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Die vorliegende Erfindung betrifft das Hauptrohr eines Wärmetauschers, genauer gesagt, das Hauptrohr versehen mit Führungsrillen für Lötzusatzwerkstoff, die es leicht ermöglichen, die zusammenzubauenden Teile aus Hauptrohr und Röhren durch Hartlötung (brazing) zu verbinden.
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Technischer Hintergrund
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Im Hauptrohr des zur Klimaanlage verwendeten Wärmetauschers werden im Allgemeinen mehrere Rohreinsetzöffnungen eingearbeitet. Nach dem Einbau der Kühlmittelzirkulationsröhren in diese Öffnungen werden die Heizrippen zusammengebaut und hartgelötet.
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Die Wärmetauscher, die auf diese Weise hartgelötet werden, bleiben dicht, so dass das Kühlmittel durch das Hauptrohr sowie durch die Röhren in Umlauf gebracht wird. Bei der Kühlmittelzirkulation wird die Wärme auf die Heizrippen übertragen. Durch diesen Vorgang geschieht die Wärmeübertragung auf die Heizrippen. Durch den Wärmetauschvorgang der Heizrippen mit der Außenluft hat er die Funktion eines Wärmetauschers.
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In diesem Wärmetauscher wird das Hauptrohr als Zu- und Abflussweg für das Kühlmittel verwendet. Das Hauptrohr spielt daher eine sehr wichtige Rolle und ist als ein notwendiger Bestandteil eines Wärmetauschers anzusehen.
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Zur Hartlötung mehrerer Röhren mit dem oben genannten Hauptrohr des Wärmetauschers wurde eine mit dem Lötzusatzwerkstoff zur Hartlötung verkleidete Platte verwendet. Sie wurde rund geformt und nach dem Schweißen ihrer Verbundstelle verarbeitet, um Röhreneinsetzöffnungen mittels einer Presse zu erhalten. Die Verwendung der mit dem Lötzusatzwerkstoff zur Hartlötung verkleideten Platten erweist sich jedoch als problematisch, da die Kosten hoch sind.
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Statt der Verwendung der mit dem Lötzusatzwerkstoff zur Hartlötung verkleideten Platten wird auch ein Verfahren angewendet, bei dem ein durch Pressen oder durch Ziehen umgeformtes rundes oder ovales Hauptrohr zur Lösung dieser Probleme eingesetzt wird, wie es in
KR 10 1995 009 505 B1 (Abstract) dargestellt ist. Da dieses Hauptrohr nicht mit dem Lötzusatzwerkstoff verkleidet ist, wird der Lötzusatzwerkstoff zur Hartlötung nach der Verarbeitung der Röhreneinsetzöffnungen gesondert eingearbeitet und an dem durch Pressverformung oder Ziehverformung umgeformten Hauptrohr angebracht.
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Wenn der Lötzusatzwerkstoff zur Hartlötung gesondert verarbeitet wird, entstehen zusätzliche Kosten für die gesonderte Verarbeitung sowie das Zusammensetzen. Im Vergleich zur Verwendung von den mit dem Lötzusatzwerkstoff zur Hartlötung verkleideten Platten trägt dieses Verfahren jedoch zu keiner wirksameren Reduzierung der Materialkosten bei.
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Um die genannten Probleme zu lösen, wird ein Verfahren verwendet, wie es in
US 6 880 744 B2 dargestellt ist. Röhreneinsetzöffnungen werden in das durch das Press- oder Ziehverfahren umgeformte Hauptrohr eingearbeitet. Dieses so verarbeitete Hauptrohr wird mit mehreren Röhren und Heizrippen zusammengebaut. Danach wird der pastenartige Lötzusatzwerkstoff für die Hartlötung vor dem Einsetzen in den Hartlötofen an den Nahtstellen von Hauptrohr und Röhren verteilt.
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Um dieses Verfahren anzuwenden, muss jedoch der pastenartige Lötzusatzwerkstoff an den Nahtstellen von Hauptrohr und Röhren verteilt sein, kurz bevor der zusammengebaute Wärmetauscher zur Hartlötung in den Ofen eingesetzt wird. Daher entsteht häufig mangelhafte Ware, wenn die Verteilungsposition sowie die Verteilungsmenge nicht gleichmäßig sind. Im Falle der Lieferung der Hauptrohre durch einen Zulieferer bestehen Schwierigkeiten bezüglich des Transportvorganges. Deshalb ist es notwendig, dass dieses Verfahren nur von solchen Firmen angewendet wird, die in der Lage sind, den Wärmetauscher hartzulöten.
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Aus der
DE 757 562 A ist ein Verfahren zum Hartlöten von Lamellen auf Rohren, insbesondere für Wärmetauscher, bekannt. Dabei wird zum Verlöten der Lamellen mit den Rohren anschließend an die für die Aufnahme des Rohres bestimmte Öffnung eine kleine Öffnung zur Aufnahme des stabförmigen Lotes vorgesehen. Dabei werden die Lamellen an den für den Durchgang der Rohre vorgesehenen Öffnungen mit einem nur oben mit einer Eintrittsöffnung für das flüssige Lot ausgestatteten Kragen versehen, um dadurch ein Herausfließen des flüssigen Lotes zu vermeiden.
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Derzeit werden folgende Verfahren zur Hartlötung an den Zusammensetzungsstellen von Hauptrohr und Röhren durch die Verteilung des Lötzusatzwerkstoffes angewendet:
- 1. Verfahren: Mit dem Lötzusatzwerkstoff zur Hartlötung verkleideten Platten zunächst rund formen und danach mit Lötdraht an ihren Verbundstellen verarbeiten
- 2. Verfahren: Durch die Presse verarbeitete Lötzusatzwerkstoffplatte aus Aluminium Nr. 4000 mit dem durch das Press- oder Ziehverfahren umgeformte Hauptrohr zusammenbauen
- 3. Verfahren: Das durch Press- oder Ziehverfahren umgeformte Hauptrohr mit mehreren Röhren und Heizrippen zusammenbauen und danach den kleisterförmigen Lötzusatzwerkstoff für die Hartlötung vor dem Einsetzen in den Hartlötofen an den Nahtstellen von Hauptrohr und Röhren verteilen
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Im Falle des ersten Verfahrens der Hartlötung werden die durch das Aluminium Nr. 3000 verkleideten Platten verwendet, an die der Lötzusatzwerkstoff vom Aluminium Nr. 4000 durch die Prozesse wie Warmwalzen sowie Kaltwalzen verarbeitet wird, um sie rund zu formen und die Verbundstelle zu schweißen. In diesem Fall besteht jedoch das Problem der Kosten, nämlich die Erhöhung der Materialkosten.
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Im Falle des zweiten Verfahrens der Hartlötung werden die Lötzusatzwerkstoffplatten aus Aluminium Nr. 4000 zum Einbau in die Öffnungen für das Einsetzen der Röhren in das Hauptrohr mittels einer Presse verarbeitet und in das Hauptrohr eingesetzt. Das zweite Verfahren ist insofern problematisch, als die Kosten für Verarbeitung und Zusammensetzung steigen.
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Im Falle des dritten Verfahrens der Hartlötung wird der pastenartige Lötzusatzwerkstoff kurz vor dem Einsetzen in den Hartlötungsofen in dem Zustand, in dem die zusammengefügten Teile vom Förderband kommen, an den Nahtstellen von Hauptrohr und Röhren verteilt. Bei diesem Verfahren ist es schwierig, den Lötzusatzwerkstoff an die richtige Stelle und in der angemessenen Menge zu verteilen, so dass die Kosten wegen mit Mangeln behafteter Waren steigen.
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Aufgabe der Erfindung
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Um die oben genannten Probleme zu lösen, liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die Zusammensetzungsstellen von Hauptrohr und Röhren leichter durch Hartlötung miteinander zu verbinden und dadurch ein verbessertes Hauptrohr mit Rillen für den Lötzusatzwerkstoff in Bezug auf den Zusammenbau sowie die Hartlötung des Hauptrohrs mit den Röhren anzubieten.
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Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptrohr mit Röhreneinsetzöffnungen zum Einsetzen der Röhren und mit den Rillen für den Lötzusatzwerkstoff versehen ist, die von den genannten Röhreneinsetzöffnungen entfernt, einseitig oder beiderseitig länglich ausgebildet sind.
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Die vorliegende Erfindung schließt den einzusetzenden Lötzusatzwerkstoff ein, der es ermöglicht, die genannten Röhren und Röhreneinsetzöffnungen durch Hartlöten miteinander zu verbinden, indem er bei erhöhter Temperatur um die Röhren und Berührungsstellen der Röhreneinsetzöffnungen herum fließt. Sie ist darüber hinaus durch die Bildung einer Führungsrille zwischen den Röhreneinsetzöffnungen und den Rillen für den Lötzusatzwerkstoff gekennzeichnet, die es möglich macht, den genannten Lötzusatzwerkstoff leichter fließen zu lassen.
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Die vorliegende Erfindung hat, wie oben dargestellt, die Vorteile, nicht nur den Zusammenbau und die Verbindung zu verbessern, sondern auch die Fehlerquote bei der Hartlötverbindung enorm zu senken, denn der geschmolzene Lötzusatzwerkstoff kann im Verbindungsbereich zwischen dem Hauptrohr und den Röhren an angemessener Stelle und in einer richtigen Menge leicht fließen.
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Außerdem hat die Erfindung einerseits auch den Vorteil, zur Verringerung der Materialkosten beizutragen, da sie im Gegensatz zu dem herkömmlichen Verfahren keine mit dem Lötzusatzwerkstoff verkleidete Platte verwendet. Andererseits hat sie den Vorteil, Verarbeitungskosten einzusparen, da es nicht erforderlich ist, den plattenförmigen Lötzusatzwerkstoff im Voraus mittels einer Presse zu verarbeiten. Die Herstellungskosten werden durch die Verwendung von marktüblichen und günstigeren Lötzusatzwerkstoffen sowie Lötdrähten oder Lötpasten verringert, da man durch Masseneinkauf die Materialkosten reduzieren kann.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Im Folgenden werden die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen leicht verständlich erläutert, damit derjenige, der den allgemeinen Wissensstand im technischen Bereich der vorliegenden Erfindung besitzt, sie leicht ausführen kann.
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1 ist eine schräge Explosionszeichnung für die Konstruktion des in der vorliegenden Erfindung angewendeten Wärmetauschers. 2 ist eine Schrägzeichnung, die einen Teil der 1 vergrößert darstellt.
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Das Hauptrohr 200 für den Wärmetauscher nach der vorliegenden Erfindung ist, wie in den 1 und 2 gezeigt, im Kondensator für die Klimaanlage, im Verdampfer sowie Radiator für die Motorkühlung, im Warmwasserheizer bei Nutzung des Motorkühlwassers, im Ölkühler für Motor- sowie Getriebeöl usw. zu verwenden. Es ist besonders wünschenswert, das Hauptrohr des Wärmetauschers nach der vorliegenden Erfindung im Kondensator für die Klimaanlage zu verwenden. Dieser Wärmetauscher H besteht aus einem Paar der Hauptrohre 200 und aus mehreren Röhren 100, die parallel zwischen dem genannten Paar der Hauptrohre eingebaut werden. Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass mehrere länglich zwischen den genannten Hauptrohren eingebaute Röhren 100 an die genannten Hauptrohre 200 leicht hartzulöten sind.
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3 ist eine Vorderansicht der Konstruktion des Hauptrohres nach der vorliegenden Erfindung. 4 ist eine Schnittzeichnung der Linie I-I von 3. 5a und 5b sind Schnittzeichnungen von einem Beispiel des Hauptrohres mit einer anderen Form. 6 ist eine vergrößerte Schnittzeichnung vom wichtigen Bereich des Hauptrohres. 7 ist eine Schnittzeichnung der Verbindungskonstruktion von Hauptrohr und Halter. 8 ist eine Schrägzeichnung für ein anderes Beispiel eines im Hauptrohr eingefügten Lötzusatzwerkstoffes. 9 ist eine Zeichnung des Arbeitsablaufes, die den Hartlötverbindungsvorgang zwischen dem Hauptrohr und den Röhren des Wärmetauschers nach der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Die vorliegende Erfindung besteht, wie in den 3 bzw. 8 gezeigt, einfach gesagt aus dem Hauptrohr 200, das mehrere Röhren in einer Zusammenbaufläche bereitstellt, dem Lötzusatzwerkstoff 300, der in das genannte Hauptrohr 200 eingefügt wird, und dem Halter 400, der die Befestigung an das genannte Hauptrohr 200 ermöglicht.
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Das Hauptrohr 200 besteht aus der Hauptplatte 210, die die Zusammenbaufläche für die Röhren 100 bereitstellt, und dem Hauptgehäuse 220, das an beiden Enden der Hauptplatte 210 über diese verlängert hinausragt.
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In der Hauptplatte 210 werden Röhreneinsetzöffnungen 211 sowie Schwallblecheinsetzungsöffnungen 212 jeweils für die Röhren 100 bzw. für Schwallbleche 230 in bestimmten Abständen hergestellt. Am Rande der oben genannten Zusammenbaufläche werden die Lötzusatzwerkstoffrillen 213 für den Lötzusatzwerkstoff 300 einseitig oder beiderseitig länglich an den von den oben genannten Röhreneinsetzöffnungen 211 entfernten Stellen geformt.
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Es ist zwar auch möglich, diese Hauptplatte 210 in einer Flachform zu gestalten, aber wünschenswert ist es, sie in der Mitte nach außen hin rund herausragend zu formen, damit der Zusammenbau der oben genannten Röhren 100 erleichtert wird.
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Das Hauptgehäuse 220 ist so konstruiert, dass es an den beiden Enden der oben genannten Hauptplatten 210 über diese verlängert hinausragt, um im Innern die Bildung eines Raumes zu ermöglichen, und es besteht, wie es in 4 sowie 5 gezeigt ist, aus den Flachteilen 221, bei denen an beiden Enden die Kanten abgerundet sind, und dem halbmondförmigen Verbindungsteil 222, das die oben genannten Flachteile 221 verbindet, wobei die gesamte äußere Form je nach der Form der oben genannten Verbindungsteile 222 in einer D-Form, rund oder oval und ähnlich ausgebildet werden kann.
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In der vorliegenden Erfindung werden nicht die mit dem Lötzusatzwerkstoff 300 verkleideten Platten, sondern das durch Press- oder Ziehverfahren umgeformte Hauptrohr 200 verwendet, um die Materialkosten des Hauptrohres 200 zu senken. An einem Ende oder an den beiden Enden des oben genannten Hauptrohres 200 werden die Lötzusatzwerkstoffrillen 213 für den Lötzusatzwerkstoff ausgeformt, in die der Lötdraht 310 eingefügt wird. Die Hartlötung geschieht dadurch, dass der Lötzusatzwerkstoff 300 durch das Schmelzen des Lötdrahtes 310 um den Berührungsbereich der Röhren 100 und den Röhreneinsetzöffnungen 211 fließt.
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Die Hauptrohre nach der vorliegenden Erfindung bestehen aus dem Werkstoffmaterial Aluminium der Reihe Nr. 3000, 6000, 7000 u. a. Die Schmelztemperatur des jeweiligen Werkstoffmaterials ist je nach der Zusammensetzung mehr oder weniger verschieden, beträgt aber ca. 640 Grad. Der Lötdraht 310 für den oben genannten Lötzusatzwerkstoff 300 besteht aus einer Aluminium-Siliziumlegierung der Reihe Nr. 4000, wobei hauptsächlich Nr. 4343, 4045, 4047 u. a. verwendet werden. Da die Schmelztemperatur des Lötdrahtes im Bereich von ca. 570–595 Grad liegt, wird der Lötdraht 310 durch das Einsetzen in den Hartlötungsofen bei Temperatur von ca. 600 Grad geschmolzen. Der geschmolzene Lötdraht 310 fließt auf die zusammengebauten Stellen der oben genannten Röhren 100 und des Hauptrohres 200, so dass diese beiden durch Hartlötung verbunden werden.
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In der vorliegenden Erfindung wird erläutert, dass der Lötdraht 310 nur als ein Lötzusatzwerkstoff 300 verwendet wird. Dabei beschränkt sich der Lötzusatzwerkstoff 300 nicht auf den Lötdraht 310. Es ist selbstverständlich, dass außer dem Lötdraht 310 die pastenartige Form als Lötzusatzwerkstoff verwendet werden kann. Wie man z. B. in der 8 sehen kann, wird die Lötpaste in die Lötzusatzwerkstoffrille 213 eingefüllt und in Form eines Halbmondes getrocknet.
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Außerdem sollte der Lötzusatzwerkstoff 300 gemäß der vorliegenden Erfindung in einer oberen Position in den Hartlötungsofen eingesetzt werden, um einen leichten Fluss des Lötzusatzwerkstoffes 300 zu ermöglichen. Der Lötzusatzwerkstoff 300 muss oberhalb des Hauptrohres 200 positioniert werden, so dass der oben genannte Lötzusatzwerkstoff 300 beim Schmelzen durch die Schwerkraft sowie durch die Kapillarität auf natürliche Weise in Richtung der zusammengefügten Teile bzw. Verbindungsteile der Röhren 100 und des Hauptrohres 200 fließen kann, wobei durch die am oben genannten Hauptrohr 200 angebrachten bestimmten Halter 400 das genannte Hauptrohr 200 im Hartlötofen sicher gestützt wird.
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Im Falle des Wärmetauschers, der aus mehr als zwei Reihen von Röhren 100 besteht, kann dieser so konstruiert werden, dass jeweils eine Lötzusatzwerkstoffrille 213 einseitig oder beidseitig auf der jeweiligen Reihe der Röhren 100 geformt wird und der Lötzusatzwerkstoff 300 damit befestigt wird.
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Die Lötzusatzwerkstoffrille 213 wird, wie in der 6 gezeigt, größer als der Halbkreis geformt, damit mehr als die Hälfte des äußeren Durchmessers vom Lötzusatzwerkstoff 300 ausgefüllt werden kann. An dem oben genannten Schwallblech 230 werden Freischnitte 231 geformt, wie in der 2 gezeigt. Sie dienen dazu, beim Einfüllen des Lötzusatzwerkstoffes seine Beeinflussung auf der gegenüberliegenden Stelle der oben genannten Lötzusatzwerkstoffrille 213 zu vermeiden. Da der Lötzusatzwerkstoff 300 in die oben genannte Lötzusatzwerkstoffrille 213 mit Druck eingefüllt wird, kann man vermeiden, dass der Lötzusatzwerkstoff 300 beim Transport sowie bei der Verlagerung abfällt. Dabei entsteht ein Spalt zwischen den Röhren 100 und dem Lötzusatzwerkstoff 300, wie in 6 gezeigt, so dass die Beeinträchtigung des Lötzusatzwerkstoffes 300 beim Einfügen der oben genannten Röhren 100 vermieden werden kann. Dies erweist sich als vorteilhaft, da der Zusammenbau dadurch erleichtert wird.
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Die Lötzusatzwerkstoffrille 213 wird, wie in 6 gezeigt, so platziert, dass die Kreismitte der Lötzusatzwerkstoffrille 213 mehr nach außen hin versetzt ist als der äußere Rand der zusammengefügten Teile zwischen den Röhren 100 und dem Hauptrohr 200, damit der Lötzusatzwerkstoff 300 beim Einschmelzen leicht zur Nahtstelle zwischen den Röhren 100 und dem Hauptrohr 200 fließen kann. Folglich kann der oben genannte Lötzusatzwerkstoff 300 durch die Schwerkraft sowie durch die Kapillarität auf natürliche Art und Weise zum zusammengebauten Teil fließen und die Verbindung somit ermöglichen.
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In der vorliegenden Erfindung wird zusätzlich eine Führungsrille 214 zwischen der genannten Röhreneinsetzöffnung 211 und der Lötzusatzwerkstoffrille 213 ausgebildet. Der oben genannte Lötzusatzwerkstoff 300 fließt über die Führungsrille 214 in die Richtung zwischen den Röhren 100 und dem Hauptrohr 200.
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D. h., der oben genannte Lötzusatzwerkstoff 300 fließt durch die Hartlötung beim Einschmelzen bei höherer Temperatur auf einmal in großer Menge, so dass der Lötzusatzwerkstoff 300 nicht gleichmäßig auf die genannten Nahtstellen verteilt werden kann. Daher wird eine Führungsrille 214 geformt, durch die die Lötzusatzwerkstoffrille 213 und die Röhreneinsetzöffnung 211 miteinander verbunden werden. Dadurch fließt eine angemessene Menge des Lötzusatzwerkstoffes 300 langsam und leicht um den Berührungsteil zwischen den oben genannten Röhren 100 und den Röhreneinsetzöffnungen 211 herum, so dass eine gleichmäßige Verteilung des Lötzusatzwerkstoffes möglich ist.
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Dabei ist es wünschenswert, die genannte Führungsrille 214 so zu konstruieren, dass sie auf der Seite der Lötzusatzwerkstoffsrille 213 enger und auf der Seite der Röhreneinsetzöffnung 211 breiter ist, d. h., dass die Breite der Führungsrille 214 von der Lötzusatzwerkstoffsrille 213 bis hin zur Röhreneinsetzöffnung 211 allmählich größer wird, damit eine angemessene Menge des Lötzusatzwerkstoffes 300 ununterbrochen fließen kann.
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D. h., wenn die Größe der Führungsrille 214 gleich bleibt, fließt der Lötzusatzwerkstoff 300 auf einmal in großer Menge. Dadurch treten ununterbrochen Probleme auf, wie z. B. die ungleichmäßige Verteilung des Lötzusatzwerkstoffes an der Verbindungsstelle. Wenn die genannten Führungsrillen 214 auf der Seite der Lötzusatzwerkstoffrille 213 enger und auf der Seite der Röhreneinsetzöffnung 211 breiter ausgebildet sind, dann fließt der geschmolzene Lötzusatzwerkstoff 300 nicht auf einmal in großer Menge heraus, da der Einlass der Führungsrille 214 eng ist. Da der Auslass breit ist, kann die angemessene Menge des Lötzusatzwerkstoffes 300 ununterbrochen und dauerhaft zugeführt werden. Dadurch kann man nicht nur die gesamte Form um den äußeren und inneren Berührungsbereich zwischen der Röhre 100 und der Röhreneinsetzöffnung 211 gleichmäßig verbinden, sondern auch das Aussehen des Verbindungsbereiches verbessern. Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Führungsrille 214 zwischen der Lötzusatzwerkstoffrille 213 und der Röhreneinsetzöffnung 211 geformt wird.
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Obwohl es dabei möglich ist, die oben genannte Führungsrille 214, wie in 5 gezeigt, für einen bestimmten Teil zwischen der oben genannten Röhreneinsetzöffnung 211 und der Lötzusatzwerkstoffrille 213 in Form einer Rille versenkt zu konstruieren, ist es wünschenswert, sie so wie die Röhreneinsetzöffnung 211 durchgehend nach innen hin zu formen.
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D. h., wenn die Führungsrille 214 nicht versenkt sondern durchgehend gestaltet wird, kann der Lötzusatzwerkstoff, der entlang der Berührungsfläche der Röhreneinsetzöffnung 211 hinunter fließt, nicht nur auf die Außenseite, sondern auch auf die Innenseite des Berührungsbereichs zwischen den Röhreneinsetzöffnungen 211 und den Röhren 100 fließen, so dass die Konstruktionseigenschaften der oben genannten Röhren außerordentlich gesteigert werden können.
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In der Mitte der oben genannten Röhreneinsetzöffnung 211, wie in 8 gezeigt, wird darüber hinaus eine Erweiterungsrille 211a geformt, und zwar in Form einer Rille, deren gegenüberliegende Teile einer Rille in bestimmten Bereichen gewölbt versenkt sind. Sie verbessert sowohl die Konstruktion der oben genannten Röhren 100 als auch ihre Verbindung. Wenn man eine Erweiterungsrille 211a in einem mittleren Teilbereich der Röhreneinsetzöffnung 211 einbringt – denn dieser Teil stellt löttechnisch einen relativ schwachen Teil dar – so kann dieser Teil viel mehr Lötzusatzwerkstoff 300 aufnehmen, so dass die Berührungsfläche mit den oben genannten Röhren 100 schließlich vergrößert wird, was für eine noch stabilere Konstruktion sorgt.
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Nach der vorliegenden Erfindung werden bestimmte abnehmbare Halter 400 um die äußere Zylinderfläche des Hauptrohres angebracht, um eine sichere Abstützung des Hauptrohres 200 beim Einsetzen in den Hartlötungsofen zu gewährleisten.
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Die oben genannten Halter 400, wie in 2 oder 7 gezeigt, bestehen aus einem Stützteil 410 zur Einhüllung eines Teils des Hauptgehäuses 220, das seinerseits ein Bestandsteil des Hauptrohres 200 ist, und einem an der äußeren Seite des Stützteils verbundenen Befestigungsteil mit mehreren Befestigungslöchern 421. Mit dem Stützteil 410 des Halters kann man verschiedene zu befestigende Teilmaterialien wie z. B. Kühlmittelröhren u. a. verbinden.
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Der oben genannte Stützteil 410 besteht aus einem Kopplungsteil 411, der eine dem Verbindungsteil 222 des Hauptrohres 200 entsprechende Form aufweist, einem 1. Stützteil 412, das sich zu einer Seite des Kopplungsteils 411 verlängert und ein Ende vom Flachteil 221 des Hauptgehäuses 220 stützt, sowie einem 2. Stützteil 413, das sich zu der anderen Seite des Kopplungsteils 411 verlängert und das andere Ende vom Flachteil 221 des Hauptgehäuses 220 stützt. Am Ende des 1. oder 2. Stützteils wird ein Arretierungsteil 414 mit einem an einem Ende der Hauptplatte 210 angeordneten Haken 414a konstruiert.
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Auf dem Arretierungsteil 414 wird außerdem eine Ablaufrille 414b konstruiert, die den Lötzusatzwerkstoff 300 nach außen ablaufen lässt. Da das Arretierungsteil 414 den Lötzusatzwerkstoff 300 verdeckt, entsteht ein Temperaturunterschied zwischen dem von dem Arretierungsteil 414 verdeckten Teil und dem nicht verdeckten Teil, was dazu führen kann, dass der oben genannte Lötzusatzwerkstoff 300 nicht gleichmäßig geschmolzen werden kann. Um dies zu vermeiden, wird der nicht benötigte Teil, nämlich der mittlere Bereich des Arretierungsteils 414, zur Vermeidung des Temperaturunterschieds teilweise entfernt, während der übrig bleibende Teil an einem Ende der oben genannten Hauptplatte 210 gehängt wird und das Hauptrohr 200 stützt.
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An dem oben genannten Halter 400 wird, wie in 7 gezeigt, darüber hinaus eine Elastizitätsrille 415 konstruiert, die beim Verbinden mit dem Hauptgehäuse 220 für Elastizität sorgt. Die genannte Elastizitätsrille 415 wird auf der Innenseite des Grenzbereichs zwischen dem Kopplungsteil 411 und dem Stützteil 412 bzw. 413 so geformt, dass ein Teil der Gesamtdicke gesenkt wird. Durch die unterschiedliche Dicke entsteht eine angemessene Elastizität, was eine abnehmbare d. h. eine einfachere Befestigung mit dem Hauptgehäuse 220 ermöglicht.
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Nach dem Einsetzen des Lötzusatzwerkstoffes oder des plattenförmigen Lötzusatzwerkstoffes zwischen dem Hauptgehäuse 220 und dem Halter 400 werden das Hauptgehäuse 220 und der Halter 400 durch die Schmelzung des Lötzusatzwerkstoffes hartgelötet.
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Um den Halter 400 an dem oben genannten Hauptgehäuse 220 einzurichten, wird der Lötzusatzwerkstoff nach dem herkömmlichen Verfahren in einer vorläufigen Befestigung des Halters an dem Hauptrohr anhand eines besonderen Befestigungsmittels wie etwa Schraubbolzen u. ä. zwischen dem Hauptgehäuse und dem Halter 400 eingesetzt und durch Hartlötung der oben genannten Röhren zusammen hart verlötet. Im Gegensatz dazu ermöglicht die vorliegende Erfindung die einfachere Befestigung des Halters 400 am Hauptrohr 200, so dass der Halter ohne ein besonderes Befestigungsmittel wie bisher befestigt wird.
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Im Folgenden werden die Verfahren für eine Hartlötverbindung von dem mit Rillen für den Lötzusatzwerkstoff versehenen Hauptrohr 200 für den Wärmetauseher nach der vorliegenden Erfindung erläutert.
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9 ist eine Zeichnung des Arbeitsablaufes, die das Verfahren einer Hartlötverbindung zwischen dem Hauptrohr und den Röhren des Wärmetauschers nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Das Verfahren für eine Hartlötverbindung von dem mit den Lötzusatzwerkstoffrillen 213 versehenen Hauptrohr 200 des Wärmetauschers nach der vorliegenden Erfindung besteht aus folgenden Schritten, nämlich aus dem Schritt, in dem das mit den Lötzusatzwerkstoffrillen 213 versehene Hauptrohr 200 durch das Press- oder Ziehverfahren umgeformt wird; aus dem Schritt, in dem die Röhreneinsetzöffnungen 211 mit ihren versenkten Führungsrillen oder durchbohrten Führungsrillen und Schwallblecheinsetzöffnungen 212 für das Schwallblech 230 hergestellt werden; aus dem Schritt, in dem das mit Freischnitten 231 versehene Schwallblech 230 in die Schwallblecheinsetzöffnungen 212 für das Schwallblech am Hauptrohr 200 miteinander verbunden werden, aus dem Schritt, in dem der Lötzusatzwerkstoff 300 in die Lötzusatzwerkstoffrillen 213 des oben genannten Hauptrohres 200 eingesetzt wird; aus dem Schritt, in dem der Halter 400 mit den Ablaufrillen 414b mit dem oben genannten Hauptrohr 200 zusammengebaut wird; aus dem Schritt, in dem die Röhren 100 in die Röhreneinsetzöffnungen 211 des Hauptrohres 200 eingebaut werden, und aus dem Schritt, in dem der Verbindungsbereich zwischen dem Hauptrohr 200 und den Röhren 100 durch das Schmelzen des Lötzusatzwerkstoffes 300 verbunden wird.
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Im Folgenden werden die Hartlötverbindungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung konkreter betrachtet.
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1. Schritt
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Das aus Aluminium oder Aluminiumzusammensetzungen/-legierungen hergestellte Hauptrohr 200 wird durch ein Press- oder Ziehverfahren umgeformt, wobei die Lötzusatzwerkstoffrillen 213 für den Lötzusatzwerkstoff 300 bei der Umformung einseitig oder beiderseitig länglich auf der Zusammenbaufläche geformt werden.
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2. Schritt
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Um den Zusammenbau der Röhren 100 auf die Zusammenbaufläche des Hauptrohres 200 zu ermöglichen, werden die Röhreneinsetzöffnungen 211 mit ihren versenkten Führungsrillen oder durchbohrten Führungsrillen und die Schwallblecheinsetzöffnungen 212 für das Schwallblech, wo das Schwallblech 230 zur Bildung der Flüssigkeitsbahn innerhalb des Hauptrohres eingebaut wird, durch eine Presse bearbeitet und in einem angemessenen Abstand angeordnet auf der Zusammenbaufläche des Hauptrohres 200 geformt.
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Dabei ist es wünschenswert, die genannten Führungsrillen 214 so zu konstruieren, dass die Breite der Führungsrille 214 von der Lötzusatzwerkstoffrille 213 bis zur Röhreneinsetzöffnung 211 hin allmählich größer wird, um so eine angemessene Menge des Lötzusatzwerkstoffes 300 leichter fließen zu lassen und um den Lötzusatzwerkstoff in dem gesamten Berührungsbereich der oben genannten Röhren 100 und Röhreneinsetzöffnungen gleichmäßig verteilt übertragen zu können. In der Mitte der oben genannten Röhreneinsetzöffnung 211 wird darüber hinaus eine Erweiterungsrille 211a geformt, und zwar in Form einer versenkten Rille, deren gegenüberliegende Teile in bestimmten Bereichen gewölbt sind, und zwar so geformt, dass sich beim Fluss des oben genannten Lötzusatzwerkstoffes 300 bei der Schmelzung die Verbindungsflächen mit den Röhren 100 vergrößern.
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3. Schritt
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In die Schwallblecheinsetzöffnungen 212 für das Schwallblech auf der Zusammenbaufläche des Hauptrohres 200 wird das Schwallblech 230 zur Bildung der Flüssigkeitsbahn eingesetzt und zusammengebaut. An dem oben genannten Schwallblech 230 wird ein Freischnitt 231 zur Vermeidung der Beeinträchtigung beim Einfüllen des Lötzusatzwerkstoffes 300 auf der gegenüberliegenden Stelle der oben genannten Lötzusatzwerkstoffrille 213 geformt.
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4. Schritt
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Die Hauben 240 werden an das jeweilige Ende des Hauptrohres 200, wo das Schwallblech 230 zur Bildung der Flüssigkeitsbahn eingebaut ist, angebracht.
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5. Schritt
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In die Lötzusatzwerkstoffrillen 213 für den Lötzusatzwerkstoff des Hauptrohres 200 wird entweder der Lötdraht 310, der bei Hartlötung die Rolle des Lötzusatzwerkstoffes 300 ausübt, unter Druck eingesetzt oder die Lötpaste 320 in einer Pulverform eingefüllt und getrocknet.
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6. Schritt
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Die Röhren 100, das Hauptrohr 200, die Heizrippen (nicht gezeichnet), die Seitenplatten (nicht gezeichnet) u. a. als Bestandteile des Kondensators vom Wärmetauscher H werden zusammengebaut. An das Hauptrohr 200 wird der Halter 400 zur Befestigung angebaut, wobei ein plattenförmiger Lötzusatzwerkstoff zur Hartlötung eingefügt wird. An dem genannten Halter 400 wird das Arretierungsteil 414 geformt, um an einem Ende der Lötzusatzwerkstoffrille 213 befestigt werden zu können. Auf dem oben genannten Arretierungsteil wird eine Ablaufrille 414b geformt, um den oben genannten Lötzusatzwerkstoff 300 nach Außen zu führen. Beim Zusammenbau des oben genannten Halters 400 werden die beiden Enden des Arretierungsteils 414 in ein Ende der Lötzusatzwerkstoffrille 213 hineingesteckt.
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7. Schritt
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Vor dem Einsetzen des zusammengebauten Wärmetauschers H in den Hartlötungsofen wird das Flussmittel (flux) zur Hartlötung verteilt. Dabei ist es wünschenswert, das Flussmittel auf die hartzulötenden Teile des Hauptrohres 200 und der Röhren 100 sowie auf die hartzulötenden Teile der Röhren und der Heizrippen zu verteilen.
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8. Schritt
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Die Feuchtigkeit des Flussmittels, das auf die hartzulötenden Teile des Hauptrohres 200 und der Röhren 100 sowie auf die hartzulötenden Teile der Röhren und der Heizrippen verteilt worden ist, wird durch Austrocknen beseitigt.
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9. Schritt
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Setzt man den zusammengebauten Wärmetauscher H nach dem Trocknen des Flussmittels in den Hartlötungsofen mit einer Temperatur von ca. 600 Grad ein, wird der Lötzusatzwerkstoff 300 geschmolzen. Der geschmolzene Lötzusatzwerkstoff fließt aufgrund der Schwerkraft sowie der Kapillarität zu dem zusammengebauten Berührungsbereich zwischen dem Hauptrohr 200 und den Röhren 100. Die beiden zusammengebauten Teile werden durch Hartlötung verbunden. Dabei wird der in das Hauptrohr 200 eingefügte und damit fest verbundene Lötzusatzwerkstoff 300 nach oben hin gerichtet positioniert, wobei der zusammengebaute Wärmetauscher H mit Hilfe des oben genannten Halters 400 im Ofen sicher befestigt wird.
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Der Vorteil gemäß der vorliegenden Erfindung liegt auf der Hand, denn das Zusammenbauteil des Hauptrohres 200 und der Röhren 100 ist viel leichter durch Hartlötung zu verbinden. Da die Hartlötung einfacher auszuführen ist, hat man schließlich auch den Vorteil, die Konstruktion sowie Verbindung zwischen dem Hauptrohr 200 und den Röhren 100 zu verbessern.
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Nach der vorliegenden Erfindung wird das Hauptrohr 200 durch Press- oder Ziehverfahren umgeformt. Dadurch kann man Materialkosten sparen, was sich als ein Vorteil erweist. Außerdem wird ein preisgünstiger Lötdraht 310 oder Lötpaste 320 als ein Lötzusatzwerkstoff verwendet, um das Hauptrohr 200 und die Röhren 100 zu verbinden. Dadurch sieht das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung außerdem die Vorteile vor, die Herstellungskosten des Lötzusatzwerkstoffes zu senken und die Fehlerquote der Hartlötung bei der Hartlötverbindung vom strukturellen Aspekt her enorm zu verringern.
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Anhand der Ausführungsbeispiele wurde die vorliegende Erfindung zwar ausführlich erläutert, aber der Bereich der vorliegenden Erfindung beschränkt sich nicht auf die speziellen Ausführungsbeispiele, sondern ist nach dem beigefügten Anspruchsbereich der Patentschrift auszulegen. Wer in diesem technischen Bereich allgemein übliche Kenntnisse hat, versteht, dass viele Ausbesserungen und Änderungen möglich sind, ohne von dem Bereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Bezugszeichenliste
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- H
- Wärmetauscher,
- 100
- Röhre,
- 200
- Hauptrohr,
- 210
- Hauptplatte,
- 211
- Röhreneinsetzöffnung,
- 211a
- Erweiterungsrille,
- 212
- Schwallblecheinsetzsöffnung
- 213
- Lötzusatzwerkstoffrille,
- 214
- Führungsrillen
- 220
- Hauptgehäuse,
- 221
- Flachteil,
- 222
- Verbindungsteil,
- 230
- Schwallblech,
- 231
- Freischnitte,
- 240
- Haube,
- 300
- Lötzusatzwerkstoff,
- 310
- Lötdraht,
- 320
- Lötpaste
- 400
- Halter,
- 410
- Stützteil,
- 411
- Kopplungsteil,
- 412-1
- Stützteil,
- 413-2
- Stützteil,
- 414
- Arretierungsteil,
- 414a
- Haken,
- 414b
- Ablaufrille.
- 415
- Elastizitätsrille,
- 421
- Befestigungslöcher.