!HU000008702T2! (19)
HU
(11) Lajstromszám:
E 008 702
(13)
T2
MAGYAR KÖZTÁRSASÁG Szellemi Tulajdon Nemzeti Hivatala
EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA (51) Int. Cl.:
(30) Elsõbbségi adatok: 678169 2003. 10. 06.
(73) Jogosult: Luvata Oy, 02101 Espoo (FI)
US
(72) Feltaláló: SABTAY, Yoram, Prospect Heights, IL 60070 (US) (54)
HU 008 702 T2
B23K 1/00
(21) Magyar ügyszám: E 04 767044 (22) A bejelentés napja: 2004. 09. 14. (96) Az európai bejelentés bejelentési száma: EP 20040767044 (97) Az európai bejelentés közzétételi adatai: EP 1670609 A1 2005. 04. 14. (97) Az európai szabadalom megadásának meghirdetési adatai: EP 1670609 B1 2010. 07. 14.
(2006.01) B21D 53/02 (2006.01) B23K 3/06 (2006.01) B23K 35/00 (2006.01) B23P 15/26 (2006.01) (87) A nemzetközi közzétételi adatok: WO 05032751 PCT/FI 04/000530
(74) Képviselõ: Farkas Tamás, DANUBIA Szabadalmi és Jogi Iroda Kft., Budapest
Keményforrasz hõszórásos alkalmazása hõcserélõk gyártásában
A leírás terjedelme 8 oldal (ezen belül 2 lap ábra) Az európai szabadalom ellen, megadásának az Európai Szabadalmi Közlönyben való meghirdetésétõl számított kilenc hónapon belül, felszólalást lehet benyújtani az Európai Szabadalmi Hivatalnál. (Európai Szabadalmi Egyezmény 99. cikk (1)) A fordítást a szabadalmas az 1995. évi XXXIII. törvény 84/H. §-a szerint nyújtotta be. A fordítás tartalmi helyességét a Szellemi Tulajdon Nemzeti Hivatala nem vizsgálta.
1
HU 008 702 T2
A találmány tárgya A jelen találmány hõcserélõ, például gépjármûhûtõ gyártására szolgáló eljárásra vonatkozik. Az egymással egyesítendõ hõcserélõ elemeket hõszórással felvitt forraszanyaggal kezelik, például plazma- vagy ívhuzalos felszórás során. Az összes alkatrész összeszerelését követõen a hõcserélõ elemeit egymáshoz keményforrasztják úgy, hogy felhevítik a forraszanyagot és ezzel keményforraszkötést alakítanak ki, és így kialakul a hõcserélõ eszköz. A technika állása Számos eljárást ismertetnek a technika állásában hõcserélõ csövek gyártására. Az eljárások zöme bevont fémlemez hajtogatására vonatkozik annak érdekében, hogy csatornákat képezzenek ki, eközben folyasztószert visznek fel a hajtogatott fémre, majd ezt követõen felhevítik az összehajtott fémet és folyasztószert, majd felviszik a keményforraszanyagot. A felhevítési folyamat során a folyasztószer megtisztítja a fémfelületeket úgy, hogy a keményforraszanyag könnyen befolyhat bármely résbe, amely a hajtások között van, ezzel tömíti a rést és kialakítja a kötést. Rendszerint a teljes fémlemezt bevonják forraszanyaggal, majd késõbb folyasztószerrel vagy a teljes fémlemezt bevonják mind forraszanyaggal, mind pedig folyasztószerekkel. Néhány fémet vagy fémötvözetet, például az alumíniumot könnyebben keményforrasztható fémmel vagy fémötvözettel galvanizálják a használat elõtt azért, hogy megkönnyítsék az ilyen típusú gyártási folyamatot. Néhány példa megtalálható erre a technológiára a szabadalmi szakirodalomban. Az EP 0 302 232 számú szabadalmi bejelentés hõcserélõ csövet ismertet, ahol a fémlemez széleit felgörgetik a lemez közepe irányában függõlegesen úgy, hogy a szélek párhuzamosak a fémlemezzel, amikor ahhoz keményforrasztással hozzárögzítik. Az US 4,633,056 számú szabadalmi bejelentés eljárást ismertet hõcserélõ csõ gyártására, amelynek ovális keresztmetszete és keresztirányú bordahálózata van az említett csövek számára. A csövet elektronsugár hegesztéssel egyesítik. Az US 5,186,251 számú szabadalom hõcserélõ csövet ismertet, amelynek két sor áramlási járata van. Az US 5,441,106 számú szabadalom olyan hõcserélõ csövet ismertet, amelyben számos belsõ szárny van, amelyek a csõ hossza mentén húzódnak. A csövet galvanizált alumíniumbugából alakítják ki és keményforrasztással egyesítik. Az US 5,579,837 számú szabadalom olyan hõcserélõ csövet ismertet, amelynek válaszelemét két lábból alakítják ki, amelyek között 7° és 15° közötti szög van. Az egész csövet keményforrasz-folyasztószerrel vonják be a keményforrasztást megelõzõen. Az US 5,704,423 számú szabadalom olyan hõcserélõ csövet ismertet, amelynek gyártása során egy fõ elemet és egy másodlagos elemet szerelnek össze, amelyek két különbözõ fémdarabból állnak, ahol ezek mindegyike lényegében alumínium vagy alumíniumötvözet. Az US 5,765,634 számú szabadalmi irat hõcserélõ csövet ismertet, amely merevítõ válaszelemmel van kettéoszt-
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 2
2
va. A válaszelem redõt képez, amely a csõ belsejébe nyúlik, és fém lemezszalagból van kialakítva, amelybõl a csövet gyártják. A fémszalag végeinek összeillesztését megelõzõen a szalag egyik felületét bevonják keményforraszanyaggal. Ahogy az elõzõekbõl is látható, egyik kialakítás sem általánosan elfogadott a hõcserélõ elem csövek gyártásában. Ezek a hivatkozott iratok lényegében folyasztószert vagy folyasztószer-tartalmú pasztát használnak, hogy a fémet egymáshoz keményforrasszák, különösen alumínium alkalmazása esetén. A folyasztóanyag lényegében korrodálja a csõ anyagát és a keményforrasztó eljárásnál alkalmazott kemencéét is. A folyasztószer használata további költségeket jelent az eljárás szempontjából. Gyakran kedvezõ a hõcserélõ csöveket folyasztószer alkalmazása nélkül gyártani. Egy ilyen folyasztószer nélküli rézötvözetet használnak keményforrasz-töltõanyagként az US 5,378,294 számú szabadalomban is. Hasznos lehet egy ilyen ötvözet alkalmazása, mint keményforrasz-töltõanyag a hõcserélõ csövek gyártása során is. További eljárás található hõcserélõ csövek kialakítására a jelen találmány feltalálója által benyújtott US 6,530,514 számú szabadalmi bejelentésben. Ez a bejelentés az 1. igénypont tárgyi köre szerinti eljárást ismerteti. A folyasztószermentes keményforraszanyagokat a fémfelületekre különféle bevonó módszerekkel lehet felvinni. A forraszanyag felvitelére szolgáló egyik ilyen eljárás festékszerû iszapot alkalmaz, amely keményforrasz por kötõanyaggal, valamint oldószerekkel alkotott keveréke, amelyeket hordozóként használunk. A felvitelt követõen a hordozókat hõhatással, továbbá légáramban eltávolítjuk és ennek következtében a kötõanyaggal a felülethez rögzített por marad vissza. Fóliát szintén elhelyezhetünk a keményforrasztandó anyagok között, jóllehet a fólia esetleg nem tapad a csövek sima felületéhez. A szárító munkafázis növeli az ehhez a technikához szükséges idõt és csökkenti a termelékenységet ezekben az eljárásokban. A termékek bevonására szolgáló további eljárás során az alkalmazandó port festékszerû elegyben szuszpendálják. A festékszerû elegyek alkalmazásának számos hátránya van, többek között az, hogy a porsûrûség alacsony, mivel a porszemcse rendszerint gömb alakú és ezért levegõ húzódhat meg a gömböcskék között. A bevonat vastagságát gyakran növelni kell annak érdekében, hogy növeljük a keményforraszanyag mennyiségét a bevont felületen. A növelt vastagság nem életszerû lehetõség, ha bizonyos részek között a kívánt elrendezésben szoros illeszkedés van. A vastagság ugyanakkor az alkatrészek méretének növekedését okozhatja, amely bizonyos alkalmazások esetén kerülendõ. Az említett, ismert bevonótechnikák dacára, valamint a hõátadó berendezések technika állása szerinti gyártásával összefüggõ ismeretek ellenére még mindig szükség van továbbfejlesztett hõcserélõ eszköz kialakító eljárásokra, és a jelen találmány olyan célszerû eljárást ismertet, amellyel kikerülhetõk az ismert eljárások hátrányai.
1
HU 008 702 T2
A találmány rövid ismertetése A találmány hõcserélõ kialakítására vonatkozó eljárást ismertet, amelynek során fémlemezbõl vagy fémötvözet lemezbõl összeállítást alakítunk ki, amelyeket keményforrasztással egyesítünk úgy, hogy a keményforraszanyagot hõszórással juttatjuk a lemez kiválasztott részeire, ahol a keményforrasz az összeállításhoz köthetõ annak érdekében, hogy egy vagy több keményforraszkötést képezzünk, továbbá az összeállítást vagy a keményforraszt olyan hõmérsékletre hevítjük, amelyen a keményforrasz megolvad, az elrendezéshez tapad, és ezzel egy vagy több keményforraszkötés alakul ki a hõcserélõ elõállítása során. A keményforrasz célszerûen olyan fém vagy ötvözet, amelyet úgy választunk meg, hogy kompatibilis legyen a lemez fém- vagy ötvözetanyagával. A lemezt célszerûen a keményforraszanyag olvadási hõmérsékleténél legfeljebb 20%-kal magasabb hõmérsékletre hevítjük annak érdekében, hogy kialakuljanak a keményforraszkötések, valamint a hevítés elõnyösen kemencében megy végbe. A forraszanyagot porként vagy huzalként alkalmazhatjuk, és hõszóró pisztollyal vihetjük fel. A hõszórás plazma- vagy ívhuzaltechnikát jelent. Az összeállítást úgy képezzük ki, hogy egy vagy több folyadékjáratot tartalmazzon. Az összeállítást a keményforraszkötésekkel tömítjük annak érdekében, hogy egy vagy több olyan csövet képezzünk ki, amelyek ezeket a járatokat képezik. A csöveket egy vagy több fejdobbal egyesítjük, amelyek mûködési helyzetben úgy vannak elrendezve, hogy a járatokból érkezõ folyadékot fogadják, illetve irányítsák, és olyan hõcserélõt alakuljon ki, mint például a gépjármûvek hûtõje. Célszerûen a lemez réz vagy rézötvözet, a keményforrasz pedig olyan összetételû rézötvözet, amelynek olvadáspontja alacsonyabb, mint a lemezé. A jelen találmány továbbá hõcserélõ csõ kialakítására szolgáló eljárásra is vonatkozik, ahol az eljárás során: hõcserélõ számára csövet képezünk ki úgy, hogy fém- vagy fémötvözet lemezt alkalmazunk, amelynek alaprésze és két vége van; a lemez végeit visszahajtjuk és lábakat alakítunk ki, amelyeknek egymással szemközti oldalai a lemez alaprészével szemben helyezkednek el; a lemez végeit egymás felé továbbhajlítjuk és folyadékjárat párt képezünk ki; keményforraszanyagot alkalmazunk, amely folyasztószer alkalmazása nélkül tapad a lemezanyaghoz a lábak egymással szembeni oldalai és az alap, valamint a lábak oldalai között, amelyek a lemez alaprészével szemben helyezkednek el; és a lemezt, valamint a keményforraszanyagot elegendõ mértékben felhevítjük ahhoz, hogy megolvasszuk a keményforraszanyagot és az hozzátapadjon a lábakhoz, valamint az alaprészhez annak érdekében, hogy a lábakat egymáshoz, valamint a lemez alaprészéhez rögzítse annak érdekében, hogy a csövet kialakítsuk. A keményforraszanyagot felvihetjük hõszórással, de lehet paszta vagy fólia is. A lemezt rézbõl vagy réz-
2
ötvözetbõl, vagy a rézen és a rézötvözeten kívül más anyagból is kialakíthatjuk, például alumíniumból vagy alumíniumötvözetbõl, vagy rozsdamentes acélból. A rajzok rövid ismertetése A jelen találmány jobban megérthetõ a csatolt rajzok ismeretében, amelyek a találmány célszerû kiviteli alakjait mutatják be. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti eljárás alapján készült gépjármû hõcserélõ részleges perspektivi10 kus nézete, a 2. ábra a jelen találmány szerint készült hõcserélõ csõ keresztmetszete, és a 3. ábra a találmány szerinti eljárás során alkalmazott plazmaszóró pisztoly sematikus ábrá15 zolása poradagolóval, és az ábrán egy nagyfrekvenciás hegesztett csõ egyik oldali bevonata látható. 5
20
25
30
35
40
45
50
55
60 3
A találmány részletes ismertetése Az 1. ábrán 10 hõcserélõt láthatunk, amelyet jármûvekben, például jármû motorhûtõként alkalmaznak. A 10 hõcserélõ tartalmaz egy sorozat, lényegében párhuzamos 12 csövet, amelyek a 14 hõcserélõ fejdob lemezei között húzódnak. Hûtõfolyadék áramlik a 12 csövekben a 14 fejdob lemezei között. 18 bordák vannak rögzítve a 12 csövek felületéhez, és a 12 csövek között futnak annak érdekében, hogy megkönnyítsék a hõ kondukciós áramlását a 12 csövektõl és azért, hogy további felületet nyújtsanak a 10 hõcserélõn át áramló levegõvel folytatott konvekciós hõátadás során. Ezek a csövek kialakíthatók bármilyen alkalmas, keményforrasztható anyagból, amelyet a szakember ismer. Célszerûen a csövek rézbõl vagy rézötvözetbõl, például rézacélból készülnek. Egy célszerû kiviteli alakban a csõ anyaga CuZn 15 sárgaréz, amely körülbelül 1% további ötvözõelemet tartalmaz, hogy megakadályozzuk az anyag kilágyulását a keményforrasztás során. A tipikus ötvözõelemek a cink vagy a nikkel. Egy másik kiviteli alakban a csõ anyaga SM2385-bõl készülhet, amely 85% réztartalmú sárgarézötvözet, míg a hõcserélõ dobok SM464-bõl készülnek, amely sárgarézötvözet, mindkettõ kereskedelmi forgalomban beszerezhetõ az Outokumpu Copper Strip AB¹tól (Västeräs, Svédország). A csövek kialakíthatók ugyanakkor olyan anyagból is, amely nem réz vagy rézötvözet, például alumíniumból, alumíniumötvözetekbõl, vagy rozsdamentes acélból vagy bármely más olyan anyagból, amelyet általában alkalmaznak hõcserélõ csövek elõállítására. A jelen találmány szerinti csövek több különbözõ módon állíthatók elõ. Az egyik gyártási technológia során a réz- vagy rézötvözetlemezt meghajlítják, ahogy azt az US 6,530,514 számú szabadalom feltárja, amelynek tartalmára referenciaként itt hivatkozunk. Mindazonáltal másfajta hajlítási vagy alakítási eljárások is szóba jöhetnek a találmány szerint, például a nagyfrekvenciás csõhegesztõ eljárás, míg az itt feltárt továbbfejlesztések a keményforrasztó anyag hõdepozíciós technikával történõ elhelyezésére vonatkoznak.
1
HU 008 702 T2
A hõdepozíciós keményforrasztás alkalmazható szabványos csõalakon, valamint az említett ’514 számú szabadalomban leírt alakon is. Egy célszerû kiviteli alakban a 12 csõ olyan lemezbõl van kialakítva, amelynek 22 alaprésze és két 23, 25 vége van. A 23, 25 végeket egymás felé visszahajtjuk mindaddig, amíg azok találkoznak a lemez közepén. A visszahajtás során egymással szembeni 26, 28 oldalrészek és 24 felsõ rész alakul ki. A 23, 25 végeket ezt követõen behajtjuk úgy, hogy 40, 42 lábak alakuljanak ki. Ez hozza létre a kívánt csõszerû szerkezet körvonalait, de a fémlemez végei szabadon maradnak és egymással nincsenek összekötve. A 2. ábra a 10 hõcserélõ 12 egyik csövét mutatja be. A 12 csõ 22 alaprészt, 24 felsõ részt és két lényegében íves, egymással szemben elhelyezkedõ 26, 28 oldalsó részt tartalmaz. A 12 csõ lényegében szögletes kiképzésû és kör alakú végei lehetnek, továbbá 30 osztóelemet tartalmaz, amely a 22 alaprésztõl a 24 felsõ részig fut, és így egy pár 34, 36 folyadékjáratot alakít ki. A 30 osztóelem egy pár 40, 42 lábból áll, amelyek a 24 felsõ részbõl vannak visszahajtva. Annak érdekében, hogy összekössük a fémperemeket és tömített csatornákat hozzunk létre, az új, ebben a leírásban ismertetett keményforrasztó eljárást alkalmazzuk a fém- vagy fémötvözetpor, kötõanyag, valamint hordozó- vagy keményforrasz-fólia helyett. A pép fém- vagy fémötvözetport, kötõanyagot és hordozóanyagot tartalmaz egy. Általánosságban a por a fõ alkotóelem, míg a kötõanyag körülbelül 3 tömeg% és 20 tömeg% közötti mennyiségû, és a hordozó mennyisége 1 tömeg% és 10 tömeg% közötti. Például egy célszerû kiviteli alakban 100 g port keverünk össze 10 g hordozóval és 2 g kötõanyaggal. A keményforraszanyagot alkotó pép elõnye, hogy mielõtt megszilárdulna, a megfelelõ helyre folyik a csövön. A hordozó célszerûen folyadék, például víz vagy valamilyen alkohol, így a pép állaga nem túl viszkózus, hogy megkönnyítsük ecsettel vagy kefével történõ felhordását. Kis molekulasúlyú viaszok szintén alkalmazhatók. A legcélszerûbb hordozók az ásványi pácok. Mivel a hordozó folyadék, a pépnek a keményforrasztandó elemekre történõ felhordását követõen szárítóeljárást alkalmazunk. Ez egyszerû hevítési eljárás, amely elpárologtatja a hordozó nagy részét, míg annak csak egy kis része, általában kevesebb mint 2%¹a marad a keményforrasztandó elemeken, célszerûen azonban a teljes hordozóanyag-mennyiség elpárolog. Ha a hordozó viaszalapú, a kötõanyag hõre lágyuló lehet. A port az alkalmazást megelõzõen összekeverhetjük a viasszal. A pép felhordása során a hõre lágyuló kötõanyagot 90 °C¹ra hevítjük úgy, hogy az megolvad. A pép a felhordás során rászilárdul a csõre, minthogy a hõt a csõ fém anyaga elvezeti. Így nincs szükség szárítófolyamatra, amennyiben viaszalapú hordozót alkalmazunk, minthogy a viasz újra megszilárdul egy ilyen eljárás nélkül is. A por olyan töltõanyag, amely kitölti az összekötendõ csõszalagok részei közötti érintkezéseket, és beötvözõdik a csõ anyagába. A töltõanyag bármilyen, a
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 4
2
szakember számára ismert töltõanyag lehet, például kuprofoszfor. Célszerûen a töltõanyag réz-nikkel-ónfoszfor ötvözet, például OKC600, amely a kereskedelmi forgalomban beszerezhetõ. Az OKC600 körülbelül 1–5% nikkelt, körülbelül 15–20% ónt, körülbelül 4–7% foszfort tartalmaz, míg a fennmaradó rész réz. A kötõanyag ragasztóként mûködik, és a töltõanyagot a kívánt felületekhez rögzíti. Nem szükséges folyasztószer alkalmazása, mivel a foszfor folyasztószerként mûködik, és a réz-nikkel-ón-foszfor ötvözetet önfolyasztó ötvözetté alakítja, amelynek sokkal jobb korrózióálló tulajdonságai vannak. A töltõanyagot gömb alakú, finomra õrölt por gázzal történõ porlasztásával állítjuk elõ. A maximális szemcseméret lényegében 90 mm körül alakul úgy, hogy az átlagos szemcseméret 5 mm és 60 mm között, célszerûen 15 mm és 30 mm között van. A keményforrasztó pépet szórópisztollyal történõ szórással visszük fel a csõre. A vízalapú pépet általában olyan hûtõkhöz használjuk, amelyen hullámbordázat van, míg a keményebb oldószeralapú pépet sima felületû, sajtolt csöves hõcserélõknél alkalmazzuk. A keményforrasztó anyag vastagságát rendszerint a súlyával jelöljük. Célszerûen a keményforraszanyagot 100 és 300 g/m2 közötti, elõnyösen körülbelül 150 g/m2 és 200 g/m2 közötti vastagságban visszük fel. Ha keményforrasztó fóliát alkalmazunk a pép helyett, a fóliát az összeillesztendõ csõdarabok közé helyezzük el. A fólia rendkívül könnyen elhelyezhetõ a csövön ott, ahol erre szükség van. A fólia lényegében ugyanolyan összetételû, mint a pép töltõanyag, azaz bármilyen olyan réz keményforrasz-ötvözet lehet, amely a szakmában járatos szakember számára ismert. Réz-nikkel-ón-foszfor ötvözet, például az OKC600 rendkívül célszerûen alkalmazható. A fólia vastagsága legalább 0,025 mm és célszerûen 0,01 és 0,05 mm között van. Rendszerint nem használunk folyasztószer-kötõanyagot vagy hordozószert ebben a kiviteli alakban. Elõnyösen a fólia esetén nincsen szükség szárító munkafázisra annak érdekében, hogy bármely folyékony alkotórészt elpárologtassuk. Az egyetlen szükséges lépés az, hogy elhelyezzük a fóliát, ahol szükséges. A kötõanyag szükséges lehet mindazonáltal annak érdekében, hogy biztosítsuk, hogy a fólia a helyén marad. Egy további kiviteli alakban célszerûen hõszórási eljárást alkalmazunk a kívánt keményforraszanyag elhelyezésére a csöveken. Plazma- vagy ívhuzaleljárást alkalmazunk annak érdekében, hogy felvigyük a keményforrasz-ötvözetet por vagy huzal formájában. A hõszóró fúvókájában kialakuló nagy hõmérsékletû tartomány megolvasztja a port vagy huzalt, amelyet ezt követõen rendkívül nagy sebességgel viszünk fel a keményforrasztandó felületre. Ha elérte a felületet, a keményforraszanyag lehûl és megszilárdul, és létrehozza a megfelelõ bevonatot. Ha az olvadt részecskék elérik a felületet, a gömböcskék kilapulnak, miközben lehûlnek és megszilárdulnak, és ezzel a kívánt rendkívül nagy sûrûségû bevonat jön létre. Az a sebesség, amellyel a forraszötvözetet a szórópisztolyba juttatjuk,
1
HU 008 702 T2
pontosan szabályozható annak érdekében, hogy a megfelelõ bevonatvastagságot alakítsuk ki. A 3. ábra por adagolású szórópisztolyt mutat be. Az 50 szórópisztolyban 52 katód és 54 anód van elrendezve. 56 plazmagáz áramlik a nyíl irányában az 52 katód körül az 54 anódon át. Az 56 plazmagáz lehet argon, nitrogén, hidrogén vagy hélium. Az 56 plazmagázt 58 ív hevíti fel, amely az 52 katód és az 54 anód között alakul ki, ennek következtében az 56 plazmagáz rendkívül magas hõmérsékletre hevül, disszociál és ionizálódik, és így plazma alakul ki. 62 port juttatunk a plazmába, amint az a fúvókán kilép. A 62 por gyorsan felhevül és felgyorsul a plazma hatására úgy, hogy 70 bevonatot képez a 74 anyagon. A 70 bevonat ezt követõen gyorsan lehûl és megszilárdul a 74 anyagon. A 74 anyag célszerûen a hõcserélõ csõ. A csõ bármilyen szabványos méretû és alakú lehet, ideértve az 1–2. ábrákon látható behajtott alakokat is. Bármilyen, a szokásos szakmai gyakorlatban ismert plazmapisztoly alkalmazható, amely összhangban van a kívánt eljárással. A példák közül megemlíthetjük a Praxair SG–100 berendezést, amely a kereskedelemben a Praxair of Danbury, Connecticuttól és a PG sorozatú plazmaágyút, amely a kereskedelemben a Bay State Surface Technologies, Inc.¹tõl (Auburn, Massachusetts) szerezhetõ be. A jelen találmány szerinti eljárás során használható ívhuzal rendszer a Praxair 8835 ívszóró rendszer. Ha hõcserélõk kialakításához szükséges lapos csöveket készítünk, a csövek bevonhatók csõhengeren körülbelül 600 láb/perc sebességgel. A hõcserélõ dobok szintén bevonhatók és keményforraszthatók ezzel az eljárással. Ha olajhûtõket készítünk, a mélyhúzott lemezeket, amelyek a csöveket alkotják, valamint az elosztókat bevonhatjuk és keményforraszthatjuk ezen a módon. Annak érdekében, hogy összeszereljük a hõcserélõt, a bordákat elhelyezzük a bevont csöveken, és a csöveket behelyezzük a bevont hõcserélõ dobokba, és ezzel kialakítjuk a hõcserélõ mátrixot. A keményforrasztó kemence ezt követõen megolvasztja a keményforrasz-ötvözetet és egymáshoz köti a különbözõ elemeket, és így szilárd hõcserélõ egység alakul ki. A bevonás rendszerint inertgáz-atmoszférában történik annak érdekében, hogy biztosítsuk, hogy a bevont keményforraszanyag újra megolvad, ha az elemeket egymáshoz keményforrasztjuk. A hõszórásos technika szintén alkalmazható azoknál a hõcserélõknél, amelyeknél nincs szükség hõcserélõ dobokra, vagyis amikor két egymással szemben lévõ lemezt egyesítünk a csövek kialakítása érdekében, amelyek egy vagy több csatornát tartalmazhatnak. A hõszórásos keményforrasztás eredményeként rendszerint jelentõsen nõ a keményforrasz-ötvözet sûrûsége a bevonatban anélkül, hogy a vastagság nõne. Az olvadt por vagy huzal kilapul a felületbe történõ becsapódási sebesség következtében ahelyett, hogy gömb alakú maradna, ahogy az ismert eljárásoknál. Ehhez hasonlóan hasonló bevonat sûrûségek esetén a vastagság csökkenthetõ hõszórásos bevonás alkalmazásával. A bevonóeljárás sebességét tovább növelhet-
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
2
jük két vagy több ágyú alkalmazásával a bevonásnál, a csövek mindkét oldalát egyszerre bevonva. Ha a keményforraszanyagot felvittük, a csövet éppen a keményforraszanyag töltõanyagának olvadáspontja fölé melegítjük. A hevítés lehetõvé teszi, hogy a csõ megfelelõ bevonatot kapjon vagy nedvesedjen a keményforraszanyaggal. Célszerûen a csövet körülbelül 20%-kal, még célszerûbben 5%¹kal a töltõanyag olvadáspontja fölé hevítjük. Ez ellentétben áll azzal az eljárással, ahol alumíniumot keményforrasztunk. Az alumínium esetén a keményforrasz-ötvözet olvadáspontja rendkívül közel van az alumíniumcsõ olvadáspontjához. A keményforrasz-ötvözet rendszerint az alumínium fölötti galvanizált réteg, amely körülbelül a csõ falvastagságának 10%¹a. Így, ha megkíséreljük megolvasztani az alumínium keményforrasz-ötvözetet, a csõ anyaga is megolvadhat. Az OKC600 keményforrasz-ötvözet olvadáspontja 600 °C körül van. Egy célszerû kiviteli alakban a csövet 630 °C¹ra hevítjük. Egy másik kiviteli alakban a csövet körülbelül 610 °C¹ra hevítjük. Ezek a hõmérsékletek sokkal alacsonyabbak, mint a rézötvözetû csövek olvadáspontjai, amelyek körülbelül 1000 °C és 1100 °C között vannak. Így a csõ hevítése valamivel 600 °C fölé csak a keményforrasz-ötvözetet és nem a csövet fogja megolvasztani. A 40, 42 lábakat elõször péppel vagy fóliával vonjuk be, amelyet közéjük helyezünk. A 40, 42 lábak végeit szintén bevonjuk péppel vagy elhelyezzük a fólián, amelyet az alaprészen helyeztünk el. A pépet lényegében a 44 keményforraszvarrat mentén helyezzük el mint egy pépcsíkot, míg a fóliát ugyanennek a keményforraszvarratnak a mentén rendezzük el a lábak végei és a fóliaszalag alaprésze között. A csövet ezt követõen felhevítjük a keményforraszanyag olvadáspontja fölé úgy, hogy egyesüljön az anyaggal és kialakuljon a csõ. A két 40, 42 lábat egymáshoz keményforrasztjuk, és a 40, 42 lábakat a 22 alaprészhez forrasztjuk. A csõ keresztmetszete B alakra emlékeztet. Úgy találtuk, hogy ez az alak különösen elõnyös a keményforraszanyag befogadására, különösen folyasztószermentes keményforraszanyagok esetén. A pépet vagy fóliát azért alkalmazzuk, hogy tömítsük a csövet, és megakadályozzuk a csövön áthaladó hûtõfolyadék szivárgását. A pépet vagy fóliát felhordhatjuk a lemez felületeire mielõtt, mialatt vagy miután a csövet kialakítottuk. Célszerûen a csõ keményforrasztása nem kívánja meg folyasztószer hozzáadását. A keményforrasztás általában kemencében megy végbe. Az eljárás során célszerûen megakadályozzuk a csõ vagy a keményforraszanyagok oxidációját. A kemence harmatpontjának kevesebbnek kell lennie, mint körülbelül –40 °C és az oxigéntartalomnak kisebbnek kell lennie, mint körülbelül 100 ppm. Gyakran inertgázatmoszférát, például nitrogénatmoszférát alkalmazunk, amelynek harmatpontja körülbelül –65 °C és az oxigéntartalom körülbelül 10 ppm.
Kiviteli példa A bevonandó csõ felületét elõkészítettük finom acél60 szemcse szórással. A felületet elõhevíthetjük a bevonás 5
1
HU 008 702 T2
elõtt. Egy olyan plazmaágyút alkalmaztunk, amely a csövet 750 mm/másodperc sebességgel szórja egyetlen lépéses bevonással olyan fúvóka alkalmazása mellett, amely 4 és 5 hüvelyk közötti távolságban van a felülettõl. A bevonat vastagságát a csövön 0,001 hüvelyknek mértük oldalanként. A bevonás inertgáz-atmoszférában, nitrogén öblítõgáz jelenlétében történt.
SZABADALMI IGÉNYPONTOK 1. Eljárás hõcserélõ kialakítására, ahol az eljárás során: fém- vagy fémötvözet lemezbõl elrendezést képezünk, amelyet keményforrasztással egyesítünk, ahol az elrendezés egy vagy több folyadékjáratot tartalmaz hõcserélõ kialakítása érdekében, azzal jellemezve, hogy az eljárás során továbbá hõszórással keményforraszanyagot viszünk fel a lemez kiválasztott részeire, és a keményforrasszal az elrendezés elemeit egymáshoz rögzítjük, ezzel egy vagy több keményforraszkötést alakítunk ki, amelynek során kialakítjuk az egy vagy több folyadékjárat alakját; továbbá az elrendezést vagy forraszanyagot a forraszanyag megolvasztásához elegendõ hõmérsékletre hevítjük úgy, hogy az hozzátapad az elrendezéshez és ezzel egy vagy több keményforraszkötést hozunk létre, és kialakítjuk a hõcserélõt. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a keményforrasz huzal porából áll. 3. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a keményforraszt hõszóró ágyúval visszük fel. 4. A 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hõszórás során plazma- vagy huzalívet alkalmazunk. 5. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a keményforraszanyagot inertgáz-atmoszférában visszük fel. 6. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az elrendezést keményforraszkötésekkel tömítjük annak érdekében, hogy egy vagy több olyan csövet hozzunk létre, amelyben járatok vannak kiképezve. 7. A 6. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy számos csövet alakítunk ki. 8. A 6. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az eljárás során jármû hûtõköri hûtõjét alakítjuk ki hõcserélõ formájában, amelynek egy vagy több, a 6. igénypont szerinti folyadékjárata van. 9. A 6. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy számos csövet alakítunk ki és illesztünk egy vagy
5
10
15
20
25
30
35
40
45
6
2
több fejdobhoz, amelyet a megfelelõ helyzetben rendezünk el annak érdekében, hogy a járatokból folyadékot fogadjon be vagy továbbítson, és így kialakítjuk a hõcserélõt. 10. A 9. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az eljárás során jármûhûtõt alakítunk ki a 9. igénypont szerinti számos hõcserélõ csõ készítésével, és a csöveket járatszerûen egymáshoz csatlakoztatjuk, hogy ezzel jármû hûtõjét alakítsuk ki. 11. Az 1. igénypont szerinti eljárás, ahol az eljárás során: hõcserélõ számára csövet képezünk ki úgy, hogy fém- vagy fémötvözetlemezt alkalmazunk, amelynek alaprésze és két vége van; a lemez végeit visszahajtjuk és lábakat alakítunk ki, amelyeknek egymással szemközti oldalai a lemez alaprészével szemben helyezkednek el; a lemez végeit egymás felé továbbhajlítjuk és folyadékjáratpárt képezünk ki; keményforraszanyagot alkalmazunk, amely folyasztószer alkalmazása nélkül tapad a lemezanyaghoz a lábak egymással szembeni oldalai és az alap, valamint a lábak oldalai között, amelyek a lemez alaprészével szemben helyezkednek el; és a lemezt, valamint a keményforraszanyagot elegendõ mértékben felhevítjük ahhoz, hogy megolvasszuk a keményforraszanyagot és az hozzátapadjon a lábakhoz, valamint az alaprészhez annak érdekében, hogy a lábakat egymáshoz, valamint a lemez alaprészéhez rögzítse annak érdekében, hogy a csövet kialakítsuk. 12. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a keményforraszanyag fém vagy ötvözet, amely a lemez fém vagy ötvözet anyagával kompatibilis. 13. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a lemezt az alumíniumot, alumíniumötvözeteket, rezet, rézötvözeteket vagy rozsdamentes acélt tartalmazó csoportból kiválasztott anyagból képezzük ki. 14. A 13. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a lemez réz vagy rézötvözet, a keményforrasz rézötvözet, amely összetételét tekintve alacsonyabb olvadáspontú, mint a lemez anyaga. 15. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a lemezt legfeljebb a keményforraszanyag olvadáspontjának 20%-ával magasabb hõmérsékletre hevítjük annak érdekében, hogy kialakítsuk a keményforrasztott kötéseket. 16. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hevítést kemencében hajtjuk végre.
HU 008 702 T2 Int. Cl.: B23K 1/00
7
HU 008 702 T2 Int. Cl.: B23K 1/00
Kiadja a Szellemi Tulajdon Nemzeti Hivatala, Budapest Felelõs vezetõ: Szabó Richárd osztályvezetõ Windor Bt., Budapest
