EP3566794A1 - Lubricant, use of a lubricant and heat exchanger - Google Patents

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EP3566794A1
EP3566794A1 EP18020196.4A EP18020196A EP3566794A1 EP 3566794 A1 EP3566794 A1 EP 3566794A1 EP 18020196 A EP18020196 A EP 18020196A EP 3566794 A1 EP3566794 A1 EP 3566794A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lubricant
heat exchanger
cleaning element
threaded spindle
contact surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18020196.4A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Robert Adler
Ekkehardt Klein
Christoph Nagl
Andreas POLLAK
Michael Hernegger
Matthias Kurras
Werner Muchitsch
Thomas Karoschitz
Leopold Hauser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RAG Austria AG
Linde GmbH
Original Assignee
RAG Austria AG
Linde GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by RAG Austria AG, Linde GmbH filed Critical RAG Austria AG
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Priority to PCT/EP2019/025133 priority patent/WO2019214848A1/en
Priority to EP19722793.7A priority patent/EP3790682B1/en
Publication of EP3566794A1 publication Critical patent/EP3566794A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G1/00—Non-rotary, e.g. reciprocated, appliances
    • F28G1/08—Non-rotary, e.g. reciprocated, appliances having scrapers, hammers, or cutters, e.g. rigidly mounted
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M169/00—Lubricating compositions characterised by containing as components a mixture of at least two types of ingredient selected from base-materials, thickeners or additives, covered by the preceding groups, each of these compounds being essential
    • C10M169/04—Mixtures of base-materials and additives
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • F28F19/02—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G1/00—Non-rotary, e.g. reciprocated, appliances
    • F28G1/14—Pull-through rods
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2201/00—Inorganic compounds or elements as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2201/04—Elements
    • C10M2201/041—Carbon; Graphite; Carbon black
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2201/00—Inorganic compounds or elements as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2201/06—Metal compounds
    • C10M2201/065—Sulfides; Selenides; Tellurides
    • C10M2201/066—Molybdenum sulfide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2213/00—Organic macromolecular compounds containing halogen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2213/06—Perfluoro polymers
    • C10M2213/062—Polytetrafluoroethylene [PTFE]
    • C10M2213/0623—Polytetrafluoroethylene [PTFE] used as base material

Definitions

  • the invention relates to a lubricant for a cleaning device of a heat exchanger, a use of a lubricant for friction reduction for a cleaning device of a heat exchanger and a heat exchanger.
  • the invention is therefore particularly in the field of heat exchangers.
  • Heat exchangers for heating or for cooling a working medium are widely known from the prior art. Without restricting generality, the working medium natural gas will be considered in more detail below. Natural gas from soil reservoirs often has a particularly high percentage of unwanted accompanying substances and particularly high proportions of water. It is desirable to remove the impurities as well as the water content from the natural gas before it is used for further purposes. One possibility for this is the cooling of the natural gas in one or more steps to suitable low temperatures. In particular, in this case, a liquefaction of the natural gas may be appropriate.
  • Condensing and freezing impurities such as water, CO 2 and hydrocarbon compounds separate on the heat transfer surfaces and thus reduce the heat transfer. Even at operating temperatures above the freezing point of water, it may also come to the heat transfer surfaces to form methane hydrate.
  • Cylinder tubes of heat exchangers can therefore be provided with a cleaning device, by means of which deposits from the heat transfer surfaces in the cylinder tubes can be removed mechanically.
  • a cleaning device for example, the DE 10 2015 010 455 A1 such a cleaning device.
  • Such cleaning devices often have a high degree of friction and wear, as many conventional lubricants are not applicable to the prevailing in the heat exchanger temperature ranges.
  • discharges of lubricant can lead to contamination of the working medium to be heated or cooled in the heat exchanger.
  • the invention relates to a lubricant for a cleaning device of a heat exchanger, comprising or consisting of at least 30% polytetrafluoroethylene, at least 0.5% graphite, and at least 0.5% molybdenum disulfide.
  • the invention relates to the use of the lubricant according to the invention for friction reduction for a cleaning device of a heat exchanger.
  • the invention relates to a heat exchanger with a cylinder tube and a cleaning device with a coaxially extending in the first cylinder tube threaded spindle, wherein on the threaded spindle a cleaning element is mounted such that by rotation of the threaded spindle, the cleaning element in the axial direction along the threaded spindle in the cylinder tube is displaceable.
  • a first contact surface between the cleaning element and an inner wall of the cylinder tube and / or a second contact surface between the cleaning element and the threaded spindle are at least partially coated with a lubricant according to the invention.
  • first and / or the second contact surface are at least partially coated with a lubricant means that the first and / or the second contact point are coated at least in places with the lubricant. In other words, it is not absolutely necessary, albeit advantageous, for the entire first contact surface and / or the entire second contact surface to be coated with the lubricant.
  • points of the cylinder tube and / or the threaded spindle and / or the cleaning element may be coated with the lubricant, which do not form part of the first and / or the second contact surface.
  • the invention has the advantage that a reduction of the friction between the cylinder tube and / or the threaded rod can be achieved, whereby a material abrasion and / or wear on the cleaning device and / or on the heat exchanger can be avoided. This can in turn repair-related downtime or downtime can be reduced and / or a required maintenance can be reduced. Thus, the operating costs can be reduced.
  • a less powerful drive element or a less powerful motor may be sufficient than is required in conventional heat exchangers.
  • the invention has the advantage that with the lubricant according to the invention, even at very low temperatures, as prevail in particular in the cooling and / or liquefaction of gases in the heat exchanger, an effective reduction in friction can be achieved.
  • the lubricant according to the invention is suitable for ensuring reliable lubrication of the surfaces provided therewith even at temperatures between 0 K and 273 K.
  • the invention offers the advantage that the lubricant according to the invention can be used even at significantly lower temperatures than conventional lubricants based on oils and / or fats and therefore typically lose a high degree of lubricating action below a temperature of about 223 K, further freeze and / or solidify and thus almost completely lose their lubricating effect.
  • the lubricant comprises at most 99% polytetrafluoroethylene and / or at most 50% graphite and / or at most 50% molybdenum disulfide or consists of these proportions. More preferably, the lubricant comprises at least 80% and at most 99% polytetrafluoroethylene and / or at least 0.5% and at most 2% graphite and / or at least 0.5% and at most 2% molybdenum disulfide or consists of these proportions.
  • This offers the advantage that particularly advantageous properties of the lubricant can be achieved with regard to the lubricating effect and with regard to temperature stability.
  • a high proportion of polytetrafluoroethylene can lead to particularly advantageous properties at low temperatures.
  • the cylinder tube has on the inner wall at least one guide groove, wherein the first contact surface is at least partially formed by the guide groove.
  • the cleaning element may have one or more outer grooves, which may be designed to engage in the at least one guide groove of the cylinder tube.
  • the threaded spindle preferably has an external thread and the cleaning element has an internal thread which at least partially forms the second contact surface. This offers the advantage that by rotating the threaded rod about the longitudinal axis, which extends in the axial direction, leads to a movement of the cleaning element in the axial direction.
  • a layer thickness of the lubricant at the first contact surface and / or at the second contact surface is preferably at least 20 ⁇ m and at most 200 ⁇ m, particularly preferably at least 50 ⁇ m and at most 100 ⁇ m.
  • the lubricant may be distributed in uniform thickness or in uneven thickness over the respective contact surface or at least a part thereof. Also can the lubricant may be disposed on the first contact surface in a different thickness or thickness than on the second contact surface. At the first contact surface and / or at the second contact surface, the lubricant may be applied on one side or on two sides.
  • the lubricant may be attached to the inner wall of the cylinder tube or in the at least one guide groove or on an outer surface of the cleaning element or both on the inner wall of the cylinder tube and in the at least one guide groove as well as on an outer surface of the cleaning element , Accordingly, the lubricant may be attached to the threaded spindle or to the cleaning element or both to the threaded spindle and to the cleaning element on the second contact surface.
  • the coating can be done for example by spray-sintering.
  • the coating forms a PTFE (Teflon®) compound of solid state in which the dry lubricants graphite and MoS 2 are arranged.
  • the cleaning element preferably comprises or consists at least partially of a carbon-comprising or consisting of carbon surface coating.
  • the cleaning element has a different coating from the material, which, however, can also serve to reduce friction.
  • the surface coating comprises or consists of a hydrogen-containing, amorphous carbon layer. This offers the advantage that a particularly good reduction in friction can be achieved by an interaction of the surface coating of the cleaning element with the lubricant.
  • FIG. 1 schematically shows a longitudinal section through an embodiment of a heat exchanger 13, as it can be used in particular for cooling natural gas.
  • the heat exchanger 13 has an outer cylinder tube 1, which surrounds a cylinder tube, which is designed as a cooling coil 2.
  • This cooling coil 2 has at least one, preferably spiral, channel 23 on its outer surface, which serves to guide a coolant.
  • This channel 23 is generated by a corresponding helix 21 on the outer surface of the cooling coil 2.
  • the inner surface of the hollow cylindrical cooling coil 2 has guide grooves 22 which serve to guide a cleaning element 12, which is also referred to as a scraper.
  • the cleaning element 12 may be formed as an ice scraper.
  • the heat exchanger 13 has a cleaning device 10, which has a threaded spindle 3 located in the interior of the cooling coil 2 and extending in an axial direction 100.
  • the threaded spindle 3 is driven by a coupling element 30 and is mounted in a bearing point, which is preferably designed as an axial / radial mixing bearing 5.
  • this can be stored in a radial bearing, which is preferably designed as a plain bearing bush (not shown).
  • At the other end of the heat exchanger 13 may also be present a thermally decoupled condensate reservoir and a heating element for heating condensate in the condensate reservoir to melt the discharged through the cleaning element 12 there condensate and dissipate.
  • a threaded spindle 3 is used for example with trapezoidal profile. A reversal of the direction of movement of the reamer 12 requires a reversal of the direction of rotation of the threaded spindle 3.
  • the cylinder tube or the cooling coil 2 is coated on the inner wall 2a with a lubricant, which serves to reduce the friction between the cleaning element 12 and the cooling coil 2, which form a first contact surface.
  • the lubricant according to the invention comprises polytetrafluoroethylene, graphite and molybdenum sulfide.
  • the inner wall 21 a of the cylinder tube or the cooling coil 2 facing the outside of the cleaning element 12 may be coated with the lubricant.
  • the external thread of the threaded spindle 3 and / or the êtgwinde of the cleaning element 12 is coated with the lubricant to reduce friction at this point of contact.
  • moist, contaminated working medium is introduced into the intermediate space between threaded spindle 3 and between cooling coil 2 or into the interior of the cylinder tube via a working medium inlet opening 14 on both sides and flows in the axial direction 100 to the working medium outlet opening (not shown)
  • the working medium flows on the inner surface of the hollow cylindrical cooling coil 2 along the axial direction 100.
  • Coolant is supplied to the space between the cooling coil 2 and the outer cylinder tube 1 via a coolant inlet opening 16 on both sides, the coolant being supplied to the other end of the heat exchanger 13 flows and leaves through the coolant outlet opening (not shown).
  • the coolant flows spirally in the axial direction in the channel 23 formed between the outer cylindrical tube 1 and the cooling coil 2.
  • the coolant removes heat from the cooling coil 2, which in turn removes heat from the working medium.
  • the cooling medium for example nitrogen at a maximum of 10 bar
  • the working medium here CNG with impurities including nitrogen from 4 to 220 bar
  • nitrogen as a companion at high pressure eg. At 10 bar
  • liquid nitrogen at low Pressure eg at 1 bar
  • the heat exchanger 13 proposed here can thus also be used for the liquefaction of nitrogen.
  • the threaded spindle 3 is rotated by a drive element via the coupling element in rotation.
  • heat exchanger 13 explained here can be adapted and used not only for natural gas liquefaction but also for a large number of industrial applications with appropriate working media.
  • the cleaning device 10 and / or the cleaning element 12 can be adapted as a little complex replacement parts to the needs of the respective applications and quickly replaced in the event of damage.
  • FIG. 2 shows a cylinder tube of a heat exchanger 13, which is designed as a cooling coil 2, according to a preferred embodiment. It can be seen that the channel 23 is generated by a corresponding cooling coil 2 on the outer surface of the cooling coil 2.
  • the inner surface or inner wall 2a of the hollow cylindrical cooling coil 2 has guide grooves 22. This at least one guide groove 22 serves to guide a cleaning element or reamer 12 and is coated according to this preferred embodiment with inventive lubricant, so that the cleaning element 12 can be moved as low friction by the cooling coil 2 and by the guide grooves 22.
  • FIG. 3 shows a cleaning element 12 according to a preferred embodiment, as it can be used in the heat exchanger 13. Shown are the outer grooves 122 of the cleaning element 12, which correspond to the guide grooves 22 of the cooling coil 2 and engage in this.
  • the internal thread 121 of the cleaning element 12 corresponds to the thread of the threaded spindle 3.
  • the cleaning element 12 has recesses or milled slots 123. By the latter, the cleaning element 12 "teeth" or “claws", which prevent accumulate deposits in the thread and lead to a blocking of the cleaning element 12.
  • the deposits can namely enter through the recesses or milled slots 123 into the intermediate space and fall downwards in the vertical position of the heat exchanger 13 in the direction of the condensate reservoir.
  • the cleaning element 12 is provided according to this preferred embodiment with a surface coating, which consists of a hydrogen-containing, amorphous carbon layer. Furthermore, the coating consists of hydrogen-free, amorphous carbon layers in which the sp 3 -hybridized carbon bond fraction is higher than in the hydrogen-containing coatings.
  • the surface coating may be limited to the outer surface and / or the outer grooves 122 and / or the inner thread 121 or be formed on the entire cleaning element 12.
  • the friction between the internal thread 121 and the threaded rod 3 and / or between the outer surface of the cleaning element and the inner wall 2a of the cooling coil 2 can be reduced.
  • the outer surface of the cleaning element 12 and / or the internal thread 121 may be provided with lubricant according to the invention in order to further reduce the friction.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schmierstoff für eine Reinigungsvorrichtung (10) eines Wärmetauschers (13), umfassend zumindest 30% Polytetrafluorethylen, zumindest 0,5% Graphit, und zumindest 0,5% Molybdändisulfid. Ferner betrifft die Erfindung eine Verwendung des Schmierstoffs für eine Reinigungsvorrichtung (10) eines Wärmetauschers (10) und einen Wärmetauscher.The invention relates to a lubricant for a cleaning device (10) of a heat exchanger (13) comprising at least 30% polytetrafluoroethylene, at least 0.5% graphite, and at least 0.5% molybdenum disulfide. Furthermore, the invention relates to a use of the lubricant for a cleaning device (10) of a heat exchanger (10) and a heat exchanger.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schmierstoff für eine Reinigungsvorrichtung eines Wärmetauschers, eine Verwendung eines Schmierstoffs zur Reibungsreduktion für eine Reinigungsvorrichtung eines Wärmetauschers und einen Wärmetauscher. Die Erfindung liegt somit insbesondere auf dem Gebiet der Wärmetauscher.The invention relates to a lubricant for a cleaning device of a heat exchanger, a use of a lubricant for friction reduction for a cleaning device of a heat exchanger and a heat exchanger. The invention is therefore particularly in the field of heat exchangers.

Wärmetauscher zum Wärmen oder zum Abkühlen eines Arbeitsmediums sind aus dem Stand der Technik vielfältig bekannt. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit soll im Folgenden das Arbeitsmedium Erdgas näher betrachtet werden. Erdgas aus Bodenspeichern weist häufig einen besonders hohen Prozentsatz an unerwünschten Begleitstoffen und besonders hohe Wasseranteile auf. Es ist wünschenswert, die Begleitstoffe sowie den Wasseranteil aus dem Erdgas zu entfernen, bevor es für weitere Zwecke eingesetzt wird. Eine Möglichkeit hierzu stellt die Kühlung des Erdgases in einem oder mehreren Schritten auf geeignete tiefe Temperaturen dar. Insbesondere kann hierbei eine Verflüssigung des Erdgases zweckmäßig sein.Heat exchangers for heating or for cooling a working medium are widely known from the prior art. Without restricting generality, the working medium natural gas will be considered in more detail below. Natural gas from soil reservoirs often has a particularly high percentage of unwanted accompanying substances and particularly high proportions of water. It is desirable to remove the impurities as well as the water content from the natural gas before it is used for further purposes. One possibility for this is the cooling of the natural gas in one or more steps to suitable low temperatures. In particular, in this case, a liquefaction of the natural gas may be appropriate.

Bei der Abkühlung von Erdgas kommt es durch die genannten Begleitstoffe im Wärmetauscher zumeist zu Ablagerungen auf den Wärmeübertragungsflächen, wobei der zeitliche Verlauf solcher Ablagerungen von den Betriebsbedingungen und der jeweiligen Erdgaszusammensetzung abhängt. Die Wärmeübertragungsflächen müssen daher in bestimmten Intervallen gereinigt werden. Aus den genannten Gründen ist es allerdings schwierig, allgemein gültige Reinigungsintervalle für die betreffenden Wärmetauscher anzugeben.During the cooling of natural gas, sediments on the heat transfer surfaces usually occur due to the aforementioned accompanying substances in the heat exchanger, the time course of such deposits depending on the operating conditions and the respective natural gas composition. The heat transfer surfaces must therefore be cleaned at certain intervals. For the reasons mentioned, however, it is difficult to specify generally valid cleaning intervals for the relevant heat exchangers.

Kondensierende und gefrierende Begleitstoffe wie Wasser, CO2 sowie Kohlenwasserstoffverbindungen scheiden sich an den Wärmeübertragungsflächen ab und reduzieren somit den Wärmeübergang. Auch bei Betriebstemperaturen über dem Gefrierpunkt von Wasser kann es ferner an den Wärmeübertragungsflächen zu Bildung von Methanhydrat kommen.Condensing and freezing impurities such as water, CO 2 and hydrocarbon compounds separate on the heat transfer surfaces and thus reduce the heat transfer. Even at operating temperatures above the freezing point of water, it may also come to the heat transfer surfaces to form methane hydrate.

Zylinderrohre von Wärmetauschern können daher mit einer Reinigungsvorrichtung versehen sein, mittels welcher Ablagerungen von den Wärmeübertragungsflächen in den Zylinderrohren mechanisch beseitigt werden können. Beispielsweise offenbart die DE 10 2015 010 455 A1 eine solche Reinigungsvorrichtung.Cylinder tubes of heat exchangers can therefore be provided with a cleaning device, by means of which deposits from the heat transfer surfaces in the cylinder tubes can be removed mechanically. For example, the DE 10 2015 010 455 A1 such a cleaning device.

Derartige Reinigungsvorrichtungen weisen oftmals ein hohes Maß an Reibung und Verschleiß auf, da viele herkömmliche Schmierstoffe bei den im Wärmetauscher vorherrschenden Temperaturbereichen nicht einsetzbar sind. Außerdem können Absonderungen von Schmierstoff zu einer Verunreinigung des im Wärmetauscher zu erwärmenden oder abzukühlenden Arbeitsmediums führen.Such cleaning devices often have a high degree of friction and wear, as many conventional lubricants are not applicable to the prevailing in the heat exchanger temperature ranges. In addition, discharges of lubricant can lead to contamination of the working medium to be heated or cooled in the heat exchanger.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schmierstoff und einen Wärmetauscher bereitzustellen, die eine zuverlässige Reduktion der Reibung einer Reinigungsvorrichtung eines Wärmetauschers ermöglichen.It is therefore the object of the present invention to provide a lubricant and a heat exchanger, which allow a reliable reduction of the friction of a cleaning device of a heat exchanger.

Diese Aufgabe wird durch einen Schmierstoff, eine Verwendung eines Schmierstoffs und einen Wärmetauscher mit den Merkmalen der jeweiligen unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und der nachfolgenden Beschreibung.This object is achieved by a lubricant, a use of a lubricant and a heat exchanger having the features of the respective independent claims. Preferred embodiments are subject of the dependent claims and the description below.

In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung einen Schmierstoff für eine Reinigungsvorrichtung eines Wärmetauschers, umfassend oder bestehend aus zumindest 30% Polytetrafluorethylen, zumindest 0,5% Graphit, und zumindest 0,5% Molybdändisulfid.In a first aspect, the invention relates to a lubricant for a cleaning device of a heat exchanger, comprising or consisting of at least 30% polytetrafluoroethylene, at least 0.5% graphite, and at least 0.5% molybdenum disulfide.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung des erfindungsgemäßen Schmierstoffs zur Reibungsreduktion für eine Reinigungsvorrichtung eines Wärmetauschers.In a further aspect, the invention relates to the use of the lubricant according to the invention for friction reduction for a cleaning device of a heat exchanger.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Wärmetauscher mit einem Zylinderrohr und einer Reinigungsvorrichtung mit einer koaxial im ersten Zylinderrohr verlaufenden Gewindespindel, wobei auf der Gewindespindel ein Reinigungselement derart angebracht ist, dass durch Drehung der Gewindespindel das Reinigungselement in axialer Richtung entlang der Gewindespindel in dem Zylinderrohr verschiebbar ist. Eine erste Kontaktfläche zwischen dem Reinigungselement und einer Innenwand des Zylinderrohrs und/oder eine zweite Kontaktfläche zwischen dem Reinigungselement und der Gewindespindel sind zumindest teilweise mit einem erfindungsgemäßen Schmierstoff beschichtet.In a further aspect, the invention relates to a heat exchanger with a cylinder tube and a cleaning device with a coaxially extending in the first cylinder tube threaded spindle, wherein on the threaded spindle a cleaning element is mounted such that by rotation of the threaded spindle, the cleaning element in the axial direction along the threaded spindle in the cylinder tube is displaceable. A first contact surface between the cleaning element and an inner wall of the cylinder tube and / or a second contact surface between the cleaning element and the threaded spindle are at least partially coated with a lubricant according to the invention.

Dass die erste und/oder die zweite Kontaktfläche zumindest teilweise mit einem Schmierstoff beschichtet sind, bedeutet dabei, dass die erste und/oder die zweite Kontaktstelle zumindest stellenweise mit dem Schmierstoff beschichtet sind. Mit anderen Worten ist es nicht zwingend erforderlich, wenngleich vorteilhaft, dass die gesamte erste Kontaktfläche und/oder die gesamte zweite Kontaktfläche mit dem Schmierstoff beschichtet sind. Zudem können auch Stellen des Zylinderrohrs und/oder der Gewindespindel und/oder des Reinigungselements mit dem Schmierstoff beschichtet sein, die nicht einen Teil der ersten und/oder der zweiten Kontaktfläche bilden.The fact that the first and / or the second contact surface are at least partially coated with a lubricant means that the first and / or the second contact point are coated at least in places with the lubricant. In other words, it is not absolutely necessary, albeit advantageous, for the entire first contact surface and / or the entire second contact surface to be coated with the lubricant. In addition, points of the cylinder tube and / or the threaded spindle and / or the cleaning element may be coated with the lubricant, which do not form part of the first and / or the second contact surface.

Die Erfindung bietet den Vorteil, dass eine Reduktion der Reibung zwischen dem Zylinderrohr und/oder der Gewindestange erzielt werden kann, wodurch auch ein Materialabrieb und/oder ein Verschleiß an der Reinigungsvorrichtung und/oder am Wärmetauscher vermieden werden können. Dadurch können wiederum reparaturbedingte Standzeiten bzw. Ausfallzeiten reduziert werden und/oder ein erforderlicher Wartungsaufwand reduziert werden. Somit können die Betriebskosten gesenkt werden.The invention has the advantage that a reduction of the friction between the cylinder tube and / or the threaded rod can be achieved, whereby a material abrasion and / or wear on the cleaning device and / or on the heat exchanger can be avoided. This can in turn repair-related downtime or downtime can be reduced and / or a required maintenance can be reduced. Thus, the operating costs can be reduced.

Durch die verringerte Reibung kann ferner die erforderliche Antriebskraft zum Drehen der Gewindestange reduziert werden. Somit kann für einen Wärmetauscher mit einer erfindungsgemäßen Schmierstoffbeschichtung ein weniger leistungsstarkes Antriebselement bzw. ein weniger leistungsstarker Motor ausreichend sein, als dies bei herkömmlichen Wärmetauschern erforderlich ist.Due to the reduced friction further, the required driving force for rotating the threaded rod can be reduced. Thus, for a heat exchanger with a lubricant coating according to the invention, a less powerful drive element or a less powerful motor may be sufficient than is required in conventional heat exchangers.

Zudem bietet die Erfindung den Vorteil, dass mit dem erfindungsgemäßen Schmierstoff auch bei sehr tiefen Temperaturen, wie diese insbesondere beim Kühlen und/oder Verflüssigen von Gasen in dem Wärmetauscher vorherrschen, eine effektive Reibungsreduktion erzielt werden kann. Insbesondere ist der erfindungsgemäße Schmierstoff dazu geeignet, auch bei Temperaturen zwischen 0 K und 273 K ein zuverlässiges Schmieren der damit versehenen Flächen zu gewährleisten. Insbesondere bietet die Erfindung den Vorteil, dass der erfindungsgemäße Schmierstoff auch bei deutlich niedrigeren Temperaturen verwendbar ist, als herkömmliche Schmierstoffe, die auf Ölen und/oder Fetten basieren und daher typischerweise unterhalb einer Temperatur von ca. 223 K einen hohen Grad an Schmierwirkung einbüßen, ferner gefrieren und/oder erstarren und somit ihre Schmierwirkung nahezu gänzlich verlieren.In addition, the invention has the advantage that with the lubricant according to the invention, even at very low temperatures, as prevail in particular in the cooling and / or liquefaction of gases in the heat exchanger, an effective reduction in friction can be achieved. In particular, the lubricant according to the invention is suitable for ensuring reliable lubrication of the surfaces provided therewith even at temperatures between 0 K and 273 K. In particular, the invention offers the advantage that the lubricant according to the invention can be used even at significantly lower temperatures than conventional lubricants based on oils and / or fats and therefore typically lose a high degree of lubricating action below a temperature of about 223 K, further freeze and / or solidify and thus almost completely lose their lubricating effect.

Vorzugsweise umfasst der Schmierstoff höchstens 99% Polytetrafluorethylen und/oder höchstens 50% Graphit und/oder höchstens 50% Molybdändisulfid oder besteht aus diesen Anteilen. Weiter bevorzugt umfasst der Schmierstoff zumindest 80% und höchstens 99% Polytetrafluorethylen und/oder zumindest 0,5 % und höchstens 2% Graphit und/oder zumindest 0,5% und höchstens 2% Molybdändisulfid oder besteht aus diesen Anteilen. Dies bietet den Vorteil, dass besonders vorteilhafte Eigenschaften des Schmierstoffs hinsichtlich des Schmiereffektes und hinsichtlich der Temperaturstandhaftigkeit erzielt werden können. Insbesondere kann ein hoher Anteil von Polytetrafluorethylen zu besonders vorteilhaften Eigenschaften bei tiefen Temperaturen führen.Preferably, the lubricant comprises at most 99% polytetrafluoroethylene and / or at most 50% graphite and / or at most 50% molybdenum disulfide or consists of these proportions. More preferably, the lubricant comprises at least 80% and at most 99% polytetrafluoroethylene and / or at least 0.5% and at most 2% graphite and / or at least 0.5% and at most 2% molybdenum disulfide or consists of these proportions. This offers the advantage that particularly advantageous properties of the lubricant can be achieved with regard to the lubricating effect and with regard to temperature stability. In particular, a high proportion of polytetrafluoroethylene can lead to particularly advantageous properties at low temperatures.

Vorzugsweise weist das Zylinderrohr an der Innenwand zumindest eine Führungsnut auf, wobei die erste Kontaktfläche zumindest teilweise durch die Führungsnut gebildet wird. Dadurch kann eine präzise und kontrollierte Bewegung des Reinigungselements erzielt werden, welches entsprechend dazu ausgelegt sein kann, bei einer Drehung der Gewindespindel der Führungsnut zu folgen. Insbesondere kann das Reinigungselement eine oder mehrere Außennuten aufweisen, welche dazu ausgelegt sein können, in die zumindest eine Führungsnut des Zylinderrohrs einzugreifen.Preferably, the cylinder tube has on the inner wall at least one guide groove, wherein the first contact surface is at least partially formed by the guide groove. Thereby, a precise and controlled movement of the cleaning element can be achieved, which can be designed accordingly to follow upon rotation of the threaded spindle of the guide groove. In particular, the cleaning element may have one or more outer grooves, which may be designed to engage in the at least one guide groove of the cylinder tube.

Vorzugsweise weisen die Gewindespindel ein Außengewinde und das Reinigungselement ein Innengewinde auf, welche zumindest teilweise die zweite Kontaktfläche bilden. Dies bietet den Vorteil, dass durch ein Drehen der Gewindestange um die Längsachse, welche in axiale Richtung verläuft, zu einer Fortbewegung des Reinigungselements in axiale Richtung führt.The threaded spindle preferably has an external thread and the cleaning element has an internal thread which at least partially forms the second contact surface. This offers the advantage that by rotating the threaded rod about the longitudinal axis, which extends in the axial direction, leads to a movement of the cleaning element in the axial direction.

Vorzugsweise beträgt eine Schichtdicke des Schmierstoffs an der ersten Kontaktfläche und/oder an der zweiten Kontaktfläche zumindest 20 µm und höchstens 200 µm, besonders bevorzugt zumindest 50 µm und höchstens 100 µm, beträgt. Das Schmiermittel kann dabei in gleichmäßiger Dicke oder in ungleichmäßiger Dicke über die jeweilige Kontaktfläche oder zumindest einen Teil davon verteilt sein. Auch kann der Schmierstoff auf der ersten Kontaktfläche in einer anderen Dicke oder in gleicher Dicke als auf der zweiten Kontaktfläche angeordnet sein. An der ersten Kontaktfläche und/oder an der zweiten Kontaktfläche kann das Schmiermittel einseitig oder zweiseitig aufgebracht sein. D.h. dass an der ersten Kontaktfläche der Schmierstoff an der Innenwand des Zylinderrohrs bzw. in der zumindest einen Führungsnut oder an einer Außenfläche des Reinigungselements oder sowohl an der Innenwand des Zylinderrohrs bzw. in der zumindest einen Führungsnut als auch an einer Außenfläche des Reinigungselement angebracht sein kann. Entsprechend kann an der zweiten Kontaktfläche der Schmierstoff an der Gewindespindel oder an dem Reinigungselement oder sowohl an der Gewindespindel als auch an dem Reinigungselement angebracht sein.A layer thickness of the lubricant at the first contact surface and / or at the second contact surface is preferably at least 20 μm and at most 200 μm, particularly preferably at least 50 μm and at most 100 μm. The lubricant may be distributed in uniform thickness or in uneven thickness over the respective contact surface or at least a part thereof. Also can the lubricant may be disposed on the first contact surface in a different thickness or thickness than on the second contact surface. At the first contact surface and / or at the second contact surface, the lubricant may be applied on one side or on two sides. That is, at the first contact surface, the lubricant may be attached to the inner wall of the cylinder tube or in the at least one guide groove or on an outer surface of the cleaning element or both on the inner wall of the cylinder tube and in the at least one guide groove as well as on an outer surface of the cleaning element , Accordingly, the lubricant may be attached to the threaded spindle or to the cleaning element or both to the threaded spindle and to the cleaning element on the second contact surface.

Die Beschichtung kann beispielsweise durch Spritz-Sinterverfahren erfolgen. Die Beschichtung bildet dabei ein PTFE (Teflon®) Compound festen Aggregatszustands in dem die Trockenschmierstoffe Graphit und MoS2 angeordnet sind.The coating can be done for example by spray-sintering. The coating forms a PTFE (Teflon®) compound of solid state in which the dry lubricants graphite and MoS 2 are arranged.

Vorzugsweise weist das Reinigungselement zumindest teilweise eine Kohlenstoff umfassende oder aus Kohlenstoff bestehende Oberflächenbeschichtung auf oder besteht aus einer solchen. Mit anderen Worten weist das Reinigungselement eine von dem Schierstoff abweichende Beschichtung auf, welche jedoch auch zur Reibungsreduktion dienen kann. Besonders bevorzugt weist die Oberflächenbeschichtung eine wasserstoffhaltige, amorphe Kohlenstoffschicht auf oder besteht aus einer solchen. Dies bietet den Vorteil, dass durch ein Zusammenwirken der Oberflächenbeschichtung des Reinigungselements mit dem Schmierstoff eine besonders gute Reibungsreduktion erzielt werden kann.The cleaning element preferably comprises or consists at least partially of a carbon-comprising or consisting of carbon surface coating. In other words, the cleaning element has a different coating from the material, which, however, can also serve to reduce friction. Particularly preferably, the surface coating comprises or consists of a hydrogen-containing, amorphous carbon layer. This offers the advantage that a particularly good reduction in friction can be achieved by an interaction of the surface coating of the cleaning element with the lubricant.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.The invention is schematically illustrated by means of preferred embodiments in the drawings and will be described below with reference to the drawings.

Kurzbeschreibung der FigurenBrief description of the figures

  • Figur 1 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines Wärmetauschers. FIG. 1 schematically shows a longitudinal section through a preferred embodiment of a heat exchanger.
  • Figur 2 zeigt ein Zylinderrohr eines Wärmetauschers gemäß einer bevorzugten Ausführungsform. FIG. 2 shows a cylinder tube of a heat exchanger according to a preferred embodiment.
  • Figur 3 zeigt ein Reinigungselement gemäß einer bevorzugten Ausführungsform. FIG. 3 shows a cleaning element according to a preferred embodiment.
Ausführliche Beschreibung der FigurenDetailed description of the figures

Figur 1 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform eines Wärmetauschers 13, wie er insbesondere zur Kühlung von Erdgas verwendet werden kann. In dieser einfachen Ausgestaltung weist der Wärmetauscher 13 ein Außenzylinderrohr 1 auf, das ein Zylinderrohr umgibt, welches als eine Kühlwendel 2 ausgebildet ist. Diese Kühlwendel 2 weist wenigstens einen, vorzugsweise spiralförmigen, Kanal 23 an ihrer Außenfläche auf, der der Führung eines Kühlmittels dient. Dieser Kanal 23 wird durch eine entsprechende Wendel 21 auf der Außenfläche der Kühlwendel 2 erzeugt. Die Innenfläche der hohlzylindrischen Kühlwendel 2 weist Führungsnuten 22 auf, die der Führung eines Reinigungselements 12 dienen, welches auch als Räumer bezeichnet wird. Beispielsweise kann das Reinigungselement 12 als ein Eisschaber ausgebildet sein. FIG. 1 schematically shows a longitudinal section through an embodiment of a heat exchanger 13, as it can be used in particular for cooling natural gas. In this simple embodiment, the heat exchanger 13 has an outer cylinder tube 1, which surrounds a cylinder tube, which is designed as a cooling coil 2. This cooling coil 2 has at least one, preferably spiral, channel 23 on its outer surface, which serves to guide a coolant. This channel 23 is generated by a corresponding helix 21 on the outer surface of the cooling coil 2. The inner surface of the hollow cylindrical cooling coil 2 has guide grooves 22 which serve to guide a cleaning element 12, which is also referred to as a scraper. For example, the cleaning element 12 may be formed as an ice scraper.

Der Wärmetauscher 13 weist eine Reinigungsvorrichtung 10 auf, welche eine im Inneren der Kühlwendel 2 befindliche, in eine axiale Richtung 100 verlaufende Gewindespindel 3 aufweist. Die Gewindespindel 3 wird über ein Kupplungselement 30 angetrieben und ist in einer Lagerstelle gelagert, die vorzugsweise als Axial-/Radial-Mischlager 5 ausgeführt ist. Am anderen Ende der Gewindespindel 3 kann diese in einer radialen Lagerstelle, die vorzugsweise als Gleitlagerbuchse ausgeführt ist, gelagert sein (nicht gezeigt). An dem anderen Ende des Wärmetauschers 13 kann außerdem ein thermisch entkoppeltes Kondensatreservoir sowie ein Heizelement zur Erhitzung von Kondensat in dem Kondensatreservoir vorhanden sein, um das durch das Reinigungselement 12 dort hin beförderte Kondensat zu schmelzen und abzuführen.The heat exchanger 13 has a cleaning device 10, which has a threaded spindle 3 located in the interior of the cooling coil 2 and extending in an axial direction 100. The threaded spindle 3 is driven by a coupling element 30 and is mounted in a bearing point, which is preferably designed as an axial / radial mixing bearing 5. At the other end of the threaded spindle 3, this can be stored in a radial bearing, which is preferably designed as a plain bearing bush (not shown). At the other end of the heat exchanger 13 may also be present a thermally decoupled condensate reservoir and a heating element for heating condensate in the condensate reservoir to melt the discharged through the cleaning element 12 there condensate and dissipate.

Durch ein Drehen der Gewindespindel 3 wird das Reinigungselement 12 auf der Gewindespindel 3 entlang der Kühlwendel 2 in axialer Richtung verschoben. Im vorliegenden Beispiel wird eine Gewindespindel 3 beispielsweise mit Trapezprofil eingesetzt. Eine Umkehr der Bewegungsrichtung des Räumers 12 setzt eine Umkehr der Rotationsrichtung der Gewindespindel 3 voraus.By rotating the threaded spindle 3, the cleaning element 12 is displaced on the threaded spindle 3 along the cooling coil 2 in the axial direction. In the present example, a threaded spindle 3 is used for example with trapezoidal profile. A reversal of the direction of movement of the reamer 12 requires a reversal of the direction of rotation of the threaded spindle 3.

Das Zylinderrohr bzw. die Kühlwendel 2 ist dabei an der Innenwand 2a mit einem Schmierstoff beschichtet, welcher dazu dient, die Reibung zwischen dem Reinigungselement 12 und der Kühlwendel 2, welche eine erste Kontaktfläche bilden, zu reduzieren. Der Schmierstoff weist erfindungsgemäß Polytetrafluorethylen, Graphit und Molybdänsulfid auf. Alternativ oder zusätzlich kann die der Innenwand 21 a des Zylinderrohrs bzw. der Kühlwendel 2 zugewandte Außenseite des Reinigungselements 12 mit dem Schmierstoff beschichtet sein. Ferner ist auch das Außengewinde der Gewindespindel 3 und/oder das Innengwinde des Reinigungselements 12 mit dem Schmierstoff beschichtet, um auch an dieser Kontaktstelle die Reibung zu reduzieren.The cylinder tube or the cooling coil 2 is coated on the inner wall 2a with a lubricant, which serves to reduce the friction between the cleaning element 12 and the cooling coil 2, which form a first contact surface. The lubricant according to the invention comprises polytetrafluoroethylene, graphite and molybdenum sulfide. Alternatively or additionally, the inner wall 21 a of the cylinder tube or the cooling coil 2 facing the outside of the cleaning element 12 may be coated with the lubricant. Furthermore, the external thread of the threaded spindle 3 and / or the Innengwinde of the cleaning element 12 is coated with the lubricant to reduce friction at this point of contact.

Im Betrieb des Wärmetauschers 13 wird über eine beidseitige Arbeitsmedium-Eintrittsöffnung 14 beispielsweise feuchtes, verschmutztes Arbeitsmedium in den Zwischenraum zwischen Gewindespindel 3 und zwischen Kühlwendel 2 bzw. in den Innenraum des Zylinderrohrs geführt und strömt in axialer Richtung 100 zu der Arbeitsmedium-Austrittsöffnung (nicht gezeigt) am anderen Ende des Wärmetauschers 13. Das Arbeitsmedium strömt auf der Innenfläche der hohlzylindrischen Kühlwendel 2 entlang der axialen Richtung 100. Über eine beidseitige Kühlmittel-Eintrittsöffnung 16 wird dem Raum zwischen Kühlwendel 2 und Außenzylinderrohr 1 Kühlmittel zugeführt, das zum anderen Ende des Wärmetauschers 13 fließt und diesen durch die Kühlmittel-Austrittsöffnung (nicht gezeigt) verlässt. Das Kühlmittel strömt dabei in dem zwischen Außenzylinderrohr 1 und Kühlwendel 2 gebildeten Kanal 23 spiralförmig in axialer Richtung. Das Kühlmittel entzieht der Kühlwendel 2 Wärme, sodass wiederum dem Arbeitsmedium Wärme entzogen wird.During operation of the heat exchanger 13, for example, moist, contaminated working medium is introduced into the intermediate space between threaded spindle 3 and between cooling coil 2 or into the interior of the cylinder tube via a working medium inlet opening 14 on both sides and flows in the axial direction 100 to the working medium outlet opening (not shown) The working medium flows on the inner surface of the hollow cylindrical cooling coil 2 along the axial direction 100. Coolant is supplied to the space between the cooling coil 2 and the outer cylinder tube 1 via a coolant inlet opening 16 on both sides, the coolant being supplied to the other end of the heat exchanger 13 flows and leaves through the coolant outlet opening (not shown). In this case, the coolant flows spirally in the axial direction in the channel 23 formed between the outer cylindrical tube 1 and the cooling coil 2. The coolant removes heat from the cooling coil 2, which in turn removes heat from the working medium.

Durch die unterschiedlichen Druckverhältnisse zwischen dem Kühlmedium, beispielsweise Stickstoff bei maximal 10 bar, und dem Arbeitsmedium, hier CNG mit Begleitstoffen unter anderem von Stickstoff von 4 bis 220 bar, kann Stickstoff als Begleitstoff bei hohem Druck (bspw. bei 10 bar) durch Flüssigstickstoff bei niedrigem Druck (bspw. bei 1 bar), bedingt durch die unterschiedlichen druckabhängigen Phasenübergänge zum Verflüssigen gebracht und abgeschieden werden. Der hier vorgeschlagene Wärmetauscher 13 kann somit auch zur Verflüssigung von Stickstoff eingesetzt werden.Due to the different pressure ratios between the cooling medium, for example nitrogen at a maximum of 10 bar, and the working medium, here CNG with impurities including nitrogen from 4 to 220 bar, nitrogen as a companion at high pressure (eg. At 10 bar) by liquid nitrogen at low Pressure (eg at 1 bar), caused by the different pressure-dependent phase transitions to liquefy and deposited. The heat exchanger 13 proposed here can thus also be used for the liquefaction of nitrogen.

Zum Zwecke der Reinigung der Wärmeübertragungsflächen, beispielsweise von Wasser bzw. Eis in der ersten Stufe bzw. von höheren Kohlenwasserstoffen, CO2 und/oder weiteren Begleitstoffen, wird die Gewindespindel 3 von einem Antriebselement über das Kupplungselement in Drehung versetzt. Das Reinigungselement 12, das in das Gewinde der Gewindespindel 3 eingreift und dadurch eine zweite Kontaktfläche bildet, wird hierdurch in eine Translationsbewegung in axiale Richtung versetzt. Durch den an den beiden Kontaktflächen bereitgestellten Schmierstoff kann die Bewegung des Reinigungselements 12 reibungsarm erfolgen. Auf seinem Weg in axiale Richtung nimmt das Reinigungselement 12 die genannten auskondensierten Begleitstoffe mit. Diese werden bei Erreichen des Kondensatreservoirs am anderen Ende des Wärmetauschers in das selbige geschoben.For the purpose of cleaning the heat transfer surfaces, for example of water or ice in the first stage or of higher hydrocarbons, CO 2 and / or other impurities, the threaded spindle 3 is rotated by a drive element via the coupling element in rotation. The cleaning element 12, which engages in the thread of the threaded spindle 3 and thereby forms a second contact surface, is thereby displaced in a translational movement in the axial direction. Due to the lubricant provided at the two contact surfaces, the movement of the cleaning element 12 can take place with little friction. On its way in the axial direction, the cleaning element 12 takes with it the aforementioned condensed accompanying substances. These are pushed into the same upon reaching the condensate reservoir at the other end of the heat exchanger.

Es sei darauf hingewiesen, dass der hier erläuterte Wärmetauscher 13 nicht nur für die Erdgasverflüssigung, sondern für eine Vielzahl industrieller Anwendungen mit entsprechenden Arbeitsmedien adaptierbar und einsetzbar ist. Die Reinigungsvorrichtung 10 und/oder das Reinigungselement 12 können als wenig komplexe Austauschteile an die Bedürfnisse der jeweiligen Einsatzgebiete angepasst und im Schadensfall rasch ersetzt werden.It should be noted that the heat exchanger 13 explained here can be adapted and used not only for natural gas liquefaction but also for a large number of industrial applications with appropriate working media. The cleaning device 10 and / or the cleaning element 12 can be adapted as a little complex replacement parts to the needs of the respective applications and quickly replaced in the event of damage.

Figur 2 zeigt ein Zylinderrohr eines Wärmetauschers 13, welches als eine Kühlwendel 2 ausgebildet ist, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform. Dabei ist erkennbar, dass der Kanal 23 durch eine entsprechende Kühlwendel 2 auf der Außenfläche der Kühlwendel 2 erzeugt wird. Die Innenfläche bzw. Innenwand 2a der hohlzylindrischen Kühlwendel 2 weist Führungsnuten 22 auf. Diese wenigstens eine Führungsnut 22 dient der Führung eines Reinigungselements oder Räumers 12 und ist gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform mit erfindungsgemäßem Schmierstoff beschichtet, so dass das Reinigungselement 12 möglichst reibungsarm durch die Kühlwendel 2 bzw. durch die Führungsnuten 22 bewegt werden kann. FIG. 2 shows a cylinder tube of a heat exchanger 13, which is designed as a cooling coil 2, according to a preferred embodiment. It can be seen that the channel 23 is generated by a corresponding cooling coil 2 on the outer surface of the cooling coil 2. The inner surface or inner wall 2a of the hollow cylindrical cooling coil 2 has guide grooves 22. This at least one guide groove 22 serves to guide a cleaning element or reamer 12 and is coated according to this preferred embodiment with inventive lubricant, so that the cleaning element 12 can be moved as low friction by the cooling coil 2 and by the guide grooves 22.

Figur 3 zeigt ein Reinigungselement 12 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, wie es in dem Wärmetauscher 13 zum Einsatz kommen kann. Dargestellt sind die Außennuten 122 des Reinigungselements 12, die den Führungsnuten 22 der Kühlwendel 2 entsprechen und in diese eingreifen. Das Innengewinde 121 des Reinigungselements 12 entspricht dem Gewinde der Gewindespindel 3. Das Reinigungselement 12 weist Aussparungen bzw. Einfräsungen 123 auf. Durch letztere enthält das Reinigungselement 12 "Zähne" bzw. "Klauen", die vermeiden, dass sich Ablagerungen im Gewinde ansammeln und zu einem Blockieren des Reinigungselements 12 führen. Die Ablagerungen können nämlich durch die Aussparungen bzw. Einfräsungen 123 in den Zwischenraum eintreten und bei vertikaler Lage des Wärmetauschers 13 nach unten Richtung Kondensatreservoir fallen. Weiterhin dient der in Bewegungsrichtung des Abreinigens sich vergrößernde Innendurchmesser des Räumers 12 zum leichteren Einführen in die verunreinigte Gewindespindel bei Beginn des Reinigungsprozesses. Das Reinigungselement 12 ist gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform mit einer Oberflächenbeschichtung versehen, welche aus einer wasserstoffhaltigen, amorphen Kohlenstoffschichtbesteht. Ferner besteht die Beschichtung aus wasserstofffreien, amorphen Kohlenstoffschichten, in denen der sp3-hybridisierte Kohlenstoffbindungsanteil höher ist als in den wasserstoffhaltigen Beschichtungen. Die Oberflächenbeschichtung kann sich dabei auf die Außenfläche und/oder die Außennuten 122 und/oder das Innengewinde 121 beschränken oder auf dem gesamten Reinigungselement 12 ausgebildet sein. Durch die Oberflächenbeschichtung kann die Reibung zwischen dem Innengewinde 121 und der Gewindestange 3 und/oder zwischen der Außenfläche des Reinigungselements und der Innenwand 2a der Kühlwendel 2 reduziert werden. Optional können die Außenfläche des Reinigungselements 12 und/oder das Innengewinde 121 mit erfindungsgemäßem Schmierstoff versehen sein, um die Reibung noch weiter zu reduzieren. FIG. 3 shows a cleaning element 12 according to a preferred embodiment, as it can be used in the heat exchanger 13. Shown are the outer grooves 122 of the cleaning element 12, which correspond to the guide grooves 22 of the cooling coil 2 and engage in this. The internal thread 121 of the cleaning element 12 corresponds to the thread of the threaded spindle 3. The cleaning element 12 has recesses or milled slots 123. By the latter, the cleaning element 12 "teeth" or "claws", which prevent accumulate deposits in the thread and lead to a blocking of the cleaning element 12. The deposits can namely enter through the recesses or milled slots 123 into the intermediate space and fall downwards in the vertical position of the heat exchanger 13 in the direction of the condensate reservoir. Furthermore, the inner diameter of the reamer 12, which increases in the direction of movement of the cleaning, serves for easier insertion into the contaminated threaded spindle at the beginning of the cleaning process. The cleaning element 12 is provided according to this preferred embodiment with a surface coating, which consists of a hydrogen-containing, amorphous carbon layer. Furthermore, the coating consists of hydrogen-free, amorphous carbon layers in which the sp 3 -hybridized carbon bond fraction is higher than in the hydrogen-containing coatings. The surface coating may be limited to the outer surface and / or the outer grooves 122 and / or the inner thread 121 or be formed on the entire cleaning element 12. By the surface coating, the friction between the internal thread 121 and the threaded rod 3 and / or between the outer surface of the cleaning element and the inner wall 2a of the cooling coil 2 can be reduced. Optionally, the outer surface of the cleaning element 12 and / or the internal thread 121 may be provided with lubricant according to the invention in order to further reduce the friction.

Bezugszeichenreference numeral

11
AußenzylinderrohrOuter cylinder tube
22
Kühlwendelcooling coil
2a2a
Innenwand der KühlwendelInner wall of the cooling coil
33
Gewindespindelscrew
55
Axial-/Radial-MischlagerAxial / radial mixing camp
1010
Reinigungsvorrichtungcleaning device
1212
Reinigungselementcleaning element
1313
Wärmetauscherheat exchangers
1414
Arbeitsmedium-EintrittsöffnungWorking fluid inlet port
1616
KühlmitteleintrittsöffnungCoolant inlet opening
2121
Wendel auf der Außenfläche der KühlwendelSpiral on the outer surface of the cooling coil
2222
Führungsnutguide
2323
Kanal der KühlwendelChannel of the cooling coil
3030
Kupplungselementcoupling member
100100
axiale Richtungaxial direction
121121
Innengewinde des ReinigungselementsInternal thread of the cleaning element
122122
Außennut des ReinigungselementsOuter groove of the cleaning element
123123
Einfräsungmilled

Claims (11)

Schmierstoff für eine Reinigungsvorrichtung (10) eines Wärmetauschers (13), umfassend zumindest 30% Polytetrafluorethylen, zumindest 0,5% Graphit, und zumindest 0,5% Molybdändisulfid.A lubricant for a cleaning device (10) of a heat exchanger (13) comprising at least 30% polytetrafluoroethylene, at least 0.5% graphite, and at least 0.5% molybdenum disulfide. Schmierstoff gemäß Anspruch 1, wobei der Schmierstoff höchstens 99% Polytetrafluorethylen und/oder höchstens 50% Graphit und/oder höchstens 50% Molybdändisulfid umfasst.A lubricant according to claim 1, wherein the lubricant comprises at most 99% polytetrafluoroethylene and / or at most 50% graphite and / or at most 50% molybdenum disulfide. Schmierstoff gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Schmierstoff zumindest 80% und höchstens 99% Polytetrafluorethylen umfasst, und/oder wobei der Schmierstoff zumindest 0,5 % und höchstens 2% Graphit umfasst, und/oder wobei der Schmierstoff zumindest 0,5% und höchstens 2% Molybdändisulfid umfasst.A lubricant according to claim 1 or 2, wherein the lubricant comprises at least 80% and at most 99% polytetrafluoroethylene, and / or wherein the lubricant comprises at least 0.5% and at most 2% graphite, and / or wherein the lubricant is at least 0.5% and at most 2% molybdenum disulfide. Verwendung eines Schmierstoffs gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zur Reibungsreduktion für eine Reinigungsvorrichtung (10) eines Wärmetauschers (13).Use of a lubricant according to one of the preceding claims for friction reduction for a cleaning device (10) of a heat exchanger (13). Wärmetauscher (13), aufweisend: - ein Zylinderrohr; - eine Reinigungsvorrichtung (10) mit einer koaxial im ersten Zylinderrohr verlaufenden Gewindespindel (3), wobei auf der Gewindespindel (3) ein Reinigungselement (12) derart angebracht ist, dass durch Drehung der Gewindespindel (3) das Reinigungselement (12) in axialer Richtung (100) entlang der Gewindespindel (3) in dem Zylinderrohr verschiebbar ist; wobei eine erste Kontaktfläche zwischen dem Reinigungselement (12) und einer Innenwand (2a) des Zylinderrohrs und/oder eine zweite Kontaktfläche zwischen dem Reinigungselement (12) und der Gewindespindel (3) zumindest teilweise mit einem Schmierstoff gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 beschichtet sind.Heat exchanger (13), comprising: a cylinder tube; - A cleaning device (10) with a coaxially extending in the first cylinder tube threaded spindle (3), wherein on the threaded spindle (3) a cleaning element (12) is mounted such that by rotation of the threaded spindle (3), the cleaning element (12) in the axial direction (100) is displaceable along the threaded spindle (3) in the cylinder tube; wherein a first contact surface between the cleaning element (12) and an inner wall (2a) of the cylinder tube and / or a second contact surface between the cleaning element (12) and the threaded spindle (3) are at least partially coated with a lubricant according to one of claims 1 to 3 , Wärmetauscher (13) gemäß Anspruch 5, wobei das Zylinderrohr an der Innenwand (2a) zumindest eine Führungsnut (22) aufweist und wobei die erste Kontaktfläche zumindest teilweise durch die Führungsnut (22) gebildet wird.Heat exchanger (13) according to claim 5, wherein the cylinder tube on the inner wall (2a) has at least one guide groove (22) and wherein the first contact surface is at least partially formed by the guide groove (22). Wärmetauscher (13) gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei die Gewindespindel (3) ein Außengewinde und das Reinigungselement (12) ein Innengewinde (121) aufweisen, welche zumindest teilweise die zweite Kontaktfläche bilden.Heat exchanger (13) according to claim 5 or 6, wherein the threaded spindle (3) has an external thread and the cleaning element (12) has an internal thread (121) which at least partially form the second contact surface. Wärmetauscher (13) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei eine Schichtdicke des Schmierstoffs an der ersten Kontaktfläche und/oder an der zweiten Kontaktfläche zumindest 20 µm und höchstens 200 µm, vorzugsweise zumindest 50 µm und höchstens 100 µm, beträgt.Heat exchanger (13) according to one of claims 5 to 7, wherein a layer thickness of the lubricant at the first contact surface and / or at the second contact surface is at least 20 microns and at most 200 microns, preferably at least 50 microns and at most 100 microns. Wärmetauscher (13) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei das Reinigungselement (12) zumindest teilweise eine Kohlenstoff umfassende Oberflächenbeschichtung aufweist.Heat exchanger (13) according to one of claims 5 to 8, wherein the cleaning element (12) at least partially comprises a carbon-comprising surface coating. Wärmetauscher (13) gemäß Anspruch 9, wobei die Oberflächenbeschichtung eine wasserstoffhaltige, amorphe Kohlenstoffschicht aufweist.A heat exchanger (13) according to claim 9, wherein the surface coating comprises a hydrogen-containing, amorphous carbon layer. Wärmetauscher (13) gemäß Anspruch 9, wobei die Oberflächenbeschichtung eine wasserstofffreie, amorphe Kohlenstoffschicht aufweist die aus mehr als 50% sp3-hybridisiertem Kohlenstoff besteht.A heat exchanger (13) according to claim 9, wherein the surface coating comprises a hydrogen-free, amorphous carbon layer consisting of more than 50% sp 3 -hybridized carbon.
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