DK142693B - Fremgangsmåde til at fastgøre et langstrakt metalelement til den ene side af en plan metalplade samt anlæg til brug ved udøvelse af fremgangsmåden. - Google Patents

Description

(11) FREMLÆGGELSESSKRIFT 142693 DANMARK (si) i/oo §(21) Ansøgning nr. 22l/67 (22) Indleveret den 1 3· Jan. 19^7 (24) Løbedag 15. Jan. 19^7 (44) Ansøgningen fremlagt og fremlæggelsesskriftet offentliggjort den 22. de C. 1980 DIREKTORATET FOR _ ^ . u .

PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET (30) Prioritet begæret fra den

28. Jan. 1966, 523619, US

(71) THE STOLLE CORPORATION, 1501 Michigan Street, Sidney, Ohio, US.

(72) Opfinder: Edward George Beck Jr., 532 South Fort Thomas Avenue,

Fort Thomas, Kentucky, U5.

(74) Fuldmægtig under sagens behandling:

Ingeniørfirmaet Lehmann & Ree. _ (54) Fremgangsmåde til at fastgøre et langstrakt metalelement til den ene side af en plan metalplade samt anlæg til brug ved udøvelse af fremgangsmåden.

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til at fastgøre et langstrakt metalelement, f.eks. et rør, til den ene side af en plan metalplade, hvilken fremgangsmåde består i, at en langstrakt metalstrimmel med lavere smeltepunkt end både pladen og elementet lægges på metalpladen langs det sted, hvor elementet skal fastgøres, at elementet lægges på plads på det sted, hvor det skal fastgøres i kontakt med strimlen, at strimlen opvarmes til en temperatur over strimlens smeltepunkt, men under smeltepunkterne af pladen og elementet, og at sammenstillingen af element, plade og strimmel afkøles.

Der kendes en fremgangsmåde af denne art fra beskrivelsen til USA patent nr. 2.359.926. Ved denne kendte fremgangsmåde anvendes der et element i form af et aluminiumsrør, som har en flad side, hvori der er udsparet et spor. I sporet indlægges der en svejsetråd eller 2 142693 stav, og efter at røret er blevet bukket til den ønskede form, anbringes røret med den flade side vendende mod en plan aluminiumplade, og denne sammenstilling opvarmes til en temperatur, ved hvilken tråden eller staven smelter, således at røret og pladen forbindes med hinanden. Derefter kan enheden anvendes til fremstilling af væggene i en køleenhed, f.eks. ved at bukke pladen med det fastgjorte rør til stort set U-form. I den nævnte beskrivelse til USA patent nr. 2.359.926 er det anført, at en vigtig fordel ved den deri beskrevne opfindelse består i, at der ikke findes nogen samlinger i det enkelte kontinuerlige stykke aluminiumsrør, og at der heller ikke findes nogen samlinger mellem røret og aluminiumspladen, og at konstruktionen medfører udmærket varme-overførsel, idet der ikke findes nogen samlinger til at hæmme varme-strømmen, og der kan ikke fremkomme noget brud, hvad angår samlinger på grund af forskellige varmeudvidelser, og der kan ikke fremkomme nogen korrosion stammende fra galvanisk virkning på grund af tilstedeværelsen af uens materialer, og hele enheden kan gives en ensartet finish ved hjælp af anodisk beklædning.

Fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse er kendetegnet ved, at pladen fastspændes under ensartet tryk over i det væsentlige hele den del af dens overflade, som er udækket af elementet, at den indbyrdes placering af elementet, pladen og strimlen opretholdes, medens der kontinuerligt udøves tryk på elementet og sideløbende opvarmning af sammenstillingen af element, plade og strimmel, og at sammenstillingen af element, plade og strimmel afkøles ved en relativ høj temperatur under størkningstemperaturen af strimlen, indtil strimlen er størknet. Herved opnås det, at pladen i kraft af sin fastspænding under ensartet tryk over i det væsentlige hele sin overflade samt i kraft af det kontinuerligt udøvede tryk på elementet forhindres i at forvride sig eller kaste under opvarmningen,og også den høje temperatur under størkningen bidrager til, at pladen forhindres i at forvride sig, således at pladen bibeholder stor grad af planhed, også selv om pladen og elementet skulle bestå af metaller med forskellige varmeudvidelseskoefficienter, og også selv om det drejer sig om en meget tynd metalplade. Derved er der skabt mulighed for at fremstille strålevarme-strålekølepaneler, der udmærker sig ved, at den side af et sådant panel, som vender ind mod et opholdsrum, fremtræder som en helt glat flade, også selv om den pågældende side af panelet betragtes under en meget spids synsvinkel.

Det har vist sig, at der opnås udmærkede resultater ved anvendelse af en plade bestående af aluminium og et element bestående af et kobberrør, såfremt der ifølge opfindelsen anvendes en strimmel be- 3 142693 stående af et loddemiddel med sammensætningen 91% tin og 9% zink, selv om de to materialer aluminium og kobber har ret forskellige udvidelseskoefficienter. Ved anvendelsen af disse materialer anvendes der hensigtsmæssigt ifølge opfindelsen en opvarmningstemperatur på ca. 266°C og en køletemperatur på ca. 149°C, idet det bør påses, at der ikke sker en for brat tempetatursænkning under størkningen. Også en forholdsvis lang opvarmningstid og en forholdsvis lang afkølingstid har betydning for at undgå, at pladen kaster sig, og forsøg har vist, at der opnås udmærkede resultater, såfremt opvarmningstrinnet ifølge opfindelsen opretholdes i ca. tre minutter, idet det nævnte ensartede tryk er ca. 0,046 kp./cm^, og såfremt køletemperaturen opretholdes i ca. 2 minutter.

Opfindelsen angår også et anlæg til brug ved udøvelse af fremgangsmåden, hvilket anlæg ifølge opfindelsen er kendetegnet ved mindst én bearbejdningsstation, hvor elementet og pladen sammenstilles, opvarmes og afkøles, og som omfatter en lære til placering af elementet i forhold til pladen og indrettet til at holde elementet og pladen sammenstillet korrekt under opvarmnings- og køleoperationen.

En udførelsesform for anlægget er ifølge- opfindelsen kendetegnet ved, at læren omfatter en plan støtteplade af metal, som er formstabil ved en arbejdstemperatur, f.eks. af størrelsesordenen 266°C, og som mindst har en længde og bredde i det væsentlige af samme størrelse som længden og bredden af metalpladen, en blok af ikke-metallisk materiale, som har god mekanisk styrke ved den nævnte arbejdstemperatur og med relativ dårlig varmeledningsevne og i det mindste med samme længde og bredde som støttepladen og fastgjort til undersiden af denne, hvilken blok på sin underside har en udsparing udformet til at optage det langstrakte element og med en dybde, der er større end diametren af det langstrakte element, samt et fjedrende organ der er fastgjort i udsparingen, hvilket fjedrende organ er af et materiale, som vil bevare sin fjedringsevne ved den nævnte arbejdstemperatur, og hvor det fjedrende organ udøver et tryk mod det langstrakte element, når det langstrakte element befinder sig i udsparingen og tangerer planet for lærens underside. Denne udførelsesform for anlægget er fordelagtig ved, at det sikres, at varmen under opvarmningstrinnet lokaliseres til pladen og elementet, idet blokken af ikke-metallisk materiale forhindrer, at varmen bortledes til støttepladen, der på sin side giver læren den fornødne fysiske styrke,og endvidere sikres der på simpel måde en jævn trykudøvelse på elementet, nemlig ved hjælp af det fjedrende organ, som, når læren anbringes mod pladen, vil blive sammentrykket, indtil planet for lærens underside får anlæg mod pladen. Ifølge en særlig simpel udførelsesform er det fjedrende organ ifølge opfindelsen en fjed- 4 142693 rende pude. F.eks. kan en sådan pude bestå af siliconegummi.

Ifølge en foretrukket udførelsesform for anlægget omfatter den nævnte bearbejdningsstation ifølge opfindelsen en samlestation, en opvarmestation og en kølestation, som hver omfatter en metalunderstøtningsplade af et materiale, som er formstabilt ved de temperaturer, som de kan blive udsat for, hvilke understøtningsplader har plane oversider, placeret i en række i et fælles vandret plan under et metalbælte, der har både varmeledningsegenskaber og er indrettet til at passere hen over understøtningspladerne mellem stationerne, hvorhos der findes organer til at bevæge bæltet i forhold til stationerne, organer til at opvarme understøtningspladen ved opvarmestationen til smeltetemperaturen for loddemidlet og ved organer til at opvarme understøtningspladen ved afkølestationen til størknetempetaturen for loddemidlet. Denne udførelsesform for anlægget er fordelagtig ved, at fremgangsmåden ved hjælp af dette kan udføres på meget rationel og varmeøkonomisk set fordelagtig måde, idet opvarmestationen og kølestationen kan holdes på konstante temperaturer, således at en og samme station ikke skiftevis skal opvarmes og afkøles. Ganske vist vil metalbæltet blive opvarmet, når det befinder sig over opvarmestationen og vil således medtage varme til kølestationen, men derved undgås der en for brat afkøling af den af det pågældende metalbælte transporterede metalplade med derpå anbragt lære. I kraft af lærens blok af ikke-metallisk materiale vil læren derimod ikke medføre nogen væsentlig varmeoverførsel fra opvarmestationen til afkølestationen. For at simplificere anlægget kan samle- og afkølestationen ifølge opfindelsen være én station.

Opfindelsen skal herefter forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et skematisk billede set fra siden af en udførelsesform for anlægget ifølge den foreliggende opfindelse, fig. 2 et billede set fra oven af samme, og fig. 3 et tværsnitsbillede i stærkt forstørret målestok efter linien 3-3 i fig. 2, visende enkeltheder i en lære, som kan anvendes ved udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

Kort fortalt anvendes der ved opfindelsens udøvelse en lære til først at samle et rør og en plade. Læren er sammensat af en metalplade med sådanne egenskaber, at den ikke vil forvrides ved de temperaturer, der opstår under lodning eller slaglodning. Til metalpladens underside er der fastgjort en blok med samme dimensioner som pladen og 5 142693 af et materiale, som er ikke-metallisk og har forholdsvis dårlig varme-ledningsevne, men tilstrækkelig mekanisk styrke til at bevare sin fysiske uskadthed uden forspænding ved de temperaturer, som opstår ved lodde-eller slagloddeoperationen. Læren bør have mindst de samme dimensioner i det vandrette plan som den plade, hvortil røret skal sammenføjes. Den ikke-metalliske bloks underside bør have en eller flere riller med en bredde, som er tilstrækkelig til at have plads til det element, som skal fastgøres til pladen og med en dybde, som er større end tykkelsen af det element, der skal fastgøres til pladen. Fastgjort inde i rillen eller rillerne er der et fjedrende underlagselement, som har en sådan tykkelse, at det er større end forskellen imellem rillens dybde og tykkelsen af det element, der skal fastgøres til pladen.

I det store og hele består anlægget af tre flade stålblokke, der tjener som understøtningsplader, som har deres øverste overflade i en fælles vandret plan og er anbragt i en række med et tyndt metallisk bølte med god varmeledningsevne anbragt og udformet til at bevæge sig hen over blokkenes øverste overflade. Den første blok tjener som samle-station, hvor pladen, lodde- eller slagloddemateriale og røret samles med læren til lodning eller slaglodning. Bæltet er så udformet til at transportere sammenstillingen til en opvarmestation på den anden blok, hvor sammenstillingen opvarmes til en temperatur over smeltepunktet af det lodde- eller slagloddemiddel, der anvendes. Bøltet er derpå udformet til at flytte sammenstillingen til en kølestation på den tredie blok, hvor sammenstillingen stadig opvarmes, men til en temperatur under størkningspunktet af det lodde- eller slagloddemiddel, der er anvendt.

Idet der nu i nærmere enkeltheder henvises til tegningen, er samlestationen angivet i fig. 1 ved A, opvarmestationen ved B og kølestationen ved C. Ved hver station er der tilvejebragt en flad blok af udglødet stål med ensartet tykkelse og med flade top- og bundoverflader. Disse blokke eller understøtningsplader er angivet ved henholdsvis 10, 11 og 12. Over disse tre blokke, der har deres øverste overflade i en fælles vandret plan, er der anbragt et bælte 13 til at passere. Bæltet 13 skal have god varmeledningsevne og kan være af perforeret aluminium med en tykkelse på 0,8 mm. I fig. 1 er læren og de parter, der skal samles der, generelt betegnet med 14a ved samlestationen A, og med punkterede linier er læren vist ved 14b ved opvarmestationen B, og ved 14c ved kølestationen C.

Som eksempel er der i fig. 2 ved station A vist et rørstykke 15, som har sinusagtigt udseende, hvilket skal samles med aluminiumspladen, som ses ved 16 i fig. 1 og 3. Det vil forstås, at den særlige udformning af røret 15 kun er vist som eksempel, og at røret kan have 6 U2693 ethvert ønsket antal snoninger.

Med henvisning til fig. 3 vil sanraienstillingsforholdet af røret 15 og pladen 16 med læren 14 nu blive beskrevet. Læren, generelt betegnet med 14a, er sammensat af en metallisk støtteplade, som f.eks. kan være en støbt aluminiumsbearbejdningsplade 17. En sådan plade kan have en tykkelse på f.eks. 25,4 mm. Fastgjort til støttepladen 17 ved hjælp af bolte 18 er en blok 19 af et ikke-metallisk materiale, som har forholdsvis dårlig varmeledningsevne, men tilstrækkelig mekanisk styrke til at bevare sin fysiske uskadthed uden forspænding ved lodde- eller slagloddetemperaturer. For eksempel kan blokken 19 være fremstillet af asbestfiber med et uorganisk bindemiddel. Eksempelvis kan blokken 19 3 have en tykkelse af 25,4 mm og have en massefylde på 1040 kg/m .

Blokken 191s underside er forsynet med rillen eller rillerne 20,og ved en betragtning af fig. 2 ses det tydeligt, at rillen 20 må have en udformning på en sådan måde, at det i forvejen bøjede rørstykke 15 kan ligge i rillen. Som det fremgår af fig. 3 er rillen 20's bredde således, at den bekvemt har plads til røret 15, og dens dybde er større end røret 15's diameter. Fastgjort i bunden af rillen 20 er der en eller flere strimler 21 af et fjedrende materiale, som vil bevare sin fjedringsevne ved lodde- eller slagloddetemperaturer. Eksempelvis kan strimlen være af en silikonegummisammensætning med en overfladehårdhed på 30 durometer. Tykkelsen af strimlen eller underlaget 21 er større end forskellen mellem røret 15's diameter og dybden af rillen 20.

Ved sammenstillingen af røret og pladen til lodning eller slaglodning anbringes pladen 16 i stilling, og derpå anbringes lodde-eller slagloddemidlet på pladen på det sted, som vil blive optaget af røret. Lodde- eller slagloddemidlet er angivet i fig. 3 ved 22, og det vil forstås, at et egnet flusmiddel også vil blive anvendt i forbindelse med materialet 22. I det foreliggende til fælde anvendes et lodde-middel bestående af 91% tin og 9% zink. Lodde- eller slagloddemidlet 22 kan tilføres i form af et bånd eller i form af en tråd. Når ordet "strimmel" i kravene anvendes i forbindelse med lodde- eller slagloddemidlet, er det hensigten, at dette ord omfatter lodde- eller slagloddemidlet i form af et bånd eller en tråd. Hvis det er i form af et bånd, lægges røret 15 på båndet, og hvis det er i form af en tråd, lægges tråden på en sådan måde, at røret 15 er i forbindelse med tråden på den ene eller begge sider.

Læren 14a anbringes derpå over sammenstillingen af plade, rør og lodde- eller slagloddemidlet, og det forstås, at røret 15 følgelig presses mod pladen 16 i kraft af strimlens eller underlaget 21's fjedring.

7 142693 I det viste særlige eksempel har det flade pladeelement en tykkelse af 1 mm og er af aluminium, medens røret er af kobber med en indvendig diameter på 13 mm og med en vægtykkelse på 0,7 mm. Vægten af læren er tilstrækkelig til at meddele pladen 16 ved samlestationen et gennemsnitligt enhedstryk på ca. 0,01 kp/cm .

Når sammenstillingen, som vist i fig. 3, er færdig, bevæges bæltet 13 på enhver ønsket måde for at bringe læren og plade og rør til station B. Med det særlige ovenfor beskrevne loddemiddel opvarmes blokken 11 ved hjælp af ethvert ønsket middel til en temperatur på ca. 266°C. Denne temperatur er over smeltepunktet af det loddemiddel, der anvendes, men under smeltepunktet for aluminiumspladen og kobberrøret, og, naturligvis bæltet 13. Ved station B er det ønskeligt at forøge enhedstrykket på pladen 16, og yderligere vægt må anbringes på toppen af læren for at bringe enhedstrykket op til omkring 0,045 kp/an^. Med de særlige ovenfor beskrevne materialer holdes sammenstillingen 14b ved station B i ca. 3 minutter. Det vil forstås, at når lodde- eller slagloddemidlet smelter, presser strimlens eller underlaget 21's fjedring kontinuerligt røret 15 nedad, således at røret 15 er i linieberøring med pladen 16, med lodde-midlet dannende bræmmer mellem røret og pladen på begge sider af røret, som det tydeligt ses i fig. 3. Hvis loddemidlet er i trådform, presses røret i begyndelsen mod pladen, og når loddemiddeltråden smelter, flyder den og danner bræmmer på begge sider af røret på samme måde. Med det særlige ovenfor beskrevne loddemiddel og flusmiddel opnås god be-fugtning, og sammenstillingen er klar til køling efter ca. 3 minutter.

Bæltet bevæges derpå igen på enhver ønsket måde for at bringe sammenstillingen til den ved 14c angivne stilling ved station C, som er kølestationen. Det er blevet konstateret, at det er af kritisk vigtighed at kontrollere afkølingen af lodde- eller slagloddemidlet ned til størk-netemperatur, hvis foldning eller forspænding af pladen 16 skal forhindres. Der er en maksimal temperaturforskel mellem blok 11 og blok 12, over hvilken forspænding eller foldning af pladen 16 vil blive erfaret.

Den maksimale temperaturforskel må bestemmes experimentalt for hver kombination af plademateriale og tykkelse, samt det linieformede elements materiale og størrelse. Følgelig er station C faktisk også en opvarmestation, idet blokken 12 opvarmes; for den særlige sammenstilling, som beskrives, opvarmes den til en temperatur på omkring 149°C. Med det særlige loddemiddel og materialerne, som ovenfor beskrevet, vil loddemidlet størkne på ca. 2 minutter med blokken ved station C på en temperatur af 149°C; derefter vil loddemidlet have udviklet tilstrækkelige fysiske egenskaber til at sammenstillingen 14c kan fjernes ved hjælp af bæltet 13 til en aftagningsstation, hvor læren ganske simpelt kan løftes af,

Claims (7)

8 142693 og sammenstillingen af pladen 16 og røret 15 kan fjernes fra apparatet. Summerende bemærkes det, at pladen 16 fra det øjeblik, hvor læren er samlet over den, er stramt indespærret over hele sit areal, bortset fra rillerne 20, imellem den ikke-metalliske blok 19's bundoverflade og bæltet 13's topoverflade, som igen hviler på blokkene 12's overflade successive, medens røret 15 holdes stramt i berøring med pladen 16. Ved den faktiske udøvelse af denne opfindelse er det blevet konstateret, at hvis de heri anførte retningslinier følges, opnås en fortrinlig sammenføjning både fra det mekaniske standpunkt og fra varmeov-erføringsstandpunktet imellem aluminiumspladen og kobberrøret, og aluminiumspladen bevarer sin store grad af fladhed og forspændes på ingen måde. Det er muligt, at der, på grund af forskellen i varmeudvidelses-koefficient imellem aluminiumspladen og kobberrøret kan blive en afvigelse fra fladhed, når sammenstillingen køles ned til rumtemperatur, men hvis der sker sådan afvigelse fra fladhed, vil den tage form som en ensartet oprunding med stor radius i én retning, hvilken oprunding senere kan fjernes ved en simpel retteoperation, som vil efterlade pladen 16 i det væsentlige flad uden foldninger, bølger eller andre tegn på lokaliseret forspænding. Det vil forstås, at medens opfindelsen er særlig velegnet ved fremstillingen af opvarmnings-kølingsstrålepaneler, kan den anvendes med lige så stor succes, hvor det ønskes at fastgøre afstivningselementer af samme eller andet metal til den ene side af en plade, hvor det ønskes at opretholde pladens fladhed. Patentkrav.

1. Fremgangsmåde til at fastgøre et langstrakt metalelement, f.eks. et rør, til den ene side af en plan metalplade, hvilken fremgangsmåde består i, at en langstrakt metalstrimmel med lavere smeltepunkt end både pladen og elementet lægges på metalpladen langs det sted, hvor elementet skal fastgøres, at elementet lægges på plads på det sted, hvor det skal fastgøres i kontakt med strimlen, at strimlen opvarmes til en temperatur over strimlens smeltepunkt, men under smeltepunkterne af pladen og elementet, og at sammenstillingen af element, plade og strimmel afkøles, kendetegnet ved, at pladen fastspændes under ensartet tryk over i det væsentlige hele den del af dens overflade, 9 142693 som er udækket af elementet/ at den indbyrdes placering af elementet, pladen og strimmel opretholdes, medens dep kontinuerligt udøves tryk på elementet og sideløbende opvarmning af sammenstillingen af element, plade og strimmel, og at sammenstillingen af element, plade og strimmel afkøles ved en relativ høj temperatur under størkningstemperaturen af strimlen, indtil strimlen er størknet.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, hvor der anvendes en plade bestående af aluminium og et element bestående af et kobberrør, kendetegnet ved, at der anvendes en strimmel bestående af et loddemiddel med sammensætningen 91% tin og 9% zink.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der anvendes en opvarmningstemperatur på ca, 266°C og en køletemperatur på ca. 149°C.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1 og 3, kendetegnet ved, at opvarmningstrinnet opretholdes i ca. 3 minutter, idet det nævn- 2 te ensartede tryk er ca. 0,046 kp/cm , og køletemperaturen opretholdes i ca. 2 minutter.

5. Anlæg til brug ved udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav 1, kendetegnet ved mindst én bearbejdningsstation (A,B,C), hvor elementet (15) og pladen (16) sammenstilles, opvarmes og afkøles, og som omfatter en lære (14a) til placering af elementet i forhold til pladen og indrettet til at holde elementet og pladen sammenstillet korrekt under opvarmnings- og køleoperationen.

6. Anlæg ifølge krav 5, kendetegnet ved, at læren (14a) omfatter en plan støtteplade (17) af metal, som er formstabil ved en arbejdstemperatur, f.eks. af størrelsesordenen 266°C, og som mindst har en længde og bredde i det væsentlige af samme størrelse som længden og bredden af metalpladen (16), en blok af ikke-metallisk materiale (19), som har god mekanisk styrke ved den nævnte arbejdstemperatur og med relativ dårlig varmeledningsevne og i det mindste med samme længde og bredde som støttepladen (17) og fastgjort til undersiden af denne, hvilken blok på sin underside har en udsparing (20) udformet til at optage det langstrakte element, samt et fjedrende organ (21), der er fastgjort i udsparingen, hvilket fjedrende organ er af et materiale, som vil bevare sin fjedringsevne ved den nævnte arbejdstemperatur, og hvor det fjedrende organ udøver tryk mod det langstrakte element, når det langstrakte element befinder sig i udsparingen og tangerer planet for lærens underside.

7. Anlæg ifølge krav 6, kendetegnet ved, at det fjedrende organ (21) er en fjedrende pude.