CN104870158A - 热冲压方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通道(56)的形成方法，包括：提供内部设有凹槽(22)的预制棒(20)；加热通道形成元件(30’)，所述通道形成元件(30’)的温度比预制棒(20)的材料的熔化温度高，其中，至少部分所述通道形成元件(30’)的外轮廓与形成的所述通道(56)的内轮廓对应；移动加热的通道形成元件和/或互相关联的预制棒(20)使至少部分加热的通道形成元件(56)沿移入方向进入所述凹槽(22)中，其中，至少部分所述预制棒(20)的材料在所述凹槽(20)的周围区域熔化且至少部分所述预制棒(20)由所述通道形成元件(30’)移动，从而形成至少一部分所述通道(56)。

Description

热冲压方法

技术领域

本发明涉及一种通道形成方法以及具有至少一个通道的产品。

背景技术

多种生产方法可用于在组件中形成通道。

机械加工时，通过钻孔或铣削生产圆柱形通孔。铣削尤其适用于制造具有可变横截面如横截面从方形过渡到圆形，的内通道。切削方法同样适用于这种情况。该方法的缺点在于：铣削过程中会产生机械沟槽，因而导致CNC编程相当复杂且产生不适合的外观质量。因此在铣削之后，还需要额外的加工步骤使表面变光滑。然而，这些方法步骤如打磨、磨碎和抛光，通常与工作和成本的高水平有关。另外一种机械生产方法是钻孔。然而，内通道只能形成圆筒形横截面，例如，台阶式钻孔。

或者，期望的组件可通过注模法制造。在该方法中，通过特殊的注模技术生产出可变的横截面且通过装有弹簧的发射器或伸缩芯形成咬边(undercut)。通过工具中合适的芯生产出具有可变横截面而无咬边的贯通的钻孔。通过熔化物在模具中的冷却收缩提供足够的脱模斜切边。如果注模中的芯过长且浇筑口设计的不好，在注塑操作中芯不能对准，从而导致组件中的壁厚不同。为了使芯不对准最小化，模芯在喷射侧和喷嘴侧的中部频繁地分开。然而，分模线导致其在交点处分成两个芯半，而且注模方法的模具成本高。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种位于组件中的通道的生产方法，所述通道具有高外观质量，该方法简单且成本低。本发明的另一目的在于提供一种具有高外观质量的产品，所述产品包括至少一个通道，所述通道的生产简单且成本低。

上述目的可通过独立权利要求实现。优选的实施例由从属权利要求实现。

根据本发明的第一个方面，一种通道的形成方法包括：提供内部设有凹槽的预制棒；加热通道形成元件，所述通道形成元件的温度比预制棒的材料的熔化温度高，其中，至少部分所述通道形成元件的外轮廓与形成的所述通道的内轮廓对应；移动加热的通道形成元件和/或互相关联的预制棒使加热的通道形成元件至少部分沿移入方向(其中，所述移入方向优选地基本上与所述通道的形成方向对应)进入所述凹槽中，其中，至少部分所述预制棒的材料在所述凹槽的周围区域熔化且至少部分所述预制棒的材料由所述通道形成元件移动，从而形成至少一部分所述通道。

形成的通道，尤其是具有封闭横截面的内通道，能引导或运输流体。特别地，所述通道为不透水的。此类通道可形成在软管连接器、定制的连接元件、具有螺纹的定制插入物、扭锁、贯流塑性部件或其它产品中。

这里，预制棒可理解为具有不精确预成型通道的毛坯件。相应地，所述方法产品为用于随后方法步骤中的毛坯件，例如，单个部件焊接在一起，所述单个部件由所述方法制造。

例如，优选地，所述预制棒为长方形且具有基本上为圆形或基本上为矩形的横截面。尤其优选地，所述预制棒基本上为圆筒形，其更容易夹住通道形成装置中的所述预制棒。所述预制棒由可熔材料制成。所述可熔材料为任何可熔材料，例如，金属或塑料。然而，优选地，所述预制棒由热塑性材料制成，所述热塑性材料选自聚乙烯(PE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、高热稳定性聚乙烯(PE-HWST)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、共聚多酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)或苯乙烯-丙烯腈(SAN)；弹性体选自三元乙丙橡胶(EPDM)和液态硅胶(LSR)；热塑性弹性体(TPE)，优选地基于聚氨酯或苯乙烯嵌段共聚物；多组分塑料选自聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)的混合物、聚丙烯(PP)和热塑性弹性体的混合物、聚碳酸酯和热塑性弹性体的混合物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)和聚丙烯(PP)的混合物。尤其优选地，所述预制棒由高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、高热稳定性聚乙烯(PE-HWST)或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)制成。更优选地，所述预制棒由高热稳定性聚乙烯(PE-HWST)制成。所述预制棒可直接通过挤压生产，或由半成品制成，如圆形轮廓。例如，所述预制棒还可变为多边形轮廓。可选地，所述预制棒还可注塑成型。

优选地，所述凹槽也为长方形，且优选地沿所述预制棒的纵向延伸。优选地，所述凹槽是一个孔，所述孔延伸至所述预制棒的内部。尤其是，所述凹槽为通孔或连续圆筒形钻孔，其可通过钻孔形成。然而，根据形成的所述通道的几何形状，还可以想到所述孔具有非圆形横截面。此类孔通过例如铣削产生。包含所述凹槽的所述预制棒也可通过注塑成型。或者，所述凹槽还可以是所述预制棒表面上的长方形凹槽或沟槽。这样，只有通道的部分横截面由所述通道形成元件形成，且为了形成具有封闭横截面的内通道，所述通道的部分横截面必须通过至少将所述预制棒与另一个预制棒连接如焊接，从而至少与所述通道的另一部分横截面连接。而且，所述通道形成元件能脱模，从而保证了其容易脱模的性能。

所述凹槽的目的尤其在于维持被熔化的所述预制棒的材料的量尽可能的小，以通过所述通道形成元件沿移入方向推动至少部分熔化材料。为此，所述凹槽不一定非要是一个通道，只要求所述凹槽中至少有一个储液器，所述储液器能容纳熔化的材料。所述凹槽的直径足够大使得所述通道形成元件可被压入所述预制棒中而没有极大的阻力且所述熔化的材料无需沿与移入方向相反的方向从所述凹槽中膨胀出来。例如，所述凹槽的直径大于接近1mm。另一方面，所述凹槽的直径足够小使得所述预制棒的内部有足够量的熔化的材料和足够的压力，以整齐地形成所述通道。优选地，在相同维度和方向的情况下，至少在沿着所述移入方向的横向上，所述凹槽的直径小于所述通道形成元件的直径。另外，优选地，在相同维度和方向的情况下，在每个维度或沿着所述移入方向的横向方向，所述凹槽的直径小于所述通道形成元件的直径。换句话说，所述通道形成元件的整个周围优选地与所述预制棒压靠(pressing against)。

所述通道形成元件优选地由高热稳定性材料制成。为了加工由热塑性材料制成的预制棒，所述通道形成元件可由钢或铝制成。为了制成具有高外观质量的所述通道且更容易脱模，所述通道形成元件可打磨、铣削或抛光。至少部分所述通道形成元件的表面也可进行涂层，如，使用聚四氟乙烯。

在移入所述凹槽中之前，所述通道形成元件的温度比所述预制棒的材料的熔化温度高，优选地比所述预制棒的材料的分解温度低。然而，温度范围也能超过所述分解温度。然后，所述分解材料通过所述通道形成元件从所述预制棒中流出。因此，所述通道形成元件的设定温度明显地取决于所述预制棒所采用的材料。再者，设定的所述温度取决于所述通道的几何形状(如，长度、横截面或横截面轮廓)和/或所述通道要达到的外观质量。例如，由低密度聚乙烯(LDPE)制成的所述通道形成元件的最佳温度值至少为约100℃～约110℃，对于由高密度聚乙烯(HDPE)，所述最佳温度值至少为125℃～约135℃，或者，对于线性低密度聚乙烯(LLDPE)，所述最佳温度值至少为122℃～约127℃。优选地，在形成所述通道的过程中，所述通道形成元件的温度比所述预制棒的材料的平均熔化温度高，但是比所述预制棒的材料的平均分解温度低。优选地，所述通道形成元件的温度比所述预制棒的材料的平均熔化温度高约110％(更优选地，高约120％)，但是比所述预制棒的材料的平均分解温度低约90％(更优选地，低约80％)。例如，HDPE的分解温度为约487℃～497℃，因而所述平均(算术平均)分解温度为492℃。另外，HDPE的熔化温度为约125℃～135℃，因而所述平均(算术平均)熔化温度为130℃。加热所述通道形成元件的热来自外部，例如，通过热辐射器。优选地，所述通道形成元件包括内加热装置。在移入所述预制棒的所述凹槽中的过程中，所述通道形成元件也可被加热或变暖。例如，所述加热装置包括至少一个加热筒(heating cartridge)。而且，所述通道形成元件包括温度探头，因而在移入所述预制棒的所述凹槽中的过程中探测到所述通道形成元件的温度且调节所述通道形成元件的温度至定值或呈现为另一最佳曲线。由于当进入所述预制棒时所述通道形成元件冷却，如果不使用内加热装置(例如，如果所述通道形成元件通过IR辐射器和/或流过所述通道形成元件的热流体(如，热空气)进行外部加热)对于被加热的所述通道形成元件的温度远高于所述预制棒的材料的熔化温度有利。当所述预制棒由HDPE制成且采用具有集成的测量传感器的加热筒加热所述通道形成元件时，例如，所述加热筒被控制和被调节，因而所述温度探头的测量温度为约150℃～约320℃，优选地为约170℃～约280℃，最优选地为约180℃～约250℃。因此，由HDPE制成的所述通道形成元件的表面温度(例如，由于产生热损失)可能优选地为约180℃～约220℃。

至少部分所述通道形成元件的外轮廓与形成的所述通道的内轮廓对应。对于沿所述预制棒的纵向延伸至所述预制棒内部的长方形凹槽尤其是圆筒形钻孔，所述通道形成元件也具有长方形或具有芯棒形。此类芯棒沿与所述凹槽的纵轴同轴的方向移入所述凹槽中，其中，在移动的终点处，所述芯棒的横截面与位于相应位置处的所述通道的横截面对应。对于位于所述预制棒表面的长方形的凹槽或沟槽，所述通道形成元件也具有不同的形状或外轮廓，例如，板子的形状，所述板子的长边或端面移入所述凹槽或沟槽中。这样，所述移入方向与形成的所述通道的纵向垂直，且所述长边前部或所述通道形成元件的端面的部分横截面与形成的所述通道的部分横截面对应，相比于形成的所述通道的纵向，所述通道形成元件的端面呈横向。根据所述通道的期望内轮廓，可以想像出所述通道形成元件的任何内轮廓。所述通道形成元件可具有如圆形、椭圆形、类椭圆形、三角形、矩形、方形或五边形、六边形或多边形的横截面或由它们组合而成的形状的横截面，相比于所述凹槽的移入方向，所述通道形成元件的端面呈横向。所述通道形成元件还可具有螺纹剖面以形成具有螺纹剖面的通道。对于芯棒式通道形成元件，至少在从所述凹槽中移出的过程中，所述通道形成元件必须围绕其纵轴旋转，且优选地，同样在移入所述凹槽的过程中，反向旋转。

优选地，加热的所述通道形成元件和所述预制棒彼此之间的相对运动由按压装置实现。所述按压装置包括工件座和所述通道形成元件的夹持装置。所述工件座和所述夹持装置在滑架上相对设置，因而它们能互换。换句话说，所述工件座和/或所述夹持装置可彼此沿直线运动或远离彼此。在这种情况下，精确且准确地将所述预制棒和所述凹槽与所述通道形成元件对齐很重要，优选地通过圆锥形夹持装置实现该对齐。特别地，例如，对于圆筒形凹槽和芯棒式通道形成元件，所述凹槽的纵轴和所述通道形成元件的纵轴同轴对齐。圆筒形预制棒对于在工具容器中精确且准确地夹紧所述预制棒是有利地。对于在夹持装置中精确且准确地夹紧所述通道形成元件，优选地，所述通道形成元件具有圆筒形或锥形区域，所述区域邻近通道形成部。所述通道形成元件的夹紧区优选地包含加热装置。

通过使所述预制棒和所述通道形成元件朝彼此移动，至少部分加热的所述通道形成元件沿移入的方向移入所述凹槽中，其中，围绕在所述凹槽周围区域的所述预制棒的材料至少部分被熔化且至少部分由所述通道形成元件移动。换句话说，所述通道形成元件被插入或压入所述预制棒中。然而可以想像到这样的实施例，在按压入所述通道形成元件中之前，所述预制棒不必加热或变暖。还可以想到的是在按压入所述通道形成元件之前，冷却所述预制棒或使之到达预定的温度。最佳的挤压力和推进速度取决于某些因素，如形成的所述通道的尺寸、所述通道形成元件与所述凹槽的尺寸比、所述预制棒的材料、所述通道形成元件的温度。如果推进速度过快或挤压力过大且所述通道形成元件的温度过高，形成的所述通道粗糙且所述通道的表面粗糙度大。必须有利地选择速度使所述材料能熔化且能在所述通道形成元件的前面移动，但是所述通道形成元件在插入的过程中没有强烈的过度冷却。如果推进速度或挤压力过小和/或所述通道形成元件的温度过高，过多的材料将被熔化并开始以不受控制的方式流动。所述预制棒和所述通道形成元件以约4mm/s～约12mm/s，优选地以约6mm/s～约10mm/s，尤其优选地以8mm/s的速度朝彼此移动。

优选地，至少部分所述预制棒由高密度聚乙烯(HDPE)制成，且所述通道形成元件被加热至其表面温度为约180℃～约220℃。

优选地，所述通道形成元件的温度比所述预制棒的材料的平均熔化温度高约110％(更优选地，高约120％)，但是比所述预制棒的材料的平均分解温度低约90％(更优选地，低约80％)。

相比于传统的通道的形成方法，本发明的方法具有以下优点：

由于所述预制棒只是局部加热且只有位于所述凹槽周围的材料熔化，因而所述预制棒的整个材料只是轻微的收缩。除了使组件具有较高的精密度，这还使得在形成所述通道之后，所述通道形成元件上不需要或只需要很小的脱模斜面就可以可靠地将所述通道形成元件与所述预制棒分离。相应地，相比于组件的整个长度，能形成具有恒定横截面的和恒定壁厚的通道，这是有利的，例如，对于超声波测量流量装置而言，测量结果具有高重复性。

此外，通过本发明方法中的一个处理步骤可形成具有高或较好的外观质量的通道。所述方法快速且成本低。由于没有因高表面粗糙度、加工槽或模具分型线(moldparting line)产生的湍流，因而特别好的外观质量使得所述通道内部的流体具有最佳流动特性。而且，所述外观质量也部分归因于在将所述通道形成元件按压进所述预支棒的过程中，能通过所述预制棒的固体部在所述预制棒的内部产生横向于所述移入方向的高压。

优选地，通过所述通道形成元件形成至少部分所述通道，所述预制棒的材料只在所述凹槽的邻近区域熔化，而所述预制棒的剩余区域仍然是固态。

换句话说，所述预制棒的材料只在所述凹槽的邻近区域熔化，同时鉴于材料的热导率，只轻微地加热所述预制棒的外表面。

有利地，这使所述预制棒能在工具座中夹紧，因而简化加工。另外，所述预制棒的整个材料发生轻微收缩，这可以被认为正确形成所述通道。更有利的是，由于所述预制棒的固体外壳包住了所述预制棒，因而在将所述通道形成元件按压入所述预制棒的过程中能在所述预制棒的内部产生横向于所述移入方向的高压。

优选地，冷却后，所述通道形成元件从所述预制棒中移出且至少部分所述预制棒的熔化材料凝固。

在所述预制棒的熔化材料冷却和凝固的过程中，所述预制棒进入一种状态，在该状态中，所述通道形成元件可从所述预制棒中移出，而所述预制棒不会变形或损坏，或者所述通道的外观质量不会降低。在这种情况下，所述预制棒的材料的温度不一定要降到室温。例如，如果所述温度小于所述预制棒的材料的软化温度就足够了。有利地，所述材料被降温至所述材料不再流动且保持稳定的可塑性。形成的所述通道的外观质量取决于所述通道形成元件的外观质量和所述通道形成元件在所述预制棒中的停留时间。所述通道形成元件可从所述预制棒中移出，移出速度为约1mm/s～9mm/s,优选地为约3mm/s～7mm/s，特别优选地为约5mm/s。移出速度优选地小于移入的速度。对于更快速的冷却，可从外部进行冷却，例如，风扇。可选地或另外地，所述通道形成元件具有冷却装置，所述冷却装置积极地冷却所述通道形成元件，所述冷却装置为例如冷却电路或珀耳帖(Peltier)元件。

有利地，通过冷却所述通道并且插入有所述通道形成元件的所述预制棒的熔化材料至少部分凝固，所述通道可获得高精度轮廓和外观质量。

优选地，至少部分所述通道形成元件具有沿所述通道的形成方向变化的横截面。

有利地，通过配置所述通道形成元件可生产具有沿纵向变化的横截面的通道。所述变化的横截面至少设置在所述通道形成元件的区域，所述通道形成元件用于形成插入所述预制棒中的所述通道。优选地，横截面的变化使得所述通道沿所述移入方向逐渐变细，例如，所述横截面朝向所述通道形成元件的尖端减小。

优选地，至少部分所述凹槽为基本上圆筒形凹槽，所述圆筒形凹槽的轴向长度大于其直径；所述通道形成元件具有芯棒形式；且所述凹槽中的所述通道形成元件的移入方向与所述凹槽的轴向对应。

所述圆筒形凹槽可延伸穿过所述预制棒，如，可在所述预制棒的两端打开。所述凹槽具有一末端具有加宽直径的区域，所述区域背对所述通道形成元件或在其侧面背对所述通道形成元件。具有加宽直径的区域为一贮液器，所述贮液器可容纳熔化的材料，所述材料由所述通道形成元件移动或被推至其前方。这样，通过所述通道形成元件，所述熔化材料可防止被挤出所述预制棒，而且熔化的或分解的材料可防止从所述预制棒中流出。优选地，在形成所述通道之后，所述贮液器的区域被切断。

优选地，本发明的方法包括：提供多个预制棒；通过所述通道形成元件形成部分在每个所述预制棒中的所述通道；以及将所述预制棒互相连接形成连续的通道。

换句话，根据本发明，所述通道能单独地在不同的预制棒中形成，且生成的产品可被组装或连接在一起作为中间产品以形成进一步的产品，所述中间产品相应的为预制棒或毛坯件。

为此，根据本发明的上述方法形成所述预制棒中的所述通道的某些部分。优选地，在所述通道的某些部分形成之后，所述预制棒互相连接。例如，该连接为焊接。所述预制棒还可通过粘合技术连接，优选地通过粘贴的方法或挤压涂覆的方法，或机械地连接，优选地，通过螺纹连接或将它们夹在一起。因此，可生成具有任意长度的所述通道。优选地，可在每个所述预制棒中形成部分所述通道或通道段，部分所述通道或通道段的长度为约10mm～约150mm，优选地为约30mm～约120mm，更优选地为约40mm～约90mm。

优选地，所述预制棒通过焊接连接，其中，至少一个焊接法兰形成在要焊接的所述预制棒的表面。所述焊接法兰尤其用作焊接塞，所述焊接塞在焊接过程被熔化和/或塑性变形，且用作材料纽带和/或与互补的所述预制棒相配合。因此，所述焊接塞在焊接过程中用作附加材料供应器。在这种情况下，所述焊接塞对称设置在所述通道的轮廓的周围。

所述预制棒包括：截止法兰，所述截止法兰用作所述预制棒的部分通道的截止和/或密封法兰；其中，所述截止法兰优选地径向(radially)设置在所述焊接法兰的内侧；和/或视觉保护法兰，所述视觉保护法兰用作视觉保护装置且优选地径向设置在所述焊接法兰的外侧。因此，所述视觉保护法兰掩盖了实际的焊缝。优选地，在所述通道的单个部分形成之后，所述法兰(如，焊接法兰、截止法兰和/或所述视觉保护法兰)形成在所述预制棒中。在形成所述法兰(焊接法兰、截止法兰和/或视觉保护法兰)之前，所述预制棒的区域被切断，在所述区域中，由于由所述通道形成元件移动的所述熔化的材料而形成不规则(irregularity)。所述法兰可通过车削和/或铣削实现。所述(优选地外部)视觉保护法兰可形成环形或封闭的圆周投影，因而对应的被焊接的所述预制棒具有台阶状区域，所述台阶状区域的直径较小，所述台阶状区域在焊接末端被引入所述外部法兰中。因此，所述(优选地外部)视觉保护法兰只形成在两个被焊接的所述预制棒中的一个上，而相反地，两个被焊接的所述预制棒(优选地外部)中的另一个具有台阶状区域，所述台阶状区域的直径小于所述视觉保护法兰的内直径。所述焊接法兰还可形成环形或封闭的圆周投影，其中，所述法兰比其它法兰更突出于所述预制棒，以保证焊接过程中所述预制棒的这些区域的连接，且相互之间焊接的材料尽可能的多。所述(优选地内部)截止法兰优选地还可形成环形或封闭的圆周投影，其中，然而，所述法兰的内轮廓与所述通道的内轮廓对应，且其中，其它法兰比该法兰更突出于所述预制棒。优选地，所述截止法兰具有平坦的截止面，所述截止面基本上与所述通道的纵向垂直。特别地，所述截止法兰的优点在于简化所述通道的位于所述预制棒之间的过渡区的光滑处理。

优选地，所述预制棒的连接方法包括：通过插入具有外轮廓的导向芯棒对齐和引导所述预制棒，至少部分所述导向芯棒的外轮廓与被焊接的所述预制棒的部分所述通道的内轮廓对应，其中，通过一个所述预制棒的一部分，所述导向芯棒至少部分插入另一个所述预制棒的所述通道中。如果焊接连接，与插入导向芯棒连接的步骤还包括熔化所述预制棒的焊接区域的材料；以及沿所述导向芯棒的方向按压彼此靠近的所述预制棒以焊接所述预制棒。因此，所述导向芯棒能使所述预制棒彼此对齐且可防止焊接材料在焊接时渗入所述通道中。

然而，也可以想到对齐芯轴，所述对齐芯轴(alignment mandrel)设在单个套爪卡盘中的高度截止部(height stop)处，所述套爪卡盘用于夹持所述预制棒，因而所述套爪卡盘彼此正确地对齐。

特别地，所述预制棒仅在熔化过程中开始熔化，其中，其材料部分液化，但是优选地不需要使用额外的材料。

例如，通过加热板或通过激光或通过微波熔化所述预制棒的焊接区的材料。然而，所述预制棒也可通过超声波焊接或振动焊接，然后，所述材料的熔化和按压使所述预制棒互相压靠可同时进行。所述预制棒在焊接过程中互相压靠且朝彼此移动直到所述内法兰的截止面形成，所述内法兰产生截止且连续的密封通道。由于通过所述材料的熔化，所述预制棒在所述预制棒的焊接过程中产生相对运动，因而所述导向芯棒被配置为跟随所述预制棒的移动。

有利地，通过所述导向芯棒，单个所述预制棒的所述通道的部分彼此精确地对齐，因而在所述预制棒焊接之后，所述通道的内部形成基本上光滑的过渡。另外，在焊接过程中，位于整个表面上方的所述导向芯棒在焊接过程中阻止熔化的材料到达所述通道的内部，或着，例如，如果是粘合连接，那么是在粘合过程中。

优选地，所述方法包括：提供三个预制棒；通过第一通道形成元件在第一个所述预制棒中形成所述通道的第一部分，所述第一通道形成元件为芯棒，其中，至少部分所述第一通道形成元件的插入部朝着所述第一通道形成元件的尖端的方向具有连续变化的横截面，所述横截面朝着所述尖端的方向从基本上为圆形的横截面变为基本上为矩形的横截面；通过第二通道形成元件在第二个所述预制棒中形成所述通道的第二部分，所述第二通道形成元件为芯棒，其中，至少部分所述第二通道形成元件的插入部具有基本上为矩形的横截面，所述矩形的横截面与所述第一通道形成元件的尖端区的矩形横截面对应；通过所述第一通道形成元件在第三个所述预制棒中形成所述通道的第三部分；以及在所述通道的三个部分形成之后，将第一和第三所述预制棒与第二个所述预制棒连接形成连续的通道，其中，所述通道的横截面最初从基本上为圆形的横截面连续地变为基本上为矩形的横截面，并朝着所述通道的末端的方向连续地从基本上为矩形的横截面变为基本上为圆形的横截面。

所述通道形成元件的所述插入部是指所述预制棒内的位于所述通道形成元件的端部的部分，所述通道形成元件位于进入所述预制棒的进入方向，例如，在完全插入的状态。有利地，第一通道形成元件包含具有恒定横截面的区域，所述区域位于所述第一通道形成元件的尖端或在其前端。因此，可保证即使所述预制棒端部的一部分被切除，被焊接的所述预制棒的所述通道的轮廓，例如可用于去毛刺(deburring)和/或用于形成所述焊接法兰。所述通道形成元件或所述通道的基本上为矩形的横截面基本上为方形横截面。再者，对基本上为方形的通道横截面的顶角(corner)进行斜切。

有利地，通过上述方法可经济地且简单地生产出设于装置中的贯流部的高质量通道，所述装置安装在软管和/或管道系统中。特别地，在形成所述通道之后，所述预制棒可外部加工，例如，通过切割加工，如车削和铣削，从而生产出一种具有期望外轮廓或外部形状的产品。

根据本发明的另一方面，提供一种产品，所述产品包括至少一个通道，其中，通过插在所述产品中的通道形成元件熔化所述产品的材料并随后固化所述材料形成所述通道；至少部分所述通道形成元件的外轮廓至少部分与所述通道的内轮廓对应；以及加热所述通道形成元件，所述通道形成元件的温度比所述产品的材料的熔化温度高，以熔化所述产品所在区域的材料形成所述通道。

例如，通过本发明的通道形成方法可生产出本发明的所述产品。本发明上述方法的描述还相应地应用在本发明的产品上。

优选地，所述通道的内表面的表面粗糙度Ra≤1μm，优选地，Ra≤0.5μm，更优选地，Ra≤0.2μm，更优选地，Ra≤0.15μm。

通过多种方式可测量表面粗糙度。特别优选地，采用基于DIN EN ISO 4287的来自蔡司的粗糙度仪进行测量所述表面粗糙度。

优选地，所述产品的外部形状通过切削加工而成。

所述切削加工包括铣削和/或车削。

优选地，多个分段(subsection)互相焊接形成所述产品，其中，所述通道延伸穿过所述分段。

优选地，所述产品为贯流部，所述贯流部具有中心设置的变形区，所述变形区具有矩形外横截面(external cross section)，其中，两个相对的传感器接触面和两个相对的压力区表面设置在所述中心设置区的外表面，两个用于连接软管和/或塑料管道的两个连接区位于所述中心设置区的侧面。

优选地，所述通道的横截面在所述连接区中从基本上为圆形的横截面进入(merge)到基本上为矩形的横截面。

优选地，所述中心设置区的所述压力区表面和所述传感器接触面通过薄部分或多组分塑料系统互相连接，优选地，所述薄部分为薄膜铰链或接头。

优选地，所述传感器接触面具有平坦的外表面，和/或所述传感器接触面互相平行。

优选地，所述压力区表面具有侧面(profile)，所述侧面作为流量测量装置的接触面，所述流量测量装置由围绕在其周围的压力关闭。

优选地，所述产品最多由三个单个组件组成，所述组件包括所述中心设置区和位于所述中心设置区侧面的连接区。

特别地，该产品可用作安装在软管和/或管道系统中的装置的贯流部并用于连接流量测量传感器。

在自动化工业或技术试验过程中采用多种方法对管道和软管系统中的流量进行测量。为此，流量计安装在任何地方，且可探测到管道或软管网络中的水流传送，或监测所述流量并进行进一步处理。除了温度、压力和力量，流量测量是工业计量领域中最重要的变量之一且是过程自动化的基础。流量测量的特别的优点在于，特别是在流体系统的清洁过程中，所述介质的无接触测量且优选地消除了污染危害。另外，甚至是在低流速的情况下保证了高精度。

在自动化过程中，流量测量随着测量方法和被测介质变化。它与机械/体积、热、声、磁/感应、光、陀螺或差压/阻塞方法之间都有区别。然而，所有方法的共同点在于通过测量传感器记录特定的物理特性，如温度、压力、声音、加速度、速度等。

在封闭的管或软管线性系统中，根据介质和输出信号将流量测量划分为两个子群，即体积流量和质量流量。另外，根据测量计划在线流量测量与所谓的钳式流量计之间存在区别。在在线测量流量的过程中，测量传感器安装在被测介质的流动剖面，而钳式系统设置在管道或软管的外侧且被夹住。

日本专利JP04940384描述了该钳式系统。其公开了一种超声波流量计，在该超声波流量计中有软管在流动，所述软管中有被测流体，所述超声波流量计设置在铰接式测量装置中且通过将测量装置彼此靠在一起将所述超声波流量计固定在适当的位置。通过软管的变形，被测介质的流动剖面变为接近矩形的剖面。然而，鉴于软管的密度和厚度的波动以及内横截面的波动，在确定体积流量时，会产生严重的测量不准确性。因此，测量结果的再现性和整个系统的校准会受到严重的损害。而且，软管在使用时可在测量装置中弯曲或扭转或在测量装置后面直接弯折，从而也可导致测量不准确。

关于硬管系统，美国专利US6026693公开了一种固定件，其可通过相应的装置或法兰安装在管道系统内。一对超声波传感元件直接安装在矩形件上且从外部位于法兰区域的后面。通过所述部件可改变被测流体而没有从圆形流动剖面(flow profile)到多边形剖面的过渡。从圆形流动剖面突然过渡到多边形剖面会导致湍流的产生，湍流对流量测量有负面影响。刚性元件适合于直径为2-24英寸(5.08～60.96cm)的固定管道。变化一方面与连接的测量传感器无关，另一方面与管道的直径无关，而有可能是与由传感器制成的结构单元和具有特定横截面的实际流量部件有关。

因此，有利地，提供一种流量测量装置，所述装置适用于塑料软管和/或塑料管道系统，同时可避免现有技术的上述缺点。另外，有利地，本发明的目的在于提供一种使用所述装置进行流量测量的方法。

本发明的产品适合用作安装在塑料软管和/或塑料管道系统中且连接有流量测量传感器的装置的贯流部，尤其是用作贯流塑性部，所述装置具有贯流塑性部，所述贯流塑性部为中空壳体，所述贯流塑性部具有中心设置变形区，所述中心设置变形区具有矩形横截面，两个相对的传感器接触面和两个的相对压力区表面设置在所述中心设置区的外表面，且两个用于连接软管和/或塑料管道的连接区位于所述中心设置区的侧面。

设计所述产品使传感器翻边(sensor cuff)或传感器壳体可从外部放置。当所述塑料流体部的所述传感器接触面静止在大表面的上方时就产生信号传输以确定流量，所述大表面与所述传感器壳体内的所述传感器表面相对。为此，通过将所述软管固定在在所述连接区上，从而将所述装置安装在软管或塑料管道系统中。然后，所述装置与其中一个朝下的所述压力区表面一起位于所述传感器翻边或传感器壳体内。由于位于第二压力区表面上方的所述传感器壳体或所述传感器翻边的盖子被关闭，所述中心设置区内的所述贯流塑性部在所述中心设置区受到压缩力作用。该压力保证了所述塑性部的轻微变形，在该过程中，所述压力表面向下运动为所述传感器接触面沿所述传感器翻边中的传感器元件的方向提供横向位移。由于与其连接的管道或软管没有其它变形，因而通过贯流塑性部式的部件提高了测量的准确性，在所述管道或软管内被测流体流动是必要的。另外，在多数情况下，使所述传感器接触面与实际传感器接触的附加方法可省略。

在本文中，术语“变形”更具体地限定了所述贯流塑性部的所述中心设置区的材料。在该区域中，通过压力传送器从外(例如，所述传感器翻边的盖子)产生区域变形时，所述材料可变形，因而所述传感器接触面贴着所述传感器翻边中的传感元件。所述传感器接触面不必100％贴着所述传感元件，但是只需与所述测量传感器具有最小接触面。所述最小接触面取决于所述传感器的类型和分布，因而可想到所述贯流塑性部。然而，通常，通过额外的帮助，例如，接触凝胶，实现最小接触的方法可省略。所述变形很小，多数情况下比钳式软管系统小，在所述钳式软管系统中，所述软管被挤压成具有矩形横截面。然而，鉴于选择的塑料材料，所述变形可为弹性或部分弹性变形。优选地，通过机械增压，如，通过手动关闭传感器盖子，产生所述变形。其它可能产生使所述贯流塑性部发生变形的压力的方式取决于被安装的传感器元件的类型和形状。除了机械压缩力，例如，还可以想到气动执行。

关于所述中心设置区的中空体的形状，术语“矩形”可被理解为基本上是矩形，所述矩形具有微小的倾斜和倒角。基于所述变形和选择的塑料材料，所述矩形略有偏差。然而，所述中心设置区的基本形状仍然是矩形或甚至是正方形。

由于在塑料部的制造过程中和传感器壳体或翻边的制造过程中存在公差，例如，由于所述传感器之间有间距，在现有技术中可能发生所述塑料部的所述传感器接触面和所述传感元件在翻边中彼此不接触。在本发明中，所述组件的变形保证了所述传感器接触面与所述传感器之间的最佳接触，从而保证了最佳的信号传输。另外，由于会导致污染所述传感器壳体，从而导致操作不愉快且更费力，因而大多数情况下，信号传输的其它帮助，如接触凝胶，可省略。

在一个实施例中，为了从所述连接塑料管内的圆形流动剖面到所述装置的所述中心设置区中的多边形流动剖面，所述连接区中的内横截面从圆形横截面过渡到矩形横截面。所述连接区内的路线相比于所述中心设置区呈直线。因此，防止了，如科里奥利力对流体的影响，从而产生的测量不准确。

过渡区的长度取决于所述连接管道或软管的直径和位于中部的期望的测量区的尺寸和精确的横截面。所述测量区随着测量原理和单个传感器的分布而改变。根据使用的测量方法和所述传感器的相关数量和分布，标出所述连接区的尺寸。从圆形内横截面过渡到多边形内横截面，从而防止了湍流或被测流体的流动分离。

在所述装置的另一个实施例中，所述中心设置区的所述压力区表面和所述传感器接触面通过薄部分(thin point)或多组分(multi-component)塑性系统互相连接，优选地，所述薄部分为薄膜铰链(film hinge)或接头(joint)。

通过所述薄部分实现了与所述装置的所述中心设置区中的变形有关的附加柔性。这样，当所述传感器接触面产生横向位移时，如，尽管所述中心设置区有压缩，矩形横截面仍然原封不动而，可避免透镜效应。另外，所述薄部分可使所述装置材料变形的调节更具目的性。薄膜铰链在这方面尤其有利，从塑料包装领域，如，具有折叠盖的肥皂瓶，可获知所述薄膜铰链。在本发明中，获得的柔性可实现塑性材料的定向变形，以支持所述传感器接触面相比于所述传感器具有精确的合适变形。根据选择的塑料材料，由多个可塑体制成的薄膜铰链或接头和系统用作薄部分。在多组分系统中，期望的薄部分中使用的材料比所述装置的其它部分使用的可塑体更柔软。

在所述装置的另一实施例中，所述传感器接触面具有平坦的外表面。

所述平坦的表面使得传感元件的接触面尽可能的大，所述传感元件中包含有传感器。所述表面的设计取决于测量方法和所述传感器的相关分布。通过两个相对设置的传感器，超声波流量计测量测量段的流速。所述传感器彼此成一定角度设置，因而在某种程度上相比于另一个传感器，其中一个传感器设置在下游的更远处。通过交替测量超声波信号从一个传感器到另一个传感器的传输时间可确定流量信号，其中使用了声音在贯流方向上的速度大于背离所述贯流方向上的速度。然后，通过所有传感器对之间的连续测量，可确定体积流量。

在一个实施例中，为了进一步提高测量的准确性，所述传感器接触面互相平行。这样，所述传感器接触面尽可能的与所述传感元件中的所述传感器精确配合，尤其是所述钳式测量系统中的所述传感器。

每个邻近所述传感器接触面的所述压力区表面几乎垂直并限定了所述装置的所述中心设置区的另外两侧。在一个实施例中，所述压力区表面具有侧面，所述侧面作为流量计的接触面，所述流量计由围绕在其周围的压力关闭。

所述侧面保证了压力的均布。另外，所述剖面增加了单个压力供应器的握力。然而，所述剖面的形状也取决于所述塑性部的制造过程。例如，特别地，可在夹物模压过程中可更好的制得有筋的结构。同时，所述有筋的结构的优点在于，通过长的中间肋条和相邻的横向肋条可使压力在整个表面进行最佳分配。然而，所述剖面的其它实施例也可实现。

如上所述，所述压力区表面上的压力可通过机械产生，如通过手动操作或气动。根据所述传感元件及其操作，所述剖面设置和成型在所述装置的所述压力区表面上或所述剖面紧靠所述装置的所述压力区表面设置和成型。

在本发明的另一个实施例中，所述贯流塑性部由最多三个单个组件组成，所述组件包括中心设置区和位于所述中心设置区侧面的两个连接区。

因此，尤其是增加了所述装置使用的灵活性。根据连接的所述软管或管道设定所述连接区域的面积，且如果直径也适合于所述连接区和期望的体积流量，根据测量方法可相应地替换所述中心设置区。在一个优选的实施例中，连接的软管或塑料管道的横截面等于所述贯流塑性部的内横截面。另外，由于所述产品有利地可通过本发明的方法生产，因而多部件装置使制造更灵活。再者，所述贯流塑性部的多部件实例也可以是不对称的。这是很有利地，例如，如果有人想在所述组件的运行段上方将大软管换成小软管或采用所述形状确定流动的方向。所述单个组件还具有不同的颜色以方便装配。

在由最多三个单个组件组成的实施例中，所组件通过热连接，优选地，通过焊接或热压印方法连接；通过粘合连接，优选地，通过粘合剂或挤压涂覆的方法连接；或机械连接，优选地，通过螺丝连接或将它们夹在一起。

之前描述的所述多部件构造的优点在于单个所述部件精确地安装连接成一个成品装置。已经证明不同的方法都对实现该目的有用。根据所选择的塑料，所述方法可分为热连接方法、粘合连接方法或机械连接方法。在热连接方法中，特别采用是典型的塑料焊接方法，如，热加工焊接、超声波焊接、激光焊接、感应焊接或振动焊接进行热连接。上述焊接方法为材料粘接连接方法，在该方法中塑料成为可塑体。由于只有热塑塑料能熔化，因而只有它们适用于焊接方法。在热加工焊接方法中，通过加热元件，单个部件在接触点彼此分别熔化然后再粘合在一起，从而产生很强的且密封地连接，而不需要额外的连接媒介，如粘合剂。在本文中，由于它们后来会在操作过程中分解并进入所述装置中从而可能会污染产品，因此，通常不期望有额外的粘合媒介。虽然如此，但是粘合方法对塑料也有优点，例如，如果塑料不能承受热应力。当采用挤压涂覆的方法时，与粘结方法一样，引入了附加材料，且单个部件在相应的连接区域被相同的塑料或与实际装置的材料不同的材料挤压涂覆或被包围。机械连接时，单个部件采用螺纹、联结器等连接。同样还可简单地将它们插接在一起并将它们采用软管夹固定。

在所述装置的另一实施例中，在形成所述通道之前，所述贯流塑性部通过注塑成型方法制造，优选地，通过多组分注塑成型方法；通过挤压制造；通过塑料坯料的机械加工制造，优选地，通过如车削和/或铣削；通过选自真空压注方法、3D打印方法、激光烧结法或光固化立体造型法中的成型法制造。

同样，由于并不是每种塑料都适合于每个制造方法，因而选择的方法基本上取决于所选择使用的塑料。所述塑料的选择很大程度上取决于应用领域。单个应力参数，例如，压力、温度、机械负载、介质耐受性、医药和药物领域的可消毒性和适合性起到了关键作用。

在一个特殊的实施例中，所述贯流塑性部由热塑性材料制成，所述热塑性材料选自聚乙烯(PE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、共聚多酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)或苯乙烯-丙烯腈(SAN)；弹性体选自三元乙丙橡胶(EPDM)和液态硅胶(LSR)；热塑性弹性体(TPE)，优选地基于聚氨酯或苯乙烯嵌段共聚物；多组分塑料选自聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)的混合物、聚丙烯(PP)和热塑性弹性体的混合物、聚碳酸酯和热塑性弹性体的混合物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)和聚丙烯(PP)的混合物。

如前所述，塑料的选择取决于所述装置期望应用的领域和制造方法的成本。在一个特殊的实施例中，考虑到成本问题，所述装置可设想为一次性用品，那么已知的热塑性塑料聚乙烯或聚丙烯可用在此类应用领域中。在多组分塑料中，不同的材料特性可彼此结合，例如，通过与热塑性弹性材料的结合可增加变形性。

在另一实施例中，所述产品承受的工作压力小于等于6巴(bar)，优选地小于等于5巴，安全压力小于等于7巴，优选地小于等于8巴。

操作压力同样对整个装置的尺寸有影响。根据操作压力、操作温度、持续负荷(操作时间)和特别的材料特性对所述装置进行特别设计。另外，所述装置的设计还取决于被测的流体及其具体特性。为此，它为纯液体、具有气体夹杂物的液体如溶解气体或气泡、或液固系统如流动载体中的硅藻土滤层颗粒。

如上所述，所述装置设计为能承受的温度为5～50℃，优选地为10～37℃，特别优选地为15～25℃。

这些温度范围，一方面，与使用的塑料相容，另一方面，适合于所述装置的应用领域，尤其是适合于生物制药领域、食品加工技术领域或化学领域。在生物制药的生产过程中，温度范围取决于培养的生物及其温度曲线以及生物化学产品，如蛋白质及其温度曲线。所述装置与这些温度曲线相适应。

在所述装置的另一个实施例中，所述连接区适合于内径为1/8"-2"，优选地为1/4"-1"，的软管和/或塑料管。关于管道和软管的直径，测量单位"是本领域技术人员的标准。1"(英寸)对应1in(英寸)，即相当于25.4mm。而且，这些直径的范围为常用软管和塑料管的直径，所述软管和塑料管在生物制药领域、食品加工工业或技术试验领域为一次性物品。

在所述装置的另一个实施例中，所述装置为一次性物品。考虑到灭菌的高要求，所谓的一次性产品越来越多地应用在生产中，尤其是在生物制药领域、医药领域和食品加工领域。此处描述的所述产品，另一个构件块(building block)可用于自动化生产过程中，所述自动化生产过程采用了一次性系统。为了使污染最小化，甚至是完全无污染，本发明的装置不就地安装，而是，特别地用作封闭式一次性流体系统的构件块。例如，所述产品可安装在一次性生物反应器上进行流量测量，在发酵之后，包含目标产品的生物媒介被转移到另一个容器中以进行进一步的存储或处理。整个流体系统被打包和灭菌，所述流体系统通过无菌薄膜与进口和出口连接，且所述装置作为一个包裹组件被传送给终端用户。生产之后，整个包裹可以是一次性的。

如上所述，应用领域非常多变且通常用在前述工业分支中。在本发明的另一个方面，为了测量自动化工业过程或技术试验过程，优选地是医药、生物科技或食品加工技术过程，中的流量，所述产品用于软管和/或塑料管道系统中，优选地是流体系统中，特别优选的是液体系统中。

下面描述的一种流量测量的方法，包括以下步骤：

a)提供一装置，所述装置包括贯流塑性部和变形区，所述贯流塑性部为在中心设置的中空体，所述变形区具有矩形横截面，其中，两个相对的传感器接触面和两个相对的压力区表面设置在所述中心设置区的外表面，且两个用于连接软管和/或塑料管的连接区位于所述中心设置区的侧面；

b)通过所述连接区将步骤a)的所述装置与一软管和/或塑料管系统以及相关供应容器连接成一个封闭系统；

c)将所述中心设置区放置在流量计中，所述流量计具有传感元件和盖子，所述传感元件具有至少一对传感器，所述盖子用于夹紧所述流量计，其中，所述贯流塑性部和所述传感器接触面设置在流量计中，使得至少一对所述传感器面向所述贯流塑性部的所述传感器接触面，所述盖子位于其中一个所述压力区表面的上方；

d)通过手动按压位于所述压力区表面上方的所述盖子使所述贯流塑性部变形，通过所述贯流塑性部的变形沿所述流量计的一对所述传感器的方向按压所述传感器接触面；

e)将所述流量计与测量传感器连接进行流量测量，所述测量传感器具有分析单元。

采用本发明的方法和装置能第一时间在软管和塑料管道系统中精确的测量流量，而无需为了测量使软管或管道直接变形，从而增加了校准的费用。在本发明的方法中，由于采用了注塑成型的贯流塑性部限定了测量区，因而无需随后的校准。由于上述装置在测量区形成一精确的几何形状和材料分布，因而测量结果可再现且测量更精确。为此，在步骤a)中提供了上述装置。通过将所述连接区与所述软管或塑料管道系统连接，将所述装置与步骤b)连接。此处的“连接”指本发明的所述装置和所述软管或管道的任何连接方式。例如，所述软管可被推高至所述连接区上并采用软管夹固定。在塑料管道中还提供了螺纹、耦合或连接端子，通过它们进行连接。在步骤c)中，生产了所述装置的实际测量设备，所述测量设备由流量计封闭，所述流量计具有一个盖子，所述盖子在所述压力区表面上被封闭，例如采用手动施压的方法封闭。通过在步骤d)中封闭所述盖子，所述传感器接触面被向外压，因而沿位于所述传感元件中的传感器的方向移动。通过该简单的处理，基本上无需增加额外的接触，如接触凝胶，因而也可省略清洁的工作。随后，流量计通过分析单元与测量传感器连接以进行流量的测量(步骤e)。

在本方法的一个实施例中，在步骤b)和步骤c)之间还包括对步骤b)中的封闭系统进行灭菌的步骤，所述灭菌方法选自辐射灭菌法，优选地为伽马辐射灭菌法或电子辐射灭菌法、热蒸汽灭菌法和气体灭菌法。

灭菌的类型取决于连接的整个系统和本发明期望灭菌的程度。在上述一次性整体方案中，灭菌容器、软管或管道和流量测量装置被打包成一个包裹，然后采用上述灭菌方法中的一个进行灭菌，如，通过伽马灭菌。

在本发明的一个优选地的实施例中，所述流量测量为体积流量测量，优选地为超声波流量测量(USD)或磁感应流量测量(MID)。

超声波流量计(USD)通过超声波测量流动介质的流速，且其包括两个部分：现有的传感元件(超声传感器)和分析供电部(发送器或测量传感器)。声学测量方法相比于其它方法，它还有几个优点。测量很大程度上不取决于使用媒介的特点，如电导率、密度、温度和粘性。移动机械部件的缺少减少了维护工作，且由于横截面变窄，因而没有压力损失。本发明另一个积极特性在于测量范围大。

另一个无接触测量原理是磁感应流量测量(MID)。这些流量计的测量原理采用了移动电荷在磁场中的分离。具有最小电导率的液体流动通过所述管道或软管。磁场通过线圈从外部作用，所述磁场的方向与流动方向垂直。通过磁场使电荷载体偏离，所述电荷载体存在于电导液、离子或带电粒子中。电荷分离的结果是在测量电极处产生电压，所述测量电极垂直于磁场，通过分析装置探测所述电压。所述测量电压的值与电荷载体的流速成正比。

通过下述附图对本发明的实施例进行详细的描述。所述实施例不应当理解为限制，而是用于说明本发明。其它实施例可想到包含在权利要求的范围内。

附图说明

图1图示了预制棒的一个实施例。

图2图示了通道形成元件的第一实施例。

图3图示了通道形成元件的第二实施例。

图4图示了按压装置的一个实施例。

图5图示了通道形成元件被按压进入预制棒的过程。

图6图示了具有连续通道的两个预制棒的焊接状态。

图7图示了产品的一个实施例。

图8为产品的一个实施例的中心设置区的立体图。

图9为产品的一个实施例的中心设置区的截面图。

图10图示了包括连接软管和测量传感器的产品的一个实施例。

图11为产品的一个实施例的截面图。

图12为产品的另一个实施例的截面图。

标号列表：1贯流塑性部；2变形区；3、4传感器接触面；5、6压力区表面；7、8连接区；9侧面；10测量传感器；11盖子；12薄部分；13、14软管；15接触辅助装置；20、20A、20B预制棒；22凹槽；24端面；26斜切边；28贮液器；30、30’通道形成元件；32、32’插入部；34夹持部；36、36’凹槽；38横截面变化部；40横截面恒定部；42按压装置；44工件座；46夹持装置；48轨道；50圆顶；52移动材料；54视觉保护法兰；56通道；58焊接法兰；60截止法兰；62台阶状部件。

具体实施方式

图1(a)为预制棒20的一个实施例的立体图，所述预制棒20可用于本发明的一个实施例中。所述预制棒20基本上为圆筒形且由热塑性塑料，如PE-HWST制成。所述预制棒20具有基本上为圆筒形钻孔22，所述钻孔22沿所述预制棒20的纵向中心地贯穿所述预制棒20。端面24基本上为平面且具有斜切边26。

图1(b)为所述预制棒20的侧面图，图1(c)为沿图1(b)中的A-A线的所述预制棒20的横截面图。在所述预制棒20的一个端部上，所述圆筒形钻孔22具有加宽区域，所述加宽区域具有较大的直径，所述加宽区域可认为是一个贮液器28。当所述通道形成元件从所述预制棒20的对面移入所述钻孔22中时，所述贮液器28可容纳多余的熔化材料，通过所述通道形成元件可沿所述钻孔22移动所述多余的熔化材料。在所述通道形成之后，形成有所述贮液器28的所述预制棒20的一部分可被切断。

图2(a)为所述通道形成元件30的第一实施例的侧面图。所述通道形成元件30为一芯棒，尤其是加热芯棒。所述通道形成元件30第一实施例的前部如插入部32，具有恒定的横截面。所述横截面为矩形，尤其是方形横截面，其中，角被斜切。所述通道形成元件30的后部具有圆筒形夹持部34。

图2(b)为沿图2(a)中A-A线的所述通道形成元件30的第一实施例的横截面图。优选地，所述夹持部34具有圆筒形钻孔或凹槽36。用于加热和/或冷却所述通道形成元件30的加热装置和/或冷却装置设置在该凹槽36中。所述加热和/或冷却装置包括加热和/或冷却电池(cooling battery)或加热/或冷却棒。可选地或另外地，通过流过的流体加热和/或冷却所述通道形成元件和/或通过围绕所述通道形成元件(例如，冷却的和/或热空气)的流体加热和/或冷却所述通道形成元件。再者，通过IR辐射器和/或其它可外部连接的加热元件将所述通道形成元件加热至合适的温度。

图3(a)为所述通道形成元件30的第二实施例的立体图，图3(b)为所述通道形成元件30’的第二实施例的侧面图。与第一个实施例相反，所述通道形成元件30’的前部如插入部32，具有横截面变化部38和横截面恒定部40。

图3(c)和图3(d)分别为沿图3(b)中的A-A线的所述通道形成元件30’的截面图和沿图3(b)中的B-B线的所述通道形成元件30’的截面图。沿着所述横截面变化部38的长度方向即从所述通道形成元件30’的基底到尖端的方向，所述横截面从圆形横截面(图3(c))连续变为方形横截面(图3(d))。该方形横截面与具有斜切边的所述通道形成元件第一实施例的方形横截面对应。沿所述横截面变化部38的长度方向，所述横截面的变化均匀延伸。在所述通道形成元件30’的端部，所述通道形成元件30’的所述横截面恒定部40保持为方形横截面直到几乎到尖端。换句话说，所述横截面在该区域是不变的。

图4为按压装置42的一个实施例的立体图。所述按压装置42具有工件座44和夹持装置46。所述预制棒夹持在所述工件座44中，且所述通道形成元件夹持在所述夹持装置46的夹持部中。在这种情况下，所述预制棒尤其是所述预制棒的凹槽和所述通道形成元件尤其是所述通道形成元件的插入部彼此同轴对齐。工件座44和夹持装置46分别设置在同一轨道48上的滑架(carriage)上，且可朝彼此作直线运动。所述按压装置具有圆顶(cupola)50，所述圆顶50可降低且至少部分封闭所述通道形成元件。例如，当所述通道形成元件自由伸入所述夹持装置46的缩进位置中时，所述圆顶50可防止加热的所述通道形成元件的热损失。可选地或另外地，所述圆顶50包含一加热装置。

图5(a)、图5(b)和图5(c)图示了所述通道形成元件30’被按压入所述预制棒20的过程。图中的所述通道形成元件30’与所述通道形成元件30’第二实施例对应。所述通道形成元件30’第二实施例的凹槽36’向所述芯棒形区域或插入部32’深入延伸，因而能更好的通过加热和/或冷却装置加热和/或冷却所述通道形成元件30’。另外，温度探头沿所述通道形成元件30’的整个长度方向设置，从而探测所述通道形成元件30’中的温度分布，尤其是被按压入所述预制棒20的过程中。

图5(c)图示了在移入或压入过程中，所述通道形成元件30’端部的位置。较暗的颜色表示由所述通道形成元件30’熔化且由所述预制棒20移动的材料52。然而，图中并未图示至少部分移动的材料52移动进入所述贮液器28中。所述通道形成元件30’在所述预制棒20中被按压的足够远，其尖端再次出现在所述预制棒20的另一侧。至少部分所述横截面恒定部40维持在所述预制棒20的内部。

如下结合图4和5对所述通道的形成方法的实施例进行描述。

由HDPE制成的圆筒形注塑塑性部用作所述预制棒20，所述圆筒形注塑塑性部具有中心设置的圆筒形钻孔22，所述圆筒形钻孔22纵向直径为10.6mm。所述端面24为平面且具有斜切边26。在形成实际的所述通道之前，所述通道形成元件30和所述按压装置42的环绕部件被预加热近30分钟，因而所述通道元件的温度被均匀控制。在形成位于所述通道形成元件30上方的所述通道之前，在整个装置的加热阶段以及在随后的每个加热阶段，覆盖所述通道形成元件30的所述圆顶50被降低以均匀加热。在加热之后，开始实际形成所述通道。

为此，所述预制棒20被插入所述装置的工具座44中并通过套爪卡盘(colletchuck)固定，所述工具座44设置在所述按压装置42的一侧上。位于所述通道形成元件30上方的所述圆顶50被提升并离开制造区域。所述通道形成元件30和所述预制棒20设置在轨道48上相对的两个滑架上，两个所述滑架朝彼此移动。所述通道形成元件30的插入部32以32mm/s的速度插入所述预制棒20中。当所述通道形成元件30在所述预制棒20中到达其端部位置时，加热所述通道形成元件30的加热器不启动且所述通道形成单元30在该位置处被夹持50秒。接着，所述通道形成单元30从所述预制棒20中以约5mm/s的速度撤出。所述滑架移动返回到起始位置。当为使下一个组件变形所述通道形成元件被预热85秒时，容纳所述预制棒20的所述套爪卡盘松开，完成的组件被移走。在制造具有通道的所述预制棒20的过程中，所述通道形成元件的加热时间为2～2.5分钟，优选地为2分15秒。形成的所述通道的长度为30～50mm，例如，优选地为41mm。

随后，根据预期用途，所述预制棒20被机械加工以形成外部轮廓和总长度。

采用基于DIN EN ISO 4287的来自蔡司的粗糙度仪测量形成的内通道的表面粗糙度，测量的Ra值为0.139μm。然而，具有表面粗糙度Ra≤0.139μm的表面也是可以实现的。为了测量，所述预制棒20沿着形成的所述通道被切开。

采用相同的方法制造软管连接器7、8的通道结构，所述软管连接器7、8的通道结构在所述组件的两侧以测量流量。当中间部分的通道相对于整个长度保持一致时，软管连接器从圆形过渡到多边形。通过通道形成元件30形成所述轮廓，所述通道形成元件30具有朝所述尖端逐渐变细的横截面。

图6(a)为具有连续通道的焊接在一起的两个所述预制棒20A、20B的侧面图。由于所述预制棒20A的外部法兰，在图6(a)中看不到焊接区，所述焊接区用于视觉保护。

图6(b)为沿图6(a)中A-A线的具有连续通道的焊接在一起的两个所述预制棒20A、20B的横截面图。所述预制棒20A与一个预制棒对应，通过所述通道形成元件的第二实施例形成该预制棒的通道部分。因此，所述通道56具有在所述预制棒20A区域的横截面，所述横截面开始是圆形，然后朝所述预制棒20B的方向连续变化以形成方形横截面，所述方形横截面具有斜切角。所述预制棒20B与一个预制棒对应，通过所述通道形成元件的第一实施例形成该预制棒的通道部分。因此，所述通道56具有在所述预制棒20B区域的横截面，所述横截面为恒定的方形横截面，所述方形横截面具有斜切角。较暗的颜色表示通过焊接预制棒形成的所述产品。例如，所述产品从所述预制棒被车削和铣削。在这种情况下，所述预制棒20A的一部分与所述贯流部的连接区对应且所述预制棒20B的一部分与所述贯流部的所述中心设置区对应。

所述预制棒20A具有至少一个法兰，所述法兰位于其端部且面向所述预制棒20B，其中，所述法兰具有(优选地外部)视觉保护法兰54、(优选地插入)焊接法兰58和(优选地内部)截止法兰60。所述预制棒20A的法兰被配置用于与所述预制棒20B的相应法兰配合。所述预制棒20B具有(优选地形成相同)位于其两端的法兰，其中，所述法兰具有台阶状部件62、(优选地)焊接法兰58和(优选地内部)截止法兰60。所述台阶状部件62的直径小于外部视觉保护法兰54的内径，因而在两个所述预制棒的焊接过程中被所述视觉保护法兰54隐藏。所述焊接法兰58提供被焊接材料，所述内部截止法兰60用作所述预制棒20A和20B的通道部分的截止和/或密封法兰。因而，尤其保证了来自单个焊接法兰58的可能的焊接材料不能进入所述通道56，所述通道56位于所述预制棒20和20’之间的过渡区，从而优选地提供了光滑的通道内表面。

根据图4和6描述焊接所述预制棒的方法的实施例。

如图4所示，上述3个预制棒20A、20B和20C，如变形区2为中间部，两个连接区7、8的形式为具有特定内通道的软管连接器，可通过相同的装置42连接在一起。所述通道形成元件30从所述装置42中移走且两个滑架装配有套爪卡盘以接收要连接的单个组件。可垂直移动的加热镜设置在它们之间。所述加热镜被加热60分钟且其温度通过温度调节器调节到325℃。

机械加工的预制棒被插入并通过之前建立的程序固定在相应的套爪卡盘中。在这种情况下，通过套爪卡盘(导向芯棒)上的销钉(pin)保证了所述组件中的内通道彼此精确对齐，每个所述销钉容纳在所述组件的一个槽中。因而所述套爪卡盘与所述组件部可能一起扭转。开始后，所述加热镜在所述组件的朝向所述加热镜的两侧上向下移动且两个滑架与前部焊接塞(welding dam)如所述焊接法兰58，一起在所述组件的朝向所述加热镜的两侧上移动。所述焊接塞最初熔化30秒。在初始熔化时间之后，两个所述滑架移动远离彼此，然后所述加热镜被提升且离开所述行程路径。随后，所述滑架一起移动的足够远，所述预制棒在其接触面互相压靠。被推在一起并熔化的所述焊接塞冷却超过15秒。冷却后，一个套爪卡盘打开，所述滑架互相远离。在到达端部位置后，由变形中部2(预制棒20B)和软管连接器连接区7(预制棒20A或20C)制成的组件被释放。

插入的该组件倒置在其它套爪卡盘中，使中间部2的自由端面突出于所述套爪卡盘，以进行下一个连接过程。在预热完成后，该连接过程再次开始。在具有剩余的预制棒的第二个连接步骤之后，形成由中间预制棒和两个软管连接器组成的组件，该组件最终在机械加工过程中得到其最终的形状。

图7为所述贯流塑性部(through-flow plastic part)1的外部立体示图。所述连接区7和8设置在中心设置的变形区2的两侧，外端软管可推高到所述连接区7和8。在连接区7和8处可看到所述连接区7和8的圆形内横截面。在具有相应侧面的中心设置区2上可看到其中一个压力区表面5、6。所述压力区表面5、6彼此相对。其中一个平坦的传感器接触面3、4以合适的角度设置，两个传感器接触面3、4彼此相对。

图8为所述中心设置区2的立体示意图，所述中心设置区2具有一个压力区表面5、6、侧面9和传感器接触面3、4。在本示意图中，可在所述中心设置区2的头部看到所述装置的接近方形的内横截面。

图9图示了一个横截面，所述横截面穿过所述中心设置区2，所述中心设置区2具有薄部分12，所述薄部分12位于所述压力区表面5、6和所述传感器接触面3、4之间。与所述传感器接触面有关的所述压力区表面的垂直设置产生基本上矩形的所述测量腔室。

图10为与软管和传感元件10完全连接的所述贯流塑性部1的立体图。软管13和14被推高到所述连接区7、8上，且分别与软管夹固定。另外，所述贯流塑性部1的所述中心设置区2设置在所述传感元件10中，所述贯流塑性部1具有横向设置的传感器接触面3、4。相应地，位于顶部(可见)和底部(不可见)的所述压力区表面5、6位于所述传感元件10中。因此所述盖子11被关闭在其中一个所述压力区表面5、6上方。

图11图示了一个纵向部，所述纵向部以三段式结构穿过整个所述贯流塑性部1，且所述三段式具有所述中心设置区2和所述连接区7、8。通过该部分可看到所述流体介质的流入路线。所述通道56中的流动剖面成功地从圆形流动剖面转换为多边形流动剖面，从而防止产生湍流。通道段的高外观质量和无缝过渡另外保证了流动无湍流。所述产品段由A、B、C表示，每个产品段由一个预制棒制成。

图12图示了一个纵向部，所述纵向部以三段式结构穿过另一个实施例的所述贯流塑性部1，所述三段式结构具有所述中心设置区2和所述连接区7、8。在本实施例中，所述中心设置区2还包括弹性或部分弹性接触辅助装置15。优选地，所述弹性或部分弹性接触辅助装置15至少在所述传感器接触面3、4和所述压力区表面5、6处包围了所述中心设置区2。然而，所述接触辅助装置还可只安装在所述传感器接触面3、4和/或所述压力区表面5、6上。所述弹性或部分弹性接触辅助装置15至少部分由比所述中心设置区2的材料更柔韧和更软的材料制成。而且，所述弹性或部分弹性接触辅助装置15适合于传输所述传感元件的声波并通过所述压力区表面5、6将其耦合到流体介质中。优选地，所述接触装置15可采用硅胶材料。所述弹性或部分弹性接触辅助装置15可与所述中心设置区2(优选地永久地)通过挤压涂覆、粘合或焊接连接或形成。所述弹性或部分弹性接触辅助装置15的目的在于补偿所述传感元件的制造公差和/或通过所述压力区表面5、6保证所述声波可靠的且均匀地耦合到流体介质中，且通过所述传感器接触面3、4能可靠地探测到所述声波。因此，优选地，弹性或部分弹性接触辅助装置15设置在所述中心设置区(优选地固定连接或与所述贯流塑性部一起形成，尤其是在所述传感器接触面上)的周围，例如，所述弹性或部分弹性接触辅助装置15为硅胶层或硅胶套。在这种情况下，所述接触装置可整体设置或分段设置，例如，只是设置在所述传感器接触面区域，围绕所述中心设置区。另外，建立所述传感器接触面和实际传感器之间的接触的附加装置(例如，接触凝胶)实质上可省略。

所述预制棒及其产品优选地由塑料形成。为了在预制棒或该产品中形成该通道，在所述通道形成的过程中所述通道形成元件的温度比所述塑料的熔化温度高但是比所述塑料的分解温度低。

Claims (20)

1.一种通道(56)的形成方法，其特征在于，包括：

提供一预制棒(20)，所述预制棒(20)中形成有凹槽(22)；

加热一通道形成元件(30、30’)，使所述通道形成元件(30、30’)的温度比所述预制棒(20、20A、20B)的材料的熔化温度高，其中，至少部分所述通道形成元件(30、30’)的外轮廓与形成的所述通道(56)的内轮廓对应；

移动加热的所述通道形成元件(30、30’)和/或互相关联的所述预制棒(20)使加热的所述通道形成元件(30、30’)至少部分沿移入方向进入所述凹槽(22)中，其中，至少部分所述预制棒(20)的材料在所述凹槽(20)的周围区域熔化且至少部分所述预制棒(20)的材料由所述通道形成元件(30’)移动，从而形成至少一部分所述通道(56)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了通过所述通道形成元件(30、30’)形成至少部分所述通道(56)，所述预制棒(20)的材料只在所述凹槽(22)的邻近区域熔化，而所述预制棒(22)的剩余区域仍然是固态。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，冷却后，至少部分所述预制棒(20)的熔化材料凝固，所述通道形成元件(30、30’)从所述预制棒(20)中移出。

4.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，至少部分所述通道形成元件(30、30’)具有沿所述通道(56)的形成方向变化的横截面。

5.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，

至少部分所述凹槽(22)为基本上圆筒形凹槽(22)，所述圆筒形凹槽(22)的轴向长度大于其直径；

所述通道形成元件(30、30’)具有芯棒形式；且

所述通道形成元件(30、30’)进入所述凹槽(22)的移入方向与所述凹槽(22)的轴向对应。

6.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，包括：

提供多个所述预制棒(20)；

通过所述通道形成元件(30、30’)在每个所述预制棒(20)中形成部分所述通道；以及

将所述预制棒(20A、20B)互相连接形成连续的通道(56)。

7.根据前述权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预制棒(20A、20B)通过焊接连接，包括在被焊接的所述预制棒(20)的表面形成至少一个焊接法兰(58)。

8.根据前述权利要求7所述的方法，其特征在于，所述预制棒(20A、20B)包括：

截止法兰(60)，所述截止法兰(60)用作所述预制棒(20A、20B)的部分通道的截止和/或密封法兰；其中，所述截止法兰(60)优选地径向设置在所述焊接法兰(58)的内侧；和/或

视觉保护法兰(54)，所述视觉保护法兰(54)用作视觉保护装置且优选地径向设置在所述焊接法兰(58)的外侧。

9.根据前述权利要求6或7或8所述的方法，其特征在于，所述预制棒(20A、20B)的连接方法包括：

通过插入具有外轮廓的导向芯棒对齐和引导被连接的所述预制棒(20A、20B)，至少部分所述导向芯棒的外轮廓与被焊接的所述预制棒(20A、20B)的部分所述通道的内轮廓对应，其中，通过一个所述预制棒(20A)的一部分，所述导向芯棒至少部分插入另一个所述预制棒(20B)的所述通道中。

10.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，包括：

提供三个所述预制棒(20)；

通过第一通道形成元件(30’)在第一个所述预制棒(20)中形成所述通道(56)的第一部分，所述第一通道形成元件(30’)为芯棒形式，其中，至少部分所述第一通道形成元件(30’)的插入部(32’)朝着所述第一通道形成元件(30’)的尖端的方向具有连续变化的横截面，所述横截面朝着所述尖端的方向从基本上为圆形的横截面变为基本上为矩形的横截面；

通过第二通道形成元件(30)在第二个所述预制棒(20)中形成所述通道(56)的第二部分，所述第二通道形成元件(30)为芯棒，其中，至少部分所述第二通道形成元件(30)的插入部(32)具有基本上为矩形的横截面，所述矩形的横截面与所述第一通道形成元件(30’)的尖端区的矩形横截面对应；

通过所述第一通道形成元件(30’)在第三个所述预制棒(20)中形成所述通道(56)的第三部分；以及

在所述通道(56)的三个部分形成之后，将第一个和第三个所述预制棒(20)与第二个所述预制棒(20)连接形成连续的通道(56)，其中，所述通道(56)的横截面最初从基本上为圆形的横截面连续地变为基本上为矩形的横截面，且朝着所述通道(56)的末端的方向连续地从基本上为矩形的横截面变为基本上为圆形的横截面。

11.一种产品(1、20A、20B)，包括至少一个通道(56)，其特征在于:

通过插在所述产品中的通道形成元件(30、30’)熔化所述产品的材料并随后固化所述材料形成所述通道(56)；

所述通道形成元件(30、30’)的至少部分外轮廓至少部分与所述通道(56)的内轮廓对应；以及

加热所述通道形成元件(30、30’)，所述通道形成元件(30、30’)的温度比所述产品(1、20A、20B)的材料的熔化温度高，以熔化所述产品(1、20A、20B)所在区域的材料形成所述通道(56)。

12.根据前述权利要求11所述的产品(1、20A、20B)，其特征在于，所述通道(56)的内表面的表面粗糙度Ra≤1μm，优选地，Ra≤0.5μm，更优选地，Ra≤0.2μm，更优选地，Ra≤0.15μm。

13.根据前述权利要求11或12所述的产品(1、20A、20B)，其特征在于，所述产品(1、20A、20B)的外部形状通过切削加工而成。

14.根据前述权利要求11-13中任一项所述的产品(1、20A、20B)，其特征在于，多个分段(20A、20B)互相焊接形成所述产品，其中，所述通道(56)延伸穿过所述分段(20A、20B)。

15.根据前述权利要求11-14中任一项所述的产品(1、20A、20B)，其特征在于，所述产品为贯流部(1)，所述贯流部(1)具有中心设置的变形区(2)，所述变形区(2)具有矩形外横截面，其中，两个相对的传感器接触面(3、4)和两个相对的压力区表面(5、6)设置在所述中心设置区(2)的外表面，用于连接软管(13、14)和/或塑料管道的两个连接区(7、8)位于所述中心设置区(2)的侧面。

16.根据前述权利要求15所述的产品(1)，其特征在于，所述通道(56)的横截面在所述连接区(7、8)中从基本上为圆形的横截面并入到基本上为矩形的横截面。

17.根据前述权利要求15或16所述的产品(1)，其特征在于，所述中心设置区(2)的所述压力区表面(5、6)和所述传感器接触面(3、4)通过薄部分(12)或多组分塑料系统互相连接，优选地，所述薄部分(12)为薄膜铰链或接头。

18.根据前述权利要求15-17中任一项所述的产品(1)，其特征在于，所述传感器接触面(3、4)具有平坦的外表面，和/或所述传感器接触面(3、4)互相平行。

19.根据前述权利要求15-18中任一项所述的产品(1)，其特征在于，所述压力区表面(5、6)具有侧面，所述侧面作为流量测量装置(10)的接触面，所述流量测量装置(10)由围绕在其周围的压力关闭。

20.根据前述权利要求15-19中任一项所述的产品(1)，其特征在于，所述产品(1)最多由三个单个组件组成，所述组件包括所述中心设置区(2)和位于所述中心设置区(2)侧面的连接区(7、8)。