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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen das maschinelle Löten von Baugruppen mittels Aufschmelz- bzw. Reflow-Lötanlagen, wobei die Übertragung von Wärme auf eine zu lötende Baugruppe zumindest teilweise durch ein Wärmeübertragungsmedium vonstatten geht, das dabei einen Phasenübergang durchläuft, d. h. auf der Baugruppe kondensiert. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Vorrichtungen und Verfahren, in denen Wärmeübertragungsmedien für einen derartigen Aufschmelzlötvorgang durch Kondensation wieder aufbereitet, d. h. gereinigt und/oder getrennt werden.
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Beim maschinellen Löten von Baugruppen mittels des Aufschmelz- bzw. Reflow-Lötverfahrens werden die einzelnen Bauelemente, die durchaus sehr unterschiedliche Baugrößen, thermische Eigenschaften und dergleichen aufweisen können, mittels einer Lotpaste an entsprechenden Kontaktflächen befestigt. Diese Baugruppen werden dann in entsprechende Prozesskammer eingebracht, worin dann die Lotpaste zum Schmelzen gebracht und dadurch ein entsprechender Kontakt zu den Kontaktflächen gebildet wird. Um eine stabile Verbindung zwischen den Bauelementen und den Kontaktflächen herzustellen, muss an allen Kontaktstellen die Lotpaste zuverlässig verflüssigt und eine gewisse Zeit lang im flüssigen Zustand gehalten werden, so dass eine zuverlässige Verbindung sowohl zu dem Bauteil als auch zu der Kontaktfläche auf der Leiterplatte erreicht wird. Je nach verwendetem Lot sind dazu Temperaturen von ca. 190 bis 240°C erforderlich. Beim Aufheizen der Baugruppe auf die erforderliche Schmelztemperatur muss jedoch gleichzeitig sichergestellt sein, dass die Bauelemente trotz ihres unterschiedlichen Volumens, Materialbeschaffenheit, thermischen Eigenschaften, und dergleichen nicht über eine spezifizierte maximale Temperatur von beispielsweise 250°C erwärmt werden, um damit eine Schädigung des Bauteils und damit eine eingeschränkte Funktion oder einen Funktionsausfall der gesamten Baugruppe zu vermeiden. Ferner kann die zunehmende Einführung bleifreier Lotpasten, die in der Regel etwas höhere Schmelztemperaturen als Lotpasten mit Blei aufweisen, ein entsprechendes Prozessfenster für das Verflüssigen des Lotes in noch stärkerem Maße verkleinern, insbesondere wenn eine Bauteilüberhitzung zuverlässig ausgeschlossen werden soll. Daher werden in zunehmendem Maße im Gegensatz zu Konvektionsaufschmelzlötanlagen, die gegenwärtig noch den Hauptanteil der Aufschmelzlötanlagen ausmachen, Kondensationslötanlagen verwendet, deren Vorteil insbesondere in der deutlich besseren Wärmeübertragung zu den zu lötenden Bauteilen liegt. Um eine effiziente Wärmeübertragung zu den Bauteilen auf der Baugruppe zu erreichen, werden geeignete Wärmeübertragungsmedien verwendet, die zunächst in Dampfform auf die Baugruppe aufgebracht und anschließend durch Kondensierung unter Abgabe der latenten Wärme die Bauteile im Vergleich zur Konvektionsheizung wesentlich unabhängiger von den bauteilspezifischen Eigenschaften und damit gleichmäßiger erwärmen. Dabei ist die maximale Temperatur des Wärmeübertragungsmediums deutlich geringer als in entsprechenden Konvektionsanlagen, in denen das Wärmeübertragungsmedium keinen Phasenübergang durchläuft und aufgrund der reduzierten Wärmeübertragung in der Regel hohe Temperaturen erforderlich sind, so dass im Gegensatz dazu durch eine geeignete Wahl der Siedetemperatur des Wärmeübertragungsmediums in der Kondensationslötanlage eine Überhitzung der Bauelemente zuverlässig vermeidbar ist, da die Temperatur des eingeleiteten Dampfes der Siedetemperatur entspricht, wenn gesättigter Dampf verwendet wird, oder in der Nähe der Siedetemperatur liegt, wenn leicht überhitzter Dampf angewendet wird.
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Das Einbringen einer Baugruppe in die Dampfphase eines geeigneten Wärmeübertragungsmediums für die Kondensationslötanlage kann jedoch auch zu großen Temperaturgradienten auf der Baugruppe führen, die in vielen Anwendungsfällen nicht tolerierbar sind. Daher ist häufig auch bei Kondensationslötanlagen eine Temperaturprofilierung der Baugruppen erforderlich, was durch Vorsehen entsprechender Konvektionsvorheizzonen, durch Bereitstellen überhitzten Dampfes unterschiedlicher Menge und/oder Temperatur oder durch Einsatz zweier oder mehrerer Wärmeübertragungsmedien mit unterschiedlicher Siedetemperatur erreicht werden kann. Obwohl derartige Kondensationsaufschmelzlötanlagen, die die Möglichkeit eines einstellbaren Temperaturprofils bieten, Vorteile im Hinblick der Lötzuverlässigkeit im Vergleich zu Konvektionslötanlagen zeigen, scheint der höhere technische Aufwand dieser Kondensationslötanlagen eine weitergehende Anwendung in der Industrie noch zu beschränken. Insbesondere ist davon auszugehen, dass für eine wirtschaftliche Anwendung und damit eine höhere Akzeptanz dieser Anlagen das oder die Wärmeübertragungsmedien, wobei hier insbesondere Medien auf der Basis von Perfluorpolyäther zu nennen sind, in effizienter Weise wieder aufzubereiten und in den Lötanlagenkreislauf zurückzuspeisen sind. D. h., das oder die Wärmeübertragungsmedien, die während des Vorheizens oder des Lötvorganges auf der Baugruppe auskondensiert wurden, müssen in der Regel, da diese mit anderen Stoffen in Berührung kommen, entsprechend gereinigt oder, wenn zwei oder mehr Wärmeübertragungsmedien während des gesamten Prozesses angewendet wurden, in der Regel zumindest teilweise getrennt werden, da zumindest mit einer gewissen Durchmischung der Wärmeübertragungsmedien zu rechnen ist.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, entsprechende Mittel bereitzustellen, um eine effiziente Aufbereitung eines oder mehrerer Wärmeübertragungsmedien, die zur Verwendung in einer Kondensationsaufschmelzlötanlage vorgesehen sind, bereitzustellen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gemäß der Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst somit eine Destillationskolonne, in der durch die Rückführung eines Fluids, das sich im Kolonnenkopf ansammelt, nach Auskondensierung in den Kolonnenkopf die Möglichkeit bietet, die Destillationskolonne im Wesentlichen im thermischen Gleichgewicht zu betreiben. Dadurch ist eine effiziente Reinigung eines Wärmeübertragungsmediums gewährleistet, da sich im Kolonnenkopf im Wesentlichen der Dampf des Wärmeübertragungsmediums ansammelt, während sich andere höher siedende Fluide, beispielsweise ein zweites höher siedendes Wärmeübertragungsmedium, im Kolonnensumpf ansammeln. Ferner gestattet es die teilweise Rückkopplung des aus dem Kolonnenkopf ausgeleiteten Fluids, dass das thermische Gleichgewicht für unterschiedliche Betriebszustände der Vorrichtung beibehalten werden kann, so dass beispielsweise ein kontinuierlicher Betrieb der Vorrichtung oder auch ein periodischer Betrieb möglich ist. Dadurch lässt sich die Betriebsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung in flexibler Weise an die Anforderungen in einer Fertigungsstraße anpassen, wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Versorgung einer oder mehrerer Kondensationsaufschmelzlötanlage eingerichtet sein kann, ohne dass der Auslastungsgrad jeder einzelnen Kondensationsaufschmelzlötanlage einen merklichen Einfluss auf das Betriebsverhalten der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausübt. Durch die Vorheizung wird ferner das aufzubereitende Fluid, das beispielsweise eine Mischung zweier Wärmeübertragungsmedien mit unterschiedlichen Siedetemperaturen sein kann, auf einer geeignet hohen Temperatur gehalten, so dass das Einleiten des Fluids zu keiner nennenswerten Beeinträchtigung des thermischen Gleichgewichts der Destillationskolonne führt. Aufgrund der somit erreichten Stabilisierung wird auch eine erhöhte Flexibilität in Hinblick auf die Abmessungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreicht, da beispielsweise eine geringere Höhe der Destillationskolonne, die damit beispielsweise eine verringerte Füllkörperschütthöhe zur Folge haben kann, durchaus im Hinblick auf eine erforderliche Einbauhöhe der Vorrichtung in Kauf genommen werden kann, ohne die thermischen Eigenschaften zu ändern. Andererseits lässt sich bei einer gegebenen Bauhöhe der Destillationskolonne der Trenngrad durch die Vorheizeinrichtung noch weiter verbessern, so dass das Wärmeübertragungsmedium mit hoher Reinheit aus den Kolonnenkopf ausgeleitet und in einer oder mehreren entsprechenden Kondensationsaufschmelzlötanlagen verwendbar ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Vorheizeinrichtung für die Zuleitung des Fluidgemisches an einer definierten Höhe über dem Kolonnensumpf mit der Destillationskolonne verbunden. Dadurch ergibt sich ein noch effektiverer Gegenstrombetrieb für den flüssigen Anteil des Fluidgemisches und dem gasförmigen Anteil, der aus dem Kolonnensumpf heraus verdampft wird, wohingegen die bereits gasförmige Phase des zugeleiteten vorgeheizten Fluidgemisches über einen entsprechenden Auftriebsteil der Kolonne in Richtung des Kolonnenkopfes hochsteigt. Wenn dabei die Temperatur des eingeleiteten Fluids über der Siedetemperatur des in dem Kolonnenkopf zu gewinnenden Mediums liegt, wird der Trenngrad, wie zuvor erwähnt ist, deutlich verbessert, da bereits die eingeleitete Dampfphase mit dem entsprechenden Medium angereichert ist.
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Die Vorrichtung weist ferner eine Heizung im Kolonnensumpf auf, die ausgebildet ist, nach einer Initialisierungsphase die Temperatur eines Fluids im Kolonnensumpf zwischen einer ersten Siedetemperatur eines niedrigsiedenden Wärmeübertragungsmediums und einer zweiten Siedetemperatur eines hochsiedenden Wärmeübertragungsmediums zu halten.
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Durch diese bauliche Maßnahme kann das thermische Gleichgewicht in der Destillationskolonne in effizienter Weise eingehalten werden, wobei eine hohe Effizienz für die Trennung des niedrigsiedenden Wärmeübertragungsmediums und des hochsiedenden Wärmeübertragungsmediums auch bei sehr unterschiedlicher Einleitung in die Destillationskolonne insbesondere dann erreicht werden kann, wenn die Temperatur des Fluids im Kolonnensumpf nahe an der Siedetemperatur des hochsiedenden Wärmeübertragungsmediums liegt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Sumpfheizung eine Einrichtung zum Umwälzen des Fluids im Kolonnensumpf auf, wodurch eine Zwangskonvektion erreicht wird und somit eine effiziente Ankopplung der Heizung an das Fluid stattfindet. Die dadurch erreichte hohe Wärmekopplung zwischen der Heizung und dem Fluid führt zu einer raschen Einstellung des thermischen Gleichgewichtes und ist damit vorteilhaft bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie sie beispielsweise bei einem periodischen Betrieb im Gegensatz zu einer kontinuierlichen Betriebsweise auftreten. Folglich kann eine relativ konstante Qualität des bzw. der aufbereiteten Wärmeübertragungsmedien selbst bei äußerst unterschiedlichen Betriebsbedingungen erreicht werden. Insbesondere in Kombination mit einer effizienten Isolierung der Destillationskolonne und im Besonderen des Kolonnensumpfes werden Qualitätsschwankungen bei periodischem Betrieb gering gehalten und die Energieverluste bei kontinuierlicher Betriebsweise können deutlich verringert werden.
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In einer weiteren Ausbildung weist die Sumpfheizung eine flache Konfiguration mit mehreren innen liegenden Heizelementen auf. Dadurch ergibt sich eine äußerst platzsparende Anordnung, wobei dennoch eine effiziente Ankopplung der Heizung an das Fluid im Kolonnensumpf gewährleistet ist. Die flache Konfiguration der Sumpfheizung ermöglicht somit einen höhenkompakten Aufbau, der damit eine geringe Bauhöhe bei dennoch hohem Trennungsgrad der Destillationskolonne ermöglicht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Abfluss einen ersten Ausgang zur Abgabe eines niedrigsiedenden Wärmeübertragungsmediums und einen zweiten Ausgang zur Abgabe eines hochsiedenden Wärmeübertragungsmediums auf. Ein derartiger Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung erlaubt eine effiziente Trennung zumindest zweier Komponenten, wobei diese dann kontinuierlich aus dem Destillationskreislauf entnommen werden können, um damit eine oder mehrere Kondensationsaufschmelzlötanlagen zu versorgen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung, ist der zweite Ausgang mit dem Kolonnensumpf über einen Filter verbunden. Die Filterung des Fluids vor der Ausleitung aus dem zweiten Ausgang ermöglicht es beispielweise, das ausgeleitete Fluid, d. h. beispielsweise ein Wärmeübertragungsmedium mit der höheren Siedetemperatur, mit hoher Reinheit auf Grund eines Rückhaltens von Rückständen (Residues) bereitzustellen, so dass dieses dann unmittelbar dem Dampferzeuger einer Kondensationsaufschmelzlötanlage zugeführt werden kann. Ferner kann bei einer Rückführung eines Teils des aus dem zweiten Ausgang ausgeleiteten Fluids, dieser Teil dann als relativ reine Flüssigkeit in den Kolonnensumpf zurückgeführt werden, so dass eine kontinuierliche Reinigung des in dem Kolonnensumpf vorhandenen Fluids stattfindet. Der vorgesehene Filter kann dabei vorteilhafterweise so ausgebildet sein, um beispielsweise Flussmittelreste oder andere Lötchemikalien in effizienter Weise zurückzuhalten.
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In einer weiteren Ausführungsform ist in der Vorrichtung ein Pufferbehälter in einer Leitung zum Zurückführen des Wärmeübertragungsmediums vorgesehen, wobei der Pufferbehälter eingangsseitig mit dem Kolonnenkopf in Verbindung steht. Durch den Pufferbehälter kann die Rezirkulierung des Wärmeübertragungsmediums zum Kolonnenkopf effizienter gesteuert werden, wobei in einfacher Weise entsprechende Messinstrumente in dem Pufferbehälter vorgesehen werden können. Beispielsweise kann hier in effizienter Weise eine Durchflussmengenmessung hinsichtlich sowohl der in den Kolonnenkopf zurückgeführten Fluidmenge als auch der aus dem Kolonnenkopf abgeführten Fluidmenge bewerkstelligt werden. Der Pufferbehälter kann beispielsweise auch ein Trockenlaufen einer Pumpe verhindern, die ggf. zur Rezirkulierung und zur Ableitung des Wärmeübertragungsmediums vorgesehen ist. Dabei kann der Pufferbehälter nicht nur von dem Kolonnenkopf gespeist werden, sondern er kann auch zusätzlich bei Bedarf aus einer externen Quelle gespeist werden, so dass immer eine ausreichende Menge des Wärmeübertragungsmediums vorhanden ist, unabhängig von der Fluidmenge, mit der die Destillationskolonne aktuell beschickt wird. Bei Vorsehen des Pufferbehälters kann in jedem Falle eine für das Aufrechterhalten eines thermischen Gleichgewichts in der Destillationskolonne notwendige Menge des Wärmeübertragungsmediums, unabhängig, ob eine externe Speisung oder lediglich eine Speisung aus dem Kolonnenkopf stattfindet, rezirkuliert werden. Vorteilhafterweise ist dabei eine Isolierung des Pufferbehälters so vorgesehen, um das Wärmeübertragungsmedium in dem Pufferbehälter auf einer gewünschten Temperatur zu halten. Zusätzlich oder alternativ zu einer wirksamen Isolierung kann der Pufferbehälter eine steuerbare Heizeinrichtung enthalten, die das Wärmeübertragungsmedium auf der gewünschten Temperatur hält, beispielsweise nahe bei der Siedetemperatur des Wärmeübertragungsmediums, so dass das thermische Gleichgewicht schnell erreicht und dann in effizienter Weise beibehalten werden kann. Insbesondere in Initialisierungsphasen der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann beispielsweise durch Einleiten von Wärmeübertragungsmedium in den Pufferbehälter und Aufheizen auf die gewünschte Temperatur die Destillationskolonne rasch in einen zulässigen Arbeitsbereich gebracht werden.
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Vorteilhafterweise ist auf der Ausgangsseite des Pufferbehälters ein Ausgang zur Abgabe des Wärmeübertragungsmediums an die Kondensationsaufschmelzlötanlage vorgesehen. Das Vorsehen des Ausgangs an der Ausgangsseite des Pufferbehälters erlaubt damit eine effiziente Steuerung der abzuleitenden Menge des Wärmeübertragungsmediums.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung einen Auftriebsteil und einen Abtriebsteil auf, die als Füllkörperbereich ausgebildet sind. Der Füllkörperbereich ergibt eine große wirksame Oberfläche in Verbindung mit entsprechenden Kanälen für die Dampfphase, so dass selbst bei geringer Bauhöhe ein hoher Trennungsgrad erreichbar ist. Die Bauart und die Materialien für die Füllkörper können dabei so gewählt werden, dass sich für eine gegebene Bauart der Destillationskolonne der gewünschte Trenngrad und der erforderliche Durchsatz ergibt. Beispielsweise lassen sich mit Füllkörper, die aus Strahl gefertigt sind, Abmessungen für die Destillationskolonne erreichen, die mit den Abmessungen gegenwärtig erhältlicher Kondensationsaufschmelzlötanlagen kompatibel sind, so dass bestehende Fertigungsstraßen in einfacher Weise durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ergänzt werden können.
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Die Vorrichtung zur Aufbereitung des Wärmeübertragungsmediums kann dabei in allen zuvor genannten und noch zu beschreibenden Modifizierungen eingesetzt werden.
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Die vorliegende Aufgabe wird weiteres durch ein Verfahren zur Aufbereitung eines Wärmeübertragungsmediums für eine Kondensationsaufschmelzlötanlagenach Anspruch 14 gelöst.
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Wie zuvor bereits dargelegt ist, wird durch das Einleiten eines Fluids, das ein oder mehrere gemischte und verunreinigte Wärmeübertragungsmedien enthält, in eine Destillationskolonne, die im thermischen Gleichgewicht gehalten wird, eine Reinigung und/oder eine Trennung des bzw. der Wärmeübertragungsmedien in effizienter Weise ermöglicht.
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Vor dem Einleiten in die Destillationskolonne kann das aufzubereitende Fluid vorgeheizt werden, wobei das aufzubereitende Fluid auf eine Temperatur über der Siedetemperatur des Wärmeübertragungsmediums aufgeheizt wird. Insbesondere bei Reinigung und Trennung zweier Wärmeübertragungsmedien mit unterschiedlichen Siedetemperaturen kann das Fluid auf eine Temperatur über der Siedetemperatur des niedrigsiedenden Wärmeübertragungsmediums aufgeheizt werden, so dass trotz moderat kompakter Bauweise der Destillationskolonne ein hoher Trenngrad in der Kolonne erreicht wird, ohne dass im Wesentlichen die Temperaturverhältnisse in der Destillationskolonne beeinflusst werden.
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Das aufzubereitende Fluid weist ein erstes Wärmeübertragungsmedium mit einer ersten Siedetemperatur und ein zweites Wärmeübertragungsmedium mit einer zweiten, höheren Siedetemperatur auf, wobei die Temperatur des Fluids im Kolonnensumpf auf einer Temperatur zwischen der ersten und der zweiten Siedetemperatur gehalten wird. Durch diese Temperatursteuerung wird eine effiziente Gemischtrennung gewährleistet, ohne dass eine nennenswerte Auswirkung auf das thermische Gleichgewicht in der Destillationskolonne ausgeübt wird.
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Vorteilhafterweise wird ein Teil des vom Kolonnenkopf ausgeleiteten Mediums in die Destillationskolonne zurückgespeist.
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In weiteren Ausführungsformen kann ein Teil des Fluids, das sich im Kolonnensumpf ansammelt, ausgeleitet und wieder zurückgeführt werden, wobei ggf. eine Filterung des Fluids stattfindet. Insbesondere ist es vorteilhaft, bei der Trennung zweier Wärmeübertragungsmedium, das sich im Kolonnensumpf ansammelnde Medium vor dem Rezirkulieren und dem Ausleiten zu einer entsprechenden Dampferzeugungsanlage einer Kondensationslötanlage oder einem entsprechenden Vorratsbehälter, Verunreinigungsstoffe, beispielsweise Lotmittelreste, auszufiltern.
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In weiteren Ausführungsformen werden die Abmessungen der Destillationskolonne an eine Bauhöhe und/oder Bauform einer oder mehrerer entsprechender Kondensationsaufschmelzanlagen angepasst, wobei diese Anpassung unter der Vorgabe eines Solldurchsatzes erreicht wird. Dies kann beispielsweise durch die Materialart und/oder die Beschaffenheit, d. h. Form, Oberflächeneigenschaften, und dergleichen, von Füllkörpern erzielt werden. Beispielsweise kann die Auswahl eines speziellen Materials, beispielsweise von Stahl, für die Füllkörper eine Bauhöhe für die Destillationskolonne erreicht werden, die der Bauhöhe bereits bestehender Kondensationsaufschmelzlötanlagen angepasst ist. Dabei können die Bauhöhe und damit auch die weiteren Dimensionen der Destillationskolonne weitergehend u. a. dadurch optimiert werden, dass Vorkehrungen für einen verbesserten Wärmeübergang von einer Sumpfheizung zu dem sich dort ansammelndem Fluid getroffen werden. Dazu können beispielsweise entsprechende Mittel zur ständigen oder zeitweiligen Umwälzung des Fluids vorgesehen werden und/oder der Behälter des Kolonnensumpfs und die Sumpfheizung werden so ausgelegt, dass kein großer Temperaturgradient innerhalb der Flüssigkeitssäule erzeugt wird. Insbesondere kann vorteilhafterweise die Sumpfheizung in einer möglichst flachen Bauweise ausgeführt werden, wobei Heizelemente möglichst großflächig den Kolonnensumpf bedecken, so dass bei sehr geringer Bauhöhe der Heizung dennoch ein guter Wärmeübergang zu dem Fluid in dem Kolonnensumpf gewährleistet ist. Ferner kann auch das Vorheizen des in die Destillationskolonne eingeleiteten Fluidgemisches zur Reduzierung der Kolonnenabmessungen genutzt werden, da bereits eine gewisse Anreicherung einer Komponente des Fluids in der Dampfphase vor dem Einleiten in die Destillationskolonne erreicht werden kann. Der Entwurf einer entsprechenden Destillationsanlage kann daher beispielsweise unter Zuhilfenahme entsprechender Simulationsprogramme, die auf dem Markt verfügbar sind, durchgeführt werden.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind auch in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben. Es werden nunmehr weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen beschrieben, um das Wesen der vorliegenden Erfindung, deren zugrundeliegende Aufgabe und Vorteile weiter zu präzisieren. In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine beispielhafte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Aufbereitung eines oder mehrerer Wärmeübertragungsmedien nach dem Destillationsprinzip gemäß der vorliegenden Erfindung; und
- 2a und 2b jeweils beispielhafte Ausführungsformen einer Kondensationsaufschmelzlötanlage mit eingebundener Aufbereitung von Wärmeübertragungsmedien gemäß der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt schematisch eine Vorrichtung 100 zum Aufbereiten eines oder mehrerer Wärmeübertragungsmedien, die in einer Kondensationsaufschmelzlötanlage verwendbar sind. Wie eingangs bereits erwähnt, werden beim Aufschmelzlöten mittels Kondensation eines Wärmeübertragungsmediums bevorzugt Medien auf Perfluorpolyätherbasis verwendet, die chemisch und thermisch inert sind und zudem im Wesentlichen kein gesundheitsgefährdendes Potential darstellen und biologisch nahezu inaktiv sind. Sie wirken nicht korrosiv auf die verwendeten Bauteile und sind daher für die Elektronikfertigung besonders geeignet. Diese Medien können mit diversen Siedepunkten bereitgestellt werden, so dass bei Verwendung von beispielsweise zwei Medien eine gewünschte Temperaturprofilierung ohne große Temperaturgradienten des Lötgutes stattfinden kann, ohne dass die Gefahr einer Überhitzung der Bauteile selbst bei Verwendung von bleifreiem Loten möglich ist. Da es insbesondere bei der Verwendung zweier oder mehrerer Wärmeübertragungsmedien zwangsläufig während des Lötprozesses zu einer gewissen Durchmischung kommt, wird erfindungsgemäß eine Separierung und gleichzeitig Reinigung der Medien durchgeführt, so dass diese Medien dann wieder für Lötprozesse zur Verfügung stehen, ohne dass eine Auswirkung auf das Temperaturprofil und damit die Effizienz des Lötvorganges stattfindet, wobei die Medien ohne nennenswerte Verluste rezirkuliert werden können. Die in 1 gezeigte Vorrichtung 100 ist als ein Ausführungsbeispiel zur Trennung zweier Wärmeübertragungsmedien dargestellt, wobei das Prinzip der vorliegenden Erfindung in einfacher Weise auf die Reinigung eines einzelnen Wärmeübertragungsmediums durch Destillation oder die Separierung mehrerer Wärmeübertragungsmedien erweitert werden kann. Ferner kann durch Kaskadierung die Trennung von mehr als zwei Medien erreicht werden. Die Vorrichtung 100 umfasst einen Kondensatzufluss 101, der beispielsweise mit einer nicht gezeigten Prozesskammer einer Lötanlage verbunden sein kann, um von dort ein zu reinigendes Fluid, das ein oder mehrere entsprechende Wärmeübertragungsmedien sowie darin enthaltende Verunreinigungen aufweisen kann, einzuleiten. Ferner ist ein Abfluss 102 zur Ausleitung gereinigter und/oder separierter Wärmeübertragungsmedien vorgesehen, wobei in dem gezeigten Beispiel ein erster Ausgang 102a für ein niedrigsiedendes Wärmeübertragungsmedium und ein zweiter Ausgang 102b für ein hochsiedendes Wärmeübertragungsmedium vorgesehen ist. Eine Destillationskolonne 110, die einen Kolonnenkopf 109 und einen Kolonnensumpf 108 aufweist, umfasst zwischen dem Kolonnenkopf 109 und dem Kolonnensumpf 108 ein Auftriebsteil 106 und ein Abtriebsteil 105, wobei in einer bevorzugten Ausführungsform die Teile 106, 105 als Füllkörperbereiche vorgesehen sind. In dem Füllkörperbereich ist die Füllkörperschütthöhe geeignet gewählt, um einen gewünschten Trennungsgrad für eine vorgegebene Bauhöhe der Destillationskolonne 110 zu erreichen.
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Wie hinlänglich bekannt ist, bestimmt die Form, die Oberflächenbeschaffenheit, die Art des Materials, und dergleichen die Betriebseigenschaften der Destillationskolonne 110, so dass durch eine geeignete Auswahl dieser Parameter eine gewünschte Einheit der an den Ausgängen 102a und 102b bereitgestellten Flüssigkeiten mit bestimmt werden kann. Als Füllkörper können gängige Produkte, etwa Maschendrahtringe, Hülsen-Spiralen, Draht-Spiralen, Raschig-Ringe, Berl-Sattelkörper, und dergleichen verwendet werden, um bei geringer Bauhöhe der Destillationskolonne 110 die notwendigen Grenzflächen zwischen Kondensat und Dampf für eine effiziente Phasentrennung bereitzustellen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kondensatzufluss 101 mit der Destillationskolonne 110 an einer spezifizierten Höhe über dem Kolonnensumpf 108 verbunden, wobei in der dargestellten Ausführungsform diese Verbindungsstelle zwischen dem Auftriebsteil 106 und dem Abtriebsteil 105 vorgesehen ist. Der Kondensatzufluss 101 kann dabei mittels einer Pumpe 104 mit der Destillationskolonne 110 verbunden sein, wobei in einer bevorzugten Ausführungsform eine Vorheizung 103 in der Zuleitung vorgesehen ist, um somit das in den Kondensatorzufluss eingespeiste Fluid auf gewünschte Temperatur vorheizen zu können.
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Am Kolonnenkopf 109 ist eine Rezirkulierung 111 vorgesehen, so dass während des Betriebs nach Bedarf, vorzugsweise ständig, eine gewisse Menge des niedrigsiedenden Wärmeübertragungsmediums in den Kolonnenkopf 109 zurückführbar ist. Die Rezirkulierung 111 kann entsprechende Vorrichtungen, die einem Kühler 112 nachgeschaltet sind, aufweisen, etwa in Form einer Pumpe 114, die beispielsweise steuerbar sein kann, um somit den Durchfluss in gewünschter Weise einzustellen. Dabei kann die Pumpe 114 so steuerbar sein, dass der zweite Ausgang 102a des Abflusses 102 separat steuerbar ist, so dass bei Bedarf die am Ausgang 102a zu entnehmende Menge des Wärmeübertragungsmediums sowie die in den Kolonnenkopf 109 zurückgespeiste Menge individuell einstellbar sind.
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In einer Ausführungsform ist ferner ein Pufferbehälter 113 vorgesehen, der eingangsseitig mit dem Kühler 112 und ausgangsseitig mit dem Kolonnenkopf 109 und dem Ausgang 102a verbunden sein kann. Alternativ kann der Pufferbehälter 113 einen zusätzlichen Eingang 116 aufweisen, um somit von einer externen Quelle (nicht gezeigt) bei Bedarf niedrigsiedendes Wärmeübertragungsmedium zuführen zu können. Vorzugsweise sind entsprechende Messvorrichtungen 115 in dem Pufferbehälter 113 und/oder an der Eingangsleitung und/oder an der Ausgangsleitung vorgesehen, um damit die Durchflussmenge und/oder den Flüssigkeitspegel zu messen. Vorzugsweise weist der Pufferbehälter 113 und alle beteiligten Leitungen eine ausreichende Isolierung, beispielsweise in Form von entsprechenden Materialien mit geringer Wärmeleitung, und/oder durch das Vorsehen von Behälterwänden mit Vakuumisolierung, und/oder verspiegelter Wandflächen, und dergleichen, auf, so dass kein unnötiger Wärmeverlust des Fluids in dem Pufferbehälter 113 auftritt. Entsprechende Vorkehrungen gelten auch für die Destillationskolonne 110 sowie für die entsprechenden Zufuhr- und Abfuhrleitungen. In einer Ausführungsform kann der Pufferbehälter 113 eine gesonderte Heizung (nicht gezeigt) aufweisen, so dass unabhängig von der Menge des in dem Behälter 113 vorhandenen Fluids, der Qualität der Isolierung, der Temperatur des zugeführten Fluids, wenn dieses beispielsweise extern über den Eingang 116 zugeleitet wird, die Temperatur des Fluids auf einem gewünschten Wert gehalten werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Destillationskolonne 110 eine weitere Rezirkulierung 117 im Bereich des Kolonnensumpfes 108. Dazu kann eine Pumpe 118 vorgesehen sein, die beispielsweise mit dem Kolonnensumpf 108 in der Nähe einer Sumpfheizung 107 eingangsseitig verbunden ist, um dann das rezirkulierte Medium in den Kolonnensumpf 108 zur Aufrechterhaltung einer erzwungenen Konvektion zurückzuführen. In einer vorteilhaften Variante ist dabei ein Filter 119 vorgesehen, so dass Verunreinigungen, beispielsweise in Form von Lotpastenrückständen und dergleichen, effizient aus dem Rezirkulationskreislauf 117 entfernt werden können. Die Pumpe 118 kann steuerbar sein, so dass die rezirkulierte Menge des Fluids einstellbar ist. In anderen Ausführungsformen kann ein steuerbares Ventilelement 120 vorgesehen sein, so dass die Menge des Fluids, das in den Ausgang 102b weitergeleitet wird, einstellbar ist, so dass vorzugsweise die rezirkulierte Fluidmenge und die ausgeleitete Fluidmenge individuell einstellbar sind. Alternativ oder zusätzlich zu der Rezirkulierung 117, die einen verbesserten Wärmeübergang von der Sumpfheizung 107 zu dem in dem Sumpf vorhandenen Kondensat gewährleistet, kann die Sumpfheizung 107 so ausgebildet sein, dass ein großflächiger Kontakt zu dem Kondensat in dem Sumpf 108 möglich ist. Beispielsweise kann die Sumpfheizung 107 als flaches Heizelement ausgebildet sein, wobei vorteilhafterweise relativ großflächige Heizelemente eine große Fläche des Sumpfes 108 abdecken, so dass eine gute Wärmeankopplung an das Kondensat erzielt wird. Zum Beispiel können elektrisch oder dampfbetriebene Heizstäbe vorgesehen sein, die flach über möglichst viel Fläche im Sumpf 108 verlegt sind. In anderen Ausführungsformen können Heizplatten am Sumpfboden verlegt sein und es können entsprechende Rückwerkzeuge vorgesehen sein, um einen effizienten Wärmeübergang von den Heizelementen zu dem Kondensat zu gewährleisten.
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Beim Betrieb der Vorrichtung 100 wird die Destillationskolonne 110, abgesehen von kurzen Initialisierungsphasen, im thermischen Gleichgewicht betrieben. Ein über den Kondensatzufluss 101 eingeführtes Fluidgemisch wird dabei so aufgetrennt, dass das geringer siedende Medium über den Auftriebsteil 106 in den Kolonnenkopf 109 gelangt, und dort insbesondere im Bereich des Kühlers 112 wieder in sehr reiner Form kondensiert wird. Dabei wird durch die Rezirkulierung 111 das thermische Gleichgewicht in der Destillationskolonne 110 stabil aufrecht erhalten, wobei gleichzeitig über den Ausgang 102a des Abflusses 102 stetig das Medium entnommen werden kann und einer entsprechenden Lötanlage oder einem Vorratsbehälter zugeführt werden kann. Durch die Bereitstellung des Pufferbehälters 113 kann in zuverlässiger Weise ein Trockenlaufen der Pumpe 114 beim Rezirkulieren verhindert werden und gleichzeitig kann die Rezirkulierung 111 für alle möglichen Betriebszustände, auch während einer Anfahrphase aufrecht erhalten werden, also auch unabhängig von der Menge des durch den Kondensatzufluss 101 zugeführten Fluids, so dass das thermische Gleichgewicht rasch erreicht werden kann, wenn die Vorrichtung 100 hochgefahren wird, oder das thermische Gleichgewicht bei geringer Fluidzufuhr über den Zufluss 101 stabil bleibt. Dazu kann beispielsweise die Pumpe 114 so ausgebildet sein, dass stets eine erforderliche minimale Menge des niedrigsiedenden Mediums in den Kolonnenkopf 109 zurückgeführt wird. Vorzugsweise wird die Temperatur des Mediums in dem Pufferbehälter 113 nahe an der Siedetemperatur gehalten, so dass das thermische Gleichgewicht stabilisiert oder beim Anfahren rasch erreicht wird. Dazu kann eine entsprechende Heizung (nicht gezeigt) vorgesehen sein, und/oder eine Isolierung des Pufferbehälters 113 kann so dimensioniert sein, dass die Temperatur des Mediums in dem Behälter 113 über relativ lange Zeiten ohne nennenswerten Abfall beibehalten werden kann. Insbesondere beim Anfahren der Anlage, wenn ggf. keine ausreichende Menge des Mediums in dem Pufferbehälter 113 vorgesehen ist, kann durch eine externe Zufuhr des Mediums über den Eingang 116 und eine entsprechende Heizung rasch eine Rezirkulierung aufgebaut werden, so dass selbst in dieser Betriebsphase die Destillationskolonne 110 mit nur geringer Verzögerung einsatzbereit ist.
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Durch das Beibehalten der Temperatur des Mediums in dem Pufferbehälter 113 in der Nähe des entsprechenden Siedepunktes bei weiterhin durchgeführter Rezirkulierung 111 ist auch ein periodischer Betrieb der Vorrichtung 100 unproblematisch und ermöglicht damit ein hohes Maß an Flexibilität bei der Anpassung an Produktionsabläufe.
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In diesem Zusammenhang soll der Ausdruck „nahe an“ oder „in der Nähe“ der Siedetemperatur bedeuten, dass die Temperatur höchstens um ca. 20°C, vorzugsweise um ca. max. 10°C und noch bevorzugter um ca. höchstens 3°C von der Siedetemperatur abweicht.
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Ferner kann die Aufrechterhaltung des thermischen Gleichgewichts bzw. dessen rasche Einstellung durch eine Temperatur im Kolonnensumpf 108 begünstigt werden, die zwischen der niedrigen und der hohen Siedetemperatur liegt. Die Ausbildung eines ausgeprägten Temperaturgradienten in dem Kondensat in dem Kolonnensumpf 108 kann dabei in effizienter Weise durch die Bauform der Sumpfheizung 107 selbst und/oder durch die Rezirkulierung 117 unterdrückt werden. Vorzugsweise wird die Temperatur des Fluids im Sumpf 108 nahe an der entsprechenden Siedetemperatur gehalten, so dass sich das thermische Gleichgewicht rasch einstellt, wodurch ebenso, wie dies im Zusammenhang mit dem Pufferbehälter 113 erläutert wurde, ein periodischer Betrieb der Vorrichtung 100 unproblematisch ist. Durch die Ausleitung des Fluids aus dem Kolonnensumpf 108 über den Filter 119 kann zum einen bei Bedarf stetig gereinigtes hochsiedendes Medium entnommen werden, das dann für die weitere Verarbeitung bereitsteht und bei Vorsehen der Rezirkulierung 117 kann die Reinheit des Fluids im Kolonnensumpf 108 im Wesentlichen trotz permanenter Zufuhr von verunreinigtem Fluidgemisch über den Kondensatzufluss 101 beibehalten werden. Dadurch wird ein Verschlammen des Kolonnensumpfes 108 und der entsprechenden Sumpfheizung 107 wirksam unterdrückt.
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Somit kann stetig aus dem Kolonnenkopf über den Ausgang 102a sowie aus dem Kolonnensumpf 108 über den Ausgang 102b das niedrigsiedende bzw. das hochsiedende Medium entnommen und der weiteren Verarbeitung zugeführt werden.
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Vorteilhafterweise wird die Destillationskolonne 110 betrieben, indem das über den Kondensatzufluss 101 zugeführte Fluidgemisch mit der Heizung 103 vorgeheizt wird, vorzugsweise auf eine Temperatur über dem Siedepunkt des niedrigsiedenden Mediums, so dass bereits bei der Zuführung in die Destillationskolonne 110 eine Anreicherung der Dampfphase mit dem niedrigsiedendem Medium auftritt. Durch diese Maßnahme kann die Bauhöhe bei einem geforderten Trenngrad reduziert werden, so dass im Zusammenwirken mit der Auswahl der Füllkörpermaterialien und Bauformen dieser Füllkörper ein ausreichendes Maß an Flexibilität gegeben ist, um die Vorrichtung 100 den Abmessungen entsprechender Kondensationsaufschmelzlötanlagen anzupassen. Insbesondere ergibt sich bei der Auswahl von Füllkörpern, die aus Stahl hergestellt sind, eine Bauweise, die mit gängigen Lötanlagen kompatibel ist.
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Mit Bezug zu 2a werden nun weitere Ausführungsbeispiele einer Kondensationsaufschmelzlötanlage 200 beschrieben, wobei die Anlage 200 eine Vorrichtung zur Aufbereitung eines oder mehrerer Wärmeübertragungsmedien aufweist, wie sie beispielsweise mit Bezug zu 1 beschrieben ist. Im Weiteren wird daher die Vorrichtung als Vorrichtung 100 bezeichnet, die stellvertretend für eine beliebige erfindungsgemäße Vorrichtung zur Aufbereitung, d. h. zur Reinigung und/oder Trennung von Wärmeübertragungsmedien betrachtet werden soll. Die Anlage 200 umfasst mindestens eine Prozesskammer 201 zum Ausführen eines Aufschmelzlötvorganges mit Hilfe eines geeigneten Wärmeübertragungsmediums, das dabei einen Phasenübergang durchläuft.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ferner mindestens eine zweite Prozesskammer 202 vorgesehen, die beispielsweise als eine Vorheizkammer ausgebildet ist, um damit eine gewünschte Temperaturprofilierung für eine Baugruppe 203 zu erreichen, die den Prozesskammern 202, 201 von links zugeführt wird und diese nach rechts verlässt. Ferner können weitere Prozesskammern oder Bereiche der Anlage 200 vorgesehen sein, um ein entsprechendes Abkühlen, ein Löten oder eine Behandlung des Lötgutes unter Vakuum, ein Vorheizen unter Vakuum, und dergleichen zu ermöglichen. Die Anlage 200 kann ferner mehrere individuelle Kondensationsabschmelzlötanlagen repräsentieren, die mit der Vorrichtung 100 verbunden sind, um die verwendeten Wärmeübertragungsmedien in gereinigter und getrennter Form wieder in den einzelnen Prozesskammern zur Verfügung zu stellen.
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Die Anlage 200 umfasst ferner einen ersten Dampferzeuger 204 und einen zweiten Dampferzeuger 205, die entsprechend den Prozesskammern 201 bzw. 202 zugeordnet sind. Beispielsweise kann der Dampferzeuger 204 ausgebildet sein, ein Wärmeübertragungsmedium mit einer für den Lötvorgang geeigneten Siedetemperatur, oder einer darüber hinaus gehenden Temperatur, in der Prozesskammer 201 bereitzustellen, während der Dampferzeuger 205 den Dampf eines anderen Wärmeübertragungsmediums mit einer geeigneten Siedetemperatur für das Vorheizen der Baugruppe 203 in der Kammer 202 bereitstellen kann. Es sollte jedoch beachtet werden, dass beliebige andere Konstellationen, beispielsweise das Vorsehen mehrerer Lötzonen, mehrerer Vorheizzonen, mehrerer Abkühlzonen und dergleichen, möglich sind, wobei zumindest in einer der Prozesskammern die Wärmeübertragung an die Baugruppe 203 mittels Kondensation eines Wärmeübertragungsmediums stattfindet. Die Dampferzeuger 204, 205 können ferner geeignete Leitungssysteme beinhalten, um den gesättigten oder überhitzten Dampf in geeigneter Menge in den Prozesskammern 201, 202 verfügbar zu machen. Insbesondere kann eine Steuerung vorgesehen sein, um die in die entsprechende Prozesskammer eingeleitete Dampfmenge nach Prozesserfordernissen zu steuern.
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Ferner weist die Anlage 200 einen Sammelbehälter 206 auf, der mit den Prozesskammern 201, 202 zur Aufnahme der kondensierten Wärmeübertragungsmedien verbunden ist. In einer Ausführungsform kann dabei der Sammelbehälter 206 einen ersten Bereich 207, der mit der ersten Prozesskammer 201 verbunden ist, und einen zweiten Bereich 208, der mit der zweiten Prozesskammer 202 verbunden ist, aufweisen. In anderen Ausführungsformen ist eine entsprechende Separierung der von den einzelnen Prozesskammern zugeführten Fluidgemisches nicht vorgesehen. Der Sammelbehälterbereich 208 ist beispielsweise mit dem Dampferzeuger 205 über eine entsprechende Pumpe 209 und einen geeigneten Filter 210 verbunden. Der Sammelbehälterbereich 207 ist über eine entsprechende Pumpe 211 und ggf. über einen Filter 212 mit der Vorrichtung 100 über den Kondensatzufluss 101 verbunden. Die Ausgänge 102a und 102b (siehe 1) sind dann wieder entsprechend mit den Dampferzeugern 205 bzw. 204 verbunden.
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Beim Betrieb der Anlage 200 werden die Baugruppen 203 den einzelnen Prozesskammern zugeführt, wobei beispielsweise in der Prozesskammer 202 eine Vorheizung auf beispielsweise zirka 150° mittels eines geeigneten Wärmeübertragungsmediums stattfindet. Das während des Betriebs der Prozesskammer 202 kondensierte niedrigsiedende Wärmeübertragungsmedium wird in dem Behälterbereich 208 aufgefangen und, da dieses im Wesentlichen nicht mit dem zweiten höhersiedenden Wärmeübertragungsmedium in der ersten Prozesskammer 201 in Berührung kommt, über den Filter 210, der Lötchemikalienrückstände ausfiltern kann, in den Dampferzeuger 205 zurückgeführt.
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Das in der Prozesskammer 201 während des Lötvorganges auskondensierte Fluid weist im Allgemeinen auch Anteile des niedrigsiedenden Wärmeübertragungsmediums auf und wird daher zunächst in dem Behälterbereich 207 aufgefangen und dann, ggf. über den Filter 212, falls dieser vorgesehen ist, der Wiederaufbereitungsvorrichtung 100 zugeführt und dort verarbeitet, wie dies zuvor beschrieben ist. Da, wie zuvor dargestellt ist, die Vorrichtung 100 in effizienter Weise die Wärmeübertragungsmedium separieren und reinigen kann, kann es in einigen Ausführungsformen vorteilhaft sein, auf eine Trennung der Kondensate aus den Kammern 201, 202 zu verzichten, und das Fluidgemisch der Vorrichtung 100 zuzuführen, da insbesondere die Reinigung der niedrigsiedenden Komponente unter Umständen deutlich besser sein kann als die Reinigung mittels des Filters 210.
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Durch die zuvor beschriebene Betriebsweise der Vorrichtung 100 kann stetig hochreines niedrigsiedendes Wärmeübertragungsmedium über den Ausgang 102a in den Dampferzeuger 205 zurückgeführt werden und gleichzeitig kann aus dem Kolonnensumpf über den Ausgang 102b das höhersiedende Medium dem Verdampfer 204 zugeführt werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform wird dabei dem Dampferzeuger 204 und/oder dem Dampferzeuger 205 das entsprechende Medium aus der Vorrichtung 100 mit Temperaturen zugeführt, die nahe an der jeweiligen Siedetemperatur liegen. Insbesondere kann für den Dampferzeuger 204 die Sumpfheizung 107 (siehe 1) damit in wirksamer Weise auch als Vorheizung nutzen, so dass ggf. der Dampferzeuger 204 kompakter gestaltet werden kann. Analoges gilt für den Dampferzeuger 205. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Vorrichtung 100 kann eine zuverlässige effiziente Trennung sowie Reinigung der Wärmeübertragungsmedien auch dann stattfinden, wenn die Auslastung der Prozesskammern 201, 202 stark variiert, oder wenn ein periodischer Betrieb der Anlage 201, 202 und damit auch der Vorrichtung 100 stattfindet. Insbesondere kann die Vorrichtung 100 so bemessen und gestaltet werden, dass die Anlage 200 als ein kompletter Funktionsblock hergestellt werden kann, der im Wesentlichen mit den Abmessungen herkömmlicher Produktionslinien kompatibel ist.
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Ferner ist es möglich, die Vorrichtung 100 so zu dimensionieren, dass diese über entsprechende Leitungen mit einer gewünschten Anzahl an Prozesskammern, d. h. mit den zugeordneten Dampferzeugern und den entsprechenden Sammelbehältern verbindbar ist, wobei insbesondere dann die Konfiguration der Vorrichtung 100 eine hohe Flexibilität bei der Auslastung zulässt, die dann stark variieren kann.
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2b zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der Anlage 200, die eine besonders kompakte Bauweise ermöglicht, indem eine einzelne Prozesskammer 201 für die Temperaturprofilierung benutzt wird.
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Selbstverständlich können auch weitere Prozesskammern vorgesehen sein, die der Kammer 201 vorgeschaltet oder nachgeschaltet sind oder es können mehrere Prozesskammern 201 in paralleler Weise betrieben werden.
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Die Anlage 200 umfasst beispielsweise die beiden Dampferzeuger 204 und 205, die entsprechende Prozessgase für beispielsweise das Vorheizen und das Löten zur Verfügung stehen, und diese Dämpfe an eine steuerbare Ventileinrichtung 213 liefern. Die steuerbare Ventileinrichtung 213 kann so ausgebildet sein, dass sie einerseits das Steuern der durchfließenden Gasmenge sowie das Steuern der Art des durchfließenden Gases ermöglichen. Die weiteren Komponenten, d. h. der Sammelbehälter 206 und die Vorrichtung 100 entsprechen im Wesentlichen den Komponenten, wie sie auch mit Bezug zu 2a beschrieben sind.
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Während des Betriebs der Anlage 200 in 2b wird die Baugruppe 203 in die Prozesskammer 201 eingeführt und durchläuft dort beispielsweise die Phase des Vorheizens und des Lötens, wobei beide oder nur einer der Vorgänge in Verbindung mit Vakuum oder unter Bereitstellung einer geeigneten Schutzgasatmosphäre stattfinden kann. Beispielsweise wird die steuerbare Ventileinrichtung 213 so angesteuert, dass zunächst der Dampf aus dem Dampferzeuger 205 in einer gewünschten Menge in die Prozesskammer 201 eingeleitet wird, um damit die Baugruppe 203 auf eine entsprechende Temperatur, beispielsweise auf ca. 150°, vorzuheizen. Das während dieser Phase auskondensierte niedrigsiedende Wärmeübertragungsmedium wird in den Behälter 206 eingeleitet. Danach kann die steuerbare Ventileinrichtung 213 so angesteuert werden, dass der von dem Dampferzeuger 204 erzeugte Dampf in die Prozesskammer 201 eingeleitet wird, so dass dann die Bauteile auf der Baugruppe 203 verlötet werden.
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Während des Vorheizens und/oder während des Lötens kann dabei eine beliebige gewünschte Umgebungsatmosphäre und ein beliebiger Druck in der Prozesskammer 201 aufrecht erhalten werden. Insbesondere kann auch nach dem Lötvorgang bei Bedarf das Abkühlen der Baugruppe 203 in der Prozesskammer 201 stattfinden, wenn eine besonders kompakte Bauform mit einer minimalen Anzahl an Prozesskammern erforderlich ist. Das während des Lötens auskondensierte Fluid wird ebenfalls in dem Behälter 206 aufgefangen und wird beispielsweise kontinuierlich als Gemisch an die Vorrichtung 100 weitergeleitet, in der dann eine effiziente Trennung und Reinigung des niedrigsiedenden und des hochsiedenden Wärmeübertragungsmediums stattfindet.
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Es gilt also, die vorliegende Erfindung ermöglicht die effiziente Trennung und Reinigung von Kondensat aus einer Kondensationsaufschmelzlötanlage, wobei eine Destillationsanlage verwendet wird, die sich im thermischen Gleichgewicht befindet, wenn von gewissen Initialisierungs- oder Anlaufphasen abgesehen wird.
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Die Stabilisierung des thermischen Gleichgewichts kann durch einen im Wesentlichen permanenten Rückfluss des kondensierten niedrigsiedenden Mediums im Kolonnenkopf unterstützt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Aufbereitung eines Wärmeübertragungsmediums erlaubt ferner durch die zuvor genannten baulichen Maßnahmen einen hohen Trennungsgrad bei einer hohen Flexibilität hinsichtlich der Größe und der Bauform der Anlage, so dass ein hohes Maß an Kompatibilität mit bereits bestehenden Anlagen sowie entsprechenden Produktionslinien erreicht wird.
