DE1452864C - Arbeitsverfahren zur Verlötung von Austauschkörpern für Wärmeaustauscher, insbesondere Kühler - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Arbeitsverfahren zur Verlötung von Austauschkörpern für Wärmeaustauscher, insbesondere Kühler, bestehend aus mindestens· zwei der Zu- und Abfuhr des zu kühlenden Mediums dienenden Sammlern, welche zum Hindurchleiten des zu kühlenden Mediums durch ein Bündel von parallel zueinander verlaufenden. Rohren miteinander verbunden sind, welche Rohre wiederum zur Erzielung einer großen Wärmeaustauschfläche mit einer Mehrzahl von Rippen bzw. Kühlblechen versehen sind, wobei eine schmelzbare Metallegierung auf mindestens eine Oberfläche der Sammler und mindestens den Außenmantel der Rohre aufgebracht wird und wobei die Einzelteile des Austauschkörpers vor dem Erhitzen zum Schmelzen der Metallegierung der Einwirkung eines Flußmittels zur Sicherstellung einer guten Verlötung unterzogen werden, sowie, auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Arbeitsverfahrens.

Austauschkörper — beispielsweise Kühler von Kraftfahrzeugen — bestehen bekanntlich aus zwei relativ dickwandigen Sammlern, welche durch eine Anzahl von etwas dünnwandigeren Rohren miteinander verbunden sindj" welche wiederum mit einer Anzahl von dünnwandigen Rippen bzw. Kühlblechen verbunden sind. Wegen der verschiedenen thermischen Kapazität der Sammler, Rohre und Rippen bzw. Kühlbleche wurden bisher derartige Austauschkörper dadurch hergestellt, daß zuerst die einzelnen Rohre in die Rippen bzw. Kühlbleche eingesetzt werden, worauf nach Reinigung und Zuführen von Fluß- und Lötmittel eine Verlötung der Rohre mit den Rippen vorgenommen wird. Anschließend werden die Enden der Rohre des aus den Rohren und Rippen bestehenden Bündels auf die beiden Sammler gesetzt und nach erneuter Reinigung und Zuführung von Fluß- und Lötmittel die Rohre mit den Sammlern verlötet. Das Zuführen des Lötmittels kann dabei durch Einbringen eines dünnen perforierten Metallblattes aus einer schmelzbaren Legierung (siehe britische Patentschrift 797 821) oder durch Eintauchen in einem Lötmittelbad (siehe beispielsweise französische Patentschrift 1219 386 und USA.-Patentschrift 2 191 631) erfolgen.

Da während dieser zweiten Verlötung verhindert werden muß, daß während der ersten Verlötung ein Lösen der Lötverbindungen der Rohre mit den Rippen bzw. Kühlblechen stattfindet, erwies es sich als notwendig, zur Verlötung der Rohre mit den Rippen bzw. Kühlblechen ein Lötmittel zu verwenden, das einen höheren Schmelzpunkt aufweist als das Lötmittel, mit welchem die Rohre mit den Sammlern verbunden werden. Da jedoch alle anderen Lötmittel im Vergleich zu Lötzinn relativ teuer sind, ergaben sich dadurch relativ hohe Herstellungskosten. Ferner waren für die Herstellung von derartigen Austauschkörpern eine Vielzahl von Arbeitsschritten notwendig,

was relativ lange Produktionsstraßen mit entsprechend teuren Transporteinrichtungen notwendig machte.

Demzufolge ist es Ziel der vorliegenden Erfindung; ein Arbeitsverfahren zur Verlötung von Austauschkörpern zu schaffen, das diese obengenannten Nachteile nicht aufweist und das mit Hilfe einer sehr geringen Anzahl von Arbeitsschritten unter Verwendung eines einzigen Lötmittels eine zufriedenstellende Verlötung der Austauschkörper ergibt.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Rohre vor dem Verlöten"'"Mt den Rippen bzw. den Kühlblechen in die Sammler eingesetzt werden, daß anschließend der Austauschkörper einer thermischen Vorbehandlung unterzogen wird, wobei die im allgemeinen eine größere Wandstärke und damit eine höhere thermische Kapazität aufweisenden Sammler einer längeren und/oder intensiveren Erwärmung unterzogen werden, und daß schließlich der vorgewärmte Austauschkörper einer thermischen Haupibehandlung unterzogen wird, während welcher sowohl einer Verlötung der Sammler mit den Rohren als auch der Rohre mit den Rippen bzw. den dünnen Platten bewirkt wird.

Auf Grund der Tatsache, daß die eine größere Wandstärke aufweisenden Elemente des herzustellenden Austauschkörpers — d. h. die Sammler — einer längeren und/oder intensiveren thermischen Vorbehandlung unterzogen werden, ergibt sich die Möglichkeit, vor dem Verlöten der einzelnen Elemente den ganzen Austauschkörper zusammenzusetzen, worauf unter Verwendung eines einzigen Lötmittels sowohl die Sammler mit den Rohren .als auch die Rohre mit den Rippen bzw. Kühlblechen verbunden werden. Da somit das Verlöten der Austauschkörper in einem Arbeitsgang erfolgt, verringert sich die Anzahl der notwendigen Arbeitsschritte, so daß die zur Herstellung derartiger Austauschkörper notwendigen Produktionsstraßen relativ einfach aufgebaut werden können.

Da auf der einen Seite die Lötverbindung zwischen den Rohren und den Sammlern von besonderer Wichtigkeit ist und auf der anderen Seite das Lötmittel die Tendenz hat, in flüssigem Zustand nach abwärts zu fließen, erweist es sich als zweckmäßig, wenn die Verlötung eines Austauschkörpers in zwei Schritten erfolgt, indem zuerst die untere Hälfte des Austauschkörpers in Normallage und anschließend daran nach seiner Drehung um 180° entlang einer horizontalen Achse die obere Hälfte verlötet wird.

Um sowohl die dickwandigen Sammler als auch die relativ dünnwandigen Rohre und Rippen bzw. Kühlbleche gleichmäßig auf die zur Verlötung notwendige Temperatur zu bringen, erweist es sich als zweckmäßig, wenn die thermische Vorbehandlung des noch nicht verlöteten Austauschkörpers in zwei Schritten erfolgt, indem zuerst der zu verlötende Sammler allein und anschließend der gesamte zu verlötende Teil des Austauschkörpers einer Erwärmung ausgesetzt wird.

Das Lötmittel kann zweckmäßigerweise dadurch zugeführt werden, daß das schmelzbare Material wahlweise im Tauchverfahren, im Spritzverfahren oder durch Einbringen einer Lötmittelplatte auf die Sammler aufgebracht wird.

Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Arbeitsverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei Durchlauföfen mit einer dazwischengeschalteten Kippeinrichtung vorgesehen sind und daß die Höhe der Durchlauföfen um ein geringes Maß die halbe Höhe der herzustellenden Austauschkörper übersteigt.

Zur Erzielung einer günstigen Vorerwärmung erweist es sich dabei als zweckmäßig, wenn vor jedem ■■· der Durchlaufofen eine Vorwärmzone mit zwei Heißluftströmen verschiedener Temperatur vorgesehen ist. Eine relativ einfache Konstruktion einer derartigen

ίο Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Arbeitsverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß vor jedem der Durchlauföfen zwei hintereinander angeordnete Vorwärmzonen mit verschiedenen Höhenabmessungen vorgesehen sind.

Die Erfindung soll nunmehr an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen ist. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, teilweise im Schnitt, zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Arbeitsverfahrens,

Fig. 2 einen schematischen Grundriß einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Arbeitsverfah_;,,. rens verwendbaren Vorrichtung und

Fig. 3 und 4 schematische Darstellungen von weiteren Ausführungsformen von Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Arbeitsverfahrens.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird der herzustellende Austauschkörper zuerst zusammengesetzt, indem die Rohre, die Rippen bzw. Kühlbleche und die Sammler zusammengefügt werden. Anschließend daran wird der Austauschkörper, chemisch gebeizt. Nunmehr wird eine allmähliche Erwärmung · einer der Hälfte des zusammengesetzten Austauschkörpers bis zu einer Temperatur vorgenommen, bei. welcher das Lötmittel zum Schmelzen kommt. Auf diesen Arbeitsschritt folgt eine kontrollierte und begrenzte Abkühlung sowie die Umdrehung, um genau wie bei der ersten Hälfte die zweite Hälfte des Austauschkörpers zu erwärmen und zu verlöten, worauf der fertige Austauschkörper abgekühlt wird.

Bekanntlich hat ein Wärmeaustauscher eine beträchtliche Anzahl von Rippen, welche.auf die Rohre bzw. auf zwischen den Rohren angeordnete Zwischenstücke aufgeschoben werden; die Rohrenden werden in einen oberen und einen unteren Sammler eingesetzt, wobei durch Aufweitung eine teilweise Befestigung erfolgt.

Die beiden Sammler werden auf mindestens einer ihrer Seiten mit einer Schicht schmelzbaren Materials überzogen, was beispielsweise durch ■· Eintauchen in ein Lötmittelbad oder durch Auftragung einer dünnen Schicht in Pulverform im Spritzverfahren erfolgen kann. Die Lötmittelschicht kann jedoch auch durch eine dünne gelochte Platte gebildet werden, welche

^! beim Zusammenbau zwischen jeden Sammler und die ihm benachbarte Rippe eingelegt wird. Auf die parallel gerichteten Rohre werden dann der untere Sammler, die Rippen und der obere Sammler aufgeschoben. Die beiden Sammler sind mit Halsstücken versehen, welche derart ausgerichtet sind, daß die Ausbuchtungen des einen Sammlers nach dem Austauschkörper hin zeigen, während diejenigen des anderen nach der Seite des Wasserkastens hervorstehen.

Um eine genaue Fixierung aller Bestandteile während der verschiedenen Transportbewegungen und

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den folgenden Arbeitsschritten zu erreichen, werden haft ist, wenn die Höhe des Durchlaufofens um ein die sich innerhalb der Halsstücke der Sammler beim- geringes Maß höher als die halbe Höhe des Ausdenden Rohrenden aufgeweitet. Diese Aufweitung tauschkörpers ist. Dadurch kann eine Überdeckung hat zusätzlich die Wirkung, daß ein besserer Kontakt des Mittelteils gesichert werden, so daß die Verlötung zwischen diesen Elementen erzielt wird, so daß eine 5 der in diesem Teil befindlichen Rippen zufriedengute Verlötung ermöglicht ist. stellend ist. In gewissen Fällen kann zusätzlich ein

Der so zusammengebaute Austauschkörper mit Gebläse vorgesehen sein, um eventuell in die Rohre

seinen Rippen und den anderen indirekten, dem dringende Tropfen von Lötmittel zu beseitigen.

Wärmeaustausch dienenden Oberflächen ^- d. h.- ins- Der Austauschkörper wird anschließend daran

besondere die aus verzinntem Metall hergestellten to einer Abkühlung unterzogen, welche entweder natür-

Rohre — wird anschließend durch Eintauchen in ein lieh oder forciert sein kann, indem Luft durch die

geeignetes Flußmittelbad gebeizt. Rohre der Austauschkörper gesaugt bzw, geblasen

Nach dem Eintauchen wird das Flußmittel zum wird. Dadurch soll vermieden werden, daß bei Ver-

Großteil entfernt, indem der Alustauschkörper vor^ lötung der zweiten Hälfte des Austauschkörpers die ,

zugsweise in Schräglage zum Abtropfen gebracht 15 bereits verlötete Hälfte des Austauschkörpers sich auf

wird, wobei ein Verbleib von Flußmittel auf den so hohe Temperaturen erwärmen kann, daß das Löt-

Rippen oder Rohren, welche in zueinander senkrecht mittel in seinen teigartigen bzw. flüssigen Zustand

stehenden Ebenen liegen, vermieden wird. Nachdem gelangt, wodurch die Qualität der Verlötung der

die zu behandelnden Austauschkörper wieder in ihre bereits fertig gelöteten Hälfte des Austauschkörpers

senkrechte Stellung gebracht worden sind, werden 20 beeinträchtigt werden könnte,

dieselben abgeblasen, um das im allgemeinen nicht Anschließend wird der Austauschkörper um 180° vollständige Abtropfen des Flußmittels zu vervoll- gekippt, wodurch der obere Sammler, dessen Halsständigen, ringe sich nach der Wasserkastenseite erstrecken, in

Der immer noch in senkrechter Stellung befindliche jene Position gebracht wird, welche vorher der untere

Austauschkörper wird anschließend iääran in einen 25 Sammler eingenommen hatte, wobei die Rohre wieder-W--

Wärmeofen gebracht, in welchem die Verlötung eine senkrechte Stellung einnehmen,

seiner unteren Hälfte vorbereitet wird. Man erwärmt Daraufhin wird die noch nicht verlötete Hälfte des

die untere Hälfte derart, daß die Sammler eine Austauschkörpers in der bereits beschriebenen Weise

stärkere Wärmebeaufschlagung als die eine geringere vorgewärmt und verlötet.

Wärmekapazität aufweisenden Rippen erhalten .^M Zu 3° Nach Verlassen des Lötbereichs wird eventuell ein diesem Zweck können zwei Wärmezonen oder Vor^ Ausblasen der Einlaufe vorgenommen. Der Auswärmekammern mit verschiedenen Höhenabmessun-r tauschkörper wird dann mehr oder weniger rasch gen vorgesehen sein, in welche der Austauschkörper abgekühlt, worauf die letzten Montage- oder Kontrollnacheinander eingeführt wird, wobei in der ersten arbeiten bzw. eine Druckprüfung des Austausch-Zone vornehmlich eine Temperaturerhöhung des 35 körpers vorgenommen werden können. ,:£>-ρ Sammlers erreicht wird, während in der zweiten Zone, F i g. 2 zeigt eine Vorrichtung für die Durchführung bei weiterer Temperaturerhöhung die Erwärmung des erfindungsgemäßen Arbeitsverfahrens. Bei diesem . auch der Rippen und Rohre vorgenommen wird. Es Ausführungsbeispiel besteht die Vorrichtung aus einer * kann jedoch auch eine einzige Vprwärmzone vorge- Transporteinrichtung 1, welche den Weg und die sehen sein, welche entweder in zwei Heißluftströme 40 Richtung der Förderung des Austauschkörpers bevon verschiedener Temperatur aufgeteilt ist oder stimmt. Die Austauschkörper :werden durch zwei einen einzigen Heißluftstrom enthält. Dies läßt sich hintereinander angeordnete Durchlaufofen 2 und 2 a in einfacher Weise durch eine entsprechende Anprd- hindurchbewegt, von welchen jeder eine Vorwärmnung der Brenner erreichen. zone 3 bzw. 3 α und eine Lötzqne 4 bzw. 4 α aufweist.

Anschließend daran wird der Austauschkörper 45 Jede Vorwärmzone kann eine zweite Kammer 5

einer weiteren Wärmezorie zugeführt, in welcher eine oder S α aufweisen, in welcher die unterschiedlichen

gleichmäßige Temperatursteigerung des ganzen Aus- Wärmekapazitäten der Rippen und der Sammler aus-

tauschkörpers bis auf eine Temperatur gewährleistet geglichen werden.

ist, bei welcher das Lötmittel schmilzt und die Rohre Die Vorrichtung gemäß der F i g. 2 ist in Form

mit den Rippen und der untere Sammler mit den 5° eines in gerader Linie angeordneten Förderbandes

Rohren verlötet werden. Gemäß Fig. 1 wird diese dargestellt. Es versteht sich jedoch, daß auch andere

erste Verlötung in vorteilhafter Weise an jener Seite Anordnungen in Abhängigkeit der zur Verfugung

des Austauschkörpers vorgenommen, an welcher der stehenden Räumlichkeiten und Nutzflächen möglieh

Sammler mit nach innen gerichteten Halsstücken sind. Beispielsweise kann die Vorrichtung gemäß

versehen ist, damit das Lötmittel in Richtung auf die 55 F i g. 3 einen geschlossenen Kreislauf in einer

Ränder dieser Stücke fließen kann. In diesem Zusam- Horizontalebene oder gemäß F i g. 4 einen Kreislauf

menhang konnte festgestellt werden, daß es vorteil- in einer Vertikalebene aufweisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Arbeitsverfahren zur Verlötung von Austauschkörpern für Wärmeaustauscher, insbesondere Kühler, bestehend aus mindestens zwei der Zu- und Abfuhr des zu kühlenden Mediums dienenden Sammlern, welche zum Hindurchleiten des zu kühlenden Mediums durch ein Bündel von parallel zueinander verlaufenden R.ohren miteinander verbunden sind, welche Rohre wiederum zur Erzielung einer großen Wärmeaustauschfläche mit einer Mehrzahl von Rippen bzw. Kühlblechen versehen sind, wobei eine schmelzbare Metallegierung auf mindestens eine Oberfläche der Sammler und mindestens den Außenmantel der Rohre aufgebracht wird und wobei die Einzelteile des Austauschkörpers vor dem Erhitzen zum Schmelzen der Metallegierung der Einwirkung eines Flußmittels zur Sicherstellung einer guten Verlötung unterzogen werden, dadurchgekennzeichnet, daß die Rohre vor dem Verlöten mit den Rippen bzw. den Kühlblechen in die Sammler eingesetzt werden, daß anschließend der Austauschkörper einer thermischen Vorbehandlung unterzogen wird, wobei die im allgemeinen eine größere Wandstärke und damit eine höhere thermische Kapazität aufweisenden Sammler einer längeren und/oder intensiveren Erwärmung unterzogen werden, und daß schließlich der vorgewärmte Austauschkörper einer thermischen Hauptbehandlung unterzogen wird, während welcher sowohl eine Verlötung der Sammler mit den Rohren als auch der Rohre mit den Rippen bzw. den dünnen Platten bewirkt wird.

2. Arbeitsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlötung eines Austauschkörpers in zwei Schritten ..erfolgt, indem zuerst die untere Hälfte des Austauschkörpers in Normallage und anschließend daran nach seiner Drehung um 180° entlang einer horizontalen Achse die obere Hälfte verlötet wird.

3. Arbeitsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Vorbehandlung des noch nicht verlöteten Austauschkörpers in zwei Schritten erfolgt, indem zuerst der zu verlötende Sammler allein und anschließend der gesamte zu verlötende Teil des Austauschkörpers einer Erwärmung ausgesetzt wird.

4. Arbeitsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das schmelzbare Material wahlweise im Tauschverfahren, im Spritzverfahren oder durch Einbringen einer Lötmittelplatte auf die Sammler aufgebracht wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Arbeitsverfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Durchlaufofen (2, 2 a) mit einer dazwischengeschalteten Kippeinrichtung vorgesehen sind und daß die Höhe der Durchlauföfen (2, 2 a) um ein geringes Maß die halbe Höhe der herzustellenden Austauschkörper übersteigt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor jedem der Durchlaufofen (2, 2 d) eine Vorwärmzone (3, 3 d) mit zwei Heißluftströmen verschiedener Temperatur vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor jedem der Durchlaufofen (2, 2 a) zwei hintereinander angeordnete Vorwärmzonen (3, 3 a, 5, 5 a) mit verschiedenen Höhenabmessungen vorgesehen sind.