DE112018000792T5 - Extruded flat perforated aluminum tube with excellent exterior surface corrosion resistance, and using aluminum heat exchanger obtained therefrom - Google Patents
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Abstract
Eine flache stranggepresste Röhre aus Aluminium, wobei die Korrosionsbeständigkeit der äußeren Umfangsoberfläche der Röhre wirkungsvoll verbessert ist. Eine flache stranggepresste perforierte Röhre 10 aus Aluminium, die durch Strangpressen eines Aluminiumröhrenhauptkörpermaterials und eines mehr elektrochemisch basierten Aluminiumopferanodenmaterials ausgebildet ist, wobei ein Opferanodenabschnitt 18 durch Freilegen des Aluminiumopferanodenmaterials entlang der Gesamtheit der äußeren Umfangslänge L der Röhre auf der Seite der äußeren Oberfläche eines Röhrenumfangswandabschnitts 14 oder in zumindest einem Teil des flachen Abschnitts davon ausgebildet ist. A flat extruded tube made of aluminum, wherein the corrosion resistance of the outer peripheral surface of the tube is effectively improved. A flat extruded aluminum perforated tube 10 formed by extruding an aluminum tube main body material and a more electrochemically based aluminum sacrificial anode material, wherein a sacrificial anode section 18 is exposed by exposing the aluminum sacrificial anode material along the entirety of the outer circumferential length L of the tube to the outer surface side of a tube peripheral wall section 14 or 14 is formed in at least a part of the flat portion thereof.
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine flache stranggepresste Aluminiumröhre mit mehreren Öffnungen, deren äußere Oberfläche hoch korrosionsbeständig ist, und einen Aluminiumwärmetauscher, der die Röhre verwendet. Insbesondere betrifft die Erfindung eine flache stranggepresste Aluminiumröhre mit mehreren Öffnungen mit hervorragender Korrosionsbeständigkeit von einer äußeren Oberfläche der Röhre, an die äußere Flossen und andere Bauteile gefügt sind, und die Röhre kann vorteilhaft als Wärmeübertragungsröhre in einem Wärmetauscher, insbesondere einem Wärmetauscher für Automobile wie z. B. einer Automobilklimaanlage und einem Kühler, verwendet werden.The present invention relates to a flat extruded aluminum tube having a plurality of openings whose outer surface is highly corrosion resistant and an aluminum heat exchanger using the tube. In particular, the invention relates to a flat extruded aluminum tube having a plurality of openings excellent in corrosion resistance from an outer surface of the tube to which outer fins and other components are joined, and the tube can be advantageously used as a heat transfer tube in a heat exchanger, in particular a heat exchanger for automobiles such. As an automotive air conditioner and a radiator used.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Herkömmlicher Weise ist eine stranggepresste Aluminiumröhre mit mehreren Öffnungen, die eine im Wesentlichen flache Querschnittsform aufweist, und die durch Strangpressen eines Aluminiummaterials erhalten wird, als Kältemitteldurchgangswegröhre für einen Wärmetauscher eingesetzt, der in Automobilen eingesetzt ist, und ein Kältemittel wird durch den Kältemitteldurchgangsweg geschickt. Indes sind Aluminiumflossen, die mit einem Al-Si-basierendem Aluminiumfüllmetall beschichtet sind, durch Löten an die Kältemitteldurchgangswegröhre in der Richtung rechtwinklig zu der Röhre gefügt und daran befestigt, um einen Wärmetauscher auszubilden, und Luft als ein wärmeaustauschendes Fluid wird entlang den Aluminiumflossen geschickt. Somit findet ein Wärmetausch zwischen dem Kältemittel und der Luft statt.Conventionally, an extruded aluminum tube having a plurality of openings and having a substantially flat cross-sectional shape obtained by extruding an aluminum material is used as a refrigerant passageway for a heat exchanger used in automobiles, and a refrigerant is sent through the refrigerant passageway. Meanwhile, aluminum fins coated with an Al-Si based aluminum filler metal are soldered to the refrigerant passageway in the direction perpendicular to the tube and attached thereto to form a heat exchanger, and air as a heat exchanging fluid is sent along the aluminum fins. Thus, a heat exchange between the refrigerant and the air takes place.
Die voranstehend erwähnten flachen stranggepressten Röhren mit mehreren Öffnungen werden allgemein durch Unterziehen von aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellten Knüppeln einem Kammerstrangpressen erzeugt. Die flachen stranggegossenen Röhren mit mehreren Öffnungen, die verschiedene Querschnittsformen aufweisen, sind in der
Jedoch ist die flache stranggepresste Röhre mit mehreren Öffnungen, die als Wärmeübertragungsröhre für einen Wärmetauscher verwendet wird, einer Antikorrosionsbehandlung auf ihrer äußeren Oberfläche im Allgemeinen nicht ausgesetzt, so dass hier ein inhärentes Problem besteht, dass die äußere Oberfläche der Röhre einer Korrosion ausgesetzt ist. Falls eine Röhrenwand (Umfangswand) der Röhre durchdringende Korrosionsbohrungen aufgrund des Voranschreitens der Korrosion erzeugt werden, ist die Funktion des Wärmetauschers vollständig verloren.However, the flat extruded multi-port tube used as a heat transfer tube for a heat exchanger is generally not exposed to an anticorrosion treatment on its outer surface, so that there is an inherent problem that the outer surface of the tube is subject to corrosion. If a tube wall (peripheral wall) of the tube is pierced with corrosive holes due to the progress of corrosion, the function of the heat exchanger is completely lost.
Um die Korrosion in der äußeren Oberfläche der flachen Röhre mit mehreren Öffnungen in dem voranstehend erwähnten Wärmetauscher zu verhindern, kann deswegen die folgende Maßnahme zum Verbessern der Lebensdauer der Röhre in Bezug auf ihren Durchdringungswiderstand vorgenommen werden: Zn wird an die Oberfläche der Röhre im Voraus durch thermisches Sprühen oder Beschichten angehaftet, und das angehaftete Zn wird durch das darauffolgende Erwärmen zum Hartlöten verteilt. Eine Zn-verteilte Schicht, die auf der Oberfläche der Röhre ausgebildet ist, funktioniert als eine Opferanode für die darunter befindliche Röhrenschicht, um eine Korrosion in der Richtung der Dicke der Röhre zu unterdrücken, wodurch die Lebensdauer der Röhre in Bezug auf ihren Durchdringungswiderstand verbessert ist. In diesem Fall erfordert die flache Röhre mit mehreren Öffnungen einen Schritt, Zn an der Oberfläche der Röhre nach dem Strangpressen durch thermisches Sprühen oder Beschichten von Zn anzuhaften. Darüber hinaus erfordert die Röhre ebenfalls einen Schritt, die Röhre mit einem fluorinierten Flussmittel zu beschichten, das zum Hartlöten erforderlich ist, oder einen Schritt, einen gesamten Teil eines Kerns mit dem Flussmittel zu beschichten, nachdem die Röhre mit dem Wärmetauscher zusammengebaut wurde, so dass die Anzahl der Produktionsschritte unvermeidbar erhöht ist, was Probleme wie z. B. einen Anstieg der Produktionskosten ergibt.Therefore, in order to prevent the corrosion in the outer surface of the flat tube having a plurality of openings in the above-mentioned heat exchanger, the following measure for improving the life of the tube with respect to its penetration resistance can be made: Zn is passed to the surface of the tube in advance thermal spraying or coating, and the adhered Zn is distributed by the subsequent heating for brazing. A Zn-distributed layer formed on the surface of the tube functions as a sacrificial anode for the underlying tube layer to suppress corrosion in the direction of the thickness of the tube, thereby improving the life of the tube with respect to its penetration resistance , In this case, the flat tube having a plurality of openings requires a step of adhering Zn to the surface of the tube after extrusion by thermal spraying or coating of Zn. Moreover, the tube also requires a step of coating the tube with a fluorinated flux required for brazing or a step of coating the entire part of a core with the flux after the tube is assembled with the heat exchanger, so that the number of production steps is inevitably increased, causing problems such. B. results in an increase in production costs.
Aus diesem Grund schlägt als ein Beispiel der Verfahren, eine voranstehend erwähnte flache stranggegossene Röhre mit mehreren Öffnungen zu erlangen, die voranstehend erwähnte Druckschrift
Indes. offenbart die Druckschrift
DRUCKSCHRIFTEN DES STANDES DER TECHNIKPRINCIPLES OF THE PRIOR ART
PATENTDOKUMENTEPATENT DOCUMENTS
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Patentdokument 1:
JP 6-142755 A JP 6-142755 A -
Patentdokument 2:
JP 5-222480 A JP 5-222480 A -
Patentdokument 3:
WO 2013/125625 A1 WO 2013/125625 A1 -
Patentdokument 4:
JP 63-97309 A JP 63-97309 A
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
TECHNISCHE PROBLEMETECHNICAL PROBLEMS
Unter diesen Umständen führten die Erfinder eine gründliche Untersuchung durch, um eine Korrosionsbeständigkeit in einem äußeren Umfangsabschnitt einer einer flachen stranggegossenen Aluminiumröhre mit mehreren Öffnungen, die durch Stranggießen eines Aluminiummaterials erhalten ist, zu verbessern. Als Ergebnis wurde herausgefunden, dass ein auf Al-Zn-basierendes Aluminiumopferanodenmaterial vorteilhaft in dem äußeren Umfang der flachen stranggepressten Aluminiumröhre mit mehreren Öffnungen freigelegt ist, um einen Opferanodenabschnitt durch Bereitstellen eines bekannten Aluminiumröhrenkernmaterials und des auf Al-Zn-basierenden Aluminiumopferanodenmaterials als die Aluminiummaterialien, die strangzupressen sind, und gleichzeitig diese Aluminiummaterialien warmstrangzupressen sind, wodurch der äußeren Oberfläche des Umfangsabschnitts der Röhre mit mehreren Öffnungen eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit verliehen werden kann, was einem Opferanodeneffekt geschuldet ist, der dem Vorhandensein des Opferanodenabschnitts geschuldet ist.Under these circumstances, the inventors made a thorough investigation to improve corrosion resistance in an outer peripheral portion of a flat, multi-orifice, continuously cast aluminum tube obtained by continuously casting an aluminum material. As a result, it was found that an Al-Zn-based aluminum sacrificial anode material is advantageously exposed in the outer circumference of the flat extruded aluminum multi-port tube to provide a sacrificial anode section by providing a known aluminum tube core material and the Al-Zn based aluminum sacrificial anode material as the aluminum materials, which are extrusions and at the same time hot extrusion of these aluminum materials, whereby the outer surface of the peripheral portion of the multi-orifice tube can be given excellent corrosion resistance owing to a sacrificial anode effect due to the presence of the sacrificial anode portion.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Betrachtung der oben beschriebenen Erkenntnisse vollendet. Es ist daher ein durch die Erfindung zu lösendes Problem, eine stranggepresste Röhre mit mehreren Öffnungen mit einer im Wesentlichen flachen Querschnittsform bereitzustellen, die durch Strangpressen eines Aluminiummaterials erhalten wird, das konfiguriert ist, einen wirkungsvollen Anstieg der Korrosionsbeständigkeit einer äußeren Oberfläche der Röhre zu ermöglichen. Es ist ein anderes durch die Erfindung zu lösendes Problem, eine flache stranggepresste Röhre aus Aluminium mit mehreren Öffnungen bereitzustellen, in der eine Korrosionsbeständigkeit der äußeren Oberfläche der Röhre aufgrund eines Opferanodeneffekts deutlich erhöht ist, und einen nützlichen Aluminiumwärmetauscher bereitzustellen, der unter Verwendung der flachen Röhre mit mehreren Öffnungen erhalten wird, und der eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit aufweist.The present invention has been completed in consideration of the findings described above. It is therefore a problem to be solved by the invention to provide an extruded tube having a plurality of openings with a substantially flat cross-sectional shape obtained by extruding an aluminum material configured to allow an effective increase in corrosion resistance of an outer surface of the tube. It is another problem to be solved by the invention to provide a flat extruded aluminum multi-port tube in which corrosion resistance of the outer surface of the tube is significantly increased due to a sacrificial anode effect, and to provide a useful aluminum heat exchanger using the flat tube having a plurality of openings, and having excellent corrosion resistance.
LÖSUNG DER PROBLEMESOLUTION OF PROBLEMS
Das voranstehend erwähnte Problem kann gemäß einer Quintessenz der Erfindung gelöst werden, eine Aluminiumröhre mit mehreren Öffnungen mit einer im Wesentlichen flachen Querschnittsform bereitzustellen, die durch Strangpressen eines Aluminiummaterials erhalten ist, und die Aluminiumröhre mit mehreren Öffnungen eine stranggepresste Röhre ist, die eine Mehrzahl Strömungsdurchgänge aufweist, die sich unabhängig voneinander parallel zu einer axialen Richtung der Röhre erstrecken, wobei die Strömungsdurchgänge in einer Längsrichtung der flachen Querschnittsform über innere Trennwandabschnitte angeordnet sind, die sich in der axialen Richtung der Röhre erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass: die Aluminiumröhre mit mehreren Öffnungen durch einen Strangpressprozess ausgebildet ist, in dem ein Aluminiumröhrenkernmaterial und ein Aluminiumopferanodenmaterial, das ein niedrigeres elektrochemisches Potential als das Aluminiumröhrenkernmaterial aufweist, als das Aluminiummaterial eingesetzt sind; und das Aluminiumopferanodenmaterial freigelegt wird, um einen Opferanodenabschnitt in einer Gesamtheit eines äußeren Umfangs der Röhre oder in zumindest einem Teil eines flachen Abschnitts des äußeren Umfangs der Röhre auszubilden, wobei die Aluminiumröhre mit mehreren Öffnungen eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit der inneren und äußeren Oberflächen aufweist.The above-mentioned problem can be solved according to a quintessence of the invention to provide an aluminum tube having a plurality of openings with a substantially flat cross-sectional shape obtained by extruding an aluminum material and the aluminum tube having a plurality of openings is an extruded tube having a plurality of flow passages independently extending parallel to an axial direction of the tube, the flow passages being arranged in a longitudinal direction of the flat cross-sectional shape over inner partition wall portions extending in the axial direction of the tube, characterized in that: the aluminum tube having a plurality of openings an extrusion process is formed in which an aluminum tube core material and an aluminum sacrificial anode material having a lower electrochemical potential than the aluminum tube core material than the aluminum mat are used erial; and exposing the aluminum sacrificial anode material to form a sacrificial anode portion in an entirety of an outer periphery of the tube or in at least a part of a flat portion of the outer circumference of the tube, wherein the multi-aperture aluminum tube has excellent corrosion resistance of the inner and outer surfaces.
In der Erfindung ist der Opferanodenabschnitt vorteilhaft an einem Umfangswandabschnitt vorhanden, der nicht die inneren Trennwandabschnitte ist, in dem Querschnitt der Röhre, und eine Dicke des Opferanodenabschnitts ist nicht größer als 90 % einer Dicke des Umfangswandabschnitts.In the invention, the sacrificial anode portion is advantageously provided on a peripheral wall portion which is not the inner partition portions in the cross section of the tube, and a thickness of the sacrificial anode portion is not greater than 90% of a thickness of the peripheral wall portion.
Darüber hinaus weist in der Erfindung der Opferanodenabschnitt bevorzugt eine Länge von 50 % bis 100 % einer äußeren Umfangslänge in dem Querschnitt der Röhre auf.Moreover, in the invention, the sacrificial anode portion preferably has a length of 50% to 100% of an outer circumferential length in the cross section of the tube.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Aluminiumopferanodenmaterial ein elektrochemisches Potential auf, das niedriger als das des Aluminiumröhrenkernmaterials ist, und ein Unterschied des Potentials zwischen dem Aluminiumopferanodenmaterial und dem Aluminiumröhrenkernmaterial liegt in einem Bereich von 5 mV bis 300 mV.In a preferred embodiment of the invention, the aluminum sacrificial anode material has an electrochemical potential lower than that of the aluminum tubular core material, and a difference in potential between the aluminum sacrificial anode material and the aluminum tubular core material is in a range of 5mV to 300mV.
In einer der anderen bevorzugten Ausführungsformen der Aluminiumröhre mit mehreren Öffnungen gemäß der Erfindung ist das strangzupressende Aluminiummaterial ein Verbundknüppel, der aus dem Aluminiumröhrenkernmaterial und dem Aluminiumopferanodenmaterial besteht.In one of the other preferred embodiments of the multi-port aluminum tube according to the invention, the aluminum extrudable material is a composite billet consisting of the aluminum tubing core material and the aluminum sacrificial anode material.
In einer anderen einen der anderen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung weist der Verbundknüppel eine einstückige Hülle-Kern-Struktur auf, die aus einem Kernknüppel, der aus dem Aluminiumröhrenkernmaterial ausgebildet ist, und einem Schichtknüppel, der aus dem Aluminiumopferanodenmaterial ausgebildet ist, besteht, und der Schichtknüppel ist angeordnet, den Kernknüppel zu umgeben.In another one of the other preferred embodiments of the invention, the composite billet has a one-piece sheath-core structure consisting of a core billet formed of the aluminum tubular core material and a layer billet formed of the aluminum sacrificial anode material and the billet billet is arranged to surround the core billet.
Die Aluminiumröhre mit mehreren Öffnungen gemäß der Erfindung wird allgemein durch Strangpressen des Aluminiummaterials unter Verwendung einer Kammerpressmatrize ausgebildet.The multi-port aluminum tube according to the invention is generally formed by extruding the aluminum material using a chamber press die.
In einer der anderen bevorzugten Ausführungsformen der Aluminiumröhre mit mehreren Öffnungen gemäß der Erfindung ist das Aluminiumröhrenkernmaterial ein reines Aluminium gemäß einer A1000-Serie des japanischen Industriestandards (JIS) oder eine Aluminiumlegierung gemäß der A3000-Serie des JIS.In one of the other preferred embodiments of the multi-port aluminum tube according to the invention, the aluminum tube core material is a pure aluminum according to a Japanese Industrial Standard (JIS) A1000 series or an aluminum alloy according to the JIS A3000 series.
Darüber hinaus ist das Aluminiumopferanodenmaterial in noch einer anderen der anderen bevorzugten Ausführungsformen eine Zn enthaltende Aluminiumlegierung.Moreover, in yet another of the other preferred embodiments, the aluminum sacrificial anode material is a Zn-containing aluminum alloy.
Es ist eine andere Quintessenz der Erfindung, einen Aluminiumwärmetauscher bereitzustellen, der die voranstehend erwähnte Aluminiumröhre mit mehreren Öffnungen und Aluminiumaußenflossen umfasst, die auf eine äußere Oberfläche der Aluminiumröhre mit mehreren Öffnungen hartgelötet sind.It is another aspect of the invention to provide an aluminum heat exchanger comprising the above-mentioned aluminum tube having a plurality of openings and aluminum outer fins brazed to an outer surface of the multi-port aluminum tube.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNGADVANTAGEOUS EFFECTS OF THE INVENTION
Die flache stranggepresste Aluminiumröhre mit mehreren Öffnungen gemäß der vorliegenden Erfindung weist den aus dem Aluminiumopferanodenmaterial ausgebildeten Opferanodenabschnitt auf, und der Abschnitt ist in der Gesamtheit der äußeren Oberfläche der Röhre oder in zumindest einem Teil eines flachen Abschnitts der äußeren Röhre freigelegt. Der durch das Opferanodenmaterial erlangte Opferanodeneffekt verbessert vorteilhaft die Korrosionsbeständigkeit der äußeren Oberfläche der Röhre. Somit kann die Röhre mit mehreren Öffnungen als eine Wärmeübertragungsröhre für einen Wärmetauscher eingesetzt werden, der eine herausragende Korrosionsbeständigkeit der äußeren Oberfläche aufweist. Beispiele des Wärmetauschers schließen einen Kühler und einen Heizer ein.The flat extruded aluminum multi-port tube according to the present invention has the sacrificial anode portion formed of the aluminum sacrificial anode material, and the portion is exposed in the entirety of the outer surface of the tube or at least part of a flat portion of the outer tube. The sacrificial anode effect obtained by the sacrificial anode material advantageously improves the corrosion resistance of the outer surface of the tube. Thus, the multi-port tube can be used as a heat transfer tube for a heat exchanger having excellent outer surface corrosion resistance. Examples of the heat exchanger include a radiator and a heater.
Da zusätzlich die flache stranggepresste Aluminiumröhre mit mehreren Öffnungen gemäß der Erfindung das Aluminiumröhrenkernmaterial und das Aluminiumopferanodenmaterial umfasst, und durch gleichzeitiges Strangpressen oder Koextrudieren der zwei Materialien erzeugt wird, werden Kennzeichen oder Eigenschaften, die für die Röhre erforderlich sind, durch das Aluminiumröhrenkernmaterial erhalten, während die Korrosionsbeständigkeit äußeren Oberfläche der Röhre durch das Aluminiumopferanodenmaterial wirkungsvoll verbessert werden. Somit ist die Freiheit der Gestaltung der zu erhaltenden flachen stranggepressten Röhre mit mehreren Öffnungen vorteilhaft verbessert.In addition, since the flat extruded multi-aperture aluminum tube according to the invention comprises the aluminum tube core material and the aluminum sacrificial anode material, and is produced by simultaneously extruding or coextruding the two materials, characteristics required for the tube are obtained by the aluminum tube core material, while the Corrosion resistance outer surface of the tube can be effectively improved by the aluminum sacrificial anode material. Thus, the freedom of designing the flat extruded multi-port extruded tube to be obtained is advantageously improved.
Ein Aluminiumwärmetauscher wird durch Zusammenbauen der flachen stranggepressten Aluminiumröhre mit mehreren Öffnungen gemäß der Erfindung und der Bauteile wie z. B. Aluminiumaußenflossen und Fügen der Röhre und der Flossen miteinander durch Erwärmen zum Hartlöten hergestellt. In diesem Wärmetauscher verbessern die hervorragenden äußeren Oberflächenkorrosionsbeständigkeiten der flachen stranggepressten Aluminiumröhre mit mehreren Öffnungen vorteilhaft ebenfalls die Korrosionsbeständigkeit des Wärmetauschers selbst.An aluminum heat exchanger is made by assembling the flat extruded aluminum tube with multiple openings according to the invention and the components such. Aluminum fins and joining the tube and fins together by heating to braze. In this Heat exchangers also advantageously improve the excellent exterior surface corrosion resistance of the flat extruded aluminum multi-port tube, as well as the corrosion resistance of the heat exchanger itself.
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Die
1 sind schematische Querschnittsansichten, die eine flache stranggepresste Aluminiumröhre mit mehreren Öffnungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen, in denen die1(a) eine Querschnittsansicht ist, die eine Gesamtheit der Röhre zeigt, die1(b) eine vergrößerte Ansicht ist, die einen Teil des Mittelabschnitts in der Richtung der Breite der Röhre nach zeigt, und die1(c) eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Endabschnitts der Röhre in der Richtung der Breit nach ist, die ein Beispiel zeigt, in dem ein Opferanodenabschnitt mit unterschiedlicher Dicke freigelegt ist;The1 10 are schematic cross-sectional views showing a flat extruded aluminum multi-port tube according to an embodiment of the present invention, in which FIGS1 (a) is a cross-sectional view showing an entirety of the tube, the1 (b) is an enlarged view, which shows a part of the central portion in the direction of the width of the tube, and the1 (c) Fig. 10 is an enlarged view of a part of the end portion of the tube in the direction of the width, showing an example in which a sacrificial anode portion of different thickness is exposed; -
die
2 eine schematische Ansicht ist, die einen Querschnitt eines Verbundknüppels ist, der in Beispielen verwendet wird; undthe2 Fig. 12 is a schematic view which is a cross section of a composite billet used in Examples; and -
die
3 eine schematische Ansicht ist, die einen Querschnitt eines in den Beispielen verwendeten Knüppels aus einer einzelnen Komponente zeigt.the3 Fig. 3 is a schematic view showing a cross section of a single component billet used in the examples.
ARTEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNGMODES FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Um die vorliegende Erfindung weiter zu verdeutlichen, werden repräsentative Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen im Detail beschrieben.In order to further clarify the present invention, representative embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings.
Mit Bezug auf die ersten schematischen Querschnittsansichten der
Wie aus der
Wenn der in dem Umfangswandabschnitt
Der voranstehend erwähnte Opferanodenabschnitt
Es ist zu beachten, dass das gemäß der Erfindung verwendete Aluminiumopferanodenmaterial ein niedrigeres elektrochemisches Potential als das Aluminiumröhrenkernmaterial hat. Die Differenz des Potentials zwischen diesen zwei Materialien beträgt somit mehr als 0 mV, und sie fällt vorzugsweise in einen Bereich von 5 mV bis 300 mV. Die Differenz des Potentials von nicht weniger als 5 mV erlaubt eine stabile Zurschaustellung des Opferanoden-Effekts auch unter härteren korrosiven Umgebungen. Andererseits verursacht die Differenz des Potentials von mehr als 300 mV einen deutlichen Opferanoden-Effekt, was wegen der Korrosion zu Problemen wie zum Beispiel eines übermäßigen Verbrauchs des Opferanodenmaterials führt. Zusammenfassend erlaubt der Opferanodenabschnitt
In der oben beschriebenen flachen Röhre
In der Herstellung der voranstehend erwähnten flachen Röhre
Um den Verbundknüppel herzustellen, können die folgenden verschiedenen bekannten Verfahren eingesetzt werden: ein Verfahren, in dem ein Mantelknüppel erzielt wird, indem in einem zentralen Teil eines aus dem Opferanodenmaterial ausgebildeten Knüppels eine Durchgangsbohrung einer vorbestimmten Größe vorgesehen wird, und in die Durchgangsbohrung ein aus dem Röhrenkernmaterial ausgebildeter Kernknüppel eingeführt wird und mit dem Mantelknüppel zusammengefügt wird; und ein Verfahren, in dem der oben beschriebene Mantelknüppel in zwei Stücke geteilt wird, der Kernknüppel in einem hohlen Abschnitt platziert wird, der von den zwei Stücken definiert ist, und alle oben erwähnten Elemente durch ein Fügeverfahren wie zum Beispiel Schweißen oder ein anderes Verbindungsverfahren fixiert und miteinander verbunden werden.To manufacture the composite billet, the following various known methods can be employed: a method in which a shell billet is obtained by providing a through hole of a predetermined size in a central part of a billet formed of the sacrificial anode material, and inserting a through hole into the through hole Tube core material trained core billet is introduced and assembled with the Mantelknüppel; and a method in which the sheath billet described above is divided into two pieces, the core billet is placed in a hollow portion defined by the two pieces, and all the above-mentioned members are fixed by a joining method such as welding or another joining method and be connected with each other.
Darüber hinaus wird der oben beschriebene Verbundknüppel wie im Fall der herkömmlichen Herstellung einer flachen Röhre mit mehreren Öffnungen unter Verwendung einer sogenannten Kammerform (Kammermatritze, Kammerwerkzeug) mit einer Vielzahl von Strangpressöffnungen einem Warmstrangpressen unterzogen, um so eine gewünschte flache Röhre mit mehreren Öffnungen zu erzielen. Wenn das Warmstrangpressen durchgeführt wird, wird der Verbundknüppel derart angeordnet, dass die Längsrichtung in der vorbestimmten Querschnittsform des Röhrenkernmaterials, das im Innern des Verbundknüppels platziert ist, bezogen auf die Form mit den längs verlaufenden Strangpressöffnungen, die der Vielzahl von Strömungsdurchgängen der flachen Röhre mit mehreren Öffnungen entsprechen, mit der Längsrichtung der Strangpressöffnungen der Form übereinstimmt. Auf diese Weise wird der Verbundknüppel dem Warmstrangpressen unterzogen. Das oben beschriebene Strangpressverfahren des Verbundknüppels mit der Kammerform erlaubt eine wirkungsvolle Verteilung des Opferanodenmaterials innerhalb des Verbundknüppels so weit wie bis zu den die Strömungskanäle definierenden Trennwänden, die an den entgegengesetzten Endabschnitten der flachen Querschnittsform der so erzielten Röhre mit mehreren Öffnungen vorhanden sind, sodass der Opferanodenabschnitt vorteilhafterweise an den Innenflächen der Strömungskanäle freigelegt ist.Moreover, as in the case of conventionally fabricating a flat multi-port tube using a so-called chamber shape (chamber pad, chamber tool) having a plurality of extrusion openings, the composite billet described above is subjected to hot extrusion so as to obtain a desired flat tube having a plurality of openings. When the hot extrusion is performed, the composite billet is arranged such that the longitudinal direction in the predetermined cross-sectional shape of the tube core material placed inside the composite billet relative to the die having the longitudinal extrusion openings corresponding to the plurality of flow passages of the flat tube Correspond openings with the longitudinal direction of the extrusion openings of the mold. In this way, the composite billet is subjected to hot extrusion. The above-described extrusion method of the composite billet with the chamber shape allows effective distribution of the sacrificial anode material within the composite billet as far as the flow channel defining partitions existing at the opposite end portions of the flat cross sectional shape of the thus obtained multi-orifice tube such that the sacrificial anode portion is advantageously exposed on the inner surfaces of the flow channels.
Die oben beschriebene erfindungsgemäße flache stranggepresste Aluminiumröhre mit mehreren Öffnungen wird vorteilhafterweise in einem Wärmetauscher als ein Strömungskanalelement für ein Kältemittel verwendet. Wenn die erfindungsgemäße flache Röhre mit mehreren Öffnungen als eine Durchgangsröhre für das Kältemittel verwendet wird, umfasst der Wärmetauscher zum Beispiel: ein Paar voneinander beabstandeter Aluminiumausgleichsbehälter; eine Vielzahl von flachen Röhren mit mehreren Öffnungen, die zwischen den zwei Ausgleichsbehältern in einem Abstandsintervall parallel zueinander in einer Längsrichtung der Ausgleichsbehälter derart angeordnet sind, wobei ihre Breitenrichtung parallel zur Belüftungsrichtung ist, dass die entgegengesetzten Enden jeder flachen Röhre mit mehreren Öffnungen mit den jeweiligen Ausgleichsbehältern verbunden sind; Außenrippen in der Form von Aluminiumwellenrippen, die in den Räumen zwischen den benachbarten flachen Röhren mit mehreren Öffnungen und an den entgegengesetzten Enden der Anordnung außen von den flachen Röhren mit mehreren Öffnungen angeordnet sind und die mit den flachen Röhren mit mehreren Öffnungen durch Hartlöten fest verbunden sind; und Aluminiumseitenplatten, die außen von den Wellenrippen angeordnet sind und mit den Rippen durch Hartlöten verbunden sind. Die erfindungsgemäße flache Röhre mit mehreren Öffnungen kann natürlich in verschiedenen anderen bekannten Wärmetauschern als dem Wärmetauscher mit der oben beschriebenen Gestaltung als die Durchgangsröhre für das Kältemittel verwendet werden.The flat extruded multi-hole aluminum extruded tube of the present invention described above is advantageously used in a heat exchanger as a flow channel element for a refrigerant. For example, when the flat tube of the present invention having a plurality of openings is used as a passage tube for the refrigerant, the heat exchanger includes: a pair of spaced apart aluminum balance tanks; a plurality of flat tubes having a plurality of openings arranged between the two surge tanks at a pitch interval parallel to each other in a longitudinal direction of the surge tanks, with their width direction parallel to the ventilation direction, that the opposite ends of each flat tube having a plurality of openings with the respective surge tanks are connected; Outer ribs in the form of aluminum corrugated fins disposed in the spaces between the adjacent flat tubes having a plurality of openings and at the opposite ends of the array outside the flat tubes having a plurality of openings and fixedly connected to the flat tubes having a plurality of openings by brazing ; and aluminum side plates disposed outside of the shaft ribs and connected to the ribs by brazing. The multi-port flat tube according to the present invention may, of course, be used as the passage tube for the refrigerant in various other known heat exchangers than the heat exchanger having the above-described configuration.
Wie wohl bekannt ist, wird das Kältemittel oder Kühlmittel in dem Wärmetauscher von einem der beiden Ausgleichsbehälter aus in die flachen Röhren mit mehreren Öffnungen verteilt und aus den flachen Röhren mit mehreren Öffnungen heraus abgegeben, sodass es in den anderen Ausgleichsbehälter strömt. Die herkömmlichen Ausgleichsbehälter nehmen zum Beispiel ein: die Form eines Paars einander gegenüberliegender und mit den flachen Röhren mit mehreren Öffnungen hartgelöteter Ausgleichsplatten; eine durch Biegen einer Platte ausgebildete Röhre, und Schweißen und Hartlöten von Endabschnitten der erhaltenen Röhre; und einer stranggepressten Röhre.As is well known, the refrigerant or refrigerant in the heat exchanger is distributed from one of the two surge tanks into the flat tubes having a plurality of openings and discharged out of the flat tubes having a plurality of openings so that it flows into the other surge tank. The conventional surge tanks, for example, take the form of a pair of opposed balancing plates brazed to the flat tubes having a plurality of openings; a tube formed by bending a plate, and welding and brazing end portions of the obtained tube; and an extruded tube.
Aus Darstellungsgründen ist zwar ausführlich ein typisches Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben worden, es versteht sich jedoch, dass die Erfindung nicht auf die Einzelheiten des vorstehenden Ausführungsbeispiels beschränkt ist.Although a typical embodiment of the invention has been described in detail for purposes of illustration, it will be understood that the invention is not limited to the details of the foregoing embodiment.
Es versteht sich, dass die Erfindung mit verschiedenen Änderungen, Abwandlungen und Verbesserungen ausgeführt werden kann, die dem Fachmann ersichtlich sind, ohne vom Grundgedanken und Schutzumfang dieser Erfindung abzuweichen, und dass solche Änderungen, Abwandlungen und Verbesserungen ebenfalls unter den Schutzumfang dieser Erfindung fallen. It is understood that the invention can be practiced with various changes, modifications and improvements that will be apparent to those skilled in the art without departing from the spirit and scope of this invention, and that such changes, modifications, and improvements are also within the scope of this invention.
BEISPIELEEXAMPLES
Um die Erfindung genauer darzustellen, werden einige typische Beispiele der Erfindung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung nicht auf die Einzelheiten der Beispiele beschränkt ist.To illustrate the invention in more detail, some typical examples of the invention will be described. It is understood, however, that the invention is not limited to the details of the examples.
Verbundknüppel (a)-(h) und (j), die Röhrenkernmaterialien und Opferanodenmaterialien umfassen, die jeweils Zusammensetzungen (Masse%) aufweisen, die in der folgenden Tabelle 1 gezeigt sind, wurden erzeugt. Jeder der erzeugten Verbundknüppel wurde einem Warmstrangpressen so ausgesetzt, dass flache Röhren
Noch genauer wurden verschiedene Opferanodenknüppel mit einem Durchmesser von 90 mm durch einen bekannten Stranggieß-Strangpressprozess gemäß den Zusammensetzungen der Opferanodenmaterialien für die Verbundknüppel (a)-(h) und (j) gemäß Tabelle 1 erzeugt. Andererseits wurden verschiedene Röhrenkernmaterialknüppel ähnlich gemäß den Zusammensetzungen der Röhrenkernmaterialien für die Verbundknüppel (a)-(h) und (j) gemäß Tabelle 1 erzeugt. Diese Röhrenkernmaterialknüppel wurden einem Formvorgang ausgesetzt, um eine Kreisform mit einem vorbestimmten Durchmesser innerhalb eines Bereichs von 5 mm bis 85 mm aufzuweisen. Dann wurde eine Durchgangsbohrung durch ein Mittelteil in dem Querschnitt von jedem der obigen Opferanodenknüppel ausgebildet, und der Röhrenkernknüppel wurde in die Durchgangsbohrung eingefügt. Außerdem wurden der Röhrenkernknüppel und der Opferanodenknüppel durch MIG-Schweißen an den entgegengesetzten Längsendflächen der Knüppel befestigt und gefügt, so dass jeder der Verbundknüppel (a)-(h) und (j) als einstückiger Verbundknüppel
Als Nächstes wurde der so erzielte Verbundknüppel
Messung des Bereichs der Ausbildung des OpferanodenabschnittsMeasurement of the area of formation of the sacrificial anode section
Die somit erhaltenen flachen Röhren (
Als ein Ergebnis der Untersuchung der Querschnittsoberfläche wurde bestätigt, dass mit Bezug auf jede der flachen Röhren
Mit Bezug auf jede der flachen Röhren (
Andererseits wies die flache Röhre
Messung des elektrischen PotentialsMeasurement of the electrical potential
In Bezug auf jede der flachen Röhren mit mehreren Öffnungen
Genauer gesagt wurde jede der flachen Röhren mit mehreren Öffnungen
Um das elektrische Potential zu messen, wurde das folgende Verfahren eingesetzt: Als Bezugselektrode wurde eine gesättigte KCI-Kalomelelektrode (SCE) verwendet, während als Versuchslösung eine 5% NaCI-Lösung verwendet wurde, die mit Essigsäure auf pH 3 eingestellt worden war; die Lösung wurde bei Zimmertemperatur gerührt; die Probe blieb 24 Stunden lang in der Lösung eingetaucht; und dann wurde das elektrische Potential von jeder der Proben gemessen.To measure the electric potential, the following method was used: As a reference electrode, a saturated KCl calomel electrode (SCE) was used, while as a test solution, a 5% NaCl solution adjusted to pH 3 with acetic acid was used; the solution was stirred at room temperature; the sample remained immersed in the solution for 24 hours; and then the electrical potential of each of the samples was measured.
Die Ergebnisse, die durch die obige Messung der Differenzen des elektrischen Potentials zwischen den Röhrenkernmaterialien und den Opferanodenmaterialen erzielt wurde, sind unten in der folgenden Tabelle 3 angegeben. Die Differenzen des elektrischen Potentials zwischen den Röhrenkernmaterialien und den Opferanodenmaterialien wurden mit „hervorragend“ beurteilt, wenn die Differenz in einem Bereich 5 mV bis 300 mV betrug, mit „gut“, wenn die Differenz in einem Bereich von mehr als 0 mV bis 5 mV lag, oder mehr als 300 mV betrug, und mit „schlecht“, wenn die Differenz 0 mV betrug.
Tabelle 3
Wie aus den in der Tabelle 3 angegebenen Messergebnissen des elektrischen Potentials hervorgeht, hat jede der flachen Röhren mit mehreren Öffnungen A bis H nach dem erwarteten Erhitzen zum Hartlöten die Differenz des elektrischen Potentials von 3 bis 350 mV zwischen dem Opferanodenabschnitt (
Andererseits betrug die Differenz des elektrischen Potentials in Bezug auf Probe, die auf der flachen Röhre mit mehreren Öffnungen
Außerdem wurde die Differenz des elektrischen Potentials bei der Probe, die auf der flachen Röhre mit mehreren Öffnungen
Auswertung der Korrosionsbeständigkeit der äußeren OberflächeEvaluation of the corrosion resistance of the outer surface
Der SWAAT-Versuch (Seewasseressigsäureversuch), der in ASTM-G85-Anhang A3 definiert ist, wurde mit Bezug auf jede der flachen Röhren A-H mit mehreren Öffnungen und der flachen Röhren
Noch genauer wurde jede der flachen Röhren A-H mit mehreren Öffnungen und der flachen Röhren
Mit Bezug auf die Proben, die dem voranstehend erwähnten Auswertungsversuch der Korrosionsbeständigkeit der äußeren Oberfläche unterzogen wurden, wurde das Silikonabdichtungsharz auf den Oberflächen der Proben abgelöst, und dann wurde ein Korrosionsprodukt auf deren Oberfläche durch Eintauchen der Probe in einer Phosphorsäure-/Chromsäurelösung entfernt, deren Temperatur durch einen Heizer angehoben worden ist. Die Probe wurde dahingehend untersucht, ob sie Durchdringungslöcher in ihrer Oberfläche hatte oder nicht. Noch genauer wurde eine Fehlerfassungsflüssigkeit, die hoch durchdringlich und rot gefärbt ist, in jeden der Strömungsdurchgänge der flachen Röhre mit mehreren Öffnungen getropft, und ein Durchsickern der Fehlererfassungsflüssigkeit von der äußeren Oberfläche der flachen Röhre mit mehreren Öffnungen wurde untersucht, um das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Durchdringungslöcher zu bestätigen. Darauffolgend wurde die in Bezug auf das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Durchdringungslöcher untersuchte Probe mit einem Einbettungsharz bedeckt, und der Abschnitt maximaler Korrosion der Probe wurde einer Querschnittsoberflächenbehandlung durch ein wasserfestes Papier ausgesetzt, und außerdem durch Abrauen einer Hochglanzpolitur unterzogen. Dann wurde der Zustand der Korrosion der äußeren Oberfläche von jeder Probe untersucht. Es ist angemerkt, dass mit Bezug auf die in dem SWAAT-Versuch verwendeten Proben die Ergebnisse als „Hervorragend“ evaluiert wurden, wenn die Durchdringung nicht nach 20 Tagen aufgetreten ist, sondern nach 30 Tagen aufgetreten ist, oder überhaupt keine Durchdringung aufgetreten ist; „Gut“, wenn die Durchdringung nicht nach 10 Tagen aufgetreten ist, aber nach 20 Tagen aufgetreten ist; und „Schlecht“, wenn die Durchdringung nach 10 Tagen aufgetreten ist.With respect to the samples subjected to the above-mentioned external surface corrosion resistance evaluation test, the silicone sealant resin on the surfaces of the samples was peeled off, and then a corrosion product on the surface thereof was removed by immersing the sample in a phosphoric acid / chromic acid solution whose Temperature has been raised by a heater. The sample was examined to see if it had penetration holes in its surface or not. More specifically, an error detection liquid, which is highly penetrated and colored red, was dropped into each of the flow passages of the multi-port flat tube, and seepage of the error detection liquid from the outer surface of the multi-port flat tube was examined to detect the presence or absence of the Penetration holes to confirm. Subsequently, the sample examined for the presence or absence of the penetration holes was covered with an encapsulating resin, and the portion of maximum corrosion of the sample was subjected to a cross-sectional surface treatment by a waterproof paper, and further, by buffing, high-gloss polishing. Then, the state of corrosion of the outer surface of each sample was examined. It is noted that with respect to the samples used in the SWAAT trial, the results were evaluated as "Excellent" if penetration did not occur after 20 days but occurred after 30 days, or no penetration at all occurred; "Good" if the penetration did not occur after 10 days, but occurred after 20 days; and "bad" if the penetration has occurred after 10 days.
In der folgenden Tabelle 4 sind die Ergebnisse des SWAAT-Versuchs für 10, 20 und 30 Tage mit Bezug auf die flachen Röhren
Wie aus den in der Tabelle 4 gezeigten Ergebnissen deutlich ist, erlitten die flachen Röhren
Andererseits litt die flache Röhre
Zusätzlich litt die flache Röhre
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- flache Röhre mit mehreren Öffnungenflat tube with several openings
- 1212
- Strömungsdurchgänge (Hohllöcher)Flow passages (hollow holes)
- 1414
- UmfangswandabschnittePeripheral wall sections
- 1616
- innere Trennwandabschnitteinner partition sections
- 1818
- OpferanodenabschnittSacrificial anode section
- 2020
- Verbundknüppelcomposite billet
- 2222
- RöhrenkernknüppelTube core billets
- 2424
- OpferanodenknüppelSacrificial anode stick
- 3030
- EinkomponentknüppelEinkomponentknüppel
- 3232
- RöhrenkernknüppelTube core billets
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- JP 6142755 A [0003, 0007]JP 6142755 A [0003, 0007]
- JP 5222480 A [0003, 0006, 0007]JP 5222480 A [0003, 0006, 0007]
- WO 2013/125625 A1 [0003, 0007]WO 2013/125625 A1 [0003, 0007]
- JP 63097309 A [0007]JP 63097309 A [0007]
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-
2018
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