DE10215901A1

DE10215901A1 - Wärmetauscher und heliothermische Flachkollektormodule und Verfahren zur Herstellung derselben

Info

Publication number: DE10215901A1
Application number: DE10215901A
Authority: DE
Inventors: Jochen Spriesterbach; Armin Melzer; Frank Prenger; Sabine Kurowski; Juergen Wisniewski
Original assignee: Grillo Werke AG
Current assignee: Grillo Werke AG
Priority date: 2002-04-11
Filing date: 2002-04-11
Publication date: 2003-11-06

Abstract

Wärmetauscher und heliothermische Flachkollektormodule, bestehend aus Trägerpaneelen aus Zink, Kupfer oder Aluminium und damit durch Löten verbundenen Kapillarrohren aus einem anderen, nicht oder nur schwer zu lötendem Werkstoff sind dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die miteinander verbundenen Teilbereiche aus nicht oder nur schwer zu lötendem Material eine Zwischenschicht aus Zink mit bis zu 30 Gew.-% Aluminium aufweisen.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Wärmetauscher und heliothermische Flachkollektormodule bestehend aus Trägerpaneelen aus Zink, Kupfer oder Aluminium und damit durch Löten verbundenen Kapillarrohren aus einem anderen, nicht oder nur schwer zu lötendem Werkstoff.
Konventionelle Wärmetauscher und Flachkollektormodule bestehen im allgemeinen aus einer Trägerpaneele und darauf befestigten Kapillarrohrwändeln. Diese Kapillarrohre befinden sich auf der zur Strahlung abgewandten Rückseite des Metallblechpaneels und werden von einem flüssigen Medium durchflossen.
Die Befestigung dieser Kapillarröhrchen mit der Trägerpaneele aus Metallblech ist sehr aufwendig und schwierig und erfordert beim Verlöten ein erheblichen technischen Aufwand. Insbesondere können Kapillarröhrchen aus Kunststoffen nicht mit Metallblechen verlötet werden. Beim Verbinden mittels Klebstoffen ist darauf zu achten, dass diese Verbindungen oftmals nicht ausreichend temperaturbeständig und alterungsbeständig sind. Klebstoffe haben darüber hinaus den Nachteil, dass sie eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Das Verlöten von metallischen Kapillarröhrchen mit der Paneele ist ebenfalls mit einem so großen Aufwand verbunden, dass dieser Arbeitsvorgang ein wesentlicher Kostenfaktor ist.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, das Verbinden der Rohre von Wärmetauschern und heliothermischen Flachkollektormodulen mit den Metallblechpaneelen zu vereinfachen und zu verbilligen. So sollen Röhrchen aus Edelstahl, Kupfer oder Kunststoff mit Trägerpaneelen aus Zink, Kupfer oder Aluminium direkt verlötet werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest die miteinander verbundenen Teilbereiche aus nicht oder nur schwer zu lötendem Material eine Zwischenschicht aus Zink mit bis zu 30 Gew.-% Aluminium aufweisen. Bevorzugt liegt der Gehalt an Aluminium bei 5 bis 25 Gew.-%, noch mehr bevorzugt bei 10 bis 20 Gew.-%.

Diese Zinkschicht wird aufgetragen entweder durch Tauchen in flüssiges Zink, vorzugsweise aber durch thermisches Spritzen. Insbesondere bei temperaturempfindlichen Materialien wie Kunststoff kann diese Zinkschicht nur durch thermisches Spritzen aufgebracht werden.
Das Verlöten findet dann mit einem geeigneten Lot statt. Sofern das Material der Paneele sich nicht gut direkt verlöten lässt, kann auch dieses Material zuvor mit Zink oder einer Zink-Aluminiumlegierung beschichtet werden.
Das zum Löten notwendige Lot kann wiederum als dünne Schicht auf die Zinkschicht aufgespritzt werden. Bei entsprechend temperaturbeständigem Material kann das Lot auch flüssig durch Tauchen oder Galvanisieren aufgebracht werden.
Die mechanische Festigkeit der Lötverbindung kann in einigen Fällen erhöht werden, in dem die Schicht aus Zink und aufgespritztem Lot nach dem Auftragen gewalzt wird.
Das Verbinden der Kapillarrohre mit den Trägerpaneelen kann dann in besonders einfacher Weise erfolgen durch Erhitzen der Paneele auf Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes des Lotes und zusammenbringen mit den mit Zink oder Zinklegierung vorbeschichteten Kapillarrohren. Beim Abkühlen entsteht dann unmittelbar die dauerhafte Lötverbindung.
Als Lot kommt insbesondere Zinnlot in Frage. Erfindungsgemäß können aber Zinn-Zink-Legierungen mit bis zu 50% Zink oder Zinn-Kupfer-Legierungen mit bis 14% Kupfer als Lot verwendet werden. Weiterhin kann die für das jeweilige Lot geeignete Flussmittel zur Anwendung kommen.
Für temperaturstabile Werkstoffkombinationen kann jetzt das Verbinden im Ofen bei Temperaturen etwas oberhalb der Schmelztemperatur des Lotmaterials erfolgen. Bei temperaturempfindlichen Werkstoffpaarungen, insbesondere bei Verwendung von Kunststoffrohren wird nur ein Verbindungspartner, nämlich das Blech auf Löttemperatur gebracht und dann mit dem beschichteten Kapillarrohr durch die Restwärme verlötet.

Claims

1. Wärmetauscher und heliothermische Flachkollektormodule bestehend aus Trägerpaneelen aus Zink, Kupfer oder Aluminium und damit durch Löten verbundenen Kapillarrohren aus einem anderen, nicht oder nur schwer zu lötendem Werkstoff, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die miteinander verbundenen Teilbereiche aus nicht oder nur schwer zu lötendem Material eine Zwischenschicht aus Zink mit bis zu 30 Gew.-% Aluminium aufweisen.

2. Wärmetauscher und heliothermische Flachkollektormodule gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillarrohre aus Edelstahl, Kupfer oder Kunststoff bestehen.

3. Verfahren zur Herstellung von Wärmetauschern und heliothermische Flachkolletormodulen gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest auf die zu verbindenden Teilbereiche aus nicht oder nur schwer verlötbaren Werkstoffen eine Zinkschicht mit bis zu 30 Gew-% Aluminium aufgebracht wird und die Teile dann durch Löten miteinander verbunden werden.

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht durch Tauchen in flüssiges Zink oder thermisches Spritzen aufgebracht wird.

5. Verfahren gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Zinkschicht zusätzlich eine Schicht aus Lot durch Spritzen, Tauchen oder Galvanisieren aufgebracht wird.

6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus Zink oder der Zinklegierung und Lot nach dem Auftragen gewalzt wird.

7. Verfahren gemäß Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Teil aus leicht zu lötendem Werkstoff auf Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes des Lots erhitzt, mit der auf der Zinkschicht aufgebrachten Schicht aus Lot zusammengebracht und dabei dann verbunden wird.