DE19960687C2

DE19960687C2 - Verfahren zur Herstellung von medienführenden Leitungen mit einem Sichtfenster sowie medienführende Leitung mit einem Sichtfenster

Info

Publication number: DE19960687C2
Application number: DE1999160687
Authority: DE
Inventors: Ulrich Stieler; Matthias Streifling
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-12-15
Filing date: 1999-12-15
Publication date: 2001-11-22
Anticipated expiration: 2019-12-16
Also published as: DE19960687A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von medien führenden Leitungen mit einem Sichtfenster unter Einsatz des Gas innendruckverfahrens sowie eine derartige medienführende Leitung.

Medienführende Leitungen sind Leitungen, durch die ein Medium wie ein Gas oder eine Flüssigkeit geleitet wird. Beispiele hierfür sind Wasserleitungen, Benzinleitungen, aber auch Gasleitungen oder Rohrleitungen für die Heiztechnik. Derartige medienführende Leitungen werden vielfältig eingesetzt einerseits im Haushalt, andererseits aber auch industriell in der Kraftfahrzeugtechnik, im Anlagenbau etc.. Herkömmlicherweise handelt es sich hierbei um metallische Leitungen, beispielsweise Kupferrohre, aber auch um Schläuche aus Gummi oder Kunststoff.

Da die heutzutage für medienführende Leitungen eingesetzten Materialien nicht transparent sind, ist es nicht möglich, den Medienfluss innerhalb der Leitung direkt zu beobachten. Prinzipiell besteht zwar die Möglichkeit, falls Leitungen aus Kunststoff gefertigt werden, transparente Kunststoffe zu verwenden, da diese jedoch sehr teuer sind, kommen sie nur für Spezialfälle zum Einsatz, nicht jedoch für Massenartikel oder in Fällen, in denen möglichst preiswert produziert werden soll, wie zum Beispiel bei Benzin leitungen für die Kraftfahrzeugindustrie.

Häufig ist es jedoch wünschenswert, den Medienfluss in der Leitung direkt beobachten zu können, beispielsweise bei der Wartung von Kraftfahrzeugen oder Rohrleitungen in der Heiztechnik, um erkennen zu können, ob sich ein Medium, eine Flüssigkeit, in der Rohrleitung befindet und dessen Reinheit, Farbe oder Konsistenz beziehungsweise Strömungsverhalten bestimmen zu können.

Bekannt ist hierfür ein Zwischenstück aus einem transparenten Material, zum Beispiel Glas oder einem transparenten Kunststoff, in die Leitung mit Hilfe eines Übergangstückes oder einer Muffe einzusetzen. Dieser Vorgang ist jedoch umständlich und arbeitsintensiv und erfordert zusätzliche Materialien.

Es bestand daher ein genereller Bedarf nach einer Möglichkeit, den Medien strom in einer Leitung in der Leitung direkt kontrollieren und beobachten zu können, ohne dass in die Leitung auf umständliche Art und Weise ein zusätzliches transparentes Zwischenstück eingeschaltet werden muss.

Als ein rationelles Verfahren zur Herstellung von medienführenden Leitungen hat sich das Gasinnendruckverfahren erwiesen. Mit diesem Verfahren können in einem Arbeitsgang Leitungen mit komplizierten Strukturen herge stellt werden, wobei die Leitungen gleichzeitig mit zusätzlichen Funktions elementen wie Befestigungselementen, Schellen, Anschlüsse etc. versehen werden können.

Die Herstellung von medienführenden Leitungen durch das Gasinnendruck verfahren ist allgemein bekannt und zum Beispiel in Kunststoffe 88 (1998) 1 "Herstellung medienführender Leitungen durch GIT" von W. Michaeli und A. Brunswick, Aachen beschrieben.

Beim Gasinnendruckverfahren wird in ein Werkzeug, das mit einer Aushöh lung, einer sogenannten Kavität, in Gestalt des auszubildenden Formteils, hier einer medienführenden Leitung, versehen ist, über eine Zufuhrdüse eine flüssige Kunststoffschmelze eingespritzt. Die Kunststoffschmelze füllt jedoch nicht von sich aus die Kavität aus, sondern wandert in Art einer Front in der Kavität voran, wobei sie von hinten durch ein zusätzlich zugesetztes Fluid, üblicherweise ein Gas, angetrieben wird. Da die Kunststoffschmelze an der Außenwand aufgrund der dort herrschenden niedrigeren Temperaturen eher fest wird, als im Inneren, führt der herrschende Gasinnendruck dazu, dass die jeweils noch flüssigen Anteile der Kunststoffschmelze im Inneren weiter durch den Hohlraum getrieben werden und so den Hohlraum vollständig auffüllen. Lediglich der Innenbereich wird schließlich vom Gas eingenommen, er bleibt damit frei und bildet den Hohlraum der Leitung, durch den anschließend das Medium strömt.

Aus dem Stand der Technik sind auch Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen oder verschiedenfarbigen Gegenständen wie Hohlkörpern, zum Beispiel Flaschen oder Behältern, mittels Spritzgusstechnik bekannt, wobei unterschiedliche Kunststoffe oder unterschiedlich gefärbte Kunststoffe als Schmelze nacheinander in eine Form eingespritzt werden (siehe zum Beispiel DE 43 30 451 A1, US 5,595,799 A und US 4,798,697 A).

Hierbei macht man sich den Umstand zunutze, dass die als erstes eingefüllte flüssige Kunststoffschmelze in den Außenbereichen, die mit den kühleren Wänden der Form in Kontakt stehen, zuerst erstarrt und der Kern selbst noch fließfähig bleibt. Wird nun eine zweite Kunststoffschmelze eingespritzt, verdrängt diese den noch flüssigen Kern der ersten Kunststoffschmelze und treibt den Kern in der Form weiter.

Je nach Menge des ersten und/oder zweiten Kunststoffes kann es hierbei nur zur Ausbildung einer Zwischenschicht aus dem zweiten Kunststoff kommen oder die Verdrängung erfolgt so weitgehend, dass der zweite Kunststoff aus dem Bereich des ersten Kunststoffes austritt und in dem hinteren Bereich der Form selbst die Oberfläche des beabsichtigten Gegenstandes ausbildet. Bei dieser zweiten Alternative sind die beiden Kunststoffbereiche integral und fest miteinander verbunden.

Hier setzt nun die Erfindung an.

Erfindungsgemäß wird das herkömmliche Gasinnendruckverfahren derart ausgestaltet, dass auf einfache Art und Weise in einem Arbeitsgang medienführende Leitungen mit einem transparenten Sichtfenster zur Beobachtung des Medienstromes hergestellt werden können, wobei das transparente Sichtfenster integraler Bestandteil der medienführenden Leitung ist und mit dieser ein einziges Stück ausbildet.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung von medienführenden Leitungen mit einem Sichtfenster unter Einsatz des Gasinnendruckverfahrens zur Verfügung gestellt, wobei in einer ersten Stufe zusätzlich zu einer Einspritzung von einer ersten Kunststoffschmelzekomponente an einem Ende der Kavität für die Leitung mindestens an einer zweiten Stelle der Kavität eine weitere zusätzliche Einspritzung mit der ersten Kunststoff schmelzekomponente erfolgt unter Ausbildung von wenigstens zwei Teilbereichen für die Leitung, die durch eine schmelzefreie Zone voneinander getrennt sind, und in einer zweiten Stufe am ersten Einspritzpunkt eine Schmelze einer zweiten Komponente aus transparentem Kunststoff eingespritzt wird, wobei die Schmelze des transparenten Kunststoffes durch ein in einer dritten Stufe zugesetztes Fluid angetrieben die noch flüssige Schmelze der ersten Komponente im Innenbereich der Kavität vorantreibt und dabei durch die schmelzefreie Zone unter Ausbildung eines Sichtfensters wandert.

Die Erfindung macht sich hierbei das Prinzip des Gasinnendruckverfahrens zunutze, wonach sich die zuerst eingespritzte Kunststoffschmelze zunächst an der Außenwandung der Kavität verfestigt, im Inneren der Kavität aber noch flüssig bleibt. Die in der zweiten Stufe eingespritzte zweite Schmelze kann den noch flüssigen Teil der ersten Schmelze verdrängen und wandert entlang der Ausdehnung der Kavität. Sobald die Front der zweiten Schmelze den Bereich der Kavität erreicht hat, in dem die erste Schmelze noch keine Außenhaut ausgebildet hat, kann sich die zweite Schmelze dort an der Außenwand verfestigen und so ein transparentes Sichtfenster ausbilden, wobei gleichzeitig die Teilbereiche in der ersten Stufe aus dem eingespritzten Kunststoff miteinander verbunden werden und so die fertige Leitung gebildet wird.

Zwar verfestigt sich zunächst in dem Teilbereich der Kavität, der nicht in der ersten Stufe ausgespritzt worden ist, noch der Teil der ersten Schmelze, der von der zweiten Schmelze verdrängt und vorangetrieben wird, jedoch können durch entsprechende Wahl der Menge an Kunststoffschmelze, die in der ersten Stufe eingespritzt wird, des Abstandes zwischen den zunächst nicht miteinander verbundenen Teilbereichen der Leitung oder des Leitungselementes, die in der ersten Stufe eingespritzt werden, und der Menge an Schmelze der zweiten Komponente aus transparentem Kunststoff die Verfahrensbedingungen so eingestellt werden, dass zumindest ein Teilbereich des Leitungselements transparent ausgebildet wird.

Durch Zusatz eines Fluids werden die Schmelzen durch die Kavität vorange trieben und füllen diese vollständig aus.

Bei den Kunststoffen für die Schmelze kann es sich um beliebige für das Gasinnendruckverfahren geeignete Kunststoffe handeln.

Für die Ausbildung der nicht transparenten Bereiche kann ein beliebiger konventioneller preiswerter Kunststoff, der nicht transparent ist, verwendet werden.

Für die Ausbildung des Sichtfensters wird ein Kunststoff verwendet, der die für den jeweiligen Anwendungszweck erforderliche Transparenz aufweist.

Das Einspritzen der Kunststoffschmelze in der ersten Stufe zur Ausbildung von nicht miteinander verbundenen Teilbereichen kann hierbei über verschiedene Einspritzdüsen erfolgen, wobei jeder Teilbereich über eine separate Einspritzdüse mit Kunststoffschmelze beschickt wird. In einer weiteren Ausgestaltung kann die Beschickung mit Kunststoff schmelze in der ersten Stufe über eine einzige Einspritzdüse erfolgen. Die zusätzlichen Teilbereiche der Kavität, die zusammen mit dem an der Einspritzdüse befindlichen Bereich mit Schmelze beschickt werden sollen, sind hierbei über Querverbindungen oder Kurzschlüsse unter Umgehung des oder der Teilbereiche, die für die Ausbildung des Sichtfensters vorgesehen sind, miteinander verbunden, wobei die an der ersten Stelle eingespritzte Schmelze über diese Querverbindungen die weiteren Teilbereiche erreicht. Vorzugsweise setzen diese Querverbindungen nahe der ersten Einspritzdüse an. Sobald in der zweiten Stufe die transparente Kunststoffschmelze eingespritzt wird, werden diese Querverbindungen unterbrochen.

Das Beschicken der Teilbereiche mit der ersten Kunststoffschmelze kann zeitlich versetzt oder gleichzeitig erfolgen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, einstückige Leitungen herzustellen, die in das Leitungselement integriert einen transparenten Teilbereich als Sichtfenster zur Kontrolle des Medienstroms aufweisen.

Für das Vorantreiben der Schmelze beziehungsweise der Schmelzen in der Kavität kann ein beliebiges für das Gasinnendruckverfahren einsetzbares Fluid verwendet werden. Das Fluid ist hierbei nicht auf ein Gas beschränkt, sondern es kann auch ein Liquid wie zum Beispiel Wasser sein.

Die Form der Kavität als Abbildung des auszubildenden Leitungselements unterliegt keinen Beschränkungen, sie kann beliebig ausgestaltet sein, so dass auch Leitungen mit komplizierten Geometrien, die mit zusätzlichen Funktionselementen versehen sind, in einem Arbeitsgang spritzgegossen werden können.

Die zusätzlichen Funktionselemente können Befestigungselemente wie Schellen, Anschlussstücke oder ähnliches sein.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können in einem Arbeitsgang Leitungen aus verschiedenen Farben und Materialien hergestellt und mit einem Sichtfenster ausgeführt werden.

Es ist auch möglich, Doppelleitungen herzustellen, indem eine entsprechend ausgestaltete Kavität vorgesehen ist. Die Doppelleitung kann aus verschie den gefärbten Kunststoffen bestehen, zum Beispiel zur Kenntlichmachung von Vor- und Rücklauf.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figur im Einzelnen erläutert.

Die drei Abbildungen A, B und C der Figur zeigen die einzelnen Stufen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Abbildung A zeigt die Einspritzung der ersten Kunststoffschmelzenkom ponente gemäß der ersten Stufe mittels einer Einspritzdüse und eine nahe der Einspritzdüse befindlichen Abzweigung.

Abbildung B zeigt die Einspritzung der zweiten Komponente aus transpa rentem Kunststoff unter Verdrängung der noch nicht verfestigten ersten Schmelze im Inneren der Kavität gemäß der zweiten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Abbildung C zeigt die fertig spritzgegossene Leitung mit transparentem Sichtfenster nach dem Einspritzen des Fluids gemäß der dritten Stufe.

In der Figur dargestellt ist eine Ausführungsform, wobei das Einspritzen der Kunststoffschmelze über eine einzige Düse 2 erfolgt und die Kunststoff schmelze der ersten Komponente über eine Querverbindung 4 zu einem weiteren Teilbereich 5 des auszubildenden Leitungselements geleitet wird, da es ebenfalls aus der ersten Kunststoffkomponente bestehen soll.

Das Werkzeug 1 weist eine Kavität 10 in Form des auszubildenden Leitungselements auf, die in dem Werkzeug 1 mäanderförmig ausgebildet ist, um auf einfache Art und Weise einzelne Teilbereiche 5 des Leitungselements über Querverbindungen 4 zu verbinden. Die Querverbindungen 4 dienen zur Verteilung der Kunststoffschmelze, zum Beispiel für die erste Komponente.

Die beiden mit erster Kunststoffkomponente angespritzten Bereiche 3 und 5 sind durch ein schmelzefreies Zwischenstück 6 voneinander getrennt.

Nach Einspritzung der ersten Komponente wird die Querverbindung 4 unter brochen, in der Abbildung B der Figur gestrichelt dargestellt.

Nun erfolgt die Einspritzung der zweiten Kunststoffschmelze für die Ausbildung des transparenten Sichtfensters 9 des Leitungselements.

In der Abbildung B der Figur ist schematisch der Fluss beziehungsweise die Ausbreitung der zweiten Komponente durch Schraffur dargestellt. Durch die Einspritzung der zweiten Komponente wird am Einspritzpunkt der noch flüssige innere Kern der ersten Komponente verdrängt und wandert durch den Druck der Kunststoffschmelze der zweiten Komponente geschoben in der Kavität 10 entlang in das Zwischenstück 6 unter Ausbildung einer Hülle aus nicht transparenter ersten Komponente für das Leitungselement entlang, in der Abbildung B als dunkle Begrenzung des schraffierten Bereichs dargestellt.

Sobald die Schmelze der ersten Komponente aufgebraucht ist, bildet nunmehr die Schmelze der zweiten Komponente die Hülle des Leitungselements und damit den transparenten Bereich, das Sichtfenster 9, des Leitungselements.

Durch Einspritzung eines Fluids, wie eines Gases oder einer Flüssigkeit, erfolgt die endgültige Ausbildung des Leitungelements - wie in Abbildung C dargestellt - durch Austreiben von noch verbleibender Schmelze der ersten Komponente, zum Beispiel in den in der ersten Stufe eingespritzten zusätzlichen Teilbereichen 5 und der zweiten Komponente unter Ausbildung der fertigen Hülle für das Leitungselement und des Hohlraums, durch den in dem fertiggestellten Leitungselement im Einsatz eine Flüssigkeit oder Gas strömen kann.

In den Abbildungen der Figur bedeuten die Bezugszeichen 7 Funktions elemente, die gleichzeitig mit Ausbildung des Leitungselements mitgegossen werden können und integrale Bestandteile des Leitungselements bilden.

Den hinteren Abschluss der Kavität 10 für das Leitungselement bildet ein Reservoir 8 zur Aufnahme von überschüssiger Schmelze und Fluid.

Nach Aushärten der Schmelze wird das fertig gestellte Leitungselement aus der Kavität 10 entnommen und gegebenenfalls das Abschlussstück des Leitungselements, in dem sich noch restliche ausgehärtete Kunststoff schmelze befinden kann, unter Öffnung des Leitungselements gekappt.

Die Lage und die Längenerstreckung des Sichtfensters 9 kann durch Abstimmung der Verfahrensparameter wie der Menge an erster Komponente, die in der ersten Stufe in die unterschiedlichen Teilbereiche eingespritzt wird, sowie den Abstand zwischen diesen Teilbereichen und der Menge an zweiter Komponente, die in der zweiten Stufe eingespritzt wird, bestimmt und variiert werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, in einem einzigen Arbeitsgang ein Leitungselement mit integriertem Sichtfenster herzustellen.

Durch die Wahl von Einspritzdüsen und Verzweigungen ist es möglich, Leitungselemente aus mehreren Kunststoffkomponenten herzustellen.

Das erfindungsgemäß hergestellte Leitungselement kann neben dem integrierten Sichtfenster 9 aus transparentem Kunststoff zusätzlich Funktionselemente 7 als integralen Bestandteil enthalten, die zum Beispiel für den Einbau des Leitungselements in eine Vorrichtung, in der das Leitungselement verwendet werden soll, zum Beispiel einem Auto oder einer Heizungsanlage, zweckmäßig sein können.

Das Leitungselement kann auch in Form einer Doppelleitung, zum Beispiel aus verschiedenen Einfärbungen, ausgebildet sein. Die Doppelleitung kann für den Vor- und Rücklauf eines Mediums, das durch die Leitung strömt, dienen.

Bezugszeichenliste

1

Werkzeug

2

Einspritzdüse

3

an die Einspritzdüse

2

angrenzender Teilbereich des Leitungselements

4

Querverbindung

5

Zusätzlicher Teilbereich

6

Zwischenstück, schmelzefreie Zone

7

Funktionselemente

8

Reservoir

9

Sichtfenster

10

Kavität

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Leitungselements unter Einsatz des Gasinnendruckverfahrens,
dadurch gekennzeichnet,
dass in einer ersten Stufe zusätzlich zu einer Anspritzung an einem Ende der Kavität (10) für das Leitungselement mindestens ein zweiter Bereich (5) mit einer Schmelze einer ersten Kunststoffkomponente beschickt wird, wobei die in der ersten Stufe mit Schmelze beschickten Teilbereiche (3, 5) durch schmelzefreie Zonen (6) voneinander getrennt sind,
in einer zweiten Stufe in die Kavität (10) für das Leitungselement über die Düse (2) am Einspritzpunkt die Schmelze einer zweiten Komponente aus transparentem Kunststoff in die Kavität (10) eingespritzt wird, die entlang der Kavität (10) unter Verdrängung der im Inneren noch flüssigen Schmelze der ersten Komponente und Ausbreitung in die schmelzefreien Zonen (6) durch die Kavität (10) unter Ausbildung eines transparenten Sichtfensters (9) wandert und
in einer dritte Stufe ein Fluid in die Kavität (10) unter Ausbildung des fertigen Leitungselements eingespritzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzung der Teilbereiche (3, 5) in der ersten Stufe zeitversetzt erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschickung der zusätzlichen Teilbereiche (5) mit Schmelze einer ersten Kunststoffkomponente über Querverbindungen (4) erfolgt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzung von Kunststoffschmelze in die einzelnen Teil bereiche (3, 5) über separate Einspritzdüsen (2) erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kavität (10) mindestens ein Bereich für ein Funktionselement (7) gespritzt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid ausgewählt ist unter einem Gas oder einer Flüssigkeit.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kavität (10) eine Doppelleitung ausgebildet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Leitungen der Doppelleitung aus Kunststoff mit unterschiedlicher Einfärbung gegossen werden.

9. Leitungselement erhältlich unter Einsatz des Gasinnendruckverfahrens, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungselement mindestens zwei Bereiche (3, 5) aus nicht transparentem Kunststoff aufweist, die durch einen Sichtbereich (9) aus transparentem Kunststoff miteinander verbunden sind.

10. Leitungselement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungselement zusätzlich mindestens ein Funktionselement (7) als integralen Bestandteil enthält.

11. Leitungselement nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungselement eine Doppelleitung ist.

12. Leitungselement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Leitungen der Doppelleitung aus unterschiedlich gefärbtem Kunststoff bestehen.