DE2928157C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf einen Lötofen zum Löten von Wärmetauschern aus Schwermetall oder Stahl, mit im Kreislauf umlaufender Warmluft, wobei die Warmluft die Wärmetauscher durchströmt und bezüglich der Erwärm-, Löt- und Abkühltemperatur eine Messung und Regelung der Beheizung und Luftumwälzung erfolgt.

Aus der DE-OS 26 11 832 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum flußmittellosen Löten mit einer Lötkammer zur Aufnahme der Wärmetauscher und einem an diese Lötkammer angeschlossenen Kreislauf für ein Heizfluid bekannt, wobei dieser Kreislauf außenliegende Leitungen und daran angeschlossene Temperaturfühler, eine Heizung, ein Gebläse und eine Kühlung aufweist.

An die Wärmetauscher sind Sammelstücke angesetzt, an die die Zuleitungen für das Heizfluid angeschlossen sind und aus denen dann das die Wärmetauscher durchströmte Heizfluid in die Kammer ausströmt und von dort zum Rücklauf aus der Kammer herausfließt.

Zur Temperaturmessung der Wärmetauscher sind an diese direkt Temperaturfühler angesetzt, die die Erwärmung der Wärme­ tauscher messen und zur Steuerung der Heizung, des Kühlers und des Gebläses dienen.

Hierbei erfolgt keine Messung des im Kreislauf fließenden Fluids, sondern eine Temperaturmessung der Wärmetauscher selbst.

Solange also die Wärmetauscher nicht an allen Meßstellen die gleiche Temperatur haben, wird immer wieder unkontrolliert erwärmtes Heizfluid im Kreislauf durch die Kammer gedrückt, so daß es an der Eingangsseite der Wärmetauscher zu Überhitzungen kommen kann und die Ausgangsseite dann noch nicht die erforderliche Temperatur erreicht hat, da immer die Eingangsseite stärker erwärmt wird als die Ausgangs­ seite, weil beim Durchströmen der Wärmetauscher eine Abkühlung des Heizfluids erfolgt - aus diesem Grunde läßt sich eine Überhitzung auch bei mehreren Meßstellen nicht vermeiden, denn das gesamte Volumen der Wärmetauscher soll gleiche Temperatur erhalten.

Durch die direkte Temperaturmessung an den Wärmetauschern ist keine einwandfreie Steuerung des Heizfluids und keine einwandfreie gleichmäßige Erwärmung der Wärmetauscher gewährleistet und dieses Verfahren in der Arbeitsweise unzureichend.

Auch benötigt dieses bekannte Verfahren einen wesentlich größeren Energieaufwand durch die Temperaturmessung der Wärmetauscher, da ständig das Heizfluid stärker aufgeheizt wird als erforderlich wäre; weiterhin ist durch die langen aus der Lötkammer herauszuführenden Leitungen des Kreislaufes ebenfalls eine unnötige Abkühlung vorhanden, die zu dem erhöhten Energieaufwand beiträgt.

Die nach diesem Verfahren arbeitende Lötvorrichtung ist konstruktionsmäßig verhältnismäßig aufwendig und benötigt aufgrund des zum größten Teil außenliegenden Kreislaufes und der außen liegenden Einrichtungen, Spülleitungen und viele Temperaturfühler.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zu schaffen, mit dem in einfacher, rationeller und sicherer Weise ein gleichmäßiges Erwärmen und somit Löten eines Schwermetall- oder Stahl-Wärmetauschers durch besondere Luftzuführung und Temperaturregulierung im Luft-Umwälzverlauf ermöglicht wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Lötofen zu schaffen, der bei einfachem Aufbau und sicherer Arbeitsweise dieses Verfahren in einwandfreier Weise durchführt und dabei mit einem verhältnismäßig geringem Energieaufwand arbeitet.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die in dem Verfahrensanspruch 1 und dem Lötofen-Anspruch 2 angegebenen Merkmale gelöst, wobei noch die in den Unteransprüchen angeführten Gestaltungsmerkmale vorteilhafte Weiterbildungen der Aufgabenlösung darstellen.

Das Wesentliche bei dem Verfahren und Lötofen gemäß der vorliegenden Anmeldung liegt in der Messung der Temperatur der Umwälz-Warmluft vor dem Eintritt in den oder die Wärmetauscher und nach dem Austritt aus dem oder den Wärmetauschern und entsprechend der gemessenen Differenz wird dann die Steuerung der Umwälzluft in ihrer Temperatur (Erhöhung oder Verringerung) vorgenommen - durch diese beiden Maßstellen ist ein einwandfreies Erwärmen der Wärmetauscher in ihrem gesamten Volumen bis auf die erforderliche Löttemperatur möglich geworden, wobei hier keine Überhitzung von Teilbereichen der Wärmetauscher entstehen kann, sondern ein gleichmäßiges Erwärmen des gesamten Wärmetauschervolumens gewährleistet wird, da die einfließende Luft exakt bis auf einen bestimmten, max. der Löttemperatur entsprechenden Wert eingeregelt und gehalten wird.

Durch die Erfindung wird beim Eintritt und beim Austritt der Warmluft in die bzw. aus der Kammer und somit an der Eingangs- und Ausgangsseite der Wärmetauscher die Umwälzluft durch die Temperaturfühler in ihrer Temperatur gemessen. Da die unten aus den Wärmetauschern austretende Umwälzluft durch die Wärmeabgabe an den bzw. die Wärmetauscher kühler als die oben eintretende Luft ist, erfassen die Temperaturfühler die Temperaturdifferenzen und regeln dann die Heizung, so daß im Laufe des Erwärmungsprozesses die Lufttemperatur durch die Heizung erhöht oder verringert wird.

Die in die Kammer eintretende Warmluft wird durch den eingangsseitigen Temperaturfühler auf eine gewisse Temperatur eingeregelt und auf dieser Temperatur gehalten, die max. der Löttemperatur entspricht, so daß durch diese Temperaturwahl keine Überhitzung des Wärmetauschers erfolgen kann, sondern sobald der Wärmetauscher im oberen Bereich auf die Löttemperatur gebracht worden ist, kann dieser Bereich keine Wärme mehr aufnehmen, da keine höhere Temperatur zugeführt wird. Der untere Bereich des Wärmetauschers wird durch die Luft allmählich erwärmt und weil auch von oben und unten die Erwärmung gleichzeitig durch die Umwälzluft erfolgt, wird auch der untere Wärmetauscherbereich allmählich immer wärmer, bis praktisch auf halber Höhe des Wärmetauschers gleiche Temperatur erreicht wird und somit das gesamte Volumen des Wärmetauschers gleichmäßige Temperatur hat, wodurch dann die Löttemperatur erreicht ist und der Lötvorgang ablaufen kann.

Durch die an der Eingangs- und Ausgangsseite des Wärme­ tauschers und insbesondere die an der Ausgangsseite angeordneten Temperaturfühler werden tote, d. h. nicht einwandfrei und gleichmäßig erwärmte Zonnen des Wärmetauschers ausgeschlossen.

Von großer Bedeutung ist die eingangs- und ausgangsseitige Temperaturmessung der Umwälzluft und die Zuführung der Umwälzluft mit einer bestimmten, max. der Löttemperatur entsprechenden Wärme, was überhitzte Zonen insbesondere an der Eingangsseite des Wärmetauschers ausschließt und bei weiterer Wärmezufuhr zu der gleichmäßigen und für den Lötprozeß optimalen Aufheizung des Wärmetauschers führt.

Durch die differenzierte Temperaturmessung ist die Temperatur der zuzuführenden Umwälzluft wesentlich genauer regelbar, so daß nicht ein schockweises Aufheizen, sondern ein allmähliches und gleichförmiges Erwärmen des Wärmetauschers durchgeführt werden kann.

Bei dem nach diesem Verfahren arbeitenden Lötofen wird die Umwälzluft innerhalb des Lötofens ohne Leitungen umgewälzt, die Heizung und das Gebläse liegen innerhalb des Lötofens und an der Eingangsseite der Kammer ist ein Temperaturfühler und an der Ausgangsseite der Kammer sind mehrere Temperatur­ fühler angeordnet, die sich also unmittelbar im Bereich des bzw. der Wärmetauscher befinden und dort die Umwälzluft und nicht die Wärmetauscher selbst in der Temperatur messen. Die Umwälzluft wird auf kurzem und somit energiesparenden Kreislauf im Ofen bewegt und durch den bzw. die Wärme­ tauscher gefördert.

Anhand der Zeichnungen wird nachfolgend ein Ausführungs­ beispiel gemäß der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 einen senkrechten Querschnitt durch einen Lötofen mit den Erwärm- und Lötkammer zu­ geordneten Temperaturmeß- und Regelein­ richtungen,

Fig. 2 eine Draufsicht im teilweisen Schnitt auf denselben Lötofen.

Der Lötofen zum Löten von Wärmetauschern (Kühlern) aus Schwermetall oder Stahl besteht aus einem wärmeisolierten Baukörper 1, in dessen Innern mindestens eine Kammer 2 vorgesehen ist; jede Kammer 2 nimmt mindestens einen Wärme­ tauscher 3 für den Erwärm- und Lötprozeß auf.

Eine im Baukörper 1 angeordnete Umwälz-Blaseinrichtung 4 fördert Warmluft im Kreislauf durch die Kammer 2 hindurch und somit auch an und durch den Wärmetauscher 3, so daß dieser von der Warmluft auf die Löttemperatur gebracht wird.

Beispielsweise ist die Blaseinrichtung 4 von einem Um­ wälzlüfter gebildet, der durch eine außen am Baukörper 1 gelagerte Antriebseinrichtung 5, wie Elektromotor mit Ge­ triebe, angetrieben wird. Dieser Umwälz-Blaseinrichtung 4 ist im Abstand dazu, vorzugsweise oberhalb, eine Heizung 6 in Form eines Gasbrenners oder einer Elektroheizung zu­ geordnet, welche in dem Baukörper 1 gelagert ist und zur Lufterwärmung in den Baukörper 1 hineinragt,

Der Umwälzlüfter 4 und die Heizung 6 erstrecken sich in einem Blaskanal 7, der von der Kammer 2 abgeteilt ist, jedoch durch einen Warmluft-Zuführkanal 8 und einen Warm­ luft-Rückführkanal 9 mit der Kammer 2 in Verbindung steht.

Diese Luftzuführkanäle 7, 8, 9 sind von der Wandung des Baukörpers 1 und einem in dem Baukörper 1 angeord­ neten Leitungen 10 gebildet.

Die Kammer 2 wird untenseitig durch eine Auflagefläche 11 für den Wärmetauscher 3 und obenseitig durch ein Luft- Verteilerrost 12 begrenzt. Das Luft-Verteilerrost 12 ist lagefixiert in dem Baukörper 1 festgelegt, und zwar da­ bei an einer Bauköperwandung und an dem Leitorgan 10. Die untenliegende Auflagefläche 11 ist vorzugsweise von einem auf einer aus dem Baukörper 1 herausgeführten Bahn 13 verfahrbaren Wagen 14 getragen und in sich eben­ falls rostartig ausgebildet. An dem Wagen 14 ist ein Wandungsteil 15 des Baukörpers 1 befestigt, das in der eingefahrenen Wagenstellung den Baukörper 1 verschließt und zum Herausfahren des Wagens 14 mit demselben zum Öffnen des Baukörpers 1 mitfährt.

Oberhalb des auf einer schrägen Bahn 13 einfahrenden Wagens 14 ist der Baukörper 1 zum Einfahren des auf dem Wagen 14 liegenden Wärmetauschers 3 mit einer Schotte 16 ausgestattet, dieüber einen Antrieb 17 in die Öffnungs­ stellung hochgezogen und in die Schließstellung abgesenkt wird.

Der Kammer 2 ist im Bereich der Warmluft-Eintrittsseite, also im Warmluft-Zuführkanal 8 und somit oberhalb der Kammer 2 und im Bereich der Warmluft-Austrittsseite, also im Warmluft-Rückführkanal 9 und somit unterhalb der Kammer 2 jeweils eine Temperatur-Meß- und Regeleinrich­ tung 18/19 zugeordnet, durch die die eintretende und austretende Warmluft in ihrer Temperatur gemessen und für die gleichmäßige Wärmetauschererwärmung geregelt wird.

In bevorzugter Weise ist oberhalb der Kammer 2 ein Temperaturfühler 18 vorgesehen und sind unterhalb der Kammer 2 (unterhalb der Auflagefläche 11) mehrere Temperaturfühler 19 als Meß- und Regeleinrichtung vor­ gesehen, wobei die unteren Temperaturfühler 19 auf der gesamten Fläche des Wärmetauschers 3 gegeneinander ver­ setzt angeordnet sind (vergl. Fig. 2).

Diese Temperaturfühler 18, 19 sind durch geeignete Mittel im Baukörper 1 festgelegt und über elektrische Leitun­ gen mit der Heizung 6 und/oder dem Umwälzlüfter 4 und/ oder dem Wagen 14 (dessen Antrieb 14 a) und/oder einer in dem Baukörper 1 angeordneten Kühl- und Förderstrecke (nicht dargestellt) verbunden.

Der Wagen 14 wird über einen Ketten- oder Seilzug 14 b von seinem am Baukörper 1 außenseitig gelagerten An­ trieb 14 a verfahren.

Im oberen Bereich des Baukörpers 1, vorzugsweise oberhalb der Heizung 6 und mit dem Blaskanal 7 in Verbindung ste­ hend ist ein Abzugskanal 20 für die sich beim Löten bil­ denden Gase vorgesehen.

Der erfindungsgemäße Lötofen arbeitet wie folgt:

Ein zu lötender Wärmetauscher 3 wird vorzugsweise liegend auf dem Wagen 14 in die Kammer 2 eingebracht. Durch die Heizung 6 wird die Luft aufannähernde Löttemperatur er­ wärmt und von dem Umwälzgebläse 4 im Kreislauf gemäß der Pfeilrichtungen in Fig. 1 umgewälzt, so daß die Luft aus dem die Erwärmung bewirkenden Blaskanal 7 in den Zuführ­ kanal 8, von dort durch die Kammer 2 hindurch und dann aus der Kammer 2 heraus in den Rückführkanal 9 und dann wieder in den Blaskanal 7 zur erneuten Erwärmung strömt. Durch diesen Warmluftkreislauf enthält der Wärmetauscher 3 seine Erwärmung auf die Löttemperatur, wobei dann durch das Flußmittel die Lötung erfolgt.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel strömt die Warmluft von oben nach unten durch die Kammer 2 hindurch und dabei ist der Wärmetauscher 3 so auf der Auflagefläche 11 lie­ gend oder stehend angeordnet, daß entsprechend seiner kon­ struktiven Ausführung die Warmluft im strömungsgünsti­ gen Verlauf durch den Wärmetauscher 3 hindurchgeführt wird, damit eine optimale und gleichmäßige Erfindung des Wärme­ tauschers 3 erfolgt.

Beim Eintritt und Austritt der Warmluft in die bzw. aus der Kammer 2 wird die Luft durch die Temperaturfühler 18, 19 in ihrer Temperatur gemessen. Da die unten aus der Kammer 2 austretende Luft durch die Wärmeabgabe an den Wärmetauscher 3 kühler als die oben in die Kammer 2 eintretende Luft ist, erfassen die Temperaturfühler 18, 19 die Temperaturdifferenzen und regeln damit die Heizung 6, so daß im Laufe des Erwärmprozesses die Lufttemperatur durch die Heizung erhöht oder verringert wird.

Die nahezu mit Löttemperatur in die Kammer 2 eintretende Warmluft ergibt durch diese Temperaturwahl keine Über­ hitzung des Wärmetauschers 3, sondern sobald der obere Bereich des Wärmetauschers 3 auf die Löttemperatur ge­ bracht ist, kann er keine Wärme mehr aufnehmen, da keine erhöhte Temperatur zugeführt wird. Der untere Bereich des Wärmetauschers 3 wird durch die Luft allmählich er­ wärmt und weil von oben und unten die Erwärmung gleich­ zeitig durch die durchströmende Luft erfolgt, wird auch der untere Wärmetauscherbereich allmählich immer wärmer, bis praktisch auf halber Höhe des Wärme­ tauschers 3 gleiche Temperatur erreicht wird und keine Temperaturunterschiede im gesamten Wärmetauscher 3 mehr vorliegen. Nun ist der Wärmetauscher 3 auf Löttemperatur gebracht und der Lötprozeß erfolgt.

Die Vielzahl der unteren Temperaturfühler 19 gewähr­ leisten die Erwärmung auf der gesamten Wärmetauscher­ fläche, da an mehreren Stellen gemessen wird und somit tote Zonen, d. h., noch nicht voll erwärmte Bereiche aus­ geschlossen werden, denn die Erwärmung wird dann durch die Messung über die Fühler 19 so lange fortgeführt, bis die vollkommene Durchwärmung des Wärmetauschers 3 er­ reicht ist.

Nach voller Erwärmung können die Temperaturfühler 18, 19 die Heizung 6 und das Gebläse 4 ausschalten, so daß die Abkühlzeit erfolgen kann. Auch besteht die Möglichkeit, nur die Heizung 6 abzuschalten und dann das Gebläse 4 während der Abkühlzeit weiterlaufen zu lassen, was eben­ falls durch die Wärmefühler 18, 19 steuerbar ist.

Außerdem ermöglichen die Wärmefühler 18, 19 die Steuerung des Wagens 14, der nach dem Abkühlen des Wärmetauschers 3 diesen automatisch dann aus dem Lötofen herausfährt.

Eine weitere Steuerungsmöglichkeit durch die Wärmefüh­ ler 18, 19 ist die einer Kühl- und Förderstrecke inner­ halb des Lötofens, durch die der gelötete Wärmetauscher 3 aus dem Bereich der weiter von Warmluft durchströmten Kammer 2 herausgefahren und dabei abgekühlt wird.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Erwärmung des Wärmetauschers 3 durch die Temperaturfühler 18, 19 vorzuprogrammieren, indem die zugeführte Warmluft mit geringerer Temperatur eingebracht und allmählich in der Temperatur auf die Löttemperatur erhöht wird, so daß hierbei eine langsamer erfolgender Erwärmung der Eingangsseite des Wärmetauschers 3 erfolgt - diese Erwärmungsart eignet sich insbesondere für verzugsemp­ findliche Wärmetauscher.

Auch liegt es im Rahmen der Erfindung, den Lötofen mit zwei oder mehr nebeneinander angeordneten Kammern 2 auszustatten. Des weiteren kann die Luftführung anstelle das senkrecht erfolgenden Kreislaufes auch in waagerech­ ter Ebene umgewälzt werden.

Claims (4)

1. Verfahren zum Löten von Wärmetauschern aus Schwermetall oder Stahl, mit im Kreislauf umlaufender Warmluft, wobei die Warmluft die Wärmetauscher durchströmt und bezüglich der Erwärm-, Löt- und Abkühltempteratur eine Messung und Regelung der Beheizung und Luftumwälzung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die in einem entsprechend dem Wärmetauscher strömungsgünstigen Verlauf durch den Wärmetauscher geförderte Warmluft an der in den Wärmetauscher eintretenden Eingangs­ seite und an der aus dem Wärmetauscher ausströmenden Ausgangsseite in ihrer Temperatur gemessen wird, wobei die in den Wärmetauscher einfließende Luft exakt bis auf einen bestimmten, max. der Löttemperatur entspre­ chenden Wert eingeregelt und gehalten wird und die beiden Temperatur-Meßwerte (Temperatur-Differenzen) zur Steuerung (Regelung) der Lufttemperatur während der Erwärmzeit und nach erreichter Wärmetauscher- Löttemperatur und/oder für die Abkühlung des erwärmten und gelöteten Wärmetauschers durch eine Kühlverweilzeit oder eine Förderbewegung benutzt werden.

2. Lötofen für Wärmetauscher aus Schwermetall oder Stahl zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer mindestens einen Wärmetauscher aufnehmenden Kammer und einer Warmluft im Kreislauf durch diese Kammer hindurchbewegenden Umwälz-Blaseinrichtung sowie einer Heizeinrichtung zur Lufterwärmung und mehreren Temperatur-Meß- und Regeleinrichtungen in Form von Temperaturfühlern zur Steuerung der Heizeinrichtung und der Umwälz-Blaseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer (2) an der Warmluft-Eintrittsseite (8) und an der Warmluft-Austrittsseite (9) des Wärme­ tauschers (3) jeweils mindestens ein die Umwälzluft­ temperatur messender und entsprechend der Meßwerte und Differenzen die Temperatursteuerung der Umwälzluft bewirkender Temperaturfühler (18, 19) angeordnet ist, wobei der eingangsseitige Temperaturfühler (18) zum Regeln und Halten der einfließenden Luft exakt bis auf einen bestimmten, max. der Löttemperatur entsprechenden Wert dient.

3. Lötofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Warmluft-Eingangsseite (8) oberhalb und die Warmluft-Ausgangsseite (9) unterhalb der von der Warmluft im senkrechten Kreislauf durchströmten Kammer (2) vorgesehen ist und dabei oberhalb eines die Kammer (2) obenseitig begrenzenden, im Lötofen lagemäßig festgelegten Luftverteilerrostes (12) ein Temperaturfühler (18) angeordnet ist und unterhalb einer die Kammer (2) untenseitig begrenzenden rostartigen Auflagefläche (11) für den oder die Wärmetauscher (3) mehrere gegeneinander versetzt angeordnete Temperaturfühler (10) vorgesehen sind.

4. Lötofen nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (2) über einen innerhalb des Lötofens verlaufenden Zuführ- und Rückführkanal (8, 9) mit einem das Umwälzgebläse (4) und die Heizeinrichtung (6) aufweisenden, innerhalb des Lötofens sich erstreckenden Blaskanal (7) verbunden ist und für die strömungsgünstigste, dem Wärmetauscher (3) angepaßte Luftführung Wandungsbereiche des Lötofens und ein in dem Lötofen angeordnetes Leitorgan (10) vorgesehen sind.