将涂料施涂到热交换器的内表面制造技术

一种用于涂覆热交换器的内表面的系统，该系统包含：用于储存涂料溶液的槽，泵，用于将该涂料溶液供应到该热交换器的来源管线，和将该涂料溶液的剩余部分返回到该槽的返回管线。该系统可以包含用于将预处理溶液供应到该热交换器的预处理管线，和用于将水供应到该热交换器的水管线。空气压缩机可以连接到该热交换器来从该热交换器驱动该涂料溶液、该预处理溶液或该水。或该水。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】将涂料施涂到热交换器的内表面
[0001]交叉参考的相关申请
[0002]本申请要求2019年4月12日提交的美国临时申请序列号16/382,717的权益，其全部内容和主旨整体上通过参考引入本文，如同完整地在下面阐述一样。


[0003]本专利技术总体上涉及用于将涂料施涂到水加热装置的热交换器的内表面的系统和方法。

技术介绍

[0004]热水器通常用于提供热水供应。热水器可以用于许多不同的住宅、商业和工业应用。热水器可以将热水提供给许多不同的方法。例如，住宅中的热热水器可以用于自动洗衣机、自动洗碗机、一个或多个喷头和一个或多个水槽龙头。热水器也可以用于加热水池和用于多种商业和工业应用。热水器通常从市政来源或从井中输入水。这些水源都会包括矿物例如钙和镁。这些矿物在水中的存在导致热水器和下游器具的表面上的矿物污垢沉积物的聚集(“结垢”)。矿物污垢沉积物在加热水的位置特别明显，例如在热水器的热交换器中。例如，矿物污垢沉积速率通常在高于140
°
F的温度(热水器中的常规温度)增加。热交换器中的矿物污垢沉积物是特别的问题，因为该沉积物抑制传热和因而对热交换器的效率产生不利影响。
[0005]矿物污垢沉积物会在多种热水器中发生，包括水箱热水器和无水箱热水器二者。可以将水处理组合物添加到热水器中来改善矿物污垢沉积的发生率，但是，这些组合物通常需要经时监控和补充以及增加了热水器的维护成本。因此，期望与矿物污垢沉积物相关问题的其他解决方案。

技术实现思路

[0006]总体上，在一方面中，本专利技术涉及用于涂覆热交换器的内表面的系统，其中该热交换器不浸入在涂料溶液的槽中。该系统包含用于储存涂料溶液的槽，该槽连接到来源管线和返回管线；和连接到该槽的泵，该泵经配置来将该涂料溶液从该来源管线驱入该热交换器中，在这里该涂料溶液涂覆该热交换器的内表面，然后穿过该返回管线将该涂料溶液返回该槽。
[0007]在另一方面中，本专利技术总体上可以涉及一种用于涂覆热交换器的内表面的系统，其中该热交换器浸入涂料溶液的槽中。该系统包含用于储存涂料溶液的槽，包含掩蔽箱入口和掩蔽箱出口的掩蔽箱，该掩蔽箱经配置来包含该热交换器，以使得热交换器入口连接到该掩蔽箱入口，和热交换器出口连接到该掩蔽箱出口。来源管线经配置来连接到该掩蔽箱入口，和返回管线经配置来连接到该掩蔽箱出口。泵连接到该来源管线，并且经配置来将该涂料溶液泵送过该来源管线，穿过该掩蔽箱入口和穿过该热交换器入口，在这里该涂料溶液涂覆该热交换器的内表面。该泵的压力驱使该涂料溶液穿过该热交换器，穿过该热交
换器出口，穿过该掩蔽箱出口，和穿过该返回管线到该槽。
[0008]在又一方面中，本专利技术总体上可以涉及一种涂覆热交换器的内表面的方法，该方法包括：将热交换器入口连接到来源管线，该来源管线连接到泵；将热交换器出口连接到返回管线，该返回管线进料到槽；和通过用泵将涂料溶液泵送过该来源管线，穿过该热交换器，和穿过该返回管线到该槽，来用该涂料溶液处理该热交换器的内表面。
[0009]这些和其他方面、目标、特征和实施方案将从下面的说明书和所附权利要求书而变得清楚可见。
附图说明
[0010]附图仅显示示例性实施方案和因此不认为对范围有所限制，因为示例性实施方案可以接纳其他同等有效的实施方案。附图所示的元件和特征无需按比例绘制，而是重点在于清楚地显示示例性实施方案的原理。此外，某些尺寸或位置可以放大来帮助视觉上表达这样的原理。在附图中，附图标记表示相似或相应的元件，但是无需相同。
[0011]图1显示了根据本专利技术的第一示例性实施方案的用于涂覆热交换器的内表面的系统。
[0012]图2显示了根据本专利技术的第二示例性实施方案的用于涂覆热交换器的内表面的系统。
[0013]图3A、3B、4、5和6显示了根据本专利技术的第三示例性实施方案的用于涂覆热交换器的内表面的系统。
[0014]图7显示了用于本专利技术的示例性实施方案的示例性控制器。
[0015]图8显示了根据本专利技术的示例性实施方案的用于涂覆热交换器的内表面的示例性方法。
[0016]图9A的柱状图显示了收集用于在未涂覆的热交换器和涂覆的热交换器中所测量的污垢厚度的实验数据。
[0017]图9B的柱状图显示了收集用于在涂覆的热交换器和未涂覆的热交换器中所测量的热效率的实验数据。
具体实施方式
[0018]通常，示例性实施方案提供了用抗矿物污垢沉积物形成的涂料来涂覆热交换器的内表面的系统和方法。热交换器通常具有由许多转弯或折叠组成的复杂几何形状，来优化该热交换器的传热效率。但是，热交换器的复杂几何形状使得难以用保护性涂料来涂覆该热交换器的内表面。一种方案可以是在热交换器的部件组装成完成的热交换器之前，涂覆该部件的内表面。但是，这种方案会具有挑战，表现在涂覆后，将热交换器的部件结合成完成的热交换器通常需要钎焊或焊接过程，这在某些情况中会损坏热交换器部件的内表面上的涂层。
[0019]另一方案是将整个完成的热交换器浸入涂料溶液中。一旦热交换器浸没在涂料溶液中，则该涂料溶液会连接到完成的热交换器的内表面和外表面。但是，这种方案具有缺点，在于在热交换器外表面上不需要涂料溶液，因为该外表面不暴露于含有矿物的水。所以，这种方案是浪费的，在于在涂料溶液非必需地施涂到热交换器的外表面。此外，将完成
的热交换器浸入涂料溶液中不能实现均匀涂覆，特别是沿着热交换器的内表面。
[0020]因此，包括将保护性涂料仅施涂到完成的热交换器的内表面的可选方案是优选的。特别地，提供将涂料溶液泵送入热交换器的方案优于前述方案，在于在它不是浪费的，和更一致的涂层施涂到热交换器的内表面。
[0021]矿物污垢沉积物倾向于沿着热交换器中的铜管的内表面形成，特别是当铜管加热时。但是，保护性涂层会抑制沿着热交换器的内表面形成矿物污垢沉积物。导热性涂层是优先的选择，以使得涂层对于热交换器的热效率的任何有害的影响最小化。因此，优选将导热涂层沉积到热交换器的内表面上的涂料溶液。例如，涂料溶液可以包含金属组分例如镍，其将与热交换器的铜管反应和在热交换器的内表面上形成保护性涂层。示例性的涂料溶液可以包含一种或多种不同的化学添加剂以及镍，例如磷、碳化硅、氮化硼和PTFE材料。本文所述的示例性实施方案使用了无电镀镍溶液，由此该溶液与热交换器的材料反应来将镍沉积到该热交换器的内表面上。无电镀镍溶液方案与电镀相反，其中需要电流来将镍沉积到表面上。除了抑制污垢沉积物之外，用无电镀镍溶液形成的涂层对于热交换器的内表面是有利的，因为它们是耐磨的，并且提供了低摩擦系数。下面是无电镀镍涂料溶液的例子，其可以用于涂覆热交换器的内表面。
[0022]1.由Metal Chem,Inc.供应的META
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PLATE 3000镍溶液提供了含有1
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4wt％磷的涂层，并且该沉积的涂层的剩余部分是镍。该溶液对于提供能够经受高温的涂层特别有利，例如当将热交换器部件钎焊在一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于涂覆热交换器的内表面的系统，该系统包含：用于储存涂料溶液的槽，该槽包含来源管线和返回管线；和连接到该槽的泵，该泵经配置来驱使该涂料溶液从该来源管线，穿过该热交换器，和穿过该返回管线，来将该涂料溶液返回到该槽。2.根据权利要求1所述的系统，其进一步包含预处理管线，该预处理管线经配置来将预处理溶液供给到该泵，其中在用该涂料溶液处理之前用该预处理溶液预处理该热交换器。3.根据权利要求2所述的系统，其中该预处理溶液是清洁该热交换器的内表面的清洁溶液。4.根据权利要求2所述的系统，其中该预处理溶液是为该热交换器的内表面用该涂料溶液进行处理做准备的活化溶液。5.根据权利要求1所述的系统，其进一步包含水管线，该水管线经配置来将水供给到该泵，其中该水用于冲洗该热交换器的内表面。6.根据权利要求1所述的系统，其中该涂料溶液包含金属组分。7.根据权利要求1所述的系统，其中该涂料溶液包含镍。8.根据权利要求1所述的系统，其中该涂料溶液包含镍和磷，并且产生含有1
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4wt％磷的涂层，并且该涂层的剩余部分是镍。9.用于涂覆热交换器的内表面的系统，该系统包含：用于储存涂料溶液的槽；掩蔽箱，该掩蔽箱包含掩蔽箱入口和掩蔽箱出口，该掩蔽箱经配置来包含热交换器，以使得热交换器入口连接到该掩蔽箱入口，和热交换器出口连接到该掩蔽箱出口；来源管线，该来源管线经配置来连接到该掩蔽箱入口；返回管线，该返回管线经配置来连接到该掩蔽箱出口；和泵，该泵连接到该来源管线，并且经配置来将该涂料溶液泵送过该来源管线，穿过该掩蔽箱入口，穿过该热交换器入口，穿过该热交换器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：里姆制造公司，
类型：发明
国别省市：