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Verfahren zur Herstellung von Rippenrohren Die Erfindung bezieht sich
auf die Herstellung von Rohrkörpern, welche insbesondere für Wärmeaustauschvorrichtungen
Verwendung finden sollen und aus einem Rohr bestehen, um das ein Rippenstreifen
schraubenförmig herumgelegt ist. Es ist bereits bekannt, derartige Rohrkörper in
der Weise herzustellen, daß einem zuvor gesondert hergestellten Rohrstück bestimmter
Länge eine Umlaufbewegung und gleichzeitig ein axialer Vorschub erteilt und hierbei
ein durch ein Ziehwerkzeug hindurchgeführter Blechstreifen auf das Rohr aufgewickelt
wird. Ferner ist man zwecks fortlaufender Herstellung des Rohrkörpers in einem zusammenhängenden
Arbeitsgang auch schon dazu übergegangen, das Rohr mittels geeigneter Formwerkzeuge
fortlaufend aus einem Blechstreifen zu formen und die den Rippenstreifen liefernden
Vorratshaspeln an einem um die Rohrachse umlaufenden Träger anzuordnen. Die Verwendung
dieser bekannten Bauart der Vorrichtung zur fortlaufenden Herstellung der Rohrkörper
stößt nun aber auf Schwierigkeiten, wenn es sich darum handelt, den Rippenstreifen
nicht allein mit einem Flansch, sondern auch mit Ausschnitten und gegebenenfalls
mit Wellungen zu versehen, da -die Anordnung entsprechender Bearbeitungswerkzeuge
an einem umlaufenden Träger zu einer sehr verwickelten Bauart der Vorrichtung führen
würde. Der Hauptzweck der vorliegenden Erfindung -ist daher, unter Beseitigung der
vorerwähnten Schwierigkeiten eine fortlaufende Herstellung des Rohrkörpers in der
Weise zu ermöglichen, daß das den Rippenstreifen aufnehmende Rohr, wie an sich bekannt,
umläuft und die Einrichtung zum Bearbeiten und Aufbringen des Rippenstreifens feststehend,
älso nicht umlaufend, angeordnet ist, so daß die an dem Rippenstreifen vorgesehenen
Bördel und Ausschnitte der Rippen leicht während .des Aufbringens des Rippenstreifens
anzuhringen sind. Zu diesem Zweck erfolgt erfindungsgemäß die Herstellung mittels
einer Vorratshaspel und mittels Umformungswerkzeugen, die mit ihren Trägern um die
Rohrachse umlaufen und dadurch dem entstehenden Rohr eine Umlaufbewegung erteilen.
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Die Zeichnung zeigt beispielsweise eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes,
und zwar ist Fig. i eine schematische Gesamtansicht einer Vorrichtung zur Herstellung
von Wärmeaustauschkörpern.
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Fig. a ist eine Ansicht der an der Vorrichtung vorgesehenen Einrichtung
zum Wellen,
Stanzen und Bördeln des um das Rohr zu wickelnden Rippenstreifens.
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Fig.2a ist ein senkrechter Schnitt durch Fig. 2.
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Fig. 3 ist ein Schnitt durch Fig. 2 in Richtung. der Linie A-B.
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Fig. 4 ist ein Schnitt durch Fig. i in Richtung der Linie
X-X.
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Fig. 5 ist ein Schnitt durch Fig. 4 in Richtung der Linie Al-Bl.
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Fig. 6 ist ein Schnitt durch Fig. 4 in Richtung der Linie C-D.
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Fig.6a ist ein Schnitt durch Fig.4 in Richtung Cl-Dl.
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Fig. 6b ist eine Draufsicht auf einen Einzelteil der Fig. 6a.
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Fig. 7 ist ein Schnitt durch Fig. 4 in Richtung der Linie E-F.
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Fig. 8 ist ein Schnitt durch Fig. 4 in Richtung der Linie G-H.
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Fig. 9 ist eine Seitenansicht und Fig. io eine Stirnansicht eines
Teiles des fertigen Rohrkörpers.
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In Fig.i ist a der auf einer nicht dargestellten Grundplatte angeordnete
Hauptrahmen der Vorrichtung. An der einen Seite des Rahmens d ist ein Träger b befestigt,
auf dem die zur Herstellung und Bearbeitung des Rippenstreifens dienende Vorrichtung
angeordnet ist. Diese Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Stanze und einer
Presse e, durch die der Streifen S hindurchgeführt wird, bevor er
um das auf einem Dorn M gebildete Rohr T herumgewickelt wird. Das Rohr T wird in
einer Formvorrichtung t fhergestellt und tritt dann in eine Muffel Q ein,
an die sich eine Abschneidev orrichtung anschließt. Der für die Herstellung des
Rohres T verwendete Streifen wird von einer Haspel zugeführt, und die Formvorrichtung
tf wird von einer Antriebsscheibe P aus in Umlauf versetzt. Neben der Antriebsscheibe
P ist in der üblichen Weise eine Losscheibe P1 vorgesehen. Die Welle der Antriebsscheibe
P treibt über Kegelräder 26 eine Welle ia, und auf dieser Welle ist ein Zahnrad
27 befestigt, welches mit einem an dem umlaufenden Träger der die Formgebung des
Rohres bewirkenden Vorrichtung befestigten Zahnkranz 15 in Eingriff steht. Die Muffel
Q wird durch ein an ihr befestigtes Zahnrad 52 in Umlauf versetzt, welches mit einem
auf der Welle ia sitzenden Zahnrad 53 in Eingriff steht.
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Die die Formgebung des Rohres bewirkende Vorrichtung ist in den Fig.
i und 4 bis 8 dargestellt.
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An dem oberen Ende der Vorrichtung ist eine Haspel D gelagert, auf
die ein an der einen Seite verzinnter Messingstreifen aufgewickelt ist (Fig. i).
Der Messingstreifen läuft zwischen zwei Führungsrollen 41 und 42 zu einer Führung
h, welche dazu dient, die Ränder des Streifens etwas nach unten zu biegen und den
Streifen in der richtigen Lage zwischen je zwei obere und untere Förderriemen B1
bzw. B2 einzuführen (Fig. 4).
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Die oberen, aus Gummi bestehenden Förderriemen BI laufen über Rollen
24 und 59, welche so gelagert sind, daß die Riemen von der in Fig. 7 dargestellten
Lage in die Lage gemäß Fig. 5 umgelenkt werden. -Die Rollen 24 werden zwangsläufig
in Drehung -v-ersetzt, und zwar durch auf ihren Achsen sitzende Schneckenräder 22,
die mit einer Schnecke 2i in Eingriff stehen. Die Förderriemen B2 sind schmäler
und kürzer ausgeführt als die Riemen BI und liegen unterhalb der Rollen 58 und 59.
Die Riemen B2 dienen dazu, einen schlüpfungsfreien Antrieb zu bewirken, welcher
erforderlich ist, um den Rippenstreifen S mit der gewünschten Ganghöhe um den Dorn
N herumzuwickeln. Die Antriebsrolle der unteren Riemen B2 ist mit der Rode 59 durch
Zahnräder 63a und 59a gekuppelt (Fig. 7). Durch diese Anordnung erhält man einen
wirksamen Eingriff zwischen den Förderhändern und dem Messingstreifen, so daß dieser
eine regelmäßige Vorbewegung ausführt.
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Der Messingstreifen läuft bei seiner Vorbewegung durch die Förderbänder
BI und B2 über eine größere Anzahl hintereinander angeordneter schmaler Rollen R1.
Da die Führungsrollen 59 der Förderriemen B' mit den Achsen der Rollen 24 einen
Winkel von annähernd 9o° bilden, werden die Ränder des über die Rollen R1 laufenden
Streifens fortschreitend nach unten umgebogen. Durch diese Anordnung wird eine plötzliche
Formänderung des Streifens und infolgedessen die Bildung übermäßig gestreckter oder
gestauchter Stellen vermieden.
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An der Rückseite der letzten Rollen R1 sind Rollen 31 angeordnet,
die verhindern sollen,. daß der Streifen außer Berührung mit den Rollen R1 kommt.
Zu dem gleichen Zweck sind oberhalb des Dornes M weitere Rollen 38 und 37 vorgesehen,
und neben diesen Rollen sind zu beiden Seiten des Dornes Rollen 37a und 38a angeordnet,
die bei dem Umlegen der unteren Ränder des Streifens den Streifen dicht gegen die
Längsseiten des Dornes pressen (Fig. 6).
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Die Geschwindigkeit, mit welcher der Streifen, nachdem er die Form
eines Rohres angenommen hat, in senkrechter Richtung den Wickeldorn 1U verläßt,
wird durch die mit den Schneckenrädern 22 in Eingriff stehende Schnecke 21 (Fig.
5 und 6), die Zahnräder 18, 17 und 16 und die beiden Zahnräder
8
und 7 bestimmt, von denen das letzterwähnte mit einem Innenzahnkranz eines feststehenden
Rahmens 4 in Eingriff steht. Um eine Änderung der Geschwindigkeit zu ermöglichen,
können einige Zahnräder als Wechselräder ausgeführt sein.
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Das vorstehend erwähnte Zahnradgetriebe bewirkt, daß bei jeder Umdrehung
des Dornes 11l eine bestimmte Rohrlänge von dem Dorn abläuft. Um bei Erneuerung
der Haspel das Ende des neuen Streifens in die Vorrichtung einführen zu können,
ist ein Klinkengetriebe 28, 29 vorgesehen, welches mittels eines Handhebels 39 betätigt
werden kann (Fig. 4 und 6).
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Die gesamte Maschine wird von einem im waagerechten Querschnitt U-förmigen
Rahmen 25 getragen, und der die Formwerkzeuge tragende Umlaufkörper ist an seinem
oberen Ende in einem Lager 3 aufgehängt (Fig. 4). Das untere Ende des Umlaufkörpers
ist in dem mit einem Innenzahnkranz versehenen Rahmen 4 geführt. Außerdem sind an
dem Umfang des Umlaufkörpers drei auf Achsen 6 gelagerte Führungsrollen 5 angeordnet.
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Das Einsetzen der Haspel D mit dem an der einen Seite verzahnten Messingband
geschieht in der Weise, daß die Achse Dl der Haspel in einen an dem oberen Ende
der Vorrichtung befindlichen Träger D2 eingesetzt wird, wobei die Enden der Wellen
Dl als Handgriff benutzt werden können (Fig. i).
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Das Ende des Messingbandes wird zweckmäßig spitz zugeschnitten und
zwischen die aus Gummi bestehenden Rollen 41 und die Metallrollen 42 eingeführt.
Die Rolle 42 wird durch. eine Feder 42a, die .an einem die Achse der Rolle 42 tragenden
Hebel 45 angreift, gegen die Gummirolle 41 bzw. den zwischen den Rollen befindlichen
Messingstreifen gehalten. Die Achse der Rolle 41 ist mit einem Drehkopf versehen,
mittels dessen die Rolle gedreht werden kann, so daß der Messingstreifen in die
flache Führung h eintritt, in welcher der Streifen an den Rändern nach unten umgebogen
und so geführt wird, daß er bei dem Austritt aus der Führung in der richtigen seitlichen
Lage mit den Förderrollen R1 in Berührung kommt.
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Sobald der Streifen unter den Förderrollen und zwischen den Riemen
B', B' eingeführt ist, kann er durch-das mittels des Handhebels.39 betätigte Klinkengetriebe
weiter vorgeschoben werden. Der Vorschub des Streifens durch das Klinkengetriebe
geht in der gleichen Weise vor sich wie der selbsttätige Vorschub bei dem Umlauf
des die Formwerkzeuge tragenden Umlaufkörpers und der Muffel. Durch die Hinundherbewegung
des Handhebels 39 wird demnach der Streifen über sämtliche Rollen R1 hinweggeführt,
bis er über den Dorn M hinweg an der Vorderseite der Maschine austritt.
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Um die Einführung des Streifens in die Maschine nach dem Einsetzen
einer neuen Haspel zu erleichtern, sind an der Vorderseite der Maschine zwei Auslösehebel
54 und 54a angeordnet (Fig.6). Bei Drehung des Handhebels 54 werden Führungsplatten
54c, die an einem um einen Zapfen 54e schwenkbaren Hebel 54.d angeordnet sind (Fig.6a)
und zum Umfalten des unteren Streifenrandes dienen, von dem Dorn fortbewegt, und
bei Abwärtsbewegung -des Handhebels 54a wird die Rolle 36 nach unten bewegt, so
daß der Streifen ungehindert sich an dem Dorn verschieben kann, bis er unterhalb
der Rolle zum Vorschein kommt. Der Hebel 54 kann dann in die Anfangsstellung zurückbewegt
werden, und es wird hierauf noch eine gewisse Streifenlänge durch die Maschine hindurchgeführt,
wodurch nach Freigeben des Handhebels das Falten des Streifens vollendet wird. Hiermit
ist die Einführung des Messingstreifens abgeschlossen.
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Der um das fortlaufend gebildete und ständig umlaufende Rohr herumzuwickelnde
Streifen S wird, nachdem er an der Fläche, welche nach dem Bördeln des Streifens
gegen das Rohr zur Anlage kommt, mit Lot überzogen ist, in die in Fig. 2 und 2a
dargestellte Vorrichtung zum Wellen, Stanzen und Bördeln eingeführt, welche von
der Treibscheibe P aus mittels einer Kette 2 angetrieben wird. Die Kette 2 läuft
über ein auf der Nabe 3 einer Kurvenscheibe 3a befestigtes Zahnrad, und die Kurvenscheibe
3a ist auf einer Welle 3b befestigt. Der Rippenstreifen S geht zunächst zwischen
einem feststehenden und einem beweglichen Preßwerkzeug e' bzw. e2 hindurch. Das
Preßwerkzeug e2 wird gegenüber dem feststehenden Preßwerkzeug e1 auf und ab bewegt,
und zwar mittels eines Schlittens e3, der durch Lenker e4 mit auf der Welle 3b befestigten
Exzentern in Verbindung steht. Die Welle 3b ist an dem Rahmenteil e3 in Lagern e°
gelagert, und der Schlitten e3 trägt ferner ein Stanzwerkzeug e5, durch welches
aus dem Streifen S in regelmäßigen Abständen, deren Länge der längeren Seite des
Rohres T entspricht, ein Stück ausgestanzt wird.
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An dem einen Ende des Rahmens der Preß- und Stanzvorrichtung ist ein
Träger e16 befestigt, an dem ein um eine Achse f' schwenkbarer Hebel f 1 gelagert
ist, welcher eine gegen den Umfang der Kurvenscheibe 3a anliegende Steuerrolle f
3 trägt. Bei dem Vorbeigang des Streifens S an der Kante e des Trägers els wird
der Hebel f 1 durch die Kurvenscheibe 3a fortschreitend gegen die Kante e' bewegt,
so daß der Streifen S durch
den Bördelrand f4 des Hebels S1 mit
einem Flansch versehen wird.
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Nach dem Vorbeigang an dem Bördelhebel S1 gelangt der Streifen S zu
dem Dorn 11i1, auf welchem das in der Formvorrichtung tf gebildete Rohr vorbewegt
wird. Der Abstand zwischen der Preß- und Stanzvorrichtung und dem Dorn M ist einstellbar,
und zwar dadurch, daß der Rahmenteil e8 auf Stangen p1 gelagert ist, die in Lagern
p2, von denen in Fig. 2 nur das eine dargestellt ist, verschiebbar gelagert sind.
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Bei dem Arbeitshub des Stanzwerkzeuges e5 führen die auf der Welle
3b sitzenden Exzenter eine nur geringe Drehung aus, und während dieses Arbeitshubes
befindet sich der umlaufende Träger des Dornes 11I in einer Stellung, in welcher
die längliche Kante des Dornes in der gleichen Richtung wie der um das Rohr herumzuwickelnde
Streifen S liegt.
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Die Geschwindigkeit, mit welcher der Rippenstreifen S zu dem Wickeldorn
111 läuft und sich um diesen an der in Fig. 4 durch die Schnittlinie C-D bezeichneten
Stelle herumlegt, ist am größten, wenn der Dorn rechtwinklig zu dem Streifen S steht
und am kleinsten, wenn Dorn und Streifen in einer Linie liegen.
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Die Zeit, in welcher sich der Streifen mit der Mindestgeschwindigkeit
bewegt, wird zweckmäßig zur Bearbeitung des Streifens ausgenutzt, so daß also das
Stanzen, Wellen und Bördeln des Streifens zu seinem Zeitpunkt vor sieh geht, in
welchem der Dorn annähernd in der gleichen Richtung wie der Streifen liegt.
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Die verbleibende Bewegung des Streifens während des Bearbeitungsvorganges
wird dadurch ausgeglichen, daß, die Stanzvorrichtung sieh auf den Stangen p1, auf
denen sie gelagert ist, in Richtung auf den Wickeldorn verschieben kann (Fig. 2).
Sobald die Stanzwerkzeuge außer Eingriff mit dem Streifen kommen, bewegt sich die
Stanzvorrichtung unter dem Einfluß einer Federe' zurück, bis sie gegen einen Anschlage"
zur Anlage kommt und sich in der Bereitschaftsstellung für den nächsten Stanzhub
befindet.
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Die Stanzvorrichtung kann beispielsweise mit Zoo Umdrehungen pro Minute
und der umlaufende Träger des Wickeldornes mit roo Umdrehungen in der Minute angetrieben
werden. Die Stanzvorridhtung und der umlaufende Träger sind dann derart miteinander
gekuppelt, daß bei jeder Umdrehung des Wickeldornes zwei Schlitze aus dem Streifen
tierausgestanzt werden.
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Durch Einstellung des Anschlages e8° kann die Stelle, an welcher der
Streifen gestanzt wird, so festgelegt werden, daß die geschlitzten Stellen des Streifens
gegen die Schmalseiten des Dornes zur Anlage kommen. Die Anordnung wird hierbei
so getroffen, daß jedesmal, wenn der Dorn in der gleichen Richtung wie der Streifen
liegt, eine bestimmte gleichbleibende Anzahl von Schlitzen sich zwischen dem Dorn
und der Stanzstelle befindet. Die Lage der Schlitze in bezug auf die Schmalseite
des Dornes ist demnach durch die Strecke bestimmt, die bei einer bestimmten Winkelstellung
des Dornes zwischen diesem und der Stanzvorrichtung liegt. Die richtige Lage der
Sehlitze wird infolgedessen bei jeder halben Umdrehung des Dornes von neuem festgelegt,
so daß keine sich summierenden Fehler entstehen können.
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Zu Beginn des Wickelvorganges wird ein schmaler Metallstreifen von
etwa r2 mm Breite, dessen unterer Rand an der einen Seite mit Lot überzogen ist,
von einer Spule in die Stänzvorrichtung e eingeführt und durch diese Vorrichtung
von Hand so weit hindurchgezogen, bis das vordere Ende des Streifens zum Vorschein
kommt und an dem Dorn M befestigt werden kann.
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Die Einführung des Rippenstreifens wird zweckmäßig dadurch erleichtert,
daß an dem vorderen Ende des Streifens in einer Länge von etwa 30 cm der
zur Herstellung der Rippen bestimmte obere Teil des Streifens fortgeschnitten wird,
so daß nur noch der den Flansch bildende und gegen das Rohr zur Anlage kommende
untere Teil des Streifens meiner Breite von etwa 3 cm stehenbleibt. Nachdem der
Streifen etwa in Richtung der Linie C-D der Fig. 4 durch Herumwickeln um den Dorn
M gesichert ist, kann die Welle ra von den auf der Antriebswelle 46 sitzenden Treibscheiben
P, P1 aus in Drehung versetzt werden, so daß durch den Dorn 11I auf den Rippenstreifen
eine Zugwirkung ausgeübt wird, die genügend groß ist, um den Streifen durch die
Stanzvarrichtung hindurchzuziehen und auf das Rohr aufzuwickeln, wobei gleichzeitig
der um den Dorn M gefaltete Messingstreifen durch die Förderriemen B1, B2 nach unten
vorgeschoben wird. Auf diese Weise wird also auf dem Dorn eine von einer schraubenförmig
gewickelten äußeren Umhüllung umschlossene innere Hülle gebildet, wobei die Berührungsflächen
der beiden Hüllen mit Lot überzogen sind. Der Rippenstreifen wird bei dem Durchgang
durch die Stanzvorrichtung in der bereits beschriebenen Weise gewellt, geschlitzt
und gebördelt, so daß man nach dem Herumwickeln des Streifens um den Dorn einen
Rohrkörper mit waagerechten Rippen erhält, deren umgebördelte innere Ränder. dicht
aneinander liegen-Unterhalb der in Fig. 4 mit C-D bezeichneten Stelle tritt der
Rohrkörper in die umlaufende
Muffe Q ein, in der die mit Lot versehene
Fläche des Rippenstreifens S mit der verzinnten Außenfläche des Rohres verlötet
wird. Zu diesem Zweck werden über die Seitenflächen der Rippen heiße Gase hinweggeleitet,
die durch einen in der Muffel angeordneten Brenner erhitzt sind. Die heißen Gase
sind so lange wirksam, bis das an den aufeinanderlieagenden Flächen befindliche
Lot geschmolzen. ist. Nach dem Niederschmelzen des Lotes kommt der Rohrkörper in
den Bereich eines durch die Muffel geführten kalten Luftstromes, so daß das Lot
erstarrt, womit der Lotvorgang beendet ist.
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Die Durchtrittsöffnurig der Muffel Q für den Rohrkörper ist der im
wesentlichen rechteckigen Form des fertigen Rohrkörpers angepaßt, und es ist daher
notwendig, daß die Muffel mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Rohrkörper umläuft.
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Unterhalb der Muffel Q ist an der in Fig. i mit C bezeichneten Stelle
eine nicht dargestellte Schneidvorrichtung vorgesehen, welche beispielsweise aus
einem umlaufenden Schneidwerkzeug besteht, dessen Träger in der Längsrichtung des
die Muffel verlassenden Rohrkörpers nach unten bewegt werden kann. Als Schneidwerkzeug
kann eine Säge oder eine schnell umlaufende Schmirgelscheibe verwendet werden, die
durch eine Treibwelle in Umlauf versetzt wird. Der das Schneidwerkzeug tragende
Schlitten kann gegebenenfalls mit dem Rohrkörper durch eine Kupplung gekuppelt werden,
welche für die Dauer des Schneidvorganges eingerückt ist. Die Kupplung kann aus
Elektromagneten bestehen, deren Schaltung dadurch erfolgt, daß der Rohrkörper, sobald
er in der gewünschten Länge aus der Muffel Q hervorgetreten ist, mit einem Kontakt
in Berührung kommt.
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Die Schneidvorrichtung wird ebenfalls durch die Welle ja in Umlauf
versetzt, so daß sie mit der gleichen Geschwindigkeit umläuft wie der den Dorn M
tragende Umlaufkörper und die Muffel Q. Dies ist mit Rücksicht darauf erforderlidh,
daß ein Durchsägen des Rohres nur dann möglich ist, wenn die Vorschubbewegung der
Sägezähne in Richtung der Wandung des Rohres stattfindet, so daß die Breite des
Rohres an der Schmalseite als Schneidwiderstand wirkt. Dies ist nicht möglich, wenn
das Rohr während des Schneidvorganges eine Umlaufbewegung in bezug auf die Säge
ausführt.
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Bei der Formung des Rohres durch die in Fig. q. dargestellte Vorrichtung
können die einander überlappenden Ränder des Rohres, bevor sie über die Rolle 36
laufen, durch ein Formstück gegeneinander und gegen den Dorn gepreßt werden. Das
Formstück wird hierbei zweckmäßig an einer Feder oder einem unter Federwirkung stehenden
Hebel derart angeordnet, daß es gewöhnlich . mit einer gewissen Spannung gegen den
Dorn genalten wird.
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Das Verlöten des Rippenstreifens mit dem Rohr kann außer in der beschriebenen
Weise auch dadurch erfolgen, daß dem Rohr an der Lötstelle eine Lötstange oder ein
Lötdraht zugeführt wird, welcher bei der Verbindung des Rohres mit dem Rippenstreifen
niedergeschmolzen wird.
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Die Erhitzung des Rohres kann gegebenenfalls auch bis nach der Befestigung
des Rippenstreifens ,aufgeschoben werden, und es kann gleichzeitig mit dem Rippenstreifen
ein Lötdraht auf das Rohr gebracht werden, wobei dann der gesamte Rohrkörper unterhalb
dieser Stelle nach Zuführung eines Flußmittels erhitzt wird. Die Abkühlung des Rohrkörpers
nach dem Lötvorgang kann anstatt durch einen Luftstrom auch durch Wasserstrahlen
erfolgen, durch die gleichzeitig auch das Flußmittel zum größten Teil entfernt wird.