DE19951662A1 - Verfahren zur Herstellung eines Fluiddurchgangsformelements aus Kunstharz - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines Fluiddurchgangsformelements aus KunstharzInfo
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Abstract
Zur Herstellung eines Fluiddurchgangsformelementes durch Erwärmen und Verbinden von Durchgangselementen aus thermoplastischem Kunstharz wird ein Verfahren vorgeschlagen, mit dem die Form der Fluiddurchgänge und der Fluiddurchgangsformelemente trotz der Erwärmung im wesentlichen auf vorbestimmte Abmaße festgelegt werden kann. Bei diesem Verfahren werden zur Verbindung von Durchgangselementen aus thermoplastischem Kunstharz Fluiddurchgänge, die durch Öffnungen oder Nuten in Verbindungsflächen zwischen den Durchgangselementen gebildet werden, ausgebildet, indem eine erwartete Schrumpfung der Durchgänge vorab gestattet wird, so dass sie beim Erwärmen und Verbinden der Durchgangselemente durch die Schrumpfung mit einer vorbestimmten Querschnittsform ausgebildet werden. Die Durchgangselemente werden in eine Form eingesetzt, die in einem Zustand abgedichtet wird, in dem die Verbindungsflächen gegeneinander gepresst werden, und dann erhitzt und erweicht. Die Verformung der Durchgangselemente in einer Richtung senkrecht zu den Verbindungsflächen wird durch die geschlossene Form behindert. Ein Fließen des Materials, das durch die durch die Erhitzung der Durchgangselemente und das gegeneinander Pressen der Verbindungsflächen bewirkte Expansion der Durchgangselemente erzeugt wird, wird im wesentlichen durch die Schrumpfung der Fluiddurchgänge absorbiert.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur
Herstellung eines Fluiddurchgangsformelements durch Verbinden
wenigstens zweier Durchgangselemente, die aus einem thermopla
stischen Kunstharz, beispielsweise Methacrylharz, hergestellt
sind.
Bei einem Element zur Bildung eines Fluiddurchgangs, wie einem
Verteiler, in dem eine Vielzahl von Magnetventilen (Solenoid
ventilen) für die Steuerung der Zufuhr und des Ablasses von
unter Druck stehender Luft angeordnet und installiert sind,
wird ein Fluiddurchgangsformelement dadurch gebildet, dass ein
Methacrylharz oder anderes lichtdurchlässiges Kunstharz
verwendet wird, um einen komplizierten Durchgang einfach
auszubilden oder um ein durch einen Durchgang fließendes Fluid
darin sichtbar zu machen. Dies ist beispielsweise aus den US-
Patenten Nr. 4,875,956, 4,999,069 oder 5,041,181 bekannt. Ein
derartiges Fluiddurchgangsformelement wird gebildet, indem
wenigstens zwei Durchgangselemente mit einer Vielzahl von
Verbindungsflächen, die miteinander zur Bildung komplizierter
Fluiddurchgänge verbunden sind, verwendet werden. Fluiddurch
gänge, die durch in Verbindung stehende Öffnungen oder Nuten
zwischen einem Paar von Durchgangselementen gebildet sind,
sind an Verbindungsflächen der oben genannten Durchgangs
elemente vorgesehen.
Ein solches Fluiddurchgangsformelement ist leichter als ein
Magnetventilverteiler, der herkömmlicherweise verwendet wurde,
und zeigt eine Chemikalienstabilität, so dass er für Fluid
durchgänge geeignet ist, die für medizinischen Behandlungen,
Chemikalien etc. benötigt werden. Wenn derartige Fluide aber
durch die Fluiddurchgangsformelemente hindurchgeführt werden,
können die Verbindungsflächen der oben genannten miteinander
verbundenen Durchgangselemente nicht über Klebstoffe verbunden
werden, die ein organisches Lösungsmittel aufweisen. Dies
liegt an der Befürchtung, dass sich ein organisches Lösungs
mittel in einem den Durchgang durchtretenden Fluid auflösen
kann. Aus diesem Grund sollten Durchgangselemente aus einem
thermoplastischen Kunstharz gebildet werden, das gegenüber
Chemikalien resistent ist. Die Verbindungsflächen der
Durchgangselemente sollten erhitzt und erweicht werden, um die
Durchgangselemente an den Verbindungsflächen durch Schmelzen
zu verbinden.
Wenn ein aus einem thermoplastischen Kunstharz geformtes Paar
von Durchgangselementen aber erhitzt und verbunden wird, ist
es notwendig, Fluiddurchgänge vorab durch Ausbilden von
miteinander in Verbindung stehenden Öffnungen oder Nuten in
den Verbindungsflächen der Durchgangselemente auszubilden, und
die Durchgangselemente vor dem Gegeneinanderdrücken der
Verbindungsflächen zu erhitzen und zu erweichen. Hierbei
schrumpfen aber die vorab ausgebildeten Fluiddurchgänge
aufgrund der Expansion des die Durchgangselemente bildenden
Kunstharzes, oder die Fluiddurchgänge verformen sich durch
externe Kräfte, die zum Verbinden der aus dem erweichten
Kunstharz gebildeten Durchgangselemente aufgebracht werden.
Somit treten Fälle auf, in denen die Fluiddurchgänge nicht
entsprechend ihrer gewünschten Gestaltung ausgebildet werden
können, ober die externe Gestaltung der Fluiddurchgangsform
elemente wird während des Erhitzungs- und Verbindungsprozesses
deformiert.
Somit sind Maßnahmen erforderlich, um ein Schrumpfen oder eine
Deformation der Fluiddurchgänge beim Erhitzen und Verbinden
der Durchgangselemente zu verhindern. Außerdem ist es
notwendig, die externe Gestalt der durch Verbinden der
Durchgangselemente hergestellten Fluiddurchgangsformelemente
nachzubearbeiten, um Magnetventile an den Befestigungsflächen
der Fluiddurchgangsformelemente anzubringen, Fluidleitungen
daran anzuschließen etc.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die Lösung des
oben beschriebenen Problems entwickelt und ihr liegt im
wesentlichen die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwic
keln, das es ermöglicht, einen Fluiddurchgang in einfacher
Weise mit Werten nahe den gewollten Werten (Abmaßen) auszu
bilden, eine externe Gestalt eines Fluiddurchgangsform
elementes im wesentlichen mit einer vorbestimmten Gestalt
auszubilden und nur einfache Bearbeitungsschritte zu er
fordern, wenn es notwendig ist, zur Herstellung eines
Fluiddurchgangsformelementes aus thermoplastischem Kunstharz
eine Nachbearbeitung vorzunehmen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die
Schaffung eines Herstellungsverfahrens für Fluiddurchgangs
formelemente, das ein Erwärmen mit relativ niedrigen Tempera
turen gestattet, wenn Durchgangselemente aus thermoplastischem
Kunstharz verbunden werden, um die Deformation während des
Verbindungsprozesses zu minimieren.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Fluiddurchgangs
formelementes vorgeschlagen, bei dem wenigsten zwei Durch
gangselemente aus thermoplastischem Kunstharz an Verbindungs
flächen miteinander verbunden werden. Das Verfahren weist
folgende Schritte auf: Ausbilden von Fluiddurchgängen, die aus
zwischen einem Paar von Durchgangselementen miteinander in
Verbindung stehenden Öffnungen oder Nuten bestehen, in den
verbindungsflächen zwischen den Durchgangselementen, Gestatten
einer Vorabschrumpfung der Durchgänge, so dass die Fluiddurch
gänge mit festgelegten geplanten Querschnitten durch Schrump
fen der Fluiddurchgänge während eines Erwärmungs- und
Verbindungsprozesses des Paares von Verbindungselementen
ausgeformt werden können, und Einsetzen der Durchgangselemente
in eine Form, wobei die Durchgangselemente an Verbindungs
flächen miteinander verbunden sind, Abdichten der Form während
die Verbindungsflächen in Kontakt miteinander gepreßt werden,
und Erwärmen und Erweichen der Verbindungsflächen, um sie
durch Schmelzen an den Verbindungsflächen miteinander zu
verbinden, wodurch eine Verbindung an den Verbindungsflächen
der Durchgangselemente erreicht wird. Beim Verbinden der
Durchgangselemente wird eine Deformation der Durchgangs
elemente in einer Richtung senkrecht zu den Verbindungsflächen
durch eine innere Oberfläche der abgedichteten Form einge
schränkt, und eine Fließkomponente eines aufgrund der durch
das Erwärmen der Durchgangselemente und des Kontaktpressens
der Verbindungsflächen bewirkten Expansion der Durchgangs
elemente erzeugten Materials wird entlang einer Oberfläche
parallel zu den Verbindungsflächen bewegt, um es im wesentli
chen durch Schrumpfen der Fluiddurchgänge zu absorbieren.
Bei dem Herstellverfahren für die Fluiddurchgangsformelemente
aus Kunstharz wird das genaue Einsetzen der Durchgangselemente
in die Form in wirksamer Weise dadurch erreicht, dass
Formteile in Kontakt mit den Durchgangselementen wenigstens
in einer Richtung, in der die an den Verbindungsflächen
miteinander verbundenen Durchgangselemente angeordnet sind
oder in einer Richtung parallel zu den Verbindungsflächen in
Kontakt mit den Durchgangselementen gepresst werden, um diese
dadurch zu befestigen. In diesem Fall kann die Kontaktpress
kraft zwischen den Verbindungsflächen der Durchgangselemente
zur Zeit des Abdichtens der Form durch eine Drehmomentspann
kraft eines Bolzens zur Befestigung eines oberen Formteiles
der Form eingestellt werden.
Wenn die Durchgangselemente unter Verwendung eines Methacryl
harzes gebildet werden, ist ein Einstellen einer Erwärmungs
temperatur zur Verbindung der Durchgangselemente auf 110 bis
130°C geeignet, um ein Schrumpfen oder eine Deformation der
Fluiddurchgänge zu vermeiden. Die Verwendung eines Gießmateri
als als Methacrylharz zur Bildung der Durchgangselemente ist
vorteilhaft, um die Richtungsabhängigkeit der Schrumpfung zu
reduzieren.
Außerdem ermöglicht die Verwendung eines lichtdurchlässigen
thermoplastischen Kunstharzes zur Bildung der Durchgangs
elemente die Sichtbarmachung einer die Durchgänge durch
tretenden Flüssigkeit.
Gemäß dem Herstellverfahren für Fluiddurchgangsformelemente
aus Kunstharz werden miteinander zwischen einem Paar von
Durchgangselementen in Verbindung stehende Öffnungen oder
Nuten mit einer Toleranz für ein erwartetes Schrumpfen
ausgebildet, die experimentell oder empirisch ermittelt wurde,
so dass durch die während des Erwärmungs- und Verbindungs
prozesses auftretende Schrumpfung der Fluiddurchgänge
Fluiddurchgänge mit vorbestimmten Querschnitten ausgebildet
werden können. Somit können die Fluiddurchgänge mit Werten
nahe den geplanten Werten eingestellt werden, auch wenn sich
die Fluiddurchgänge aufgrund einer Expansion eines Kunst
harzes, die beim Erwärmen und Verbinden der Durchgangselemente
auftritt, oder einer zum Verbinden auf ein erweichtes
Kunstharz aufgebrachten externen Kraft deformieren. Da die
durch die Öffnungen oder Nuten gebildeten Fluiddurchgänge
durch Lücken zwischen Formteilen in einer Form eine Verbindung
nach außen aufweisen, sollte bei einer Deformation der
Fluiddurchgänge keine Luft in den Fluiddurchgängen einge
schlossen werden, wodurch eine Deformation der Fluiddurchgänge
verhindert würde.
Außerdem wird die Verbindung der Durchgangselemente an den
Verbindungsflächen erreicht, indem die Durchgangselemente fest
in die Form in einem Zustand eingesetzt werden, in dem die
Durchgangselemente miteinander an den Verbindungsflächen
verbunden sind, und Formteile in Kontakt mit den Durchgangs
elementen in wenigsten einer Richtung in die Form eingepresst
werden, wobei die Richtung eine Richtung, in der die Durch
gangselemente angeordnet sind oder eine Richtung parallel zu
den Verbindungsflächen sein kann, um die Durchgangselemente
zu befestigen. Anstatt beim Abdichten der Form durch eine
Feder oder dgl. immer eine im wesentlichen konstante Kontakt
presskraft zwischen den Verbindungselementen der Durchgangs
elemente aufzubringen, wird die Kontaktpresskraft durch eine
Drehmomentspannkraft eines Bolzens oder dgl. zur Befestigung
eines oberen Formteiles der Form eingestellt. Wenn die
Kontaktpresskraft durch Erweichen des die Durchgangselemente
bildenden Kunstharzes aufgehoben wird, wird keine größere
Kontaktpresskraft aufgebracht. Als Folge hiervon bewirken die
Durchgangselemente, die in der abgedichteten Form erwärmt und
erweicht wurden, durch die Kontaktpresskraft keine unnötige
Deformation der Öffnungen oder Nuten in den Verbindungs
flächen. Dadurch kann die externe Gestalt im wesentlichen
einer inneren Form der Gießform entsprechen und durch die
Gießform im wesentlichen in eine vorher festgelegte Gestalt
geformt werden. Somit ist selbst wenn noch eine Nachbearbei
tung der äußeren Gestalt erfolgen soll, lediglich eine
einfache Bearbeitung notwendig.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der
Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung zur
Erläuterung eines Herstellverfahrens für Fluid
durchgangsformelemente aus Kunstharz gemäß der
vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines
Durchgangselements, das gemäß der vorliegenden
Erfindung für die Herstellung des Fluiddurchgangs
formelementes verwendet wird, und
Fig. 3 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines
anderen Ausführungsbeispiels des Durchgangsele
ments.
Ein Fluiddurchgangsformelement 1, das mit einem Verfahren
gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, besteht im
wesentlichen aus einem lichtdurchlässigen thermoplastischen
Kunstharz, das transparent oder halbtransparent ist, wie
beispielsweise Methacrylharz, Polyvinylchloridharz oder
Polycarbonatharz. Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Fall, in
dem drei plattenförmige Durchgangselemente 1a bis 1c an
Verbindungsflächen 2 miteinander verbunden werden. Wenn ein
Methacrylharz für das Fluiddurchgangselement 1 verwendet wird,
ist es vorteilhafter, ein Gießmaterial zu verwenden, das eine
geringere Orientierung der Molekularketten aufweist als ein
extrudiertes Material, da so eine geringere Richtungsabhängig
keit der Schrumpfung auftreten wird. Die Lichtdurchlässig
keitseigenschaft des Kunstharzmaterials ist keine notwendige
Voraussetzung, sie ist jedoch vorteilhaft, da ein durch
tretendes Fluid visuell beobachtet und überprüft werden kann.
Zur Herstellung des Fluiddurchgangsformelementes 1 wird zur
Sicherung der Dimensionsstabilität eines die Durchgangs
elemente 1a bis 1c bildenden Materials, das Material zunächst
durch Erwärmen vorgeschrumpft. Wenn die Durchgangselemente 1a
bis 1c aus einem Methacrylharz hergestellt werden, wird
beispielsweise die Erwärmungstemperatur für das Vorschrumpfen
auf etwa 140°C eingestellt. Diese Temperatur wird für eine
geeignete Zeitdauer aufrechterhalten, wie sie erforderlich
ist, um die Vorschrumpfung entsprechend der Dicke des
Materials zu erreichen. Die Erwärmungstemperatur muß nicht bei
140°C liegen sondern kann auf eine beliebige Temperatur
eingestellt werden, die eine wirksame Vorschrumpfung erlaubt.
Nach Erhitzen der Durchgangselemente 1a bis 1c zum Vor
schrumpfen werden sie langsam über eine ausreichende Zeit
periode abgekühlt, d. h. beispielsweise für 5 bis 8 Stunden.
Nachfolgend erfolgt eine Bearbeitung der Verbindungsober
flächen 2 der Durchgangselemente 1a bis 1c unter Verwendung
eines Bohrers, eines Schaftfräsers, einer Ahle oder dgl. um
Öffnungen 3 oder Nuten 4 auszubilden, die zwischen den
Verbindungsflächen eines Paares von Durchgangselementen
miteinander in Verbindung stehen, wodurch die beim Verbinden
der Durchgangselemente erforderlichen Fluiddurchgänge
ausgebildet werden. Zusätzlich wird die externe Gestalt der
Durchgangselemente zu festgelegten Gestaltungen ausgeformt.
Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, werden zahlreiche
Öffnungen 3, die Durchgänge für die Zufuhr, den Auslass und
den Ablass von mehreren Magnetventilen bilden, in einem
Durchgangselement 1a geöffnet, auf das die tatsächlich in
Betrieb befindlichen Magnetventile aufgesetzt sind. In dem
Durchgangselement 1b, das hiermit verbunden wird, werden
ebenfalls Öffnungen 3 ausgebildet, die in Verbindung mit den
vorangehenden Öffnungen treten, oder Nuten 4, die in Verbin
dung mit den vielen Öffnungen 3 treten. Diese Nuten 4, werden
in Verbindung mit einer erforderlichen Flüssigkeitszufuhrquel
le gebracht, um die gleiche Flüssigkeit zu den zahlreichen
Öffnungen 3 in dem Durchgangselemente 1a zuzuführen, oder
gleichzeitig die aus den zahlreichen Öffnungen 3 austretende
Flüssigkeit der selben Verteilerstation zuzuführen. Alle
Öffnungen 3 und Nuten 4 sind zu den Außenflächen der Durch
gangselemente 1a bis 1c geöffnet, so dass kein Durchgangsraum
in den verbundenen Durchgangselementen 1a bis 1c abgedichtet
ist. Das in der Zeichnung dargestellte Durchgangselement 1c
weist keine Öffnungen oder Nuten auf. Es kann aber bei Bedarf
ebenfalls mit Öffnungen oder Nuten versehen werden.
Es ist wichtig zu beachten, dass wenn die Durchgangselemente
1a bis 1c in eine Umformform (nachfolgend kurz Form) einge
bracht und erwärmt werden, um sie, wie nachfolgend be
schrieben, miteinander zu verbinden, die bearbeiteten
Fluiddurchgänge durch das Erhitzen oder das Pressen beim
Erhitzen und Verbinden der Durchgangselemente schrumpfen, und
dass die oben genannten Öffnungen 3 und Nuten 4 mit Quer
schnitten ausgebildet werden, die eine Toleranz für ein
Vorabschrumpfen der Fluiddurchgänge aufweisen, um die
Fluiddurchgänge durch das Schrumpfen mit vorbestimmten
Querschnitten auszubilden. Das Schrumpfen kann in einfacher
Weise empirisch oder experimentell bestimmt werden, wenn das
Design der Durchgangselemente 1a bis 1c vervollständigt ist.
Die Oberflächen der bearbeiteten Durchgangselemente 1a bis 1c
werden vor dem Erhitzen und Verbinden gereinigt. Zur Reinig
gung können beispielsweise Ultraschallwellen in eine Reini
gungslösung mit einem Tensid oder reinem Wasser eingebracht
werden. Nach der Ultraschallreinigung kann eine Finish
reinigung mit einer Ethanollösung oder dgl. durchgeführt
werden.
Zur Verbindung der Verbindungsflächen 2 der Durchgangselemente
1a bis 1c werden die Durchgangselemente eng aneinander in eine
Form (Spannvorrichtung) 10 eingesetzt, wobei sie miteinander
an ihren Verbindungsflächen verbunden werden. Die Form wird
in einem Zustand abgedichtet, in dem die Verbindungsflächen,
die miteinander verbunden sind, in Kontakt gepresst werden.
Die Durchgangselemente werden so erhitzt, dass sie erweicht
werden, um sie an ihren Verbindungsflächen durch Schmelzen zu
verbinden. Die Form 10 weist einen Formgrundkörper 11 mit
einem Paar gegenüberliegender Seitenwände 11a auf, um die
angeordneten Durchgangselemente 1a bis 1c so nah wie möglich
zwischen die Seitenwandpaare 11a in den Formgrundkörper 11
einzusetzen. Außerdem sind Formteile 11b derart vorgesehen,
dass sie senkrecht zu den Seitenwandpaaren 11a des Form
grundkörpers 11 und parallel zu den Verbindungsflächen 2 der
Durchgangselemente vorgesehen sind. Dadurch können die
Durchgangselemente 1a bis 1c eng beieinander in die Form 10
und zwischen die Formteile 11b eingesetzt werden, indem eine
Befestigungsplatte 12 durch einen Bolzen 13 in einem Zustand
befestigt wird, in dem die Formteile 11b in Kontakt mit den
Durchgangselementen 1a bis 1c in der Form 10 gepresst werden.
Der Formgrundkörper 11 kann Seitenwände aufweisen, die
einstückig mit dem Formgrundkörper 11 auch an den Seiten
vorgesehen sind, an denen die Formteile 11b vorgesehen sind,
und die senkrecht zu den Seitenwänden ha angeordnet sind.
Somit weist der Formgrundkörper 11 zwei Seitenwandpaare auf,
die es ermöglichen, alle Umfangsbereiche der Durchgangs
elemente 1a bis 1c, die in dem Formgrundkörper angeordnet
sind, eng einzupassen.
Die Durchgangselemente 1a bis 1c in der Form 10 werden in der
Richtung geschrumpft, in der sie angeordnet sind, indem sie
in einen Zustand befestigt werden, in dem obere und untere
Formteile 15a und 15b, insbesondere das obere Formteil 15a,
in Kontakt mit den Durchgangselementen in der Form gepresst
werden. Im einzelnen wird die Kontaktpresskraft auf die
Verbindungsflächen 2 der Durchgangselemente 1a bis 1c bei
abgedichteter Form durch Befestigen einer gegen die Außenseite
des oberen Formteiles 15a in der Form 10 anliegende Be
festigungsplatte 16 an dem Formgrundkörper 11 mit Hilfe von
Bolzen 17a über Federscheiben 18a aufgebracht. Die Kontakt
presskraft an den Verbindungsflächen wird durch eine Drehmo
mentspannkraft eingestellt, die zur Befestigung des oberen
Formteiles 15a durch die Bolzen 17a verwendet wird, und über
die Federscheiben 18a aufgebracht. Das Einstellen der
Drehmomentspannkraft der Bolzen 17a auf einen konstanten Wert
liefert eine im wesentlichen konstante Kontaktpresskraft, die
über die Federscheiben 18a auf die Befestigungsplatte 16 und
das Formteil 15a aufgebracht wird.
In diesem Fall ist die beim Abdichten der Form auf die
Verbindungsflächen 2 aufgebrachte Kontaktpresskraft nicht
immer eine im wesentlichen konstante Kontaktpresskraft, die
auf die Verbindungsflächen durch eine Feder oder dgl.
unabhängig von der Deformation der Durchgangselemente 1a bis
1c aufgebracht wird. Die Kontaktpresskraft wird in einem
Zustand aufgebracht, in dem das obere Formteil 15a in Kontakt
mit den Durchgangselementen 1a bis 1c in der Form gepresst
wird, um sie zu befestigen. Hierbei wird die Kontaktpresskraft
durch das Spanndrehmoment der Bolzen 17a eingestellt, die zur
Befestigung des oberen Formteiles 15a verwendet werden. Wenn
die Kontaktpresskraft durch Erweichen des die Durchgangs
elemente 1a bis 1c bildenden Kunstharzes aufgehoben wird, wird
keine Kontaktpresskraft mehr durch das Formteil 15a auf die
Durchgangselemente 1a bis 1c aufgebracht, obwohl die Be
festigungsplatte 16a durch die Vorspannkraft der Federscheiben
18a in Kontakt mit dem Formgrundkörper 11 gepresst wird.
Das untere Formteil 15a kann vorab an dem Formgrundkörper 11
befestigt werden, indem eine Befestigungsplatte 16 durch
Bolzen 17b über Federscheiben 18b an dem Formgrundkörper 11
befestigt wird.
Somit werden die Verbindungsflächen 2 der Durchgangselemente
1a bis 1c, die in der durch die Kontaktpresskraft abgedichte
ten Form 10 durch Aufheizen erweicht wurden, in einem frühen
Stadium der Erweichung durch die Kontaktpresskraft fest in
Kontakt miteinander gepresst und so weit eng miteinander
verbunden, dass die Verbindungsflächen nicht länger visuell
erkennbar sind, d. h., dass die die Durchgangselemente
bildenden Kunstharzbestandteile sich materiell vollständig
miteinander verbinden. Hierbei tritt in den Öffnungen 3 und
den Nuten 4 unvermeidbar eine gewisse Deformation (im
wesentlichen als Querschnittsschrumpfung) durch den über das
Formteil 15a aufgebrachten Druck aufgrund des expandierten und
erweichten Kunstharzes der Durchgangselemente auf. Wie oben
beschrieben wurde, können die gewünschten Fluiddurchgangsform
elemente jedoch dadurch erreicht werden, dass die Öffnungen
3 und die Nuten 4 mit Querschnittsflächen ausgebildet werden,
die die erwartete Schrumpfung berücksichtigen, so dass die
Fluiddurchgänge mit den vorbestimmten Querschnittsabmessungen
durch die Schrumpfung gebildet werden können.
Hinsichtlich der Deformation der Fluiddurchgänge haben die in
Form der Öffnungen 3 oder der Nuten 4 ausgebildeten Fluid
durchgänge durch Lücken zwischen dem Formgrundkörper und den
Formteilen in der Form 10 eine Verbindung nach außen. Somit
besteht keine Gefahr, dass Luft in den Fluiddurchgängen
eingeschlossen wird und die Deformation der Fluiddurchgänge
beeinträchtigt.
Die Schrumpfung der Öffnungen 3 oder der Nuten 4 hängt nicht
unbedingt von den Charakteristiken, beispielsweise einem
Expansionskoeffizienten des Kunstharzes selbst ab. Sie
variiert in Abhängigkeit von der auf die Durchgangselemente
1a bis 1c aufgebrachten Kontaktpresskraft oder der Größe der
Lücken oder dgl. zwischen der Form 10 und den eng darin
eingesetzten Durchgangselementen 1a bis 1c. Sind mehrere
aneinander angrenzende Öffnungen 3 oder Nuten 4 vorgesehen,
wird die Schrumpfung der Öffnungen 3 oder der Nuten 4
natürlicherweise ungleichmäßig sein. Daher ist es notwendig,
die Schrumpfung der Öffnungen 3 oder der Nuten 4 experimentell
oder empirisch zu bestimmen.
Hinsichtlich der Fluiddurchgangsformelemente, die durch
Zusammensetzen der Durchgangselemente 1a bis 1c gebildet
werden, wird außerdem die Deformation der Durchgangselemente
in einer Richtung senkrecht zu den Verbindungsflächen 2 durch
die Innenfläche der abgedichteten Form 10 eingeschränkt. Wenn
sich die Durchgangselemente 1a bis 1c durch die Erwärmung
ausdehnen und wenn die Verbindungsflächen in Kontakt mitein
ander gepresst werden, fließt der Kunstharzbestandteil entlang
der Oberfläche parallel zu den Verbindungsflächen. Da die
Fließkomponente aber primär durch die Schrumpfung der
Fluiddurchgänge absorbiert wird und in minimale Freiräume
zwischen den Durchgangselementen und der inneren Oberfläche
der Form eingebracht wird, so dass die externe Gestaltung der
Fluiddurchgangsformelemente der Innenform der Form 10
entspricht, werden die Formelemente durch die Form 10 mit im
wesentlichen vorbestimmter Gestalt ausgebildet. Somit ist,
wenn nach der Umformung eine Nachbearbeitung der Gestalt oder
dgl. erforderlich ist, nur eine einfache Bearbeitung notwen
dig.
Fällt die von dem Formteil 15a auf die Durchgangselemente 1a
bis 1c aufgebrachte Presskraft aufgrund der Verbindung ab, und
wird die Presskraft nicht länger aufgebracht, werden die
Öffnungen 3 oder die Nuten 4 in den Durchgangselementen nicht
deformiert.
Im allgemeinen liegt eine geeignete Erwärmungstemperatur für
die Verbindung der Durchgangselemente 1a bis 1c an einem
Punkt, an dem das Kunstharz in dem für die Verbindung
erforderlichen erweichten Zustand verbleibt, wobei dieser
Punkt etwa zwischen der Glasübergangstemperatur und der
Erweichungstemperatur liegt. Bei Ausbilden der Durchgangs
elemente 1a bis 1c unter Verwendung eines Methacrylharzes wird
üblicherweise eine Einstellung der Erwärmungstemperatur auf
110 bis 130°C bevorzugt, um ein Schrumpfen oder eine
Deformation der Fluiddurchgänge zu verhindern. Vorzugsweise
wird die Erwärmungstemperatur auf etwa 120°C (etwa 115 bis
125°C) eingestellt. Auch wenn die Durchgangselemente aus
anderen Kunstharzmaterialien ausgebildet werden, ist es
wünschenswert, die Erwärmungstemperatur auf eine Minimal
temperatur einzustellen, die für das Erweichen des Kunstharzes
zur Durchführung der Verbindung erforderlich ist, um eine
stabilisierte Deformation zu erlauben. Die Zeitspanne, über
die die Durchgangselemente bei der Verbindungstemperatur in
der Form verbleiben sollte, reicht üblicherweise von 2 bis 8
Stunden, obwohl sie in Abhängigkeit von der Dicke der
Durchgangselemente, der aufgebrachten Temperatur etc.
variiert.
Um durch die Hitze während des Verbindungsprozesses bewirkte
innere Spannungen zu entfernen, werden die aus der Form 10
entnommenen Fluiddurchgangsformelemente vorzugsweise für etwa
8 Stunden bei etwa 80°C vergütet.
Wie oben beschrieben wurde, verformen sich die Fluiddurch
gänge, wenn die Durchgangselemente 1a bis 1c erwärmt werden,
um sie in der abgedichteten Form 10 zu erweichen. Hierbei
werden in den Öffnungen 3 oder den Nuten 4 ausgebildete
Freiräume in der Form 10 geöffnet und das Innere der Form 10
hat durch Lücken oder dgl. zwischen dem Formgrundkörper 11 und
den Formteilen 11b, 15a und 15b eine Verbindung nach außen.
Somit besteht keine Gefahr des Einschlusses von Luft in den
Fluiddurchgängen, die die Deformation der Fluiddurchgänge
verhindern könnte. Es treten bei den Durchgangselementen 1a
bis 1c jedoch Fälle auf, in denen die Öffnungen 3 oder die
Nuten 4, die in die Form 10 geöffnet sind, in engen Kontakt
mit der Innenfläche der Form treten und dementsprechend
geschlossen werden. In einem solchen Fall, wie er in Fig. 3
veranschaulicht ist, kann jedes beliebige der Durchgangs
elemente 21a bis 21c mit Öffnungen 23 oder Nuten 24, wie in
dem in Fig. 2 gezeigten Fall, mit einer einzelnen oder
mehreren Hilfsdurchgängen 25 versehen sein, um die Öffnungen
23 oder die Nuten 24 zum Inneren der Form zu öffnen. Diese
Durchgänge 25 werden nach dem Formen der Fluiddurchgangsform
elemente 21 durch geeignete Mittel verschlossen.
Bei den wie oben beschrieben zusammengesetzten Durchgangs
elementen kann nicht jegliche Deformation vermieden werden,
was eine sekundäre mechanische Nachbearbeitung, wie Fräsen der
Gestalt auf vorbestimmte Abmaße oder eine Finishbearbeitung,
eine Bearbeitung von Anschlussverbindungen für die Verbindung
von Rohranschlüssen mit den Fluiddurchgängen oder ein
Gewindeschneiden für die Installation erforderlich macht.
Anschließend wird eine Endreingigung durchgeführt, um die
Herstellung abzuschließen.
Claims (7)
1. Verfahren zur Herstellung eines Fluiddurchgangsform
elementes (1, 21) aus Kunstharz, wobei wenigstens zwei
Durchgangselemente (1a bis 1c, 21a bis 21c), die aus
einem thermoplastischen Kunstharz gebildet werden und
miteinander zu verbindende Verbindungsflächen (2, 2)
aufweisen, verbunden werden, gekennzeichnet durch
folgende Schritte:
Ausbilden von Fluiddurchgängen, die aus zwischen einem Paar von Durchgangselementen miteinander in Verbindung stehenden Öffnungen (3, 23) der Nuten (4, 24) bestehen, in den Verbindungsflächen (2) zwischen den Durchgangs elementen, Vorabgestattung einer Schrumpfung der Durch gänge, so dass Fluiddurchgänge mit vorbestimmten Quer schnitten durch die Schrumpfung der Fluiddurchgänge während eines Erwärmungs- und Verbindungsprozesses des Paares von Durchgangselementen ausgebildet werden können, und
Einsetzen der Durchgangselemente in eine Form (10) wobei die Durchgangselemente miteinander an Verbindungsflächen verbunden werden, Abdichten der Form während die zu verbindenden Verbindungsflächen miteinander in Kontakt gepresst werden, und Erwärmen und Erweichen der Durch gangselemente, um sie zu verbinden, indem sie an den Verbindungsflächen geschmolzen werden, um dadurch eine Verbindung an den Verbindungsflächen der Durchgangs elemente zu bewirken,
wobei beim Verbinden der Durchgangselemente eine Verfor mung der Durchgangselemente in einer Richtung senkrecht zu den Verbindungsflächen durch eine innere Oberfläche der abgedichteten Form behindert wird, und wobei eine Fließkomponente eines Materials, die aufgrund der durch die Erwärmung der Durchgangselemente und das gegenein ander pressen der Verbindungsflächen bewirkten Expansion der Durchgangselemtente erzeugt wird, entlang einer Oberfläche parallel zu den Verbindungsflächen bewegt wird, um sie dadurch im wesentlichen durch Schrumpfung der Fluiddurchgänge zu absorbieren.
Ausbilden von Fluiddurchgängen, die aus zwischen einem Paar von Durchgangselementen miteinander in Verbindung stehenden Öffnungen (3, 23) der Nuten (4, 24) bestehen, in den Verbindungsflächen (2) zwischen den Durchgangs elementen, Vorabgestattung einer Schrumpfung der Durch gänge, so dass Fluiddurchgänge mit vorbestimmten Quer schnitten durch die Schrumpfung der Fluiddurchgänge während eines Erwärmungs- und Verbindungsprozesses des Paares von Durchgangselementen ausgebildet werden können, und
Einsetzen der Durchgangselemente in eine Form (10) wobei die Durchgangselemente miteinander an Verbindungsflächen verbunden werden, Abdichten der Form während die zu verbindenden Verbindungsflächen miteinander in Kontakt gepresst werden, und Erwärmen und Erweichen der Durch gangselemente, um sie zu verbinden, indem sie an den Verbindungsflächen geschmolzen werden, um dadurch eine Verbindung an den Verbindungsflächen der Durchgangs elemente zu bewirken,
wobei beim Verbinden der Durchgangselemente eine Verfor mung der Durchgangselemente in einer Richtung senkrecht zu den Verbindungsflächen durch eine innere Oberfläche der abgedichteten Form behindert wird, und wobei eine Fließkomponente eines Materials, die aufgrund der durch die Erwärmung der Durchgangselemente und das gegenein ander pressen der Verbindungsflächen bewirkten Expansion der Durchgangselemtente erzeugt wird, entlang einer Oberfläche parallel zu den Verbindungsflächen bewegt wird, um sie dadurch im wesentlichen durch Schrumpfung der Fluiddurchgänge zu absorbieren.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
das die Durchgangselemente bildende thermoplastische
Kunstharz lichtdurchlässig ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, dass das Einsetzen der Durchgangselemente in die
Form durch Pressen eines Formteiles (11b, 15a) in
Kontakt mit den Durchgangselementen in der Form in
wenigsten einer aus einer Vielzahl von Richtungen
ausgewählten Richtung erfolgt, wobei die Richtungen eine
Richtung umfassen, in der die Durchgangselemente, die
miteinander an den Verbindungsflächen verbunden sind,
angeordnet sind, und eine Richtung parallel zu den
Verbindungsflächen, um sie dadurch zu befestigen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Kontaktpresskraft zwischen den
Verbindungsflächen des Durchgangselements beim Abdichten
der Form durch das Spanndrehmoment eines Bolzens für die
Befestigung eines oberen Formteiles der Form eingestellt
wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass die Durchgangselemente unter
Verwendung eines Methacrylharzes ausgebildet werden und
dass die Erwärmungstemperatur zur Verbindung der Durch
gangselemente auf 110 bis 130°C eingestellt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
als Methacrylharz zur Ausbildung der Durchgangselemente
ein Gießmaterial verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass ein einzelner oder eine Vielzahl
von Hilfsdurchgängen (25) in den Durchgangselementen
(21a bis 21c) ausgebildet wird/werden, um Öffnungen (23)
oder Nuten (24) in der Form zu öffnen.
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