DE102008014978A1

DE102008014978A1 - Schweißbadsicherung

Info

Publication number: DE102008014978A1
Application number: DE102008014978A
Authority: DE
Inventors: Manfred Schönberger; Hermann Lebacher; Jörg DIETRICH; Thomas Maier; Richard Wimmer; Bernhard Stöckl
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2008-03-19
Filing date: 2008-03-19
Publication date: 2009-09-24
Also published as: WO2009115198A1; PE20091859A1; CL2009000664A1

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Verbindung mindestens zweier metallischer Bauteile mittels einer Schweißverbindung mit Schweißbadsicherung wie beispielsweise der Verbindung eines Headers am Wärmetauscherblock eines Plattenwärmetauschers. Die Schweißbadsicherung 3a ist erfindungsgemäß am Header 1 ausgeformt und sichert die Schweißnaht 2. Die Schweißbadsicherung ist bereits Teil des Headers, ihre Montage entfällt. Zusätzlich wird das Strömungsprofil im Inneren des Headers verbessert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbindung von mindestens zwei metallischen Bauteilen mittels Schweißverbindung mit Schweißbadsicherung. Die Erfindung wird anhand des Beispieles einer Schweißverbindung zwischen einem Header und dem Wärmetauscherblock eines Plattenwärmetauschers aus Aluminium beschrieben, ist aber nicht auf dieses Beispiel eingeschränkt, sondern allgemein für die Schweißverbindung zweier metallischer Bauteile mit Schweißbadsicherung geeignet.
Plattenwärmetauscher aus Aluminium, wie sie in "The Standards of the Brazed Aluminium Plate-Fin Heat Exchanger Manufacturers' Association" ALPEMA Report (2000) beschrieben werden, bestehen im Wesentlichen aus einem Wärmetauscherblock mit alternierenden Passagen mit strukturierten Lamellen und Mitteln zur Zu- bzw. Abführung der am Wärmeaustausch beteiligten Medien (Header). Die am Wärmeaustausch beteiligten Medien werden entlang der alternierenden Passagen mit den strukturierten Lamellen geführt, wobei die einzelnen Passagen durch Trennbleche voneinander getrennt sind. Der Wärmeaustausch findet indirekt zwischen Medien in benachbarten Passagen statt. Derartige Wärmetauscher finden häufig Anwendung bei der Luftzerlegung, Erdgasverflüssigung oder in petrochemischen Anlagen in einem Temperaturbereich zwischen –270°C und +120°C.
Die als Header bezeichneten Mittel zur Zu- und Abführung der Medien bestehen aufgrund des breiten möglichen Temperaturbereiches ebenso wie der Wärmetauscherblock zumeist aus Aluminium oder einer hauptsächlich Aluminium enthaltenden Legierung. Die Header sind im Wesentlichen als zylindrische Halbschalen ausgeführt, die mit dem Wärmetauscherblock typischerweise über eine Schweißverbindung verbunden werden.
Um Materialien zu verschweißen, die hauptsächlich aus Aluminium bestehen, wird aufgrund der hohen Viskosität des Aluminiums eine Schweißbadsicherung benötigt. Das hierbei übliche Verfahren nach dem Stand der Technik wird am Beispiel der Schweißverbindung eines Headers und eines Wärmetauscherblockes in der Patentschrift US20020015857 beschrieben und in den 1 und 2 gezeigt. Am Header 1 wird vor der Verbindung mit dem Wärmetauscherblock 5 eine Schweißbadsicherung 3 montiert. Die Schweißbadsicherung 3 besteht nach dem Stand der Technik ebenfalls aus Aluminium oder aus Edelstahl und wird mit dem Header 1 verbunden, üblicherweise über eine Schweißverbindung 4. Der Header 1 muss aufgrund seiner Geometrie und Funktion über eine einseitige Schweißverbindung mit dem Wärmetauscherblock 5 verbunden werden. Die am Header 1 montierte Schweißbadsicherung 3 sorgt für die Ausbildung einer homogenen und stabilen Schweißnaht 2. Ohne die Schweißbadsicherung 3 würde die Schweißnaht 2 aufgrund der niedrigen Viskosität des Aluminiums zu stark auseinander laufen, so dass sich keine stabile Schweißverbindung bilden würde, insbesondere wäre eine korrekte Ausbildung der Schweißnahtwurzel nicht gegeben.
Das beschriebene Verfahren nach dem Stand der Technik weist jedoch Nachteile auf, Zum einen erhöht die notwendige Montage der Schweißbadsicherung den Montageaufwand für den gesamten Wärmetauscher, der in der Regel zahlreiche Header aufweist, deutlich. Zum anderen muss die Schweißbadsicherung im Inneren des Headers, welches im Betrieb von gasförmigen und/oder flüssigen Medien durchströmt wird, angebracht werden. Somit stellt die Schweißbadsicherung ein Strömungshindernis und einen zusätzlichen Angriffspunkt für Verlegungen oder Korrosion dar.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verbindung mindestens zweier metallischer Bauteile mittels Schweißverbindung mit Schweißbadsicherung derart auszugestalten, dass zusätzlicher Montageaufwand vermieden wird.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Schweißbadsicherung durch eine entsprechende Ausformung an mindestens einem der zu verbindenden Bauteile erfolgt. Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, mindestens eines der zu verbindenden Bauteile derart auszuformen, das die notwendige Schweißbadsicherung bereits ein Bestandteil des Bauteils ist. Die Schweißbadsicherung muss somit erfindungsgemäß nicht zusätzlich an den zu verbindenden Bauteilen montiert werden, sondern ist bereits ein Teil des zu verbindenden Bauteils. Der gesamte Montageaufwand wird daher deutlich minimiert.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Ausformung in Form eines Profils, besonders bevorzugt durch ein Strangpressprofil oder ein Walzprofil gebildet. In dieser Ausgestaltung der Erfindung kann die Schweißbadsicherung durch einfache und im Stand der Technik etablierte Verfahren ausgeformt werden. Der zusätzliche Aufwand ist gering.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Verbindung mindestens zweier Bauteile, die hauptsächlich aus Aluminium und/oder einer Aluminiumlegierung bestehen. Durch die niedrige Viskosität von Aluminium beim Schweißen ist eine Schweißbadsicherung bei der Schweißverbindung von hauptsächlich aus Aluminium bestehenden Materialien besonders wichtig.
Besonders bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Verbindung von mindestens zwei Bauteilen eines Plattenwärmetauschers aus Aluminium und/oder einer Aluminiumlegierung, insbesondere zum Anschweißen eines Headers an den Wärmetauscherblock eines Plattenwärmetauschers, verwendet. Der Header muss einseitig an den Wärmetauscherblock geschweißt werden. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Schweißbadsicherung direkt am Header ausgeformt und ist somit direkter Bestandteil des Headers. Der Montageaufwand für die Schweißbadsicherung am Header entfällt somit komplett, wodurch die Fertigung eines Plattenwärmetauschers deutlich verkürzt wird. Zusätzlich ist die Schweißbadsicherung kein zusätzliches Bauteil im Strömungskanal des Headers sondern Bestandteil des Headers. Das Strömungsprofil der gasförmigen und/oder flüssigen Medien, die durch den Header in den Wärmetauscherblock geführt werden, verbessert sich deutlich. Die Schweißbadsicherung stellt kein Strömungshindernis mehr dar. Das Risiko für Verlegungen oder Korrosion wird somit deutlich minimiert.
Mit der vorliegenden Erfindung gelingt es insbesondere, den Montageaufwand bei der Verbindung mindestens zweier metallischer Bauteile mittels Schweißverbindung mit Schweißbadsicherung deutlich zu minimiert.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand des in den Figuren dargestellten Vergleiches des Standes der Technik mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigen
1, 2 eine Darstellung einer Schweißverbindung mit Schweißbadsicherung nach dem Stand der Technik und
3 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die 1 und 2 zeigen eine Schweißverbindung zwischen dem Header 1 und dem Wärmetauscherblock 5 eines Plattenwärmetauschers nach dem Stand der Technik. Die Schweißbadsicherung 3 zur Sicherung der Schweißnaht 2 wurde vor dem Schweißvorgang im Inneren des Headers 1 montiert und am Header 1 beispielsweise über eine Schweißverbindung 4 befestigt. Das Verfahren wurde bereits ausführlicher im allgemeinen Teil der Beschreibung dargestellt.
3 zeigt eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens am Beispiel der Verbindung eines Headers 1 am Wärmetauscherblock 5 eines Plattenwärmetauschers aus Aluminium. Die Schweißbadsicherung 3a ist erfindungsgemäß am Header 1 ausgeformt und sichert die Schweißnaht 2. Die Schweißbadsicherung ist bereits Teil des Headers, ihre Montage entfällt. Zusätzlich wird das Strömungsprofil im Inneren des Headers verbessert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 20020015857 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- ”The Standards of the Brazed Aluminium Plate-Fin Heat Exchanger Manufacturers' Association” ALPEMA Report (2000) [0002]

Claims

Verfahren zur Verbindung von mindestens zwei metallischen Bauteilen (1, 5) mittels Schweißverbindung (2) mit Schweißbadsicherung (3a), dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißbadsicherung (3a) durch eine entsprechende Ausformung an mindestens einem der zu verbindenden Bauteile (1, 5) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformung in Form eines Profils gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformung durch Strangpressprofile oder Walzprofile gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Bauteile (1, 5) verbunden werden, die hauptsächlich aus Aluminium und/oder einer Aluminiumlegierung bestehen.
Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Verbindung von mindestens zwei Bauteilen eines Plattenwärmetauschers aus Aluminium und/oder einer Aluminiumlegierung.
Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zum Anschweißen eines Headers (1) an den Wärmetauscherblock (5) eines Plattenwärmetauschers.