DE19535413C1 - Tube-like nozzle for connection to vessel of HDPE with thermoplastic part - Google Patents
Tube-like nozzle for connection to vessel of HDPE with thermoplastic partInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen rohrartigen Stut zen zum Anschließen an einer Öffnung eines Behälters aus überwiegend HDPE (high density polyethylene) mit einem ersten Teil, der thermoplastisches Material auf weist, einem zweiten Teil, der koaxial zwischen dem ersten Teil und dem Rand der Öffnung des Behälters an geordnet ist und thermoplastisches Material aufweist, das stoffschlüssig mit dem ersten Teil durch Anspritzen verbunden ist, und einem zwischen dem zweiten Teil und dem Rand der Öffnung des Behälters koaxial angeordneten dritten Teil, der mit dem zweiten Teil und dem Behälter stoffschlüssig verbunden ist.The invention relates to a tubular mare zen for connection to an opening of a container made mainly of HDPE (high density polyethylene) a first part, the thermoplastic material has a second part which is coaxial between the first part and the edge of the opening of the container is ordered and has thermoplastic material, that integrally with the first part by injection molding is connected, and one between the second part and the edge of the opening of the container arranged coaxially third part, the one with the second part and the container is cohesively connected.
In der deutschen Patentschrift DE 42 39 909 C1 ist ein solcher Stutzen beschrieben. Bei diesem Stutzen ist auch das Material des dritten Teils so gewählt, daß es sich sowohl mit dem des zweiten Teils als auch dem des Behälters verschweißen läßt.In the German patent DE 42 39 909 C1 is a such nozzle described. With this neck is also the material of the third part is chosen so that it deal with both that of the second part and that of the Can weld container.
Die Verbindung der dritten Teile hält dennoch nicht al len Belastungskräften stand, insbesondere bei solchen Behältern, die im Automobilbau, beispielsweise als Kraftstofftank, verwendet werden und hohen Stoßbela stungen, wie bei einem Unfall, ausgesetzt sein können.The connection of the third parts does not stop al loads, especially with such Containers used in automotive engineering, for example as Fuel tank, used and high shock load such as an accident.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen rohr artigen Stutzen zum Anschließen an einer Öffnung eines Behälters aus überwiegend HDPE anzugeben, bei dem die Verbindung der Teile untereinander und höheren Bela stungen Stand hält.The invention has for its object a tube like connector for connecting to an opening of a Specify container from predominantly HDPE, in which the Connection of the parts to each other and higher bela stances withstands.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß der er ste Teil und der dritte Teil formschlüssig verbunden sind.The solution according to the invention is that he most part and the third part are positively connected are.
Bei dieser Lösung können die Materialien der drei Teile so gewählt werden, daß ihre Berührungsflächen eine sehr feste Schweißverbindung eingehen. Das gleiche gilt für die Verbindung zwischen den Materialien des dritten Teils und des Behälters. Die formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten und dem dritten Teil sorgt sodann für einen zusätzlichen Zusammenhalt aller drei Teile. Die Verbindung der drei Teile hält mithin höheren Bela stungen stand.With this solution, the materials of the three parts be chosen so that their contact surfaces a very make a firm weld. The same applies the connection between the materials of the third Part and the container. The positive connection then between the first and the third part for an additional cohesion of all three parts. The connection of the three parts therefore holds higher bela stands.
Auch der zweite Teil und der dritte Teil können form schlüssig miteinander verbunden sein, um den Zusammen halt der Teile zu steigern.The second part and the third part can also form to be conclusively connected to each other stop increasing the parts.
Der erste und der dritte Teil können dadurch form schlüssig verbunden sein, daß Vorsprünge des einen die ser beiden Teile durch Öffnungen im zweiten Teil hin durch bis hinter eine Hinterschneidung des anderen je ner beiden Teile greifen. Hierbei ergibt sich auf ein fache Weise eine formschlüssige Verbindung aller drei Teile.The first and third parts can thereby form be conclusively connected that the projections of the one these two parts through openings in the second part through to behind an undercut of each other grab both parts. This results in a a positive connection of all three Parts.
Die Vorsprünge können durch Öffnungen im dritten Teil hindurchragen, die zu den Hinterschneidungen führen.The projections can be made through openings in the third part protrude through, which lead to the undercuts.
Sodann können die stoffschlüssig verbundenen Flächen des ersten, zweiten und dritten Teils profiliert sein, um auch in radialer Richtung eine möglichst hochbelast bare formschlüssige Verbindung zu erzielen.Then the cohesively connected surfaces the first, second and third part should be profiled, in order to load as much as possible even in the radial direction to achieve a clear positive connection.
Eine sehr feste Schweißverbindung läßt sich dadurch erreichen, daß für die Volumenfließindizes MVI₂ bis MVI₄ der thermoplastischen Materialien des zweiten und drit ten Teils und des Behälters folgende Beziehung gilt: MVI₄ < MVI₃ < MVI₂ oder MVI₃ = MVI₂ < MVI₄ oder MVI₃ = MVI₂ < MVI₄ und MVI₄ ≈ MVI₃, jeweils bei einer Temperatur von 190°C und einer vorbestimmten Belastung gemessen, wobei MVI₂ der Volumenfließindex des thermoplastischen Mate rials des zweiten Teils, MVI₃ der Volumenfließindex des thermoplastischen Materials des dritten Teils und MVI₄ der Volumenfließindex des thermoplastischen Materials des Behälters ist.This enables a very firm welded connection achieve that for the volume flow indices MVI₂ to MVI₄ the thermoplastic materials of the second and third The following relationship applies to the part and the container: MVI₄ <MVI₃ <MVI₂ or MVI₃ = MVI₂ <MVI₄ or MVI₃ = MVI₂ <MVI₄ and MVI₄ ≈ MVI₃, each at a temperature of 190 ° C and a predetermined load measured, wherein MVI₂ the volume flow index of the thermoplastic mate rials of the second part, MVI₃ the volume flow index of thermoplastic material of the third part and MVI₄ the volume flow index of the thermoplastic material of the container.
Der dritte Teil kann an der Außenseite des Behälters angeschweißt sein. An dieser Stelle läßt sich die Schweißverbindung auf einfache Weise durch Heizelement- Schweißen erzielen. Hierbei kann eine bis über die Schmelztemperatur der Materialien des dritten Teils und des Behälters erwärmtes Heizelement in Form einer Plat te zwischen dem dritten Teil und der Außenseite des Behälters berührungslos angeordnet und nach Erweichen der dem Heizelement zugekehrten Flächen des dritten Teils und des Behälters herausgezogen werden, um dann die erweichten Flächen des dritten Teils und des Behäl ters aneinanderzudrücken und aushärten zu lassen.The third part can be on the outside of the container be welded on. At this point, the Welding connection in a simple way by heating element Achieve welding. Here one can go over the Melting temperature of the materials of the third part and the heated heating element in the form of a plat te between the third part and the outside of the Container arranged without contact and after softening the surfaces of the third facing the heating element Part and the container are then pulled out the softened surfaces of the third part and the container press against each other and allow to harden.
Der zweite Teil kann auf einfache Weise am dritten Teil angespritzt sein.The second part can be easily done on the third part be injected.
Desgleichen kann der erste Teil am zweiten und dritten Teil angespritzt sein. Likewise, the first part on the second and third Molded part.
Vorzugsweise ist die Kriechneigung des Materials des ersten Teils kleiner als die des Materials des dritten Teils gewählt. Auf diese Weise kann der erste Teil mit einer Fluidleitung durch eine Kupplung, insbesondere Schnellkupplung mit Dichtung, vorzugsweise O-Ringdich tung, auch unter hohem Einspanndruck, fest und dicht verbunden werden, ohne daß die Verbindung zwischen der Fluidleitung und dem ersten Teil des Stutzens undicht wird, weil die Kriechneigung des Materials des ersten Teils unabhängig von der des zweiten Teils so gering wie möglich gehalten werden kann. Umgekehrt kann die Kriechneigung des Materials des dritten Teils wesent lich höher als die des Materials des ersten Teils sein, solange das Material des dritten Teils mit dem des Be hälters, mit dem das dem zweiten Teil abgekehrte Ende des dritten Teils verschweißt werden soll, kompatibel ist und sich mit diesem verschweißen läßt.Preferably, the tendency of the material to creep first part smaller than that of the material of the third Partly chosen. In this way, the first part with a fluid line through a coupling, in particular Quick coupling with seal, preferably O-ring seal tion, even under high clamping pressure, tight and tight be connected without the connection between the Fluid line and the first part of the nozzle is leaking is because of the creep tendency of the material of the first Part so small regardless of that of the second part can be kept as possible. Conversely, the Creep tendency of the material of the third part is essential be higher than that of the material of the first part, as long as the material of the third part with that of the Be with which the end facing away from the second part the third part to be welded, compatible is and can be welded to it.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem zweiten Teil um einen Haftvermittler, der eine stoffschlüssige Verbin dung des ersten und des dritten Teils ermöglicht.The second part is preferably an adhesion promoter, which is a cohesive connection of the first and third parts.
Das Material des zweiten Teils kann überwiegend HDPE aufweisen, das mit Maleinsäureanhydrid gepfropft ist. Es läßt sich dann leicht mit dem ersten und dritten Teil verschweißen, da das Material des dritten Teils ebenfalls überwiegend HDPE enthält.The material of the second part can mainly be HDPE have grafted with maleic anhydride. It can then be easily done with the first and third Weld part as the material of the third part also predominantly contains HDPE.
Der thermoplastische Kunststoff des ersten Teils kann mit Vorteil eines der folgenden Materialien aufweisen: Polyamid, Polyester, Polyacetal, Polyolefin, aliphati sches Polyketon, Polyphenylensulfid oder Fluorthermo plast.The thermoplastic of the first part can advantageously have one of the following materials: Polyamide, polyester, polyacetal, polyolefin, aliphati cal polyketone, polyphenylene sulfide or fluorotherm plast.
Zusätzlich kann das thermoplastische Material des er sten Teils mit Mineral- oder Glasfasern oder Glaskugeln verstärkt sein.In addition, the thermoplastic material of the he Mostly with mineral or glass fibers or glass balls be reinforced.
Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachste hend anhand der Zeichnung eines bevorzugten Ausfüh rungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:The invention and its developments will be next Based on the drawing of a preferred embodiment Example described in more detail. Show it:
Fig. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen rohrartigen Stutzen, der mit einem nur teilweise dargestellten Behälter verbunden ist, Fig. 1 shows a section through an inventive tubular nozzle which is connected to an only partially shown tank,
Fig. 2 den Schnitt II-II der Fig. 1 und Fig. 2 shows the section II-II of Fig. 1 and
Fig. 3 den Schnitt III-III der Fig. 1. Fig. 3 shows the section III-III in FIG. 1.
Der dargestellte Stutzen besteht aus einem ersten Teil 1, einem zweiten Teil 2 und einem dritten Teil 3, die untereinander stoff- und formschlüssig verbunden sind. Der dritte Teil 3 ist ferner mit einem nur teilweise dargestellten Behälter 4 für Kraftstoffe, d. h. einen Benzintank eines Kraftfahrzeugs, verbunden.The nozzle shown consists of a first part 1 , a second part 2 and a third part 3 , which are connected to each other in a material and positive manner. The third part 3 is also connected to a container 4 for fuels, only partially shown, ie a gasoline tank of a motor vehicle.
Der erste Teil 1 enthält einen thermoplastischen haf tungsmodifizierten Kunststoff mit geringer Kriechnei gung, vorzugsweise eines oder mehrere der Polyamide PA4.6, PA6, PA6.6, PA11 und PA12 oder andere Copolyami de. Statt dessen kann er auch ein Polyester, z. B. PBT (Polybutylenterephtalat) oder PET (Polyethylenterephta lat) oder ein Polyacetal oder ein aliphatisches Polyke ton oder ein verstärktes Polyolefin oder PPS (Polyphe nylensulfid) oder ein Fluorthermoplast enthalten. Zu sätzlich kann er Glas- oder Mineralfasern oder kleine Glaskugeln enthalten.The first part 1 contains a thermoplastic adhesion-modified plastic with low creep tendency, preferably one or more of the polyamides PA4.6, PA6, PA6.6, PA11 and PA12 or other copolyamides. Instead, it can also be a polyester, e.g. B. PBT (polybutylene terephthalate) or PET (polyethylene terephthalate lat) or a polyacetal or an aliphatic polyke clay or a reinforced polyolefin or PPS (polyphenylene sulfide) or contain a fluorothermoplastic. In addition, it can contain glass or mineral fibers or small glass balls.
Der zweite Teil 2 ist ein Haftvermittler, der überwie gend ein mit Maleinsäureanhydrid gepfropftes HDPE (high density polyethylene), aber keine Verstärkung aufweist.The second part 2 is an adhesion promoter, which predominantly has an HDPE (high density polyethylene) grafted with maleic anhydride, but has no reinforcement.
Der dritte Teil 3 enthält ebenfalls überwiegend HDPE. The third part 3 also contains predominantly HDPE.
Auch der Behälter 4 besteht überwiegend aus HDPE.The container 4 also consists predominantly of HDPE.
Im Verhältnis zueinander bildet der zweite Teil 2 einen Haftvermittler zwischen den Teilen 1 und 3. Der Teil 1 hat eine geringere Kriechneigung als der Teil 3.In relation to one another, the second part 2 forms an adhesion promoter between parts 1 and 3 . Part 1 has a lower tendency to creep than part 3 .
Um die Teile 1 und 3 durch den Teil 2 und den Teil 3 mit dem Behälter 4 fest zu verschweißen, sind die Volu menfließindizes der Materialien der Teile 2 und 3 und des Behälters 4 wie folgt gewählt: MVI₄ < MVI₃ < MVI₂ oder MVI₃ = MVI₂ < MVI₄ oder MVI₃ = MVI₂ < MVI₄ und MVI₄ ungefähr MVI₃, jeweils bei einer Temperatur von 190°C und vorbestimmten Belastung gemessen, wobei MVI₂ der Volumenfließindex des thermoplastischen Materials des zweiten Teils 2, MVI₃ der Volumenfließindex des thermo plastischen Materials des dritten Teils 3 und MVI₄ der Volumenfließindex des thermoplastischen Materials des Behälters 4 ist.In order to weld parts 1 and 3 through part 2 and part 3 to container 4 , the volume flow indices of the materials of parts 2 and 3 and container 4 are chosen as follows: MVI₄ <MVI₃ <MVI₂ or MVI₃ = MVI₂ <MVI₄ or MVI₃ = MVI₂ <MVI₄ and MVI₄ approximately MVI₃, each measured at a temperature of 190 ° C and a predetermined load, where MVI₂ is the volume flow index of the thermoplastic material of the second part 2 , MVI₃ is the volume flow index of the thermoplastic material of the third part 3 and MVI₄ is the volume flow index of the thermoplastic material of the container 4 .
Der Behälter 4 wird durch Blasformen hergestellt. Sein Material hat eine hohe Viskosität mit hoher Spannungs rißbeständigkeit und hoher mechanischer Festigkeit. Sein Volumenfließindex MVI₄, gemessen nach DIN 53 735 als Maß für die Schmelzviskosität, d. h. diejenige Mate rialmenge, die in 10 Minuten unter der Wirkung einer festgelegten Kraft durch eine genormte Düse extrudiert wird, beträgt 0,1 ml/10 min bei 190°C und einer Bela stung mit 2,16 kg und 0,46 ml/10 min bei 190°C und ei ner Belastung mit 5 kg und 7 bis 9 ml/10 min bei 190°C und einer Belastung mit 21,6 kg.The container 4 is made by blow molding. Its material has a high viscosity with high stress crack resistance and high mechanical strength. Its volume flow index MVI₄, measured according to DIN 53 735 as a measure of the melt viscosity, ie the amount of material that is extruded through a standardized nozzle in 10 minutes under the action of a specified force, is 0.1 ml / 10 min at 190 ° C and a load of 2.16 kg and 0.46 ml / 10 min at 190 ° C and a load of 5 kg and 7 to 9 ml / 10 min at 190 ° C and a load of 21.6 kg.
Der Volumenfließindex MVI₃ des thermoplastischen Mate rials des dritten Teils sollte nur geringfügig größer als der des Materials des Behälters 4 sein, um zu ver hindern, daß das Material des dritten Teils 3, dessen Volumen sehr viel kleiner als das des Materials des Behälters 4 ist, bei einer Schweißtemperatur von über 200°C unter Verwendung eines Heizelements zwischen dem Teil 3 und dem Behälter 4 zu stark schmilzt, bevor der Teil 3 - nach dem Entfernen des Heizelements - an den Behälter 4 gepreßt werden kann, um den Teil 3 und den Behälter 4 miteinander zu verschweißen.The volume flow index MVI₃ of the thermoplastic mate rials of the third part should be only slightly larger than that of the material of the container 4 in order to prevent the material of the third part 3 , the volume of which is very much smaller than that of the material of the container 4 , at a welding temperature of over 200 ° C using a heating element between the part 3 and the container 4 melts too much before the part 3 - after removing the heating element - can be pressed against the container 4 , around the part 3 and the container 4 to be welded together.
Der Teil 3 hat auf Seiten des Teils 2 eine Profilierung in Form eines abgestuften Durchmessers und einen radial nach innen ragenden Flansch 5, der mit einer umlaufen den Nut 6 auf Seiten des Behälters 4 versehen ist, in die gleichmäßig über den Umfang verteilte, den Flansch 5 axial durchsetzende Öffnungen 7 münden. An die im Durchmesser abgestufte, dem Behälter 4 abgekehrte Stirnfläche des Teils 3 ist der Teil 2 unter Verwendung eines Formwerkzeugs angespritzt, so daß seine beiden Stirnflächen ebenfalls im Durchmesser entsprechend der Stirnfläche des Teils 3 abgestuft sind und er ebenfalls mit Öffnungen 8 versehen ist, die mit den Öffnungen 7 im Flansch 5 des Teils 3 fluchten. Am Teil 2 wird der Teil 1 unter Verwendung eines Formwerkzeugs ange spritzt, so daß er die Öffnungen 8 und 7 axial durch setzende, zylindrische Vorsprünge 9 bildet, die bis in die Nut 6 ragen und eine durch den Boden der Nut 6 ge bildete Hinterschneidung 10 mittels eines die Vorsprün ge 9 verbindenden Rings 11 untergreifen.The part 3 has on the part 2 a profile in the form of a stepped diameter and a radially inwardly projecting flange 5 , which is provided with a circumferential groove 6 on the side of the container 4 , in the evenly distributed over the circumference, the flange 5 axially penetrating openings 7 open. To the graduated in diameter, the container 4 facing end face of part 3 , part 2 is molded using a molding tool, so that its two end faces are also graduated in diameter corresponding to the end face of part 3 and it is also provided with openings 8 which aligned with the openings 7 in the flange 5 of part 3 . On part 2 , part 1 is injected using a molding tool, so that it forms the openings 8 and 7 axially through settling, cylindrical projections 9 which protrude into the groove 6 and an undercut 10 formed by the bottom of the groove 6 reach under by means of a ring 11 connecting the projections 9 .
Die Teile 1 bis 3 sind auf diese Weise stoffschlüssig und zusätzlich sowohl in axialer als auch in radialer Richtung formschlüssig verbunden.The parts 1 to 3 are in this way cohesive and additionally positively connected both in the axial and in the radial direction.
Die Schweißverbindung zwischen dem Teil 3 und der Au ßenseite des Behälters 4 am Rand einer Behälteröffnung 12 wird erst ausgeführt, nachdem die Teile 1 bis 3 mit einander verbunden sind. The welded connection between the part 3 and the outside of the container 4 at the edge of a container opening 12 is only carried out after the parts 1 to 3 are connected to one another.
Der Teil 1 ist am freien Ende mit einer umlaufenden Halterippe 13 versehen, über die ein Schlauch auf den abgewinkelten Endabschnitt 14 des Teils 1 aufgeschoben werden kann, um dann mittels einer Schlauchklemme befe stigt zu werden. Alternativ kann auch eine Steckkupp lung mit daran befestigtem Schlauch oder ein relativ steifer Kunststoff-Schlauch ohne Klemme auf den Endab schnitt 14 aufgesteckt werden.The part 1 is provided at the free end with a circumferential retaining rib 13 , via which a hose can be pushed onto the angled end section 14 of the part 1 , in order to then be fixed by means of a hose clamp. Alternatively, a plug-in coupling with attached hose or a relatively rigid plastic hose without clamp can be attached to the end section 14 .
Die Verbindung der Teile 1 bis 3 untereinander und auch des Teils 3 mit dem Behälter 4 hält sehr hohen Kräften stand, wie sie beispielsweise bei einem Benzintank in einem Kraftfahrzeug, z. B. bei einem Unfall, auftreten können.The connection of parts 1 to 3 with each other and also part 3 with the container 4 withstands very high forces, such as those found in a gas tank in a motor vehicle, e.g. B. in an accident.
Wegen der geringeren Kriechneigung des Materials des Teils 1 als der des Materials des Teils 3 wird es auch unter dem hohen Einspanndruck einer Schlauchklemme im Laufe der Zeit seine Form weitgehend beibehalten und die Verbindung zwischen Schlauch und Stutzen aus diesem Grund nicht undicht werden.Because of the lower tendency of the material of part 1 to creep than that of the material of part 3 , even under the high clamping pressure of a hose clamp, it will largely retain its shape over time and the connection between hose and connection piece will not leak for this reason.
Claims (15)
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