DE4436777A1

DE4436777A1 - Gasdichte Verbindungen zwischen Rohren mit kleinen Durchmessern

Info

Publication number: DE4436777A1
Application number: DE4436777A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Wielage; Dieter Knipschild
Original assignee: WIELAGE BERNHARD DR
Current assignee: WIELAGE BERNHARD DR
Priority date: 1994-10-14
Filing date: 1994-10-14
Publication date: 1996-04-25

Description

Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine gasdichte, stoffschlüs sige Verbindung zwischen Rohren kleinen Durchmessers aus Me tallen oder Metallegierungen unterschiedlicher Schmelzpunk te, hier insbesondere aus Al und Cu sowie deren Legierungen untereinander. Ein Endbereich des Rohres (2) wird in das durch einen Dorn aufgeweitete Rohr (1) des aus niedriger schmelzenden Werkstoffs Al mechanisch eingesteckt und einge lötet. Des weiteren wird das Cu-Rohr (3) auch mechanisch in das aufgeweitete Rohr Al eingesteckt. Diese drei Rohrkompo nenten werden nun miteinander gelötet, wobei die Innenman telfläche des aufgeweiteten Rohres (1) aus dem Werkstoff Al mit den nicht aufgeweiteten Rohrenden der Außenmantelflächen der Cu-Rohre (2) und (3) durch den Lötmechanismus des Lot werkstoffes eine stoffschlüssige Verbindung eingeht.

Der Erfindung hat die Aufgabe zugrunde gelegen, einen Weg zu finden, um mit geringem technischen sowie Kosten-Aufwand die bislang bei dieser Art von Fertigung auftretenden mehrfachen Arbeitsschritte (Patent DE 42 03 329 A1) auf einen zu ver ringern und die mit der klemmenden Verbindungstechnik ver bundenen Schadensfälle zu minimieren. Die Erfindung besteht darin, daß nach dem Zusammenstecken der Fügeteile und Lote ein Aufwärmen des Lötnahtbereiches auf Löttemperatur er folgt, wobei die unterschiedlichen Grundwerkstoffe und das Lot sehr schnell erwärmt werden und die Löttemperaturhalte zeit aufrecht erhalten wird.

Beschreibung

Die Anforderung und Aufgabe der Erfinder war es eine stoff schlüssige Verbindung an Verdampfern, wie diese z. B. in der Kühlschrankindustrie eingesetzt werden, herzustellen, die aus den Werkstoffen Al und Cu mit extrem unterschiedlichen Schmelzpunkten der Grundwerkstoffe bestehen. Eine der Haupt forderungen war es, daß der Innendurchmesser der Rohre nicht eingeengt wird und dadurch das Fließen des Gases beeinträch tigt wird. Aus dieser Erkenntnis war abzuleiten, daß im In nenbereich durch die Benetzung des Lotes keine Rückstände von Flußmitteln oder Oxide der Verbindungselemente auftra ten. Ein weiteres Merkmal war die Aufgabe der Erfinder, daß keine Feuchtigkeit im Rohrinnenbereich der Wärmeeinflußzone der Verbindungsstelle, z. B. durch das Benetzungselement, zurückbleibt.

Als Wärmequelle kann sowohl ein Sauerstoff-Azethylen-Brenner mit einem leichten Überschuß von Azethylen dienen als auch eine Induktionserwärmung, wobei die Induktionserwärmung als eine zu bevorteilende industrielle Lösung zu betrachten wä re. Als Lot diente hier das handelsübliche L-AlSi 12 und das speziell für diese Aufgabe modifizierte L-AlSi 10. Das muß über einen Wirkbereich von 400 bis 700°C verfügen. Das Flußmittel wurde mit destilliertem Wasser, Äthylalkohol oder Methanol angefertigt.

Die Löttemperatur betrug ca. 600°C. Eine Versprödung der Werkstoffe Al/Cu konnte vermieden werden und es stand eine homogene Lötverbindung zur Verfügung. Daraus ergibt sich die Schlußfolgerung, daß das Verfahren auch für Baustellen ge eignet ist, auf denen die Primärenergiezufuhr über Propan gas-Brenner erfolgt.

Es sei hier darauf verwiesen, daß beim Bau von Kälteanlagen die Verbindungsstellen, bei denen Al-Rohre in runde oder ovale Al-Rohre eingesteckt oder verschweißt werden, häufig mit dünnen Edelstahlhülsen (z. B. 0,01 mm) versehen werden, um eine höhere Stabilität bei starker Erwärmung beim Schwei ßen zu erreichen. Diese Stützung wird bei dieser Erfindung nicht erforderlich, da die Löttemperatur besser zu steuern und die Verbindung in einem Arbeitsgang leichter zu errei chen ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beigefügten teil weise schematischen Abbildungen beispielhaft beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1: Gasdichte Verbindung,

Fig. 2: Rohrverbindung am Verdampfer eines Kühlgerätes (Vorderseite),

Fig. 3: Rohrverbindung am Verdampfer eines Kühlgerätes (Rückseite),

Fig. 4: Rohr-Verdampferplatte-Einlötstutzen.

Fig. 1 zeigt die gasdichte Verbindung zwischen dem aufgewei teten Rohr 1 aus Aluminium, dem eingesteckten Rohr 2 aus Kupfer und dem ebenfalls eingesteckten Kapillarrohr 3 aus Kupfer. Das Rohr 5 ist an seinem Endbereich aufgeweitet (1), wobei die Innenmantelfläche der Aufweitung des Rohres 1 die Kupferrohre 2 und 3 aufnimmt. Die Rohre 2 und 3 liegen im Innenmantel dicht an, so daß in situ, d. h. in der Steckver bindung während ihrer Herstellung mit dem aufgeschmolzenen und wiedererstarrten Al-Lot eine stoffschlüssige feste Ver bindung entsteht.

Fig. 2 und 3 zeigen die Al-Platte (14) des Verdampfers aus der ein Rohrstutzen (7) aus Aluminium herausragt, der mit dem Rohr 8 aus Kupfer unter Zugabe eines Al-Lotes und des Flußmittels löttechnisch verbunden wird.

Fig. 4 zeigt den Verdampferplatte-Einlötstutzen. Das zuvor eingebrachte Kapillarrohr (11) wird seitlich aus dem Kupfer rohr 8 durch die Bohrung 10 herausgeführt und ebenfalls ge lötet (12)

Merkmale und Unterschiede im Verbindungsprozeß zu DE 42 03 329 A1

Die in Fig. 1 dargestellte Verbindung stellt eine stoff schlüssige und zugleich starre Verbindung dar. Die starre Verbindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie über sehr gu te mechanische Belastungskennwerte auch im Lötnahtbereich der Aluminium-Kupferrohr-Verbindung verfügt. Gleichzeitig werden zwei Lötstufen zu einer zusammengefaßt, die in einem Lötvorgang drei Rohre mit unterschiedlichen Werkstoffen (Cu und Al) verbunden werden. Die Länge der Rohre kann frei ge wählt werden und unterliegen keinerlei Beschränkung. Die thermische Belastung kann bis ca. 200°C als beständig ange sehen werden.

So kann sowohl die Fertigung und Verwendung (Einsteckvor gang) von Stahlhülsen als auch die mit hohem Aufwand betrie bene Schweißung völlig entfallen, so daß eine Verbindungslö tung mit guter Qualität vorliegt. Auch kann mit dieser Er findung der in Fig. 1 (5) gezeigte Aufweitungsvorgang völlig unterbleiben, wenn nach den in Fig. 2 und 3 dargestellten Vorgehensweise verfahren wird. Damit werden Kosten für den Aufdornvorgang vermieden. Es verbleibt lediglich der Vorgang nach Fig. 4 und das Kapillarrohr könnte durch die Bohrung 10 nachträglich eingesetzt werden. Damit würden auch die während der Kompression des Kältemittels durch den Kompressor verur sachten Geräusche gedämpft werden.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, je nach Erfordernis der konstruktiven und schwingungstechnischen Verhältnisse, die freie Wahl der geometrischen Anordnung des Fügeprozesses nach Fig. 1 oder Fig. 4. Zudem lassen sich handelsübliche Aufstecksystem verwenden, die auch im Baustellenbereich un ter einfachen Bedingungen eingesetzt werden können. Damit wird eine kostengünstige Serienfertigung möglich, die eine stoffschlüssige Verbindung zuläßt.

Gleichzeitig kann mit diesem Verfahren ein ungestörter Gas strom gewährleistet werden, der durch keine Einengung durch den bisher verwendeten mechanischen Verbindungsprozeß gehin dert wird.

Claims

1. Gasdichte Verbindung zwischen Rohren kleinen Durchmessern unterschiedlicher Schmelzpunkte unter Anwendung der Ver fahrenstechnik Löten von Verdampferrohren aus Kupfer und Aluminium bzw. deren Legierungen, bei der ein Lot auf Al- Basis unter Zuführung eines Flußmittels auf eine oberhalb der Liquidustemperatur liegenden Temperatur aufgeheizt und zwischen die Fügeflächen der zu verbindenden Werk stücke gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Erwärmen des Lötnahtbereiches auf Löttemperatur wobei das Lot und der Grundwerkstoff sehr schnell erwärmt werden, die Fügeflächen der Werkstücke verbunden werden während die Löttemperaturhaltezeit auf recht erhalten wird. Ein Endbereich des Rohres (2) wird in das durch einen Dorn aufgeweitete Rohr (1) des aus niedriger schmelzenden Werkstoffs Al mechanisch einge steckt und eingelötet. Des weiteren wird das Cu-Rohr (3) auch mechanisch in das aufgeweitete Rohr Al eingesteckt. Diese drei Rohrkomponenten werden nun miteinander gelö tet, wobei die Innenmantelfläche des aufgeweiteten Rohres (1) aus dem Werkstoff Al mit den nicht aufgeweiteten Roh renden der Außenmantelflächen der Cu-Rohre (2) und (3) durch den Lötmechanismus des Lotwerkstoffes eine stoff schlüssige Verbindung eingeht.

2. Gasdichte Verbindung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Löttemperatur der zu verbindenden Werkstücke auf 600°C gehalten wird.

3. Gasdichte Verbindung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirk temperatur des Flußmittels von 400°C bis 700°C liegt.

4. Gasdichte Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Al-Verdampferplatte (14) herausragende Al-Verdampferplat te-Stutzen mit dem Cu-Rohr (8) in einem Arbeitsgang zu ver binden ist.