EP0690762A1 - Method of soldering ribs to a half-section pipe and a device for carrying out said method - Google Patents

Method of soldering ribs to a half-section pipe and a device for carrying out said method

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Publication number
EP0690762A1
EP0690762A1 EP95906884A EP95906884A EP0690762A1 EP 0690762 A1 EP0690762 A1 EP 0690762A1 EP 95906884 A EP95906884 A EP 95906884A EP 95906884 A EP95906884 A EP 95906884A EP 0690762 A1 EP0690762 A1 EP 0690762A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ribs
pipe
solder material
shell
pipe shell
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP95906884A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Werner Borchert
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GEA AG
Original Assignee
GEA AG
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Filing date
Publication date
Priority claimed from DE4430416A external-priority patent/DE4430416A1/en
Application filed by GEA AG filed Critical GEA AG
Publication of EP0690762A1 publication Critical patent/EP0690762A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/002—Soldering by means of induction heating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/04—Tubular or hollow articles
    • B23K2101/06—Tubes
    • B23K2101/08—Tubes finned or ribbed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/04—Tubular or hollow articles
    • B23K2101/14—Heat exchangers

Definitions

  • the invention relates on the one hand to a method for connecting ribs, in particular as part of a folded ribbed belt, with a flat outside of a pipe shell according to the features in the preamble of claim 1.
  • the invention is directed to arrangements for performing the method.
  • Heat exchanger tube packages belong to the prior art, in which the heat exchanger tubes having an elongated cross section are arranged in a row next to one another.
  • the heat exchanger tubes have flat outer sides. Folded ribbed strips are provided between the outer sides of two adjacent heat exchanger tubes and extend over the entire length of the heat exchanger tube package.
  • the folds can be rectangular, trapezoidal or wavy. Single ribs are also known.
  • the ribbed belts are first folded or individual fins are produced, and tube shells with a U-shaped cross section are produced.
  • the tube shells are then connected to the ribbed strips or individual ribs by means of fusion welding beams, in particular laser beams, which are directed onto the inside of the tube shells.
  • the tube shells connected to the ribbed strips or individual ribs are then welded along their longitudinal edges to form heat exchanger tubes and thereby to form a complete heat exchanger tube package.
  • Such a heat exchanger tube package is then immersed in a zinc bath. This achieves the necessary corrosion protection on the free surfaces and the gap-free contact of the burr areas of the ribbed belts or the individual ribs on the outer sides of the pipe shells to ensure perfect heat transfer.
  • the known method presupposes the provision of complex laser beam welding machines. Furthermore, the prefabricated ribbed belts or individual ribs and pipe shells have to be joined and welded in several manufacturing steps. Finally, it is necessary to galvanize a complete heat exchanger tube package in the immersion bath. This dip galvanizing also requires a high level of equipment and heat technology.
  • the invention has for its object to provide a method and arrangements for the economical connection of fins, in particular as a component of folded ribbed ribbons, with the tube shells of an elongated cross-section having heat exchanger tubes which require only a small outlay in terms of equipment and can be used in any variation for the materials steel, zinc and aluminum.
  • solder material which, when joining ribs, in particular as part of a folded ribbed band, is introduced with a tubular shell flatly between the flat outside of the tubular shell and the adjacent ridge regions of the ribs.
  • the solder material can be a solder foil that is closed over the surface or a grid-like solder mat.
  • so-called “ALU” or “Zn-Braze” (solder paste) or also the so-called “Braze-Skin” process (pre-applied solder material) is used.
  • a coating of meltable solder material is conceivable, which has a melting point which is relatively low in relation to the base material.
  • a solder foil that is closed over the surface is advantageously used when both the tube shell and the ribs are made of steel.
  • only the ribs need to be coated with zinc or aluminum in order to ensure the necessary corrosion resistance.
  • the flat outside of the pipe The shell is automatically coated in a corrosion-resistant manner when the ribs are connected to the ribs.
  • the fins are made of aluminum and the pipe shell is made of steel.
  • the electrical potential of the solder material should correspond approximately to the electrical potential of the fins or a coated pipe shell in order to avoid corrosion with the associated disadvantages.
  • the fins are simultaneously arranged between two pipe shells, solder material is introduced flat between in particular the ridge areas of a ribbed band and the outer sides of the pipe shells, the fins, the solder material and the pipe shells are pressed together and the fins with the pipe shells Liquefying the solder material with subsequent solidification.
  • the heat of fusion for liquefying the solder material can be applied in various ways. According to the features of claim 2, however, it is advantageous if the heat of fusion from the inside of the Pipe shell is applied. This can expediently be done from below when connecting only one pipe shell to the ribs, so that the whole must then be rotated through 180 ° in order to connect another pipe shell to the ribs. If two pipe shells are connected to the fins at the same time, the heat of fusion is applied both from above and from below, ie in a horizontal or possibly also in a vertical plane, but always from the inside of the pipe shells.
  • the heat of fusion is applied flatly to the inside of the pipe shell. This can be done, for example, with radiators which are powered by electrical current, e.g. inductively, acted upon and brought into full contact with the inside of the pipe shells.
  • the heat of fusion is generated with a fusion welding beam, for example a laser beam, which is less concentrated than welding.
  • a fusion welding beam for example a laser beam
  • These broad jets are then moved in a strip-like manner in the longitudinal direction and / or transverse direction over the inside of the pipe shell at a relatively high speed.
  • the pipe shell is warmed up in a wide range.
  • the solder material is then also melted and fills the gaps between the outside of the tube shell and the fins, in particular the ridge areas of a fin band, through intensive capillary action.
  • a preferred embodiment for generating the heat of fusion for the solder material is seen in the features of claim 5. Thereafter, the soldering material is melted exclusively by radiant heat, which leads to leads to a particularly uniform liquefaction of the solder material.
  • the ribs and the pipe shell connected to them can be cooled with cooling gas, such as e.g. Air or nitrogen are applied.
  • the cooling gas is led parallel to the side surfaces of the fins. It can be generated by a blower.
  • a suction device for the cooling gas can be arranged in addition to the blower or instead on the other side. The blower and / or the suction device can then be used to remove the particles located in the channels between the ribs and the aggressive gases from the soldering process.
  • caps can be aluminum caps or galvanized steel caps which are applied tightly to the end faces. The application can take place by clamping or gluing.
  • a further possibility of preventing the end faces of heat exchanger tubes formed from two tube shells from corrosion is provided by the features of claim 8. Coating with aluminum or zinc is carried out in particular by metal spraying.
  • radiators which can be subjected to electrical induction can be placed flat on the inside of a pipe shell. Multiple radiators in multiple ren rows can be arranged one behind the other.
  • the necessary pressing force of the pipe shell on a ribbed belt or on individual ribs can be generated via the heating elements by incorporating solder material applied flat (closed surface or grid-like).
  • the ribs are each connected to a pipe shell.
  • the radiators are expediently brought up to the pipe shell only from below. This also prevents liquid solder material from dripping in an uncontrolled manner.
  • Another variant provides the features of claim 10. Thereafter, two pipe shells are simultaneously brought up to the ridge areas on both longitudinal edges of the ribs with the incorporation of solder material. In this case, the radiators in contact with the inner sides of the two tube shells can then be heated simultaneously. However, it is also possible that only the radiators located below are heated and the upper radiators serve as counter brackets. After connecting one pipe shell to the ribs, the entire arrangement is rotated by 90 ° or 180 ° and the other pipe shell is also soldered to the ribs accordingly.
  • the invention provides according to claim 11 that the radiators are chambered in joining devices. These joining devices take over the pressing of the ribs, the solder material and the pipe shell, while the radiators are used exclusively to generate the heat of fusion.
  • the pressing on the one hand and the melting process on the other are separated from one another. Accordingly, the respective devices can be designed to be function-specific.
  • the relative storage of the radiators to the joining devices gene has the further advantage that after the melting of the solder material, the radiators can be lifted off the pipe shells, so that no further heat is supplied by heat conduction.
  • the heat in the heated radiators is largely retained because they are chambered accordingly in the joining devices.
  • the radiators then do not need to be heated again from room temperature to the melting temperature for the next soldering operation. The energy expenditure is reduced. Because the radiators are chambered in the joining devices, they are also protected against the aggressive vapors from the soldering process.
  • radiators and / or the joining devices can be moved by pneumatically actuated cylinders. Hydraulic cylinders can also be used.
  • the cooling gas is preferably generated by a fan which pushes the cooling gas through the channels transversely to a ribbed belt or in the longitudinal direction of the ribs.
  • a suction device can be installed on the other side, which removes the heated cooling gas.
  • a suction device can also be provided instead of the blower.
  • the fins, each pipe shell, each radiator, each joining device and each of the radiators and / or the joining devices assigned cylinder integrated in a frame-like holder.
  • This holder can be rotated by at least 180 ° about a longitudinal axis. The rotatability always proves to be expedient if only one pipe shell is soldered to the ribs. To solder the pipe shell arranged on the other side of the ribs, the holder is rotated about the longitudinal axis.
  • a further solution of the part of the present invention is seen in the features of claim 16.
  • the solder material is then heated using a fusion welding jet device.
  • This can be designed as a laser beam device.
  • the solder material is melted by a corresponding method of at least one laser beam along the inside of the tube shells in the broadest possible path so that it can solidify after switching off or after the fusion welding beam has moved on and thereby connect the ribs to the tube shells.
  • heating elements which comprise a heating plate made of a suitable material, e.g. Stainless steel or nickel, brought to such a temperature evenly distributed over its entire surface that the heat plate can then emit heat by radiation to the pipe shell and thus to the solder material.
  • the pipe shell to be provided with the ribs is first kept at a distance from the heating plate. During this period, the heating plate is heated up sufficiently. The heating plate is then brought to the pipe shell provided with the ribs at a fixed distance in such a way that the radiant heat from the heating plate can now melt the solder material.
  • the hot plate will liquefy again removed from the pipe shell and the fins so that the solder material can solidify and in this way the fins are connected to the pipe shell without an air gap.
  • the heating elements can in particular be heated inductively.
  • the heating elements are provided with a ceramic shield to the side and downwards.
  • This can in particular be a shield made of AIO2.
  • the ceramic shield is expediently carried by a steel base.
  • the side areas of the shield are also covered by steel plates.
  • the side areas of the shield are raised so high that no heat is dissipated laterally when the radiant heat is transferred from the heating elements to the heating plate.
  • the steel floor also has the task of supporting the heating plate in such a way that as little thermal energy as possible is lost when the radiant heat is transferred from the heating elements to the heating plate.
  • the heating plate lies on relatively thin spacer bars which are connected to the steel base.
  • the spacer rods move through both the ceramic shield and the heating elements in a relatively movable manner. They can be injection molded onto the end of the hotplate in order to achieve only selective contact with the hotplate.
  • support rods are provided according to the features of claim, which form part of a pneumatically or hydraulically displaceable lifting device.
  • the support rods penetrate the steel base, the ceramic shield, the heating elements and the heating plate in a relatively movable manner and are also preferably pointed at their free ends, so that there is only a point contact between the support rods and the pipe shell.
  • the support rods When preparing the soldering process, the support rods are displaced so far vertically relative to the heating plate that the pipe shell, the solder material and the ribs can be properly placed. During these preparatory measures, the heating of the heating plate can take place via the heating elements. To this end, it is conceivable that the steel base carrying the ceramic shield, the heating elements and the heating plate can also be moved vertically by means of pneumatically or hydraulically actuated cylinders. If the heating up wetting the heat plate completed, the steel bottom to top and / or the support to be 'bars moves downward, until the pipe shell with the ribs and the solder material comes to rest on the pins and then the radiant heat without hindrance from the heat plate to the Pipe shell and the solder material can pass over.
  • the invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments shown in the drawings. Show it:
  • FIG. 1 shows a vertical schematic cross section of an arrangement for connecting a folded ribbed belt to the tube shells of a heat exchanger tube;
  • FIG. 2 shows an enlarged illustration of an assembly situation of a fin strip with two tube shells, which prepares the soldering process according to FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a vertical longitudinal section through the representation of FIG. 2 along the line III;
  • FIG. 4 shows a section on a reduced scale of a vertical cross section through a heat exchanger tube packet
  • Figure 5 is a vertical half schematic cross section through a further arrangement for connecting a folded ribbed belt to the tube shells of a heat exchanger tube.
  • FIG. 1 designates an arrangement for connecting a steel ribbed belt 2 folded in a rectangular shape to flat outer sides 3 of steel pipe shells 4, 5 as halved components of a heat exchanger pipe 6 having an elongated cross section (see also FIG. 4).
  • the arrangement 1 comprises a holder 8 which can be rotated through a horizontal axis 7 by 360 ° and can be locked in various operating positions.
  • the holder 8 is supported Support and drive rollers 9 from that in a fixed
  • Frame 10 are rotatably mounted.
  • Support and drive rollers 9 are not illustrated in more detail.
  • the holder 8 contains two joining devices 11, 12, each with two longitudinal chambers 13.
  • the joining devices 11, 12 can be divided in a longitudinal manner. They can be displaced transversely to the pipe shells 4, 5 by means of piston-cylinder devices 14 which can be acted upon pneumatically.
  • the longitudinal chambers 13 are arranged with the inner sides 15 of the tubular shells 4, 5 coming in flat contact electrically inductively heatable radiators 16, 17.
  • a plurality of 5 radiators 16, 17 are provided one behind the other.
  • the radiators 16, 17 are arranged to be movable transversely to the pipe shells 4, 5 by means of pneumatically actuated piston-cylinder devices 18 in the joining devices 11, 12.
  • a blower 20 is provided in the height range of the ribbed belt 2.
  • a suction device 19 is arranged on the opposite side of the holder 8. The fan 20 and / or the suction device 19 can be provided in a stationary manner or assigned to the holder 8.
  • the pipe shells 4, 5 and the ribbed belt 2 are first put together in the relative assignment shown in FIGS. 1 to 3.
  • each a solder foil 23 made of ZnAlSi and trace elements is first put together between the flat burr regions 21, 22 of the ribbed belt 2 and the outer sides 3 of the pipe shell len 4, 5 each a solder foil 23 made of ZnAlSi and trace elements.
  • This solder foil 23 can extend over the entire length of the tube shells 4, 5 and the ribbed strip 2 or only over a partial length. In this case, a plurality of solder foils 23 are arranged one behind the other.
  • the ribbed belt 2 has been coated with tin before being joined together.
  • the pipe shells 4, 5 are uncoated.
  • the radiators 17 shown above are pressed against the inside 15 of the pipe shell 5 with the aid of the piston-cylinder devices 18.
  • the lower heating elements 16 are moved by the piston-cylinder devices 18 to the inside 15 of the pipe shell 4 and then subjected to electrical current.
  • a temperature is generated which corresponds to the melting temperature of the solder foil 23.
  • the solder foil 23 melts and the solder is distributed into the gaps between the burr regions 21 of the fin strip 2 and the outside 3 of the tube shell 4.
  • the lower radiators 16 are switched off and lifted from the inside 15 of the pipe shell 4 by the piston-cylinder devices 18, as shown in FIG. 1.
  • the blower 20 and / or the suction device 19 can be activated so that the particles (FIG.
  • the heating elements 16 located in the channels 25 of the ribbed belt 2 between the ribs 26 are blown out of the soldering process as well as aggressive gases and vacuumed if necessary. In addition, the solder joints freeze.
  • the spacing of the heating elements 16 from the pipe shell 4 not only promotes the solidification of the solder material, but also the temperature of the heating elements 16 is largely maintained, so that they do not have to be heated again from the room temperature to the soldering temperature during the next heating process .
  • the end faces 30 can be covered with U-shaped caps 31 made of aluminum in accordance with FIG. be covered.
  • the caps 31 can be glued or clamped on.
  • caps 31 An alternative to the caps 31 is shown in the right half of FIG. 4, where the end faces 30 are coated with aluminum or zinc. This coating can be done by means of metal spraying 32.
  • a steel base 33 which can be displaced in the vertical is initially provided.
  • the displacement takes place by means of pneumatically actuated piston-cylinder devices, which are shown by the double arrow 34.
  • the steel base 33 carries a ceramic shield 35 made of AIO2 with an approximately U-shaped cross section.
  • the outer side surfaces 36 of the shield 35 as well as the surfaces 37 and the inner surfaces 38 in the upper region of the shield 35 are covered with steel plates 39, 40, 41.
  • the shield 35 accommodates several inductively heatable heating elements 42.
  • a heating plate 43 made of stainless steel or nickel is arranged above the heating elements 42 and is supported on a plurality of spacer rods 44, which pass through the heating elements 42 and the shield 35 and are anchored in the steel base 33.
  • the top 45 of the heat plate 43 runs approximately in the plane of the surface 37 of the shield 35.
  • the heating plate 43 is provided with a multiplicity of pins 46 which are tipped at their free ends. The peaks
  • longitudinal channels 48 are provided for receiving the longitudinal edges 27 of the tube shells 4, 5 to be soldered to the folded ribbed strips 2.
  • the heating plate 43, the heating elements 42, the shield 35 and the steel base 33 are penetrated by support rods 49 as components of a lifting device 50.
  • the lifting device 50 can also be displaced vertically by at least one pneumatically or hydraulically actuated piston-cylinder device, which is illustrated by a double arrow 51.
  • the heating plate 43 is moved relative to the support rods 49 (dash-dotted lines) so that the heating elements 42 are heated inductively during this time and can emit heat to the heating plate 43 by radiation .
  • the heating plate 43 is moved up to the pipe shell 4 with the solder material arranged thereon (corresponding to the illustration in FIG. 2) and the ribbed belt 2 until the pipe shell 4 with its inside 15 on the Tips 47 of the pins 46 come to rest and grasp the longitudinal edges 27 in the longitudinal channels 48.
  • the support rods 49 are then moved a little further downward so that they come out of contact with the tube shell 4.
  • the heat plate 43 now emits its heat to the tube shell 4 by radiation, so that the solder material on the outside of the tube shell 4 is liquefied. After the liquefaction, the heating plate 43 is displaced again, so that the solder material can solidify and thereby connect the ribbed belt 2 to the pipe shell 4 without an air gap. The pipe shell 4 provided with the ribbed band 2 is removed and the next soldering process is initiated.
  • FIG. 5 can be operated like the arrangement of FIGS. 1 to 3, so that further explanations may not be necessary.

Abstract

Two steel U-shaped half-section pipes (4, 5) are joined by a steel ribbed web (2) with rectangular folds. Soldering foil (23) is placed between the ridge regions (21, 22) of the ribbed web (2) and the outer surfaces (3) of the half section pipes (4, 5). Chamber-like jointing devices (11, 12) press the half section pipes, soldering foil (23) and ribbed web (2) together. Electrically operated heating units (16, 17) are accommodated inside, and can move in relation to, the jointing devices (11, 12). The ribbed web (2) and the outer surfaces (3) of the half-section pipes (4, 5) are bonded together as the solder liquefies, re-solidifies and hardens. The half-section pipes (4, 5) can be joined to the ribbed web (2) at the same time or one after the other. In the latter case, the entire assembly (1) must be rotated by 180°. After the soldering, cool air can be directed onto the soldered areas. Once two half-section pipes (4, 5) have been joined to form a heat exchanger pipe, the front faces are coated with zinc or aluminium or capped.

Description

Verfahren zum Löten von Rippen mit einer Rohrschale und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens Process for soldering fins with a pipe shell and arrangement for carrying out the process
Die Erfindung betrifft einerseits ein Verfahren zum Ver¬ binden von Rippen, insbesondere als Bestandteil eines ge- falteten Rippenbands, mit einer ebenen Außenseite einer Rohrschale gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des An¬ spruchs 1.The invention relates on the one hand to a method for connecting ribs, in particular as part of a folded ribbed belt, with a flat outside of a pipe shell according to the features in the preamble of claim 1.
Andererseits richtet sich die Erfindung auf Anordnungen zur Durchführung des Verfahrens.On the other hand, the invention is directed to arrangements for performing the method.
Es zählen Wärmeaustauscherrohrpakete zum Stand der Tech¬ nik, bei denen die einen langgestreckten Querschnitt auf¬ weisenden Wärmeaustauscherrohre in einer Reihe nebenein¬ ander angeordnet sind. Die Wärmeaustauscherrohre weisen ebene Außenseiten auf. Zwischen den Außenseiten zweier benachbarter Wärmeaustauscherrohre sind gefaltete Rippen¬ bänder vorgesehen, die sich über die gesarate Länge des Wärroeaustauscherrohrpakets erstrecken. Die Faltungen kön- nen rechteckig, trapezförmig oder wellenartig sein. Auch Einzelrippen sind bekannt.Heat exchanger tube packages belong to the prior art, in which the heat exchanger tubes having an elongated cross section are arranged in a row next to one another. The heat exchanger tubes have flat outer sides. Folded ribbed strips are provided between the outer sides of two adjacent heat exchanger tubes and extend over the entire length of the heat exchanger tube package. The folds can be rectangular, trapezoidal or wavy. Single ribs are also known.
Zur Herstellung eines solchen Wärmeaustauscherrohrpakets werden zunächst die Rippenbänder gefaltet oder Einzelrip- pen erzeugt sowie im Querschnitt U-förmige Rohrschalen hergestellt. Die Rohrschalen werden dann mit den Rippen¬ bändern oder Einzelrippen durch Schmelzschweißstrahlen, insbesondere Laserstrahlen, verbunden, die auf die Innen¬ seiten der Rohrschalen gerichtet werden. Anschließend werden die mit den Rippenbändern oder Einzelrippen ver¬ bundenen Rohrschalen entlang ihrer Längskanten zu Wärmeaustauscherrohren und dadurch zu einem kompletten Wärmeaustauscherrohrpaket verschweißt. Ein solches Wärraeaustauscherrohrpaket wird dann in ein Zinkbad ge- taucht. Hierdurch wird der notwendige Korrosionsschutz an den freien Oberflächen und die spaltenfreie Anlage der Gratbereiche der Rippenbänder bzw. der Einzelrippen an den Außenseiten der Rohrschalen zur Gewährleistung eines einwandfreien Wärmeübergangs erzielt.To produce such a heat exchanger tube package, the ribbed belts are first folded or individual fins are produced, and tube shells with a U-shaped cross section are produced. The tube shells are then connected to the ribbed strips or individual ribs by means of fusion welding beams, in particular laser beams, which are directed onto the inside of the tube shells. The tube shells connected to the ribbed strips or individual ribs are then welded along their longitudinal edges to form heat exchanger tubes and thereby to form a complete heat exchanger tube package. Such a heat exchanger tube package is then immersed in a zinc bath. This achieves the necessary corrosion protection on the free surfaces and the gap-free contact of the burr areas of the ribbed belts or the individual ribs on the outer sides of the pipe shells to ensure perfect heat transfer.
Das bekannte Verfahren setzt die Bereitstellung von auf¬ wendigen Laserstrahlschweißmaschinen voraus. Desweiteren müssen die vorgefertigten Rippenbänder bzw. Einzelrippen und Rohrschalen in mehreren Fertigungsschritten zusammen¬ gefügt und verschweißt werden. Schließlich ist es erfor- derlich, ein komplettes Wärmeaustauscherrohrpaket im Tauchbad zu verzinken. Dieses Tauchverzinken erfordert ebenfalls einen hohen apparativen und wärmetechnischen Aufwand.The known method presupposes the provision of complex laser beam welding machines. Furthermore, the prefabricated ribbed belts or individual ribs and pipe shells have to be joined and welded in several manufacturing steps. Finally, it is necessary to galvanize a complete heat exchanger tube package in the immersion bath. This dip galvanizing also requires a high level of equipment and heat technology.
Desweiteren sind Verfahren bekannt, bei denen Wärmeaus- tauscherrohrpakete aus Aluminium, ähnlich der beschriebe¬ nen Art in einem Ofen oder in einem Salzbad gelötet wer¬ den. Dies ist ebenfalls relativ aufwendig und erfordert einen hohen apparativen Aufwand, insbesondere was das notwendige flächige Andrücken der Rippen oder der Rippen¬ bänder gegen die Rohrflanken betrifft.Furthermore, methods are known in which heat exchanger tube packages made of aluminum, similar to the type described, are soldered in an oven or in a salt bath. This is also relatively complex and requires a lot of equipment, especially what that necessary flat pressing of the ribs or the ribbed strips against the pipe flanks concerns.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und Anordnungen zur wirtschaftlichen Verbindung von Rip- pen, insbesondere als Bestandteil von gefalteten Rippen¬ bändern, mit den Rohrschalen von einen langgestreckten Querschnitt aufweisenden Wärmeaustauscherrohren zu schaf¬ fen, die einen nur geringen gerätetechnischen Aufwand verlangen und in beliebiger Variation bei den Werkstoffen Stahl, Zink und Aluminium anwendbar sind.The invention has for its object to provide a method and arrangements for the economical connection of fins, in particular as a component of folded ribbed ribbons, with the tube shells of an elongated cross-section having heat exchanger tubes which require only a small outlay in terms of equipment and can be used in any variation for the materials steel, zinc and aluminum.
Die Lösung des das Verfahren betreffenden Teils der Auf¬ gabe wird erfindungsgemäß im Kennzeichen des Anspruchs 1 gesehen.The solution of the part of the task relating to the method is seen according to the invention in the characterizing part of claim 1.
Danach liegt der Kerngedanke in der Verwendung von Lotma- terial, das beim Zusammenfügen von Rippen, insbesondere als Bestandteil eines gefalteten Rippenbands, mit einer Rohrschale flächig zwischen die ebene Außenseite der Rohrschale und die angrenzenden Gratbereiche der Rippen eingebracht wird. Bei dem Lotmaterial kann es sich um eine in der Fläche geschlossene Lötfolie oder auch um eine gitterartige Lötmatte handeln. Desweiteren kommt so¬ genanntes "ALU-" bzw. "Zn-Braze" (Lötpaste) oder aber auch das sog. "Braze-Skin"-Verfahren (vorappliziertes Lotmaterial) zur Anwendung. Ferner ist eine Beschichtung aus schmelzbarem Lotmaterial denkbar, das einen im Ver¬ hältnis zum Basismaterial relativ niedrigen Schmelzpunkt aufweis .According to this, the core idea lies in the use of solder material which, when joining ribs, in particular as part of a folded ribbed band, is introduced with a tubular shell flatly between the flat outside of the tubular shell and the adjacent ridge regions of the ribs. The solder material can be a solder foil that is closed over the surface or a grid-like solder mat. Furthermore, so-called "ALU" or "Zn-Braze" (solder paste) or also the so-called "Braze-Skin" process (pre-applied solder material) is used. Furthermore, a coating of meltable solder material is conceivable, which has a melting point which is relatively low in relation to the base material.
Eine in der Fläche geschlossene Lötfolie gelangt vorteil¬ haft dann zur Anwendung, wenn sowohl die Rohrschale als auch die Rippen aus Stahl bestehen. In diesem Falle brau¬ chen lediglich die Rippen mit Zink oder Aluminium be¬ schichtet zu werden, um den notwendigen Korrosionswider¬ stand zu gewährleisten. Die ebene Außenseite der Rohr- schale wird beim Verbinden mit den Rippen durch die Löt¬ folie automatisch korrosionssicher beschichtet. Dieselbe Situation ergibt sich, wenn die Rippen aus Aluminium und die Rohrschale aus Stahl bestehen. Bei der Verwendung einer Lötmatte und einer stählernen Rohrschale ist es sinnvoll, wenn auch die Rohrschale zumindest bezüglich der Außenseite mit Zink oder Aluminium beschichtet ist.A solder foil that is closed over the surface is advantageously used when both the tube shell and the ribs are made of steel. In this case, only the ribs need to be coated with zinc or aluminum in order to ensure the necessary corrosion resistance. The flat outside of the pipe The shell is automatically coated in a corrosion-resistant manner when the ribs are connected to the ribs. The same situation arises when the fins are made of aluminum and the pipe shell is made of steel. When using a soldering mat and a steel tube shell, it makes sense if the tube shell is also coated with zinc or aluminum, at least with regard to the outside.
Das elektrische Potential des Lotmaterials sollte in etwa dem elektrischen Potential der Rippen bzw.einer beschich- teten Rohrschale entsprechen, um Korrosionen mit den da¬ mit verbundenen Nachteilen zu vermeiden.The electrical potential of the solder material should correspond approximately to the electrical potential of the fins or a coated pipe shell in order to avoid corrosion with the associated disadvantages.
Gemäß der Erfindung ist es denkbar, daß jeweils immer nur eine Rohrschale mit den Rippen, insbesondere den auf einer Seite eines Rippenbands befindlichen Gratbereichen, verbunden werden. Hierbei ist es zweckmäßig, die Rippen oberhalb der Rohrschale anzuordnen, so daß das verflüs¬ sigte Lotmaterial nicht abtropfen kann, sondern die nach oben gerichtete Außenseite der Rohrschale unter Verschluß sämtlicher Spalten abdeckt. Anschließend wird das Ganze u 180° gedreht und die Rippen werden mit einer weiteren Rohrschale verlötet.According to the invention, it is conceivable that only one pipe shell is connected to the ribs, in particular the ridge areas located on one side of a ribbed belt. It is expedient here to arrange the ribs above the pipe shell, so that the liquefied solder material cannot drip off, but rather covers the upward-facing outside of the pipe shell with the closure of all gaps. Then the whole thing is turned 180 ° and the fins are soldered to another pipe shell.
Vorstellbar ist aber auch eine Verfahrensvariante, bei der die Rippen gleichzeitig zwischen zwei Rohrschalen an¬ geordnet, Lotmaterial flächig zwischen insbesondere die Gratbereiche eines Rippenbands und den Außenseiten der Rohrschalen eingebracht, die Rippen, das Lotmaterial und die Rohrschalen aneinandergedrückt und die Rippen mit den Rohrschalen durch Verflüssigen des Lotmaterials mit an¬ schließendem Erstarren verbunden werden.However, a method variant is also conceivable in which the fins are simultaneously arranged between two pipe shells, solder material is introduced flat between in particular the ridge areas of a ribbed band and the outer sides of the pipe shells, the fins, the solder material and the pipe shells are pressed together and the fins with the pipe shells Liquefying the solder material with subsequent solidification.
Das Aufbringen der Schmelzwärme zum Verflüssigen des Lot¬ materials kann in verschiedener Weise erfolgen. Entspre¬ chend den Merkmalen des Anspruchs 2 ist es jedoch vor¬ teilhaft, wenn die Schmelzwärme von der Innenseite der Rohrschale aufgebracht wird. Dies kann beim Verbinden nur einer Rohrschale mit den Rippen zweckmäßig von unten er¬ folgen, so daß dann zum Verbinden einer weiteren Rohr¬ schale mit den Rippen das Ganze um 180° gedreht werden muß. Werden zwei Rohrschalen zur gleichen Zeit mit den Rippen verbunden, erfolgt das Aufbringen der Schmelzwärme sowohl von oben als auch von unten, d.h. in einer hori¬ zontalen oder ggf. auch in einer vertikalen Ebene, aber immer von den Innenseiten der Rohrschalen her.The heat of fusion for liquefying the solder material can be applied in various ways. According to the features of claim 2, however, it is advantageous if the heat of fusion from the inside of the Pipe shell is applied. This can expediently be done from below when connecting only one pipe shell to the ribs, so that the whole must then be rotated through 180 ° in order to connect another pipe shell to the ribs. If two pipe shells are connected to the fins at the same time, the heat of fusion is applied both from above and from below, ie in a horizontal or possibly also in a vertical plane, but always from the inside of the pipe shells.
Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird nach Anspruch 3 die Schmelzwärme flächig auf die In¬ nenseite der Rohrschale aufgebracht. Dies kann beispiels¬ weise mit Heizkörpern erfolgen, welche mit elektrischem Strom, z.B. induktiv, beaufschlagt und vollflächig mit den Innenseiten der Rohrschalen in Kontakt gebracht wer¬ den.According to a further embodiment of the invention, the heat of fusion is applied flatly to the inside of the pipe shell. This can be done, for example, with radiators which are powered by electrical current, e.g. inductively, acted upon and brought into full contact with the inside of the pipe shells.
Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 4 ist es auch vorstell¬ bar, daß die Schmelzwärme mit einem im Vergleich zum Schweißen weniger stark gebündelten Schmelzschweißstrahl, beispielsweise einem Laserstrahl, erzeugt wird. Diese breiten Strahlen werden dann mit relativ hoher Geschwin¬ digkeit streifenförmig in Längsrichtung und/oder Quer¬ richtung über die Innenseite der Rohrschale verfahren. Hierbei wird die Rohrschale breitspurig aufgewärmt. In- folge der Wärraeleitung wird dann auch das Lotmaterial ge¬ schmolzen und füllt durch intensive Kapillarwirkung die Spalte zwischen der Außenseite der Rohrschale und den Rippen, insbesondere den Gratbereichen eines Rippenbands, aus.According to the features of claim 4, it is also conceivable that the heat of fusion is generated with a fusion welding beam, for example a laser beam, which is less concentrated than welding. These broad jets are then moved in a strip-like manner in the longitudinal direction and / or transverse direction over the inside of the pipe shell at a relatively high speed. Here, the pipe shell is warmed up in a wide range. As a result of the heat conduction, the solder material is then also melted and fills the gaps between the outside of the tube shell and the fins, in particular the ridge areas of a fin band, through intensive capillary action.
Eine bevorzugte Ausführungsform zur Erzeugung der Schmelzwärme für das Lotmaterial wird in den Merkmalen des Anspruchs 5 gesehen. Danach erfolgt das Schmelzen des Lotmaterials ausschließlich durch Strahlungswärme, was zu einer besonders gleichmäßigen Verflüssigung des Lotmate¬ rials führt.A preferred embodiment for generating the heat of fusion for the solder material is seen in the features of claim 5. Thereafter, the soldering material is melted exclusively by radiant heat, which leads to leads to a particularly uniform liquefaction of the solder material.
Damit nach dem Verflüssigen des Lotmaterials und dem Ver¬ teilen in die Spalte zwischen den Rippen und der Rohr- schale eine schnelle Aushärtung des Lotmaterials bewirkt wird, können entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 6 die Rippen und die mit diesen verbundene Rohrschale mit Kühlgas, wie z.B. Luft oder Stickstoff, beaufschlagt wer¬ den. Das Kühlgas wird parallel zu den Seitenflächen der Rippen geführt. Es kann durch ein Gebläse erzeugt werden. Desweiteren kann zusätzlich zum Gebläse oder statt dessen auf der anderen Seite eine Absaugeinrichtung für das Kühlgas angeordnet werden. Mit dem Gebläse und/oder mit der Absaugeinrichtung können dann noch die in den Kanälen zwischen den Rippen befindlichen Partikel sowie die aggressiven Gase aus dem Lötvorgang entfernt werden.So that after the liquefaction of the solder material and the distribution into the gaps between the ribs and the pipe shell causes rapid hardening of the solder material, the ribs and the pipe shell connected to them can be cooled with cooling gas, such as e.g. Air or nitrogen are applied. The cooling gas is led parallel to the side surfaces of the fins. It can be generated by a blower. Furthermore, a suction device for the cooling gas can be arranged in addition to the blower or instead on the other side. The blower and / or the suction device can then be used to remove the particles located in the channels between the ribs and the aggressive gases from the soldering process.
Damit auch die Stirnseiten eines aus zwei Rohrschalen zu¬ sammengeschweißten Wärmeaustauscherrohrs gegen Korrosion geschützt sind, können gemäß Anspruch 7 die Stirnseiten mit Kappen abgedeckt werden. Hierbei kann es sich um Alu¬ miniumkappen oder um verzinkte Stahlkappen handeln, die dicht auf die Stirnseiten aufgebracht werden. Das Auf¬ bringen kann durch Klemmen oder Kleben erfolgen.So that the end faces of a heat exchanger tube welded together from two pipe shells are also protected against corrosion, the end faces can be covered with caps according to claim 7. These can be aluminum caps or galvanized steel caps which are applied tightly to the end faces. The application can take place by clamping or gluing.
Eine weitere Möglichkeit zur KorrosionsVerhinderung der Stirnseiten von aus zwei Rohrschalen gebildeten Wärmeaus¬ tauscherrohren sehen die Merkmale des Anspruchs 8 vor. Das Beschichten mit Aluminium oder Zink erfolgt insbeson¬ dere durch Metallspritzen.A further possibility of preventing the end faces of heat exchanger tubes formed from two tube shells from corrosion is provided by the features of claim 8. Coating with aluminum or zinc is carried out in particular by metal spraying.
Eine Lösung des gegenständlichen Teils der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe besteht in den Merkmalen des Anspruchs 9. Hierbei werden auf die Innenseite einer Rohrschale elektrisch induktiv beaufschlagbare Heizkörper flächig aufgelegt. Es können mehrere Heizkörper in mehre- ren Reihen hintereinander angeordnet sein. Über die Heiz¬ körper kann die notwendige Anpreßkraft der Rohrschale an ein Rippenband oder an Einzelrippen unter Eingliederung von flächig aufgebrachtem Lotmaterial (geschlossene Flä- ehe oder gitterartig) erzeugt werden.A solution to the objective part of the object on which the invention is based consists in the features of claim 9. In this case, radiators which can be subjected to electrical induction can be placed flat on the inside of a pipe shell. Multiple radiators in multiple ren rows can be arranged one behind the other. The necessary pressing force of the pipe shell on a ribbed belt or on individual ribs can be generated via the heating elements by incorporating solder material applied flat (closed surface or grid-like).
In diesem Zusammenhang ist es denkbar, daß die Rippen je¬ weils mit einer Rohrschale verbunden wird. Dabei werden die Heizkörper zweckmäßig nur von unten an die Rohrschale herangebracht. Auf diese Weise wird auch verhindert, daß flüssiges Lotmaterial unkontrolliert abtropfen kann.In this context, it is conceivable that the ribs are each connected to a pipe shell. The radiators are expediently brought up to the pipe shell only from below. This also prevents liquid solder material from dripping in an uncontrolled manner.
Eine andere Variante sehen die Merkmale des Anspruchs 10 vor. Danach werden gleichzeitig zwei Rohrschalen an die Gratbereiche an beiden Längskanten der Rippen unter Ein¬ gliederung von Lotmaterial herangebracht. In diesem Fall können dann die mit den Innenseiten der beiden Rohr¬ schalen in Kontakt befindlichen Heizkörper gleichzeitig erwärmt werden. Es ist aber auch möglich, daß nur die un¬ ten befindlichen Heizkörper erwärmt werden und die oberen Heizkörper als Gegenhalterungen dienen. Nach der Verbin- düng der einen Rohrschale mit den Rippen wird die gesamte Anordnung um 90° oder 180° gedreht und auch die andere Rohrschale mit den Rippen entsprechend verlötet.Another variant provides the features of claim 10. Thereafter, two pipe shells are simultaneously brought up to the ridge areas on both longitudinal edges of the ribs with the incorporation of solder material. In this case, the radiators in contact with the inner sides of the two tube shells can then be heated simultaneously. However, it is also possible that only the radiators located below are heated and the upper radiators serve as counter brackets. After connecting one pipe shell to the ribs, the entire arrangement is rotated by 90 ° or 180 ° and the other pipe shell is also soldered to the ribs accordingly.
Um die Heizkörper möglichst einfach gestalten zu können, damit sie ausschließlich die Funktion der Verflüssigung des Lotmaterials wahrnehmen, sieht die Erfindung entspre¬ chend Anspruch 11 vor, daß die Heizkörper in Fügevorrich¬ tungen gekamraert sind. Diese Fügevorrichtungen übernehmen das Aneinanderdrücken der Rippen, des Lotmaterials und der Rohrschale, während die Heizkörper ausschließlich zur Erzeugung der Schmelzwärme dienen. Das Andrücken einer¬ seits und der SchmelzVorgang andererseits sind dadurch voneinander getrennt. Entsprechend können die jeweiligen Vorrichtungen funktionsspezifisch ausgebildet werden. Die Relatiwerlagerung der Heizkörper zu den Fügevorrichtun- gen hat den weiteren Vorteil, daß nach dem Schmelzen des Lotmaterials die Heizkörper von den Rohrschalen abgehoben werden können, so daß keine weitere Wärmezufuhr durch Wärmeleitung erfolgt. Außerdem bleibt die Wärme in den aufgeheizten Heizkörpern weitgehend erhalten, da sie in den Fügevorrichtungen entsprechend gekammert sind. Für den nächstfolgenden Lötvorgang brauchen dann die Heizkör¬ per nicht noch mal von der Raumtemperatur auf die Schmelztemperatur aufgeheizt zu werden. Der Energieauf¬ wand wird verringert. Dadurch, daß die Heizkörper in den Fügevorrichtungen gekammert sind, sind sie auch gegen die aggressiven Dämpfe aus dem Lötvorgang geschützt.In order to be able to design the radiators as simply as possible so that they only perform the function of liquefying the solder material, the invention provides according to claim 11 that the radiators are chambered in joining devices. These joining devices take over the pressing of the ribs, the solder material and the pipe shell, while the radiators are used exclusively to generate the heat of fusion. The pressing on the one hand and the melting process on the other are separated from one another. Accordingly, the respective devices can be designed to be function-specific. The relative storage of the radiators to the joining devices gene has the further advantage that after the melting of the solder material, the radiators can be lifted off the pipe shells, so that no further heat is supplied by heat conduction. In addition, the heat in the heated radiators is largely retained because they are chambered accordingly in the joining devices. The radiators then do not need to be heated again from room temperature to the melting temperature for the next soldering operation. The energy expenditure is reduced. Because the radiators are chambered in the joining devices, they are also protected against the aggressive vapors from the soldering process.
Unabhängig davon, ob nun nur Heizkörper ohne Fügevorrich¬ tungen oder in Fügevorrichtungen gekammerte Heizkörper zur Anwendung gelangen, ist es auf jeden Fall von Vor¬ teil, wenn gemäß Anspruch 12 die Heizkörper und/oder die Fügevorrichtungen durch pneumatisch beaufschlagbare Zy¬ linder verlagerbar sind. Auch hydraulisch beaufschlagbare Zylinder sind einsetzbar.Regardless of whether only radiators without joining devices or radiators chambered in joining devices are used, it is in any case advantageous if the radiators and / or the joining devices can be moved by pneumatically actuated cylinders. Hydraulic cylinders can also be used.
Eine beschleunigte Aushärtung des Lotmaterials sowie eine Abführung der beim Löten sich in den Kanälen zwischen den Rippen evtl. absetzenden Partikel wird mit den Merkmalen des Anspruchs 13 erzielt. Das Kühlgas wird hierbei be¬ vorzugt durch ein Gebläse erzeugt, welches das Kühlgas quer zu einem Rippenband bzw. in Längsrichtung der Rippen durch die Kanäle drückt.An accelerated hardening of the solder material and a removal of the particles which may settle in the channels between the ribs during soldering is achieved with the features of claim 13. The cooling gas is preferably generated by a fan which pushes the cooling gas through the channels transversely to a ribbed belt or in the longitudinal direction of the ribs.
Zusätzlich kann entsprechend Anspruch 14 auf der anderen Seite eine Absaugvorrichtung installiert sein, welche das erwärmte Kühlgas entfernt. Eine solche Absaugvorrichtung kann auch statt des Gebläses vorgesehen sein.In addition, a suction device can be installed on the other side, which removes the heated cooling gas. Such a suction device can also be provided instead of the blower.
Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 15 sind die Rippen, jede Rohrschale, jeder Heizkörper, jede Fügevorrichtung und jeder den Heizkörpern und/oder den Fügevorrichtungen zugeordneter Zylinder in eine gestellartige Halterung in¬ tegriert. Diese Halterung ist um eine Längsachse um min¬ destens 180° drehbar. Die Drehbarkeit erweist sich immer dann als zweckmäßig, wenn nur eine Rohrschale mit Rippen verlötet wird. Zum Verlöten der auf der anderen Seite der Rippen angeordneten Rohrschale wird die Halterung um die Längsachse gedreht.According to the features of claim 15, the fins, each pipe shell, each radiator, each joining device and each of the radiators and / or the joining devices assigned cylinder integrated in a frame-like holder. This holder can be rotated by at least 180 ° about a longitudinal axis. The rotatability always proves to be expedient if only one pipe shell is soldered to the ribs. To solder the pipe shell arranged on the other side of the ribs, the holder is rotated about the longitudinal axis.
Eine weitere Lösung des gegenständlichen Teils der Erfin¬ dung wird in den Merkmalen des Anspruchs 16 gesehen. Da- nach wird die Erwärmung des Lotmaterials mit Hilfe einer Schmelzschweißstrahleinrichtung durchgeführt. Diese kann als Laserstrahleinrichtung ausgebildet sein. Durch ent¬ sprechendes Verfahren mindestens eines Laserstrahls ent¬ lang der Innenseiten der Rohrschalen in möglichst breit- spuriger Bahn wird das Lotmaterial aufgeschmolzen, so daß es nach dem Abschalten oder nach der Weiterbewegung des Schmelzschweißstrahls erstarren und dadurch die Rippen mit den Rohrschalen verbinden kann.A further solution of the part of the present invention is seen in the features of claim 16. The solder material is then heated using a fusion welding jet device. This can be designed as a laser beam device. The solder material is melted by a corresponding method of at least one laser beam along the inside of the tube shells in the broadest possible path so that it can solidify after switching off or after the fusion welding beam has moved on and thereby connect the ribs to the tube shells.
Die Anordnung gemäß den im Anspruch 17 aufgeführten Merk- malen erlaubt es, das Lotmaterial ausschließlich durch Strahlungswärme zu verflüssigen. Dazu gelangen Heizele¬ mente zur Anwendung, welche eine im Abstand zu den Heiz¬ elementen angeordnete Wärmeplatte aus einem geeigneten Material, z.B. Edelstahl oder Nickel, auf eine solche gleichmäßig über ihre gesamte Fläche verteilte Temperatur bringt, daß dann die Wärraeplatte Wärme durch Strahlung an die Rohrschale und damit an das Lotmaterial abgeben kann. Hierbei wird zunächst die mit den Rippen zu versehene Rohrschale im Abstand von der Wärmeplatte gehalten. Wäh- rend dieses Zeitraums wird die Wärmeplatte ausreichend aufgeheizt. Anschließend wird die Wärmeplatte so auf eine festgelegte Distanz an die mit den Rippen versehene Rohr¬ schale herangeführt, daß nunmehr die Strahlungswärme von der Wärmeplatte das Lotmaterial schmelzen kann. Nach demThe arrangement according to the features listed in claim 17 allows the solder material to be liquefied exclusively by radiant heat. For this purpose, heating elements are used which comprise a heating plate made of a suitable material, e.g. Stainless steel or nickel, brought to such a temperature evenly distributed over its entire surface that the heat plate can then emit heat by radiation to the pipe shell and thus to the solder material. Here, the pipe shell to be provided with the ribs is first kept at a distance from the heating plate. During this period, the heating plate is heated up sufficiently. The heating plate is then brought to the pipe shell provided with the ribs at a fixed distance in such a way that the radiant heat from the heating plate can now melt the solder material. After this
Verflüssigen des Lotmaterials wird die Warmeplatte wieder von der Rohrschale und den Rippen entfernt, so daß das Lotmaterial erstarren kann und auf diese Weise die Rippen mit der Rohrschale luftspaltfrei verbunden werden. Die Heizelemente sind insbesondere induktiv erwärmbar.The hot plate will liquefy again removed from the pipe shell and the fins so that the solder material can solidify and in this way the fins are connected to the pipe shell without an air gap. The heating elements can in particular be heated inductively.
Damit die von den Heizelementen erzeugte Wärme auch ein¬ wandfrei und ohne wesentlichen Verlust per Strahlung auf die Wärmeplatte übertragen werden kann, sind nach An¬ spruch 18 die Heizelemente zur Seite und nach unten hin mit einer keramischen Abschirmung versehen. Hierbei kann es sich insbesondere um eine Abschirmung aus AIO2 han¬ deln.So that the heat generated by the heating elements can also be transferred to the heating plate without radiation and without significant loss, the heating elements are provided with a ceramic shield to the side and downwards. This can in particular be a shield made of AIO2.
Entsprechend Anspruch 19 ist die keramische Abschirmung zweckmäßig von einem Stahlboden getragen. Auch die Sei¬ tenbereiche der Abschirmung sind von Stahlplatten abge- deckt. Dabei sind die Seitenbereiche der Abschirmung so hoch gezogen, daß bei der Übertragung der Strahlungswärme von den Heizelementen auf die Wärmeplatte keine Wärme seitlich abgeleitet wird.According to claim 19, the ceramic shield is expediently carried by a steel base. The side areas of the shield are also covered by steel plates. The side areas of the shield are raised so high that no heat is dissipated laterally when the radiant heat is transferred from the heating elements to the heating plate.
Der Stahlboden hat darüberhinaus die Aufgabe, die Wärme- platte so zu tragen, daß möglichst keine Wärmeenergie bei der Übertragung der Strahlungswärme von den Heizelementen auf die Wärmeplatte verloren geht. Zu diesem Zweck liegt entsprechend Anspruch 20 die Wärmeplatte auf relativ dün¬ nen Distanzstangen, die mit dem Stahlboden verbunden sind. Die Distanzstangen durchsetzen relativbeweglich sowohl die keramische Abschirmung als auch die Heizele¬ mente. Sie können am wärmeplattenseitigen Ende ange¬ spritzt sein, um einen nur punktuellen Kontakt mit der Wärmeplatte zu erreichen.The steel floor also has the task of supporting the heating plate in such a way that as little thermal energy as possible is lost when the radiant heat is transferred from the heating elements to the heating plate. For this purpose, the heating plate lies on relatively thin spacer bars which are connected to the steel base. The spacer rods move through both the ceramic shield and the heating elements in a relatively movable manner. They can be injection molded onto the end of the hotplate in order to achieve only selective contact with the hotplate.
Damit auch bei der Übertragung der Strahlungswärme von der Wärmeplatte auf die Rohrschale und damit auf das Lot¬ material möglichst wenig Strahlungswärme verloren geht, sind entsprechend Anspruch 21 eine Vielzahl von insbeson- dere endseitig angespitzten Stiften an der Wärmeplatte vorgesehen. Dadurch liegt die Rohrschale nur auf den Spitzen dieser Stifte, so daß die über diese Stifte über¬ tragene Wärme eine nur unbedeutende Größenordnung im Ver- gleich zu der von der Wärmeplatte auf die Rohrschale übertragenen Strahlungswärme ausmacht. Die Stifte sind beispielsweise in die Wärmeplatte fest eingesetzt.To ensure that as little radiant heat as possible is lost when the radiant heat is transferred from the heating plate to the pipe shell and thus to the solder material, their end-pointed pins provided on the hot plate. As a result, the tube shell lies only on the tips of these pins, so that the heat transferred via these pins is of only an insignificant magnitude compared to the radiant heat transferred from the heat plate to the tube shell. The pins are, for example, firmly inserted into the hot plate.
Zur Positionierung der Rohrschale relativ zur Wärmeplatte und zur Sicherstellung des Kontaktes der Rippen mit der Rohrschale sind entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 22 Stützstangen vorgesehen, die Bestandteil einer pneuma¬ tisch oder hydraulisch verlagerbaren Hubvorrichtung bil¬ den. Die Stützstangen durchsetzen relativbeweglich den Stahlboden, die keramische Abschirmung, die Heizelemente und die Wärmeplatte und sind an ihren freien Enden eben¬ falls bevorzugt angespitzt, so daß nur ein punktueller Kontakt zwischen den Stützstangen und der Rohrschale vor¬ handen ist.To position the pipe shell relative to the heating plate and to ensure the contact of the ribs with the pipe shell 22 support rods are provided according to the features of claim, which form part of a pneumatically or hydraulically displaceable lifting device. The support rods penetrate the steel base, the ceramic shield, the heating elements and the heating plate in a relatively movable manner and are also preferably pointed at their free ends, so that there is only a point contact between the support rods and the pipe shell.
Bei der Vorbereitung des Lötvorgangs werden die Stütz¬ stangen so weit in der Vertikalen relativ zur Wärmeplatte verlagert, daß die Rohrschale, das Lotmaterial und die Rippen ordnungsgemäß plaziert werden können. Während die¬ ser vorbereitenden Maßnahmen kann bereits die Aufheizung der Wärmeplatte über die Heizelemente erfolgen. Hierzu st es denkbar, daß auch der die keramische Abschirmung, die Heizelemente sowie die Wärmeplatte tragende Stahlbo¬ den durch pneumatisch oder hydraulisch beaufschlagbare Zylinder in der Vertikalen bewegbar ist. Ist die Aufhei- zung der Wärmeplatte vollzogen, werden der Stahlboden nach oben und/oder die Stütz'stangen abwärts bewegt, bis daß die Rohrschale mit den Rippen und dem Lotmaterial auf den Stiften zu liegen kommt und dann die Strahlungswärme ungehindert von der Wärmeplatte auf die Rohrschale und das Lotmaterial übergehen kann. Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnun¬ gen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:When preparing the soldering process, the support rods are displaced so far vertically relative to the heating plate that the pipe shell, the solder material and the ribs can be properly placed. During these preparatory measures, the heating of the heating plate can take place via the heating elements. To this end, it is conceivable that the steel base carrying the ceramic shield, the heating elements and the heating plate can also be moved vertically by means of pneumatically or hydraulically actuated cylinders. If the heating up wetting the heat plate completed, the steel bottom to top and / or the support to be 'bars moves downward, until the pipe shell with the ribs and the solder material comes to rest on the pins and then the radiant heat without hindrance from the heat plate to the Pipe shell and the solder material can pass over. The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments shown in the drawings. Show it:
Figur 1 im vertikalen schematischen Querschnitt eine Anordnung zum Verbinden eines gefalteten Rip¬ penbands mit den Rohrschalen eines Wärmeaus¬ tauscherrohrs;1 shows a vertical schematic cross section of an arrangement for connecting a folded ribbed belt to the tube shells of a heat exchanger tube;
Figur 2 in vergrößerter Darstellung eine den Lötvor¬ gang gemäß Figur 1 vorbereitende Montagesi¬ tuation eines Rippenbands mit zwei Rohrscha¬ len;FIG. 2 shows an enlarged illustration of an assembly situation of a fin strip with two tube shells, which prepares the soldering process according to FIG. 1;
Figur 3 einen vertikalen Längsschnitt durch die Dar¬ stellung der Figur 2 entlang der Linie Hi¬ llI;3 shows a vertical longitudinal section through the representation of FIG. 2 along the line III;
Figur 4 ausschnittsweise in verkleinertem Maßstab einen vertikalen Querschnitt durch ein Wärme¬ austauscherrohrpaket undFIG. 4 shows a section on a reduced scale of a vertical cross section through a heat exchanger tube packet and
Figur 5 einen vertikalen hälftigen schematischen Querschnitt durch eine weitere Anordnung zum Verbinden eines gefalteten Rippenbands mit den Rohrschalen eines Wärmeaustauscherrohrs.Figure 5 is a vertical half schematic cross section through a further arrangement for connecting a folded ribbed belt to the tube shells of a heat exchanger tube.
Mit 1 ist in der Figur 1 eine Anordnung zum Verbinden ei¬ nes rechteckförmig gefalteten stählernen Rippenbands 2 mit ebenen Außenseiten 3 von stählernen Rohrschalen 4, 5 als hälftige Bestandteile eines einen langgestreckten Querschnitt aufweisenden Wärmeaustauscherrohrs 6 bezeich¬ net (siehe auch Figur 4).1 in FIG. 1 designates an arrangement for connecting a steel ribbed belt 2 folded in a rectangular shape to flat outer sides 3 of steel pipe shells 4, 5 as halved components of a heat exchanger pipe 6 having an elongated cross section (see also FIG. 4).
Die Anordnung 1 umfaßt eine um eine horizontale Achse 7 um 360° drehbare und in verschiedenen Betriebspositionen arretierbare Halterung 8. Die Halterung 8 stützt sich auf Stütz- und Antriebsrollen 9 ab, die in einem ortsfestenThe arrangement 1 comprises a holder 8 which can be rotated through a horizontal axis 7 by 360 ° and can be locked in various operating positions. The holder 8 is supported Support and drive rollers 9 from that in a fixed
Gestell 10 drehbar gelagert sind. Der Antrieb für dieFrame 10 are rotatably mounted. The drive for the
Stütz- und Antriebsrollen 9 ist nicht näher veranschau¬ licht.Support and drive rollers 9 are not illustrated in more detail.
Zum Verbinden der U-förmigen Rohrschalen 4, 5 mit dem Rippenband 2 (siehe auch Figuren 2 und 3) enthält die Halterung 8 zwei Fügevorrichtungen 11, 12 mit jeweils zwei Längskammern 13. Die Fügevorrichtungen 11, 12 können in Längsrichtung gliederartig unterteilt sein. Sie sind durch pneumatisch beaufschlagbare Kolben-Zylinder-Ein¬ 0 richtungen 14 quer zu den Rohrschalen 4, 5 verlagerbar.To connect the U-shaped pipe shells 4, 5 to the ribbed belt 2 (see also FIGS. 2 and 3), the holder 8 contains two joining devices 11, 12, each with two longitudinal chambers 13. The joining devices 11, 12 can be divided in a longitudinal manner. They can be displaced transversely to the pipe shells 4, 5 by means of piston-cylinder devices 14 which can be acted upon pneumatically.
In den Längskammern 13 sind mit den Innenseiten 15 der Rohrschalen 4, 5 in flächigen Kontakt gelangende elek¬ trisch induktiv beaufschlagbare Heizkörper 16, 17 ange¬ ordnet. In Längsrichtung der Längskammern 13 sind mehrere 5 Heizkörper 16, 17 hintereinander vorgesehen.In the longitudinal chambers 13 are arranged with the inner sides 15 of the tubular shells 4, 5 coming in flat contact electrically inductively heatable radiators 16, 17. In the longitudinal direction of the longitudinal chambers 13, a plurality of 5 radiators 16, 17 are provided one behind the other.
Die Heizkörper 16, 17 sind durch pneumatisch beaufschlag¬ bare Kolben-Zylinder-Einrichtungen 18 in den Fügevorrich¬ tungen 11, 12 quer zu den Rohrschalen 4, 5 beweglich an¬ geordnet.The radiators 16, 17 are arranged to be movable transversely to the pipe shells 4, 5 by means of pneumatically actuated piston-cylinder devices 18 in the joining devices 11, 12.
Desweiteren ist der Figur 1 zu entnehmen, daß im Höhenbe- reich des Rippenbands 2 ein Gebläse 20 vorgesehen ist. Auf der gegenüberliegenden Seite der Halterung 8 ist eine Absaugvorrichtung 19 angeordnet. Das Gebläse 20 und/oder die Absaugvorrichtung 19 können ortsfest vorgesehen oder der Halterung 8 zugeordnet sein.Furthermore, it can be seen from FIG. 1 that a blower 20 is provided in the height range of the ribbed belt 2. A suction device 19 is arranged on the opposite side of the holder 8. The fan 20 and / or the suction device 19 can be provided in a stationary manner or assigned to the holder 8.
Zur Verbindung der aus den Figuren 1 bis 3 erkennbaren Rohrschalen 4, 5 mit dem Rippenband 2 werden zunächst die Rohrschalen 4, 5 und das Rippenband 2 in der aus den Fi¬ guren 1 bis 3 erkennbaren Relativzuordnung zusammenge- fügt. Dabei wird zwischen die flächigen Gratbereiche 21, 22 des Rippenbands 2 und die Außenseiten 3 der Rohrscha- len 4, 5 jeweils eine Lötfolie 23 aus ZnAlSi und Spuren¬ elementen eingegliedert. Diese Lötfolie 23 kann sich über die gesamte Länge der Rohrschalen 4, 5 und des Rippen¬ bands 2 oder nur über eine Teillänge erstrecken. In die- sem Fall werden mehrere Lötfolien 23 hintereinander ange¬ ordnet.To connect the pipe shells 4, 5 recognizable from FIGS. 1 to 3 with the ribbed belt 2, the pipe shells 4, 5 and the ribbed belt 2 are first put together in the relative assignment shown in FIGS. 1 to 3. In this case, between the flat burr regions 21, 22 of the ribbed belt 2 and the outer sides 3 of the pipe shell len 4, 5 each a solder foil 23 made of ZnAlSi and trace elements. This solder foil 23 can extend over the entire length of the tube shells 4, 5 and the ribbed strip 2 or only over a partial length. In this case, a plurality of solder foils 23 are arranged one behind the other.
Das Rippenband 2 ist vor dem Zusammenfügen mit Zinn be¬ schichtet worden. Die Rohrschalen 4, 5 sind unbeschich¬ tet.The ribbed belt 2 has been coated with tin before being joined together. The pipe shells 4, 5 are uncoated.
Nach dem losen Zuordnen von Rohrschalen 4, 5, Rippenband 2 und Lötfolien 23 werden diese Teile gemäß Figur 1 durch die den Fügevorrichtungen 11, 12 zugeordneten Kolben-Zy¬ linder-Einrichtungen 14 aneinandergepreßt. Hierbei bewir¬ ken die an den Innenseiten 15 der Rohrschalen 4, 5 zur Anlage gelangenden Stege 24 der Fügevorrichtungen 11, 12 eine weitgehend flächige Anlage der Außenseiten 3 der Rohrschalen 4, 5 an den Lötfolien 23 und damit an den Gratbereichen 21, 22 des Rippenbands 2.After the loose assignment of tube shells 4, 5, ribbed strip 2 and solder foils 23, these parts are pressed against one another according to FIG. 1 by the piston-cylinder devices 14 assigned to the joining devices 11, 12. Here, the webs 24 of the joining devices 11, 12 which come to rest on the inner sides 15 of the tubular shells 4, 5 bring about a largely flat contact of the outer sides 3 of the tubular shells 4, 5 with the solder foils 23 and thus with the burr regions 21, 22 of the ribbed strip 2nd
Außerdem werden gemäß Figur 1 die in der Darstellung obe- ren Heizkörper 17 mit Hilfe der Kolben-Zylinder-Einrich¬ tungen 18 an die Innenseite 15 der Rohrschale 5 gepreßt.In addition, as shown in FIG. 1, the radiators 17 shown above are pressed against the inside 15 of the pipe shell 5 with the aid of the piston-cylinder devices 18.
Gleichzeitig oder anschließend werden die unteren Heiz¬ körper 16 durch die Kolben-Zylinder-Einrichtungen 18 an die Innenseite 15 der Rohrschale 4 gefahren und dann mit elektrischem Strom beaufschlagt. Es wird eine Temperatur erzeugt, die der Schmelztemperatur der Lötfolie 23 ent¬ spricht. Hierdurch schmilzt die Lötfolie 23 und das Lot verteilt sich in die Spalten zwischen den Gratbereichen 21 des Rippenbands 2 und der Außenseite 3 der Rohrschale 4. Danach werden die unteren Heizkörper 16 abgeschaltet und entsprechend der Darstellung der Figur 1 durch die Kol¬ ben-Zylinder-Einrichtungen 18 von der Innenseite 15 der Rohrschale 4 abgehoben. Bei diesem Vorgang oder auch da- nach können das Gebläse 20 und/oder die Absaugvorrichtung 19 aktiviert werden, so daß die in den Kanälen 25 des Rippenbands 2 zwischen den Rippen 26 befindlichen Parti¬ kel (Figur 3) aus dem Lötvorgang sowie aggressive Gase herausgeblasen und ggf. abgesaugt werden. Außerdem er- starren die Lötstellen. Durch den Abstand der Heizkörper 16 von der Rohrschale 4 wird nicht nur das Erstarren des Lotmaterials gefördert, sondern es wird auch die Tempera¬ tur der Heizkörper 16 weitgehend aufrechterhalten, so daß sie beim nächstfolgenden Aufheizvorgang nicht wieder von der Raumtemperatur auf die Löttemperatur erwärmt werden müssen.Simultaneously or subsequently, the lower heating elements 16 are moved by the piston-cylinder devices 18 to the inside 15 of the pipe shell 4 and then subjected to electrical current. A temperature is generated which corresponds to the melting temperature of the solder foil 23. As a result, the solder foil 23 melts and the solder is distributed into the gaps between the burr regions 21 of the fin strip 2 and the outside 3 of the tube shell 4. Thereafter, the lower radiators 16 are switched off and lifted from the inside 15 of the pipe shell 4 by the piston-cylinder devices 18, as shown in FIG. 1. During this process or afterwards, the blower 20 and / or the suction device 19 can be activated so that the particles (FIG. 3) located in the channels 25 of the ribbed belt 2 between the ribs 26 are blown out of the soldering process as well as aggressive gases and vacuumed if necessary. In addition, the solder joints freeze. The spacing of the heating elements 16 from the pipe shell 4 not only promotes the solidification of the solder material, but also the temperature of the heating elements 16 is largely maintained, so that they do not have to be heated again from the room temperature to the soldering temperature during the next heating process .
Nach dem Verbinden der in der Figur 1 unteren Rohrschale 4 mit dem Rippenband 2 wird die gesamte Halterung 8 um 180° gedreht. Nunmehr werden auch die dann unteren Heiz- körper 17 mit elektrischem Strom beheizt und der Lötvor¬ gang in der vorstehend beschriebenen Weise durchgeführt. Das Rippenband 2 ist jetzt an beiden Gratbereichen 21, 22 mit den Rohrschalen 4, 5 verbunden.After connecting the lower tube shell 4 in FIG. 1 to the ribbed belt 2, the entire holder 8 is rotated by 180 °. Now the then lower radiators 17 are also heated with electrical current and the soldering process is carried out in the manner described above. The ribbed belt 2 is now connected to the pipe shells 4, 5 at both ridge areas 21, 22.
Nachdem die für ein Wärmeaustauscherrohrpaket notwendige Anzahl von Rippenbändern 2 mit Rohrschalen 4, 5 zusammen¬ gelötet worden sind, werden jeweils zwei Rohrschalen 4, 5 über ihre Längskanten 27 miteinander verschweißt. Es ent¬ steht dann das Wärmeaustauscherrohrpaket 28 gemäß Figur 4.After the number of fin strips 2 with tube shells 4, 5 required for a heat exchanger tube package has been soldered together, two tube shells 4, 5 are welded to one another via their longitudinal edges 27. The heat exchanger tube packet 28 according to FIG. 4 is then created.
um sowohl die Schweißnähte 29 als auch die daneben lie¬ genden Stirnseiten 30 der Wärmeaustauscherrohre 6 vor Korrosion zu schützen, können entsprechend Figur 4 die Stirnseiten 30 mit U-förmigen Kappen 31 aus Aluminium ab- gedeckt sein. Die Kappen 31 können aufgeklebt oder aufge¬ klemmt sein.In order to protect both the weld seams 29 and the adjacent end faces 30 of the heat exchanger tubes 6 from corrosion, the end faces 30 can be covered with U-shaped caps 31 made of aluminum in accordance with FIG. be covered. The caps 31 can be glued or clamped on.
Eine Alternative zu den Kappen 31 ist in der rechten Hälfte der Figur 4 dargestellt, wo die Stirnseiten 30 mit Aluminium oder Zink beschichtet sind. Dieses Beschichten kann auf dem Wege des Metallspritzens 32 erfolgen.An alternative to the caps 31 is shown in the right half of FIG. 4, where the end faces 30 are coated with aluminum or zinc. This coating can be done by means of metal spraying 32.
Bei der in der Figur 5 auszugsweise veranschaulichten An¬ ordnung zum Verbinden eines gefalteten Rippenbands 2 mit einer Rohrschale 4 oder 5 ist zunächst ein in der Verti- kalen verlagerbarer Stahlboden 33 vorgesehen. Die Verla¬ gerung erfolgt durch pneumatisch beaufschlagbare Kolben- Zylinder-Einrichtungen, die durch den Doppelpfeil 34 ver¬ anschaulicht sind.In the arrangement illustrated in part in FIG. 5 for connecting a folded ribbed belt 2 to a pipe shell 4 or 5, a steel base 33 which can be displaced in the vertical is initially provided. The displacement takes place by means of pneumatically actuated piston-cylinder devices, which are shown by the double arrow 34.
Der Stahlboden 33 trägt eine keramische Abschirmung 35 aus AIO2 mit einem etwa U-förmigen Querschnitt. Die äuße¬ ren Seitenflächen 36 der Abschirmung 35 sowie die Ober¬ flächen 37 und die Innenflächen 38 im oberen Bereich der Abschirmung 35 sind mit Stahlplatten 39, 40, 41 abge¬ deckt.The steel base 33 carries a ceramic shield 35 made of AIO2 with an approximately U-shaped cross section. The outer side surfaces 36 of the shield 35 as well as the surfaces 37 and the inner surfaces 38 in the upper region of the shield 35 are covered with steel plates 39, 40, 41.
Die Abschirmung 35 nimmt mehrere induktiv beheizbare Heizelemente 42 auf.The shield 35 accommodates several inductively heatable heating elements 42.
Mit Abstand A ist oberhalb der Heizelemente 42 eine aus Edelstahl oder Nickel bestehende Wärmeplatte 43 angeord¬ net, die auf mehreren Distanzstangen 44 abgestützt ist, welche die Heizelemente 42 und die Abschirmung 35 durch¬ setzen und im Stahlboden 33 verankert sind. Die Oberseite 45 der Wärmeplatte 43 verläuft etwa in der Ebene der Oberfläche 37 der Abschirmung 35.At a distance A, a heating plate 43 made of stainless steel or nickel is arranged above the heating elements 42 and is supported on a plurality of spacer rods 44, which pass through the heating elements 42 and the shield 35 and are anchored in the steel base 33. The top 45 of the heat plate 43 runs approximately in the plane of the surface 37 of the shield 35.
Die Wärmeplatte 43 ist mit einer Vielzahl von an ihren freien Enden angespitzen Stiften 46 versehen. Die SpitzenThe heating plate 43 is provided with a multiplicity of pins 46 which are tipped at their free ends. The peaks
47 erstrecken sich alle in derselben horizontalen Ebene. Außerdem sind randseitig der Wärmeplatte 43 Längskanäle 48 zur Aufnahme der Längskanten 27 der mit den gefalteten Rippenbändern 2 zu verlötenden Rohrschalen 4, 5 vorgese¬ hen.47 all extend in the same horizontal plane. In addition, along the edge of the heat plate 43, longitudinal channels 48 are provided for receiving the longitudinal edges 27 of the tube shells 4, 5 to be soldered to the folded ribbed strips 2.
Desweiteren ist der Figur 5 zu entnehmen, daß die Wärme¬ platte 43, die Heizelemente 42, die Abschirmung 35 und der Stahlboden 33 von Stützstangen 49 als Bestandteile einer Hubvorrichtung 50 durchsetzt werden. Auch die Hub¬ vorrichtung 50 ist durch mindestens eine pneumatisch oder hydraulisch beaufschlagbare Kolben-Zylinder-Einrichtung in der Vertikalen verlagerbar, welche durch einen Doppel¬ pfeil 51 veranschaulicht sind.Furthermore, it can be seen from FIG. 5 that the heating plate 43, the heating elements 42, the shield 35 and the steel base 33 are penetrated by support rods 49 as components of a lifting device 50. The lifting device 50 can also be displaced vertically by at least one pneumatically or hydraulically actuated piston-cylinder device, which is illustrated by a double arrow 51.
Zur Vorbereitung der Verlötung einer Rohrschale 4 mit einem Rippenband 2 wird die Wärmeplatte 43 so weit rela- tiv zu den Stützstangen 49 verfahren (strichpunktierte Linienführung) , daß während dieser Zeit die Heizelemente 42 induktiv erwärmt werden und durch Strahlung Wärme an die Wärmeplatte 43 abgeben können. Hat die Wärmeplatte 43 die notwendige Temperatur erreicht, wird die Wärmeplatte 43 an die Rohrschale 4 mit dem darauf angeordneten Lotma¬ terial (entsprechend der Darstellung der Figur 2) und dem Rippenband 2 herangefahren, bis die Rohrschale 4 mit ih¬ rer Innenseite 15 auf den Spitzen 47 der Stifte 46 zu liegen kommt und die Längskanten 27 in die Längskanäle 48 fassen. Die Stützstangen 49 werden dann noch etwas weiter abwärts bewegt, damit sie außer Kontakt mit der Rohr¬ schale 4 gelangen.To prepare the soldering of a pipe shell 4 with a ribbed belt 2, the heating plate 43 is moved relative to the support rods 49 (dash-dotted lines) so that the heating elements 42 are heated inductively during this time and can emit heat to the heating plate 43 by radiation . When the heating plate 43 has reached the necessary temperature, the heating plate 43 is moved up to the pipe shell 4 with the solder material arranged thereon (corresponding to the illustration in FIG. 2) and the ribbed belt 2 until the pipe shell 4 with its inside 15 on the Tips 47 of the pins 46 come to rest and grasp the longitudinal edges 27 in the longitudinal channels 48. The support rods 49 are then moved a little further downward so that they come out of contact with the tube shell 4.
Die Wärmeplatte 43 gibt nun durch Strahlung ihre Wärme an die Rohrschale 4 ab, so daß das Lotmaterial außenseitig der Rohrschale 4 verflüssigt wird. Nach dem Verflüssigen wird die Wärmeplatte 43 wieder verlagert, so daß das Lot¬ material erstarren kann und dadurch das Rippenband 2 mit der Rohrschale 4 luftspaltfrei verbindet. Die mit dem Rippenband 2 versehene Rohrschale 4 wird ent¬ fernt und der nächste Lötvorgang eingeleitet.The heat plate 43 now emits its heat to the tube shell 4 by radiation, so that the solder material on the outside of the tube shell 4 is liquefied. After the liquefaction, the heating plate 43 is displaced again, so that the solder material can solidify and thereby connect the ribbed belt 2 to the pipe shell 4 without an air gap. The pipe shell 4 provided with the ribbed band 2 is removed and the next soldering process is initiated.
Ansonsten kann die Anordnung gemäß Figur 5 wie die Anord¬ nung der Figuren 1 bis 3 betrieben werden, so daß nochma- lige Erläuterungen entbehrlich sein dürften. Otherwise, the arrangement according to FIG. 5 can be operated like the arrangement of FIGS. 1 to 3, so that further explanations may not be necessary.

Claims

1. Verfahren zum Verbinden von Rippen (26), insbesondere als Bestandteil eines gefalteten Rippenbands (2), mit einer ebenen Außenseite (3) einer Rohrschale (4, 5) als hälftiger Bestandteil eines einen langgestreckten Querschnitt aufweisenden Wärmeaustauscherrohrs (6) , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwi¬ schen die Gratbereiche (21, 22) der Rippen (26) und die Außenseite (3) der Rohrschale (4, 5) Lotmaterial (23) flächig eingebracht, anschließend die Gratberei¬ che (21, 22), das Lotmaterial (23) und die Rohrschale (4, 5) aneinandergedrückt, dann das Lotmaterial (23) durch Wärmezufuhr verflüssigt und letztlich durch Er¬ starren sowie Aushärten des Lotmaterials (23) die Rippen (26) mit der Außenseite (3) verbunden werden.1. A method for connecting fins (26), in particular as a component of a folded ribbed belt (2), with a flat outside (3) of a pipe shell (4, 5) as a half component of a heat exchanger tube (6) having an elongated cross section, characterized in that that between the ridge areas (21, 22) of the ribs (26) and the outside (3) of the pipe shell (4, 5) solder material (23) is introduced flat, then the ridge areas (21, 22), the solder material ( 23) and the pipe shell (4, 5) pressed together, then the solder material (23) is liquefied by the application of heat and, finally, the ribs (26) are connected to the outside (3) by solidification and hardening of the solder material (23).
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schmelzwärme für das Lotmaterial (23) von der Innenseite (15) der Rohrschale (4, 5) her aufgebracht wird.2. The method of claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the heat of fusion for the solder material (23) from the inside (15) of the pipe shell (4, 5) is applied.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schmelzwärme für das Lotmaterial (23) flächig auf die Innenseite (15) der Rohrschale (4, 5) aufgebracht wird.3. The method of claim 1 or 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the heat of fusion for the solder material (23) is applied flat to the inside (15) of the pipe shell (4, 5).
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schmelzwärme für das Lotmaterial (23) streifenförmig auf die In¬ nenseite (15) der Rohrschale (4, 5) aufgebracht wird.4. The method according to claim 1 or 2, that the heat of fusion for the solder material (23) is applied in strips to the inside (15) of the pipe shell (4, 5).
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schmelzwärme für das Lotmaterial (23) durch auf die Innenseite (15) der Rohrschale (4, 5) gerichtete Wärmestrahlung auf¬ gebracht wird.5. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the heat of fusion for the solder material (23) by on the inside (15) the tube shell (4, 5) is directed directed heat radiation.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß nach dem Verbinden der Rippen (26) mit wenigstens einer Rohrschale (4, 5) die Rippen (26) und die Rohrschale (4, 5) mit Kühlgas beaufschlagt werden.6. The method according to any one of claims 1 to 5, so that after connecting the ribs (26) with at least one pipe shell (4, 5), the ribs (26) and the pipe shell (4, 5) are acted upon with cooling gas.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß nach dem Verbinden zweier Rohrschalen (4, 5) zu einem Wär¬ meaustauscherrohr (6) dessen Stirnseiten (30) mit Kappen (31) abgedeckt werden.7. The method according to any one of claims 1 to 6, so that after connecting two pipe shells (4, 5) to a heat exchanger pipe (6), its end faces (30) are covered with caps (31).
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß nach dem Verbinden zweier Rohrschalen (4, 5) zu einem Wär¬ meaustauscherrohr (6) dessen Stirnseiten (30) mit ei¬ ner Beschichtung (32) aus Zink oder Aluminium verse¬ hen werden.8. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that after connecting two pipe shells (4, 5) to a heat exchanger tube (6) the end faces (30) with a coating (32) of zinc or aluminum verse ¬ hen.
9. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 6 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine Rohrschale (4, 5) durch wenigstens einen mit ihrer Innenseite (15) in flächigen Kontakt bringbaren Heizkörper (16, 17) an einen mit Lotmaterial (23) flächig abgedeckten Gratbereich (21, 22) der Rippen (26) andrückbar ist.9. Arrangement for performing the method according to one of claims 1 to 3 or 6 to 8, characterized in that a pipe shell (4, 5) by at least one with its inside (15) in flat contact radiators (16, 17) to one burr region (21, 22) of the ribs (26), which is covered flat with solder material (23), can be pressed.
10. Anordnung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwei Rohrschalen (4, 5) durch mit ihren Innenseiten (15) in flächigen Kon¬ takt bringbare Heizkörper (16, 17) an die einander abgewandten und mit Lotmaterial (23) flächig ab¬ gedeckten Gratbereiche (21, 22) der Rippen (26) an¬ drückbar sind. 10. The arrangement according to claim 9, characterized in that two pipe shells (4, 5) by their inner sides (15) in flat Kon¬ contact radiators (16, 17) facing away from each other and covered with solder material (23) area covered Burr areas (21, 22) of the ribs (26) can be pressed.
11. Anordnung nach Anspruch 9 oder 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß jeder Heizkörper (16, 17) in einer quer zu einer Rohrschale (4, 5) be¬ wegbaren sowie an die Innenseite (15) der Rohrschale (4, 5) andrückbaren Fügevorrichtung (11, 12) gekam¬ mert und zur Fügevorrichtung (11, 12) relativbewegbar ist.11. Arrangement according to claim 9 or 10, characterized in that each radiator (16, 17) in a transverse to a pipe shell (4, 5) be¬ movable and on the inside (15) of the pipe shell (4, 5) pressable joining device ( 11, 12) chambered and movable relative to the joining device (11, 12).
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß jeder Heizkörper (16, 17) und jede Fügevorrichtung (11, 12) durch pneumatisch beaufschlagbare Zylinder (14, 18) verlagerbar sind.12. Arrangement according to one of claims 9 to 11, so that each heating element (16, 17) and each joining device (11, 12) can be displaced by pneumatically actuated cylinders (14, 18).
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Rippen (26) und jede mit diesen verbundene Rohrschale (4, 5) in Längsrichtung der zwischen den Rippen (26) ausgebildeten Kanäle (25) mit Kühlgas beaufschlagbar sind.13. Arrangement according to one of claims 9 to 12, so that the ribs (26) and each tube shell (4, 5) connected to them can be acted upon with cooling gas in the longitudinal direction of the channels (25) formed between the ribs (26).
14. Anordnung nach Anspruch 13, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t, daß das erwärmte Kühlgas ab- saugbar ist.14. Arrangement according to claim 13, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t that the heated cooling gas can be extracted.
15. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine die Rippen (26), die Rohrschalen (4, 5), die Heiz- körper (16, 17), die Fügevorrichtungen (11, 12) und die Zylinder (14, 18) aufnehmende Halterung (8) um eine horizontale Achse (7) um mindestens 180° drehbar ist.15. Arrangement according to one of claims 9 to 14, characterized in that one of the ribs (26), the pipe shells (4, 5), the heating element (16, 17), the joining devices (11, 12) and the cylinder ( 14, 18) receiving bracket (8) about a horizontal axis (7) is rotatable by at least 180 °.
16. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 oder 6 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das zwischen die Rippen (26) und eine an diese angedrückte Rohrschale (4, 5) flächig eingebrachte Lotmaterial (23) durch auf die Innenseite (15) der Rohrschale (4, 5) gerich¬ tete Schmelzschweißstrahlen in den flüssigen Zustand überführbar ist.16. Arrangement for performing the method according to one of claims 1, 2, 4 or 6 to 8, characterized in that between the ribs (26) and a pressed against this pipe shell (4, 5) solder material (23) introduced into the surface can be converted into the liquid state by fusion welding jets directed towards the inside (15) of the pipe shell (4, 5).
17. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 5 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Rohrschale (4, 5) mit ihrer Innenseite (15) gegenüber einer Wärme¬ platte (43) distanziert ist, welche durch im Abstand (A) angeordnete Heizelemente (42) mit Strahlungswärme aufheizbar ist.17. Arrangement for performing the method according to one of claims 1, 2 or 5 to 8, characterized in that the tube shell (4, 5) with its inside (15) is spaced apart from a heat plate (43), which by spaced (A) arranged heating elements (42) can be heated with radiant heat.
18. Anordnung nach Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Heizelemente (42) zur Seite und nach unten hin mit einer kerami- sehen Abschirmung (35) ummantelt sind.18. Arrangement according to claim 17, so that the heating elements (42) are encased to the side and downwards with a ceramic shield (35).
19. Anordnung nach Anspruch 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die keramische Ab¬ schirmung (36) von einem Stahlboden (33) getragen ist.19. The arrangement according to claim 18, so that the ceramic shield (36) is carried by a steel base (33).
20. Anordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Wärmeplatte (43) durch mit dem Stahlboden (33) ver¬ bundene Distanzstege (44) getragen ist.20. Arrangement according to one of claims 17 to 19, so that the heating plate (43) is carried by spacer webs (44) connected to the steel base (33).
21. Anordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Rohrschale (4, 5) von an der Wärmeplatte (43) vorge¬ sehenen Stiften (46) getragen ist.21. Arrangement according to one of claims 17 to 20, so that the tube shell (4, 5) is carried by pins (46) provided on the heating plate (43).
22. Anordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Rohrschale (4, 5) auf in Richtung ihrer Längsachse verlagerbaren Stützstangen (49) gelagert ist. 22. Arrangement according to one of claims 17 to 21, so that the tube shell (4, 5) is mounted on support rods (49) which can be displaced in the direction of its longitudinal axis.
EP95906884A 1994-01-26 1995-01-24 Method of soldering ribs to a half-section pipe and a device for carrying out said method Withdrawn EP0690762A1 (en)

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