az élelmiszeripar, valamint a hőtechnika különböző ágaiban alkalmazott hőcserélők közös jellemzője, hogy a hőtranszportban résztvevő közegek járathatároló és/vagy térelválasztó elemekkel egymástól elkülönitve közegvezető járatokban áramlanak. Ezeket az elkülönített járatokat a zárólappal oly módon kell lezárni, hogy a lezárás kielégítse a szilárdsági követelményeket, másfelől folyadék és gáztömör legyen. Egyszerű csöves hőcserélők esetén például a térelválasztóelemeket — a csöveket - , továbbá az őket kétoldalt lezáró zárólapokat — a csőkötegfalakat — szivárgásmentesen és megfelelő mechanikai szilárdsággal kell egymáshoz csatlakoztatni. Az ilyen transzportfolyamatokat megvalósító berendezések gyártástechnológiájában szinte egyeduralkodóvá vált, hogy a zárólapokat öntéssel hozzák létre. Ez azonban a járathatároló és/vagy térelválasztó elemeknek a zárólapon való rögzítésével kapcsolatban újabb és mindez ideig nehezen megoldhatónak bizonyuló nehézségeket vetett fel. Vannak például olyan jól bevált és régóta alkalmazott anyagok, amikből a járathatároló és/vagy térelválasztó elemeket minden igényt kielégítően lehet kialakítani, amelyek azonban a zárólap önthető anyagához nem tapadnak kellőképpen. Ebben az esetben sem a kellőképpen tömített, sem pedig a kellő mechanikai szilárdságú kapcsolat nem jön létre. Ez a technológia tehát a jólbevált anyagok egy részét kizárja az alkalmazásból. Másik gond az öntéssel együttjáró és a járathatároló és/vagy térelválasztó elemeket igénybe vevő igen erős hőhatás. Ez még műgyanták esetében is fellép, mert a reakcióhő is gyakran meghaladja például a 100 °C-t. Az öntéssel kapcsolatos harmadik nehézség a kikeményedés, illetve megszilárdulás közbeni alakváltozás, zsugorodás. Mindennek szemléltetésére hivatkozunk a 166.017 sz. magyar szabadalmi leírásra, amely térelválasztó elemek és a zárólapok összeerősítésével foglalkozik. Itt a térelválasztó elemek élei és a zárólapok között a kapcsolat öntvények alkalmazásával jön létre, azaz a zárólapot öntéssel alakítják ki. Fémből készült térelválasztó elemek és fémolvadékból kialakított zárólap esetén szivárgásmentes kapcsolat jön létre. Kifogástalan ez a kapcsolat akkor is, ha a térelválasztó elemek alaktartóak. Az öntéssel kialakított zárólap zsugorodása miatt fellépő erők hatására a térelválasztó elemek ugyanis csak rugalmasan deformálódnak, így a zárólappal való kapcsolatuk még csak jobb lesz, megbízható zsugorkötés jön létre. A napjainkban egyre gyakrabban alkalmazott műanyag csöves hőcserélő esetén azonban már számos probléma jelentkezik. A műanyagok fémekhez viszonyított rossz hővezetési tulajdonsága miatt a műanyagcső falvastagságát a lehető legkisebbre kell csökkenteni. Ez azonban rontja a csövek alaktartóságát. Az öntéssel kialakított zárólap ugyan körülveszi a térelválasztó elemeket és rájuk is zsugorodik, de ennek az erőnek a hatására a térelválasztó elem szabálytalan és maradó alakváltozást szenved. Emiatt nem jön létre olyan tömítettség, amely megbízhatóan szivárgásmentes lenne. A működés közbeni höfeszültség és üzemi nyomás hatására a műanyag térelválasztó elemek kúszása miatt a tömítetlenség és a megfelelő mechanikai szilárdság hiánya csak tovább fokozódik. Polietilén vagy políoximetilén alkalmazása az a példakénti eset, amikor az ilyen anyagú járathatároló és/vagy térelválasztó elemek és az öntéssel kialakított zárólapok között nem jön létre összeköttetés, mert az ilyen műanyagok nem vagy csak igen nehezen ragaszthatok. De miután az ilyen anyagok hőrelágyulók, alaktartóságuk is csökkent és a zsugorkötés sem tud kialakulni. Tovább súlyosbodik a helyzet, ha lemezes hőcserélőt akarunk előállítani, ahol a térelválasztó elemek sík lapok. A lemezek közötti hézagokat közbe helyezett tömítésekkel és tömítőerő alkalmazásával zárjuk le, a zárólap pedig a tömítések. Más megoldás esetében a zárólapot lemezek végének összehegesztésével alakítják ki. Ekkor viszont a zárólapokat csak meghatározott, körhenger vagy lapalakú térelválasztó elemek esetén és akkor is csak bizonyos méretviszonyok mellett lehet kialakítani. Figyelembe kell venni a résméreteket, a térelválasztó elemek közötti távolságot stb., amit nem lehet tetszés szerint megválasztani. Mindez nemcsak bonyolulttá, költségessé és meghibásodásra hajlamossá teszi az ilyen célszerű konstrukciós kialakítású hőcserélőket, de korlátozza a térelválasztó elemek méreteinek csökkentését, azaz az egységnyi térfogatban elhelyezhető hőátadó felület mértékét is. Ezeknek a nehézségeknek a kiküszöbölése, de legalábbis enyhítése már régóta újabb és újabb megoldások kidolgozására ösztökéli az ezzel a szakterülettel foglalkozó szakembereket. Az 1 479 420 sz. német szabadalmi leírás csöves hőcserélőt mutat, de zárólapját hőrelágyuló szintetikus műgyantából öntéssel hozzák létre. A kellő mechanikai szilárdsághoz és tömítettséghez azonban csak az anyagok igen szűk köre alkalmazható: a csöveknek fémből kell lenniük, műanyagként pedig poiihidroxil-fenol poligliodil étere lehet csak. Ugyanez a helyzet a 2 267 868 sz. francia és a 2 055 255 sz. német szabadalmi leírás esetében. Az előbbi csöves hőcserélője esetében az öntéshez használt minta segítségével igyekeznek javulást elérni, az utóbbi lemezes hőcserélőjénél pedig a hőcserélő-csomagot a kiöntés előtt keretszerkezetbe foglalják. A járathatároló elemek és a zárólap közötti kapcsolódás nehézségeit azonban ez nem sokat enyhíti, az alkalmazható anyagok körét nem szélesíti. A hőcserélő csöveinek kiöntés előtti és közbeni 5 10 15 20 25 30 31 40 4E 5C 55 60 65 2
