SE449307B

SE449307B - Forfarande for framstellning av en vermevexlare vilken innefattar ett platt metallror med ett flertal fluidkanaler och samlingsror forenade med motstaende endar av det platta roret

Info

Publication number: SE449307B
Application number: SE8406167A
Authority: SE
Inventors: M Koisuka; H Aoki
Original assignee: Sanden Corp
Priority date: 1984-12-04
Filing date: 1984-12-05
Publication date: 1987-04-27
Also published as: SE8406167L; GB2167699B; FR2574533A1; SE8406167D0; GB8430615D0; US4678112A; FR2574533B1; GB2167699A

Description

449 307 Det platta röret och kylflänsenheterna är framställda av mate- rial med hög värmeledningsförmåga, såsom aluminiumlegeringar.

Vanligtvis är det serpentinslingformade platta röret framställt av en aluminiummetall som innefattar 99 vikt-% eller mer Al, exempelvis AA (Aluminium Association, USA) 1050, som innefattar 0,25 vikt-% eller mindre Si, 0,40 vikt-% eller mindre Fe, 0,05 vikt-% eller mindre Cu, 0,05-vikt-% eller mindre Mn, 0,05 vikt-% eller mindre Mg, 0,05 vikt-% eller mindre Zn, 0,03 vikt-% eller mindre Ti samt 99,50 vikt-% eller mer Al, eller AA 3003, som in- nefattar 0,6 vikt-% eller mindre Si, 0,7 vikt-% eller mindre Fe, 0,05-0,20 vikt-% Cu, 1,0-1,5 vikt-% Mn, 0,10 vikt-% eller mindre Zn och resten Al. Den korrugerade kylflänsenheten är framställd av en hårdlodpläterad plåt av aluminiumlegering med en metallkär- na av exempelvis AA 3003 med en plätering av hårdlodmetall av aluminiumlegering, såsom AA 4343, 4045 eller 4047 (som innefat- tar 0,30 vikt-% eller mindre Cu, 5-13 vikt-% Si, 013 VÜﬁT% el-lﬁﬂd' reíre, 0,15 vikt-% eller mindre Mn, upp till 0,1 vikt-% Mg, 0,20 vikt-% eller mindre Zn, upp till 0,20 vikt-% Ti och resten i hu- vudsak Al).

De korrugerade kylflänsenheterna av hårdlodpläterad plåt av alu- miniumlegering sammansättes med det serpentinslingformade platta röret av aluminiumlegering, varefter de insättes i en lödugn.

De korrugerade kylflänsenheterna förenas därigenom medelst hård- lödning med det platta röret.

Samlingsrören är vanligtvis framställda av en hårdlodpläterad plåt av aluminiumlegering i likhet med den korrugerade kylfläns- enheten. Samlingsrören anbringas på det platta röret innan in- föringen i lödugnen. Samlingsrören bringas därigenom att förenas medelst hårdlödning med det platta röret vid samma lödningspro- cess som när de korrugerade kylflänsenheterna fästes på det plat- ta röret.

Därefter förenas inloppsröret och utloppsröret med respektive samlingsrör, exempelvis genom TIG-svetsning under upprätthållan- de av förutbestämda lägen hos rören.

Vid hârdlödning av samlingsrören på det platta röret i ett till- , _ i ,....,__..._._. lqà-q-É-í ...______. _______:._____i.._. . ._ 449 307 stånd då samlingsrören är belägna på en nivå under det platta röret strömmar den smälta hårdlodmetallen nedåt längs ytan av samlingsrören, varvid hârdlodmetallen ej i tillräcklig grad anbringas på fogdelarna mellan samlingsrören och det platta rö- ret. Till följd härav erhålles ingen tillförlitlig fog mellan samlingsröret och det platta röret.

Vid det kända förfarandet är det vidare svårt att förena och sammanfoga inloppsröret och utloppsröret med respektive samlings- rör under bibehållande av förutbestämda lägen hos rören.

Det är därför ett ändamål med föreliggande uppfinning att före- slå ett förfarande för tillförlitlig och enkel sammanfogning och förening av ett samlingsrör med ena änden av ett platt rör under framställningen av en värmeväxlare som har ett platt rör med ett flertal fluidströmningskanaler och samlingsrör fästa på de mot- satta ändarna av det platta röret.

Det är ett annat ändamål med föreliggande uppfinning att åstad- komma ett förfarande för framställning av en värmeväxlare med ett platt rör med ett flertal fluidströmningskanaler, samlings- rör som är fästa på de motsatta ändarna av det platta röret samt ett inloppsrör och ett utloppsrör som är förbundna med respekti- ve samlingsrör, varvid inlopps- och utloppsrören i förväg är utformade i ett stycke med motsvarande samlingsrör.

Föreliggande uppfinning avser ett förfarande för framställning av en värmeväxlare, vilken innefattar ett platt metallrör av en aluminiumlegering med ett flertal fluidkanaler, samt samlings- rör förenade med motstående ändar av det platta röret. Förfaran- det enligt uppfinningen kännetecknas av att man iordningställer det platta röret, samlingsrören av en aluminiumlegering samt hårdlodelement av en hårdlodmetall av en aluminiumlegering, vil- ka samlingsrör vart och ett har ett axiellt spår för mottagande av en ände av det platta röret, varvid varje hårdlodelement in- nefattar en bågformigt krökt plattdel med en långsträckt öppning och en platt hylsdel, som skjuter ut från en utsida av den båg- formigt krökta plattdelen, vilken hylsdel har en ihålig del, som är ansluten till den långsträckta öppningen, varvid den ihåliga delen och den långsträckta öppningen har en inre kontur som är 449 307 något större än den.yttre konturen av det platta röret, att man inskjuter var och en av de motsatta ändarna av det platta röret i hylsdelen och den långsträckta öppningen hos varje hârdlod- element och därefter inskjuter vardera änden av det platta rö- ret i varje samlingsrör genom det axiella spåret samt håller var- je bâgformigt krökt del i anliggning mot utsidan av varje sam- lingsrör, varefter man upphettar hårdlodelementen tillsammans med det platta rörets ändpartier och samlingsrören för att smäl- ta hårdlodelementen så att samlingsrören förenas och hârdlödes med de motsatta ändpartierna av det platta röret.

Eftersom samlingsröret ej är framställt av hårdlodpläterad plåt utan vanlig metall liknande det platta röret och inloppsröret eller utloppsröret som är förenat med samlingsröret, kan inlopps- röret och utloppsröret i enlighet med föreliggande uppfinning i förväg vara format i ett stycke med motsvarande samlingsrör.

Anslutningen och föreningen av inlopps- och utloppsrören med mot- svarande samlingsrör kan därför undvaras.

Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bifo- gade ritningar, där fig. 1 är en perspektivvy av en typisk vär- meväxlare av serpentintyp enligt föreliggande uppfinning, fig. 2 är en tvärsektionsvy som visar en känd hårdlödningsprocess av ett samlingsrör och ett platt rör, fig. 3 är en perspektivvy av ett samlingsrör som användes vid utföringsformen i fig. 1, fig. 4 är en perspektivvy av ett hårdlodelement som användes vid förelig- gande uppfinning, fig. 5 är en perspektivvy som visar hårdlöd- ningen av ett samlingsrör och ett platt rör i enlighet med före- liggande uppfinning, fig. 6 är en perspektivvy av en annan värme- växlare av serpentintyp framställd i enlighet med föreliggande uppfinning och fig. 7 är en perspektivvy som visar hårdlödningen av ett inlopps- eller utloppsrör med ett platt rör vid framställ- ningen av värmeväxlaren i fig. 6.

I fig. 1 visas en värmeväxlare enligt en utföringsform av före- liggande uppfinning som har generellt formen av en typisk värme- växlare av serpentintyp. Värmeväxlaren innefattar ett serpentin- slingformat platt än-1 avexempelvis en aluminiumlegering AA 1050. '449 307 Korrugerade kylflänsenheter 2 är framställda av exempelvis hård- lodpläterad plåt av aluminiumlegering med en metallkärna av AA 3003 med en plätering av hårdlodmetall AA 4045 av aluminiumlege- ring (som innefattar 0,30 vikt-% eller mindre Cu, 9,0-11 vikt-% Si, 0,8 vikt-% eller mindre Fe, 0,05 vikt-% eller mindre Mn, 0,05 vikt-% eller mindre Mg, 0,10 vikt-% eller mindre Zn, 0,20 vikt-% eller mindre Ti samt resten i huvudsak Al)- De korrugera- de kylflänsenheterna 2 är belägna i utrymmena mellan intilliggan- de parallella delar av det serpentinslingformade platta röret 1.

De- korrugerade kylflänsenheterna är genom hårdlödning förenade med det platta röret 1 genom uppvärmning av detta rör och kyl- flänsenheterna i detta sammansatta tillstånd i en lödugn för smältning av pläteringsmetallen hos den hårdlodpläterade plåten.

Två samlingsrör 3 och 4 är fast monterade på de motsatta ändpar- tierna av det platta röret 1, så att ett flertal fluidströmnings- kanaler i detta platta rör kommunicerar med det inre av samlings- rören 3 och 4. Varje samlingsrör 3 och 4 har en öppen ände och en sluten ände. Ett inloppsrör 5 och ett utloppsrör 6 är inskjutna i de öppna ändarna hos respektive samlingsrör 3 och 4 och förena- de med dessa i förutbestämda lägen.

För att hârdlöda varje samlingsrör på det platta röret är det ti- dig/are känt att utforma varje samlingsrör av en hårdlodpläterad plåt av aluminiumlegering liknande den hos den korrugerade kyl- flänsenheten. I fig. 2 är varje med 11 betecknat samlingsrör för- sett med en axiellt långsträckt öppning eller slits 31' och 41' i den vägg, i vilken det motsvarande ändpartiet av det platta rö- ret är inskjutet. I detta tillstånd upphettas samlingsröret 11 och det platta röret 1 i en lödugn så att delarna därigenom för- enas med varandra genom hårdlödning. Fastsättningen av de korru- gerade kylflänsenheterna 2 på det platta röret 1 och föreningen av varje samlingsrör 11 med det platta röret 1 utföres i samma hårdlödningsprocess efter en försammansättning av de korrugerade kylflänsenheterna och samlingsrören med det platta röret.

Efter hårdlödningen av varje samlingsrör 11 med det platta röret inskjutes ínloppsröret 5 och utloppsröret 6 i samlingsrören 11, som redan är fastlödda på det platta röret 1, och förenas med des- 449 307 sa exempelvis medelst TIG~svetsning, såsom nämnts ovan. Det för- ut kända förfarandet har följande problem vid hårdlödningen av samlingsrören på det platta röret och vid föreningen av inlopps- eller utloppsrören med motsvarande samlingsrör.

Om hârdlödningen av samlingsrören på det platta röret utföres i ett tillstånd då varje samlingsrör 11 hâlles på en lägre nivå än det platta röret, såsom visas i fig. 2, strömmar smält pläterings- V metall ned längs ytorna av samlingsröret 11, såsom visas vid 12 i figuren. Samlingsröret 11 förenas därför ej på tillförlitligt sätt med det platta röret, såsom angivits ovan.

Vidare är sammanfogningen av inlopps- eller utloppsröret med det motsvarande samlingsröret svår på grund av att varje rör måste hållas i ett förutbestämt läge under operationen. Om inlopps- eller utloppsröret rör sig från det förutbestämda läget,kommer en fri ände av röret, som är försedd med kopplingsorgan (visat vid 7a och 7b i fig. 1) för anslutning till ett yttre fluidrör, ej att inta ett förutbestämt läge med avseende på värmeväxlar- kroppen.

Enligt föreliggande uppfinning löses det första problemet.

Såsom visas i fig. 3 är varje samlingsrör 3 och 4 framställt av en aluminiumlegering, exempelvis AA 1050 eller AA 3003 och har ett axiellt spår 31 och 41 för mottagande av ändpartiet av det platta röret 1.

Såsom visas i fig. 4 är ett hårdlodelement 8 framställt av en hårdlodmetall av en aluminiumlegering. Hårdlodelementet 8 har en bågformigt krökt plattdel 81 som motsvarar den cylindriska ut- sidan av varje samlingsrör 3 och 4. Den bågformigt krökta platt- delen 81 är försedd med en avlång öppning 82, som motsvarar det axiella spåret 31 och 41 i samlingsrören 3 och 4. En slät hyls- del 83 skjuter ut från ena sidan av den bågformigt krökta platt- delen 81 med en ihålig del ansluten till det avlånga hålet 82. fu Enligt fig. 5 utföres hårdlödningen av varje samlingsrör 3 och 2 4 med det platta röret 1 genom att en ände av det senare inskju- tes i hylsdelen 83, så att den skjuter ut från den motsatta sidan 44-9 307 av hårdlodelementet 8 genom det avlånga hålet 82, och att man inskjuter den utskjutande änden av det platta röret 1 i det axi- ella spåret 31 (41) i motsvarande samlingsrör 3 (4) samt bringar den bâgformigt krökta plattdelen 81 i anliggning mot utsidan av samlingsröret 3 (4), såsom visas i fig. 5, varefter man upphettar hårdlodelementet 8 tillsammans med det platta röret och samlings- rören 3 och 4'så att hârdlodelementet 8 smälter. Härigenom erhål- les en tillförlitlig hårdlödning av samlingsrören 3 och 4 på det platta röret 1.

Det inses lätt att föreningen av de korrugerade kylflänsenheterna 2 med det platta röret 1 och föreningen av varje samlingsrör 3 och 4 med det platta röret 1 likaså kan utföras vid en och samma hårdlödningsprocess i enlighet med detta förfarande, efter för- sammansättning av de korrugerade kylflänsenheterna, samlingsrö- ren och hårdlodelementen med det platta röret.

Efter hårdlödningsprocessen förenas inloppsröret 5 och utloppsrö- ret 6 med respektive samlingsrör 3 och 4 på liknande sätt som ti- digare är känt, så att värmeväxlaren fullbordas såsom visas i fig. 1.

Eftersom inlopps- och utloppsröret förenas med motsvarande sam- lingsrör efter hârdlödningsprocessen, löses vid detta utförande ej det andra problemet hos den kända tekniken.

Eftersom samlingsröret ej är framställt av hârdlodpläterad plåt utan av en vanlig aluminiumlegering, kan samlingsröret vid för- eningen av detta med det platta röret i enlighet med föreliggande uppfinning utformas i ett stycke med inlopps- och utloppsröret.

Det inses därför att det andra problemet kan lösas med ett så- dant inlopps- och utloppsrör med en samlingsrördel och en inlopps- och utloppsrördel utformade i ett stycke.

Enligt fig. 6 och 7 är en inloppsrördel 9a och en samlingsrördel 9b i förväg formade i ett stycke med varandra av en aluminiumle- gering såsom AA 3003 till bildande av en enda del som ett inlopps- rör 9, medan ett utloppsrör 10 likaså är format av AA 3003 med en utloppsrördel 10a och en samlingsrördel 10b utformad i ett styc- ke med utloppsrördelen.

Claims

449 307 Varje samlingsrördel 9b och 10b är försedd med ett axiellt spår liknande spåret 31 i fig. 3. Det platta röret 1 och hårdlodelementet 8 enligt_fig. 4 samman- sättes med samlingsrördelen 9b (10b), såsom visas i fig. 7, på ett ; liknande sätt som vid utförandet enligt fig. 5. Därefter upphet- tas hårdlodelementet 8 tillsammans med samlingsrördelen 9b (10b) och det platta röret 1 för smältning av hårdlodelementet 8. In- loppsröret 9 och utloppsröret 10 förenas därigenom med det platta röret 1 och värmeväxlaren får det i fig. 6 visade utseendet. Eftersom det icke är nödvändigt att förbinda inlopps- och utlopps- röret med samlingsröret efter hårdlödningsprocessen undanröjes vid detta utförande ovannämnda andra problem. Patentkrav

1. Förfarande för framställning av en värmeväxlare, vilken in- nefattar ett platt metallrör (1) av en aluminiumlegering med ett flertal fluidkanaler, samt samlingsrör (3, 4; 9, 10) förenade med motstående ändar av det platta röret (1), k ä n n e t e c k - n a t av att man iordningställer det platta röret, samlingsrören av en aluminiumlegering samt hårdlodelement (8) av en hårdlod- metall av en aluminiumlegering, vilka samlingsrör vart och ett har ett axiellt spår (31, 41) för mottagande av en ände av det platta röret (1), varvid varje hårdlodelement (8) innefattar en bågformigt krökt plattdel (81) med en långsträckt öppning (82) och en platt hylsdel (83), som skjuter ut från en utsida av den bågformigt krökta plattdelen (81), vilken hylsdel har en ihålig del, som är ansluten till den lângsträckta öppningen (82), var- vid den ihåliga delen och den långsträckta öppningen har en in- re kontur som är något större än den yttre konturen av det plat- ta röret (1), att man inskjuter var och en av de motsatta ändar- na av det platta röret (1) i hylsdelen (83) och den lângsträckta öppningen (82) hos varje hårdlodelement (8) och därefter inskju- ter vardera änden av det platta röret (1) i varje samlingsrör (3, 4; 9, 10) genom det axiella spåret (31, 41) samt håller var- lf, 1) 449 307 je bâgformigt krökt del (81) i anliggning mot utsidan av varje samlingsrör, varefter man upphettar hârdlodelementen (8) tillsam- mans med det platta rörets (1) ändpartier och samlingsrören för att smälta hårdlodelementen så att samlingsrören förenas och hård- lödes med de motsatta ändpartierna av det platta röret (1).

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att samlingsrören (9, 10) förses med en inloppsrördel (9a) och en ut- loppsrördel (10a).

3. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att ett av samlingsrören (9) formas med en inloppsrördel (9a) i ett stycke med det ena samlingsröret (9).

4. Förfarande enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att det andra av samlingsrören (10) formas med en utloppsrördel (10a) i ett stycke med det andra samlingsröret (10).

5. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att det platta röret (1) i förväg formas serpentinslingformigt, att korrugerade kylflänsenheter (2) i förväg formas av hårdlodpläte- rad plåt av aluminiumlegering och att de korrugerade kylflänsen- heterna (2) placeras i utrymmen mellan intilliggande parallella delar av det serpentinslingformade platta röret (1).