DE2315035A1 - Verfahren zur herstellung von zusammengesetzten waermeaustauschern - Google Patents

Verfahren zur herstellung von zusammengesetzten waermeaustauschern

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Description

SOCI]JEES ANONYMS DES USlHSS CHAUSSOII 2768 P 72/3
Verfahren zur Herstellung von zusammengesetzten Wärmeaustauschern.
Die Erfindung betrifft die Herstellung von
zusammengesetzten Wärmeaustauschern, d.h. von Wärmeaustauschern, welche Teile aus verschiedenen Metallen enthalten, und zwar insbesondere Wärmeaustauscher, deren Strahlglieder, welche durch gewellte, zwischen den Rohren oder Rohrreihen angeordnete Streifen oder durch auf die Rohre aufgeschobene Rippen gebildet werden, aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt sind, während die Rohre und die Rohrplatten, in welche diese eingeführt sind, oder auch Rohre, welche ihrerseits Slementarrohrplatten an ihren beiden Enden bilden, aus Kupfer- oder Eisenmetallen hergestellt sind, insbesondere aus Messing, oder rostfreiem Stahl.
Die Erfindung bezweckt insbesondere, es so
einzurichten, dass eine Verbindung durch Weichlot zwischen dem Aluminium und den Kupfer- oder Eisenmetallen möglich wird, ohne
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dass ä"teende Flussmittel benutzt werden müssen, d.h. Flussmittel, welche alkaliseile Chloride enthalten, wie Mthiumchlorid, natriumchlorid usw., welche nach ihrer Benutzung komplizierte und somit sehr kostspielige Waschungen der miteinander vereinigten Teile erfordern, wobei diese Waschungen besonders heikel bei Wärmeaustauschern sind, da sie sehr sorgfältig.sowohl auf der Aussenseite als auch auf der Innenseite des Austauschers vorgenommen werden müssen. .
Die Erfindung bezweckt ferner, die Herstellung von derartigen zusammengesetzten Austauschern unter Benutzung der gleichen Herstellungsanlagen zu ermöglichen, welche gegenwärtig für die Herstellung von Wärmeaustauschern vorhanden sind, bei welchen alle Teile aus Kupfermetallen hergestellt sind.
Gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren stellt
man wenigstens die Rohre und gegebenenfalls die Rohrplatten aus Eisen- oder Kupfermetallen her, welche mit Weichlot überzogen sind, welches bei einer Temperatur von unter 32O0G schmilzt, man vereinigt die Rohre derart, dass ihre Enden in die Rohrplatten vorspringen oder dass ihre Wasserkästen an ihnen anliegen, man ordnet zwischen den aufeinanderfolgenden Rohren Wärmestrahlglieder aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung an, man setzt das Austauscherbündel der Wirkung eines organischen Plussmittels aus, welches ein metallisches Fluoborat enthält, welches durch das Aluminium bei einer unter 32O0G liegenden Temperatur reduziert wird, insbesondere Zink-, Kadmium-, Zinnfluoborat oder ein Gemisch aus diesen, so dass das Metall des KLuoborats nach Entfernung der Oxydschicht auf das Aluminium aufgebracht wird, und man erwärmt das Bündel bis auf die Schmelztemperatur des die Rohre überziehenden Weichlotes., so dass das lot die Strahlglieder benetzt und an diesen haftet, deren sie überziehendes Metall eine Durehdringungsschicht bildet.
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezug-,
nähme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert, deren einzige Abbildung einen schematischen Schnitt eines Wärmeaustauschers zeigt, welcher als Heizkörper für den Passagierraum des Fahrzeugs oder als Kühler für den Motor des Fahrzeugs dienen kann.
Die Zeichnung zeigt schematisch einen Wärmeaustauscher mit Rohren 1, welche mit ihren Enden in Rohrplatten
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2 und 3 eingeführt sind, welche von Wasserkästen 4 und 5 überdeckt werden sollen. Ferner sind Seitenteile 6, 7 vorgesehen, welche die Rohrplatten 2, 3 oder die Wasserkästen 4, 5 miteinander verbinden, je nachdem, an welchen dieser Teile sie befestigt sind·
Ferner weist der Austauscher Strahlglieder 8 auf, welche auf der Zeichnung in Form von gewellten Streifen dargestellt sind, welche die Wände von zwei aufeinanderfolgenden Rohren 1 verbinden.
Die nachstehend beschriebene Erfindung ist jedoch in der gleichen Weise auf Austauscher anwendbar, bei welchen die gewellten Streifen 8 durch Rippen ersetzt sind, welche !löcher für den Durchtritt der Rohre 1 aufweisen.
Erfindurgsgemass werden die Rohre 1 und^ die
Rohrplatten 2 ebenso wie div. Wass erkäst en 4 entweder aus Kupfermetallen oder Kupferlegierungen oder aus Eisenmetallen oder Eisenlegierungen, vorzugsweise aus rostfreiem Stahl, hergestellt, während die Strahlglieder 8 in Form von gewellten Streifen oder Rippen aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen hergestellt werden, welche unter denen ausgewählt sind, welche gegebenenfalls Silizium oder Magnesium enthalten, jedoch mit der Einschränkung, dass der Siliziumanteil nicht 5 Gewichtsprozente und der Hagnesiumanteil nicht 1,5 Gewichtsprozente übersteigt·
Die obigen Teile aus Eisen- oder Kupferlegierungen sollen eine Unterlage für ein Weichlot bilden, welches ihre gegenseitige Vereinigung sowie ihre Vereinigung mit den Strahlgliedern 8 herstellen soll. Hierfür werden vorzugsweise diese Teile vor ihrer gegenseitigen Vereinigung mit Weichlot überzogen, und sogar gegebenenfalls vor ihrer Formung, d-h. wenn sie noch die Form von Streifen haben, welche anschliessend zu Rohren oder Rohrplatten geformt werden.
Unter Weichlot sind im Rahmen der Erfindung
alle Lötlegierungen mit einer Schmelztemperatur von unter 320 zu verstehen, insbesondere :
a) Zinn-Blei
b) Zinn-Blei-Zink
c) 'Zinn-Blei-Kadmium
d) Zinn-Zink
e) Zink-Kadmium
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- 4 f) Zinn-Blei-Kadmium-Zink:.
Die Aufbringung des Weichlotes .auf dia Teile
aus Kupfer- oder Eisenlegierung erfolgt durch eines der in dieser Technik üblichen Mittel, insbesondere durch Eintauchen in ein Bad der geschmolzenen Lotlegierungen, wobei auf dieses Eintauchen ein Abtropfen und ein Abwischen folgt, welches gestattet, die Dicke der Lotschicht auf den gewünschten Wert einzustellen, v/elcher meistens grossenordnungsmassig 20 bis 50 μ beträgt.
Nach Zusammensetzung des Bündels des Austauschers, d.h. wenigstens der Rohre mit den Rohrplatten, den Strähl·· gliedern 8 und den Seitenteilen 6, welche zweekmässig mit den Rohrplatten durch elektrische Schweisspunkte 9 verbunden werden, wird zur Ermöglichung der Anlötung der Strahlglieder 8 aus Aluminium oder Aluminiumlegierung an die Rohre 1 folgendermaßen vorgegangen :
Das vorbereitete Bündel wird der Wirkung eines
Plussmittels ausgesetzt, welches durch eine wässerige Lösung gebildet wird, welche Zinkfluoborat Zn (Βϊ\)2 oder Kadmium- oder Zinnfluoborat oder ein Gemisch derselben ode,r eines oder mehrerer anderer metallischer Fluoborate, welche durch Aluminium υei einer unter 320 C liegenden Temperatur reduzierbar sind, Diäthylentriamin und Triäthanolamin enthält, wobei darauf geachtet wird, dass ein Verhältnis aufrechterhalten wird, für welches einem Hol Fluoborat vorzugsweise wenigstens zv/ei Mol Diäthylentriaciin entsprechen. Ss ist jedoch zv/eckmässig, dass die Menge an Diäthylentriamin möglichst klein ist, da sein Preis verhältnismässig hoch ist. Das konzentrierte Plussmittel kann z.B. 30,7 Gewichts-orozente einer 5O,85o-igen wässerigen Lösung von Zn (BF, )o, 14,9 Gewichtsprozente Diäthylentriamin und 54,4 Gewichtsprozente Triäthanolamin enthalten. Dieses konzentrierte Flussmittel wird in Wasser soweit verdünnt, dass das entstehende wässerige Flussmittel etwa 50?έ konzentriertes Flussmittel enthalt.
Die Aufbringung des Flussmittels. auf das in J er
obigen Weise zusammengesetzte Bündel erfolgt bei Raumtemperatur entweder durch Eintauchen oder durch Aufstäuben mit der Spritzpistole oder durch ein anderes Mittel.
Obwohl der Verbindung :.· vor gang des obigen Flussmittels nicht genau bekannt ist, scheint es, dass dieses eine Verdrängung der die Ütrahlglieder ö überziehenden Aluniiniumoxyd-
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scliicht durch, die Wirkung des Triäthanolamins bewirkt, so dass ζ. 3. das Zinkfluoborat sein Zink auf der Oberfläche des Aluminiums ablagern kann, während das Diäthylentriamin die Ausfällung des Zinkhydroxyds in der Lösung verhindert, indem es dieses in dem Zustand hält, in welchem es sich von selbst auf dem von der Oxydschicht befreiten Aluminium abzulagern sucht.
Each der Aufbringung des Flussmittels wird das Kühlerbündel bis zum Schmelzen des Weichlotes, mit welchem die Rohre und die Rohrplatten überzogen sind, erwärmt, so dass sich die dichte Verbindung zwischen den Rohrfüssen und den Rohrplatten bildet, wobei gleichzeitig das Schmelzen des die Rohre überziehenden Weichlotes die Verbindung mit den Strahlgliedern 8 bewirkt, da das Zink oder andere Metall, welches sich auf der Wand der letzteren abgelagert hat, eine das Haften des Weichlotes gewährleistende Durchdringungsschicht bildet.
Ss ist zweckmässig, dass das Bündel sehr
schnell auf seine Schmelztemperatur gebracht wird, und die besten Ergebnisse werden erhalten, wenn man die Bündel durch öfen mit in Umlauf befindlicher Atmosphäre laufen lässt, in welchen die Bündel während etwa einer Hinute bei einer zwischen 300 und 3200C liegenden Temperatur verweilen·
Die Wasserkästen 4 können nach der Vornahme
der Verlötung der i'eile des Bündels angebracht werden, wozu die hierfür gewöhnlich benutzten Mittel verwendet werden, d.h. durch Vereinigung des Randes der Rohrplatten mit dem Rand der Wasserkästen durch Schmelzen eines Weichlotes auf Zinnbasis, die Wasserkästen können aber auch an die Rohrplatten gleichzeitig mit der Verlötung der anderen Teile des Austauschers angelötet werden, d.h. während des Durchgangs durch den. Ofen, welcher das Einlöten der Rohre in die Rohrplatten und das Anlöten der Strahlglieder an die Wand der Rohre bewirkt.
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Claims (3)

Patentansprüche
1.) Verfahren zur Herstellung von zusammengesetzten Wärmeaustauschern, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Rohre und gegebenenfalls die Sohrplatten aus ^isen- oder Kupfermetallen hergestellt werden, welche mit einem bei einer unter 32O0C liegenden Temperatur schmelzenden Weichlot überzogen werden, dass diese Rohre so zusammengesetzt werden, dass ihre Enden in die Rohrplatten vorspringen, oder dass ihre Wasserkästen an ihnen anliegen, dass zwischen den aufeinanderfolgenden Rohren aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellte Wärmestrahlglieder angeordnet werden, dass das Austauscherbündel der Wirkung eines organischen Flussmittels ausgesetzt wird, welches ein metallisches Fluoborat enthält, welches durch Aluminium bei einer unter 32O0C liegenden Temperatur reduzierbar ist, insbesondere Zink-, Kadmium-, Zinnfluoborat oder
das
ihre Gemische, so dass /Metall des Fluoborats auf dem Aluminium nach Entfernung dor'Oxydschicht abgelagert wird, und dass das Bthdel bis auf die Schmelztemperatur des die Rohre überziehenden Weichlotes erwärmt wird, so dass das Lot die Strahlglieder baaetet und an diesen haftet, deren sie überziehendes Metall eine Durchdringungsschicht bildet.
2.) verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Plussmittel Triäthanolamin, Zinkfluoborat und Diäthylentriamin enthält.
3.) ^erfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, dass das Flussmittel die Form einer wässerigen Lösung hat· .
4.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, dass das Flussmittel eine solche Zusammensetzung hat, dass jedem KoI des Fluoborats des aufzubringenden Metalls wenigstens zwei l'fol Diäthylentriamin entsprechen.
5.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, dass das Flussmittel folgende Bestandteile enthält : -
- Zinkfluoborat in einer 50^-igen Lösung in Wasser . 30,7 Gewichtsprozente
- Diäthylentriamin 14,9 Gewichtsprozente
- Triäthanolamin 54,4 Gewichtsprozente 6.) Verfahren nach Anspruch 5, dadurch ge-
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kennzeichnet, dass das konzentrierte flussmittel in einem gleichwertigen Gewicht Wasser verdünnt wird.
7.) "Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass das "benutzte Weichlot unter solchen ausgewählt wird, welche durch folgende Legierungen gebildet werden :
- Zink-Kadmium
- Elei-Zinn-Kadmium-Zink
- Zinn-Zink
- Blei-Zinn-Kadmium
- Blei-Zinn-Zink
- Zinn-Blei
deren Schmelztemperaturen stets unter 320 liegen·
8.) ^erfahren nach einem der Ansprüche 1 bis
7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmelzen des Weichlotes im Ofen unmittelbar nach der Aufbringung des organischen Flussmittels und durch Durchlauf des Bündels durch den Ofen während etwa einer Minute vorgenommen wird.
9.) ^erfahren nach einem der Ansprüche 1 bis
β, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmelzen des Weichlotes in einem Ofen vorgenommen wird, dessen Atmosphäre in Bewegung gehalten wird·
10.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis
9, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlglieder aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt werden, welche
nicht mehr als 5^> Silizium und 1,5'^ Magnesium enthalten.
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