DE10138948A1

DE10138948A1 - Verfahren zum Verbinden von ersten Rohren mit zweiten Rohren durch Verlöten

Info

Publication number: DE10138948A1
Application number: DE10138948A
Authority: DE
Inventors: Horst Fischer
Original assignee: EGO Elektro Geratebau GmbH
Current assignee: EGO Elektro Geratebau GmbH
Priority date: 2001-08-02
Filing date: 2001-08-02
Publication date: 2003-02-20

Abstract

Die Erfindung beschreibt in einer Ausführungsform ein Verfahren zum Verbinden von ersten Rohren bzw. Abgasrohren (1, 2) mit zweiten Rohren bzw. Lanzettenrohren (3) in Wärmetauschern durch Verlöten. Dabei münden im verbundenen Zustand die Lanzettenrohre (3) in Löcher (4) in den Abgasrohren (1, 2). Erfindungsgemäß wird das Lot vor dem Verlöten in fester Form auf die ersten Rohre (1, 2) aufgebracht. Dies kann beispielsweise durch Aufwalzen, Galvanisieren oder Metallspritzen erfolgen. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass Lotstopringe o. dgl. entfallen können sowie ein Abfallen des Lots bei der früheren Verwendung von Lotpaste vermieden wird.

Description

Anwendungsgebiet und Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zum Verbinden von ersten Rohren mit zweiten Rohren durch Verlöten, insbesondere von Abgasrohren mit Lanzettenrohre in Wärmetauschern. Dabei münden im verbundenen Zustand die Lanzettenrohre in Löcher in den Abgasrohren.
Zur Wirkungsgradverbesserung werden beispielsweise bei Kraftmaschinen, wie z. B. Gasturbinen, Wärmetauscher eingesetzt, in welchen heisse Luft die Ansaugluft vorwärmt und selbst abgekühlt wird. Seit langem sind für diesen Zweck sogenannte Plattenwärmetauscher bekannt, deren Lebensdauer jedoch bei Einsatz unter laufenden Belastungsverhältnissen wegen mechanischer Ausdehnung sehr gering ist.
In jüngerer Zeit wurden für diese Anwendungsfälle Wärmetauscher entwickelt, die eine wesentlich längere Lebensdauer haben. Bei diesen Wärmetauschern sind die Platten durch Rohre, sogenannte Lanzettenrohre, ersetzt, welche sich frei ausdehnen können. Ein Wärmetauscher dieser Art ist in der DE 31 46 089 beschrieben. Durch ausdrückliche Bezugnahme wird deren Inhalt zum Inhalt dieser Patentanmeldung gemacht.
Bei der Herstellung dieser Wärmetauscher neuerer Generation wurden die Lanzettenrohre bisher in die Abgasrohre eingelötet. Dazu werden die Lanzettenrohre in für diesen Zweck in die Abgasrohre erodierte Löcher eingesteckt, und dann wird auf der Außenseite bei jedem einzelnen Rohr ein Pastenlot aufgetragen. Um unkontrolliertes Verlaufen des Lotes zu vermeiden, werden vorher die Lanzettenrohrenden mit einem Lotstoppring versehen. Die Enden der Lanzettenrohre werden dicht verschlossen, um zu verhindern, dass die Lanzettenrohre mit Lot zulaufen.
Nachteilig bei dieser Lotaufbringung ist der hohe Zeitaufwand sowie die relativ große Streuung der dosierten Lotmenge, wodurch der Lotstoppring sowie das Verschließen der Lanzettenrohrenden notwendig ist. Außerdem kann bei der Verwendung von Lotpaste das Lot leicht abfallen.

Aufgabe und Lösung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die geschilderten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, bei dem die Lotmenge beim Verbinden von Abgasrohren mit Lanzettenrohren in Wärmetauschern durch Verlöten genau festgelegt werden kann und dadurch die Anbringung von Lotstoppringen um die Lanzettenrohre nicht mehr erforderlich ist. Auch soll ein Abfallen des Lots sowie die Notwendigkeit eines dichten Verschließens der Lanzettenrohrenden vermieden werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und werden im folgenden näher erläutert. Der Inhalt der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Erfindungsgemäss wird ein Verfahren zum Verbinden von Abgasrohren mit Lanzettenrohren in Wärmetauschern durch Verlöten geschaffen, wobei das Lot in fester Form auf die Abgasrohre aufgebracht wird. Der Querschnitt der Abgasrohre kann dabei rund sein. Noch besser für die Herstellung des Wärmetauschers ist ein eckiger, z. B. rechteckiger oder quadratischer Querschnitt des Abgasrohres.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Lot auf der Innenseite der Abgasrohre aufgebracht. Denkbar ist auch ein Aufbringen auf der Außenseite vorteilhaft möglich.
Mit Vorteil kann das Lot durch Aufwalzen auf das Abgasrohr aufgebracht werden. Dies ist insbesondere bei Mehrschicht-Materialien von Vorteil. Neben dem Aufwalzen ist es auch möglich, das Lot durch Galvanisieren auf das Abgasrohr aufzubringen. Der Vorteil hierbei ist eine äußerst homogene Schichtdicke des Lotes auf dem Abgasrohr. Schließlich ist es auch möglich, das Lot durch Metallspritzen auf das Abgasrohr aufzubringen.
Unabhängig davon, ob nun das Lot durch Aufwalzen, Galvanisieren oder Metallspritzen auf das Abgasrohr aufgebracht wird, ist es in keinem der geschilderten Verfahren zu befürchten, dass das Lot abfällt, wie es in manchen Fällen bei den bisherigen Lotaufbringungsverfahren mit Lotpaste zu beobachten ist. Außerdem erfolgt die Lotaufbringung bei den Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens maschinell, was gegenüber einer manuellen Auftragung von Lotpaste einen enormen Zeitgewinn mit sich bringt. Auch kann durch die genannten Verfahren die Lotmenge sehr genau festgelegt werden. Dies kann insbesondere noch optimiert werden, indem die aufgetragene Lotschicht in Dicke und/oder Kontur nachgearbeitet wird, um die gewünschte Lotmenge zu erhalten. Durch die maschinelle Lotaufbringung ist es auch nicht mehr erforderlich, Lotstoppringe um das Lanzettenrohr anzubringen um unkontrolliertes Verlaufen überschüssigen Lots zu vermeiden. Ebenso ist ein dichtes Verschließen der Lanzettenrohrenden nicht mehr notwendig.
Bei einer besonders bevorzugten Verfahrensvariante werden die Löcher für die Lanzettenrohre nach dem Aufbringen des Lotes in das Abgasrohr eingebracht. Mit Vorteil wird die aufgebrachte Lotfläche nach dem Einbringen der Löcher nachgewalzt oder gepresst, vorzugsweise zur Erzeugung eines leichten Überstehens des Lotes in die Löcher, so dass insbesondere ein Spalt zwischen Abgasrohr und Lanzettenrohr beim Verlöten mit flüssigem Lot zuläuft. Durch das leichte Überstehen des Lotes in die Bohrung wird ein sicheres Berühren von Lot und dem eingefügten Lanzettenrohr erreicht.
Die Löcher für die Lanzettenrohre können insbesondere durch Erodieren eingebracht werden. Vorteilhafterweise werden die Lanzettenrohrenden zunächst so weit in die Löcher der Abgasrohre geschoben, dass sie in das Innere der Abgasrohre ragen. Nach dem Verlöten werden die Stöße abgetrennt. Dies kann beispielsweise durch Absägen oder Abdrehen bzw. - schleifen erfolgen.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird erreicht, dass die Verbindung zwischen Abgasrohren und Lanzettenrohren nach dem Verlöten im wesentlichen gasdicht ist. Auf in dem Verfahren notwendige Glüh- und Reinigungsprozesse wurde hier nicht eingegangen. Diese sind für den Fachmann selbstverständlich und brauchen nicht näher erläutert zu werden. Die vorstehenden und weiteren Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhaft sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.
Anhand der Zeichnung wird der Aufbau eines oben genannten Wärmetauschers neuerer Generation beschrieben.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Gas/Gas-Wärmetauscher, wobei die Abgasrohre quer und die Lanzettenrohre längs geschnitten sind.
Die im Querschnitt dargestellten Abgasrohre weisen eine Vielzahl von Durchbrechungen 4 auf. In die Durchbrechungen der Abgasrohre 1 und 2 sind jeweils die Enden von U-förmigen Lanzettenrohren 3 eingebracht, wodurch die beiden Abgasrohre 1 und 2 miteinander verbunden werden.
In das Abgasrohr 1 strömt das heisse Gas ein und tritt dann automatisch durch die Durchbrechungen 4 in den Abgasrohren in die Lanzettenrohre 3 ein und durchströmt diese. In den Lanzettenrohren 3 gibt das heisse Gas seine Wärmeenergie an die Lanzettenrohre ab, die diese Wärmeenergie wiederum an die Umgebung abgeben. Am anderen Ende der Lanzettenrohre 3 tritt das Gas, welches nun eine geringere Wärmeenergie als im Abgasrohr 1 besitzt, in das Abgasrohr 2 ein, durch welches es aus dem Wärmetauscher hinausgeleitet wird. Die aus den Lanzettenrohren tretende Wärmeenergie kann beispielsweise zum Anwärmen von Reaktionsgasen genutzt werden. Dadurch kann eine Wirkungsgradverbesserung bei Verbrennungs-Kraftmaschinen, wie z. B. Gasturbinen, erreicht werden, in welchen die heissen Gase die Ansaugluft vorwärmen.

Claims

1. Verfahren zum Verbinden von ersten Rohren (1, 2), insbesondere Abgasrohren, mit zweiten Rohren (3), insbesondere Lanzettenrohren in Wärmetauschern, durch Verlöten, wobei im verbundenen Zustand die Lanzettenrohre in Löcher (4) in den Abgasrohren münden, dadurch gekennzeichnet, dass das Lot vor dem Verlöten in fester Form auf die ersten Rohre aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lot auf die Innenseite der ersten Rohre (1, 2) aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lot durch Aufwalzen auf das erste Rohr (1, 2) aufgebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lot durch Galvanisieren auf das erste Rohr (1, 2) aufgebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lot durch Metallspritzen auf das erste Rohr (1, 2) aufgebracht wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgetragene Lotschicht in Dicke und/oder Kontur nachgearbeitet wird um die gewünschte Lotmenge zu erhalten.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen der Löcher für die zweiten Rohre (3) in das erste Rohr (1, 2) nach dem Aufbringen des Lotes erfolgt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgebrachte Lotfläche nach dem Einbringen der Löcher (4) nachgewalzt oder gepresst wird, vorzugsweise zur Erzeugung eines leichten Überstehens des Lotes in die Löcher, so dass insbesondere ein Spalt zwischen dem ersten Rohr (1, 2) und dem zweiten Rohr (3) beim Verlöten mit flüssigem Lot zuläuft.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (4) für die zweiten Rohre (3) durch Erodieren in das erste Rohr (1, 2) eingebracht werden.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der zweiten Rohre (3) zunächst mit einem Stoß in den Innendurchmesser der ersten Rohre (1, 2) ragen und nach dem Verlöten diese Stöße abgetrennt werden.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen dem ersten Rohr (1, 2) und den zweiten Rohren (3) nach dem Verlöten im wesentlichen gasdicht ist.