CN103711622B - 用于流体的管道系统，用于连接管道系统的至少一个管部分的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及特别地机动车辆的内燃机的特别地进气系统(10)或涡轮增压器的用于流体，特别地气体的管道系统。另外，本发明涉及用于连接管道系统(10)的至少一个管部分(12)的方法和设备。管道系统(10)具有由塑料制成的至少一个吹塑成型管部分(12)和用于将至少一个吹塑成型管部分(12)与管道系统(10)的另一部分(20)相连接的至少一个配件(18)。配件(18)紧密地插入于至少一个吹塑成型管部分(12)内。至少一个吹塑成型管部分(12)收缩于至少一个配件(18)上。
Description
技术领域
本发明涉及特别地机动车辆的内燃机的特别地进气系统或涡轮增压器的用于流体（特别地气体）的管道系统，其具有由塑料制成的至少一个吹塑成型管部分和用于使至少一个吹塑成型管部分与管道系统的另一部分相连接的至少一个配件，由此，配件被紧密地插入于至少一个吹塑成型管部分中。
本发明还涉及通过使用至少一个配件来连接特别地机动车辆的内燃机的特别地进气系统或涡轮增压器的用于流体（特别地气体）的管道系统的至少一个管部分与管道系统的另一部分的方法，由此则至少一个管部分由塑料通过吹塑成型工艺而制成，并且至少一个配件被紧密地插入于至少一个吹塑成型管部分中。
另外，本发明涉及一种通过使用至少一个配件来连接用于特别地机动车辆的内燃机的特别地进气系统或涡轮增压器的用于流体（特别地气体）的管道系统的至少一个管部分与管道系统的另一部分的设备，其具有一种挤压机以用于在吹塑模具中挤压塑料材料用于吹塑成型至少一个管部分、并且具有一种用于将至少一个配件紧密地插入于至少一个吹塑成型管部分中的装置。
背景技术
从市场已知的内燃机的进气系统具有由塑料制成的第一吹塑成型管部分。第二管部分具有用于与第一管部分相连接的管接头。第二管部分的管接头被插入于第一管部分的连接端中。在第一管部分与第二管部分之间的连接通过焊接而紧密地固定。
本发明的目的在于提供一种管道系统，一种用于连接上述类型的管道系统的至少一个管部分的方法和设备，其中，在模具内侧可容易地直接实现连接，而不需要外部射出工艺并且该连接是可靠并且紧密的。
发明内容
通过使至少一个吹塑成型管部分在至少一个配件上收缩来实现这个目的。
根据本发明，在使管部分塑化的同时将至少一个配件插入于至少一个吹塑成型管部分中。由于收缩，能在至少一个吹塑成型管部分与至少一个配件之间实现力锁合（nonpositive）连接，这种力锁合连接可通过粘附而激励/促动。至少一个配件为凸型部件。其可为管接头或管道插座。至少一个配件可连接到第二管部分，第二管部分的连接端可形成为一种配件。至少一个配件（特别地第二管部分的连接端）的外径可对应于至少一个吹塑成型管部分的连接端的内径。
有利地，至少一个配件的外径可在15mm与70mm之间。至少一个吹塑成型管部分的连接端的内径可在15mm与70mm之间。管部分的形状可为圆形或椭圆形。
有利地，至少一个配件的壁厚可在2mm与4mm之间。至少一个吹塑成型管部分的壁厚可在2mm与4mm之间。在吹塑成型管部分的塑化材料冷却之前，至少一个配件可被插入于至少一个吹塑成型管部分中。在冷却期间，至少一个吹塑成型管部分在至少一个配件上收缩。因此能实现紧密连接。特别地用于焊接的额外工具不是必需的。有利地，至少一个配件能在至少一个吹塑成型管部分的吹塑阶段期间被插入。有利地，至少一个配件的径向外表面能在轴向分等级。因此在收缩期间，至少一个吹塑成型管部分的管道壁的形状适应于至少一个配件的径向外圆周侧的外形/轮廓。以此方式，能实现在至少一个吹塑成型管部分与至少一个配件之间的形锁合（positive）连接。可作为力锁合连接的替代或补充来实现形锁合连接。特别地，至少一个配件的径向外表面可为锯齿形的。因此能进一步提高形锁合连接的稳定性。特别地，管道系统可为涡轮链路(turbo link)、空气连接件或过滤器的连接件的部分。另外，管道系统可为所谓的圣诞树的部分。圣诞树可为阀、短管/线管（spool）和配件的组件。
根据本发明的一有利实施例，至少一个吹塑成型管部分可通过材料接合而连接到至少一个配件。可通过将至少一个吹塑成型管部分与至少一个配件融合在一起而实现材料接合。可通过使至少一个吹塑成型管部分的塑化材料与至少一个配件的材料相接触来导致材料的融合。可由于至少一个吹塑成型管部分的收缩所造成的表面压缩荷载来改进融合。能通过材料接合来进一步提高连接的紧密性。可作为力锁合连接或形锁合连接的补充或替代来实现材料接合。
有利地，至少一个配件可由塑料制成。有利地其可由聚酰胺制成。聚酰胺为热塑性塑料，其能易于通过加热而塑化。其在冷却时硬化。特别地，至少一个配件可由聚酰胺制成，聚酰胺被15%玻璃纤维而加以化学强化。有利地，至少一个配件可由源自特别地被称作“PA6 15% GF”的已内酰胺的强化聚酰胺，或者被称作“PA 666 15% GF”的聚酰胺制成。有利地，至少一个塑料配件的外表面能在插入于至少一个吹塑成型管部分中之前被塑化。为了塑化，能加热配件。在插入配件后，其表面的塑化材料能与吹塑成型管部分的内表面的塑化材料相融合。因此能通过化学粘附来实现在至少一个配件与至少一个吹塑成型管部分之间的材料接合。
有利地，至少一个吹塑成型管部分能由聚酰胺制成。有利地，至少一个吹塑成型管部分能由被称作“PA 6 15% GF”或“PA 666 15% GF”，利用15%玻璃纤维而加以化学强化的聚酰胺制成。聚酰胺能易于通过加热而塑化。塑化聚酰胺能通过冷却而硬化。塑化聚酰胺能实现与至少一个配件的径向外表面的材料接合。
根据本发明的另一有利实施例，至少一个吹塑成型管部分和至少一个配件能由不同材料制成。材料的热导率和/或耐温性和/或电导率和/或机械稳定性和/或柔性可以不同。以此方式，至少一个吹塑成型管部分和至少一个配件能针对于其各自的功能而被优化。特别地，至少一个配件能由刚性材料制成。至少一个配件能由刚性塑料或金属制成。至少一个吹塑成型的管部分能由柔性材料制成。
根据本发明的另一有利实施例，垫圈可放置于至少一个吹塑成型管部分与至少一个配件之间，以此方式，能进一步增强连接的紧密性。
这个目的也通过本方法来实现，因为用于实现至少一个吹塑成型管部分的塑料材料通过加热而塑化并且形成于吹塑模具中，塑化的至少一个吹塑成型管部分在至少一个配件上收缩，冷却了塑化的至少一个吹塑成型管部分。
上文所提到的本发明的管道系统的所有特征和优点同样适用于本发明的方法和其有利实施例。有利地，塑化的塑料材料能被挤压。因此，能通过使用挤压机来执行抽吸挤压的方法。挤压的塑料材料可通过使用吹塑模具而吹塑成型。挤压和吹塑成型能在仅数秒内发生。能切除吹塑成型管部分的废料。然后可将塑化的至少一个吹塑成型管部分移动到至少一个配件。有利地，可将具有吹塑成型管部分的吹塑模具移动到至少一个配件。至少一个配件能被强固地插入于塑化的至少一个吹塑成型管部分中。因此，至少一个配件能安装于升降机（lifter）上，可由促动器来定位升降机。在插入至少一个配件期间，至少一个吹塑成型管部分仍可放置于吹塑模具内。在插入了至少一个配件之后，能冷却至少一个吹塑成型管部分。在冷却期间，至少一个吹塑成型管部分能紧密地收缩在至少一个配件上。以此方式，至少一个管部分在至少一个配件上有效地吹塑成型。
根据本发明的一有利实施例，可在塑化的至少一个管部分收缩到至少一个配件上之前加热至少一个配件。以此方式，至少一个配件和至少一个管部分能通过材料接合而连接。有利地，至少一个管配件可由塑料制成。因而，至少一个管部分的塑料材料与至少一个配件的材料能融合。因此通过化学粘附可实现在至少一个配件与至少一个吹塑成型管部分之间的材料接合。
还由该设备利用一种切割装置来用于修剪至少一个吹塑成型管部分、利用一种驱动器用于将吹塑模具移动到用于插入至少一个配件的装置，来实现这个目的，由此，用于插入至少一个配件的装置具有用于将至少一个配件推入到至少一个管部分内的机构。用于插入至少一个配件的装置还可具有加热机构以用于在将至少一个配件推入到至少一个管部分内之前加热至少一个配件。挤压机可为抽吸挤压机。上文所提到的本发明的管道系统和上文所提到的本发明的方法的所有特征和优点同样适用于本发明的设备和其有利的实施例。
附图说明
本发明以及上文所提到的和其它目的和优点可从以下实施例的详细描述而最佳地理解，但并不限于这些实施例，在附图中示意性地示出:
图1为机动车辆的内燃机的进气系统的细节，具有连接到配件的管部分，由此，以纵截面图示出了管部分；
图2为一种用于在早期生产步骤中连接图1的管道系统的管部分与配件的设备；
图3为在后期生产步骤中图2的设备。
在附图中，相同或相似的元件由相同的附图标记指代。附图只是示意图示，预期并不描绘本发明的具体参数。此外，附图预期仅描绘了本发明的典型实施例，并且因此不应认为限制本发明的范围。
具体实施方式
发明实施例
在图1中描绘了机动车辆的内燃机的进气系统10的细节。进气系统10具有第一管部分12。第一管部分12以纵截面图示出。第一管部分12由聚酰胺而吹塑成型。聚酰胺利用15%的玻璃纤维而加以化学强化。有利地，可使用所谓的“PA6 15% GF”或者“PA666 15%GF”。第一管部分12在其示出的连接端16处的内径在15mm与70mm之间，有利地在47mm与52mm之间变化。内径在图1中利用双箭头14指示。第一管部分12的壁厚在2mm与4mm之间，有利地为3mm。
进气系统10还具有一种用于将进气系统10的第一管部分12与第二管部分20相连接的配件18。配件18为管部段。在图1中其以侧视图示出。配件18紧密地插入于第一管部分12的连接端16中。第一管部分12收缩在配件18上。第一管部分12通过材料接合、力锁合连接和形锁合连接的组合而连接到配件。
配件18由塑料制成。其以单件连接到第二管部分20。第一管部分12与配件18由不同材料制成。配件18的径向外圆周侧在轴向为锯齿形。配件18的虚构轴线利用虚线22加以指示。第一管部分12的管道壁的形状适应于配件18的径向外圆周侧。以此方式，实现了在第一管部分12与配件18之间的形锁合连接。配件18的外径对应于第一管部分12的连接端16的内径14。其在35mm与70mm之间。有利地，其在47mm与52mm之间。配件18的壁厚在2mm与4mm之间，有利地为3mm。由于第一管部分12的紧密收缩，则实现了通过粘附而激励的力锁合连接。
在图2和图3中，示出了在两个不同的生产步骤中通过使用配件18来用于将第一管部分12与第二管部分20相连接的设备24。
设备24具有用于将聚酰胺挤压为型坯的挤压机26，型坯在吹塑模具28中形成为第一管部分12。另外，设备24具有抽吸外壳30，型坯的前端被抽吸到抽吸外壳30内用于将型坯形成为第一管部分12。抽吸外壳30放置于挤压机26的相反侧上。其具有开口31。在第一管部分13的挤压和吹塑成型状态，开口31与吹塑模具28的出口开口32相连接。在图2中示出了挤压和吹塑成型所述第一管部分12的设备24的状态。挤压机26与抽吸外壳30相对于彼此固定。
在吹塑模具28与抽吸外壳30之间，在抽吸外壳30上安装一种用于修剪第一管部分12的刀片36。刀片36可平行于吹塑模具28的表面而移动，吹塑模具28的表面邻接于抽吸外壳30上。在图2中利用箭头38指示了刀片36的移动方向。
吹塑模具28可相对于挤压机26和抽吸外壳30在箭头34的方向朝着用于将配件18紧密地插入于第一管部分12的连接端16中的装置40移动。因此，设备24具有驱动器42用于使吹塑模具28朝向用于插入的装置14移动。用于插入的装置40的外壳44由桥接件46而固结到抽吸外壳30。在另一有利的相反实施例中，吹塑模具28为固定的而且配件设备是移动的。
外壳44具有圆柱形内部48，其中，能放置具有配件18的第二管部分20。在内部48的前侧处，外壳44具有一种组装开口50。在插入所述配件18的状态，组装开口50与吹塑模具28的出口开口32同轴。在图3中示出了插入所述设备24的配件18的状态。
在与组装开口50相反的侧部上，外壳44具有促动器开口52。促动器开口52与组装开口50同轴。促动器56的活塞54通过促动器开口52引导。活塞54可在内部48中移动。活塞54的移动方向在内部48的轴向。在图3中利用箭头58指示了移动方向。
在组装开口50附近，圆柱形加热元件60放置于外壳44的径向内圆周侧处。有利地，加热元件60为电气操作的。
借助于图2和图3而描述了使用所述配件18来将第一管部分12与第二管部分20相连接的示例性方法。
如图2中所示，设备24处于其挤压状态。挤压机26具备用于第一管部分12的聚酰胺。带有配件18的预浇制第二管部分20被放置在用于插入的装置40的外壳44内部48。配件18与组装开口50同轴。配件18的自由端指向组装开口50。第二管部分20安装于活塞54的自由端上。配件18被放置于加热元件60内侧。
聚酰胺在挤压机26内被加热和塑化。利用挤压机26来挤压塑化的聚酰胺并且在吹塑模具28中将塑化的聚酰胺吹塑成型坯。型坯的前端被抽吸到抽吸外壳30内，因此型坯被抽吸到吹塑模具28内并且形成第一管部分12。
刀片36在方向38上移动以切下在抽吸外壳30内的第一管部分12的前端的废料62。因此修剪第一管部分12。
吹塑模具28与第一管部分12一起在方向34上朝向用于插入的装置40移动。如图3所示，那么实现第一管部分12的连接端16的前端与外壳44内部48中的配件18同轴。
利用加热元件60来加热配件18。因此使配件18的径向外表面塑化。
活塞54由促动器56在移动方向58上朝向组装开口50移动，使得配件18被推入到第一管部分12的仍塑化的连接端16中。
冷却了塑化的第一管部分12。为此可冷却所述吹塑模具28。由此，将塑化的第一管部分12收缩到配件18上。在第一管部分12收缩期间，其管道壁的形状适应于配件18的径向外圆周侧的轮廓。在配件18的径向外圆周侧上的塑化材料与第一管部分12的塑化材料融合以用于实现材料接合。第一管部分12与第二管部分20通过使用配件18而紧密地连接。
在第一管部分12与配件18的连接牢固之后，从外壳44移除吹塑模具28。吹塑模具28被打开，并且移除了具有配件18的第一管部分12和第二管部分20。
本发明并不限于用于机动车辆的内燃机的进气系统10。本发明也可适用于其它类型的用于流体的管道系统。例如，其可用于内燃机的涡轮增压器。本发明可适用于用于其它气体或液体例如油、燃料或水的管道系统。本发明还可适用于其它类型的内燃机，例如工业发动机。
进气系统10可具有多于一个吹塑成型的第一管部分12。进气系统10可具有多于一个配件18。
作为与第二管部分20连接的替代，第一管部分12也可与进气系统10的另一部分相连接，例如与用于空气过滤器的外壳或所谓的圣诞树相连接。
第一管部分12的连接端16的内径14可小于35 mm或大于70mm。因此，配件18的外径可小于35mm或大于70mm。
第一管部分12的壁厚可小于2mm或大于4mm。配件18的壁厚可小于2mm或大于4mm。
作为锯齿形的替代，配件18的径向外圆周侧能以不同方式在轴向分等级。例如，其可为波形。配件18的径向外圆周侧也可在轴向为直的。
可通过材料接合或者特别地通过粘附而激励的力锁合连接，或者形锁合连接或者那些连接类型的组合，来实现在第一管部分12与配件18之间的连接。
第一管部分12也可由聚酰胺制成，聚酰胺利用多于或少于15%的玻璃纤维而加以强化。而且，可使用无玻璃纤维的聚酰胺。第一管部分12也可由另一种塑料材料制成。
配件18也可由聚酰胺制成。聚酰胺也可利用15%玻璃纤维加以化学强化，例如所谓“PA6 15% GF”或“PA666 15% GF”。还可使用具有多于或少于15%玻璃纤维或者无玻璃纤维的聚酰胺。配件18也可由不同于塑料的材料制成。例如，其可由金属制成。
第一管部分12和配件18也可由相同材料制成。
垫圈可放置于第一管部分12与配件18之间。
作为一个圆柱形加热元件60的替代，也可将多个加热元件放置于外壳44的径向外圆周侧处。
用于将第一管部分12和配件18相连接的示例性方法的过程步骤的次序可不同。
而且，可采用与所描述的示例性方法不同、通过使用配件18来用于连接所述管部分12和20的替代方法。
第一管部分12能收缩在配件18上而无需在之前加热所述配件18。
可利用与示例性描述的设备24不同的设备来将第一管部分12与配件18相连接。
Claims (10)
1.一种机动车辆的内燃机的进气系统(10)或涡轮增压器的管道系统，具有由塑料制成的至少一个吹塑成型管部分(12)和用于将至少一个吹塑成型管部分(12)与所述管道系统的另一部分(20)相连接的至少一个配件(18)，由此所述配件(18)紧密地插入于所述至少一个吹塑成型管部分(12)中，其特征在于，配件(18)首先被加热，且配件(18)的径向外表面被塑化；然后，配件(18)被推入到至少一个吹塑成型管部分(12)的仍塑化的连接端(16)中；最后，所述至少一个吹塑成型管部分(12)被冷却，从而所述至少一个吹塑成型管部分(12)收缩在所述至少一个配件(18)上。
2.根据权利要求1所述的管道系统，其特征在于，所述至少一个吹塑成型管部分(12)通过材料接合而连接到所述至少一个配件(18)。
3.根据权利要求1或2所述的管道系统，其特征在于，所述至少一个配件(18)由塑料制成。
4.根据权利要求1或2所述的管道系统，其特征在于，所述至少一个吹塑成型管部分(12)由聚酰胺制成。
5.根据权利要求1或2所述的管道系统，其特征在于，所述至少一个吹塑成型管部分(12)和所述至少一个配件(18)由不同材料制成。
6.根据权利要求1或2所述的管道系统，其特征在于，垫圈放置于所述至少一个吹塑成型管部分与所述至少一个配件之间。
7.一种通过使用至少一个配件(18)连接机动车辆的内燃机的进气系统(10)或涡轮增压器的管道系统的至少一个吹塑成型管部分(12)与所述管道系统的另一部分(20)的方法，由此所述至少一个吹塑成型管部分(12)通过吹塑成型工艺由塑料制成并且所述至少一个配件(18)紧密地插入于所述至少一个吹塑成型管部分(12)中，其特征在于，用于实现所述至少一个吹塑成型管部分(12)的所述塑料材料通过加热而塑化并且形成于吹塑模具(28)中，所述塑化的至少一个吹塑成型管部分(12)收缩于所述至少一个配件(18)上，配件(18)首先被加热，且配件(18)的径向外表面被塑化；然后，配件(18)被推入到至少一个吹塑成型管部分(12)的仍塑化的连接端(16)中；最后，所述塑化的至少一个吹塑成型管部分(12)被冷却，从而所述至少一个吹塑成型管部分(12)收缩在所述至少一个配件(18)上。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述塑化的至少一个吹塑成型管部分(12)收缩在所述至少一个配件(18)上之前加热所述至少一个配件(18)。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述至少一个配件(18)由塑料制成。
10.一种通过使用至少一个配件(18)连接机动车辆的内燃机的进气系统(10)或涡轮增压器的管道系统的至少一个吹塑成型管部分(12)与所述管道系统的另一部分(20)的设备(24)，具有用于在吹塑模具(28)中挤压塑料材料以吹塑成型所述至少一个吹塑成型管部分(12)的挤压机(26)、并且具有用于将所述至少一个配件(18)紧密地插入于所述至少一个吹塑成型管部分(12)中的装置(40)，其特征在于，用于修剪所述至少一个吹塑成型管部分(12)的切割装置(36)，用于将所述吹塑模具(28)移动到用于插入所述至少一个配件(18)的装置(40)的驱动器(42)，由此用于插入所述至少一个配件(18)的装置(14)具有用于将所述至少一个配件(18)推入到所述至少一个吹塑成型管部分(12)内的器件(54, 56)，配件(18)首先被加热，且配件(18)的径向外表面被塑化；然后，配件(18)被推入到至少一个吹塑成型管部分(12)的仍塑化的连接端(16)中；最后，所述塑化的至少一个吹塑成型管部分(12)被冷却，从而所述至少一个吹塑成型管部分(12)收缩在所述至少一个配件(18)上。
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