DE2040825A1

DE2040825A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Loeten von Waermetauscherbloecken aus Aluminium

Info

Publication number: DE2040825A1
Application number: DE19702040825
Authority: DE
Inventors: Andre Chartet
Original assignee: Chausson Usines SA
Current assignee: Chausson Usines SA
Priority date: 1969-09-22
Filing date: 1970-08-17
Publication date: 1971-04-22
Also published as: ES384878A1; GB1330882A; US3769675A; DE2040825C3; FR2058685A5; GB1330883A; GB1330881A; ES383664A1; CA970629A; BE754415A; DE2040825B2

Description

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30CIETE ΑΗΟΐΙΙΜΕ DES USIKES CHAUSSON, Asnie*res, Hauts de Seine, Frankreich

Verfahren und Vorrichtung zum Löten von Wärmetauscherblöcken aus Aluminium

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Löten von Wärmetauscherblöcken, bei denen alle Teile aus Aluminium oder AluminiuBilegierungen bestehen und zumindest manche Teile mit einer Lötlegierung bedeckt sind.

Die Erfindung betrifft insbesondere ein kontinuierliches Lötverfahren, worunter zu verstehen ist, daß die zu lotenden Wärmetauscherblöcke vollkommen kontinuierlich oder intermittierend, ,jedoch regelmäßig bewegt werden, wobei anstelle\eines geschmolzenen Salzbades, in welches die Wärmetauscherblöcke eingetaucht werden, heiße Gase benutzt werden.

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Beim Löten mithilfe von heißen Gasen treten jedoch bekanntlich Schwierifjkeiten auf. Die benutzten Gase dürfen nämlich niemals eine über der Schmelztemperatur des Aluminiums liegende Temperatur haben. Nun liept die Schmelztemperatur der Lötlegierungen, insbesondere von Aluminium-Silizium, sehr nahe bei der Schmelztemperatur des Aluminiums (etwa 3o bis 4-o°C). Aufgrund dieses geringen Abstandes zwischen der Schmelztemperatur des Aluminiums und der seiner Lötlegierungen geht der Temperaturanstieg der Werkstücke am Ende der Erhitzung gegen eine Asymptote, so daß, wie es sich zeigt, das Ende der Erhitzung lange hingezogen werden muß, damit die Löttemperatur gleichmäßig erreicht wird.

Es wurde festgestellt, daß die Herstellung puter Verlötungen beeinträchtigt wird, wenn dünne Werkstücke aus Aluminium lange Zeit auf einer der Löttemperatur nahekommenden Temperatur gehalten werden, da das Flußmittel, mit welchem die Lötstücke notwendigerweise bedeckt sind, bei hohen Temperaturen schnell bescheidigt wird und da die große Gefahr besteht, daß das Aluminium infolge der hohen Temperatur und infolge der Anwesenheit; von Sauerstoff in den Heißgasen wieder oxydiert.

An einem Wärmetauscher ist eine große Anzahl Lötverbindungen, etwa einige Hundert oder sogar mehrere Tausend, durchzuführen, die alle ohne Ausnahme einwandfrei ausgeführt sein mii:;sen. Dies erfordert, daß alle Teile des Wärmetauschern während, der Verlobung zum selben Zeitpunkt auf dieselbe Temperatur erh:i t;-,t; werden.

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Aus der Tatsache, daß die Verlötung bei einer Temperatur vorgenommen wird, die sehr nahe bei der Schmelztemperatur des Aluminiums liegt, ergibt sich ferner der große Nachteil, daß das Metall bei dieser Temperatur nur mehr eine äußerst geringe mechanische Festigkeit aufweist. Da jedoch alle Bauteile des Wärmetauschers während der Verlötung gegeneinandergepresst werden müssen, steht man hierbei vor der Alternative, entweder die Bauteile festzuklemmen und Gefahr zu laufen, daß sie sich beim Erweichen des. Metalls verformen, oder sie nicht festzuklemmen, wobei sie sich dennoch verformen und damit nicht mehr . miteinander in Berührung stehen und die Bildung von Lot- i

verbindungen verhindern·

Dieser Nachteil wird noch dadurch verstärkt, daß die Ausdehnung der Bestandteile des Wärmetauscherblockes bei Erhitzung: auf Löttemperatur ziemlich stark ist und Verschiebungen der -Bestandteile zueinander verursachen kann.

Ein weiteres Problem liegt darin, daß der Wärmetauscherblock, der in einem Rahmen gehalten werden muß, notwendigerweise mit diesem in Berührung steht. Da dieser Rahmen bei der Löttemperatur steif bleiben muß, muß er notwendigerweise eine ziemliche Dicke besitzen und kann somit λ gegenüber dem Wärmetauscherblock nur langsam erhitzt werden, was außerdem kostspielig ist. Infolgedessen kommt es. zu einer Abkühlung der mit diesem Rahmen in Berührung stehenden Bereiche des Wärmetauscherblockes, was in Nähe dieser Bereiche zu schlechten Verlötungen führen kann. Nichtsdestoweniger neigt das diese Bereiche bedeckende . Flußmittel dazu, zu den heißeren Teilen des Wärmetauscher-

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blockes abzufließen, so daß die Gefahr bestellt, daß es an diesen Stellen im Überschuß vorhanden ist und eine übermäßige Diffusion der Lötlegierung bewirkt, wobei bei Aluminium die Gefahr besteht, daß manche Teile durchlöchert werden. Außerdem kann die Flußmittelmenge an manchen Bereichen der Bestandteile unzureichend werden.

Ziel der Erfindung ist es, ein äußerst sicheres Verfahren zur Verlötung von Wärmetauscherblöcken zu schaffen, das eine einwandfreie Ausführung aller Lötverbindüngen gewährleistet. Zu diesem Zweck ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die zuvor mit Flußmittel bedeckten Wärmetauscherblöcke durch aufeinanderfolgende Zonen einer Kammer bewegt werden,daß in jeder Zone aneinandergrenzende Heißgasströme senkrecht zur Stirnfläche der Wärmetauscher so geblasen werden, daß diese selbst in allen ihren Teilen auf diese Heißgasströme wie aerodynamische Ablenkorgane einwirken, daß die Strömungsgeschwindigkeit eines Heißgasstroms in der die Vorwärmzone bildenden Zone so eingestellt wird, daß sie gerade unter der Geschwindigkeitsgrenze liegt, bei welcher das Flußmittel weggeblasen würde, daß die Geschwindigkeit des Heißgasstroms in der nachfolgenden Zone, in welcher die Wärmetauscherblöcke auf Löttemperatur gebracht werden, größer als die in der Vor-wärmzone herr-•schende Geschwindigkeit ist, und daß mindestens eine weitere Zone vorgesehen wird, in welcher die Wärmetauscherblöcke vor Entnahme aus der Kammer auf etwa 3oo°C abgekühlt werden.

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Bei der. praktischen Durchführung dieses Verfahrens treten verschiedene Schwierigkeiten auf. Insbesondere muß zum Vorschub der Wärmetauscherblöcke ein "Förderer vorgesehen werden, der der Hitze der aufeinanderfolgenden Gasströme sowie der korrodierenden Wirkung der Flußmitteldämpfe widerstehen muß oder zumindest zum Teil abge- deckt sein muß. Ferner darf der Betrieb des Förderers die Gasströme nicht stören, und die Verluste dieser Gasströme müssen möglichst gering gehalten werden.

Ziel der Erfindung ist es ferner, eine Vorrichtung zur . ä Durchführung des oben genannten Verfahrens zu schaffen, bei welcher diese Schwierigkeiten beseitigt werden*

Zu diesem Zweck ist die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß außen hinsichtlich Breite und Höhe gleich ausgebildete Zellen vorgesehen sind, die von einem Rahmen gebildet werden, in dem zwei im wesentlichen zueinander parallel angeordnete Fußplatten bzw. Platinen vorgesehen sind, deren eine feststehend ist und deren andere, quer zu ihrer Längsrichtung beweglich geführt ist. und deren einander gegenüberliegende Seiten mit Vorsprüngen mit dünnen Rändern versehen sind, zwischen welchen der Wärmetauscherblock festgeklemmt ist, so daß die Wärmetau- ^ scherblöcke mit den Platinen der Zellen nur über einen Abstand von diesen und über punktförmige, die gesamte Stirnfläche freilassende Berührungspunkte verbunden sind, daß diese Zellen in einem Luft enthaltenden Ofen aufgehängt und bewegbar sind, der mindestens an seinem Eingang und an seinem Aus^anp eine durch die Zellen bei ihrem Durch-

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gang geschlossene Schleuse besitzt und mit getrennten Blas- und Absaugeinrichtungen für mindestens drei Luftströme mit verschiedenen Geschwindigkeiten versehen ist, welche jeweils eine Vorheizzone, eine Lötzone und eine Vorkühlzone bilden, die ohne Unterbrechung miteinander in Verbindung stehen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, wobei auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen wird. Auf dieser Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Ofen.

Fig. 2 und 2a Querschnitte nach der Linie II-II von Fig. 1.

Fig. 3 eine schematische, teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer in einem Ofen gemäß Fig. 1, 2 und 2a umlaufenden Lötzelle.

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer Einzelheit der Lötzelle in größerem Maßstab.

Fig. 5 und 6 perspektivische Darstellungen von Einzelheiten der Lötzelle gemäß einer abgewandelten Ausführungßform.

Fig. 7 eine Darstellung einer gegenüber Fig. 4 abgewandelten Ausführungsform.

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Fig. 8 die Darstellung einer gegenüber Fig. 3 abgewandelten Ausführungsform der Lötzelle.

Fig. 9 und 1o eine perspektivische Darstellung bzw. einen Schnitt durch eine weitere Einzelheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Wie Fig. 1 und 2 zeigt, besteht der Ofen aus einem länglichen Baukörper 1 mit einer Wärmeisolierung 2 (vgl. Fig. 2, 2a). Im Inneren des Baukörpers 1 ist durch Trennwände 4 eine Kammer 3 abgegrenzt. Diese Trennwände 4 können teilweise oder vollständig aus Keramik oder einem rostfreien Metall, beispielsweise einem rostfreien. Stahl,bestehen, so daß sie durch die korrodierende Wirkung des Dampfes und/oder von Spritzern des hochaktiven Flußmittels, wie es bei der Aluminiumlötung benutzt wird, nicht beeinträchtigt werden. Die Trennwände tragen eine abgetrennte Leitung 5» die die Kammer 3 oben abschließt und mit einem Förderer 6 ausgestattet ist, der aus einer einfachen Schiene oder einer axial beweglichen Einrichtung besteht, wie sie in der Fördertechnik allgemein benutzt wird. Diese Leitung 5 ist insbesondere' an ihrem Boden 7» der die obere Wandung der Kammer 3 bildet, wärmeisoliert. Ferner ist dieser Boden 7 mit einem schmalen Längsschlitz 8 versehen. ■

Die Trennwände 4 bilden zusammen mit dem Baukörper 1 Kanäle9 und 9a, die beispielsweise über einen Kanalabschnitt 9b miteinander in Verbindung stehen. Ferner sind die Trennwände 4 mit Öffnungen 4a versehen, die so verteilt sind, daß ein gleichmäßiger Umlauf von Heißgasströ-

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men quer zur Längsrichtung der Kammer 3 entstehen kann, der durch beispielsweise in dem Kanal 9 angeordnete Turbinen oder Ventilatoren 1o erzeugt wird. Die in dem Baukörper enthaltene Luft kann auf verschiedene Weise, beispielsweise durch in dem Kanal 9a angeordnete elektri-.sche Widerstände 11, durch Stadtgasbrenner oder Ölbrenner geheizt werden. In jedem Fall werden diese Heizeinrichtungen so gesteuert, daß die im nachstehenden noch erwähnten Temperaturen erreicht werden.

Die Anordnung der Turbinen 1o und der Öffnungen 4-a und gegebenenfalls auch die Anordnung von Organen, die den von den Turbinen zugeblasenen Gasstrom verteilen,wird so gewählt, daß in der Kammer 3 aufeinanderfolgende Zonen entstehen, in welchen die heißen Gase in Strömen mit verschiedenen Temperaturen und Geschwindigkeiten strömen, die nicht durch in die Kammer vorspringende Trennwände voneinander getrennt sind. Es hat sich nämlich als zweckmäßig erwiesen, die aufeinanderfolgenden Heißgasströme nur auf aerodynamische Weise in der eigentlichen Kammer 3 gegeneinander abzugrenzen.

Zur Einschränkung von Heißgasverlusten sind am Eingang und am Ausgang der Kammer 3 Schleusen 11 und 11a vorgesehen.

Der Ofen enthält Lötzellen 12, 12a ... 12n (im folgenden kurz "Zellen" genannt), die außen jeweils mindestens in bezug auf Höhe und Stärke gleich ausgebildet ist«Wenn der Förderer 6 aus einer einfachen feststehenden Schiene

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besteht (S¹Ig. 1), stehen die Zellen 12, 12a und die darauffolgenden Zellen in gegenseitiger Berührung und schieben sich gegenseitig an, ob sie nun mit einem zu· lötenden Wärmetauscher bestückt sind oder nicht. Wenn der Förderer 6 dagegen selbst beweglich ist, ist diese Anordnung, obwohl sie zweckmäßig wäre, nicht unbedingt erforderlich·

Bei der auf Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist der Förderer 6 in der Leitung 5 angeordnet und die Zellen 12 werden von Aufhängungsorganen 13 geringen Querschnitts getragen, die durch den Schlitz 8 des Bodens 7 hindurchtre- | ten. Die Aufhängungsorgane 13 können mit Ablenkelementen 14-, 14a versehen sein, die zu beiden Seiten des Bodens 7 angeordnet sind und zur Begrenzung der von der Leitung 5 kommenden und in die Kammer 3 eintretenden Gasmenge dienen. Es hat sich nämlich als zweckmäßig erwiesen, im Inneren der Leitung 5 einen leichten Überdruck gegenüber . der Kammer 3 entstehen zu lassen, indem in diese Leitung von einer Luftzufuhrvorrichtung 15, die gegebenenfalls mit einer Filtrier-, Entwässerungs- und Vorwärmvorrichtung 16 versehen ist, Luft eingeblasen wird. Auf diese Weise ist die Temperatur im Inneren der Leitung 5, die gegenüber der Kammer 3 und den Kanälen 9» 9^{a un<}3- 9"b thermisch isoliert ist, wesentlich niedriger als in diesenRäumen und die in (| der Leitung 5 enthaltene Luft bleibt frei von Flußmitteldämpfen, so daß ein einfacher Förderer benutzt werden kann» der keinen Beschädigungen durch ätzende Produkte oder Hitze ausgesetzt ist. Die in die Kammer 3 eintretende Luft wird in Richtung des Pfeils f^. durch die Verschlußörgane und Ablenkelemente 14 und 14a.so geleitet, daß der die Zelle durchquerende Luftstrom weder gekühlt noch gestört
wird.

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Ein ähnliches Ergebnis wird mit der auf Fig. 2a dargestellten Ausführungsform erreicht, bei welcher die Lei-T,ung 5a über dem oberen Teiles Ofens ang--ebracht ist und gleichzeitig den Förderer 6 und die Luftzufuhrvorrichtung 15 enthält. In diesem Fall sind die Aufhängungsorgane 13a für die Zellen langer und durchqueren den oberen Teil der Kammer 3 und die Wandung des Ofens in Schützen 8a bzw. 8b. Hierbei können die Verschluß- und Ablenkorgane 14, 14a von Fig. 2 wegfallen.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Zellen 12, die geweils von einem rechteckigenRahmen I7 gebildet werden, der beispielsweise aus Rohren mit quadratischem Querschnitt besteht. Diese Rohre bestehen aus einem rostfreien Metall, vorzugsweise einem rostfreien Stahl, beispielsweise von der Qualität Ugine NS 24. Die Teile dieses Rahmens werden vorzugsweise ineinandergesteckt, können jedoch auch miteinander verschweißt werden, sofern die Verschweißungen so ausgeführt werden, daß sie selbst nicht korrosionsanfälliger sind als das den Rahmen bildende Metall.Derartige Schweißungen sind manchmal durch Widerstandsschweißen durchführbar, mistens ist es jedoch erforderlich, sie unter neutraler oder reduzierender Atmosphäre oder unter Vakuum durchzuführen. Eine besonders gute Schweißverbindung kann hierbei durch Elektronenstrahlschweißen erreicht werden.

Die Stärke nowie die Höhe des Rahmens entspricht den in den Schleusen 11 und 11a ausgesparten Räumen. V'enn die Rahmen sich pefen:;eitir anschieben, befindet sich somit

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stets ein Rahmen in Jeder Schleuse, woäurcn diese abge- " dichtet wird. Wenn die Rahmen nicht miteinander in Berührung stehen, wird die Stellung der Schleusen 11, 11a so bestimmt, daß in Höhe Jeder Schleuse des Ofens stets gleichzeitig eine Zelle vorhanden ist. .

Wenn diese Anordnung nicht durchführbar ist, werdenEinrichtungen zur vorübergehenden Schließung der in den Schleusen 11, Ha vorgesehenen Öffnungen vorgesehen, die beim Eintritt und Austritt einer Zelle aufgehen.

Wie Ji(C. 3 ferner zeigt, trägt der untere Träger 19 des Rahmens 17 über vorzugsweise leicht biegbare, beispielsweise aus Streckmetall oder Wellblech hergestellte Zwischenstücke 2p eine Fußplatte 21, auf deren ihrer Auflagefläche entgegengesetzten Seite Vorsprünge 22 vorgesehen sind, die zumindest an ihren Enden einen geringen Querschnitt aufweisen. Diese Vorsprünge können beispielsweise aus dornförmigen Elementen bestehen, die verhältnismäßig nahe nebeneinander angeordnet sind, wobei der Abstand zwischen zwei Vorsprüngen etwa 15 bis 2o mm betragen kann. '

Diese Vorsprünge 22 sind so angeordnet, daß sie an genau bestimmten Stellen beispielsweise eine der Wangen 23 eines Wärmetauscherblockes 24 tragen, der aus Rohren 25, Wärmeabfuhrorganen 26 und Sammelkästen 2? besteht.

Wenn der eine Zelle umgebende Rahmen 17 von demFÖrderer getragen wird (vgl. Fig. 2 und 2a), ist sein Wärmetauscher block genau so wie bei der Benutzung eines fertigen Wärme-

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tauschers in einem Fahrzeug senkrecht zur Strömung der Heißgase, d.h. also unter den besten aerodynamischen Bedingungen, angeordnet. Die heißen Gase durchqueren infotgedessen gleichmäßig alle Teile des Wärmetauscherblockes, der hierbei seinerseits den Luftumlauf reguliert.

Damit die einzelnen Teile des V/ärmetauscherblockes auf geeignete Weise gegeneinandergepreßt gehalten werden, wird eine ähnlich wie die Fußplatte 21 ausgebildete Platine Jo benutzt, die wie diese auf den Wärmetauscherblock zu gerichtete Vorsprünge 22 aufweist, die beispielsweise an der zweitenWange 23a und gegebenenfalls auch auf anderen Teilen des .Blockes, beispielsweise auf Befestigungslappen, aufliegen, die an den Wangen angelötet werden müssen. Gegebenenfalls drücken diese Vorsprünge auch die Enden der Wangen gegen Auflageflächen der Sammelkasten.

Die Platine 3o ist senkrecht beweglich und wird beispielsweise von Stangen 31 geführt, die durch Bohrungen in dem Träger 18 oder in an diesem angebrachten Lappen hindurchtreten und zur Begrenzung des Hubes der Platine Jo vorzugsweise mit einem Kopf 32 versehen sind.

Im allgemeinen genügt das Gewicht der Platine ⁷:o, um die einzelnen Teile des Wärmetauschers, d.h. insbesondere die V/angen, die Rohre und die Wärmeabfuhrorgane, in gutem gegenseitif-εη Kontakt zu halten, damit die Stellung dieser Teile zueinander und der von ihnen aufeinander ausgeübte Druck zum Zeitpunkt der Verlötung ausreichend gut gewährleistet ist. Zusätzlich können zwischen die Platine und beispielsweise den Träger 18 vorgespannte Federn 33 eingesetzt werden, falls das Gewicht der Platine 3o zur Erzeu-

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gung eines entsprechenden Druckes zwischen den einzelnen Teilen des zu lötenden Wärmetauschers als unzureichend angesehen wird, was insbesondere bei Wärmetauschern großer Abmessungen der EaIl sein kann. Es ist nämlich ein .wesentliches--Merkmal der Erfindung, daß die Pußpl-atte 21 sowie die Platine 3o und die an diesen vorgesehenen Vorspränge 22 leicht sind, damit sie eine geringe thermische Trägheitbesitzen, wodurch die Wärmeleitung zwischen dem Wärmetauscherblock 24 und den diesen tragenden Organen auf ein Minimum reduziert wird. Es ist übrigens zweckmäßig, daß diese Organe, welche den Wärmetauscher— ä block tragen, nicht bis auf die Temperatur erhitzt werden, die in den einzelnen Zonen des Ofens, d.h. zumindest in den Zonen mit der höchsten Temperatur, herrscht. -..-..-

Dadurch, daß die Platine 3o nur mit ihrem Gewicht oder über vorgespannte .Federn auf dem zu lötenden Wärmetau- ; ccherblock aufliegt und außerdem die die Fußplatte 21 tragenden Zwischenstücke 2o vorzugsweise eine gewisse Elastizität aufweisen, wird die unterschiedliche Ausdehnung des den Grundwerkstoff des Wärmetauschers bildenden Aluminiums und des den Grundwerkstoff der einzelnen Teile der Zelle bildenden rostfreien Stahls ausgeglichen. Die Ausdehnungsunterschiede in Längsrichtung ™ können durch leichtes Gleiten der Teile der Zelle und des Wärmetauscherblockes zueinander ausgeglichen werden.

Da häufig in ein und demselben Ofen ohne Änderung der Zellen verschiedene Wärmetauscherblöcke gelötet werden kön.n-ea sollen, sind die Vorsprünge 22 so angeordnet,daß nie nicht unbedingt alle zum Tragen eines bestimmten Wärme-■tau-fjchertypn während des Lötens benutzt werden.

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Da die Fußplatte 21 normalerweise feststehend ist und die Platine ;,o sowie gegebenenfalls die Federn ;o in der Zelle geführt werden, können ohne Schwierigkeit Einrichtungen geschaffen werden, welche die Platine und die Federn 5;; zur Ermöglichtmg der automatischen Bestückung, der Zellen mithilfe von mechanischen Einsetz- und Entnahmevorrichtungen abheben.

Die Vorsprünge 22 brauchen nicht unbedingt die Form fe von Dornen aufzuweisen, sondern können beispielsweise, wie auf Fig. 4 dargestellt ist, au: 3tep^-en ⁷>7 bestehen, deren mit dem zu lötenden V/ärmetauscherblock in Berührung kommender Teil 37a verjüngt ist und zweckmäßigerweise zur Verringerung der Berührungsfläche mit Ausschnitten 3Q versehen ist. Die Vorsprünge können auch aus U-förmigen Teilen 79 mit dreieckigen Spitzen 4o oder einfach mit ebneneri Rändern 41 bestehen. Die Ausbildung der Stege oder U-förmigen Teile hängt im wesentlichen von der Art der Teile de:; ^!.;ä.rmotauscherblocks ab, welche sie tragen sollen, also beispielsweise davon, ob diese Teile zerbrechlich sind oder ob es sich um Zusatzteile handelt, die gegen die Wangen W 2o des Wärmetauscherblocks oder andere Teile von diesem angedrückt werden sollen.

Wie Fig. 5 und 6 zeigt, können sowohl die Bodenplatte 21 als auch die Platine ^:'o aus T-Profilteilen bestellen. In diesem Fall ist der Mittelschenkel 42 dieser T-Profilteile so ausgeschnitten, daß verschieden geformte

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'Auflägeteile 43 und 44 gebildet werden, deren Form jeweils von den Teilen des Wärmetauscherblocks abhängt, auf welche ein Druck ausgeübt werden soll. Zur Verringerung der Berührungsfläche kann der Mittelschenkel 42 an seinem Ende 45 auch verjüngt sein (vgl. Fig. 6).

Bei der auf Fig. 7 dargestellten Ausführungsform einer Fußplatte 21, die auch auf die Platine 3o angewandt werden kann, wird ein U-Profilteil benutzt, an welchem durch Ausstanzen und Umbiegen Vorsprünge 22 geschaffen werden. Dadurch erhält man ebenfalls kleine, mit dem Wärmetauscher- λ block in Berührung kommende Kontaktflächen, wobei diese Kontaktflächen nahe nebeneinander liegen können. .

Diese Ausbildung besitzt ferner noch den Vorteil, daß die Vorsprünge 22 durch Ausstanzen und Biegen aus einem U-Profilteil in einem gewissenGrad gepeneinander verschränkt werden können, wodurch die heißen Gase so gelenkt werden können, daß sie auf gewisse zu verlötende Teile bevorzugt geführt werden, oder daß Wirbelbildungen in dem Gasumlauf ausgeschaltet werden. .

Wenn zur Bildung'der Bodenplatte 21 und der Platine Jo T-Profilteile oder U-Profilteile benutzt werden, kann die ^

Ausführung der Zelle vereinfacht Werden, da diese Profilteile aufgrund ihrer Form eine hohe Steifigkeit besitzen. In diesem Fall bildet die Fußplatte 21 den unteren Träger und.ist über Querträger 46 mit einem den oberen Träger der Zelle bildenden T- oder U-Profilteil 27 verbunden (Fig.8). An diesen Querträgern ist die Platine 90 ähnlich wie bei der auf Fif;. ■) dargestellten Ausführungsform aufgehänpt. ..-.-■.■.

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Es ißt von großer Bedeutung, nicht nur die Wärmeleitung 2VJi iclien dem zu lötenden Wärmetauscherblock und der diesen tragenden Zelle zu beschränken, sondern auch die Gefahr, daß der Wärmetauscherblock nach dem Verlöten an den Vorsprüngen der Zelle haften bleibt, so weit wie möglich zu verringern oder sogar vollständig auszuschalten. Um diec zu erreichen, kann auf die auf l^?ig. 9 und Io dargestellte Weise vorgegangen werden, indem die VorSprünge 22, 37 und 39, falls sie aus Stegen bestehen, an ihren Enden mit Auflagectücken 48 oder Hülsen 49 aus feuerfestem, nicht korrodierbaren Material versehen sind, die das Lot nicht ansaugen. Hierzu eignen sich insbesondere Werkstoffe wie beispielsweise Keramiksorten oder uteatit.

Wie aus dem vorhergehenden hervorgeht, besitzen die die zu lötenden Wärmetauscherblöcke tragenden Zellen einerseits eine geringe thermische Trägheit in ihren dem Wärmetauscherblock benachbarten Teilen, besitzen andererseits Einrichtungen, die die Wärmeübertragung zwischen den Zellen und demWärmetauscherblock fast völlig ausschließen, und ermöglichen ferner einen Heißgasumlauf unter den besten aerodynamischen Bedingungen in allen Teilen des Wärmetauscherblocks, so daß alle Teile des Wärmetauscherblocks äußerst gleichmäßig erhitzt v/erden kennen.

Da die Zellen aus einem Metall bestehen, da:, von den benutzten I¹Iußmittein nicht angegriffen wird, können diese Zellen auch al'. Halter für die Bestandteile des Wörmetauscherhlocks während des Aufbringen·? des Flußmittel::- benutzt

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vjerden, das hierbei im Bad oder durch Aufspritzen mit der Pistole aufgebracht werden kann.

I/enn das Flußmittel auf die zu lötenden Wärmetauscherblöcke im Bad aufgebracht wird, so ist der Ofen in vier Zonen A-D unterteilt (vgl. Fig. 1). Wenn das Flußmittel dagegen aufgespritzt wird, kann die Zone A wegfallen, da diese Zone, die im Gegensatz zu den Zonen B bis D von der nachfolgenden Zone durch eine Schleuse getrennt sein kann, im wesentlichen als Trockenkammer benutzt wird,in welcher eine Temperatur von etwa 1^0 C herrscht. Die Zone A kann jedoch g auch in diesem Fall beibehalten werden, wobei der Ofen jedoch so auspjebildet wird, daß das Flußmittel in dieser Zone A, d.h. auf den vorgewärmten Wärmetauscherblock,aufgespritzt wird. Hierbei herrscht in der Zone A eine Temperatur, die der Verflüssigungstemperatur des Flußmittels nahekommt.

Die Länge, über welche sich die einzelnen Zonen des Ofens jeweils erstrecken, hängt von der Vorschubgeschwindigkeit der Zellen und von der Zeit ab, während welcher die in den Zellen befindliehen Wärmetauscherblöcke in jeder Zone zur Erwärmung auf die gewünschte Temperatur bleiben müssen.

Die Kammer A, sofern sie vorhanden ist, dient also als Trokkenkammer oder zum Aufspritzen des Flußmittels. Im Fall ihrer Benutzung als Trockenkammer hat es sich als zweckmäßig erwiecen, daß die Wärmetauscherblöcke zum einwandfreien Trocknen in dieser Zone 1o bis 6o Minuten lang bei einer Temperatur von etwa 15o°C bleiben.

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i Ο-

Die Zone B dient zur Vorwärmung. Die V/ermetauscherblöcke tleiben in dieser Zone im allgemeinen etwa Io bis 2o Minuten.. Die Temperatur, auf welche die l/ärmetauscherblökke in dieser Zone erwärmt v/erden, hängt direkt; von der Art der Lötlegierung ab. Handelt es sich hierbei um 7j5^~ iges Aluminium-Silizium, so beträgt die Temperatur der Zone B 570 -j- ^J C; handelt es sich um eine Lötle; ierung aus 12/ü-igem Aluminium-Silizium, so genügt eine Temperatur von 550 + 5⁰C

Die Zone C stellt die eigentliche Lötzone dar. Die Temperatur in dieser Zone beträgt beispielsweise im Fall von Aluminium-Silizium 7₅5 $ 6^5 ± 2⁰C und im Fall von Aluminium-Silizium 12 % nur 600 + 2⁰C.

Die Zone D dient zum Vorkühlen. In ihr wird die Temperatur der Wärmetauscherblöcke auf etwa 3oo°C gesenkt, damit thermische Stöße, die das einwandfreie Verhalten der Verlötungen beeinträchtigen können, vermieden werden.

Wie bereits gesagt wurde, ist es von Bedeutung, daß die Umlaufgeschwindigkeit der Heißgase in den einzelnen Kammern entsprechend reguliert wird. Es wurde nämlich festgestellt, daß das auf die zu verlötenden Teile aufgebrachte Flußmittel dazu neigt, bei zu hoher Umlaufgeschwindigkeit der Heißgas e weggeblasen zu werden. Im allgemeinen ist eine Geschwindigkeit von etwa ¹V m/sek in den meisten Zonen geeignet; jedoch wurde beobachtet, daß ei.· wichtig ist, daß die Löttemperat\xr in der Zone C schnell erreicht wird, nherrasehenderweice wurde festgestellt, daß nach Vorwärmung in der Kammer

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B, in welcher die Schmelztemperatur der Lot le gierung nicht erreicht wird, in welcher jedoch das Flußmittel selbst flüssig ist und fließt und durch Kapillarwirkung in den laugen gehalten wird, d.h. gerade da, wo die Lötung auf die "beste Weise durchgeführt werden . : kann, die StrömungHgeGchwindigkeit der Heißgase stark erhöht werden konnte. ■ -

Es wurde feotgestellt, daß hierzu die Strömungsgeschwindigkeit der heißen Gase in der Zone B auf etwa 4 m/sek beschränkt v-erd-en muß, und daß sie jedoch in der Zone j

C zweckmäßigerweise 6 m/sek erreichen kann, was eine ■

Verringerung der Aufenthaltszeit der Wärmetauscherblöcke in der Zone P auf 1o bis 2o Minuten und in der Zone C auf ;^; bis 5 Minuten gestattet. Bei diesen kurzen Zeiträumen ist die Gefahr einer Wiederoxydierung des Aluminiums 'ausgeschaltet, und zwar um so mehr, als eine dünne flüssige ^lußmittelhaut auf der. gesamten Oberfläche der zu ■verlötenden Teile bleibt und eine Oxydierung verhindert.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Aus— führunrsbeiapiele beschränkt, sondern läßt verschiedene Änderungen zu. Insbesondere kann die Verbindung zwischen

den Kanälen 9 und 9a auf andere '.'/eise erreicht werden, ύ

insbesondere indem der Kanal 9"b oder weitere Kanäle unter dem Ofen oder neben dem Ofen angeordnet werden.

BAD

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Claims

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l· a t ent a η s ρ r ii c h e

1 . !Verfahren sum Löten von WärmetauGcherblcicken nun mit Ldtlo; ierunpen beschichtetem Aluminium, dadurch ^r e k e η η 7, e i c h η e t, daß die zuvor mit Flußmittel heft e c k t e η Vi ä r m e t au s c h e r b 1 ö c 1: e (2 M-) du r c h au f e i η an ft e r .f ο 1 f; οr. do Zonen (A bis D) einer Kammer (~^;) b ο wert werden, daß in jeder 2'one aneinanderprenzende Heißracströme senkrecht nur Stirnfläche der V/crmetauscher (24) so reblasen werden, daß diese Gelbst ir: allen ihren Teilen auf diese HeiRrnsströme tl· wie aerodynamische Ablenkorrano einv.ärken, daß die itrömunp;sp-;eschv/indifknit eines Heißp:o.;:stromn in der die Vorwärmzone bildenden Zone (B) so eingestellt' v/ird, daß sie perade unter der Geschwinftip:keitsr:ren7,e lieft, bei welcher das '"''lußmittel v;epr-eblasen würde, daß die Gescbwiridirkeit des ileißpasstroms in der nachfolgenden Zone (C), in welcher die V/ärmetaiischerblöcke auf Löttemperatur pebracht vjerden, rrößer o.L. die in der Vorwärmzone herrschende Ceschwindipkeit ist, und daß mindestens eine weitere Zone (D) vorgesehen wird, in welcher die Wärmetauscherblöcke vor Entnahme aus der Kammer (3) auf etwa ;'<oo C abp;ekülilt werden.

2. Vorrichtung zum Löten von Wärmetauscherblöcken, dadurch c ekenn zeichnet, daß außen hiii sichtlich breite und Höhe pleich ausgebildete Zellen (Ί?, 12a ... 12n) \rorp;esehen sind, die von einem Rahmen ('^!?) rebildet werden, in dem r/vei im wesentlichen zueinander parallel angeordnete i^ißplatten bzw. Fiatinen (21, ;Jo) vorr esehen rind, deren eine (2Ί) feststehend ist und deren andere (O) ouer zu ihrer Liinrsrichtunp beweglich peführt ist und deren einander repenüberliepende Seiten mit Vorsprünren (22, 37» ⁷ⁱ9_?

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42) mit dünnen Rändern (37a,4-0, 41, 45, 44, 45) versehen üind, zwischen v/eichen der V/c'rmetauscherblock (24) f eingeklemmt int, ;~o daß die Uärmetauncherblöcke mit den Platinen der Zellen nur über einen Abstand von dienen und über punktförmige, die gesamte Stirnfläche freilassende Berührun;:;ijpui"ikte verbunden sind, daß diese Zellen in einem Luft enthaltenden Ofen (1) aufgehängt und bewegbar sind, der •mindestens an seinem Eingang und an seinem Ausgang eine durch die Zellen bei ihrem Durchgang geschlossene Schleuse (11, Ha) besitzt und mit getrennten Blas- und Absaugeinrichtungen (1o) für mindestens drei Luftströme mit ver- -

sehiedenen Geschwindigkeiten versehen ist, welche jeweils ™ eine Vorheizzone (A, B)-, eine Lötzone (C) und eine Vorkühlzone (D) bilden, die ohne Unterbrechung miteinander in Verbindung stehen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η - ζ e i c h η e t, daß die Bestandteile der Zellen (12, 12a ... IPn) aus einem Metall bestehen, das von dem zur Verlötung der V/ärmetauscherblöcke (24) benutzten Flußmittel nicht angopriffen v>;ird, und daß diese Bestandteile mechanisch oderdurch Autogenver^chweißungen miteinander verbunden sind, die zur Verhinderung ihrer Korrosion durch Einwirkung des Flußmittels unter Vakuum oder unter neutraler oder reduzierender A Atmosphäre durchgeführt sind»

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder ^, dadurch g e k e η η- 7. e i ch na It, daß der Ofen (1) vor der Vorheizzone (B) eino ου Γ oine n:i. odrir (-.re Tempera bur erhitzte Zone (A) besil;^r:t, die, Γ'οΊΙγ^ die V/."rmoba.ur.clierLlöclce (24) zuvor im Had mit Flußmitbel vc-roehon v/erden, eine Trockenkammer bilde!,, oder in wölohojr· r]o;; !''lußniibtel nufgebracht wird, f.'ollt.i dif;.^:; durch-Aufspritzen vor.' onoinmon vrird.

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5· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 ^vi::> Ί , dadurch r eke'nnzeichn c t, daß an devi 2ufiplattovi (2^!)
oder Platinen (^:'o) der .Zellen (12) eine ; roße Αη;::'.^;Ί
von Vorsprung cn (22) vorgesehen ic!:, die· "wi~eben der
Zelle und dem '.v';:irmeta.uscherblock (24) in einem Abstand
von etwa 1,5 bis 2 cm angeordnete, im wesentlichen punhl;-.rörmifje Auflängsteilen bilden.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5» dadurch f e k e η η ζ e i c h η e t, daß die Vorspränge (22) au" dornförmin;en Teilen, aus mit Einschnitten (38, ^l\-'-) versehenen Steffen (y7) '''9, ¹^o) oder anderen "hnliclcn Elementen (42, 44, 45) "bestehen, und daß die Enden (;'?a, 4o,
44, 45) dieser Vorsprünpe geschärft oder zur-erpitzt sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Vo rn Dr-Un-C;e (22) au.; Teilen (48, 49) aus einem durch das den :!rvmetauscherblock (24) bedeckende Flußmittel nicht benetzbaren Stoff, insbesondere aus Keramik, Steatit oder öhnlichen Werkstoffen, bestehen.

8. Vorrichtiinr nach einem der Ansprüche 2 bis 7» dadurch f ο k e η η ζ e i c h η G t, daß die den '.v^; irmo tausch erblock (24) mit der Zelle ("'2) verbindenden Vorsprün^e (22) ■ ■Q nu.ij'Obildet sind, doß sie AVi] enkor· \-ine bilden, die di.o iVbrömunp; der (läse auf l>es b;i mmte Teile des von dienen benvi Γ';clila{^rl;en './Trine Uiusclierblock- (2Ί) ."u be^ ^:;;i:--ti; ¹C?*--.

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9. Vorriclitu:?'-- nach einem der Ansprüche 2 "bis 8, dadurch g e k e η η π· ei c h η e t,: daß die Zellen (12) ,jeweils eine in-ihrem unteren Teil in Längsrichtung angeordnete Fußplatte (21), an deren Oberseite die den V/e.rmetauscherblock (24-) an einer Oeitenwange tragenden Vorsprünge (22) Iiervorütehen, und eine durch Einwirkung ihres Gewichts und-gegebenenfalls durch Einwjrkung von Federn (33) senkrecht "bewegbare und in der Zelle (12) parallel zur Fußplatte geführte Platine (Jo) besitzen, die an ihrer Unterseite ebenfalls mit an. der anderen Seitenwari^e des Wärmetauscher-"

blocke alliierenden Vorsprünfen (22) versehen ist, so daß |

dieser über geine ranze Lrnre swischen diesen Vorsprüngen- " einreklemmt ist.

10. Vorrichtunp: nach einem der Ansprüche 2 bis 9» P' e k e η η ζ eic h η e t durch einen Ofen (1), der eine sich in Längsrichtung· erstreckende Kammer (3) umgrenzt, deren Seitenwandungen (4) mit Öffnungen (4a) zur Bildung von die Kammer in Querrichtung durchfließenden Heißgasströmen vergehen sind und in der die Zellen (12) senkrecht zu diesen Gasströmen über Aufhang-unpsorgane (13) aufgehängt sind, die die Oberseite der Kammer in einem in dieser vorgesehenen'schmalen Schlitz (8) durchqueren und ihrerseits von einem thermisch gegen die Kammer isolierten % 'Förderer (6) getragen sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-bis "1ο-, gekennzeichnet durch einen über der Kammer (3) vorgesehenen, den Ofen (1) mit Gas speisenden Kanal (5), in welchem der Förderer (6) angeordnet ist und der mit dem Ofen

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iiber den zur Durchf iibrunp· der Aufhän.'TinpGor^ane (I;'") der Zellen dienenden Schlitz (3) in Verbiiidunr steht, durch eine Casblas- und Behandlungsvorrichtung (15), die in dier cüi Kanal einen Überdruck f:ep:enüber dem Ofeninneren aufrechterh;'] t, und durch zusätzliche Einrichtunf-en (1''^, '^a) die d;e Zufuhr von kalten Gasen in den Teil verhindern, in welchem die in der Kammer umlaufenden Heißp'asstrcme aktiv sind.

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