DE69310091T2

DE69310091T2 - Extrusionsmatrize für Mehrkanalrohre und Mehrkanalrohre hergestellt mit der Matrize

Info

Publication number: DE69310091T2
Application number: DE69310091T
Authority: DE
Inventors: Shingoro Fukuoka; Toshihiro Imai; Tokuo Shirai; Ken Yamamoto
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd; Denso Corp
Current assignee: Denso Corp Kariya Aichi Jp Furukawa Electr
Priority date: 1992-11-05
Filing date: 1993-11-04
Publication date: 1997-10-16
Anticipated expiration: 2013-11-05
Also published as: US5567493A; JP3113100B2; JPH06142755A; DE69310091D1; EP0596507B1; EP0596507A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Extrusionsmatrize für Mehrkanalrohre und ein Mehrkanalrohr, das mit der Extrusionsmatrize für Mehrkanalrohre hergestellt wird.
Ein Mehrkanalrohr hat einen flachen Querschnitt und eine Mehrzahl an Kanälen, die sich in dessen Längsrichtung erstrecken, und wird in einem Verdampfer in einer Klimaanlage eines Automobils oder dergleichen verwendet. Ein derartiges Mehrkanalrohr ist beispielsweise in der japanischen geprüften Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 2-45729 offenbart. Das in dieser veröffentlichung offenbarte Mehrkanalrohr hat die Kanäle, von denen sich jeder in der Querschnittsfläche von der Luftansaugseite des Kanals zu dessen Luftabgabeseite hin allmählich verringert, um die Verarbeitbarkeit und die Festigkeit zu verbessern. Desweiteren ist die Teilungswand zwischen benachbarten Kanälen derart ausgebildet, daß sie von der Luftansaugseite zu der Luftabgabeseite hin allmählich dünner gemacht ist.
Normalerweise wird das Mehrkanalrohr unter Verwendung einer Matrize durch Hitzeextrusion hergestellt (einschließlich einer kontinuierlichen Schneckenstrangextrusion). Die japanische geprüfte Patentveröffentlichung Nr. 3-193209, die die Grundlage der oberbegriffe der Ansprüche 1 und 6 bildet, offenbart ein Beispiel einer Extrusionsmatrize für Mehrkanalrohre. Diese veröffentlichung erörtert einen Neigungs- oder Annäherungswinkel von dem nahen Ende des Gußabschnitts einer Matrize zu dessen äußerem Ende hin, um eine gute Extrudierbarkeit zu gewährleisten.
Ein typisches Beispiel einer Extrusionsmatrize für Mehrkanalrohre ist unter Bezugnahme auf Fig. 10 und 11 beschrieben. Die Matrize ist aus einer Unterschnittmatrize 1000 mit einer durch diese verlaufend ausgebildeten flachen Öffnung 1001 und einem Aufspanndorn 1003 zusammengesetzt. Der Aufspanndorn 1003 hat eine Mehrzahl an zahnkominationsähnlichen Gußabschnitten 1002 (die nachfolgend als Zahnkombination bezeichnet werden), die in einer Reihe in der Breitenrichtung in der Öffnung 1001 angeordnet sind. Ein zu verarbeitendes Material, das in einen heißen Zustand erhitzt wurde, wird durch Räume zwischen der Öffnung 1001 und der Zahnkombination 1002 extrudiert, um ein Mehrkanalrohr zu bilden. Der Materialfluß ist in Fig. 11 durch den Pfeil aus einer durchgezogenen Linie angezeigt.
In den letzten Jahren haben sich Geräte verbessert, wie etwa ein Wärmetauscher, der Mehrkanalrohre verwendet, um wirksamer zu sein, und es ist erforderlich, daß jedes Mehrkanalrohr in einer kleinen Größe hergestellt ist und eine noch größere Anzahl an Kanälen hat als ein herkömmliches Mehrkanalrohr. Ein Mehrkanalrohr zum Erfüllen dieser Forderung ist derart aufgebaut, daß die Breite von jedem Kanal oder jeder Strömungsbahn schmal ist und eine Teilungswand zwischen benachbarten Kanälen dünner als beispielsweise die äußere Umfangswand des Mehrkanalrohrs ist. Desweiteren muß in einer Extrusionsmatrize für Mehrkanalrohre für diese Verwendung die Zahnkombination 1002 eine kleine Querschnittsform haben, um eine größere Anzahl an Kanälen in dem Mehrkanalrohr auszubilden, und die Steifigkeit der Zahnkombination verringert sich.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung hat eine Aufgabe, eine Extrusionsmatrize für Mehrkanalrohre zu schaffen, die mit hoher Genauigkeit eine größere Anzahl an Kanälen in einem Mehrkanalrohr ausbilden kann und die Verkürzung der Werkzeuglebensdauer verhindert.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Mehrkanalrohrs, das eine größere Anzahl an Kanälen hat, während es in der Lage ist, die von einem Produkt geforderten Abmessungen und Genauigkeit zu erfüllen.
Zum Lösen der vorstehenden Aufgaben beabsichtigt die Erfindung die geeignete Einrichtung von Abständen zwischen Zahnkombinationen einer Extrusionsmatrize für Mehrkanalrohre, um dadurch deren Verformung während der Extrusion zu verringern, angesichts eines Problems der herkömmlichen Technik, das von den Erfindern durchleuchtet wurde und später beschrieben wird. Außerdem beabsichtigt die Erfindung, die Steifigkeit der Hauptzahnkombination der Extrusionsmatrize für Mehrkanalrohre zu erhöhen.
Eine erfindungsgemäße Extrusionsmatrize für Mehrkanalrohre umfaßt eine Unterschnittgußmatrize mit einer flachen Öffnung und einen Aufspanndorn mit einer Vielzahl von balkenförmigen zahnkombinationsähnlichen Gußabschnitten, die in einer Reihe in Abständen in einer Breitenrichtung der Öffnung ausgebildet sind. Der Aufspanndorn ist mit der Unterschnittgußmatrize in einer Weise verbunden, wobei die zahnkombinationsähnlichen Gußabschnitte in der Öffnung der Unterschnittgußmatrize angeordnet sind, um einen Raum zwischen den Gußabschnitten und der Öffnung der Unterschnittgußmatrize zu definieren, wobei ein zu verarbeitendes und in einen heißen Zustand erhitztes Material durch diesen Raum extrudiert wird, um ein Mehrkanalrohr herzustellen, das entsprechend den vielfachen zahnkombinationsähnlichen Gußabschnitten mit einer Vielzahl von Strömungsbahnen und entsprechend den Abständen mit einer Vielzahl von Teilungswänden ausgebildet ist. Der Aufspanndorn ist ausgebildet, um zumindest eine der folgenden Bedingungen zu erfüllen: (a) die Abstände zwischen benachbarten zahnkombinationsähnlichen Gußabschnitten entsprechend Dicken der Teilungswände für die Strömungsbahnen werden in der Breitenrichtung verändert und wenn die Abstände der zahnkombinationsähnlichen Gußabschnitte von jeweiligen Enden in der Breitenrichtung der Öffnung zu der Innenseite hin durch ta, tb, tc, td, ... repräsentiert werden, erfüllen die Abstände die Beziehung ta > tb; und (b) die Dicken von benachbarten zahnkombinationsähnlichen Gußabschnitten in der Breitenrichtung entsprechend der Breite der Strömungsbahnen werden in der Breitenrichtung verändert und wenn die Dicken der zahnkombinationsähnlichen Gußabschnitte von jeweiligen Enden in der Breitenrichtung der Öffnung zu der Innenseite hin durch wa, wb, wc, wd, we, ... repräsentiert werden, erfüllen die Dicken die Beziehung wb > wc.
Bei der vorstehenden Extrusionsmatrize werden die Abstände zwischen benachbarten kombinationsähnlichen Gußabschnitten zumindest bezüglich deren Teile verändert, um dadurch einen Druckunterschied in einem Material zu verringern, das entlang von entgegengesetzten Seiten von jedem zahnkombinationsähnlichen Gußabschnitt fließt. D.h., daß ein größerer Druckunterschied des zu verarbeitenden Materials nicht erzeugt wird, der auf entgegengesetzte Seiten eines jeden zahnkombinationsähnlichen Gußabschnitt wirkt, und eine Verformung des zahnkombinationsähnlichen Gußabschnitts begrenzt wird, die andererseits beim Extrudieren des Materials erfolgen würde. Desweiteren erhöht sich die Dicke des äußersten zahnkombinationsähnlichen Gußabschnitts in der Richtung der Reihe der zahnkombinationsähnlichen Gußabschnitte, auf den größere Drücke als auf die anderen Gußabschnitte wirken, um die Steifigkeit dieses Gußabschnitts zu verbessern und um die Verformung der zahnkombinationsähnlichen Gußabschnitte weiter zu beschränken.
Desweiteren hat ein erfindungsgemäßes flaches Mehrkanalrohr einen Querschnitt, der durch zwei zueinander entgegengesetzte Seitenabschnitte gebildet ist, wobei jeweils zwei Verbindungsabschnitte die zwei Seitenabschnitte an dessen entgegengesetzten Enden miteinander verbinden, und wobei Teilungswände jeweils die zwei Seitenabschnitte verbinden, um Räume darin zu definieren, die als eine Vielzahl von Strömungsbahnen dienen. Zumindest entweder die Dicken von benachbarten Teilungswänden oder die Pfadbreiten der Strömungsbahnen werden in einer Breitenrichtung des Mehrkanalrohrs geändert und sind eingerichtet, um zumindest eine der folgenden Bedingungen zu erfüllen: (a) wenn die Dicken der Teilungswände von deren jeweiligen Enden in der Breitenrichtung zu der Innenseite hin durch ta, tb, tc, td, ... repräsentiert werden, erfüllen die Dicken eine Beziehung ta > tb; und (b) wenn die Pfadbreiten der Strömungsbahnen von dessen jeweiligen Enden in der Breitenrichtung zu der Innenseite hin durch wa, wb, wc, wd, we, ... repräsentiert werden, erfüllen die Pfadbreiten eine Beziehung wb > wc.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine Endansicht einer flachen Mehrkanalleitung oder eines Mehrkanalrohrs eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines wesentlichen Abschnitts einer Extrusionsmatrize zum Bilden des flachen Rohrs aus Fig. 1;
Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht des wesentlichen Abschnitts der in Fig. 2 gezeigten Matrize;
Fig. 4 zeigt eine Vorderansicht eines Kühlmittelkondensators, wobei das flache Rohr aus Fig. 1 eingeschlossen ist;
Fig. 5 zeigt eine Kurve, die die Dickenverteilung der Teilungswände in dem flachen Rohr aus Fig. 1 zeigt;
Fig. 6 zeigt eine Endansicht eines flachen Mehrkanalrohrs eines erfindungsgemäßen zweiten Ausführungsbeispiels;
Fig. 7 zeigt eine Schnittansicht eines wesentlichen Abschnitts einer Extrusionsmatrize zum Bilden des flachen Rohrs aus Fig. 1;
Fig. 8 zeigt eine Kurve, die die Dickenverteilung der Teilungswände in dem flachen Rohr aus Fig. 6 zeigt;
Fig. 9A bis 9C zeigen Teil-Endansichten, die jeweils Abwandlungen des in Fig. 1 gezeigten flachen Rohrs zeigen; und
Fig. 10 bis 13 zeigen herkömmliche Techniken zur Erläuterung des der Erfindung zugrunde liegenden Problems, wobei Fig. 10 eine Teil-Endansicht einer Extrusionsmatrize für Mehrkanalrohre zeigt, wobei Fig. 11 eine Schnittansicht eines wesentlichen Abschnitts der in Fig. 10 gezeigten Matrize zeigt, wobei Fig. 12 eine Endansicht eines herkömmlichen flachen Rohrs zeigt, und wobei Fig. 13 eine Kurve zeigt, die die Dickenverteilung der Teilungswände in dem flachen Rohr aus Fig. 12 zeigt.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Anfangs wird zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung das Problem der herkömmlichen Technik unter Bezugnahme auf Fig. 10 bis 13 beschrieben, das durch die Erfinder durchleuchtet wurde.
Wie vorstehend beschrieben ist, haben in den letzten Jahren hergestellte Mehrkanalrohre den Aufbau, wobei die Breite von jeder Strömungsbahn schmal ist und eine Teilungswand zwischen benachbarten Strömungsbahnen dünner als eine äußere Umfangswand des Mehrkanalrohrs ist. Deshalb hat bei der Fertigung eines Mehrkanalrohrs, wie in Fig. 11 gezeigt ist, ein Materialfluß A zum Bilden der äußeren Umfangswand einen 31 größeren Betrag als ein Materialfluß B zum Bilden jeder Teilungswand, weil die entgegengesetzten Enden des Mehrkanalrohr eingerichtet sind, um insbesondere eine große Dicke zu haben, so daß ein Unterschied zwischen Drücken in der Längsrichtung, die an den entgegengesetzten Enden des Rohrs auf die Zahnkombination 1002 wirken, und Drücken in der Breitenrichtung des Mehrkanalrohrs gemacht ist.
Andererseits ist es bei einer Extrusionsmatrize für ein Mehrkanalrohr erforderlich, die Querschnittsflächen der Zahnkombination 1002 zu verringern, um in dem Mehrkanalrohr so viele Kanäle wie möglich auszubilden, und die Steifigkeit nimmt ab. Demgemäß wird die Zahnkombination 1002 an ihren entgegengesetzten Enden, insbesondere ihren körperfernen Enden, durch die vorstehende Druckdifferenz nach innen verformt, wie durch Pfeile C in Fig. 10 und 11 gezeigt ist. Folglich hat eine herkömmliche Extrusionsmatrize für Mehrkanalrohre das Problem, daß sich beim Erhöhen der Anzahl an Kanälen eines Mehrkanalrohrs die Lebensdauer der Zahnkombination 1002 verkürzt. Es besteht ein ausreichender Grund zur Annahme, daß dieses Phänomen nicht nur an der Zahnkombination 1002 an den entgegengesetzten Enden auftritt, sondern auch an der anderen Zahnkombination 1002, die innerhalb den entgegengesetzten Endzähnen angeordnet ist.
Wenn das vorstehende Phänomen während der Herstellung der Mehrkanalrohre auftritt, verkürzt sich die Lebensdauer der Zahnkombination 1002 der Matrize und deshalb erhöhen sich die Herstellkosten. Desweiteren haben die mit der Matrize gebildeten Mehrkanalrohre wegen der Verformung der Zahnkombination 1002 keine vorgegebene Gestalt und erfüllen nicht die von Produkten geforderte Genauigkeit.
Folglich ist in Fig. 12 und 13 ein Fall abgebildet, wobei ein Mehrkanalrohr die geforderte Genauigkeit nicht erfüllt. Das Mehrkanalrohr 2000 bei diesem Beispiel ist mit einem kontinuierlichen Schneckenstrangextruder derart hergestellt, daß Teilungswände 2001 und Strömungsbahnen 2002 jeweils dieselben Abmessungen haben, wobei die Dicke von jeder Teilungswand auf 0,2 mm und die Breite von jeder Strömungsbahn auf 0,45 mm eingerichtet ist. Fig. 13 zeigt das Ergebnis einer Dickenmessung der jeweiligen Teilungswände des somit ausgebildeten Mehrkanalrohrs 2000. Aus der Fig. ist ersichtlich, daß die Teilungswände 2001 an den entgegengesetzten Seiten dünner sind und eine äußere Umfangswand 2003 dick ist. Von diesem Ergebnis ist es auch leicht verständlich, daß die Zahnkombination 1002 an den entgegengesetzten Enden nach innen verformt wird, wenn ein Material extrudiert wird.
Die Erfindung wurde angesichts des vorstehenden Problems der herkömmlichen Technik gemacht.
Eine Extrusionsmatrize für Mehrkanalrohre eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels und ein mit dieser Matrize gefertigtes Mehrkanalrohr wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 5 beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein Ende eines Mehrkanalrohrs, das als ein flaches Rohr in einem Kühlmittelkondensator verwendet wird, und Fig. 2 zeigt einen wesentlichen Abschnitt der Extrusionsmatrize für das Mehrkanalrohr.
Der Kühlmittelkondensator 1 hat, wie in der Vorderansicht des Kühlmittelkondensators 1 in Fig. 4 gezeigt ist, eine Wärmetauschereinheit, die aus einer Mehrzahl von flachen Rohren 2 und nacheinander geschichteten geriffelten Maschen 3 zusammengesetzt ist. Ein Paar Sammelrohre 4, 5, eine Einlaßleitung 6 zum Einführen von Kühlmittel und eine Auslaßleitung 7 zum Ablassen des Kühlmittels sind jeweils an entgegengesetzten Seiten der Wärmetauschereinheit angeordnet. Der Kühlmittelkondsator 1 ist aus diesen Komponenten hergestellt, die durch Löten zu einem einstückigen Körper zusammengefügt sind.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, umfaßt das flache Rohr 2 eine äußere Umfangswand 2c mit einem flachen Querschnitt, das aus zwei zueinander entgegengesetzten Abschnitten 21 und gekrümmten Abschnitten 22 zusammengesetzt ist, um diese parallelen Abschnitte jeweils an deren entgegengesetzten Enden zu verbinden. Eine Vielzahl an Teilungswänden 2a, 2b sind innerhalb der äußeren Umfangswand 2c ausgebildet, um sich in der Längsrichtung des Rohrs 2 zu erstrecken. Die Teilungswände 2a, 2b definieren eine Mehrzahl von Kühlmittelpfaden 20a, 20b, 19 Stück Kühlmittelpfade bei diesem Ausführungsbeispiel, die in der Richtung der Flachheit der äußeren Umfangswand 2c (der horizontalen Richtung in Fig. 1) angeordnet sind. Das flache Rohr 2 ist ein extrudiertes Produkt aus Aluminium und ist mit der Extrusionsmatrize 9 für Mehrkanalrohre hergestellt, die später beschrieben ist.
Bei dem flachen Rohr 2 sind die äußersten Kühlmittelpfade 20a eingerichtet, daß sie in der Richtung der Flachheit der äußeren Umfangswand eine größere Breite haben als die anderen Kühlmittelpfade 20b, und die Dicke der Teilungswände 2a an entgegengesetzten Enden ist eingerichtet, daß sie größer als die der anderen Teilungswände 2b ist. Die erforderlichen Abmessungen für das flache Rohr 2 sind bei diesem Ausführungsbeispiel wie folgt: Gesamtbreite W : 16 mm, Höhe H: 1,7 mm, Dicke T der äußeren Umfangswand 2c: 0,4 mm, Pfadbreite wb von jedem Kühlmittelpfad 20b: 0,55 mm, Dicke ta der Teilungswände 2a an den entgegengesetzten Enden: 0,3 mm, und Dicke tb der anderen Teilungswände 2b: 0,2 mm.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, umfaßt die Extrusionsmatrize 9 für Mehrkanalrohre eine Unterschnittgußmatrize 9a mit einer flachen langlochförmigen Öffnung 90a und einen zu der Matrize 9a gehörenden Aufspanndorn 9b. Die Öffnung 90a der Matrize ist entsprechend dem flachen Rohr 2 durch zwei parallele zueinander entgegengesetzte Abschnitte 92 und gekrümmte Abschnitte 93 definiert, die die parallelen Abschnitte jeweils an deren entgegengesetzten Enden verbinden. Der Aufspanndorn 9b hat eine Mehrzahl von Zahnkombinationen 90b, 91b, 19 Stück Zahnkombinationen 90b, 91b bei diesem Ausführungsbeispiel, die eine Mehrzahl von balkenförmigen Elementen sind, die in einer Reihe in Abständen voneinander angeordnet sind. Der Aufspanndorn 9b ist mit der Zahnkombination 90b, 91b, die in die Öffnung 90a eingesetzt ist, an der Unterschnittgußmatrize 9a fixiert. In diesem Zustand ist die Zahnkombination 90b, 91b im wesentlichen parallel mit den parallelen Abschnitten der Öffnung 90a, wobei ein Raum zwischen dem inneren Umfang der Öffnung und der Zahnkombination verbleibt.
Bei der Matrize 3 in diesem Ausführungsbeispiel ist, wie in Fig. 3 gezeigt ist, die Zahnkombination 90b an den entgegengesetzten Enden des Aufspanndorns 9b eingerichtet, um in der Breitenrichtung oder der Richtung der Reihe der Zahnkombination die Dicke wa zu haben, die größer als die der anderen Zahnkombination 91b ist, die dieselbe wie die Breite wb (=0,55 mm) der Strömungsbahnen des flachen Rohrs 2 ist. Desweiteren ist der zweite Abstand ta zwischen jeder Zahnkombination 90b an den entgegengesetzten Enden und den innerhalb der äußersten Zahnkombination 90b angeordneten Zahnkombination 91b eingerichtet, um größer als der dritte Abstand tb zwischen benachbarten Zahnkombinationen 91b zu sein. Der zweite Abstand ta entspricht der Dicke ta (= 0,3 mm) der Teilungswände 2a an den entgegengesetzten Enden des flachen Rohrs 2, und der dritte Abstand entspricht der Dicke tb (= 0,2 mm) der anderen Teilungswände 2b des flachen Rohrs 2. Desweiteren ist der zweite Abstand ta eingerichtet, um kleiner als der erste Abstand T zwischen jedem der Kombinationszähne 90b an den entgegengesetzten Enden und dem inneren Umfang der Matrizenöffnung 90a zu sein, der der Dicke T der äußeren Umfangswand 2c des flachen Rohrs 2 entspricht.
Wenn das flache Rohr 2 mit der Matrize 9 hergestellt wird, wird ein in einen heißen Zustand erhitztes Aluminiummaterial von der Rückseite des Aufspanndorns 9b unter Druck in die Matrize gegeben und in zwei Lagen geteilt, wobei eine hinter der jeweiligen Zahnkombination 90b, 91b ist. Das in zwei Lagen geteilte Material tritt durch den Raum zwischen der Öffnung 90a der Matrize und dem Aufspanndorn 9b und nimmt den Raum zwischen den Kombinationszähnen 90b, 91b ein, während es in deren Nähe wieder angeschlossen ist, um die äußere Umfangswand 2c und die jeweiligen Teilungswände 2a, 2b des flachen Rohrs 2 zu bilden. Das Fließen des Aluminiummaterials ist in Fig. 2 durch Pfeile angezeigt.
Fig. 5 zeigt das Ergebnis einer Dickenmessung der jeweiligen Teilungswände des mit der Matrize 9 extrudierten flachen Rohrs 2. Wie in der Kurve der Dickenverteilung in Fig. 5 gezeigt ist, sind in diesem flachen Rohr 2 die Teilungswände 2a, 2b ausgebildet, die im wesentlichen die geforderten Abmessungen erfüllen (die Dicke der Teilungswände an den entgegengesetzten Enden: 0,3 mm, die Dicke der anderen Teilungswände: 0,2 mm).
Demgemäß ist es verständlich, daß jede der Zahnkombinationen 90b bei der Matrize in diesem Ausführungsbeispiel eine ausreichende Steifigkeit gegenüber dem entlang den entgegengesetzten Seiten der Zahnkombinationen 90b, 91b durchtretenden Aluminiummaterial hat, und die Zahnkombination 90b an den entgegengesetzten Enden nicht nach innen verformt werden. Das ist, weil bei der Matrize in diesem Ausführungsbeispiel die Dicke wa der an den entgegengesetzten Enden des Auf spanndorns 9b angeordneten Zahnkombination 90b eingerichtet ist, um größer als die Dicke wb der anderen Zahnkombination 91b zu sein, und der Abstand ta zwischen jeder Zahnkombination 90b an den entgegengesetzten Enden und die innerhalb der Zahnkombination 90b angeordneten Zahnkombination 91b eingerichtet ist, um größer als der Abstand tb zwischen benachbarten Zahnkombinationen 91b zu sein. Folglich ist die Steifigkeit der Zahnkombination 90b an den entgegengesetzten Enden verbessert, und desweiteren wird kein großer Unterschied zwischen den Fließdrücken erzeugt, die auf die entgegengesetzten Seiten von jeder Zahnkombination 90b ausgeübt wird, so daß die Verformung der Zahnkombination 90b an den entgegengesetzten Enden verhindert wird.
Nachfolgend wird eine Extrusionsmatrize für Mehrkanalrohre nach einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel und ein mit dieser Matrize hergestelltes Mehrkanalrohr unter Bezugnahme auf Fig. 6 bis Fig. 8 beschrieben.
Fig. 6 zeigt ein Ende des flachen Rohrs 102, das im Aufbau im wesentlichen identisch mit dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ist, aber eine größere Anzahl an Strömungsbahnen hat. Genauer sind 21 Stück Kühlmittelpfade 120a, 120b, 120c von den entgegengesetzten Enden des flachen Rohrs 102 zu dessen Innenseite hin vorgesehen. Bei diesem flachen Rohr 102 ist in ähnlicher Weise wie bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel die Breite der Kühlmittelpfade 120a an den entgegengesetzten Enden eingerichtet, um größer als die der anderen Kühlmittelpfade 120b, 120c zu sein, und die Dicke der Teilungswände 102a an den entgegengesetzten Enden ist eingerichtet, um größer als die der anderen Teilungswände 102b zu sein. Desweiteren besteht die Befürchtung, daß Zahnkombinationen 190b, 191b, 192b (siehe Fig. 7) der Matrize durch die Bildung von Kanälen mehr verformt werden als die in dem vorstehenden flachen Rohr 2. Aufgrund dessen sind in dem flachen Rohr 102 bei diesem Ausführungsbeispiel die zwei an die jeweiligen Kühlmittelpfade 120a an den entgegengesetzten Enden benachbarten Kühlmittelpfade 120b eingerichtet, um breiter als die weiter innen angeordneten Kühlmittelpfade 120c zu sein.
Die erforderlichen Abmessungen für das flache Rohr 102 bei diesem Ausführungsbeispiel sind wie folgt: Gesamtbreite W: 16 mm, Höhe H: 1,7 mm, Dicke T einer äußeren Umfangswand 102c: 0,4 mm, Pfadbreite wb von jedem Kühlmittelpfad 120b, der an jeden der Kühlmittelpfade an den entgegengesetzten Enden angrenzt: 0,65 mm, Pfadbreite wc der Kühlmittelpfade 120c, die innerhalb der Kühlmittelpfade 120b angeordnet sind: 0,45 mm, Dicke ta der Teilungswände 102a an den entgegengesetzten Enden: 0,3 mm, und Dicke tb der anderen Teilungswände 102b: 0,2 mm.
Obwohl die Mehrkanal-Extrusionsmatrize 109 bei diesem Ausführungsbeispiel im Aufbau im wesentlichen identisch mit der Matrize des vorstehenden Ausführungsbeispiels ist, sind die Abmessungen der jeweiligen Teile gemäß den für das flache Rohr 102 eingerichteten Abmessungen in einem gewissen Grad unterschiedlich von denen des vorstehenden Ausführungsbeispiels.
Genauer ist die an den entgegengesetzten Enden eines Aufspanndorns 109b angeordnete Zahnkombination 190b eingerichtet, wie in Fig. 7 gezeigt ist, um eine Dicke wa in der Breitenrichtung oder der Richtung einer Reihe von Zahnkombinationen zu haben, die größer als die der anderen Zahnkombinationen 191b, 192b ist. Die Dicke der zwei Zahnkombinationen 191b, die an die jeweilige Zahnkombination 190b an den entgegengesetzten Enden angrenzen, ist eingerichtet, um größer als die der weiter innen angeordneten Zahnkombination 192b zu sein. Die zuerst genannte Dicke entspricht der Breite wb (= 0,65 mm) der Strömungsbahnen 120b des flachen Rohrs, und die zuletzt genannte Dicke entspricht der Breite wc (= 0,45 mm) der Strömungsbahnen 120c des flachen Rohrs. Desweiteren ist der zweite Abstand ta zwischen jeder Zahnkombination 190b an den entgegengesetzten Enden und der an die äußerste Zahnkombination 190b benachbarten Zahnkombination 191b eingerichtet, größer zu sein als der dritte Abstand tb zwischen benachbarten Zahnkombinationen 191b, 192b. Der zweite Abstand ta entspricht der Dicke ta (= 0,3 mm) der Teilungswände 102a an den entgegengesetzten Enden des flachen Rohrs, und der dritte Abstand tb entspricht der Dicke tb (= 0,2 mm) der anderen Teilungswände 102b des flachen Rohrs. Desweiteren ist der zweite Abstand ta eingerichtet, kleiner als der erste Abstand T zwischen jeder Zahnkombination 190b an den entgegengesetzten Enden und einer Öffnung 190a einer Unterschnittgußmatrize 109a zu sein, die der Dicke T der äußeren Umfangswand 102c des flachen Rohrs entspricht.
Fig. 8 zeigt das Ergebnis einer Dickenmessung der jeweiligen Teilungswände des mit der Matrize 109 extrudierten flachen Rohrs 102. Wie in der Kurve der Dickenverteilung in Fig. 8 gezeigt ist, können die Teilungswände 102a, 102b, die im wesentlichen die geforderten Abmessungen erfüllen (Dicke der Teilungswände an den entgegengesetzten Enden: 0,3 mm, und Dicke der anderen Teilungswände: 0,2 mm) in diesem flachen Rohr 102 erhalten werden.
Bei der Matrize in diesem Ausführungsbeispiel sind die Dicke der Zahnkombination an den entgegengesetzten Endabschnitten des Aufspanndorns, d.h. die Dicke der Zahnkombination 190b an den entgegengesetzten Enden und die Dicke der an die äußerste Zahnkombination 190b benachbarten Zahnkombination 191b groß gemacht, so daß sich die Steifigkeit dieser Zahnkombination erhöht, um die Kanäle des flachen Rohrs 102 mehr auszubilden als die bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel Desweiteren verringern sich die Abstände zwischen den Zahnkombinationen 190b, 191b, 192b an den entgegengesetzten Endabschnitten des Aufspanndorns allmählich von den entgegengesetzten Enden der Reihe von Zahnkombinationen zu deren Mitte in der Breitenrichtung hin, oder zu der Innenseite hin, um einen seitlichen Druckunterschied zu verringern, der zwischen den entgegengesetzten Seiten einer jeden dieser Zahnkombinationen durch die Materialflüsse verursacht wird. Folglich ist es möglich, die Verformung der Zahnkombinationen 190b, 191b, 192b zu verhindern, um das flache Rohr 102 zu schaffen, das im wesentlichen die geforderten Abmessungen erfüllt.
Wie vorstehend beschrieben ist, kann erfindungsgemäß die Lebensdauer einer Matrize verlängert werden, was der verbesserten Steifigkeit der Zahnkombination zuzuschreiben ist, und es kann ein Mehrkanalrohr geschaffen werden, das geforderte Abmessungen und Genauigkeit erfüllt, was dem Verhindern der Verformung der Zahnkombination zuzuschreiben ist, selbst wenn ein Mehrkanalrohr mit einer Mehrzahl an Kanälen extrudiert wird. Die vorliegende Erfindung ist vorzugsweise auf ein Mehrkanalrohr anzuwenden, das in Abmessungen einer Breite von 12 mm bis 25 mm, einer Höhe von 1,2 mm bis 3,0 mm und einer Dicke der Teilungswände von 0,15 mm bis 0,3 mm ausgebildet ist und das Strömungsbahnen in einer Anzahl von 15 bis 30 hat.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele beschrieben ist, sollte anerkannt werden, daß die Erfindung nicht einzig auf diese spezifischen Formen beschränkt ist, sondern verschiedene Abwandlungen der vorstehenden Formen gemacht werden können oder die Erfindung in anderen Formen ausgeführt werden kann, ohne daß vom Kern der beigefügten Ansprüche abgewichen wird.
Obwohl beispielsweise die Kühlmittelpfade des vorstehenden ersten und zweiten Ausführungsbeispiels einen rechtwinkligen Querschnitt haben, ist die Erfindung auf ein Mehrkanalrohr mit Kühlmittelpfaden mit unterschiedlichem Querschnitt anwendbar. Ein flaches Rohr 202 kann Kühlmittelpfade 220 mit einem H-förmigen Querschnitt haben, wie in Fig. 9A gezeigt ist, ein flaches Rohr 302 kann Kühlmittelpfade 320 mit einem kreisförmigen Querschnitt haben, wie in Fig. 9B gezeigt ist, oder ein flaches Rohr 402 kann Kühlmittelpfade 420 mit einem dreieckigen Querschnitt haben, wie in Fig. 9C gezeigt ist. Desweiteren ist die Erfindung auf ein Mehrkanalrohr anwendbar, das entgegengesetzte Enden hat, die in einer anderem Konfiguration als einem Halbkreis gestaltet sind, beispielsweise in einer rechtwinkligen Konfiguration.
Übrigens kann als ein Material zur Herstellung des Mehrkanalrohrs der Erfindung reines Aluminium, das nach dem Standard der Aluminium Association of America mit einer Tausender-Nummer spezifiziert ist, wie etwa AA 1100 und AA 1050, oder eine Alumimiumlegierung verwendet werden, die nach dem AA-Standard mit einer Dreitausender-Nummer spezifiziert ist, wie etwa A 3003. Das Aluminiummaterial, das für die Mehrkanalrohre der Ausführungsbeispiele verwendet wird, ist AA 3003.
Eine Extrusionsmatrize (9 :109) für Mehrkanalrohre weist eine Unterschnittgußmatrize mit einer flachen Öffnung (90a :190a) und einen Aufspanndorn (9b :109b) mit in der Öffnung angeordneten zahnkombinationsähnlichen Gußabschnitten (90b, 91b :190b, 191b, 192b) auf. Ein erhitztes Material wird zwischen der Öffnung (90a :190a) der Unterschnittgußmatrize und den zahnkombinationsähmlichen Gußabschnitten (90b, 91b :190b, 191b, 192b) des Aufspanndorns extrudiert, um ein Rohr (2 :102 :202 :302 :402) mit einer Mehrzahl an Kanälen (20a, 20b :120a, 120b, 120c :220 : 320 : 420) zu bilden. Ein Abstand (ta) zwischen jedem der zahnkombinatiomsähnlichen Gußabschnitte (90b :190b) an den entgegengesetzten Enden des Aufspanndorns und den an die äußersten zahnkombinationsähnlichen Gußabschnitte benachbarten zahnkombinationsähnlichen Gußabschnitten (91b :191b) ist eingerichtet, kleiner als ein Abstand (T) zwischen der Öffnung der Unterschnittgußmatrize und jedem der äußersten zahnkombinationsähnlichen Gußabschnitte und größer als ein Abstand (tb) zwischen benachbarten anderen zahnkombinationsähnlichen Gußabschnitten (91b :191b, 192b) zu sein. Außerdem ist der äußerste zahnkombinatiomsähnliche Gußabschnitt (90b :190b) eingerichtet, eine größere Dicke (wa) als die anderen zahnkombinationsähnlichen Gußabschnitte (91b :191b, 192b) zu haben. Deshalb verringert sich ein seitlicher Druckunterschied, der durch die Materialflüsse auf jeden der äußersten zahnkombinationsähnlichen Gußabschnitte wirkt, und die Steifigkeit der äußersten zahmkombinationsähnlichen Gußabschmitte erhöht sich, wodurch eine Verformung der Matrize verhindert wird und eine Verlängerung der Lebensdauer der Matrize wie auch eine genauere Extrusion ermöglicht wird.

Claims

1. Extrusionsmatrize für Mehrkanalrohre mit einer Unterschnittgußmatrize (9a :109a), die eine flache Öffnung (90a :190a) hat, und mit einem Aufspanndorn (9b :109b), der eine Mehrzahl an balkenförmigen, zahnkombinationsähnlichen Gußabschnitten (90b, 91b :190b, 191b, 192b) hat, die in einer Reihe mit Abständen in einer Breitenrichtung der Öffnung (90a :190a) ausgebildet ist, wobei der Aufspanndorn (9b :109b) mit der Unterschnittgußmatrize (9a :109a) in einer Weise verbunden ist, daß die zahnkombinationsähnlichen Gußabschnitte (90b, 91b :190b, 191b, 192b) in der Öffnung der Unterschnittgußmatrize (9a :109a) positioniert sind, um einen Raum zwischen den Gußabschnitten und der Öffnung der Unterschnittgußmatrize zu definieren, durch den ein zu verarbeitendes und in einen heißen Zustand erhitztes Material extrudiert wird, um ein Mehrkanalrohr (2 :102 :202 : 302: 402) herzustellen, das entsprechend den vielfachen zahnkombinationsähnlichen Gußabschnitten mit einer Vielzahl an Strömungsbahnen (20a, 20b :120a, 120b, 120c :220 :320 :420) und entsprechend den Abständen mit einer Vielzahl an Teilungswänden (2a, 2b :102a, 102b) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß

der Auf spanndorn (9b :109b) so ausgebildet ist, daß er zumindest eine der folgenden Bedingungen erfüllt:

(a) die Abstände zwischen benachbarten zahnkombinationsähnlichen Gußabschnitten (90b, 91b :190b, 191b, 192b) verändern sich entsprechend den Dicken der Teilungswände (2a, 2b :102a, 102b) für die Strömungsbahnen (20a, 20b :120a, 120b, 120c :220 :320 :420) in der Breitenrichtung, und wenn die Abstände der zahnkombinationsähnlichen Gußabschnitte von jeweiligen Enden in der Breitenrichtung der Öffnung (90a :190a) zu der Innenseite hin durch ta, tb, tc, td, ... repräsentiert werden, erfüllen die Abstände eine Beziehung ta > tb; und

(b) Dicken von benachbarten zahnkombinationsähnlichen Gußabschnitten verändern sich entsprechend Breiten der strömungsbahnen in der Breitenrichtung, und wenn die Dicken der zahnkombinationsähnlichen Gußabschnitte von jeweiligen Enden in der Breitenrichtung der Öffnung zu der Innenseite hin durch wa, wb, wc, Wd, ... repräsentiert werden, erfüllen die Abstände eine Beziehung wb > wc.

2. Matrize nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenn ein Abstand zwischen jedem der zahnkombinationsähnlichen Gußabschnitte (90b, 91b :190b, 191b, 192b) an den entgegengesetzten Enden in der Breitenrichtung der Öffnung (90a :190a) und ihrem inneren Umfang durch T repräsentiert wird, die Abstände T und ta eingerichtet sind, daß sie die Beziehung T > ta erfüllen.

3. Matrize nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicken der zahnkombinationsähnlichen Gußabschnitte eingerichtet sind, daß sie eine weitere Beziehung Wa > wb erfüllen.

4. Matrize nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der zahnkombinationsähnlichen Gußabschnitte (90b, 91b :190b, 191b, 192b) eingerichtet sind, daß sie eine weitere Beziehung tb > tc > td ... in der Breitenrichtung erfüllen.

5. Matrize nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicken der zahnkombinationsähnlichen Gußabschnitte (90b, 91b :190b, 191b, 192b) eingerichtet sind, daß sie eine weitere Beziehung wc > Wd > we ... erfüllen.

6. Flaches Mehrkanalrohr mit einem Querschnitt, der aus zwei zueinander gegenüberliegenden Seitenabschnitten (21) gebildet ist, wobei jeweils zwei Verbindungsabschnitte (22) die zwei Seitenabschnitte (21) an deren entgegengesetzten Enden miteinander verbinden, und wobei Teilungswände (2a, 2b :102a, 102b) jeweils die zwei Seitenabschnitte (21) verbinden, um darin Räume zu definieren, die als eine Mehrzahl an strömungsbahnen (20a, 20b :120a, 120b, 120c :220 :320 :420) dienen, dadurch gekennzeichnet, daß

sich zumindest eine der Dicken der benachbarten Teilungswände (2a, 2b :102a, 102b) und Bahnbreiten der Strömungsbahnen (20a, 20b :120a, 12db, 120c :220 :320 :420) in der Richtung der Breite des Mehrkanalrohrs (2 :102 :202 :302 :402) verändert und eingerichtet sind, um zumindest eine der folgenden Bedingungen zu erfüllen:

(a) wenn die Dicken der Teilungswände (2a, 2b :102a, 102b) von deren jeweiligen Enden in der Breitenrichtung zu der Innenseite hin durch ta, tb, tc, td, ... repräsentiert werden, erfüllen die Dicken eine Beziehung ta > tb; und

(b) wenn die Bahnbreiten der Strömungsbahnen (20a, 20b :120a, 120b, 120c :220 :320 :420) von deren jeweiligen Enden in der Breitenrichtung zu der Innenseite hin durch Wa, Wb, Wc, Wd, ... repräsentiert werden, erfüllen die Bahnbreiten eine Beziehung wa > wb.

7. Rohr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenn eine Dicke von jedem der Verbindungsabschnitte (22) in der Breitenrichtung durch T repräsentiert ist, sind die Dicke T und ta eingerichtet, daß sie eine Beziehung T > ta erfüllen.

8. Rohr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnbreiten der Strömungsbahnen (20a, 20b :120a, 120b, 120c :220 :320 :420) eingerichtet sind, daß sie eine weitere Beziehung Wa > Wb erfüllen.

9. Rohr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicken der Teilungswände (2a, 2b :102a, 102b) eingerichtet sind, daß sie eine weitere Beziehung tb > tc > td ... erfüllen.

10. Rohr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnbreiten der Strömungsbahnen (20a, 20b :120a, 120b, 120c :220 :320 :420) eingerichtet sind, daß sie eine weitere Beziehung Wc > Wd > We ... erfüllen.

11. Rohr nach Anspruch 6 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrkanalrohr (2 :102 :202 :302 :402) in Abmessungen mit einer Breite von 12 mm bis 25 mm, einer Höhe von 1,2 mm bis 3,0 mm und den Dicken der Teilungswände (2a, 2b :102a, 102b) von 0,15 mm bis 0,3 mm ausgebildet ist, um eine Anzahl der Strömungsbahnen (20a, 20b :120a, 120b, 120c :220 :320 :420) von 15 bis 30 zu haben.

12. Rohr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrkanalrohr (2 :102 :202 :302 :402) aus Aluminium hergestellt ist, das in einem Standard der Aluminium Association of America mit einer Tausender-Nummer oder einer Dreitausender-Nummer spezifiziert ist.