DE2707897A1

DE2707897A1 - Tragbarer ultraschall-loettopf

Info

Publication number: DE2707897A1
Application number: DE19772707897
Authority: DE
Inventors: Michael Eric Wendt
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: Trane Cac Inc (eine Gesellschaft Ndgesd Staat
Priority date: 1976-02-27
Filing date: 1977-02-24
Publication date: 1977-09-01
Also published as: IT1081712B; JPS52122231A; FR2342118A1; US3995584A; FR2342118B1; BR7701236A; ES456140A1

Description

Dr. rer. nat. Horst Schüler PATENTANWALT

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Tragbarer Ultraschall-Löttopf

Die Erfindung betrifft ein tragbares, in der Hand haltbares Gerät zur Vorverzinnung des Endstücks eines rohrförmigen Teils und enthält eine Ultraschall-Energiequelle und einen Tank zur Aufnahme eines geschmolzenen Metallbades. Bei Benutzung wird das Endstück des mit einer Metallschicht zu beschichtenden oder

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vorzuverzinnenden Rohres im Tank so angeordnet, daß die Ultraschall-Energiequelle in engem Kontakt mit dem Rohr liegt, so daß Ultraschall-Energie dem Endstück zugeführt wird, wodurch die Oxide abgeschruppt werden und die Oberfläche mit einer Metallschicht beschichtet wird.

Bei der Herstellung von Wärmeaustauschern, die in KUhlsystemen verwendet werden, ist es üblich, die Wärmeaustauscher als Einheit zusammenzubauen und dann zu einem späteren Zeitpunkt mit den anderen Bauteilen des KUhlsystems zu verbinden. Im allgemeinen lassen sich Wärmeaustauscheranordnungen dann wirkungsvoll in einer Massenproduktion oder in einer automatischen Produktion herstellen, wenn die Verbindungen, wie z.B. RUckkehrbogen, alle zur gleichen Zeit verbunden werden. Allerdings bleiben die Rohrenden, die die Wärmeaustauscher mit anderen Komponenten des KUhlsystems verbinden, zur individuellen Verbindung, d.h. zu einer üblicherweise unangenehmen und zeitaufwendigen Arbeit übrig.

Bei der Vorbereitung der zu verbindenden Endstücke der Rohre ist eine vollständige Entfernung der Oxide von den zu verbindenden Oberflächen erforderlich. Ein Verfahren, mit dem die Oxide wirkungsvoll entfernbar sind, besteht darin, die Oxide in Gegenwart einer geschmolzenen Legierung mittels eines Ultraschall Löttopfes zu beseitigen, wie in der US-PS 3 762 368 offenbart ist. Im allgemeinen wird ein von Oxiden zu reinigendes und zu beschichtendes Teil in ein Legierungsbad eingeführt, das sich in einem Behälter befindet. Es wird eine übertragungseinrichtung (transducer) verwendet, um die Legierung mit Ultraschallwellen zu durchdringen und dadurch Kavitation hervorzurufen, die eine gute Reinigung und Beschichtung auf der Oberfläche bewirkt, an der eine Verbindung hergestellt werden soll.

Die Verwendung einer Ultraschallbeschichtung oder -verbindung wirkt vorteilhaft, wenn diese in einer Massenfertigung von Wärmeaustauschern eingesetzt werden kann, bei der mehrere Teile so

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angeordnet werden können, daß sie gleichzeitig in die Legierung eintauchen können und gleichzeitig beschichtet oder verbunden werden. Dies gilt insbesondere, wenn Wärmeaustauscher Rückkehrbogen besitzen, die zusammengefügt werden müssen, wobei die Rückkehrbogen auf die geeigneten Rohrenden gesetzt werden und der gesamte Endbereich einschliesslich der RUckkehrbogen z.B. in einen Ultraschall-Löttopf der aus der US-PS 3 762 368 bekannten Art eingetaucht werden und alle Verbindungen gleichzeitig hergestellt werden.

Bei Verbindung der vollständigen Wärmeaustauscheranordnung mit anderen Bauteilen, die zur Vervollständigung des KUhlsystems erforderlich sind, ist im allgemeinen die Verwendung eines Löttopfes nicht möglich. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die zu beschichtenden oder mit anderen Bauteilen des KUhlsystems zu verbindenden Rohrenden am Wärmeaustauscher so angeordnet sind, daß mit dem ausgewählten Bereich ein wesentlicher Teil des Wärmeaustauschers in die Legierung einzutauchen wäre. Dies folgt nicht nur ;'.u eimern übermähi gen Vortiruuch an Iieschi ehtungsmaterial, sonder auch dazu, duii ,jucli.-uiiial, wenn ein Teil beschichtet oder verbunden werden soll, die gesamte Wärmeaus tauscheranordnung behandelt werden muß.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein tragbares Ultraschall Handgerät, das in einer Hand gehalten werden kann und zur Be schichtung des Endstücks eines Metallteils mit einer Metall schicht dient. Das Gerät enthält einen Tank, der Heizeinrichtungen zur Aufrechterhaltung des geschmolzenen Zustande eines Metallbades und einen Handgriff zum Halten des Gerätes ent hält, wenn das Gerät bei dem zu beschichtenden Endstück benutzt wird. Ein Ultraschall-Übertrager ist so angeordnet, daß er sich über <icn Ta η u otxrha 11 d< ijoberf lache des geschmolzenen Metalls erstreckt. Das Gerät enthält Stelleinrichtungen, um das rohrförmige Metallteil radial relativ zu dem Ultraschall-Übertrager anzuordnen, und es enthält Halteeinrichtungen, die relativ zu dem Ultraschall-Übertrager bewegbar sind und das rohrförmige

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Metallteil mit dem Übertrager mit genügend Druck in engem Kontakt halten, damit das geschmolzene Metall das Endstück des rohrförmigen Metallteils abschruppt und mit einer Metallschicht überzieht.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen :

Fig. 1 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, des tragbaren Ultraschall-Geräts gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, einer weiteren AusfUhrungsform der Erfindung; und

Fig. 3 eine Teilansicht längs der Linie 3-3 in Figur 2.

In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform des tragbaren Handgeräts 10 dargestellt. Das Gerät 10 enthält einen Tank 12 zur Aufnahme einer gewissen Menge einer geschmolzenen Lötlegierung 13, es enthält ferner einen Handgriff 14, an dem der Benutzer das Gerät 10 tragen und transportieren kann, und es enthält eine Ultraschall-Energiequelle oder -kanone 15. Während der Benutzung wird ein rohrförmiges Teil 16, das mit einer Lötschicht versehen werden soll, in das Lötbad getaucht und so angeordnet - wie noch erläutert wird -, daß eine solche Menge an Ultraschall-Energie dem rohrförmigen Teil 16 züge -führt wird, die ausreicht, die Oxidschicht von der Oberfläche des rohrförmigen Teils abzuschruppen und zu entfernen, wobei die Benetzung und Beschichtung der Oberfläche mit einer Lot -schicht ermöglicht wird.

Es sind Einrichtungen vorgesehen, mittels derer das Lötmaterial geschmolzen und anschliessend auf einer Temperatur über dem Schmelzpunkt gehalten wird. Der Tank 12 kann hierfür in seinen Wänden 19 Heizelemente 20 enthalten, die eine Wärmeabgabe besitzen, die ausreicht, um die Legierung 13 in geschmolzenem

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Zustand zu halten. Bei Benutzung der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung wurde als Lötmaterial eine Legierung aus 95 96 Zn und 5 % Al verwendet und zwischen etwa 400 und 500° C (750° F) im geschmolzenen Zustand gehalten, während das rohrförmige Bauteil aus Aluminium bestand.

Die in Verbindung mit dem Gerät 10 verwendete Ultraschall -Energiequelle 15 bestand aus einer Ultraschall-Lötkanone, die von der Firma "Blackstone Corp., Jamestown, New York" herge -stellt wird und als AG 1 bezeichnet wird. Die Ultraschall -Energiequelle 15 wird in dem Handgriff 14 angeordnet oder getragen und enthält ein Ubertragungshorn 22, das entsprchend der Darstellung sich in den Tankbereich 12 erstreckt und über der Oberfläche des Lötbades 18 angeordnet ist, so daß dessen vordere oder hohe Berührungsfläche 24 das rohrförmige Bauteil 16 berühren kann, wenn dieses sich im Tank 12 befindet.

Um das geschmolzene Lot 13 vor dem Vergießen zu bewahren, wenn es benutzt oder anderweitig bewegt wird, ist ein Deckel oder Verschlußteil 26 vorgesehen, der eine geschlossene Kammer oder einen geschlossenen Bereich 28 ausbildet, der das Lot 18 enthält und das Ausspritzen oder Vergießen des Lots aus dem Tank 12 verhindert. Während der Deckel 26 dazu dient, das Vergießen des Lots zu verhindern, dient er außerdem bei dieser erfindungsgemäßen AusfUhrungsform als Teil einer Einrichtung, mittels derer das rohrförmige Teil 16 in der Nähe der Berührungsfläche 24 des Ubertragerhorns 22 angeordnet und festgestellt wird.

Entsprechend ist unterhalb des Ubertragerhorns 22 eine öffnung 30 so vorgesehen, daß die Berührungsfläche 24 im wesentlichen mit der Umfangskante der öffnung 30 fluchtet. Um ein Vergießen des Lots durch die Öffnung 30 zu vermeiden, ist ein Ventil 31 vorgesehen, das normalerweise in einer Stellung oberhalb der öffnung 30 vorgespannt ist und durch das Endstück 32 des rohrförmigen Teils 16 in die offene Stellung gedreht wird, wenn das Endstück 32 durch die öffnung hindurchtritt. Wenn das Gerät 10 derart verwendet wird, daß das rohrförmige Teil 16 durch

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die öffnung 30 mit einer im wesentlichen senkrechten Ausrichtung in die Tankkammer 28 eingeführt wird, wobei der Rohreingang nach unten zeigt, wird die Seitenwand des rohrförmigen Teils 16 in Kontakt mit dem Übertrager 22 gehalten, so daß Ultraschall-Energie wirkungsvoll auf das Endstück 32 übertragen wird.

Im allgemeinen stellt das rohrförmige Bauteil 16 einen Teil einer bestimmten Anordnung, wie z.B. eines Wärmeaustauschers, dar, und der Benutzer des Gerätes muß das Ubertragerhorn 22 gegen das rohrförmige Teil 16 halten, damit ein ausreichender Energietransfer zum Endstück 32 erfolgt, um ein wirkungsvolles Abschruppen und Beschichten zu ermöglichen. Trotzdem kann jedoch genügend Verbiegbarkeit und Bewegung des rohrförmigen Teils 16 vorhanden sein, die es dem Benutzer unmöglich macht, einen ausreichenden Druck aufrecht zu erhalten, um die Beschichtung des Endstücks 32 zu ermöglichen. Aus diesem Grund ist eine Halteeinrichtung 34 vorgesehen, die das Rohr 16 während des Beschichtungsprozeßes fest gegen das Übertragerhom 22 drückt.

In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform ist die Halteeinrichtung 34 der Berührungsfläche 24 des übertragerhoras 22 diametral entgegengesetzt angeordnet. Die Halteeinrichtung 34 ist in der AusfUhrungsform nach Figur 1 schematisch gezeigt, die genaue AusfUhrungsform, die Anwendung gegenüber dem Rohr und dem Übertragerhom 22 können variieren. Es sei jedoch bemerkt, daß eine wirksame Energiemenge vom Übertragerhom 22 auf das Endstück 32 des Rohrs 16 unter Verwendung der Halteeinrichtung 34 übertragen wurde, sofern das Rohr gegen die Berührungsfläche 24 mittels eines Drucks von mindestens etwa 1 Kp (2 pounds) angedrückt wurde.

In Figur 2 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt, wobei Teile, die mit Teilen der Ausführungsform nach Figur 1 übereinstimmen, mit denselben Bezugszeichen versehen sind.

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In der AusfUhrungsform nach Figur 2 wird die Halteeinrichtung 34 vom Handgriff 14 durch den Benutzer des Geräts betätigt, so daß das Gerät mit einer Hand bedienbar ist. Der Handgriff 14 sitzt an einem Ende eines Tragarms 36 und erstreckt sich von diesem nach oben. Der Tank 12 ist vom Handgriff 14 beab -standet und sitzt am anderen Ende des Tragarms 36. Eine Ultraschallkanone 15 des genannten Typs ist im oberen Bereich des Handgriffs 14 angebracht, deren Ubertragerhom 22 sich Über den Tankbereich 12 erstreckt, wie das in der AusfUhrungsform nach Figur 1 der Fall ist.

Auf der Ultraschallkanone 15 ist eine Hülse 38 gleitbar angeordnet. Die HUlse 38 ist relativ zur Ultraschallkanone 15 Über den Mitnehmer eines Hebels bewegbar. Der Hebel 40 ist schwenkbar an der Stelle 42 in einer Backe oder einem Ansatz 44 ge -lagert, der am Handgriff 14 sitzt. Das obere Ende 46 des Hebels 40 greift in einen Schlitz 47 in der Hülse 38, so daß eine Drehung des Hebels 40 im Uhrzeigersinn um die Schwenkachse 42 die HUlse 38 gegen das übertragerhorn 22 der Kanone 15 ver -schiebt. Die Seitenwände des dem Ubertragerhom 22 benachbarten Endbereichs der HUlse 38 sind weggeschnitten, um einen gabelartigen Teil mit zwei Haltearmen 48 zu erzeugen, die von der oberen und unteren Oberfläche des Ubertragerhorns 22 beabstandet sind. Wie in Figur 3 ersichtlich, befinden sich die Arme 48 so an den Seiten des Ubertragerhorns 22, daß das Rohr 16 gegen die Berührungsfläche 24 angeordnet werden kann. An den Armen 48 befinden sich in Querrichtung Greifelemente 50, die sich parallel zur Berührungsfläche 24 erstrecken.

Bei Benutzung werden die Greifelemente 50 durch Drehung des Hebels 40 gegen eine Feder 52 von der Berührungsfläche 24 des Ubertragerhorns 22 wegbewegt, wobei die HUlse 38 auf der Kanone 15 gleitet. Sind die Greifelemente 50 von der Berührungsfläche 24 des Ubertragerhorns 22 beabstandet, so wird dann das Gerät 10 derart gehalten und bewegt, daß das rohrförmige Teil 16 zwischen Berührungsfläche 24 des Ubertragerhorns 22 und den Greifelementen 50 aufgenommen werden kann, wobei das zu

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beschichtende Endstück 32 in das geschmolzene Metall 18 im Tank 12 eintaucht. Der Hebel 40 wird dann wieder freigegeben, um das Rohr 16 zwischen der Berührungsfläche 24 des Übertragerhoms 22 und den Greifelementen 50 durch die Wirkung der Feder 52 einzuklemmen. Die Feder 52 wird so ausgewählt, daß das Rohr 16 mit einem solchen Andruck gegen die Berührungsfläche 24 des übertragerhoms 22 gehalten werden kann, daß die von der Kanone 15 dem Endstück 32 zugeführte Energie zur Oxidentferaung und zur resultierenden Beschichtung des eingetauchten Endstücks ausreicht.

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Claims

Patentansprüche

1. Tragbares Ultraschall-Handgerät zum überziehen des Endstücks eines rohrförmigen Metallteils mit einer Metallschicht ,

gekennzeichnet durch einen Gerätekörper mit einem geschmolzenes Metallbad (18) enthaltenden Tank (12) zur Aufnahme des Endstücks (32) des rohrförmigen Metallteile (16), dessen Rohreingang im wesentlichen nach unten zeigt, und mit einem am Gerätekörper angeordneten Handgriff (14), an dem das tragbare Gerät (10) bei Benutzung an das zu beschichtende Endstück (32) haltbar ist, eine Heizvorrichtung (20), um das Metall im Tank im geschmolzenen Zustand zu halten,

eine auf dem Gerätekörper angeordnete Ultraschall-Ubertragungseinrichtung (15» 22), die über dem Tank (12) an eine über der Oberfläche des geschmolzenen Metalls liegende Stelle ragt und eine Berührungsfläche zur Berührung des rohrförmigen Metallteils enthält, die dem in den Tank (12) eingeführten rohrförmigen Metallteil Ultraschall-Energie zuführt,

Stelleinrichtungen (30, 31) zur Positionierung des rohrförmigen Metallteils (16) radial im Tank (12) relativ zu der Ultraschall-Übertragungseinrichtung (15» 22, 24), und

relativ zu der Ultraschall-Ubertragungseinrichtung (15» 22, 24) bewegliche Halteeinrichtungen (38, 34, 48, 50), die das rohrförmige Metallteil (16) mit der übertragungseinrichtung (15, 22, 24) mit genügend Druck in engem Kontakt halten, damit das geschmolzene Metall das Endstück des rohrförmigen Metallteils abschruppt und mit einer Metallschicht beschichtet.

2. Tragbares Ultraschall-Handgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

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daß die Stelleinrichtungen (26, 31) einen Deckel (26) über dem Tank (12) zur Vermeidung des Vergießens von geschmolzenem Metall enthalten, der eine normalerweise mit einem Ventil (31) geschlossene öffnung (3o) besitzt, durch die das Endstück (32) in das geschmolzene Metall (18) eintauchbar ist.

3. Tragbares Ultraschall-Handgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Teil (16) aus Aluminium und das geschmolzene Metall aus 95 % Zn und 5 % Al besteht·

4. Tragbares Ultraschall-Handgerät nach Anspruch 2, dadurch .gekennzeichnet, daß das rohrförmige Teil (16) in engem Kontakt mit den Übertragungseinrichtungen (15» 22, 24) mittels eines Drucks von mindestens 1 Kp (2 pounds) gehalten wird.

5. Tragbares Ultraschall-Handgerät zur Beschichtung des Endstücks eines rohrförmigen Metallteile mit einer Metallschicht ,

gekennzeichnet durch

einen Gerätekörper mit einem ein geschmolzenes Metallbad (18) enthaltenden Tank zur vertikalen Aufnahme des Endstücks (32) des rohrförmigen Metallteils, dessen Rohreingang im wesentlichen nach unten zeigt, und mit einem am Gerätekörper angeordneten Handgriff (14), an dem das tragbare Gerät (10) bei Benutzung zur Beschichtung des Endstücks haltbar ist,

eine Heizvorrichtung (20), die im Bereich des Tanke (12) vorgesehen ist und das Metall im Tank im geschmolzenem Zustand hält,

eine auf dem Handgriff (14) angeordnete Ultraschallübertragungseinrichtung (15» 22, 24), die über den Tank an eine über der Oberfläche des geschmolzenen Metalls (18) liegende Stelle ragt und eine Berührungsfläche (24)

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zur Berührung des rohrförmigen Metallteils enthält, die dem in den Tank (12) eingeführten rohrförmigen Metallteil (16) Ultraschall-Energie zuführt,

mit der Ultraschall-Ubertragungseinrichtung (15» 22, 24) verbundene Stelleinrichtungen, die Halteeinrichtungen (38, 34, 48, 50) enthalten, die relativ zu der Übertragungseinrichtung (15, 22, 24) von Hand bewegbar sind, um das rohrförmige Metallteil (16) radial im Tank in engem Kontakt mit der Berührungsfläche (24) zu halten.

6. Tragbares Ultraschall-Handgerät nach Anspruch 5» dadurch ,gekennzeichnet, daß die von Hand bewegbaren Halteeinrichtungen (34, 38, 48, 50) Greifeinrichtungen (50) enthalten, die dieme -tral entgegengesetzt zur Berührungsfläche (24) angeordnet sind, daß von Hand betätigbare Einrichtungen (4o bis 52) am Handgriff (14) vorgesehen und mit den Halteeinrichtungen (38, 34, 48, 50) verbunden sind, um die Greifeinrichtungen (50) relativ zur Berührungsfläche (24) der Übertragungseinrichtung (15* 22) zu bewegen, und daß eine Einrichtung (52) mit den von Hand betätigbaren Einrichtungen (4o bis 52) zur Vorspannung der Greifeinrichtungen (50) gegen die Berührungsfläche (24) vorgesehen ist, so daß das rohrförmige Teil (16) sicher zwischen den Greifeinrichtungen (50) und der Berührungsfläche (24) durch die Vorspanneinrichtungen (52) haltbar ist.

7. Tragbares Ultraschall-Handgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Teil (16) aus Aluminium und das geschmolzene Metall (18) aus 95 % Zn und 5 % Al besteht.

8. Tragbares Ultraschall-Handgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

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daß das rohrfönnige Teil (16) durch einen Andruck von mindestens etwa 1 Kp (2 pounds) in engem Kontakt mit der Ultraschall-Ubertragungseinrichtung (15, 22, 2h) steht.

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