185137. lajstromszámú szabadalom • Ellenáramú csőköteges hőcserélő lágyan illeszkedő tömítőrendszerrel
1 185 137 2 A találmány többjáratú, tiszta ellenáramú csőköteges hőcserélő kialakítására vonatkozik, mely lágyan illeszkedő és nagy rugalmassággal rendelkező tömítési rendszerrel bír, miáltal a hőcserélő készülékek köpenyterének többjáratúvá tételéhez szükséges hosszterelő válaszlemez és a hőcserélő köpeny közötti tökéletes tömítések hozhatók létre. A hőcserélőket általában a vegyi, az energia, a kőolaj és földgázipar igen széles körben alkalmazza. Jelen találmány elsődlegesen csőköteges hőcserélőkre, ezen belül célszerűen az úszófejes, a merev csőkötegfalas, a lencse- vagy tömszelence hőtágulás kiegyenlítővel és „U” csővel rendelkező készülékekre vonatkozik, melyek fekvő, álló vagy ferde elrendezésűek lehetnek. A hőcserélési műveletekben általában a folyadék, gőz vagy gáz halmazállapotú közegek hőtartama, tömegarányai és egyéb jellemzői igen eltérőek. Ezért főleg gazdasági okok miatt a hőcserélők cső- és köpenyterét válaszlemezekkel többjáratúra osztják. A hőcserélők többjáratúvá tételére általában sík válaszlemezeket alkalmaznak, melyek meglehetősen nagy tűréshatárokon belül illeszkednek a hőcserélőköpeny felületéhez. A válaszlemez élének nagyolt, durva felületi megmunkálása, valamint a megmunkálatlan hengeres hőcserélőköpeny között levő, általában 5-8 mm szélességű és a hőcserélő köteg 5- 5,5 m hosszában végigfutó rések közötti tömítéseknek 1 bar nyomáskülönbség és 500- 550 °C közeghőmérséklet esetén is liermetikus tömör zárást kell biztosítaniok. A hatékony hőátadás szempontjából a rések hermetikus tömítése rendkívül fontos, mivel ezek a tömítések akadályozzák meg az egymást követő járatokban áramló, részben már lehűlt, vagy felmelegedett közegek visszakeveredését. Ismeretes, hogy fázisváltozás-menles közegek hőcseréje cselén a hőátadás nagyságát a hőcserélőben létrehozott áramlási irányok jelentős mértékben befolyásolják. Ellenáram mellett, azaz ha a hőcserélő csövekben folyó áramlás iránya ellentétes a hőcserélőköpenyben folyó áramlás irányával, a hőcserélőt létrehozó hajtóerő, azaz a hőmérsékletkülönbség, mindig nagyobb, mint egyenáram esetén, tehát amikor a csövekben és a köpenyben folyó áramlás iránya megegyezik. Az ellenáram - okozta hajtóerő növekedés előnye azonban csak akkor érvényesül, ha a válaszlemez és a hőcserélőköpeny közötti tömítés hermeíikus zárást biztosít, mivel ellenkező esetben az áramlás rövidrezáródása az ellenáram alkalmazásából folyó előnyöket lerontja. A válaszlemezek és a hőcserélőköpeny közötti tömítések kialakítására ismert megoldás szerint a hosszterelő élére rugalmas gumi, műanyag, pl. teflon tömítőtesteket alkalmaznak. Ilyen megoldást ismertet H. Titze: „Vegyipari Készülékek Szerkezeti Elemei” című mű 204. oldal 162/a és 162/b ábrák. (Műszaki Könyvkiadó, 1966. Budapest), E megoldás nagy rugalmassága és puha illeszkedési képessége miatt ugyan hermetikus zárást biztosít, de mivel a gumit és műanyagot legfeljebb 100 °C-ig , a teflont pedig 260 °C-ig lehet igénybe venni károsodás nélkül, ez a körülmény nagyon behatárolja az alkalmazhatóság körét. További ismert megoldás az ún. lemezszalag tömítés-rendszer, mint amiyent G. L. Vihman, Sz. A. Kruglov „Osznovi Konsztruirovanja Apparatov i. Massin Neftepere-abatibajosih Zavodov” c. mű (Gosztoptehidat Moszkva 1962.) 160. o. 130. ábra, továbbá „Kempchen Dichtungen” c. katalógus) Oberhausen, NSZK 1977.) katalógus 45. o. 5.7. pont 1. ábra „Trennblech-Dichtungen für Hochleistungs Wärmetauscher” fejezet cím alatt ismertet. E megoldások lényege, hogy a hosszterelő élére rgy-négy db igen vékony (0,1 -0,2 mm) acél lemezr/alagokat erősítsenek, amelyeket a nyomáskülönbség eredő ereje szőrit a hőcserélőköpeny belső felületéhez. Ez a megoldás legfeljebb 5 mm résszé- 1 ességig és az acéllemezek hőmérséklet határáig alkalmazható. A kemény fém- tömítő anyag miatt hermetikus zárást ez a megoldás nem biztosít, csupán a résveszteségek csökkentésére alkalmas. a hermetikus zárás elengedhetetlen feltétele, hogy a lemezek saját rugalmasságukból, valamint a nyomáskülönbségből származó nyomóerők együttese a tömítőanyagot olyan deformált állapotban tartsák, hogy a tömítőfelület, - jelen esetben a megmunkálatlan hőcserélőköpeny, - egyenetlenségeit maradéktalanul kitöltse. Ha ugyanis valahol ez nem következik be, akkor ott szivárgás, csöpögés, átfolyás keletkezik. E megoldásnál, - mivel a tömítés deformált állapotban való tartásához viszonylag igen kis erő áll rendelkezésre, ~ csak élszerű (0,02 mm vagy ennél kisebb szélességű) tömítés, illetve tömítőfelület illeszkedés (felfekvés) eseten érhető el a hermetikus zárás, mivel ekkor keletkezik megfelelő mértékű tömítőanyagdeformáció. Azonban minthogy a rések és a tömítőanyag (lett ezfal) gyártási tűrése általában ±0,75 mm, ezért az. élszerű felfekvés, illeszkedés gyakorlatilag nem biztosítható és ez kizárja a tökéletes hermetikus zárás létrehozását. A találmány a felsorolt hiányokon kíván javításokat eszközölni és a kitűzött cél elérésére olyan megoldást ad, melynél célszerűen egyenszilárdságú laprugók rendszere és lágy, puha illeszkedési képességgel rendelkező, sajátos kialakítású tömítőanyag már eleve deformált és ebben az állapotban való tartása mellett tökéletes tömítést biztosít. A laprugók úgy vannak megválasztva, hogy 550 °C közeghőmérsékleten is megfelelnek és az említett hőt a lágy tömítőanyag is tűri. Az egyensziláalságú laprugók állal kifejteit nyomóerőnek mind a szerelési, mind az üzemi állapotban elégségesnek kell lennie a lágy tömítésekben előzetes deformáció létrehozására, tehát akkorának kell lennie, hogy a tömítőanyag a tömítőfelület egyenetlenségeit maradéktalanul kitöltse és a lágy tömítést üzemi állapotban is deformált helyzetben tartsa, ugyanakkor a laprugók és a lágy tömítések ellenálljanak a leggyakrabban előforduló korróziót okozó közegeknek. A találmány szerinti megoldásnál az illeszkedési képességét azbeszt vagy aluminiumoxid szálakból fonással előállított négyzet, kör, vagy egyéb keresztmetszetű lágy tömítőanyag szolgáltat-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
