DE1069796B

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Info

Publication number: DE1069796B
Application number: DENDAT1069796D
Authority: DE
Priority date: 1957-05-24
Publication date: 1959-11-26
Also published as: CH355166A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf Rohre für Wärmeaustauscher, die mit Wärmeübertragungselementen in Form von schneckenförmig um die Rohre gewundenen Drahtschleifen oder -Spiralen versehen sind.

Zur Herstellung solcher Rohre wird im allgemeinen Weichlötmaterial (Blei—Zinn) verwendet. Wenn jedoch der Wärmeaustauscher Temperaturen ausgesetzt wird, die oberhalb des Schmelzpunktes des Lötmaterials liegen, ist die Verwendung eines Befestigungsmaterials von höherem Schmelzpunkt, wie z. B. S über lot, Kupfer und, im Falle von_Aluminüirn,..und seiner Legierungen, die Verwendung von Aluminium-Silikon und von sogenannten Aluminium-Hartlot, erforderlich. Der höhere Schmelzpunkt dieses Befestigungsmaterials setzt die Verwendung von Hochdruckdampf als Heizmittel oder als eine geeignete Alternative die Hochfrequenz-Induktionserhitzung voraus. Das umwundene Rohr wird dabei mit einer bestimmten Geschwindigkeit durch eine Heizspule von durch den Typ und die Größe des Rohres bestimmter Dimension hindurchgeführt. Dennoch hat diese Heizmethode bisher noch nicht vollständig befriedigen können. Die höchste Wärmeintensität ist an der Oberfläche des Rohres erforderlich, wo das Lötmaterial angeordnet ist und wo die das Rohr umgebenden Drahtspulen dieses berühren. Da der Bindedraht ebenfalls im gleichen Bereich höchster Erwärmung liegt, neigt er dazu, sich schneller zu erwärmen als die größere Masse des Rohres, so daß sich eine unterschiedliche Ausdehnung zwischen dem Draht und dem Rohr ergibt. Dadurch wird die Spannung des Bindedrahtes wesentlich vermindert und eine Entspannung der Drahtspulen selbst erzielt mit der Gefahr, daß die Spulen sich aus ihrer vorbestimmten Lage entfernen, was eine Verminderung der Wärmeleitung in den fertigen Wärmeaustauscherrohren zur Folge hat.

Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Verfahrens zur Befestigung der Drahtspulen mit dem Rohr, welches unter Vermeidung der obenerwähnten Nachteile den Wirkungsgrad der Wärmeaustauscherrohre erhöht.

Gemäß der Erfindung wird während des Aufwickelns der Drahtschleifen auf die Wärmeaustauscherrohre der beschriebenen Art und zum Gebrauch bei Hochtemperatur-Wärmeaustausch ein Bindedraht und ein Befestigungsdraht aus Weichlot oder Messinglot durch die Drahtschleifen hindurchgeführt, worauf die gesamte Anordnung durch eine Hochfrequenz-Induktionsheizspule hindurchgeführt wird, so daß das Lötmaterial schmilzt und über die Berührungspunkte der Drahtwindungen mit der Rohrwandung fließt. Der Befestigungsdraht besitzt einen solchen Querschnitt und ist derart in den Drahtschleifen geführt, daß er den Bindedraht von dem

Verfahren
zur Befestigung von Drahtschleifen
auf Wärmeaustauscherrohren
durch induktives Erhitzen

Anmelder:

Clayton Dewandre Company Limited,
Lincoln (Großbritannien)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Leithäuser, Patentanwalt, Essen, Bertoldstr. 9

Beanspruchte Priorität: Großbritannien vom 24. Mai 1957

Alan James Wall, Lincoln (Großbritannien), ist als Erfinder genannt worden

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durch die Heizspule erzeugten elektromagnetischen Feld abschirmt und ein Überhitzen des Bindedrahtes verhindert.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung wird an Hand der Zeichnung beschrieben, in welcher

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch einen Teil eines Wärmeaustauscherrohres und der Heizmittel während der Herstellung der Verbindung darstellt und
Fig. 2 eine Draufsicht auf Fig. 1 wiedergibt.

In der Zeichnung ist das Rohr, um welches Wärmeübertragungselemente in Form von abgeflachten Draihtschleifen oder Spiralen 2, deren Windungen während des Befestigungsvorganges durch einen bei der Wicklung in die Spulen eingeführten Bindedraht 3 in ihrer Lage gehalten werden, in bekannter Weise schneckenförmig gelegt sind, mit 1 bezeichnet.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Bindedraht verwandt, welcher einen ⁴S flachen Querschnitt besitzt und eine solche Breite aufweist, daß er der Innenseite der Basis der Drahtschleifen bündig anliegt, wobei der unter Spannung stehende Bindedraht eine wesentliche Berührungsfläche mit den Drahtschleifen aufweist. Gleichzeitig mit der Anbringung der Drahtschleifen mit Hilfe des Bindedrahtes wird ein Befestigungsdraht 4 von Weichlot oder Messinglot durch die Drahtschleifen geführt, welcher ebenfalls einen flachen Querschnitt aufweist sowie eine Breite, welche mindestens gleich, vorzugs-

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Claims

1 weise aber größer ist als die Breite des Bindedrahtes, so daß der letztere durch den Befestigungsdraht überdeckt bzw. umschlossen wird. In der Darstellung hat der Befestigungsdraht eine Breite von annähernd der inneren Weite der Drahtschleifeni so daß diese auf den Befestigungsdraht einen HalteefFekt ausüben und ein Abgleiten von dem Bindedraht während des Wickel Vorganges oder der folgenden Bearbeitung verhindern. Die Enden des Bindedrahtes werden um das Ende des Rohres gewunden und, falls erforderlich, die Enden des Befestigungsdrahtes vorläufig an dem Rohr befestigt, worauf dann die Verbindung durch eine Induktionsheizspule, welche mit 5 bezeichnet ist, hergestellt wird. Sobald die \rerbindung in den Bereich der Heizspule gelangt, wird der unabgeschirmte Befestigungsdraht schnell erwärmt, so daß" er schmilzt und unter Einwirkung der Kapillarkräfte über den Bindedraht und zwischen die Berührungspunkte der aneinander angrenzenden Drahtschleifen mit dem Rohr fließt. Da der Bindedraht durch den Befestigungsdraht abgeschirmt ist, steigt seine Temperatur lediglich annähernd im selben Maße wie die Temperatur der Rohrwandung. Durch Regelung der Durchgangsgeschwindigkeit des umwundenen Rohres durch die Heizspule entsprechend dem Fluß des Lötmaterials verläßt der erhitzte Rohrteil die Heizzone wieder, ehe eine Überhitzung und ein Verlust der Spannung des Bindedrahtes eintreten kann. Der Bindedraht und der Befestigungsdraht müssen nicht unbedingt einen flachen Querschnitt aufweisen. Zum Beispiel kann ein flacher Befestigungsdraiht in Verbindung mit einem Bindedraht von anderem Querschnitt Verwendung finden, vorausgesetzt, daß die relative Breite und die Lage der beiden Drähte zueinander so ist, daß der Bindedraht durch den Befestigungsdraht abgeschirmt wird. Die Festigkeit der. Verbindung der Drähtschleifen mit dem Rohr kann in allen Fällen dadurch verbessert werden, daß eine flache Nut 6 schneckenförmig an dem Außenmantel des Rohres angeordnet wird, in welche die Basis der Drahtschleifen bündig eingreifen. Durch diese Anordnung wird der Wärmeübergang durch die Verbindungsstelle noch wesentlich verbessert. Falls es erforderlich ist, kann zusätzliches Lötmaterial etwa in Form eines Befestigungsdrahtes 7 gleichzeitig mit dem Umwinden des Rohres in den Zwischenräumen zwischen den Drahtwindungen um das Rohr gewunden werden, um damit eine breitere Auskehlung der Lötverbindung zwischen den Drahtspulen und dem Rohr, zu erzielen. Dadurch wird eine weitere Steigerung der Wärmeleitfähigkeit an der Verbindungsstelle bewirkt. In Abhängigkeit von dem verwendeten Material kann das Rohr in neutraler oder reduzierender Um-7.9,6

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gebüng erhitzt werden, um entweder eine Oxydation der Metalle zu verhindern oder durch Einwirkung auf den Schmelzfluß die Qualität der Verbindung zu erhöhen.

Patentansprüche:

1. Verfahren zurBefestigung von Drahtschleifen auf Wärmeaustauscherrohren durch induktives Erhitzen, dadurch gekennzeichnet, daß während des Aufwickelns der Drahtschleifen ein Bindedraht und ein Befestigungsdraht aus Weichlot oder Messinglot durch die Drahtschleifen hindurchgeführt werden, worauf die gesamte Anordnung durch eine Hochfrequenz-Induktionsspule hindurchgeführt wird, so daß das Lötmaterial schmilzt und über die Berührungspunkte der Drahtwindungen mit der . Rohrwandung fließt, wobei der Befestigungsdraht einen solchen Querschnitt aufweist und so in den Drahtschleifen geführt ist, daß der Bindedraht gegenüber dem von der Induktionsspule erzeugten elektromagnetischen Feld abgeschirmt und eine Überhitzung des Bindedrahtes verhindert wird.

2. Verfaihren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bindedraht von dem Befestigungsdraht überlagert wird, welcher mindestens die gleiche Breite, vorzugsweise jedoch eine größere Breite aufweist als der Bindedraht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Befestigungsdraht von flachem Querschnitt Verwendung findet.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsdraht eine Breite von annähernd der inneren Weite der Drahtsohleifen aufweist, so daß die Spulen eine Verschiebung des Befestigungsdrahtes relativ zu dem Bindedraht verhindern.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ebenfalls ein Bindedraht von flachem Querschnitt Verwendung findet.

6. Verfahren nach einem oder mehreren, der Ansprüche Γ bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer aus Weichlot oder Messinglot bestehender, zusätzliches Befestigungsmittel liefernder Draht in den Zwischenräumen zwischen den einzelnen Windungen angeordnet wird.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr an seiner Außenseite mit einer umlaufenden Nut versehen wird, welche den Fußpunkt der einzelnen Drahtschleifen aufnimmt.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Heiz- oder Befestigungsvorgang in neutraler oder reduzierender Umgebung erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen