DE4430416A1

DE4430416A1 - Verfahren zum Verbinden von Rippen mit einer Rohrschale und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE4430416A1
Application number: DE4430416A
Authority: DE
Inventors: Werner Borchert
Original assignee: GEA AG
Current assignee: GEA AG
Priority date: 1994-07-21
Filing date: 1994-08-26
Publication date: 1996-02-01

Description

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.

Andererseits richtet sich die Erfindung auf Anordnungen zur Durchführung des Verfahrens.

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 gesamte Länge des Wärmeaustauscherrohrpakets erstrecken. Die Faltungen kön nen rechteckig, trapezförmig oder wellenartig sein. Auch Einzelrippen sind bekannt.

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 Wärmeaustauscherrohrpaket 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.

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.

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.

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.

Die Lösung des das Verfahren betreffenden Teils der Auf gabe wird erfindungsgemäß im Kennzeichen des Anspruchs 1 gesehen.

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 aufweist.

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.

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.

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 um 180° gedreht und die Rippen werden mit einer weiteren Rohrschale verlötet.

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.

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.

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.

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 auf gewärmt. In folge der Wärmeleitung 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.

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.

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.

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.

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.

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 che oder gitterartig) erzeugt werden.

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.

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 dung 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.

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 gekammert 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 Relativverlagerung 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 nächst folgenden 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 Wärmeplatte 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 dem Verflüssigen des Lotmaterials wird die Wärmeplatte 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.

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 AlO₂ han deln.

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.

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.

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.

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.

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 ist 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 Stützstangen 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:

Fig. 1 im vertikalen schematischen Querschnitt eine Anordnung zum Verbinden eines gefalteten Rip penbands mit den Rohrschalen eines Wärmeaus tauscherrohrs;

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung eine den Lötvor gang gemäß Fig. 1 vorbereitende Montagesi tuation eines Rippenbands mit zwei Rohrscha len;

Fig. 3 einen vertikalen Längsschnitt durch die Dar stellung der Fig. 2 entlang der Linie III-III;

Fig. 4 ausschnittsweise in verkleinertem Maßstab einen vertikalen Querschnitt durch ein Wärme austauscherrohrpaket und

Fig. 5 einen vertikalen hälftigen schematischen Querschnitt durch eine weitere Anordnung zum Verbinden eines gefalteten Rippenbands mit den Rohrschalen eines Wärmeaustauscherrohrs.

Mit 1 ist in der Fig. 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 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 ortsfesten Gestell 10 drehbar gelagert sind. Der Antrieb für die Stütz- und Antriebsrollen 9 ist nicht näher veranschau licht.

Zum Verbinden der U-förmigen Rohrschalen 4, 5 mit dem Rippenband 2 (siehe auch Fig. 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 richtungen 14 quer zu den Rohrschalen 4, 5 verlagerbar.

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 Heizkörper 16, 17 hintereinander vorgesehen.

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.

Desweiteren ist der Fig. 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.

Zur Verbindung der aus den Fig. 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 Fig. 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.

Das Rippenband 2 ist vor dem Zusammenfügen mit Zinn be schichtet worden. Die Rohrschalen 4, 5 sind unbeschich tet.

Nach dem losen Zuordnen von Rohrschalen 4, 5, Rippenband 2 und Lötfolien 23 werden diese Teile gemäß Fig. 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.

Außerdem werden gemäß Fig. 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.

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 Fig. 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 (Fig. 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 nächst folgenden Aufheizvorgang nicht wieder von der Raumtemperatur auf die Löttemperatur erwärmt werden müssen.

Nach dem Verbinden der in der Fig. 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.

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 Fig. 4.

Um sowohl die Schweißnähte 29 als auch die daneben lie genden Stirnseiten 30 der Wärmeaustauscherrohre 6 vor Korrosion zu schützen, können entsprechend Fig. 4 die Stirnseiten 30 mit U-förmigen Kappen 31 aus Aluminium ab gedeckt sein. Die Kappen 31 können aufgeklebt oder aufge klemmt sein.

Eine Alternative zu den Kappen 31 ist in der rechten Hälfte der Fig. 4 dargestellt, wo die Stirnseiten 30 mit Aluminium oder Zink beschichtet sind. Dieses Beschichten kann auf dem Wege des Metallspritzens 32 erfolgen.

Bei der in der Fig. 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.

Der Stahlboden 33 trägt eine keramische Abschirmung 35 aus AlO₂ 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.

Die Abschirmung 35 nimmt mehrere induktiv beheizbare Heizelemente 42 auf.

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.

Die Wärmeplatte 43 ist mit einer Vielzahl von an ihren freien Enden angespitzen Stiften 46 versehen. Die Spitzen 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.

Desweiteren ist der Fig. 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.

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 Fig. 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.

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.

Ansonsten kann die Anordnung gemäß Fig. 5 wie die Anord nung der Fig. 1 bis 3 betrieben werden, so daß nochma lige Erläuterungen entbehrlich sein dürften.

Bezugszeichenliste

1 - Anordnung
2 - Rippenband
3 - Außenseite v. 4, 5
4 - Rohrschale
5 - Rohrschale
6 - Wärmeaustauscherrohr
7 - Achse
8 - Halterung
9 - Stütz- und Antriebsrollen
10 - Gestell
11 - Fügevorrichtung
12 - Fügevorrichtung
13 - Längskammern
14 - Kolben-Zylinder-Einrichtungen
15 - Innenseiten v. 4, 5
16 - Heizkörper
17 - Heizkörper
18 - Kolben-Zylinder-Einrichtungen
19 - Absaugeinrichtung
20 - Gebläse
21 - Gratbereich
22 - Gratbereich
23 - Lötfolie
24 - Stege v. 11, 12
25 - Kanäle v. 2
26 - Rippen v. 2
27 - Längskanten v. 4, 5
28 - Wärmeaustauscherrohrpaket
29 - Schweißnähte
30 - Stirnseiten v. 6
31 - Kappen
32 - Metallspritzen
33 - Stahlboden
34 - Doppelpfeil
35 - Abschirmung
36 - Seitenflächen v. 35
37 - Oberflächen v. 35
38 - Innenflächen v. 35
39 - Stahlplatten
40 - Stahlplatten
41 - Stahlplatten
42 - Heizelemente
43 - Wärmeplatte
44 - Distanzstangen
45 - Oberseite v. 43
46 - Stifte
47 - Spitzen v. 46
48 - Längskanäle
49 - Stützstangen
50 - Hubvorrichtung
51 - Doppelpfeil
A - Abstand zw. 42 u. 43

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), dadurch gekennzeichnet, 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.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzwärme für das Lotmaterial (23) von der Innenseite (15) der Rohrschale (4, 5) her aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzwärme für das Lotmaterial (23) flächig auf die Innenseite (15) der Rohrschale (4, 5) aufgebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzwärme für das Lotmaterial (23) streifenförmig auf die In nenseite (15) der Rohrschale (4, 5) aufgebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzwärme für das Lotmaterial (23) durch auf die Innenseite (15) der Rohrschale (4, 5) gerichtete Wärmestrahlung auf gebracht wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, 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.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Verbinden zweier Rohrschalen (4, 5) zu einem Wär meaustauscherrohr (6) dessen Stirnseiten (30) mit Kappen (31) abgedeckt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, 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.

9. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, 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.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, 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.

11. Anordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, 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.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Heizkörper (16, 17) und jede Fügevorrichtung (11, 12) durch pneumatisch beaufschlagbare Zylinder (14, 18) verlagerbar sind.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, 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.

14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch ge kennzeichnet, daß das erwärmte Kühlgas ab saugbar ist.

15. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, 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.

16. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 oder 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, 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.

17. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, 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.

18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente (42) zur Seite und nach unten hin mit einer kerami schen Abschirmung (35) ummantelt sind.

19. Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die keramische Ab schirmung (36) von einem Stahlboden (33) getragen ist.

20. Anordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeplatte (43) durch mit dem Stahlboden (33) ver bundene Distanzstege (44) getragen ist.

21. Anordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschale (4, 5) von an der Wärmeplatte (43) vorge sehenen Stiften (46) getragen ist.

22. Anordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschale (4, 5) auf in Richtung ihrer Längsachse verlagerbaren Stützstangen (49) gelagert ist.