DE102006033465A1 - Method for producing a heat exchanger - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Kühlers, wobei der Kühler aus Aluminiumprofilen und gegebenenfalls Lamellenmaterial zusammengefügt wird und der zusammengefügte Kühler bzw. die den Kühler ausbildenden Profile vor oder nach dem Zusammensetzen mit einer Lotschicht zumindest an den zu fügenden Teilen ausgebildet werden und anschließend eine Lötung unter weitestgehender Abwesenheit von Luft durchgeführt wird, wobei nach dem Löten und Abkühlen des gelöteten Kühlers Wasser mit einem Calcium-Ionen-Gehalt von mindestens 20 mg/l durch den Kühler geführt wird und/oder die äußere Oberfläche des Kühlers mit derartigem Wasser beaufschlagt wird und auf diese Weise die Aluminiumoberfläche des Kühlers passiviert wird oder die innere und/oder die äußere Oberfläche des Kühlers mit feuchter Luft beaufschlagt oder gespült wird.The present invention relates to a method for producing a radiator, wherein the radiator is assembled from aluminum profiles and possibly lamella material and the assembled radiator or the radiator forming profiles are formed before or after assembly with a solder layer at least on the parts to be joined and then a soldering is carried out with the greatest possible absence of air, wherein after soldering and cooling of the brazed radiator water with a calcium ion content of at least 20 mg / l is passed through the radiator and / or applied to the outer surface of the radiator with such water is passivated in this way, the aluminum surface of the radiator or the inner and / or the outer surface of the radiator with moist air is applied or rinsed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.The The invention relates to a method for producing a heat exchanger according to the preamble of claim 1.

Es ist bekannt, Wärmetauscher und insbesondere Wärmetauscher für den Kfz-Sektor aus Aluminiumwerkstoffen herzustellen. Einerseits wird durch den Einsatz von Aluminiumwerkstoffen Gewicht eingespart und somit insgesamt der Kraftstoffverbrauch verringert, zudem werden vermehrt Aluminiummotoren eingesetzt, so dass eine homogene chemische Materialauswahl stattfindet.It is known, heat exchangers and in particular heat exchangers for the Automotive sector made of aluminum materials manufacture. On the one hand, through the use of aluminum materials Saves weight and thus reduces overall fuel consumption, In addition, more and more aluminum motors are used, so that a homogeneous chemical material selection takes place.

Derartige Wärmetauscher werden üblicherweise aus oben und unten liegenden Sammelrohren und dazwischen angeordneten Wärmetauscherrohren zusammengelötet, wobei zusätzlich zur Erhöhung der Wärmetauscherleistung Lamellen eingesetzt werden.such heat exchangers become common from above and below collecting tubes and arranged in between heat exchanger tubes soldered together, in addition to increase the heat exchanger performance Slats are used.

Die konventionellen Verfahren zum Herstellen derartiger Aluminiumwärmetauscher erfordern den Einsatz von Flussmitteln, um an den Verbindungsstellen die störenden, sehr zähen und sich spontan neubildenden Oxidhäute auf dem Aluminium zu beseitigen und um eine verstärkte Oxidation während der Aufheizphase sowie eine Neuoxidation zu verhindern. Nachteil dieser Flussmittel ist (nicht nur beim Löten von Aluminium) der größere Anteil an korrosiv wirkenden Verbindungen im Flussmittel, so dass die Flussmittelreste nach dem Löten sehr sorgfältig entfernt werden müssen. Diese Nachbehandlung ist aufwendig und kostenintensiv. Zudem gibt es Schwierigkeiten, insbesondere wegen der Konstruktion der Wärmetauscher, die Flussmittel nach dem Löten restlos zu entfernen.The conventional method for producing such aluminum heat exchangers require the use of flux to get to the joints the disturbing, very tough and to spontaneously remove newly formed oxide skins on the aluminum and a reinforced one Oxidation during the heating phase and to prevent reoxidation. disadvantage This flux is the major component (not just in aluminum brazing) on corrosive compounds in the flux, leaving the flux residues after soldering very carefully must be removed. This aftertreatment is complicated and costly. There are also there are difficulties, especially because of the construction of the heat exchangers, the flux after soldering to remove completely.

Es wurden daher geeignete Verfahren entwickelt, die ein flussmittelfreies Löten von Aluminium erlauben. Es handelt sich hierbei um sogenanntes Ofenlöten in einer sauerstoff- und feuchtigkeitsarmen Atmosphäre, damit eine Oxidation der Verbindungsstellen während des Lötprozesses vermieden wird. Außerdem wird durch spezielle Maßnahmen dafür Sorge getragen, dass die unmittelbar vor dem Löten auf den Oberflächen der Flügelteile stets vorhandenen Oxidschichten die Benetzung durch das schmelzflüssige Lot nicht verhindern. In der Regel wird dabei mit lotplattiertem Halbzeug gearbeitet.It Therefore, suitable processes have been developed which are flux-free Soldering from Allow aluminum. These are so-called furnace brazing in one low-oxygen and low-humidity atmosphere, so that oxidation of the Joints during of the soldering process is avoided. Furthermore is through special measures take care worn that just before soldering on the surfaces of the wing parts always present oxide layers wetting by the molten solder do not prevent. As a rule, this is done with solder-plated semis worked.

Um eine sauerstoffarme Atmosphäre sicher zu stellen, wird häufig im Vakuum gelötet.Around an oxygen-poor atmosphere It is common practice to make sure soldered in a vacuum.

Vorbereitend für das Vakuumlöten müssen die Aluminiumoberflächen entfettet und gereinigt werden. Nach dem Lötvorgang im Hochvakuum werden die Lötöfen mit trockenem Stickstoff belüftet und abgekühlt. Dabei bildet sich auf den inneren Oberflächen keine oder nur eine sehr dünne Passivschicht aus Aluminiumoxid aus, so dass solche Wärmetauscher, wenn man sie mit erotischen Medien wie Wasser und insbesondere dehydratisiertem Wasser belastet, unter Wasserstoffentwicklung und Aluminiumhydroxidbildung reagieren. Die Ausbildung von Wasserstoff stellt ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar, wobei bei Plattenwärmetauschern, die keine ausreichend dicke und geschlossene Passivschicht aufweisen, im späteren Einsatz auch dann eine Gefährdung eintritt, wenn bei Gasen, die geringste Spuren von Quecksilber enthalten, letzteres elementar in diesen Tauschern kondensiert und sich dort anreichert.preparatory for the vacuum brazing must they aluminum surfaces degreased and cleaned. After the soldering process in a high vacuum the braziers with vented dry nitrogen and cooled. It forms on the inner surfaces no or only a very thin passive layer Made of aluminum oxide, so that such heat exchangers, if you with them erotic media such as water and especially dehydrated water loaded with hydrogen evolution and aluminum hydroxide formation react. The education of hydrogen represents a considerable Security risk, although in plate heat exchangers, which is not sufficient have thick and closed passive layer, in later use even then a danger occurs when gases contain the least traces of mercury, the latter elementally condenses in these exchangers and there accumulates.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen von Wärmetauschern zu schaffen, bei dem die Wärmetauscher im Einsatz eine ausreichende Stabilität gegen Korrosion besitzen.task The invention is a method for producing heat exchangers to create, where the heat exchangers in use have sufficient stability against corrosion.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst.The Task is solved with the features of claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.advantageous Further developments are characterized in subclaims.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, nach dem erfolgten Vakuumlöten der Wärmetauscher aus Aluminium eine Nachpassivierung der inneren Oberflächen dadurch vorzusehen, indem feuchte Luft bei Umgebungstemperatur oder erhöhten Temperaturen für einige Zeit durch den Kühler hindurchgeleitet wird.The inventive method provides, after the successful vacuum brazing of the aluminum heat exchangers Nachpassivierung the inner surfaces thereby provide by moist Air at ambient or elevated temperatures for some Time passed through the radiator becomes.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird sogenanntes Brunnenwasser durch den Kühler geleitet und ein Test auf Wasserstoffentwicklung durchgeführt. Da bei der Reaktion mit Brunnenwasser, welches hohe Kalkgehalte besitzt, zuvor gebildetes Aluminiumoxid in ein stabiles Calciumaluminat umgewandelt wird, kann Calcium eine partiell vorhandene Passivschicht aus Aluminiumoxid komplettieren. Selbstverständlich kann anstelle von Brunnenwasser auch ein künstlich hergestelltes Brunnenwasser mit entsprechenden Calciumgehalten hergestellt werden, indem z. B. eine Kalkmilch mit unterschiedlichen Konzentrationen verwendet wird.at a further advantageous embodiment is so-called Well water through the radiator and conducted a hydrogen evolution test. There in the reaction with well water, which has high lime content, converted previously formed alumina into a stable calcium aluminate Calcium can be a partially present passive layer of alumina complete. Of course Instead of well water, an artificially produced well water can also be used be prepared with appropriate calcium levels by z. As a lime milk used with different concentrations becomes.

Gegenüber der Verwendung von feuchter Luft können hierdurch die Behandlungszeiten gesenkt werden.Opposite the Use of moist air can this reduces the treatment times.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigt hierbei:The The invention will be explained with reference to a drawing. It shows here:

1 die Wasserstoffentwicklung in einem vakuumgelöteten Kühler mit einem Kühlervolumen von ca. zehn Litern über die Zeit. 1 the evolution of hydrogen in a vacuum brazed cooler with a condenser volume of about ten liters over time.

Bezüglich der Erfindung wurden Versuche durchgeführt, wobei im Versuch ein Testkühler mit einer Flüssigvolumenaufnahme von neun bis zehn Litern nach dem Vakuumlötverfahren hergestellt wird. Durch einen entsprechenden Testkühler wird Wasser mit Hilfe einer Schlauchpumpe zirkuliert.With respect to the invention, experiments were carried out, wherein in the experiment a test cooler with egg ner liquid volume uptake of nine to ten liters is produced by the vacuum soldering. By means of a suitable test cooler, water is circulated by means of a peristaltic pump.

In 1 ist dargestellt, wie ein frisch gelöteter Aluminiumkühler, der sich in Kontakt mit demineralisiertem Wasser befindet, im Zeitraum von vier Tagen etwa 100 Liter Wasserstoff erzeugt.In 1 For example, a freshly soldered aluminum cooler in contact with demineralized water produces about 100 liters of hydrogen over four days.

Im Versuch bleibt diese Wasserstoffentwicklung aus, wenn

  • 1. die Kühler mit Brunnenwasser gespült werden, d. h. einem Wasser mit einem hohen Anteil von Calcium (beispielsweise 30 bis 80 mg/l),
  • 2. ein Kühler zunächst mit Brunnenwasser und anschließend mit demineralisiertem bzw. voll entsalztem Wasser gespült wird,
  • 3. in einem Versuch bei Raumtemperatur ein feuchter Luftstrom durch den Kühler geführt wird, wobei das Kühlervolumen zehnmal pro Stunde durch den Kühler hindurchgeführt wird.
In the experiment, this hydrogen evolution remains, if
  • 1. the coolers are flushed with well water, ie a water with a high content of calcium (for example 30 to 80 mg / l),
  • 2. a cooler is first flushed with well water and then with demineralized or fully desalinated water,
  • 3. In a test at room temperature, a moist air flow is passed through the radiator, wherein the radiator volume is passed through the radiator ten times per hour.

Das verwendete Brunnenwasser hat einen pH-Wert von 7,5 und ein Calciumgehalt von 62 mg/l.The used well water has a pH of 7.5 and a calcium content of 62 mg / l.

Bei der Erfindung ist von Vorteil, dass durch die Spülung mit Brunnenwasser schnell und effektiv entsprechende Kühler derart passiviert werden können, dass eine erhöhte Betriebssicherheit gegenüber nicht verfahrensgemäß behandelten Kühlern besteht und insbesondere in der Anwendung kein Wasserstoff freigesetzt wird und auch eine ausreichende Passivierung dann vorhanden ist, wenn durch zu kühlende Gase Quecksilber an die Oberfläche gelangt.at The invention is advantageous in that by flushing with well water quickly and effectively corresponding radiators can be passivated that an increased Operational safety not opposite Treated according to the procedure coolers exists and in particular in the application no hydrogen released and then there is sufficient passivation then if by to be cooled Gases mercury to the surface arrives.

Claims (6)

Verfahren zum Herstellen eines Kühlers, wobei der Kühler aus Aluminiumprofilen und gegebenenfalls Lamellenmaterial zusammengefügt wird und der zusammengesetzte Kühler bzw. die den Kühler ausbildenden Profile vor oder nach dem Zusammensetzen mit einer Lotschicht zumindest an den zu fügenden Teilen ausgebildet werden und anschließend eine Lötung unter weitestgehender Abwesenheit von Luft durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Löten und Abkühlen des gelöteten Kühlers Wasser mit einem Calcium-Ionen-Gehalt von mindestens 20 mg/l durch den Kühler geführt wird und/oder die äußere Oberfläche des Kühlers mit derartigem Wasser beaufschlagt wird und auf diese Weise die Aluminiumoberfläche des Kühlers passiviert wird oder die innere und/oder die äußere Oberfläche des Kühlers mit feuchter Luft beaufschlagt oder gespült wird.A method of manufacturing a radiator, wherein the radiator is assembled from aluminum profiles and optionally lamellar material and the composite radiator or the profiles forming the radiator are formed before or after assembly with a solder layer at least at the parts to be joined and then a soldering with the greatest possible absence is carried out by air, characterized in that after soldering and cooling of the brazed radiator water with a calcium ion content of at least 20 mg / l is passed through the radiator and / or the outer surface of the radiator is charged with such water and in this way, the aluminum surface of the radiator is passivated or the inner and / or the outer surface of the radiator with moist air is applied or purged. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst mit demineralisiertem und/oder entsalztem Wasser gespült wird und anschließend mit calciumhaltigem Wasser gespült wird oder umgekehrt.Method according to claim 1, characterized in that that first is rinsed with demineralized and / or demineralized water and subsequently rinsed with calcium-containing water or vice versa. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülung mit calciumhaltigem Wasser und/oder demineralisiertem und entsalztem Wasser und/oder feuchter Luft bei 15° bis 90° C durchgeführt wird.Method according to claim 1, characterized in that that the rinse with calcium-containing water and / or demineralized and desalted Water and / or moist air at 15 ° to 90 ° C is performed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Spülens der Wasserstoffgehalt im Spülmedium geprüft wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that during the flushing the hydrogen content in the flushing medium is checked. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sechs Stunden bis sechs Tage gespült bzw. eingelegt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that purged for six hours to six days or is inserted. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Passivieren eine verdünnte Kalkmilch verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that a diluted milk of lime is used for passivation.
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