194989. lajstromszámú szabadalom • Csőköpenyes hőcserélő
194989 1 A találmány tárgya csőköpenyes hőcserélő, különösen vízmelegítő, amely a fűtőközeg befogadására csonkokkal ellátott köpenytérrel, a felmelegítendő víz befogadására fedelekkel lezárt csőtérrel rendelkezik. A vízmelegítő készülékek számos megoldása ismert. Alkalmazzák például az átfolyós rendszert, amikor a víz egy hőcserélőn átfolyva és felemelegedve közvetlenül felhasználásra kerül. A fogyasztási csúcsok kiegyenlítésére be lehet iktatni egy tárolótartályt is. A hőcserélő elhelyezhető magában a tárolótartályban is. Problémát jelentenek viszont — különösen kemény vizek esetében — a kielégítés soráQ. kiváló ásványi sók, amelyek a hőátadó felületekre lerakódva a hőátadást lerontják. Szükségessé vált olyan vízmelegítő kidolgozása, amely a mérsékelt hőátadási tényező, illetve a viszonylag nagy hőátadó felület következtében nem érzékeny a vízkő lerakódására és könnyen tisztítható. Ezeket a feltételeket kielégíti az úgynevezett csőköpenyes hőcserélő, amely relatív nagy űrtartalma következtében a tárolótartály szerepét is ellátja. Az eddig ismert csőköpenyes hőcserélőknek gazdaságossági, technológiai és üzemeltetési szempontból számos hátránya van. Ezek között mindenféleképpen meg kell említeni a felmelegítendő vízzel érintkező drága korrózióálló anyag gazdaságtalan felhasználását. A fűtőközeg nyomása ugyanis az esetek jó részében nagyobb, mint a felmelegítendő vízé, tehát a hengeres tartály a szilárdságtanilag kedvezőtlen külső nyomásterhelésnek van kitéve. A szükséges falvastagságot merevités nélküli belső palást esetén a szilárdságtanban ismeretes stabilitási kritérium alapján kell meghatározni pl. az MSZ 13824-66 sz. magyar szabvány szerint. A merevités nélküli, külső nyomásra igénybevett palást szükséges falvastagsága jelentősen nagyobb, mint az ugyanakkora belső nyomásra igénybevett palásté. A fenti fogyatékosság kiküszöbölésére szolgál a palást merevítése pl. az MSZ 13826-66 magyar szabványban is ismertetett merevítőgyűrűk felhelyezésével, a külső és belső palást egymáshoz horgonyzásával, vagy a belső palást hullámositásával, amelyet az 512707/1971 számú svájci szabadalom ismertet. A felsorolt merevítési megoldások közös hátránya, hogy kivitelezésük gyártástechnológiai szempontból nehézkes, a hullámosítás esetén drága berendezést igényel, a külső és belső palást egymáshoz rögzítése esetén pedig a gyártási hibák lehetősége nő meg. A felsorolt megoldásoknak üzemviteli hátrányai is vannak. Tárolós melegviztermelő berendezések jóságának lényeges jellemzője a hötárolási hatásfok, amely annál nagyobb, minél kisebb kisütés közben a beáramló friss víz keveredése a meleg vízzel. A vízszintes helyzetű hőcserélőbe alul belépő hideg víz akadálytalanul végigáramolhat a hőcserélő 2 2 mentén és keveredve a kilépő meleg vízzel, a hőtárolási hatásfokot rontja. Egyes megoldásoknál (hullámosított palást) további üzemviteli hátrányként jelentkezik a nehézkes tisztíthatóság. A találmány célja olyan csőkőpenyes hőcserélő, különösen vízmelegítő, amely a korábban ismert megoldásoknak gazdasági és technológiai hátrányait — amelyek a rozsdamentes acélból készült vastag palástból, illetve gyártástechnológiai problémákból erednek — kiküszöböli. A célkitűzéshez tartozik olyan megoldás kidolgozása, amelynek eredményeként a vízkő külső beavatkozás nélkül leválik a palástról. Feladata a találmánynak a célkitűzésen belül az is, hogy a vízkő könnyen eltávolítható legyen és ezenkívül a megoldás a hötárolási hatásfok szempontjából is előnyösnek bizonyuljon. A kitűzött célnak megfelelően a találmány szerinti csőkőpenyes hőcserélő, különösen vízmelegítő, oly módon van kialakítva, hogy a csőtérben a csőtér tengelyére merőleges tárcsákból és a csőtér tengelyével párhuzamos bordákból álló merevítő betét van elhelyezve. Előnyösen a találmány szerinti csőköpenye.s hőcserélő további ismérve, hogy a merevítő betét és a palást belső felülete között terheletlen állapotban 0,05 D méretet meg nerr haladó rés van, valamint az, hogy a merevítő betét a csőtérböl kihúzható. Célszerűen a találmány szerinti hőcserélő további ismérve, hogy a merevítő betét 0,9—0,98 D átmérőjű, egymástól 0,5—2 D távolságban elhelyezett tárcsákból áll. A találmány szerinti berendezés legfőbb előnye, hogy a drága rozsdamentes acélt gazdaságosan és emellett technológiailag egyszerűen előállítható módon használja fel, valamint az, hogy a sima belső felület eredményeként könnyen tisztítható. További előnye a megoldásnak, hogy a geometriai viszonyok alkalmas megválasztásával elérhető, hogy a vízkő külső beavatkozás nélkül leváljon a palástról. Kedvező továbbá, hogy a hőcserélőben lévő víz keveredését megakadályozza, ezálta a hőtárolási hatásfok javul. Az említett előnyöket a találmány szerinti hőcserélő úgy teszi lehetővé, hogy a csőtérbcn elhelyezett betét a külső nyomásterhelés által kényszerített palást alakváltozása során a palást belső felületén felfekszik. A tisztítás, illetve öntisztulás szempontjából kedvező kialakításnál a merevítő betét a csőtérből kihúzható, és a merevítő betét és a paláit belső felülete között terheletlen állapotban 0,05 D méretet meg nem haladó rés van. Az a kivitel, amelynél a merevítő betét a hőcserélő hossztengelyére merőleges, 0,9—0,98 D átmérőjű, egymástól 0,5—2 D távolságban elhelyezett tárcsákból áll, a hötárolási hatásfok szempontjából előnyös. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
