CZ6798A3

CZ6798A3 - Způsob výroby výměníku tepla

Info

Publication number: CZ6798A3
Application number: CZ9867A
Authority: CZ
Inventors: Christopher Gerald O´Neill
Original assignee: T & N Technology Limited
Priority date: 1995-07-13
Filing date: 1996-06-20
Publication date: 1999-04-14
Also published as: MX9800352A; WO1997002918A1; DE69603490D1; EP0842007B1; AR002808A1; ZA965777B; BR9609509A; GB2303089B; GB2303089A; GB9514375D0; JPH11508824A; EP0842007A1; KR19990028643A; AU6233196A

Description

Způsob výroby výměníku tepla

Oblast techniky '4

Vynález se týká výroby výměníků tepla, zejména pro použití ve vozidlech.

Dosavadní stav techniky

Je běžnou praxí, že se výměníky tepla vytvářejí tak, že se sestavují jejich jednotlivé prvky, z nichž mnohé jsou trubicoví té, a prvky se pájí dohromady. Prvky jsou vyrobeny z hliníku nebo hliníkové slitiny a po té se obkládají eutektickou výplňovou slitinou hliníku a křemíku. Pro odstranění povrchových oxidů se na spoje nanáší tavidlo pro tvrdé pájení. Tavidlo pro tvrdé- pájení může být nanášeno ponorem prvků do vodné suspenze obsahující tavidlo pro tvrdé pájení, jak je například popsáno v patentovém spisu US 3 951 328. Při tvrdém pájení se výplňová slitina a tavidlo taví pro vytvoření tvrdě pájených spojů.

Řada výměníků tepla obsahuje trubky, které mají v příčném průřezu podlouhlý oválný tvar, t.j. průřezová šířka je v jednom směru několikanásobkem šířky ve směru kolmém na první směr’. Takové trubky se obvykle vytvářejí z plechu z hliníku nebo jeho slitiny. Plech se ohýbá do trubicovítého tvaru, přičemž se jeho opačné okraje uvádějí do polohy proti sobě. Tyto okraje se potom spojují dohromady pro těsné uzavření trubky.

Byly prováděny pokusy těsně uzavírat spoje takových trubek pájením. Tyto postupy zahrnují obkládáni hliníku eutektickou výplňovou slitinou .před tím, než se ohýbá pro vytvořením trubky, přičemž'se ópačrié okraje ohýbají směrem dovnitř trubky tak, aby vytvořily dvě rovnoběžné příruby,

X • · • · · ···· ·· • · « * ·· e · ·· ·· · · · • * * ·· na nekrytý konec obsahující při pájení spáry tavidlo. Tadolů do které k sobě vzájemně přiléhají, a mezi přírubami se nanáší suspenze vidlo je určené k tomu, aby stékalo ry, takže mezi přírubami vznikne pájený spoj. Tento způsob však vede k velké chybovosti a poruchovosti.

Vynález si klade’za úkol vytvořit způsob výroby výměníku tepla, umožňující vytvářet trubicovité prvky se spolehlivými pájenými spoji.

Podstata vynálezu

Vynález přináší způsob vytváření výměníku tepla z prvků, majících nejméně povrchovou vrstvu vytvořenou z hliníku nebo jeho slitiny, při kterém se vytvoří prvky, z nichž nejméně jeden je trubicovitý, prvky se sestaví k sobě a pájí se dohromady tvrdým pájením, přičemž trubicovitý prvek se vytváří ohýbáním plechu do trubicovíteho tvaru tak, že se koncové části plechu úvedou do.polohy proti sobě, přičemž spára mezi proti sobě ležícími částmi probíhá po délce prvku, jehož podstatou je, že se na trubicovitý prvek nanáší housenka, obsahující částice tavidla pro tvrdé pájení, která se nanáší podél nekrytého konce uvedené spáry, přičemž se na vrch housenky nanese lepivé činidlo, a to takové, které schne pro zanechání tuhého zbytku ulpívajícího k prvku a udržuje tavidlo v potřebné poloze, přičemž pevný zbytek může být vypuzen ohřevem, přičemž trubicovitý prvek je při tvrdém pájeni orientován tak, žě tavidlo, které se taví při tvrdém pájení, vtéká dó uvedené spáry a umožňuje vytvoření spoje, pájeného tvrdým .pájeňím, mezi proti sobě ležícími částmi. .

- ; J

Pod pojmem lepivé činidlo se rozumí jakákoli látka, která působí, že částice ulpí k prvku, a proto zahrnuje

-3• « · ···«

• · ·· «·· « · ·· ·· nekteré látky, které nejsou normálně považovány za lepidla.

Při způsobu podle vynálezu housenka poskytuje zásobu tavidla, zajištující dostatečné množství tavidla pro vytváření tvrdé pájeného spoje podél trubičovitého prvku. Lepivé činidlo pokrývá toto tavidlo tak, žé se s prvkem může před pájením manipulovat bez ztráty tavidla.

Housenka může obsahovat suché částice, ale s výhodou je ve formě pasty, sestávající z částic v rozpouštědle, které může být vypuzováno ořiřevem bez zanechání významnějšího zbytku. Požadavkem je, aby pasta významnějším způsobem nevytékala ze spáry. Rozpouštědlem může být například toluen, isopropanol, methyletheřketón ‘nebo methylenchlorid. Housenka může například obsahovať lS^až 20 hmotn.% rozpouštědla. Může mít šířku'okolo 3 ^u!,mm a hloubku nejméně 1 mm. Housenka může obsáfiovat od 2-do 20 mg částic na centimetr spáry.

S výhodou vybíhají uvedené části trubičovitého prv ku, ležící proti sobě, vzájemně rovnoběžně dovnitř prvku. Tento tvar trubičovitého prvku je sám o sobě známý a přináší rozsáhlou plochu-pro'vytvoření spoje pájeného tvrdým pájemm·

Pro zajištění přídavného ¹'prostoru pro housenku může být plech ohnut tak', že nekrytý konec uvedené spáry je na dně drážky, v níž je uložena housenka.

Aby se vyloučila potřeba použití plechu obloženého eutektickou výplňovou slitinou, může také housenka obsahovat eutektickou nebo téměř eutektickou výplňovou slitinu. Například může housenka obsahovat částice eutektické nebo

-4• * • · * · • · · ♦· · ·· • · · ♦ · ·· opat•J téměř eutektické slitiny, které jsou alespoň částečně řeny povlakem tavidla. Spis WO.94/29072 popisuje způsob pájení při použití částic.aWO 94/17941 popisuje způsob, kterým se takové částice mohou vyrábět. Alternativně mohou částice zahrnovat částice výplňové slitiny a částice tavidla, a míchané spolu dohromady.

s výhodou obsahují housenka a kapalné lepivé činidlo stejné rozpouštědlo. Použité rozpouštědlo může být toluen a prvek se může sušit, například infračervenými ohřívači, pro vypuzování rozpouštědla. ^} :

• v '

Aby se umožnilo tvrdě pájení trubicovitého prvku k jinému prvku výměníku tepla, nanášejí se s výhodou po nanesení housenky a buď před nebo po nanesení kapalného lepivého činidla v suché formě na trubicovitý prvek další částice, obsahující tavidlo pro tvrdé pájení, pro použití při vytváření tvrdě pájeného spoje s jiným prvkem, přičemž uvedené další částice jsou upevněny k prvku kapalným lepivým činidlem. Další částice mohou také ’- obsahovat eutektickou nebo téměř eutektickou výplňovou slitinu, povlečenou alespoň částečně tavidlem, nebo mohou být další částice směsí částic eutektické slitiny¹a částic” tavidla. Uvedené další částice se mohou nanášet jejich rozptylem na povrch trubicovitého prvku. Jestliže sé další částice nanášejí po kapalném .lepivém činidlu, ulpívají k lepivému činidlu. Pokud jsou nanášeny před lepivým činidlem, jsou jím pokrývány (zapouzdřovány).

Kapalné lepivé činidlo sě může nanášet postřikem, , . · *· s výhodou hydraulickým poštřikém (také známým jako bezvzduchový potřik). ’ • · ·. ♦ * ··'·· * · * · ···*·· * *···«· ··· ···* ♦· «· ···« «· ··

-5Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojený výkres, znázorňující schematický řez příkladným výměníkem tepla vyrobeným | způsobem podle vynálezu.

ř', . n'í ·

Příklad provedení vynálezu. '

Vynález je vysvětlen na příkladě ' způsobu výroby výměníku tepla, sestávajícího z trubicovitých prvků, jako je prvek 10 znázorněný na výkrese. Prvky jsou vyrobeny z hliníku, který nebyl obložen výplňovou slitinou. Při způsobu podle vynálezu se tvarují prvky, v daném případě prvky 10, ohýbáním hliníkového plechu tloušťky 320 mikrometrů. Příkladný způsob také zahrnuje sestavování prvků a jejich pájení dohromady .

Trubicovítý prvek 10 podle vynálezu se vytváří ohýbáním plechu na podlouhlý’oválný trubicovitý tvar tak, že se vzájemně opačné okrajové části 10a plechu uvedou do polohy u sebe. Konkrétně jsou^;okrajové části 10a uspořádané vzájemně spolu rovnoběžně v dutině prvku 10. Spára 12 mezi protilehlými částmi 10a je velmi úzká a části 10a jsou blízko u sebe. Tato spára 12 vsak probíhá po délce prvku 10 a musí být utěsněna, aby prvek byl vodotěsný. Trubicovitý prvek 10 má v podstatě plochý horní povrch 10b a dolní povrch 10c. Od horního povrchu 10b vybíhají části 10a směrem dolů, a to od jeho střední-části, a v této místě je plech ohnut tak, že se vytváří drážka 13, vybíhající směrem dolů a mající na dně nekrytý konec 12a.

Při způsobu podle vynálezu se vytvoří housenka (výplň - dále je v celém textu z analogie z terminologie svarů používán termín housenka) 14 ve formě pasty obsahující ob-

• ·	♦ · ♦	• ·	··
• ·	• · · · ·.	···	• ·
» · ·	• · ·	•	• ·
·*		··	··

sáhující částice tavidla pro trdé pájení v rozpouštědle, které se může vypudit ohřevem. Housenka 14 konkrétně obsahuje částice výplňové eutektické nebo téměř eutektické slitiny se složením 11 hmotn.% křemíku á 89 hmotn.% hliníku, s povlakem tavidla o složení 40 až 50 hmotn.% fluoridu draselného a 50 až 60 hmotn.% fluoridu hlinitého. Částice jsou rozptýleny v 15 hmotn.% toluenu. Housenka 14 se nanese na trubicovitý prvek 10 podél otevřeného konce 12a spáry 12 tím, že se vytlačuje do drážky 13 do šířky 3 mm. Housenka je uložena nezarovnaně tak, že vyčnívá z drážky a má hloubku okolo 2 mm. Housenka 14 obsahuje okolo 5,7 mg částic na centimetr délky spáry 12.

Dále se při způsobu podlé výnálezu nanášejí částice 15, obsahující tavidlo, v suché formě na horní povrch 10b prvku 10. Částice · 15' jsou stejného typu, jako částice v housence 14 a slouží pro vytváření tvrdé pájeného spoje s jiným prvkem výměníku tepla, částice 15 se sypou na povrch 10b z vibračního síta.

Při způsobu podle vynálezu se dále nanáší kapalné lepivé činidlo 16 přes plochu 10b na vrch housenky 14. Kapalné lepivé činidlo je takové, že schne pro zanechávání pevného zbytku, který ulpívá k ^rprvku 10 a udržuje housenku 14 v její poloze, a·· pevný žbýték může být vypuzen ohřevem. Kapalné lepivé činidlo také slouží k upevňování dalších částic 15 na povrch 10b. Konkrétně obsahuje kapalné lepivé činidlo 16 akrylickou pryskyřici rozpuštěnou v toluenu. Akrylická pryskyřice je s výhodou polymethylmethakrylát. Lepivé činidlo se nanáší hydraulickým postřikem. Postřik musí být jemný, aby nedocházelo k žádnému výraznému posunu částic 15 na povrchu 10b.

ϊ · _v ' ,**

-7♦ · ♦ i · ·· • fr · * · * *·· · · • · · « « · · ·· ···· ♦* ·♦

Po naneseni kapalného lepivého činidla 16 se prvek 10 nechá projít sušicí pecí-, v níž se rozpouštědlo v lepidle 16 a v housence 14- v-ypudí Způsobením tepla vyvíjeného infračerveným zářením. Prvek 10 nyní může být opatřen, v případě potřeby, více částicemi 15, upevněnými k jeho dolnímu povrchu 10c, a to tak, že se prvek 10 obrátí, povrch 10c se posype částicemi 15, načež se na povrch nastříká další kapalné lepivé činidlo 16, které se potom také vysuší. S prvkem 10 se nyní může manipulovat bez významnější ztráty tavidla a sestaví se s dalšími prvky výměníku. Sestavený výměník se potom vloží dó pájecí 'pécé. V peci se prvky spojí spoji pájenými tvrdým pájením^á během tvrdého pájení se trubicovitý prvek 10 orientuje'povrchem 10b nahoru, takže tavidlo, které je v housence 14, se taví a teče do uvedené spáry 12, čímž umožňuje vytvořit pájený spoj mezi u sebe ležícími částmi 10a.

Bylo zjištěno, že popsaný příkladný způsob umožňuje vytvořit výměníky tepla, mající spolehlivě utěsněné trubícovité prvky 10. ’·’ , , '

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

Ί

1. Způsob vytváření výměníku tepla z prvků, majících nejméně povrchovou vrstvu vytvořenou z hliníku nebo jeho ’ slitiny, při kterém se vytvoří prvky (10), z nichž nejméně jeden je trubicovitý, prvky se. sestaví k sobě a pájí se dohromady tvrdým pájením, přičemž trubicovitý prvek se vytváří ohýbáním plechu do trubicovitého tvaru tak, že se koncové části (10a) plechu uvedou do polohy proti sobě, přičemž spára mezi proti sobě ležícími částmi (10a) probíhá po délce prvku, vyznačený tím, že se na trubicovitý prvek nanáší housenka (14), obsahující částice tavidla pro tvrdé pájení, která se nanáší podél nekrytého konce (12a) uvedené spáry (12), přičemž sena vrch housenky (14) se nanese lepivé činidlo (16), a'to takové, které schne pro zanechání tuhého zbytku ulpívajícího k·prvku-a-udržuje tavidlo v potřebné poloze, přičemž pevný zbytek může být vypuzen ohřevem, přičemž trubicovitý'prvek''(10) je při tvrdém pájení orientován tak, že tavidlo; ktěré se taví při tvrdém pájení, vtéká do uvedené spáry (12) a umožňuje vytvořeni spoje, pájeného tvrdým pájením, mezi proti sobě ležícími částmi (10a).
2. Způsob podle'nároku 1, vyznačený tím, že housenka (14) je ve formě pasty, obsahující'částice v rozpouštědle, které může být vypuzováno ohřevem běž'zanechání významnějšího zbytku.

• . - ’ í
3. Způsob podlé nároků 2 vyznačený tím, že pasta obsahuje 15 až 20 hmotn.% rozpouštědla.
4. Způsob podle nejméně jednoho z nároků 1 až 3, vyznačený tím, že části (10a) trubicovitého prvku, ležící • · • · · ·· • · « · « • · » ·· ···· * ♦ ·· *»· · · • « · • · ·· proti sobě, vybíhají vzájemně rovnoběžně dovnitř prvku (10). ' ·
5. Způsob podle nároku 4 vyznačený tím, že plech je ohnut tak, že nekrytý konec (12á) uvedené spáry je na dně drážky (13), v níž je uložena housenka (14).
6. Způsob podle nejméně jednoho z nároků 1 až 5, vyznačený tím, že housenka (14) také obsahuje eutektickou nebo téměř eutektickou výplňovou slitinu.
7. Způsob podle nároku 6, vyznačený tím, že housenka (14) obsahuje částice eutektické nebo téměř eutektické slitiny, které jsou alespoň částečně opatřeny povlakem tavidla. ' “ ·*··' i *
8. Způsob podle nejméně jednoho z nároků 1 až 7, vyznačený tím, že housenka (14) a kapalné lepivé činidlo (16) obsahují stejné rozpouštědlo.
9. Způsob podle nejméně jednoho z nároků 1 až 8, vyznačený tím, že po nanesení housenky (14) a bud před nebo po nanesení kapalného lepivéhb činidla (16) se nanášejí v suché formě na trubicovitý prvek (10) další částice (15), obsahující tavidlo pro tvrdé pájení, pro použití při vytváření—tvrdě-pájeného-spoje s jiným prvkem, přičemž uvedené další částice jsou upevněny k prvku kapalným lepivým činidlem.
10. Způsob podle nároku 9, vyznačený tím, že alespoň některé z uvedených dalších částic (15) obsahují eutektickou nebo téměř eutektickou výplňovou slitinu, povlečenou alespoň částečně tavidlem.

b