DE2040825C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Löten von Wärmetauscherblöcken aus Aluminium - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Löten von Wärmetauscherblöcken, bei denen alle Teile aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen bestehen und zumindest manche Teile mit einer Lötlegierung bedeckt sind.

Die Erfindung betrifft insbesondere ein kontinuierliches Lötverfahren, worunter zu verstehen ist, daß die zu lötenden Wärmetauscherblöcke kontinuierlich oder intermittierend, jedoch regelmäßig bewegt werden, wobei anstelle eines geschmolzenen Salzbades, in welches die Wärmetauscherblöcke eingetaucht werden, heiße Gase benutzt werden.

Beim Löten mit Hilfe von heißen Gasen treten jedoch bekanntlich Schwierigkeiten auf. Die benutzten Gase dürfen nämlich niemals eine über der Schmelztemperatur des Aluminiums liegende Temperatur haben. Nun liegt die Schmelztemperatur der Lötlegierungen, insbesondere von Aluminium-Silizium, sehr nahe bei der Schmelztemperatur des Aluminiums (etwa 30 bis 40° C). Aufgrund dieses geringen Abstandes zwischen der Schmelztemperatur des Aluminiums und der seiner Lötlegierungen geht der Temperaturanstieg der Werkstücke am Ende der Erhitzung gegen eine Asymptote, so daß, wie es sich zeigt, das Ende der Erhitzung lange hingezogen werden muß, damit die Löttemperatur gleichmäßig erreicht wird.

Es wurde festgestellt, daß die Herstellung guter Verlötungen beeinträchtigt wird, wenn dünne Werkstücke aus Aluminium lange Zeit auf einer der Löttemperatur nahekommenden Temperatur gehalten werden, da das Flußmittel, mit welchem die Lötstücke notwendigerweise bedeckt sind, bei hohen Temperaturen schnell beschädigt wird und da die große Gefahr besteht, daß das Aluminium infolge der hohen Temperatur und infolge der Anwesenheit von Sauerstoff in den Heißgasen wieder oxydiert.

•if An einem Wärmetauscher ist eine große Anzahl !lötverbindungen, etwa einige Hundert oder sogar pnehrere Tausend, durchzuführen, die ohne Ausnahme pinwandfrei ausgeführt sein müssen. Dies erfordert, daß ^Ue Teile des Wärmetauschers während der Verlötung pum selben Zeitpunkt auf dieselbe Temperatur erhitzt iyerden.

Jf Aus der Tatsache, daß die Verlötung bei einer

«Temperatur vorgenommen wird, die sehr nahe bei der

,!^Schmelztemperatur des Aluminiums liegt, ergibt sich

!ferner der große Nachteil, daß das Metall bei dieser

!Temperatur nur mehr eine äußerst geringe mechanische

!festigkeit aufweist Da jedoch alle Bauteile des

'!Wärmetauschers während der Verlötung gegeneinan-

j^ergepreßt werden müssen, steht man hierbei vor der

^Alternative, entweder die Bauteile festzuklemmen und

^Gefahr zu laufen, daß sie sich beim Erweichen des Metalls verformen, oder sie nicht festzuklemmen, wobei - sie sich dennoch verformen und damit nicht mehr miteinander in Berührung stehen und die Bildung yon Lötverbindungen verhindern.

Dieser Nachteil wird noch dadurch verstärkt, daß die Ausdehnung der Bestandteile des Wärmetauscherbiokkes bei Erhitzung auf Löttemperatur ziemlich stark ist und Verschiebungen der Bestandteile zueinander verursachen kann.

Ein weiteres Problem liegt darin, daß der Wärmetauscherblock, der in einem Rahmen gehalten werden muß, notwendigerweise mit diesem in Berührung steht Da dieser Rahmen bei der Löttemperatur steif bleiben muß, muß er notwendigerweise eine ziemliche Dicke besitzen und kann somit gegenüber dem Wärmetauscherblock nur langsam erhitzt werden, was außerdem kostspielig ist Infolgedessen kommt es zu einer Abkühlung der mit diesem Rahmen in Berührung stehenden Bereiche des Wärmetauscherblockes, was in Nähe dieser Bereiche zu . schlechten Verlötungen führen kann. Nichtsdestoweniger neigt das dit„e Bereiche bedeckende Flußmittel dazu, zu den heißeren Teilen des Wärmetauscherblokkes abzufließen, so daß die Gefahr besteht daß es an diesen Stellen im Überschuß vorhanden ist und eine übermäßige Diffusion der Lötlegierungen bewirkt wobei bei Aluminium die Gefahr besteht, daß manche Teile durchlöchert werden. Außerdem kann die Flußmittelmenge an manchen Bereichen der Bestandteile unzureichend werden.

Aus der GB-PS 10 76 140 ist ein kontinuierliches Verfahren bekannt Dabei durchlaufen paarweise gestapelt liegende Kühler eine Vorwärm-, Lot- und Kühlzone, wobei die Kühler von der Heißluft umströmt werden.

Ziel der Erfindung ist es, ein äußerst sicheres Verfahren zur Verlötung von Wärmetauscherblöcken zu schaffen, das eine einwandfreie Ausführung aller Lötverbindungen gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Bei der praktischen Durchführung dieses Verfahrens treten verschiedene Schwierigkeiten auf. Insbesondere muß zum Vorschub der Wärmetauscherblöcke ein Förderer vorgesehen werden, der der Hitze der aufeinanderfolgenden Gasströme sowie der korrodierenden Wirkung der Flußmitteldämpfe widerstehen muß oder zumindest zum Teil abgedeckt sein muß. Ferner darf der Betrieb des !-"irderers die Gasströme nicht stören, und die Verluste dieser Gasströme müssen möglichst gering gehalten werden.
Zur Vermeidune dieser Naciteile dienen die Merkmaie des Patentanspruches 2.

Darüber hinausgehende vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus s der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird. Auf dieser Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen senkrechten Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Ofen.

ίο F i g. 2 und 2a Querschnitte nach der Linie II-II von Fig.l.

Fig.3 eine schematische, teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer in einem Ofen gemäß F i g. 1,2 und 2a umlaufenden Lötzelle.

is F i g. 4 eine perspektivische Darstellung einer Einzelheit der Lötzelle in größerem Maßstab.

Fig.5 und 6 perspektivische Darstellungen von Einzelheiten der Lötzelle gemäß einer abgewandelten Ausführungsform.

Fig.7 eine Darstellung einer gegenüber Fig.4 abgewandelten Ausführungsform.

Fig.8 die Darstellung einer gegenüber Fig.3 abgewandelten Ausführungsform der Lötzelle.
Fig.9 unc 10 eine perspektivische Darstellung bzw. einen Schnitt durch eine weitere Einzelheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

V/ie F i g. 1 und 2 zeigt, besteht der Ofen aus einem länglichen Baukörper 1 mit einer Wärmeisolierung 2 (vgL F i g. 2, 2a). Im Inneren des Baukörpers 1 ist durch Trennwände 4 eine Kammer 3 abgegrenzt Diese Trennwände 4 können teilweise oder vollständig aus Keramik oder einem rostfreien Metall, beispielsweise einem rostfreien Stahl, bestehen, so daß sie durch die korrodierende Wirkung des Dampfes und/oder von Spritzern des hochaktiven Flußmittels, wie es bei der Aluminiumlötung benutzt wird, nicht beeinträchtigt werden. Die Trennwände tragen eine abgetrennte Leitung 5, die die Kammer 3 oben abschließt und mit einem Förderer 6 ausgestattet ist, der aus einer einfachen Schiene oder einer axial beweglichen Einrichtung besteht wie sie in der Fördertechnik allgemein benutzt wird. Diese Leitung 5 ist insbesondere an ihrem Boden 7, der die obere Wandung dd Kammsr 3 bildet, wärmeisoliert Ferner ist dieser Boden 7 mit einem schmalen Längsschlitz 8 versehen.

Die Trennwände 4 bilden zusammen mit dem Baukörper 1 Kanäle 9 und 9a, die beispielsweise über einen Kanalabschnitt 96 miteinander in Verbindung stehen. Ferner sind die Trennwände 4 mit öffnungen 4a versehen, die so verteilt sind, daß ein gleichmäßiger Umlauf von Heißgasströmen quer zur Längsrichtung der Kammer 3 entstehen kann, der durch beispielsweise in dem Kanal 9 angeordnete Turbinen oder Ventilatoren 10 erzeugt wird. Die in dem Baukörper enthaltene Luft kann auf verschiedene Weise, beispielsweise durch in dem Kanal 9a angeordnete elektrische Widerstände, durch Stadtgasbrennei oder Ölbrenner geheizt werden. In jedem Fall werden diese Heizeinrichtungen so gesteuert, daß die im nachstehenden noch erwähnten Temperaturen erreicht werden.

Die Anordnung der Turbinen 10 und der Öffnungen 4a und gegebenenfalls auch die Anordnung von Organen, die den von <ten Turbinen zugeblasenen Gasstrom verteilen, wird so gewählt, daß in der Kammer 3 aufeinanderfolgende Zonen entstehen, in welchen die heißen Gase in Strömen mit verschiedenen Temperaturen -ind Geschwindigkeiten strömen, die nicht durch in die Kammer vorspringende Trennwände

voneinander getrennt sind. Es hat sich nämlich als zweckmäßig erwiesen, die aufeinanderfolgenden Heißgasströme nur auf aerodynamische Weise in der eigentlichen Kammer 3 gegeneinander abzugrenzen.

Zur Einschränkung von Heißgasverlusten sind am Eingang und am Ausgang der Kammer 3 Schleusen Il und 1 la vorgesehen.

Der Ofen enthält Lötzellen 12, 12a... 12/j (im folgenden kurz »Zellen« genannt), die außen jeweils mindestens in bezug auf Höhe und Dicke gleich ausgebildet sind. Wenn der Förderer 6 aus einer einfachen feststehenden Schiene besteht (Fig. 1), stehen die Zellen 12,12a und die darauffolgenden Zellen in gegenseitiger Berührung und schieben sich gegenseitig an, ob sie nun mit einem zu lötenden Wärmetauscher bestückt sind oder nicht. Wenn der Förderer 6 dagegen selbst beweglich ist, ist diese Anordnung, obwohl sie zweckmäßig wäre, nicht unbedingt erforderlich.

Bei der auf F i g. 2 dargestellten Ausführungsform ist der Förderer 6 in der Leitung 5 angeordnet und die Zellen 12 werden von Aufhängungsorganen 13 geringen Querschnitts getragen, die durch den Schlitz 8 des Bodens 7 hindurchtreten. Die Aufhängungsorgane 13 können mit Ablenkelementen 14,14a versehen sein, die zu beiden Seiten des Bodens 7 angeordnet sind und zur Begrenzung der von der Leitung 5 kommenden und in die Kammer 3 eintretenden Gasmenge dienen. Es hat sich nämlich als zweckmäßig erwiesen, im Inneren der Leitung 5 einen leichten Überdruck gegenüber der Kammer 3 entstehen zu lassen, indem in diese Leitung von einer Luftzufuhrvorrichtung 15, die gegebenenfalls mit einer Filtrier-, Entwässerungs- und Vorwärmvorrichtung 16 versehen ist. Luft eingeblasen wird. Auf diese Weise ist die Temperatur im Inneren der Leitung 5, die gegenüber der Kammer 3 und den Kanälen 9, 9a und 9b thermisch isoliert ist wesentlich niedriger als in diesen Räumen und die in der Leitung 5 enthaltene Luft bleibt frei von Flußmitteldämpfen, so daß ein einfacher Förderer benutzt werden kann, der keinen Beschädigungen durch ätzende Produkte oder Hitze ausgesetzt ist Die in die Kammer 3 eintretende Luft wird in Richtung des Pfeils /j durch die Verschlußorgane und Ablenkelemente 14 und 14a so geleitet daß der die Zelle 12 durchquerende Luftstrom weder gekühlt noch gestört wird.

Ein ähnliches Ergebnis wird mit der auf Fig.2a dargestellten Ausführungsform erreicht, bei welcher die Leitung 5a übe·· dem oberen Teil des Ofens angebracht ist und gleichzeitig den Förderer 6 und die Luftzufuhrvorrichtung 15 enthält In diesem Fall sind die Aufhängungsorgane 13a für die Zellen langer und durchqueren den oberen Teil der Kammer 3 und die Wandung des Ofens in Schlitzen 8a bzw. Sb. Hierbei können die Verschiuß- und Ablenkorgane 14, 14a von F i g. 2 wegfallen.

F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform der Zellen 12, die jeweils von einem rechteckigen Rahmen 17 gebildet werden, der beispielsweise aus Rohren mit quadratischem Querschnitt besteht Diese Rohre bestehen aus einem rostfreien Metall, vorzugsweise einem rostfreien Stahl, beispielsweise X 15 CrNiSi 2012 mit 19 bis 21% Cr, 11 bis 13% Ni und 1,5 bis 2,5% SL Die Teile dieses Rahmens werden vorzugsweise ineinandergesteckt können jedoch auch miteinander verschweißt werden, sofern die Verschweißungen so ausgeführt werden, daß sie selbst nicht korrosionsanfälliger sind als das den Rahmen bildende Metall. Derartige Schweißungen sind manchmal durch Widerstandsschweißen durchführbar, meistens ist es jedoch erforderlich, sie unter neutraler oder reduzierender Atmosphäre oder unter Vakuum durchzuführen. Eine besonders gute Schweißverbindung kann hierbei durch Elektronenstrahlschweißen erreicht werden.

Die Dicke sowie die Höhe des Rahmens entspricht den in den Schleusen 11 und 11a ausgesparten Räumen. Wenn die Rahmen sich gegenseitig anschieben, befindet sich somit stets ein Rahmen in jeder Schleuse, wodurch

ίο diese abgedichtet wird. Wenn die Rahmen nicht miteinander in Berührung stehen, wird die Stellung der Schleusen 11, 11a so bestimmt, daß in Höhe jeder Schleuse des Ofens stets gleichzeitig eine Zelle vorhanden ist.

Wenn diese Anordnung nicht durchführbar ist, werden Einrichtungen zur vorübergehenden Schließung der in den Schleusen 11, Ha vorgesehenen öffnungen vorgesehen, die beim Eintritt und Austritt einer Zelle aufgehen.

Wie Fig. 3 ferner zeigt, trägt der untere Träger 19 des Rahmens 17 über vorzugsweise leicht biegbare, beispielsweise aus Streckmetall oder Wellblech hergestellte Zwischenstücke 20 eine Fußplatte 21, auf deren ihrer Auflagefläche entgegengesetzten Seite Vorsprünge 2? vorgesehen sind, die zumindest an ihren Enden einen geringen Querschnitt aufweisen. Diese Vorsprünge können beispielsweise aus dornförmigen Elementen bestehen, die verhältnismäßig nahe nebeneinander angeordnet sind, wobei der Abstand zwischen zwei

v> Vorsprüngen etwa 15 bis 20 mm betragen kann.

Diese Vorsprünge 22 sind so angeordnet, daß sie an genau bestimmten Stellen beispielsweise eine der Wangen 23 eines Wärmetauscherblockes 24 tragen, der aus Rohren 25, Wärmeabfuhrorganen 26 und Sammelns kästen 27 besteht

Wenn der eine Zelle umgebende Rahmen 17 von dem Förderer 6 getragen wird (vgl. F i g. 2 und 2a), ist sein Wärmetauscherblock genau so wie bei der Benutzung eines fertigen Wärmetauschers in einem Fahrzeug

•to senkrecht zur Strömung der Heißgase, d. h. also unter den besten aerodynamischen Bedingungen, angeordnet Die heißen Gase durchqueren infolgedessen gleichmäßig alle Teile des Wärmetauscherblockes, der hierbei seinerseits den Luftumlauf reguliert

*5 Damit die einzelnen Teile des Wärmetauscherblockes auf geeignete Weise gegeneinandergepreßt gehalten werden, wird eine ähnlich wie die Fußplatte 21 ausgebildete Platine 30 benutzt die wie diese auf den Wärmetauscherblock zu gerichtete Vorsprünge 22 aufweist die beispielsweise an der zweiten Wange 23a und gegebenenfalls auch auf anderen Teilen des Blockes, beispielsweise auf Befestigungslappen, aufliegen, die an den Wangen angelötet werden müssen. Gegebenenfalls drücken diese Vorsprünge auch die Enden der Wangen gegen Auflageflächen der Sammelkästen.

Die Platine 30 ist senkrecht beweglich und wird beispielsweise von Stangen 31 geführt, die durch Bohrungen in dem Träger 18 oder in an diesem

«Λ angebrachten Lappen hindurchtreten und zur Begrenzung des Hubes der Platine 30 vorzugsweise mit einem Kopf 32 versehen sind.

Im allgemeinen genügt das Gewicht der Platine 30, um die einzelnen Teile des Wärmetauschers, d.h.

insbesondere die Wangen, die Rohre und die Wärmeabfuhrorgane, in gutem gegenseitigen Kontakt zu halten, damit die Stelle dieser Teile zueinander und der von ihnen aufeinander ausgeübte Druck zum Zeitpunkt der

/erlötung ausreichend gut gewährleistet ist. Zusätzlich jkönnen zwischen die Platine und beispielsweise den ger 18 vorgespannte Federn 33 eingesetzt werden, 'alls das Gewicht der Platine 30 zur Erzeugung eines ntsprechejy-en Druckes zwischen den einzelnen Teilen les zu lötenden Wärmetauschers als unzureichend angesehen wird, was insbesondere bei Wärmetauschern großer Abmessungen der Fall sein kann. Es ist u'imlich ein wesentliches Merkmal der Erfindung, daß die Fußplatte 21 sowie die Platine 30 und die an diesen vorgesehenen Vorsprünge 22 leicht sind, damit sie eine geringe thermische Trägheit besitzen, wodurch die Wärmeleitung zwischen dem Wärmelauscherblock 24 und den diesen tragenden Organen auf ein Minimum reduziert wird. Es ist übrigens zweckmäßig, daß diese

schenkel 42 an seinem Ende 45 auch verjüngt sein (vgl. F ig. 6).

Bei der in F i g. 7 dargestellten Ausführungsform einer Fußplatte 21, die auch auf die Platine 30 angewandt werden kann, wird ein U-Profilteil benutzt, an welchem durch Ausstanzen und Umbiegen Vorsprünge 22 geschaffen werden. Dadurch erhält man ebenfalls kleine, mit dem Wärmetauscherblock in Berührung kommende Kontaktflächen, wobei diese Kontaktflächen nahe nebeneinander liegen können.

Diese Ausbildung besitzt ferner noch den Vorteil, daß die Vorsprünge 22 durch Ausstanzen und Biegen aus einem U-Profilteil in einem gewissen Grad gegeneinander verschränkt werden können, wodurch die heißen Gase so gelenkt werden können, daß sie auf gewisse zu d ß

Organe, welche den Wsnrictaascherblcck tragen, nicht verlötende Teile bevorzugt geführt werden, oder daß

bis auf die Temperatur erhitzt werden, die in den einzelnen Zonen des Ofens, d. h. zumindest in den Zonen mit der höchsten Temperatur, herrscht.

Dadurch, daß die Platine 30 nur mit ihrem Gewicht oder über vorgespannte Federn auf dem zu lötenden Wärmetauscherblock aufliegt und außerdem die die Fußplatte 21 tragenden Zwischenstücke 20 vorzugsweise eine gewisse Elastizität aufweisen, wird die unterschiedliche Ausdehnung des den Grundwerkstoff des Wärmetauschers bildenden Aluminiums und des den Grundwerkstoff der einzelnen Teile der Zelle bildenden rostfreien Stahls ausgeglichen. Die Ausdehnungsunterschiede in Längsrichtung können durch leichtes Gleiten der Teile der Zelle und des Wärmetauscherblockes zueinander ausgeglichen werden.

Da häufig in ein und demselben Ofen ohne Änderung der Zellen verschiedene Wärmetauscherblöcke gelötet werden können sollen, sind die Vorsprünge 22 so angeordnet, daß sie nicht unbedingt alle zum Tragen eines bestimmten Wärmetauschertyps während des Lötens benutzt werden.

Da die Fußplatte 21 normalerweise feststehend ist und die Platine 30 sowie gegebenenfalls die Federn 33 in der Zelle geführt werden, können ohne Schwierigkeit Einrichtungen geschaffen werden, welche die Platine und die Federn 33 zur Ermöglichung der automatischen Bestückung der Zellen mit Hilfe von mechanischen Einsetz- und Entnahmevorrichtungen abheben.

Die Vorsprünge 22 brauchen nicht unbedingt die Form von Dornen aufzuweisen, sondern können beispielsweise, wie in F i g. 4 dargestellt ist, aus Stegen 37 bestehen, deren mit dem zu lötentenden Wärmetauscherblock in Berührung kommender Teil 37a verjüngt ist und zweckmäßigerweise zur Verringerung der Berührungsfläche mit Ausschnitten 38 versehen ist Die !Vorsprünge können auch aus U-förmigen Teilen 39 mit dreieckigen Spitzen 40 oder einfach mit ebenen Rändern 41 bestehen. Die Ausbildung der Stege oder U-förmigen Teile hängt im wesentlichen von der Art der [Teile des Wärmetauscherblocks ab, welche sie tragen sollen, also beispielsweise davon, ob diese Teile zerbrechlich sind oder ob es sich um Zusatzteile handelt, die gegen die Wangen 23 des Wärmetauscherblocks oder andere Teile von diesem angedrückt werden sollen.

Wie Fig.5 und 6 zeigt, können sowohl die Bodenplatte 21 als auch die Platine 30 aus T-Profilteilen bestehen. In diesem Fall ist der Mittelschenkel 42 dieser T-Profilteile so ausgeschnitten, daß verschieden geformte Auflageteile 43 und 44 gebildet werden, deren Form jeweils von den Teilen des Wärmetauscherblocks abhängt, auf welche ein Druck ausgeübt werden soll. Zur Verringerung der Berührungsfläche kann der MittelWirbelbildungen in dem Gasumlauf ausgeschaltet werden.
Wenn zur Bildung der Bodenplatte 21 und der Platine 30 T-Profilteile oder U-Profilteile benutzt werden, kann die Ausführung der Zelle vereinfacht werden, da diese Profilteile aufgrund ihrer Form eine hohe Steifigkeit besitzen. In diesem Fall bildet die Fußplatte 21 den unteren Träger und ist über Querträger 46 mit einem den oberen Träger der Zelle bildenden T- oder U-Profilteil47 verbunden (Fig.8). An diesen Querträgern ist die Platine 30 ähnlich wie bei der in Fig.3 dargestellten Ausführungsform aufgehängt.

Es ist von großer Bedeutung, nicht nur die Wärmeleitung zwischen dem zu lötenden Wärmetauscherblock und der diesen tragenden Zelle zu beschränken, sondern auch die Gefahr, daß der Wärmetauscherblock nach dem Verlöten an den Vorsprüngen der Zelle haften bleibt, so weit wie möglich zu verringern oder sogar vollständig auszuschalten. Um dies zu erreichen, kann auf die auf F i g. 9 und 10 dargestellte Weise vorgegangen werden, indem die Vorsprünge 22, 37 und 39, falls sie aus Stegen bestehen, an ihren Enden mit Auflagestücken 48 oder Hülsen 49 aus feuerfestem, nicht korrodierbaren Material versehen sind, die das Lot nicht ansaugen.

Hierzu eignen sich insbesondere Werkstoffe wie beispielsweise Keramiksorten oder Steatit

Wie aus dem vorhergehenden hervorgeht, besitzen

⁴S die die zu lötenden Wärmetauscherblöcke tragenden Zellen eine geringe thermische Trägheit in ihren dem Wärmetauscherblock benachbarten Teilen, sowie Einrichtungen, die die Wärmeübertragung zwischen den Zellen und dem Wärmetauscherblock fast völlig ausschließen. Sie ermöglichen ferner einen Heißgasumlauf unter den besten aerodynamischen Bedingungen in allen Teilen des Wärmetauscherblocks, so daß alle Teile des Wärmetauscherblocks äußerst gleichmäßig erhitzt werden können.

Da die Zellen aus einem Metall bestehen, das von den benutzten Flußmitteln nicht angegriffen wird, können diese Zellen auch als Halter für die Bestandteile des Wärmetauscherblocks während des Aufbringins des Flußmittels benutzt werden, was im Bad oder durch Aufspritzen mit der Pistole geschehen kann.

Wenn das Flußmittel auf die zu lötenden Wärnietauscherblöcke im Bad aufgebracht wird, so ist der Ofen in vier Zonen A—D unterteilt (vgL Fig. 1). Wenn das Flußmittel dagegen aufgespritzt wird, kann die Zone A wegfallen, da diese Zone, die im Gegensatz zu den Zonen B bis D von der nachfolgenden Zone durch eine Schleuse getrennt sein kann, im wesentlichen als Trockenkammer benutzt wird, in welcher eine Tempe-

ratur von etwa 150° C herrscht. Die Zone A kann jedoch auch in diesem Fall beibehalten werden, wobei der Ofen jedoch so ausgebildet wird, daß das Flußmittel in dieser Zone A, d. h. auf den vorgewärmten Wärmetauscherblock, aufgespritzt wird. Hierbei herrscht in der Zone A eine Temperatur, die der Verflüssigungstemperatur des Flußmittels nahekommt

Die Länge, über welche sich die einzelnen Zonen des Ofens jeweils ersirecken, hängt von der Vorschubgeschwindigkeit der Zellen und von der Zeit ab, während welcher die in den Zellen befindlichen Wärmetauscherblöcke in jeder Zone zur Erwärmung auf die gewünschte Temperatur bleiben müssen.

Die Kammer -4, sofern sie vorhanden ist, dient also als Trockenkammer oder zum Aufspritzen des Flußmittels. Im Fall ihrer Benutzung als Trockenkammer hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß die Wärmetayscherblökke zum einwandfreien Trocknen in dieser Zone 10 bis 60 Minuten lang bei einer Temperatur von etwa 150⁰C bleiben.

Die Zone B dient zur Vorwärmung. Die Wärmetauscherblöcke bleiben in dieser Zone im allgemeinen etwa 10 bis 20 Minuten. Die Temperatur, auf welche die Wärmetauscherblöcke in dieser Zone erwärmt werden, hängt direkt von der Art der Lötlegierung ab. Handelt es sich hierbei um 7,5%iges Aluminium-Silizium, so beträgt die Temperatur der Zone B 570 ± 50⁰C; handelt es sich um eine Lötiegierung aus 12%igem Aluminium-Silizium, so genügt eine Temperatur von 550 ± 5° C.

Die Zone C stellt die eigentliche Lötzone dar. Die Temperatur in dieser Zone beträgt beispielsweise im Fall von Aluminium-Silizium 7,5% 615 ± 2° C und im Fall von Aluminium-Silizium 12% nur 600 ± 2° C

Die Zone D dient zum Vorkühlen. In ihr wird die Temperatur der Wärmetauscherblöcke auf etwa 300° C gesenkt, damit thermische Stöße, die das einwandfreie Verhalten der Verlötungen beeinträchtigen können, vermieden werden.

Wie bereits gesagt wurde, ist es von Bedeutung, daß die Umlaufgeschwindigkeit der Heißgase in den einzelnen Kammern entsprechend reguliert wird. Es

s wurde nämlich festgestellt, daß das auf die zu verlötenden Teile aufgebrachte Flußmittel dazu neigt, bei zu hoher Umlaufgeschwindigkeit der Heißgase weggeblasen zu werden. Im allgemeinen ist eine Geschwindigkeit von etwa 4 m/sek in den meisten

ίο Zonen geeignet; jedoch wurde beobachtet, daß es wichtig ist, daß die Löttemperatur in der Zone C schnell erreicht wird. Überraschenderweise wurde festgestellt, daß nach Vorwärmung in der Kammer B, in welcher die Schmelztemperatur der Lötlegierung nicht erreicht wird, in welcher jedoch das Flußmittel fließt und duroh Kapillarwirkung in den Fugen gehalten wird, d.h. gerade da, wo die Lötung auf die beste Weise durchgeführt werden kann, die Strömungsgeschwindigkeit der Heißgase stark erhöht werden konnte.

μ Es wurde festgestellt, daß hierzu die Strömungsgeschwindigkeit der heißen Gase in der Zone B auf etwa 4 m/s beschränkt werden muß und daß sie jedoch in der Zone C zweckmäßigerweise 6 m/s erreichen kann, was eine Verringerung der Aufenthaltszeit der Wärmetauscherblöcke in der Zone B auf 10 bis 20 Minuten und in der Zone C auf 3 bis 5 Minuten gestattet Bei diesen kurzen Zeiträumen ist die Gefahr einer Wiederoxydierung des Aluminiums ausgeschaltet, und zwar um so mehr, als eine dünne flüssige Flußmittelhaut auf der gesamten Oberfläche der zu verlötenden Teile bleibt und eine Oxydierung verhindert

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern läßt verschiedene Änderungen zu. Insbesondere kann die Verbindung zwischen den Kanälen 9 und 9a auf andere Weise erreicht werden, insbesondere indem der Kanal 9b oder weitere Kanäle unter dem Ofen oder neben dem Ofen angeordnet werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Löten von Wärmetauscherblökken aus mit Lötlegierungen beschichtetem Aluminium, dadurch gekennzeichnet, daß die s zuvor mit Flußmittel bedeckten Wärmetauscherblöcke (24) durch aufeinanderfolgende Zonen (A bis D) einer Kammer (3) hängend bewegt werden, daß in jeder Zone aneinandergrenzende Heißgasströme senkrecht zur Stirnfläche der Wärmetauscher (24) so geblasen werden, daß diese selbst in allen ihren Teilen für diese Heißgasströme aerodynamische Ablenkorgane darstellen, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Heißgasstromes in der Vorwärmezone (B) so eingestellt wird, daß sie gerade unter der Geschwindigkeitsgrenze liegt, bei welcher das Flußmittel weggeblasen würde, daß die Geschwindigkeit des Heißgasstromes in der nachfolgenden Lötzone (C) größer als die in der Vorwärmezone herrschende Geschwindigkeit ist, und daß die Wärmetauscherblöcke in mindestens einer weiteren Zone (D) vor Entnahme aus der Kammer (3) auf etwa 300° C abgekühlt werden.

2. Vorrichtung zum Löten von Wärmetauscherblöcken gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß hinsichtlich äußerer Breite und Höhe gleich ausgebildete Zellen (12,12a... \2n) vorgesehen sind, die von einem Rahmen (17) gebildet werden, in dem zwei im wesentlichen zueinander parallel angeordnete Fußplatten b^w. Platinen (21, 30) vorgesehen sind, deren eine (21)ies*stehend ist und deren andere (30) quer zu ihrer Längsric! ;ung beweglich geführt ist und deren einander gegenüberliegende Seiten mit Vorsprüngen (22, 37, 39, 42) mit dünnen Rändern (37a, 40, 41, 43, 44, 45) versehen sind, zwischen welchen der Wärmetauscherblock (24) festgeklemmt ist, so daß die Wärmetauscherblöcke mit den Platinen der Zellen nur über einen Abstand von diesen und über punktförmige, die gesamte Stirnfläche freilassende Berührungspunkte verbunden sind, -to daß diese Zellen in einem Luft enthaltenden Ofen (1) aufgehängt und bewegbar sind, der mindestens an seinem Eingang und an seinem Ausgang eine durch die Zellen bei ihrem Durchgang geschlossene Schleuse (11, Ha) besitzt und mit getrennten Blas- und Absaugeinrichtungen (10) für mindestens drei Luftströme mit verschiedenen Geschwindigkeiten versehen ist, welche jeweils eine Vorheizzone (A, B), eine Lötzone (C) und eine Vorkühlzone (D) bilden, die ohne Trennwand miteinander in Verbindung stehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestandteile der Zellen (12,12a,... 12/;,) aus einem Metall bestehen, das von dem zur Verlötung der Wärmetauscherblöcke (24) benutzten Flußmittel nicht angegriffen wird, und daß diese Bestandteile mechanisch oder durch Autogenverschweißungen miteinander verbunden sind, die zur Verhinderung ihrer Korrosion durch Einwirkung des Flußmittels unter Vakuum oder unter neutraler oder w> reduzierender Atmosphäre durchgeführt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen (1) vor der Vorheizzone (B) eine auf eine niedrigere Temperatur erhitzte Zone (A) besitzt, die, falls die Wärmetauscherblöcke f>5 (24) zuvor im Bad mit Flußmittel versehen werden, eine Trockenkammer bildet, oder in welcher das Flußmittel aufgebracht wird, falls dies durch Aufspritzen vorgenommen wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daS an den Fußplatten (21 oder Platinen (30) der Zellen (12) eine große Anzah von Vorsprüngen (22) vorgesehen ist, die zwischer der Zelle und dem Wärmetauscherttock (24) ir einem Abstand von 14 bis 2 cm angeordnete, inwesentlichen punktförmige Auflagestellen bilden.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (22] aus dornförmigen Teilen, aus mit Einschnitten (38 43) versehenen Stegen (37, 39, 40) oder anderen ähnlichen Elementen (42,44, 45) bestehen, und daß die Enden (37a, 40, 44, 45) dieser Vorsprünge geschärft oder zugespitzt sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Enden dei Vorsprünge (22) aus Teilen (48.49) aus einem durch das den Wärmeaustauscherblock (24) bedeckende Flußmittel nicht benetzbaren Stoff, insbesondere aus Keramik oder Steatit bestehen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß die den Wärmetauscherblock »24) mit der Zelle (12) verbindenden Vorsprünge (22) so ausgebildet sind, daß sie Ablenkorgane bilden, die die Strömung der Gase auf bestimmte Teile des von diesen beaufschlagten Wärmetauscherblockes (24) zu begünstigen.