DE102011084857A1

DE102011084857A1 - vollständig geformter Aktivkohlefilter

Info

Publication number: DE102011084857A1
Application number: DE102011084857A
Authority: DE
Inventors: Jhun Lin; Mark Edward Hipp; Mohammad Usman; Syed Ahmad; Chris Kersman
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2011-10-20
Publication date: 2012-05-03
Also published as: RU117097U1; CN202468068U; US8434460B2; US20120103309A1

Abstract

Ein vollständig geformter Kohlebehälter wird bereitgestellt. Der vollständig geformte Kohlebehälter umfasst ein Gehäuse, das vier externe Seitenwände und einen oberen Teil umfasst, der mindestens teilweise einen internen Hohlraum umschließt, der mit einer Dampfeinlass- und -auslassöffnung verbunden ist, wobei der obere Teil einen vertieften Flussunterbrecher, der hinter einer Einspritzöffnung positioniert ist, und einen ersten und zweiten hervorstehenden Strömungskanal, der angrenzend an die Einspritzöffnung positioniert ist und seitlich das Gehäuse überspannt, umfasst.

Description

HINTERGRUND/ZUSAMMENFASSUNG
Kohlebehälter werden kontinuierlich verfeinert, um die Kosten zu verringern und die Kraftstoffdampfrückführung zu verbessern. Ein Bereich der Verbesserung war es, verschiedene Elemente des Kohlebehälters in eine einzelne geformte Struktur zu integrieren, um die Kosten zu verringern. Beispielsweise sind der Dampfeinlass, der Dampfauslass sowie das Behältergehäuse in eine einzelne vollständig geformte Struktur integriert worden, um die Herstellungskosten zu reduzieren.
Wenn jedoch die geometrische Komplexität des Kohlebehälters erhöht wird, können sich verschiedene Probleme während der Formung ergeben. Beispielsweise kann die Komplexität der Form aufgrund der Strömungsprofile, die generiert werden, Druckunausgeglichenheiten innerhalb der Form erzeugen. Die Druckunausgeglichenheiten können ein Beanspruchungsversagen der Werkzeugstruktur verursachen. Des Weiteren können eine strukturelle Schwäche und andere Fabrikationsfehler im Kohlebehälter entstehen, wenn es während der Formung eine beträchtliche Druckdifferenz zwischen Bereichen des Kohlebehälters gibt. Speziell können eine niedrigere Wanddicke, Hohlräume, Kurzschüsse und andere Formfehler auftreten, wenn es eine Druckunausgeglichenheit während der Herstellung gibt.
Als solches sind verschiedene beispielhafte Systeme und Herangehensweisen hier beschrieben. Bei einem Beispiel wird ein vollständig geformter Kohlebehälter bereitgestellt. Der vollständig geformte Kohlebehälter umfasst ein Gehäuse einschließlich vier externer Seitenwände und eines oberen Teils, der mindestens teilweise einen internen Hohlraum mit einem Dampfeinlass- und -auslassschlitz umschließt, wobei der obere Teil einen vertieften Flussunterbrecher umfasst, der hinter einer Einspritzöffnung positioniert ist, und einen ersten und zweiten hervorstehenden Strömungskanal, der angrenzend an den Einspritzöffnungspunkt positioniert ist und seitlich das Gehäuse überspannt.
Bei einigen Beispielen kann der Kohlebehälter weiter Rippen umfassen, die mindestens einen Teil von drei der Seitenwände vor der Einspritzöffnung queren. Die Rippen können sich zwischen dem oberen Teil und den mindestens drei Seitenwänden erstrecken und mit den hervorstehenden Strömungskanälen an einer Trennwand konvergieren, die den internen Hohlraum überspannt und den internen Hohlraum in eine erste und zweite Kammer einteilt. Der vertiefte Flussunterbrecher kann zwischen einer Einspritzöffnung für die Polymerschmelze während der Formung, die in einem oberen Teil des Gehäuses enthalten ist, und einer Trennwand, die den internen Hohlraum in eine erste und zweite interne Kammer trennt, platziert sein.
Auf diese Weise kann der Durchsatz der Polymerschmelze angepasst werden, um die Druckdifferenz zwischen verschiedenen Teilen des Kohlebehälters während der Formung zu verringern, wodurch eine Verschlechterung (z. B. Wanddickenschwächung, Verwerfung usw.) verursacht durch Druckunausgeglichenheiten reduziert wird. Des Weiteren kann der Betrag an Fabrikationsfehlern reduziert werden, und die strukturelle Integrität des Kohlebehälters kann erhöht werden, wenn diese Arten von Flussdämpfungsfunktionen verwendet werden.
Diese Zusammenfassung wird bereitgestellt, um eine Auswahl von Konzepten in einer vereinfachten Form einzuführen, die nachfolgend in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden. Diese Zusammenfassung ist nicht dazu beabsichtigt, Hauptmerkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstandes zu bestimmen, noch ist sie beabsichtigt, dazu verwendet zu werden, um den Umfang des beanspruchten Gegenstandes zu begrenzen. Des Weiteren ist der beanspruchte Gegenstand nicht beschränkt auf Implementierungen, die irgendwelche oder alle Nachteile lösen, die in irgendeinem Teil dieser Offenlegung erwähnt sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs einschließlich eines Ansaugsystems, Motors und Kohlebehälters.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Kohlebehälters.
3 zeigt eine Unteransicht des in der 2 gezeigten Kohlebehälters mit einem ausgelassenen unteren Teil des Kohlebehälters.
Die 4–6 zeigen verschiedene Schnittdarstellungen des in der 2 gezeigten Kohlebehälters.
7 zeigt eine andere Unteransicht des in der 2 gezeigten Kohlebehälters.
8 zeigt eine Form, die verwendet werden kann, um den in der 2 gezeigten Kohlebehälter herzustellen.
9 zeigt ein Verfahren für die Herstellung eines Kohlebehälters.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Der vollständig geformte Kohlebehälter einschließlich einer Vielzahl von Elementen wird hier beschrieben. Die Elemente können einen vertieften Flussunterbrecher positioniert hinter einer Einspritzöffnung in einem oberen Teil des Gehäuses des Kohlebehälters umfassen. Die Elemente können weiter Strömungskanäle umfassen, die neben der Einspritzöffnung positioniert sind und seitlich das Gehäuse überspannen. Die Elemente können weiter eine Vielzahl von Rippen umfassen, die mindestens einen Teil von drei Seitenwänden queren, die im Gehäuse vor der Einspritzöffnung enthalten sind. Die Rippen erstrecken sich zwischen dem oberen Teil des Gehäuses und den drei Seitenwänden. Der vertiefte Flussunterbrecher, vorstehende Strömungskanäle und die Rippen ändern den Fluss der Polymerschmelze während der Formung des Kohlebehälters ab, um Druckdifferenzen zwischen verschiedenen Bereichen des Behälters zu verringern und dadurch Beanspruchungen an der Form zu verringern. Deshalb kann die Langlebigkeit der Form erhöht werden, wodurch die Fertigungskosten verringert werden. Zusätzlich können Fabrikationsfehler, wie beispielsweise Wanddickenschwächung, Kurzschüsse usw., auch verringert werden, wodurch die Fertigungskosten verringert werden und die Fertigungskonsistenz erhöht wird. Des Weiteren erhöhen die Rippen die strukturelle Integrität des Kohlebehälters, was die Wahrscheinlichkeit des Langlebigkeitsversagens des Kohlebehälters verringert.
1 zeigt eine schematische Abbildung eines Fahrzeugs 200. Das Fahrzeug umfasst ein Ansaugsystem 202 und eine Abgasanlage 204 gekoppelt mit dem Motor 10. Der Motor 10 kann konfiguriert sein, um Kraftstoff zu verbrennen. Das Ansaugsystem kann konfiguriert sein, um den Motor 10 mit Einlassgasen (z. B. Luft) zu versorgen und umfasst verschiedene Komponenten wie beispielsweise Drosselklappe und Ansaugkrümmer. Der Pfeil 203 stellt die Strömung der Luft und/oder anderer Einlassgase in den Motor 10 dar. Des Weiteren stellt der Pfeil 205 die Strömung von Abgasen vom Motor in die Abgasanlage 204 dar. Die Abgasanlage kann verschiedene Komponenten wie beispielsweise ein Abgasemissionssystem umfassen. Wie zuvor beschrieben, können geeignete Abgasemissionssysteme einen katalytischen Konverter, einen Partikelfilter usw. umfassen. Bei einigen Beispielen kann der Motor natürlich aspiriert werden. Bei einem anderen Beispiel kann der Motor jedoch ein Aufladungsmotor einschließlich eines Turboladers oder Laders sein. Andere Systeme wie beispielsweise ein Abgasrückführungs-(EGR)-System können verwendet werden, um Emissionen zu reduzieren und die Leistung innerhalb des Fahrzeugs zu verbessern.
Ein Kraftstoffzuführungssystem 206 ist mit dem Motor 10 gekoppelt. Das Kraftstoffzuführungssystem ist konfiguriert, um dem Motor ausgewählte Mengen an Kraftstoff bereitzustellen. Eine oder mehrere Pumpen können verwendet werden, um die Einspritzung des Kraftstoffs bei einem gewünschten Druck über Einspritzventile in den Motor zu ermöglichen. Der Pfeil 207 stellt den Kraftstofffluss vom Kraftstoffzuführungssystem zum Motor dar. Der Motor 10 kann Direkteinspritzung, Saugkanaleinspritzung oder eine Kombination davon einsetzen. Es ist offensichtlich, dass der Controller 12 den Kraftstofffluss vom Kraftstoffzuführungssystem zum Motor steuern kann. Der Controller 12 kann ein Mikrocomputer sein, welcher umfasst: eine Mikroprozessor-Einheit, Eingabe-/Ausgabe-Ports, Read Only Memory, RAM, Erhaltungsspeicher, ein konventioneller Datenbus usw. Das Kraftstoffzuführungssystem kann weiter einen Kraftstofftank 208 umfassen, der konfiguriert ist, um einen geeigneten Kraftstoff wie beispielsweise Benzin, Diesel, Alkohol, Biodiesel oder eine Kombination davon zu speichern. Es ist offensichtlich, dass der Kraftstofftank mit einem Einfülldeckel oder einer anderen geeigneten Schnittstelle gekoppelt sein kann, die konfiguriert ist, um die Nachfüllung des Kraftstofftanks durch ein Füllrohr zu ermöglichen.
Das Kraftstoffzuführungssystem kann mit einem Kohlebehälter 210 gekoppelt sein. Obwohl ein Kohlebehälter dargestellt ist, ist es offensichtlich, dass andere geeignete Aktivkohlebehälter verwendet werden können. Der Kohlebehälter ist konfiguriert, um Verdunstungsemissionen (z. B. Kraftstoffdämpfe) vom Kraftstoffzuführungssystem zu empfangen. Deshalb stellt der Pfeil 212 den Fluss von Kraftstoffdampf vom Kraftstofftank zum Kohlebehälter oder umgekehrt dar. Es ist offensichtlich, dass während des Auftankens Kraftstoffdämpfe abgesondert werden, um bei einigen Fällen im Wesentlichen Verdunstungsemissionen zu reduzieren und zu verhindern. Speziell kann der Kraftstofftank und/oder das Füllrohr mit einem Unterdruck versehen sein, um Kraftstoffdämpfe davon abzuhalten, in die umgebende Atmosphäre zu gelangen. Der Controller 12 kann eine Kraftstoffdampfeindämmung im Kraftstoffzuführungssystem handhaben.
Es ist offensichtlich, dass der Kohlebehälter selektiv über den Controller 12 gespült werden kann. Insbesondere kann der Kohlebehälter gespült werden, wenn ein Vakuum im Ansaugsystem vorhanden ist. Deshalb repräsentiert der Pfeil 214 den Fluss von Kraftstoffdampf vom Kohlebehälter zum Ansaugsystem. Die Spülstrategie kann auf einer Anzahl an Faktoren wie beispielsweise Motordrehzahl, Drosselklappenstellung, Motortemperatur usw. beruhen. Zusätzlich können Kraftstoffdämpfe in den Kohlebehälter vom Kraftstoffzuführungssystem (z. B. Kraftstofftank) während ausgewählter Betriebszustände, wie beispielsweise einem Auftanken, übertragen werden. Auf diese Weise kann die Verdunstungsemission vom Fahrzeug reduziert sein. Es ist offensichtlich, dass ein oder mehrere Ventile innerhalb von Leitungen angeordnet sein können, die den Kohlebehälter mit dem Kraftstofftank und dem Ansaugsystem koppeln. Die Ventile können vom Controller 12 gesteuert werden, um die oben genannten Dampfsteuerungsstrategien zu aktivieren.
Die 2–7 zeigen verschiedene Ansichten von einem beispielhaften Kohlebehälter, der annähernd maßstäblich gezeichnet ist. Insbesondere zeigt 2 eine perspektivische Explosionsansicht des Kohlebehälters 210. Es ist offensichtlich, dass die Koordinatenachsen für beschreibende Zwecke bereitgestellt werden und der Kohlebehälter in irgendeiner Anzahl von Positionen innerhalb des Fahrzeugs orientiert werden kann.
Der Kohlebehälter umfasst ein Gehäuse 302. Es ist offensichtlich, dass das Gehäuse vollständig geformt ist. Mit anderen Worten kann eine einzelne Form in einem Spritzgießprozess verwendet werden, um den Kohlebehälter 210 zu gestalten. Das Verfahren, das verwendet wird, um den Kohlebehälter zu gestalten, wird hier ausführlicher hinsichtlich 9 beschrieben.
Das Gehäuse 302 kann vier externe Seitenwände (304, 306, 308 und 310) und einen oberen Teil 312 umfassen. Jedoch können andere Konfigurationen bei anderen Ausführungsformen verwendet werden. Der obere Teil umfasst verschiedene Öffnungen für den Dampftransport zum und vom Kohlebehälter zu anderen Fahrzeugsystemen. Insbesondere umfasst der Kohlebehälter eine Dampfeinlassöffnung 316 und eine Dampfauslassöffnung 318. Die Dampfeinlass- und -auslassöffnungen sind mit dem internen Hohlraum 401 verbunden, der in der 3 gezeigt ist, welcher mindestens teilweise von den vier externen Seitenwänden und dem oberen Teil umschlossen ist. Des Weiteren können die Dampfeinlass- und -auslassöffnungen mit der ersten internen Kammer 406 verbunden sein, die in der 3 gezeigt und in mehr Einzelheiten hier beschrieben wird. Bei anderen Beispielen kann der Dampfeinlass und -auslass mit zusätzlichen oder alternativen internen Kammern verbunden sein. Die Dampfeinlassöffnung kann mit dem Kraftstofftank im Kraftstoffzuführungssystem gekoppelt sein. Andererseits kann die Dampfauslassöffnung mit dem Ansaugsystem 202 gezeigt in 1 gekoppelt sein. Es ist offensichtlich, dass die Dampfeinlassöffnung mit einem Ventil gekoppelt sein kann, das konfiguriert ist, um selektiv den Fluss von Kraftstoffdampf vom Kraftstofftank 208 in den Kohlebehälter 210 zuzulassen. Desgleichen kann die Dampfauslassöffnung mit einem Ventil gekoppelt sein, das konfiguriert ist, um selektiv den Fluss von Kraftstoffdampf vom Kohlebehälter 210 zum Ansaugsystem 202 zuzulassen. Weiter können bei einigen Beispielen die Ventile direkt in die Dampfeinlass- und -auslassöffnungen integriert sein. Auf diese Weise kann der Kohlebehälter betrieben werden, um die Verdunstungsemission innerhalb des Fahrzeugs zu bewältigen.
Der Kohlebehälter umfasst weiter einen unteren Teil 314, der eine Abdeckung 324 aufweist, welche im Wesentlichen die Unterseite des Kohlebehälters von der Umgebung abdichtet, wenn er montiert ist. Bei anderen Ausführungsformen kann der untere Teil in das Gehäuse 302 des Kohlebehälters integriert sein.
Zusätzlich umfasst der Kohlebehälter eine Entlüftungshaube 320, die eine Entlüftungsleitung 322 in Kommunikation mit der Umgebung aufweist. Die Entlüftungshaube kann selektiv abgedichtet sein, um die Kohlebehälterunversehrtheit zu prüfen. Speziell kann ein Belüftungsventil (nicht gezeigt) innerhalb der Entlüftungshaube angeordnet sein, um die Unversehrtheit des Kohlebehälters zu prüfen. Die Entlüftungshaube kann mit der zweiten und dritten internen Kammer (408 und 410) verbunden sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Entlüftungshaube mit der ersten internen Kammer 406 verbunden sein.
Der Kohlebehälter kann weiter eine Vielzahl von Öffnungen 326 umfassen, die einen internen Hohlraum 401, gezeigt in der 3, mit der Entlüftungshaube des Kohlebehälters verbinden. Die Schnittebene 330 definiert den in 4 gezeigten Querschnitt. Die Schnittebene 332 definiert den in 5 gezeigten Querschnitt. Die Schnittebene 334 definiert den in 6 gezeigten Querschnitt.
3 zeigt eine Querschnittsunteransicht des Kohlebehälters 210. Wie gezeigt, umfasst der Kohlebehälter einen internen Hohlraum 401, der durch die externen Seitenwände (304, 306, 308 und 310), den oberen Teil 312 und den unteren Teil 314 definiert wird. Eine erste Trennwand 402 und eine zweite Trennwand 404 können sich über den internen Hohlraum erstrecken, die den Hohlraum in eine erste, zweite und dritte interne Kammer (406, 408 und 410) einteilen. Jedoch bei anderen Ausführungsformen kann der Kohlebehälter eine einzelne Trennwand umfassen, die den Hohlraum in eine erste und zweite interne Kammer einteilt. Wie gezeigt, sind die Trennwände in einer seitlichen Richtung von den externen Seitenwänden (306 und 310) abstandsgleich. Bei anderen Beispielen sind jedoch andere Layouts möglich. Die Trennwände erstrecken sich vertikal durch den Behälter. Es ist offensichtlich, dass die Trennwände im Wesentlichen eben sind. Jedoch können die Trennwände bei anderen Ausführungsformen andere Geometrien haben. Zusätzlich ist die erste und zweite Trennwand (402 und 404) zu den externen Seitenwänden 306 und 310 parallel und grenzt an die Dampfeinlassöffnung und die Dampfauslassöffnung an. Die Trennwände können jedoch bei anderen Ausführungsformen eine alternative Geometrie und/oder Position aufweisen.
Ein erster Spaltsiebfilter 412, gezeigt in der 3, kann im oberen Teil 312 gekoppelt mit der Dampfeinlassöffnung 316 positioniert sein. Desgleichen kann ein zweiter Spaltsiebfilter 414 im oberen Teil positioniert sein, der mit der Dampfauslassöffnung 318 gekoppelt ist. Ein dritter Spaltsiebfilter 418 kann auch im oberen Teil 312 des mit der Entlüftungshaube eine Schnittstelle bildenden Gehäuses angeordnet sein. Die Spaltsiebfilter können konfiguriert sein, um den Betrag der nicht gewünschten Partikel, die in den Kohlebehälter eintreten oder aus diesem austreten, zu verringern.
Bei einigen Beispielen kann jede Kammer innerhalb des Kohlebehälters zum Massentransport fähig sein. Bei anderen Beispielen können jedoch zwei oder mehr der Kammern innerhalb des Kohlebehälters isoliert sein. Ein geeignetes Material, wie beispielsweise Aktivkohle, das konfiguriert ist, um Kraftstoffdämpfe zu absorbieren, ist in einer oder mehreren der internen Kammern angeordnet.
Während der Formung des Kohlebehälters 210 kann eine Einspritzöffnung einen Einlass für eine Polymerschmelze (z. B. flüssiges Polymer) bereitstellen. Die Einspritzöffnung ist mit dem gestrichelten Kreis 328 in 2 dargestellt. Obwohl die Einspritzöffnung mit einer kreisförmigen Geometrie dargestellt ist, können bei anderen Ausführungsformen andere unrunde Geometrien verwendet werden. Wie veranschaulicht ist die Einspritzöffnung zwischen der ersten und zweiten Trennwand (402 und 404) platziert. Es ist offensichtlich, dass die Druckdifferenz zwischen unterschiedlichen Stellen innerhalb der Form verringert sein kann, wenn die Einspritzöffung auf diese Weise während der Formung positioniert wird. Auf diese Weise können Spannungen an der Form reduziert werden, wodurch die Langlebigkeit der Form erhöht wird. Des Weiteren können Fabrikationsfehler auch reduziert werden, wenn die Druckdifferenz verringert wird.
Zurückkehrend zu 3, umfasst Kohlebehälter 210 einen vertieften Flussunterbrecher 420, der konfiguriert ist, die Turbulenz- und/oder Reibleistungsverluste innerhalb der Polymerschmelze während der Formung zu erhöhen. Der vertiefte Flussunterbrecher kann hinter der Einspritzöffnung 328 positioniert sein. Es ist offensichtlich, dass Vorne und Hinten Positionen auf der longitudinalen Koordinatenachse entsprechen, die in den 2, 3 und 4 veranschaulicht sind.
Der vertiefte Flussunterbrecher umfasst einen vertieften Abschnitt des oberen Teils 312. Der vertiefte Teil kann eine Behinderung für die Polymerschmelze während der Formung des Kohlebehälters erzeugen, wodurch der Fluss im gewünschten Teil erhöht wird. Auf diese Weise kann der Durchsatz der Polymerschmelze zu peripheren Teilen des Kohlebehälters verringert werden, was wiederum verringerte Druckdifferenzen innerhalb der Form erleichtern kann.
Es wird jetzt Bezug genommen auf 4, wobei der vertiefte Flussunterbrecher eine Dicke aufweisen kann, die kleiner als die Dicke des oberen Teils 312 ist, die den vertieften Flussunterbrecher 420 umgibt. Insbesondere kann der vertiefte Flussunterbrecher 420 eine Dicke (t₁) zwischen 1,6 Millimetern (mm) und 2,5 mm aufweisen. Das Verhältnis zwischen der Dicke (t₂) eines Abschnitts des oberen Teils des Kohlebehälters und der Dicke (t₁) des vertieften Flussunterbrechers kann zwischen 0,6 und 0,9 sein. Es ist offensichtlich, dass der Druck der Flüssigkeit, die an den vertieften Flussunterbrecher angrenzt, während der Formung auf ein gewünschtes Niveau verringert wird, wenn das Verhältnis innerhalb dieses Bereichs liegt. Das gewünschte Niveau kann basierend auf der Materialbeschaffenheit der Polymerschmelze, der Teilegeometrie und den Verarbeitungsbedingungen während der Formung usw. ausgewählt werden. Wie veranschaulicht, ist der vertiefte Flussunterbrecher gebogen. Zusätzlich ist der vertiefte Flussunterbrecher zwischen der ersten und zweiten Trennwand (402 und 404) platziert. Es sind jedoch andere Flussunterbrechergeometrien und Positionen möglich. Zurückkehrend zu 3, umfasst der Kohlebehälter 210 weiter einen ersten hervorstehenden Strömungskanal 422 und einen zweiten hervorstehenden Strömungskanal 423, die sich in Richtung auf die entgegengesetzten Wände von der Einspritzöffnung 328, gezeigt in 2, erstrecken. Wie gezeigt, sind die hervorstehenden Strömungskanäle Extrusionen, die sich in Richtung auf die Seitenwände (304 und 308) erstrecken und seitlich das Gehäuse 302 überspannen. Zusätzlich sind die hervorstehenden Strömungskanäle zwischen der ersten und zweiten Trennwand (402 und 404) platziert. Es sind jedoch andere Strömungskanalpositionen möglich. Es ist offensichtlich, dass die hervorstehenden Strömungskanäle dabei helfen, den Fluss während der Formung aufgrund des Anstiegs im Querschnitt des Strömungskanals auszugleichen. Auf diese Weise kann der Strömungskanal einen erhöhten Betrag an Polymerschmelze zu einem Teil der Form, der von der Einspritzöffnung beabstandet ist, bereitstellen. Insbesondere erhöhen die hervorstehenden Strömungskanäle die Menge der Polymerschmelze, die während der Formung an die Wände (304 und 310) sowie die Trennwand 402 zugeführt wird. Das spezielle Layout ist sehr von der in Betracht gezogenen Anwendung abhängig und kann unter Verwendung von Simulationswerkzeugen, wie beispielsweise Moldflow, festgelegt werden. 5 zeigt eine Schnittdarstellung der hervorstehenden Strömungskanäle 422 und 423. Wie gezeigt, haben die hervorstehenden Strömungskanäle eine Dicke (t₃), die größer ist als die Dicke (t₂) von einem Abschnitt des oberen Teils 312, der die hervorstehenden Strömungskanäle umgibt. Bei einigen Beispielen kann das Verhältnis zwischen t₂ und t₃ mehr als 60 sein. Die hervorstehenden Strömungskanäle 422 und 423 können mit den Rippen 424 gekoppelt sein, die sich mindestens teilweise um eine Peripherie einer internen Kammer erstrecken, die durch die Trennwand 402 und die externen Seitenwände (304, 306 und 310) definiert ist. Auf diese Weise queren die Rippen die dritte interne Kammer 410.
Speziell konvergieren die Rippen und die hervorstehenden Strömungskanäle (422 und 423) an der Trennwand 402, die den internen Hohlraum 401 überspannt. Die Rippen sind vor dem Einspritzöffnungspunkt 328 positioniert, der in der 2 gezeigt wird, und entfernt vom vertieften Flussunterbrecher 420 beabstandet. Zusätzlich erstrecken sich die Rippen zwischen einer Wand 425, die im oberen Teil 312 und den externen Seitenwänden 304, 306 und 310 enthalten ist. Eine Seitenansicht der Rippen ist in 6 gezeigt. Wie gezeigt, haben die Rippen eine Krümmung. Bei einigen Beispielen kann die Krümmung kreisförmig sein. Bei anderen Beispielen sind jedoch andere Geometrien möglich. Die Rippen sind so konfiguriert, dass sie den Fluss während der Formung erhöhen und eine strukturelle Steifigkeit für den Behälter bereitstellen. Auf diese Weise wird während der Formung ein größerer Betrag an Polymerschmelze an die externen Seitenwände 304, 306 und 310 bereitgestellt. Es ist offensichtlich, dass die Rippen auch die strukturelle Unversehrtheit des Kohlebehälters erhöhen können, was die Wahrscheinlichkeit des Behälter-Langlebigkeitsversagens aufgrund von erhöhtem Innendruck verringert. Des Weiteren ist es offensichtlich, dass die Einspritzöffnung 328 zwischen dem vertieften Flussunterbrecher 420 und den Rippen 424 platziert ist.
Die Geometrie (z. B. Größe, Form) des vertieften Flussunterbrechers, der hervorstehenden Strömungskanäle und der Rippen kann ausgewählt werden, um die Druckdifferenz der Polymerschmelze im Kohlebehälter während der Formung zu reduzieren. Insbesondere kann die Breite des vertieften Flussunterbrechers erhöht werden, um den Fluss während der Formung zu erhöhen, wodurch der Betrag der Polymerschmelze verringert wird, der an die Seitenwand 310 während der Formung bereitgestellt wird. Des Weiteren können die Höhe und die Breite der Rippen hinsichtlich des erhöhten Betrags an Polymerschmelze zu den externen Seitenwänden 304, 306 und 310 während der Formung erhöht werden. Die Größe und Geometrie der Rippen kann basierend auf der Größe und Geometrie des Kohlebehältergehäuses ausgewählt werden. Beispielsweise kann die Größe der Rippen erhöht werden, wenn die Breite der externen Seitenwände, die an die Rippen angrenzen, erhöht wird. Desgleichen kann die Größe der Rippen verringert werden, wenn die Größe der externen Seitenwände, die an die Rippen angrenzen, verringert wird. Bei einigen Beispielen sollten die Rippen 424 1/2 bis 2/3 der Nennwanddicke und kleiner als 3-mal die Dicke in der Höhe sein. Weiter können bei einigen Beispielen die Rippen eine Abschrägung von 1 Grad aufweisen. Es ist offensichtlich, dass eine übermäßige Rippendicke eine Schrumpfung fördern kann. Des Weiteren kann eine übermäßige Rippenhöhe mit Abschrägung dünne Abschnitte erzeugen, die eine ausgedehnte Zykluszeit erfordern und die Teilekosten erhöhen. Es ist offensichtlich, dass die Position und Geometrie des vertieften Flussunterbrechers 420, der hervorstehenden Strömungskanäle (422 und 423) und der Rippen 424 so ausgewählt werden können, dass die Druckdifferenz zwischen einem ersten und einem zweiten Bereich im Kohlebehälter während der Formung verringert wird. Des Weiteren ist es offensichtlich, dass eine Polymerschmelze (z. B. flüssiges Polymer) während der Formung die zwei Trennwände sowie die externe Seitenwand 310 vor dem Erreichen der externen Seitenwand 306 erreichen kann, wenn der vertiefte Flussunterbrecher, die hervorstehenden Strömungskanäle und die Rippen im Kohlebehälter nicht enthalten sind. Deshalb entwickelt sich eine Druckunausgeglichenheit in der Formung, die die Kerne ermüden sowie die Wahrscheinlichkeit von Fabrikationsfehlern, wie beispielsweise dünne Wände, Einfallstellen, Kurzschüsse usw., erhöhen kann.
7 zeigt eine Ansicht der Unterseite des Kohlebehälters 210, wenn er montiert ist, und 8 zeigt eine Form 900 zur Formung des in den 2–7 gezeigten Kohlebehälters. Es ist offensichtlich, dass eine Polymerschmelze in die Form 900 durch eine Öffnung eingespritzt werden kann, um den in den 2–7 gezeigten Kohlebehälter zu bilden. Es ist offensichtlich, dass die Langlebigkeit der Form wie oben beschrieben erhöht werden kann, wenn die Form 900 verwendet wird, um den Kohlebehälter 210 zu erzeugen.
9 zeigt ein Verfahren 1000 für die Herstellung eines vollständig geformten Kohlebehälters. Das Verfahren 1000 kann anhand der oben beschriebenen Systeme und Komponenten ausgeführt werden. Jedoch kann das Verfahren 1000 bei anderen Ausführungsformen durch andere geeignete Systeme und Komponenten implementiert werden.
Bei 1002 umfasst das Verfahren zuerst Polymerschmelze von einer Einspritzöffnung zu einem Hohlraum fließen zu lassen, der einen vertieften Flussunterbrecher positioniert hinter der Einspritzöffnung definiert, wobei die Einspritzöffnung zwischen einer ersten und einer zweiten Trennwand platziert ist. Wie zuvor beschrieben, kann der vertiefte Flussunterbrecher gebogen sein. Bei 1004 umfasst das Verfahren weiter Polymerschmelze vom Hohlraum, der den vertieften Flussunterbrecher definiert, zu einem Hohlraum, der mit einer Dampfeinlass- und -auslassöffnung verbunden ist und eine erste externe Seitenwand definiert, die in einem Gehäuse des Kohlebehälters enthalten ist, fließen zu lassen.
Bei 1006 umfasst das Verfahren, Polymerschmelze von der Einspritzöffnung in einen Hohlraum fließen zu lassen, der hervorstehende Strömungskanäle definiert, die ein Gehäuse des Kohlebehälters seitlich überspannen. Bei 1008 umfasst das Verfahren, Polymerschmelze vom Hohlraum, der die hervorstehenden Strömungskanäle definiert, zu einem Hohlraum, der eine Vielzahl von Rippen definiert, die sich zwischen drei externen Seitenwänden erstrecken, die im Gehäuse des Kohlebehälters und einem oberen Teil des Kohlebehälters enthalten sind, fließen zu lassen. Wie zuvor beschrieben, können die Rippen zwischen drei externen Seitenwänden des Gehäuses und einem oberen Teil des Gehäuses positioniert werden, und die Rippen und der erste und zweite Strömungskanal können an der ersten Trennwand konvergieren. Auf diese Weise kann der Fluss der Polymerschmelze in einem ersten Teil des Behälters reduziert und in einem zweiten Teil des Behälters durch die Flussausgleichfunktionen (d. h. vertiefter Flussunterbrecher und Rippen) erhöht sein, wodurch die Druckdifferenz zwischen dem ersten und zweiten Teil des Behälters während der Formung verringert wird. Die Langlebigkeit der Form wird erhöht, während Fabrikationsfehler verringert werden (z. B. dünne Wand, Einfallstellen usw.), die durch Druckdifferenzen innerhalb der Form verursacht sind. Des Weiteren können die Rippen auch die strukturelle Unversehrtheit des Kohlebehälters erhöhen, was die Wahrscheinlichkeit des Strukturversagens oder der Verschlechterung aufgrund von erhöhten Drücken verringert.
Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren ermöglichen, dass die Druckdifferenz zwischen verschiedenen Stellen innerhalb der Form während der Formung verringert wird, wodurch die Beanspruchung an der Form sowie die Wahrscheinlichkeit von Fabrikationsfehlern innerhalb der Form verringert werden. Auf diese Weise können die Herstellungskosten des Kohlebehälters verringert werden.
Es ist offensichtlich, dass die Konfigurationen und/oder Herangehensweisen, die hier beschrieben werden, in der Art beispielhaft sind, und dass diese speziellen Ausführungsformen oder Beispiele nicht in einem begrenzenden Sinn zu betrachten sind, da es zahlreiche Variationen geben kann. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Subkombinationen der verschiedenen Merkmale, Funktionen, Handlungen und/oder hier offenbarten Eigenschaften wie auch jegliche Äquivalente davon.

Claims

Ein vollständig geformter Kohlebehälter, umfassend: ein Gehäuse einschließlich vier externer Seitenwände und einem oberen Teil, der mindestens teilweise einen internen Hohlraum umschließt, der mit einer Dampfeinlass- und -auslassöffnung verbunden ist, wobei der obere Teil einen vertieften Flussunterbrecher positioniert hinter einer Einspritzöffnung umfasst, und einen ersten und zweiten hervorstehenden Strömungskanal, der angrenzend an die Einspritzöffnung positioniert ist und seitlich das Gehäuse überspannt.
Vollständig geformter Kohlebehälter nach Anspruch 1, wobei der vertiefte Flussunterbrecher eine Dicke aufweist, die kleiner als ein Abschnitt des oberen Teils ist, der den vertieften Flussunterbrecher umgibt, und die hervorstehenden Strömungskanäle weisen eine Dicke auf, die größer ist als ein Abschnitt des oberen Teils, der die hervorstehenden Strömungskanäle umgibt.
Vollständig geformter Kohlebehälter nach Anspruch 1, wobei der vertiefte Flussunterbrecher gebogen ist.
Vollständig geformter Kohlebehälter nach Anspruch 1, weiter umfassend Rippen, die mindestens einen Teil von drei der Seitenwände vor der Einspritzöffnung queren.
Vollständig geformter Kohlebehälter nach Anspruch 4, wobei sich die Rippen zwischen dem oberen Teil und den mindestens drei Seitenwänden erstrecken.
Vollständig geformter Kohlebehälter nach Anspruch 5, wobei die Rippen und die hervorstehenden Strömungskanäle an einer Trennwand, die den internen Hohlraum überspannt und den internen Hohlraum in eine erste und zweite Kammer einteilt, konvergieren.
Vollständig geformter Kohlebehälter nach Anspruch 1, wobei der Kohlebehälter eine erste und zweite Trennwand umfasst und die Einspritzöffnung zwischen der ersten und zweiten Trennwand platziert ist.
Vollständig geformter Kohlebehälter nach Anspruch 7, wobei der vertiefte Flussunterbrecher und der erste und zweite hervorstehende Strömungskanal zwischen der ersten und zweiten Trennwand platziert sind.
Vollständig geformter Kohlebehälter nach Anspruch 7, wobei die erste und zweite Trennwand parallel zu einer externen Seitenwand sind, die an die Dampfeinlassöffnung und die Dampfauslassöffnung angrenzt.
Vollständig geformter Kohlebehälter nach Anspruch 1, wobei die Rippen entfernt vom vertieften Flussunterbrecher beabstandet sind.