DE102005036015A1 - Wellrohr aus thermoplastischem Material und Verfahren zur Herstellung - Google Patents

Wellrohr aus thermoplastischem Material und Verfahren zur Herstellung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wellrohr aus thermoplastischem Material, mit wenigstens einem wellungsfreien Anschlussbereich für ein Kupplungselement. Sie löst die Aufgabe, ein derartiges Wellrohr aufwandsreduziert zu gestalten und ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben. Dazu besteht das Wellrohr (1, 6, 13, 15) aus einer Schicht des thermoplastischen Materials und ist im Anschlussbereich (2, 11, 12, 14, 16) mit einer Verstärkungsschicht (5, 10, 17) aus einem thermoplastischen Kunststoff versehen, der unter den Einsatz- und Umgebungsbedingungen berstdruck- und temperaturbeständig ist. Die Verstärkungsschicht (10, 17) wird entweder durch einen Querextruder (9) auf den erzeugten Anschlussbereich aufextrudiert (10) oder in Form einer vorgefertigten Verstärkungshülse (17) aufgebracht.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Wellrohr aus thermoplastischem Material mit umfänglich ringförmig oder spiralförmig gewellter Wandung zur Förderung von Flüssigkeit in einem Fahrzeug, insbesondere von Waschflüssigkeit in Scheibenwasch- und in Scheinwerferreinigungsanlagen, und ein Verfahren zur Herstellung.
  • Es ist bekannt, in Fahrzeugen Wellrohre aus Kunststoff einzusetzen, um Flüssigkeiten von einem Vorratsbehälter zu einem Verbraucher zu befördern, insbesondere von einem Waschflüssigkeitsbehälter zu einer Waschflüssigkeitsdüse einer Scheibenwaschanlage oder einer Scheinwerferreinigungsanlage. Die Wellrohre unterliegen dabei den Umgebungs- und Einsatzbedingungen im Fahrzeug und sind Temperatur- und Berstdruckbelastungen ausgesetzt, da die jeweilige Flüssigkeit mit einem erheblichen Pumpendruck beaufschlagt ist. Die Temperaturbelastung kann die Eigenschaften des eingesetzten Kunststoffes beeinträchtigen, diesen altern lassen und dazu führen, dass dieser seine Spannkraft verliert, wie das beispielsweise beim Einsatz von PP als Wellrohr-Werkstoff der Fall ist. Das hat zur Folge, dass die flüssigkeitsdruckbeaufschlagten Verbindungs- und Anschlussbereiche des Wellrohres mit den jeweiligen Kupplungselementen der angeschlossenen Komponenten, also Pumpe, Düsenvorrichtung oder auch Schlauch- bzw. Rohrkupplung, undicht werden und lecken und sich die Verbindungen lösen können. Um das zu verhindern, ist es aus der DE 199 43 764 A1 bekannt, aufwendige Anschlussvorrichtungen einzusetzen, die das Wellrohr im Anschlussbereich umschließen. In der DE 101 39 897 C1 ist ein selbstdichtendes, vorzugsweise aus PP oder PE hergestelltes, Wellrohr beschrieben, bei dem die Anschlussbereiche aus POM gefertigt sind. Auch kann das gesamte Wellrohr aus einer Mischung aus PP und PA, sog. Rau-PP, hergestellt sein, die sich als ausreichend fest und kriechsicher erwiesen hat. Allerdings ist dieses Rau-PP kostenaufwendig.
  • Des Weiteren sind mehrschichtige Kunststoff-Wellrohre bekannt. Diese bestehen aus einer Kombination von unterschiedlich wirksamen Polymer-Schichten. Beispielsweise weist eine Kühlflüssigkeitsleitung nach der DE 93 19 879 U1 eine für Kühlmittel inerte, nicht quellbare Innenschicht und eine berstdruckfeste durchgängige Außenschicht auf. Diese Außenschicht kann bereichsweise modifiziert sein, derart, dass diese in den als Glattrohr ausgeführten Anschlussbereichen aus PA 6 oder PA 12 und im gewellten Bereich aus einem in seiner Flexibilität modifiziertem Copolymer oder Blend dieser Polyamidtypen besteht. Die DE 40 00 434 C1 und die DE 44 32 584 C1 haben mehrschichtige Polymerleitungen mit einem gewellten Bereich und Glattrohr-Anschlussbereichen zum Gegenstand, bei der eine durchgängige berstdruckfeste Au ßenschicht aus PA 6 oder 12 vorgesehen ist. Diese Wellrohre können auch mit einer Zwischenschicht versehen sein, die als Vermittler zwischen der Innen- und der Außenschicht dient. Derartige Wellrohre sind aufwendig.
  • Die in den genannten Dokumenten beschriebenen Wellrohre werden durch Extrusion bzw. Coextrusion und anschließender Ausbildung der Wellung und Glattrohrbereiche durch Blas- oder Saugformen hergestellt. In der DE 44 32 584 C1 sind als alternative Herstellungsverfahren auch das Extrusionsblasformen, Coextrusionsblasformen und sequentielles Blasformen genannt.
    •
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Wellrohr aus thermoplastischem Kunststoff nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufwandsreduziert zu gestalten und ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Wellrohr nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale und durch die Merkmale der Ansprüche 5 und 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils in den Unteransprüchen aufgeführt.
  • Die Erfindung besteht darin, dass ein Wellrohr aus thermoplastischem Material, das wenigstens mit einem wellungsfreien Anschlussbereich, einem Glattrohrbereich, für ein Kupplungselement versehen ist, aus nur einer Schicht eines Polymers besteht und im Anschlussbereich mit einer manschettenartigen Verstärkungsschicht aus einem thermoplastischem Kunststoff versehen ist, der unter den Einsatz- und Umgebungsbedingungen im Fahrzeug berstdruck- und temperaturbeständig ist. Ein derartiges Wellrohr ist erheblich aufwandsreduziert, da dieses im Wellungsbereich aus nur einer einzigen Schicht eines Polymers gebildet ist, dessen Eigenschaften so gewählt sind, dass diese den Einsatzbedingungen der Leitung gerecht werden. Die Verstärkungsschicht im wellungsfreien Glattrohrbereich sorgt für die erforderliche Festigkeit bei der Verbindung des Wellrohres mit einem Kupplungselement. Das Material dieser Schicht ist in seinen Eigenschaften so gewählt; dass dieses auch unter den gegebenen Umgebungsbedingungen, insbesondere einer erhöhten Temperatur, seine Spannkraft beibehält, so dass die mit einem Kupplungselement hergestellte Verbindung zuverlässig dicht bleibt und hält.
  • Bevorzugt wird als Wellrohrmaterial PP verwendet, wohingegen die manschettenartige Verstärkungsschicht aus PA, einem PA-Blend oder auch aus Rau-PP gebildet ist. Letzteres ist eine Mischung aus PP und PA, wobei der Anteil von PA erheblich kleiner als der von PP ist und bei etwa 10% liegt. Rau-PP hat den Vorteil, dass dieser die für Waschflüssigkeitsleitungen geforderte thermische Spezifikation aufweist, hat aber den Nachteil, dass dieses gegenüber PP erheblich kostenintensiver und somit deutlich aufwendiger ist. PP-Rohre ohne Verstärkungs schicht an den Verbindungsstellen zu den Kupplungselementen hingegen würden durch den Wärmeeinfluss ihre Spannkraft verlieren, so dass die Verbindung undicht werden würde.
  • In bekannter Weise wird ein Wellrohr durch Extrusion und anschließendes Saug- und Blasformen hergestellt. Zur Herstellung des vorbeschriebenen Wellrohres wird auf den extrudierten Glattrohrbereich die Verstärkungsschicht entweder aufextrudiert, insbesondere durch eine Querextrusion unter Verwendung eines Querextruders, oder die Verstärkungsschicht wird in Form einer vorgefertigten Verstärkungshülse aufgebracht.
  • In Abhängigkeit vom Ablauf des Verfahrens und der Werkzeuge kann auch ein Wellrohr mit in vorbestimmten Abständen ausgebildeten Glattrohrbereichen durch Extrusion hergestellt werden. Auf dieses wird in den Glattrohrbereichen die jeweilige Verstärkungsschicht, insbesondere durch Querextrusion, aufextrudiert, und danach wird der jeweilige Glattrohrbereich durchtrennt. Bei der Verwendung von Verstärkungshülsen werden die Glattrohrbereiche nach dem Extrudieren durchtrennt, und die Verstärkungshülsen werden anschließend aufgebracht.
    •
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeipiels erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
  • 1: einen Wellrohrabschnitt im Längsschnitt und einen in diesen einsteckbaren Anschlussstutzen im Längsschnitt, vergrößert,
  • 2: ein Wellrohr mit beidendig ausgebildeten Glattrohrbereichen und jeweils einer aufschiebbaren Verstärkungshülse und
  • 3: ein Wellrohr mit durch Extrusion und Koextrusion hergestellten Glattrohrbereichen, teilweise geschnitten.
  • Das in 1 gezeigte und durch Extrusion und anschließendes Saug- und Blasformen hergestellte Wellrohr 1 endlicher Länge für den Einsatz als Zuführleitung einer Scheibenwaschanlage an einem Kraftfahrzeug weist einen wellungsfreien Anschlussbereich 2 zur Aufnahme eines Anschlussstutzens 3 mit einem pilzkopfförmigen Ansatz 4 zur Verbindung mit einer nicht dargestellte Leitungskupplung auf. Das aus PP bestehende Wellrohr 1 ist im Anschlussbereich 2 mit einer durch Querextrusion aufgebrachten Verstärkungsschicht 5 aus PA 12 versehen, wobei die Schichtdicke der Verstärkungsschicht 5 im Wesentlichen der Wandungsstärke des PP-Rohres im Anschlussbereich 2 entspricht. Beim Einschieben des Anschlussstutzens 3 in den Anschlussbereich 2 wird letzterer elastisch aufgeweitet. Die Verstärkungsschicht aus PA 12 bleibt unter den Einsatz- und Umgebungsbedingungen im Fahrzeug in ihren Eigenschaften beständig, so dass diese infolge der elastischen Aufweitung stets einen radialen Druck auf die PP-Schicht 5 im Anschlussbereich 2 ausübt und die Dichtheit der Steckverbindung mit dem Anschlussstutzen zuverlässig sicherstellt.
  • In 3 ist die Herstellung eines PP-Wellrohres 6 dargestellt. In einem ersten Verfahrensschritt wird das PP-Wellrohr 6 durch Extrusion und anschließendes Saug- und Blasformen in einem entsprechenden Werkzeug hergestellt. Dabei werden neben Wellungsbereichen 7 auch Glattrohrbereiche 8 erzeugt. In einer weiteren Arbeitsstation wird in kontinuierlicher Fertigung durch einen Querextruder 9 eine Verstärkungsschicht 10 aus einem PA-Blend auf den jeweiligen Glattrohrbereich 8 aufgebracht, deren Dicke der Wanddicke desselben entspricht. In einer nächsten Arbeitsstation wird dieser Glattrohrbereich 8 mit der aufgebrachten Verstärkungsschicht 10 durchtrennt (Pfeile F), so dass zwei verstärkte Anschlussbereiche 11 und 12 entstehen, von denen der eine (11) der in der Fertigungsrichtung vordere Anschlussbereich des nachfolgenden Wellrohres 6 der vorbestimmten Länge ist und der andere (12) der hintere (zweite) Anschlussbereich des vorangehend gefertigten Wellrohres 13 ist.
  • Eine andere Ausführung der Anschlussbereiche 14 eines Wellrohres 15 aus PP ist in 3 gezeigt. Bei diesem werden auf die bei der Extrusion erzeugten Glattrohr-Endbereiche 16, die als Anschlussbereiche dienen, vorgefertigte Verstärkungshülsen 17 aus Rau-PP aufgedrückt. Beim Einstecken eines Anschlussstutzens in den jeweiligen Endbereich 16 wird dieser elastisch aufgeweitet, und die Verstärkungsschicht 17 übt einen radialen Druck auf die PP-Schicht und gemeinsam mit dieser auf den Anschlussstutzen aus.
    • 1
    Wallrohr
    2
    Anschlussbereich
    3
    Anschlussstutzen
    4
    Ansatz
    5
    Verstärkungsschicht
    6
    Wellrohr
    7
    Wellungsbereich
    8
    Glattrohrbereich
    9
    Querextruder
    10
    Verstärkungsschicht
    11
    Anschlussbereich
    12
    Anschlussbereich
    13
    Wellrohr
    14
    Anschlussbereich
    15
    Wellrohr
    16
    Glattrohr-Endbereich
    17
    Verstärkungshülse
    F
    Pfeil

Claims (6)

  1. Wellrohr aus thermoplastischem Material, mit wenigstens einem wellungsfreien Glattrohrbereich als Anschlussbereich für ein Kupplungselement, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellrohr (1, 6, 13, 15) aus einer Schicht des thermoplastischen Materials besteht und im Anschlussbereich (2, 11, 12, 14, 16) mit einer Verstärkungsschicht (5, 10, 17) aus einem thermoplastischen Kunststoff versehen ist, der unter den Einsatz- und Umgebungsbedingungen berstdruck- und temperaturbeständig ist.
  2. Wellrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses (1, 6, 13, 15) aus PP und die Verstärkungsschicht (5, 10, 17) aus PA, einem PA-Blend oder aus Rau-PP besteht.
  3. Verfahren zur Herstellung eines Wellrohres nach Anspruch 1, bei dem das Wellrohr durch Extrusion und anschließendes Saug- und Blasformen zur Ausbildung der gewellten Wandung und des wellungsfreien Anschlussbereiches hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellrohr aus einer Schicht eines thermoplastischen Materials extrudiert wird, und dass auf den extrudierten Glattrohrbereich (8) eine Verstärkungsschicht (10) aufextrudiert wird, oder, dass auf den extrudierten Glattrohrbereich (16) eine vorgefertigte Verstärkungshülse (17) aufgebracht wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsschicht (10) durch eine Querextrusion unter Verwendung eines Querextruders (9) aufextrudiert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wellrohr (6) mit in vorbestimmten Abständen ausgebildeten Glattrohrbereichen (8) hergestellt wird, dass auf den jeweiligen Glattrohrbereich (8) die Verstärkungsschicht (10) aufextrudiert wird, und dass der mit dieser Verstärkungsschicht (10) versehene Glattrohrbereich (8) zur Erzeugung von Anschlussbereichen (11, 12) durchtrennt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wellrohr (15) mit in vorbestimmten Abständen ausgebildeten Glattrohrbereichen (16) hergestellt wird, dass die Glattrohrbereiche (16) anschließend durchtrennt werden, und dass auf diese jeweils eine vorgefertigte Verstärkungshülse (17) aufgebracht wird.
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