DE971929C - Verfahren zur Herstellung von Rohrkuehlern aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rohrkühler, insbesondere aus Aluminium und seinen Legierungen, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Kühler.

Zwecks Vereinfachung der Ausdrucksweise soll im folgenden unter der Bezeichnung »Strahlungsblech« regelmäßig das Strahlungsblech einschließlich der zugehörigen Lotfolie und gegebenenfalls der erforderlichen Deckfolie verstanden werden, wobei es vollständig gleichgültig ist, ob diese zwei oder direi Einlheitem als Etinizelbledhe, als Bimetall, gegebenenfalls unter Hinzufügung eines Einzelbleches, oder als Trimetall, das heißt als doppelseitig mit Aluminium plattiertes Lotmetallblech, Verwendung finden. Das gleiche gilt auch bezüglich der in den Ansprüchen verwendeten Ausdrucksweise.

Bei der Herstellung von Aluminiumkühlern hat man sich zunächst weitgehend an die von der Schwermetallkühleirherstellung bekannten Verfahren und Formen gehalten. So wurden beispiels- ao weise die Strahlungsbleche an den Durchgangsstellen für die Kühlerröhrchen nicht mit einer der Röhrchenform entsprechenden Ausstanzung versehen, sondern die Bleche wurden hier geschlitzt, und das Material wurde in einer der Röhrchenform entsprechenden Weise umgelegt, so daß die in den Strahlungsblechen vorgesehenen Öffnungen für die Kühlerröhrchen mit an den Röhrchenwandungen

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mehr oder minder anliegenden Lappen versehen sind.

Ebenso wurden die Abstandshalter zwischen den einzelnen Strahlungsblechen durch aus ihnen herausgeschnittene und rechtwinklig abgebogene Lappen gebildet.

Die den Kühlröhrchen anliegenden Lappen der Strahlungsbleche haben mindestens an ihren freien Enden öfters einen größeren Abstand von der ίο Außenwandung der Röhrchen, der· bei dem Tauchverfahren für Schwermetallkühler ohne weitere Nachteile mit dem Lotmetall ausgefüllt wird. Es handelt sich hier in erster Linie um die abgerundeten Biegestellen der Lappen, darüber hinaus aber um ihre mehr oder minder abstehenden freien Enden. Bei Aluminiumkühlern werden die Lappen beim Einschieben der Röhrchen infolge der hohen Reibung von Aluminium auf Aluminium viel stärker verbogen als bei Schwermetallkühlern und gehen nicht mehr in ihre vorherige Lage zurück, da dem weichgeglühten Aluminiumblech jegliche Federkraft fehlt.

Bei der Herstellung von Aluminiumküihfern ist es

jedoch höchst unerwünscht, wenn sich an einzelnen Stellen zu viel Lotmetall sammelt, da dieses, weil selbst aus einer Aluminiumlegierung bestehend, sich mit dem Reinaluminium der Kühlröhrchen legiert, was zu Durchfressungen führt, wodurch der ganze Kühler unbrauchbar wird. Außerdem fließt das Lot nicht mehr in die Fugen zwischen Lappen und Röhrchen ein, wenn die Fugen zu weit sind.

Um das »Fressen« des Lotes zu vermeiden, wird daher bei der Herstellung von Aluminiumkühlern die Menge des Lotes auf ein Mindestmaß beschränkt, was aber auf der anderen Seite den Nachteil mit sich bringt, daß bei Strahlungsblechen alter Form an allen Stellen, wo die das Kühlröhrchen • umrahmenden Lappen nicht dicht am Kühlerröhrchen anliegen, auch nicht die für die Kühlwirkung erforderliche metallische Verbindung zwischen Kühlröhrchen und Strahlungsblech hergestellt werden kann.

Erfindungsgemäß werden die Strahlungsbleche für Kühler aus Aluminium und Aluminiumlegierungen mit scharfkantigen Ausstanzungen versehen, welche genau der Form des Außenquerschnittes der Kühlerröhrchen entsprechen, so daß die Strahlungsbleche rechtwinklig stumpf an der Außenwandung der Kühlerröhrchen anliegen. Die dadurch ermöglichte vollständig ebene Beschaffenheit der Strahlungsbleche bietet gleichzeitig die Möglichkeit, auch die bisherigen Distanzlappen durch andere Hilfsmittel zu ersetzen, welche 'gegenüber den Distanzlappen wesentliche Vorteile aufweisen.

Es hat sich nämlich gezeigt, daß bei Rohrkühlern mit großer Kühlröhrchenlänge infolge der großen Reibungen zwischen Strahlungsblechen alter Form und Kühlerröhrchen ein einwandfreier Zusammenbau schwer möglich ist, da sich die aus verhältnismäßig dünnem Blech bestehenden Distanzlappen entweder schon beim Zusammenschieben des Kühlerblockes oder aber während des Lötprozesses, wo der Werkstoff der Strahlungsbleche auch stark erweicht, unter der Wirkung der Schwere oder sich ausgleichender mechanischer Spannungen umbiegen, wodurch fehlerhafte oder vollständig unbrauchbare Kühler entstehen.

Erfindungsgemäß werden als Distanzhalter für die vollständig ebenen Strahlungsbleche gemäß der Erfindung etwa parallel zu den Kühlerröhrchen verlaufende, mit zahnartigen Vorsprängen versehene schmale Blechstreifen od. dgl. verwendet, deren Mittelteil zwecks Versteifung mit einer Einsickung versehen sein kann. Diese Abstandshalter, die z. B.. aus warmfesten Aluminiumlegierungen bestehen, werden in entsprechend geformte Aussparungen der Sfarablungsbledbe eingesetzt und in diesem Aussparungen so versdhoben oder verdreht, daß sie in den zuvor mittels geeigneter· Vorrichtungen in dem richtigen, gegenseitigem Abstand aufgeschichteten Strahlungsblechen verankert werden.

Die Abstandshalter können erfindungsgemäß auch aus solchen Stoffen bestehen, die nach dem Lötprozeß entfernt werden können, sei es, daß sie, wie z. B. Porzellan oder ähnliche keramische Werkstoffe, von der Lötung nicht betroffen, werden, sei es, daß sie, wie z. B. Eisen, nach dem Lötprozeß durch eine geeignete Säure, in Sonderheit Salpetersäure, weggelöst werden.

Bei der Aufschichtung der Strahlungslamellen in der richtigen Entfernung werden entweder einzelne Kämme aus einem gleichmäßig dicken Werkstoff, wie z. B. Metall, Kunststoff od. dgl., verwendet, wobei die Zwischenräume zwischen den Zinken dieser Kämme, deren. Dicke den gegenseitigen Abstand der Strahlungsbleche bestimmt, so angeordnet werden, daß zwischen ihnen die Abstandsstäbe hindurchgesteckt werden können. Die Vorrichtung zum Aufschichten der Strahlungsbleche kann auch aus einem einzigen Block bestehen, der schmale Ouerschlitze zum Einsetzen der Strahlungsbleche und breite Längsschlitze zum hierauf folgenden Einschieben der Abstandsstäbe besitzt.

Dieses Verfahren kann in gleicher Weise Anwendung finden, wenn die Strahlungsbleche und Lotfolien und gegebenenfalls die zu verwendenden Deckfolien aus einzelnen Blechen bestehen, oder wenn Deckblech und Lotfolie als Bimetall ausgebildet sind, oder wenn ein Trimetallblech verwendet wird, dessen mittlere Metallschicht die als Lotmetall dienende Aluminium-Silizium-Legierung ist, oder aber wenn, wie bereits früher vorgeschlagen worden ist, Strahlungsblech und Lotfolie als Bimetall ausgebildet sind.

Alles Nähere über die Erfindung wird sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der in etwa natürlichem Maßstab mit Ausnahme der ersten drei Figuren gehaltenen Zeichnungen ergeben.

In der Zeichnung zeigt

Fig. ι einen Ausschnitt aus einem vertikalen Längsschnitt durch einen Aluminiumkühler mit Strahlungsblechen nach Art der bei Schwermetallkühlern verwendeten Strahlungsbleche,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Teiles eines hierbei verwendeten Strahlungsbleches,

Fig. 3 einen Ausschnitt aus einem vertikalen Längsschnitt durch einen Kühler gemäß der Erfindung,

Fig. 4 und 5 je einen Teil zweier verschiedener Formen eines Strahlungsbleches und/oder einer Lotfolie gemäß der Erfindung,

Fig. 6 und J je einen entsprechenden Ausschnitt aus einer Deckfolie, wenn dieselbe nicht in Form eines Trimetalls mit dem Strahlungsblech und der

ίο Lotfolie zu einer Einheit verbunden ist;

Fig. 8 zeigt einen Teil eines Halteblockes für den Zusammenbau der Strahlungsbleche mit den Abstandshaltern mit einem eingeschobenen Strahlungsblech,

Fig. 9 eine Seitenansicht eines aus Blech gestanzten und mit einer Mittelsicke versehenen Abstandshalters,

Fig. 10 einen Querschnitt durch Fig. 9 gemäß Linie X-X.

ao Bei dem in Fig. 2 in Ansicht dargestellten Strahlungsblech 4 alter Art sind die für die Aufnahme der Röhrchen 1 (vgl. Fig. 1) dienenden öffnungen 2 mit Blechlappen 3 umgeben, welche durch entsprechendes Aufdornen des zuvor an diesen Stellen nur geschlitzten Bleches 4 gebildet werden. Es läßt sich nicht vermeiden, daß diese Lappen 3 beim Einschieben der Röhrchen 1 in die Strahlungsbleche 4 teilweise deformiert und etwas zurückgebogen werden, wie dieses an den Stellen 3_a der Fig. ι angedeutet ist. Die Folge davon ist, daß der Wärmeübergang von den Röhrchen 1 zu den Lappen 3_a gestört ist, bzw. daß die Oberfläche der das zu kühlende Medium enthaltenden Röhrchen 1 an diesen Stellen gegen den Luftstrom abgeschirmt ist, wodurch selbstverständlich die Kühlwirkung entsprechend herabgesetzt ist.

Dazu kommt, daß sich sowohl an den selbstverständiliioh nicht sdharf umgebogenen Rändern¹6 eine entsprechend breite Rinne für die Ansammlung des Lotes bildet. Die Folge davon ist, daß sich an einzelnen Stellen, insbesondere auch dort, wo die nicht vollkommen an den Röhrchen 1 anliegenden Lappen 3 Taschen und mehr oder minder flache Schlitze bilden, unerwünscht große Lotmengen ansammeln, die zu Anfressungen oder zu Zerstörungen der Röhrchen 1 an diesen Stellen führen, wodurch der ganze Kühler unbrauchbar wird, da keine Möglichkeit besteht, diese Schaden nachträglich zu beseitigen.

Aus den Strahlungsblechen 4 alter Form sind die als Abstandshalter dienenden Lappen 7 herausgestanzt und rechtwinklig abgebogen, mit denen sich jedes Strahlungsblech an dem benachbarten Strahlungsblech abstützt, wie dies im einzelnen aus Fig. ι ersichtlich ist.

Bei den im Tauchlötverfahren mit Zinn gelöteten Schwermetallkühlern, wo reichlich Lot zur Verfügung steht, das auch keinerlei Zerfressungen des Kühlerwerkstoffes hervorruft, der seinerseits bei den während des Lötverfahrens auftretenden Temperaturen keine Festigkeitsminderungen erleidet, haben sich die S trahlunigsbledhe alter Form mit aus ihnen herausgestanzten Distanzlappen 7 (vgl.

Fig. 2) bewährt. Auch werden alle zwischen den Röhrchen 1 und den Lappen 3 verbleibenden Taschen und Schlitze vollständig mit Lotmetall ausgefüllt, so daß eine gute Wärmeleitung von den Kühlröhrchen nach den Strahlungsblechen. gewährleistet ist.

Bei dem in dem gleichen vergrößerten Maßstabe in Fig. 5 im Schnitt dargestellten Kühler gemäß der Erfindung sind die öffnungen 21 für die Röhrchen in den in etwa natürlicher Größe dargestellten Strahlungsblechen 41 bzw. 411 gemäß Fig. 4 und 5 durch Ausstanzen mit scharfen, glatten Rändern hergestellt, so daß die Strahlungsbleche 41 stumpf und etwa rechtwinklig an der Außenseite der Röhrchen anliegen. Auch haben die Strahlungsbleche4i keine aus ihnen herausgestanzten Lappen als Abstandshalter, welche, ohne selbst wirksam zur Wärmeabfuhr beizutragen, nur dazu dienen, den Strömungswiderstand für die Kühlluft zu erhöhen.

In Fig. 4 und 5 sind zwei verschiedene Formen von vorzugsweise vollkommen ebenen Strahlungsblechen 41 und 411 dargestellt, bei denen für die Röhrchen 1 scharfkantige Aussparungen 21 vorgesehen sind, die in ihrer Größe und Form genau dem Außenprofil der Röhrchen 1 entsprechen. Zwischen den Aussparungen 21 sind so, daß sie die Steifigkeit und Festigkeit der Strahlungsbleche nicht allzu sehr beeinflussen, Ausstanzungen 81 bzw. 811 vorgesehen, die etwa dreieckige bzw. rhombische Form haben, so daß ein Abstandsstreifen von der in den Fig. 9 und 10 dargestellten Form im breitesten Teil dieser Aussparungen ohne Widerstand eingeschoben werden kann, um nach Einschieben in die zwischen den schmalen Stirnflächen zweier Kühlröhrchen liegenden Ecken dieser Aussparungen 81 bzw. 811 im Windschatten der Röhrchen durch Reibung gehalten zu werden.

Der Aufbau der Röhrchenkühler erfolgt gemäß dem Verfahren der Anmeldung in der Weise, daß die Strahliung,sblecbe4i bzw. 411 zunächst in einen in Fig. 8 in bei spiels weiser Form dargestellten Halteblock eingeschoben werden, weldher aus einzelnen Zinken 11 besteht, die einerseits durch schmale, zur Aufnahme der Strahl.ungisbleche dienende Schlitze 9, andererseits durch breite, zum Durchstecken für die Abstandshalter dienende no Querschilitze 10 voneinander getrennt sdndi.

Nachdem die erforderliche Anzahl von Strahlungsblechen 41 bzw. 411 in der richtigen Lage untereinander im die Haltevorrichtung eingeschoben sind, werden die Abstandshalter durch alle übereinanderliegenden Aussparungen 81 bzw. 811 hindurchgesteckt und in die zwischen den für die Röhrchen 1 bestimmten Aussparungen 21 liegenden Ecken geschoben, wie dieses je in einem Falle am rechten Rand der Fig. 4 und S angedeutet ist.

Nachdem auf diese Weise die Strahlungsbleche zusammen mit den Abstandshaltern im düe richtige gegenseitige Lage gebracht und miteinander verankert sind, wird dieser provisorische Block aus dem in Fig. 8 im Teilausschnitt dargestellten Halteblock herausgenommen, und in an sich bekannter

Weise werden nunmehr die Röhrchen ι in die für sie bestimmten öffnungen 21 eingeschoben.

Wird zum Abdecken der etwa die gleiche Form wie die in Fig. 4 und S dargestellten Strahlungsbleche aufweisenden Lotfolien, gleichgültig, ob sie durch Aufwalzen mit den eigentlichen Strahlungsblechen fest verbunden sind oder ob sie als besondere Folien aufgelegt werden, eine Abdeckfolie verwendet, so gibt man diesen Abdeckblechen zweckmäßigerweise die in den Fig. 6 und 7 dargestellte Form, bei der anschließend an die für die Abstandshalter bestimmten· Aussparungen 81 bzw. schlitzartige Aussparungen 82 zwischen den Röhrchenaussparungen 21 angebracht sind.

Diese Aussparungen 82 bringen den Vorteil mit sich, daß in ausreichendem Maße Lotmetall an den Rändern der Aussparungen 21 zum Anlöten der Röhrchen 1 zur Verfügung steht und daß zwischen Strahlblech und Deckfolie keine Einschlüsse von

ao Flußmitteln verbleiben.

Die Anordnung und das Verfahren gemäß der Erfindung können selbstverständlich sinngemäß überall dort Anwendung finden, wo zwei Aluminiumbleche vorzugsweise stumpf miteinander verlötet werden müssen.

Claims (8)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   I. Verfahren zur Herstellung von Rohrkühlern aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen, bei denen die gelochten Strahlungsbleche mit einer vorläufigen Haltevorrichtung in dem gewünschten gegenseitigen Abstand und in der richtigen Anordnung übereinander angeordnet werden, dadurch gekennzeichnet, daß in besonders in den Strahlungsblechen (41, 411) vorgesehenen Lochungen (81, 811) Abstandsstreifen (Fig. 9) eingeschoben und durch Verdrehen und Verschieben oder durch Verdrehen oder Verschieben an den Strahlungsblechen verankert werden, daß hierauf nach Entfernen der Haltevorrichtung die Kühlerröhrchen (1) in die für sie in den Strahlungsblechen vorgesehenen Lochungen (21) eingeschoben werden und daß schließlich der Block nach Aufbringen des erforderlichen Flußmittels im Ofenlötverfahren gelötet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Strahlungsbleche aus einseitig oder beidseitig mit Aluminium plattiertem Lotmetallblech verwendet werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die glattrandige Löcher für den Durchtritt der Kühlerröhrchen aufweisenden Strahlungsbleche und gegebenenfalls die auf ihnen angebrachten Lötfolien stumpf und etwa senkrecht auf der äußeren Oberfläche der Kühlerröhrchen aufgelötet werden.
4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sicherung des gegenseitigen Abstandes der Strahlungsbleche mit sägezahnartig oder ähnlich ausgebildeten Rändern versehene Abstandsstreifen verwendet werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Abstandsstreifen Leichtmetallwerkstoff, beispielsweise verhältnismäßig starkes Reinaluminiumblech, verwendet wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsstreifen aus solchen Werkstoffen bestehen, die nach dem Lötprozeß entfernt werden· können,, z. B. aus Porzellan oder ähnlichen keramischen Werkstoffen oder aus einem geeigneten Schwermetall, z. B. aus Eisenblech, das nach dem Lötprozeß entfernbar ist, gegebenenfalls durch Auflösung in einer geeigneten Säure, wie z. B. Salpetersäure.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß aus Blech' bestehende Abstandsstreifen mit im mittleren Teil zur Versteifung vorgesehener sickenartiger Längsrille benutzt werden (Fig. 9 und 10).
8. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Aufschieben der Strahlungsbleche aus einem einzigen Block herigestelLt wird, der schmale Querschlitze zum Einsetzen der Strahlungsbleche und breite Längsschlitze zum hierauf folgenden Einschieben der Abstandsstäbe besitzt.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 391 014, 440543; britische Patentschrift Nr. 28224; USA.-Patentschriften Nr. 925 446, 1 014 816, 055 549.

   In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 744952.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen