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Abstandshalter zum Festlegen des gegenseitigen Abstandes der Plattendistanzierungsmittel
von Wärmeaustauschern beim Hartlöten Die Erfindung betrifft Abstandshalter zum Festlegen
des gegenseitigen Abstandes von zwischen den äußeren Platten von Wärmeaustauschern
als Distanzierungsmittel vorgesehenen U-Schienen mit in ihnen eingelegten wellenförmig
gebogenen Drähten beim Hartlöten.
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Zur Wärmeübertragung zwischen zwei Fluden verschiedener Temperaturen
werden Wärmeaustauscher verwendet, die aus einer Anzahl im Abstand voneinander angeordneter
Metallplatten bestehen, so daß abwechselnde Plattenzwischenräume Durchströmungskanäle
bilden, die von relativ heißen Fluden bzw. von zu erwärmenden Fluden durchströmt
werden. Beim Zusammenbau solcher Wärmeaustauscher geht man von Teilgefäßen aus,
die aus einem parallelen Plattenpaar bestehen, die an ihren Längskanten miteinander
verbunden sind, so daß ein Durchströmungskanal entsteht. Derartige Teilgefäße werden
übereinander angeordnet, und es werden die Zwischenräume zwischen zwei Teilgefäßen
in entsprechender Weise an den Längskanten abgeschlossen, so daß sich ebenfalls
Fludenkanäle zwischen den Teilgefäßen ergeben. Die so im Abstand voneinander angeordneten
Teilgefäße werden in ein Gehäuse mit Einlaßkanälen und Auslaßkanälen für die beiden
Fluden eingebaut.
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Um den Wärmeaustausch zu verstärken, werden zwischen die beiden Platten
des Teilgefäßes Rippen in Form von wellenförmig gebogenen Drähten vorgesehen und
diese Drähte- in U-Schienen verlötet, die an den beiden Platten ihrerseits verlötet
sind. Hierbei ist gute Verbindung zwischen den Einzelteilen wesentlich, um einen
guten Wärmekontakt zu gewährleisten.
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Die Herstellung eines derartigen Teilgefäßes ist bekannt. So wird'
z. B. ein solches Teilgefäß mit seinen aus wellenförmig gebogenen Drähten bestehenden
Rippen und U-Schienen in einer Lötvorrichtung unter Zwischenfügen von Hartlötfolien
zusammengesteckt und gelötet.
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Die Erfindung bezweckt, den vorläufigen Zusammenbau eines solchen
Wärmeaustauschergefäßes zu erleichtern. Gemäß der Erfindung werden zum Festlegen
des gegenseitigen Abstandes der zwischen den äußeren Platten des Wärmeaustauschers
vorgesehenen U-Schienen und der in dieselben eingelegten wellenförmig gebogener
Drähte Abstandshalter verwendet, deren Schmelztemperatur gleich der Arbeitstemperatur
des verwendeten Lotes ist.
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Es kann auf diese: Weise ein handliches, leicht in eine Lötvorrichtung
einsetzbares Teilgefäß geschaffen lverden; beim Zusammenlöten des Gefäßes schmelzen
dann die Abstandahalter zusammen, geben Raum für freien Durchtritt der Fluden im
Betrieb und unterstützen den Lötvorgang. Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen
Abstandshaltern sind: in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt Fg. 1 ein perspektivisches
Schaubild eines Wärmeaustauschgefäßes mit teilweise weggebrochenen Wandungen, wobei
eineAusführungsform eines erfindungsgemäßen Abstan.dshalters in das vorläufig zusammengestellte
Austauschgefäß eingesetzt ist; Fig. 2 zeigt eine ähnliche Darstellung unter Anwendung
einer abgewandelten Form eines Abstandshalters ; Fig. 3 zeigt in ähnlicher Weise
die Anwendung eines weiteren erfindungsgemäßen Abstandshalters; Fig.4 und 5 zeigen
die Querschnittsformen eines Abstandshalters gemäß Fig. 3; Fig. 6 zeigt im Schaubild
die Anwendung eines weiteren Abstandshalters; Fig. 7 zeigt den in Fig. 6 dargestellten
Abstandshalter im Querschnitt.
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In Fig. 1 sind: die oberen und unteren Platten, zwischen denen sich
der Strömungskanal 13 ausbilden soll, mit 11 und 12 bezeichnet. Um eine vergrößerte
Oberfläche im Strömungsweg 13 zu schaffen., ist eine Anzahl Rippen zwischen den
Innenflächen der Wandungen 11 und 12 in Form wellig gebogener Drähte 14 angebracht,
die sich nach beiden Richtungen erstrecken,
so daß deren -Schenkelteile
zwischen den Wandungen verlaufende, bolzenartige Rippen 15 bilden. Um die Verbindung
dieser wellenförmigen Teile mit den Wandungen 11 und 12 der Strömungswege zu erleichtern,
sind über und längs den Wellenbuckeln U-förmige Schienen 16 angebracht. Diese U-förmigen
Schienen schaffen eine vergrößerte Oberfläche für das Hartlöten und dienen zugleich
als Versteifungen zur Erhöhung der Gesamtfestigkeit des Gefäßes, wodurch dieses
relativ hohen Druckunterschieden widerstehen kann.
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Für die Verbindung der Wandplatten 11 und 12 mit den wellenförmig
gebogenen Drähten 14 und den Schienen 16 zu einer Einheit hat sich ein Ofenha:rtlötverfahren
als besonders zweckmäßig erwiesen, da durch ein solches Verfahren die Bestandteile
ständig in einer gute gegenseitige Wärmeübertragung gewährleistenden Stellung zueinander
gehalten werden und der gesamte Zusammensetzvorgang ohne besondere Handgriffe rasch
durchgeführt werden kann. Um den vorläufigen Zusammenbau zu erleichtern, wird ein
Abstandshafter zum Festlegen des gegenseitigen Abstandes der U-Schienen und der
wellenförmig gebogenen Drähte eingelegt, und dieser Abstandshalter besteht aus einem
Material; dessen Schmelztemperatur ; gleich der Arbeitstemperatur des verwendeten
Lotes ist. Es wird daher der Abstandshafter beim Löten des Gefäßes in die Zwischenräume
an den Verbindungsstellen der Einzelteile einsickern, wodurch das zuvor bestehende
Hindernis im Strömungsweg der Flude fortfällt und seine Masse zu dem zuvor zwischen
die miteinander zu verbindenden Flächen eingebrachten Harälötmetall hinzutritt.
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Die aus einem Hartlötmetall bestehenden Abstandshalter werden vollständig
weggeschmolzen, wenn das Wärmeaustauschergefäß auf Löttemperatur gebracht ist und
die sich ergebende Menge von geschmolzenem Hartlötmetall infolge eines Kapillaritätsvorganges
in die Fugen zwischen aneinander anstoßenden Bauteilen einsickert, so daß sie beim
Abkühlen ein fester Bestandteil der Lötstellen im Gefäß wird.
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Die Abstandshafter 17 nach Fig. 1 sind aus Metallbändern aus Kupfer
oder anderem Hartlötmetall gefertigt und weisen Längsflanschen 18 an gegenüberliegenden
Seiten und Öffnungen 20 auf, die sich in ungebrochener Reihe zwischen den Längsflanschen
erstrecken. Die Öffnungen 20 sind in einer Entfernung voneinander angeordnet, die
dem vorbestimmten Abstand zwischen den wellenförmig gebogenen Drähten 14 entspricht.
Sie haben eine Weite, die den Durchtritt der Drähte und der U-Schiene 16 zuläßt.
Wie in Fig. 1 veranschaulicht, können die Öffnungen 20 in der Weise ausgestanzt
werden, d'aß ein Lappen 22 auf einer Seite vorsteht, um- dem Halterungsteil zusätzliche
Stabilität in Querrichtung zu verleihen. Nach dem Zusammensetzen mit einer Anzahl
der Wellendrahäbänder übt jeder Läppen einen leichten Seitendruck auf den Draht
14 und die Schienen 16 aus, wodurch der Aufbau eine gewisse Steifigkeit erhält.
Gegebenenfalls kann es wünschenswert erscheinen, das Band so auszustanzen, daß die
Lappen 22 völlig entfernt werden, wodurch die wellenförmigen Drähte etwas weniger
fest in ihrer Lage gehalten werden.
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Beim Zusammensetzen eines Wärmeaustauschteilgefäßes gemäß der Beschreibung
zu Fig. 1 wird die Gefäßplatte zunächst in waagerechte Lage gebracht und eine Tafel
oder eine bestimmte Menge von Hartlötmaterial 19, das 'ausreicht, um die Platte
in vorbestimmter Dicke zu- überdecken, wird auf die Oberfläche der Platte gelegt.
Eine Gruppe wellenförmiger Drähte mit den mit ihnen zusammenwirkenden U-Schienen
16 und Abstandshaltern 17 wird nun aufgesetzt, und ein zweites Blech oder Menge
Hartlötmetall wird über die Stegteile der oberen Halterungsschienen 16 gelegt. Daraufhin
wird eine Deckplatte 11 über diesen Aufbau gelegt und auf die untere Platte 12 ausgerichtet.
Zusätzliche Mengen von Hartlötmaterial werden in jede Halterungsschiene 16 eingelegt,
so daß bei Erwärmung des Teilgefäßes auf Löttemperatur dieDrahtschleifen fest mit
den Halterungsschienen 16 verlötet werden, während die Halterungsschienen ihrerseits
mit einem reichlichen Zusatz Hartlötmaterial genau an der Bedarfsstelle mit den
Platten verlötet werden.
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Fig. 2 veranschaulicht eine andere Form eines erfindungsgemäßen Abstandshalters.
Bei dieser Anordnung ist, wie in Fig. 1, der Abstandshalter aus einem Band 32 von
Hartlötmaterial gefertigt und hält die wellenförmig gebogenen Drähte 14 beim Zusammenbau
in aufrechter Stellung und in gleichmäßigem Abstand. Bei Erwärmen auf Löttemperatur
schmilzt jedoch der Abstandshalter 32 weg, so daß der Aufbau frei von jedem Strömungshindernis
wird.
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Im wesentlichen bestehen die Abstandshafter aus einem Band 32 aus
Hartlötmate:rial von vorbestimmter Breite mit Paaren von einander gegenüberliegenden
Einschnitten 34. Die angeordneten Einschnitte lassen zwischen sich einen Abstand,
der dem Abstand zwischen den Welldrahtbändern entspricht, und sind derart bemessen
und geformt, daß sie ohne weiteres. an gegenüberliegenden Schenkeln der Drahtschleifen
14 angreifen können. Die eingekerbten Bänder 32 sind zu einer Z-ähnlichen Form gebogen,
wie aus der Zeichnung hervorgeht, derart, daß die mit den Einschnitten 34 versehenen
Ränder jedes Abstandshalters eng an den einander gegenüberliegenden Halterungsschienen
16 anliegen und damit dem Aufbau des Teilgefäßes vor dem Löten eine größere Stabilität
verleihen.
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Beim Zusammensetzen eines Teilgefäßes gemäß Fig. 2 erfordern die Abstandshafter
32 aus Lötmetall einen etwas abgeänderten Arbeitsgang, weil sie auf die unteren
Halterungsschienen 16 gelegt werden müssen, ehe die wellenförmig gebogenen Drähte
14 über und in die einander gegenüber angeordneten Ei.nschnitäpaare 34 eingesetzt
werden. Weiteres Hartlötmaterial 19 wird auf jeder Platte 11 und 12 und innerhalb
der Halterungsschienen 16 angeordnet, damit genügend Lötmaterial zwischen sämtlichen
aneinanderstoßenden Flächen vorhanden ist.
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Fig. 3 zeigt einen ähnlichen Wärmeaustauscher, wobei der eigentliche
Unterschied in der Ausgestaltung des Abstandshalters liegt. Ein Abstandshafter 38
in Gestalt eines dünnwandigen Rohres von rundem oder ovalem Querschnitt aus Lötmaterial
wird durch miteinander fluchtende Schleifen einander benachbarter wellenförmig gebogener
Drähte 14 geführt. In gewissen Fällen kann eine einzige Halterungsvorrichtung genügen,
während bei der veranschaulichten Anordnung eine derartige Vorrichtung 38 an jedem
Ende der Drahtwellengruppe diese über ihre gesamte Länge in Abstand hält.
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Die Form des in Verbindung mit dieser Anordnung verwendeten Rohrmaterials
ist unwesentlich. Jedoch ist eine Rohrform mit rundem oder ovalem Querschnitt am
leichtesten erhältlich und wird daher vorzugsweise verwendet. Die Rohstücke werden
durch miteinander fluchtenden Öffnungen in eine Gruppe von wellenförmig gebogenen
Drähten eingeführt und durch die Drähte bei 39 um jeden Draht herum so
verformt,
daß sie sich selbst und die umgebenden Teile fest miteinander verbinden.
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Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei welcher auf einer Platte
11 parallele Reihen von U-Schienen 41 in Abständen angeordnet sind. Diese U-Schienen
41 sollen die Oberfläche der Außenflächen der Platten 11, 12 vergrößern. Metallbänder
40 sind hier zu Halterungsbügeln ausgebildet, welche in einander benachbarte U-Schienen
eingreifen und diese in festem Abstand halten, bis der Lötvorgang beendet ist. Wie
bei den anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung wird Lötmaterial 19 auf die
Wandungsplatte 11 gelegt.