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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Leitungsverbinder für
Medienleitungen, insbesondere für Rohr- oder Schlauchleitungen
für hydraulische Strömungsmedien, bestehend aus
einem Verbinderstück mit mindestens einem Anschlussabschnitt
zur Anschlussverbindung mit einer Medienleitung oder mit einem Aggregat
sowie mit einem an den Anschlussabschnitt angrenzenden Übergangsabschnitt mit
einem inneren Strömungskanal.
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Derartige
Leitungsverbinder dienen zum gegenseitigen Verbinden von mindestens
zwei Medienleitungen oder zur Anschlussverbindung mindestens einer
Leitung mit einem beliebigen Aggregat, und zwar insbesondere in
einem Kraftfahrzeug. Dabei werden häufig solche Medien über
die Leitungen geführt, die auf Grund eines relativ hohen
Gefrierpunktes bereits bei relativ hohen, je nach Witterung durchaus
möglichen Umgebungstemperaturen zum Gefrieren neigen. Dadurch
können bestimmte Funktionen beeinträchtigt werden.
Dies ist beispielsweise bei Wasserleitungen für die Scheibenwaschanlage der
Fall sowie auch bei Leitungen für eine Harnstofflösung,
die als NOx-Reduktionsadditiv für
Dieselmotoren mit so genannten SCR-Katalysatoren eingesetzt wird.
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Bei
den eingangs genannten Leitungsverbindern handelt es sich in einer
Vielzahl von Fällen jeweils um ein gewinkeltes Anschlusselement,
das als Spritzformteil mit einem Innenkanal als innerem Strömungskanal
ausgeführt ist. Die jeweils dem Anschluss dienenden Endabschnitte
des Anschlusselementes können bezüglich ihrer
Längsachse in einem Verbinderwinkel zwischen 0° und
180° zueinander ausgerichtet sein. Der Innenkanal kann
dabei zumindest in dem Übergangsabschnitt zwischen den
Endabschnitten – im Längsschnitt des Innenkanals
gesehen – sowohl in einem Aullenwinkelbereich, als auch
in einem Innenwinkelbereich eine verrundete Innenkontur aufweisen.
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Des
Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum
Herstellen eines Leitungsverbinders der eingangs genannten Art bzw.
eines derartigen Anschlusselementes, mit einem Spritzformwerkzeug,
welches eine Formkern-Anordnung zum Bilden eines Innenkanals des
Anschlusselementes umfasst.
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Es
sind insbesondere auch als Winkelverbinder ausgebildete Anschlusselemente
bekannt, die jeweils im Spritzgießverfahren in einem Formwerkzeug hergestellt
werden. Hierbei ist es bekannt, dass das Werkzeug zwei einteilige
Formkerne in Form von einfachen Längsschiebern aufweist,
die zum Entformen axial aus den jeweiligen Endabschnitten des Innenkanals
gezogen werden. Zum Formen des Übergangsabschnittes weisen
die Formkerne an ihren einander zugewandten Enden eine entsprechende Gestalt
auf. Solche Werkzeuge sind recht preisgünstig, haben aber
den Nachteil, dass im Innenwinkelbereich des Winkelverbinders zwangsläufig
eine scharfkantige Kontur entsteht, die im Einsatz durch Strömungsablösungen,
Turbulenzen, Sekundär- und Rückströmungen
und dergleichen, im Strömungsmedium verursacht und daher
nachteilhaft zu Strömungs- bzw. Druckverlusten führt.
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Dies
gilt beispielsweise für Druckluft-Bremsanlagen in Fahrzeugen,
z. B. in Lastkraftwagen. Dabei ist es wegen der heute zulässigen
bzw. erreichbaren Fahrgeschwindigkeiten notwendig, die Ansprechzeiten
und so genannte Schwellzeiten der Bremsen möglichst kurz
zu halten. Unter "Ansprechzeit" wird dabei die technisch bedingte
Zeit verstanden, die vom Berühren des Bremspedals bis zum
Beginn des Druckanstieges im System vergeht. Sie endet mit dem Berührungskontakt
des Bremsbelags auf der Bremsscheibe bzw. Bremstrommel. Während
der Ansprechzeit wird somit das Fahrzeug noch nicht gebremst. Unter
"Schwellzeit" eines Bremssystems wird statt dessen die Zeit verstanden,
die vom Beginn des Druckanstiegs bis zum Erreichen des Vollbremsdruckes
vergeht. Die Schwellzeit wird durch die EC-Regelung ECE R13 vorgegeben;
sie beträgt bei Lastkraftwagen 0,2 bis 0,4 Sekunden. Die
genannten Ansprech- und Schwellzeiten in einer Druckluft-Bremsanlage
werden maßgeblich von der Strömungsgeschwindigkeit
der Luft in den Leitungen des Bremssystems beeinflusst. Da ein heutiges LKW-Bremssystem
eine recht große Anzahl von solchen Winkelverbindern enthalten
kann (oftmals 30 Stück oder sogar mehr), sind die Strömungsverluste der
einzelnen Winkelverbinder in der Summe besonders nachteilig.
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Bei
den erwähnten, bekannten, als Spritzformteile hergestellten
Leitungsverbindern bzw. Anschlusselementen kann zwar der Übergangskanalabschnitt – in
einem Längsschnitt der Innenkanalabschnitte gesehen – in
seinem Außenwinkelbereich in Strömungsrichtung
abgeschrägt oder verrundet sein, wodurch aber nachteiligerweise
wegen der im Innenwinkelbereich gegenüberliegenden Kantenkontur
der verbleibende Strömungsquerschnitt eingeengt wird. Daraus
resultiert ein erhöhter Strömungswiderstand.
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Aus
der
US 2005/0140060
A1 ist ein aus Kunststoff geformter Winkelverbinder der
eingangs genannten Art und eine Vorrichtung zu dessen Herstellung
bekannt, der bzw. die diesem Problem abhilft. Dazu besteht die Formkern-Anordnung
aus zwei axial, in Verlaufsrichtung der Längsachsen der
Endabschnitte des Innenkanals schieberartig beweglich geführten
Längskernteilen, wobei jedes Längskernteil in
Längsrichtung in zwei Schieberteile geteilt ist, und zwar – bezogen
auf den Verbinderwinkel – in ein äußeres
und ein inneres Schieberteil. Die inneren Schieberteile sind mit
ihren einander zugewandten Enden zum Formen eines beispielsweise
konvex verrundeten Innenwinkelbereiches des Winkelverbinders ausgebildet,
wodurch mit Vorteil im Innenwinkelbereich die Ausbildung von scharfkantigen
Konturen vermieden werden kann. Der Innenkanal weist somit, zumindest
in einem Übergangsabschnitt zwischen den Endabschnitten – im
Längsschnitt des Innenkanals gesehen – sowohl
in einem Außenwinkelbereich, als auch in einem Innenwinkelbereich
eine verrundete Innenkontur auf. Zum Entformen der inneren Schieberteile
werden zunächst die äußeren Schieberteile
axial aus dem Anschlusselement gezogen, worauf dann die inneren
Schieberteile mit ihren einander zugewandten Enden quer zur Längsachse
des zugehörigen Innenkanalabschnittes von dem Innenwinkelbereich
weg bewegt und anschließend ebenfalls axial herausgezogen
werden können.
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Diese
technische Lösung ist insofern vorteilhaft, als dadurch
ein strömungsoptimierter Winkelverbinder geschaffen wird,
der zu einer erheblichen Reduzierung der Strömungs- bzw.
Druckverluste im fluidischen Medium führt. Allerdings wird
dieser Vorteil durch einen erhöhten konstruktiven und technologischen
Aufwand erkauft, indem mehrteilige Kernteile eingesetzt werden,
die in aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen separat entfernt
werden müssen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Leitungsverbinder
der eingangs genannten Art zu schaffen, der sich bei strömungsoptimaler
Ausführung seines Innenkanals durch einen verringerten
Herstellungsaufwand auszeichnet. Diese Aufgabe umfasst auch die
Bereitstellung einer diesem Zweck dienenden Vorrichtung der eingangs
genannten Art zur Herstellung des Leitungsverbinders.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe für den Leitungsverbinder dadurch gelöst,
dass in den Übergangsabschnitt ein Leitungsstück
eingebettet ist, das zumindest einen Teil der Wandung des inneren
Strömungskanals bildet.
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Für
die Vorrichtung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch
gelöst, dass die Formkern-Anordnung einen kreisbogenförmig
gekrümmten Kern aufweist, der zum Entformen von dem gespritzten Leitungsverbinder
in einer Entformungsrichtung um den Mittelpunkt eines die Krümmung
des Kernes beschreibenden Kreises verschwenkbar ist.
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Das
Leitungsstück, welches einen vorgeformten strömungsoptimierten
Innenquerschnitt aufweisen kann, kann in fertigungstechnisch einfacher Weise
vor einem Spritzgießen in ein Spritzwerkzeug eingelegt
werden. Ein wichtiger Vorteil, der mit der Erfindung verbunden ist,
besteht dabei darin, dass durch das Einlegen des Leitungsstückes
in die Kavität des Spritzformwerkzeugs bei der Bildung
des Innenkanals eine Abstützung durch Kerne ganz oder zumindest
teilweise vermieden werden kann, ohne dass dabei eine scharfkantige
Kontur entsteht, die später durch Strömungsablösungen,
Turbulenzen, Sekundär- und Rückströmungen
usw. im Strömungsmedium Druckverluste verursachen könnte.
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Andererseits
kann durch die erfindungsgemäße Vorrichtung bedarfsweise
eine effektive innere Abstützung des Leitungsstückes
bei einem Spritzgießvorgang erfolgen, ohne dass dadurch
ein erhöhter technologischer Aufwand entsteht.
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Die
Erfindung kann mit Vorteil Anwendung für einfache Winkelverbinder,
aber insbesondere auch zum Anbinden eines, den Leitungsverbinder
bildenden Winkelsteckers an ein Rohr finden. Das Rohr braucht dabei
nicht durch ein sogenanntes Aufdornen, d. h. ein form- und kraftschlüssiges
Aufstecken der Rohrleitung auf einen Steckerdorn, mit dem Stecker
verbunden zu werden, sondern kann auch stoffschlüssig,
beispielsweise durch Anspritzen oder mittels Lasertechnik, und gegebenenfalls
zusätzlich auch formschlüssig befestigt werden,
wodurch eine Leckagegefahr ausgeschlossen wird.
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Erfindungsgemäß kann
des Weiteren mit Vorteil – beispielsweise zur Herstellung
eines Leitungsverbinders, bei dem in der Medienleitung Fluide geführt
werden, die bereits bei Umgebungstemperaturen zum Gefrieren neigen – auch
vorgesehen sein, dass zumindest im Bereich des Übergangsabschnittes
ein Heizmittel in einer den Strömungskanal zumindest teilweise
umschließenden Anordnung vorgesehen ist, wobei das in den Übergangsabschnitt
eingebettete Leitungsstück mit dem Heizmittel, wie einem
Heizdraht, umwickelt ist.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen
sowie der folgenden Beschreibung enthalten.
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Anhand
mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele soll im Folgenden
die Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigen:
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1 im
Längsschnitt, eine Darstellung einer ersten Ausführung
eines erfindungsgemäßen Leitungsverbinders,
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2 und 3 in
perspektivischer Darstellung und im Längsschnitt, eine
Darstellung einer zweiten Ausführung eines erfindungsgemäßen
Leitungsverbinders,
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4 in
einer Stirnansicht, ein in einen Übergangsabschnitt einbettbares
Leitungsstück eines erfindungsgemäßen
Leitungsverbinders gemäß 2 und 3,
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5 einen
Längsschnitt gemäß der Linie V-V in 4,
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6 im
Längsschnitt, eine weitere Ausführung eines in
einen Übergangsabschnitt einbettbaren Leitungsstückes
eines erfindungsgemäßen Leitungsverbinders,
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7 im
Längsschnitt, eine dritte Ausführung eines in
einen Übergangsabschnitt einbettbaren Leitungsstückes
eines erfindungsgemäßen Leitungsverbinders,
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8 und 9 ebenfalls
jeweils im Längsschnitt, eine vierte und eine fünfte
Ausführung eines in einen Übergangsabschnitt einbettbaren
Leitungsstückes eines erfindungsgemäßen
Leitungsverbinders,
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10 im
Längsschnitt, eine Darstellung einer dritten Ausführung
eines erfindungsgemäßen Leitungsverbinders,
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11 im
Längsschnitt, eine Darstellung einer vierten Ausführung
eines erfindungsgemäßen Leitungsverbinders,
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12 im
Längsschnitt, eine Darstellung einer fünften Ausführung
eines erfindungsgemäßen Leitungsverbinders,
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13 im
Längsschnitt, eine Darstellung einer sechsten Ausführung
eines erfindungsgemäßen Leitungsverbinders,
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14 im
Längsschnitt, eine Darstellung einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zum Herstellen eines erfindungsgemäßen
Leitungsverbinders gemäß der sechsten Ausführung
der Erfindung.
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In 8 bis 14 sind
dabei auch verschiedene Formkern-Anordnungen zum Bilden eines Innenkanals
eines erfindungsgemäßen Leitungsverbinders dargestellt.
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In
den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets
mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass sie in der Regel auch
nur einmal beschrieben werden.
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Wie
zunächst 1 zeigt, besteht ein erfindungsgemäßer
Leitungsverbinder 1 aus einem Verbinderstück 2,
welches bevorzugt als Formteil ausgebildet ist. Das Verbinderstück 2 kann
insbesondere einstückig ausgeführt sein und aus
einem formstabilen Material bestehen. Es kann in materialökonomischer
Weise als Kunststoff-Spritzgussteil aus einem relativ starren, formstabilen
Kunststoff hergestellt werden, beispielsweise aus einem faserverstärkten Polyamid,
wie PA 6.6 mit einem Glas-Faseranteil GF 30 oder GF 35 oder einem
entsprechenden Kohlefaseranteil (CF-Anteil). Das Verbinderstück 2 weist mindestens
einen Anschlussabschnitt zur Anschlussverbindung mit einer nicht
dargestellten Medienleitung oder mit einem beliebigen, nicht dargestellten Aggregat
auf.
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In
den dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispielen ist
das Verbinderstück 2 als Winkelverbinder ausgebildet
und wird im Weiteren synonym auch als Anschlusselement bezeichnet,
wobei zwei Anschlussabschnitte 6, 8 bezüglich
ihrer jeweiligen Anschlussachsabschnitte 6A, 8A einen
bestimmten, beispielsweise rechten Winkel (90°) α einschließen. Dabei
sind die Anschlussabschnitte 6, 8 über
einen Übergangsabschnitt 10 verbunden, der einen
inneren Strömungskanal 11 für das Medium
aufweist.
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Im Übergangsabschnitt 10 kann
der Strömungskanal 11 vorzugsweise als gekrümmtes,
insbesondere kreisbogenförmig gekrümmtes, Kanalstück
ausgebildet sein, was z. B. durch die Angabe des Radius R in 5 bis 9 veranschaulicht
ist und nachstehend noch detaillierter erläutert wird.
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Die
Anschlussabschnitte 6, 8 umschließen ebenfalls
den Innenkanal 11, dessen Endabschnitte bezüglich
der Anschlussachsabschnitte 6A, 8A der gemeinsamen
Längs achse des Innenkanals 11 in dem Verbinderwinkel α zueinander
ausgerichtet sind, der im Bereich von 0° bis 180° liegen
kann.
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Gemäß der
in 1 gezeigten ersten Ausführung der Erfindung
weist das Verbinderstück 2 zumindest im Bereich
des Übergangsabschnittes 10 Heizmittel 12 in
einer den Strömungskanal 11 radial bzw. umfangsgemäß umschließenden
Anordnung auf. Dadurch ist der erfindungsgemäße
Leitungsverbinder 1 insbesondere für Leitungen
in Kraftfahrzeugen zur Führung von gefriergefährdeten
Medien, wie Wasser oder insbesondere Harnstoff, geeignet. Als Heizmittel 12 kann – wie 1 zu
entnehmen ist – mindestens ein elektrischer Heizdraht 14 (Widerstandsdraht)
in einer mit einer im Wesentlichen gleichmäßigen
Flächenverteilung zumindest über den Bereich des Übergangsabschnittes 10 verlaufenden
Anordnung vorgesehen sein.
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Der
Heizdraht 14 ist dabei in das Material des Kunststoff-Verbinderstückes 2 eingebettet
bzw. eingeformt, wobei erfindungsgemäß vorgesehen
ist, dass in den Übergangsabschnitt 10 ein Leitungsstück 20 eingebettet
ist, das zumindest einen Teil der Wandung des inneren Strömungskanals 11 bildet. Das
in den Übergangsabschnitt 10 eingebettete Leitungsstück 20 ist
mit dem Heizdraht 14 umwickelt.
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Bei
dem Leitungsstück 20 handelt es sich insbesondere
um ein Rohrstück, welches zur Herstellung des Leitungsverbinders 1 mit
dem Heizdraht 14 umwickelt und in ein Spritzwerkzeug eingelegt wird.
Das mit dem Heizdraht 14 versehene Rohrstück 20 kann
dann in einer beliebigen Weise mit Kunststoff umspritzt werden.
Die Enden des Wicklungsdrahtes 14 sind nach außen
geführt, um eine Spannung anlegen zu können. Das
Leitungsstück 20 kann aus Kunststoff, aber auch
aus Metall bestehen, um eine gute Wärmeleitung nach innen
in den Strömungskanal 11 zu erreichen.
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Einen ähnlichen
Aufbau zeigt die in 2 und 3 dargestellte
zweite Ausführung der Erfindung, nur ist hier – wie
auch in den weiteren Ausführungen gemäß 10 bis 14 – kein
Heizmittel 12 vorgesehen.
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Aus
allen Figuren, die die verschiedenen exemplarischen Ausführungen
erfindungsgemäßer Leitungsverbinder 1 zeigen,
wird deutlich, dass die nicht näher bezeichnete Wandung,
die in den einzelnen Abschnitten, die den Innenkanal 11 umschließen, also den
beiden Anschlussabschnitten 6, 8 und dem Übergangsabschnitt,
durchweg die gleiche Wandstärke oder auch bereichsweise
unterschiedliche Wandstärken aufweisen kann. Durch diese
Wandgestaltung können in der äußeren
Kontur des Leitungsverbinders 1 Anschlussabschnitte 6, 8 unterschiedlicher
Art zur Verbindung mit den nicht dargestellten Leitungen gebildet
sein.
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So
ist der Anschlussabschnitt 6 gemäß den Ausführungen
in 1, 2, 3 sowie 10 bis 13 derart
ausgebildet, dass auf ihn eine Medienleitung aufgedornt werden kann.
Der Anschlussabschnitt bildet ein Dornelement, insbesondere einen so
genannten Einschlagdorn, zum Aufstecken der Medienleitung. Das Dornelement,
welches einstückiger Bestandteil des Leitungsverbinders 1 ist,
weist außenseitig ein zur Verbindung geeignetes, an sich bekanntes
Dornprofil mit mehreren Zahnkanten auf.
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Der
andere Anschlussabschnitt 8 gemäß der Ausführung
in 2 und 3 sowie gemäß den Ausführungen
in 10 bis 13 ist
als Bestandteil einer Fluid-Steckverbindung ausgebildet, und zwar
insbesondere als ein Steckerschaft, der über Haltemittel
vorzugsweise lösbar arretierbar in ebenfalls an sich bekannter
Weise in eine Aufnahmemuffe eines nicht dargestellten beliebigen
Anschluss- oder Aggregateteils einsteckbar ist. Der Anschlussabschnitt 8 weist
dazu auf seinem äußeren Umfang radiale, insbesondere
als umfangsgemäße Ringnuten ausgebildete Ausnehmungen
auf, die zum Eingriff eines innerhalb der Aufnahmemuffe gelagerten,
radial elastischen Halteelementes oder zur Aufnahme von nicht dargestellten
Mediendichtungen und/oder Schmutzdichtungen dienen können.
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Ein
Spezifikum der zweiten – in 2 und 3 dargestellten – Ausführung
der Erfindung besteht darin, dass das Leitungsstück 20,
welches in den Übergangsabschnitt 10 eingebettet
ist und zumindest einen Teil der Wandung des inneren Strömungskanals 11 bildet,
als vorgefertigtes Einlegeteil für den Spritzgießvorgang
ausgebildet ist. Bei einer solchen Ausführung kann das
Leitungsstück 20 ein Rohrstück sein,
welches aus Kunststoff, insbesondere aber aus einem Kunststoff mit
höherer Erweichungstemperatur, als es die Temperatur der
beim Spritzgießen zur Anwendung kommenden Polymermasse
ist, oder aus Metall besteht. Die Wandstärke W ist dabei
so zu bemessen, dass das Leitungsstück 20 durch
den Spritzdruck nicht zerstört wird.
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Charakteristisch
für die Ausbildung als Einlegeteil ist dabei auch, dass
das Leitungsstück 20 Fixieransätze 16 aufweist,
mittels derer es beim Spritzgießen in einer Vorrichtung
zum Herstellen des Leitungsverbinders 1, also insbesondere
in einer Kavität eines Spritzgießwerkzeugs, gehalten
werden kann. Bei den Fixieransätzen 16 kann es
sich insbesondere – wie 2 und 4 zeigen – um
radial nach außen abstehende stiftartige Ansätze
handeln.
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Alternativ
ist es auch möglich, das Leitungsstück 20 durch
einen Spritzgießvorgang zum Herstellen des Leitungsverbinders 1 zu
bilden, der als Zwei- oder Mehrkomponenten-Spritzguss ausgeführt
wird, wobei als erste Komponente das Leitungsstück 20 und
danach der äußere Teil (Bezugszeichen 10a in 3)
des Übergangsabschnitts 10 zusammen mit den Anschlussabschnitten 6, 8 als
zweite Komponente bzw. der äußere Teil 10a des Übergangsabschnitts 10 und
die Anschlussabschnitte 6, 8 sukzessiv als mehrere
weitere Komponenten gebildet werden. Dabei können Kerne 30 in
einer Ausbildung nach 13 oder 14 zum
Einsatz kommen.
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5 bis 11 zeigen
jeweils im Schnitt verschiedene mögliche Ausbildungsformen
von Leitungsstücken 20.
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So
ist zunächst in 5 die bereits als bevorzugt
erwähnte Ausbildung dargestellt, wonach der Strömungskanal 11 zumindest
im inwendig durch das Leitungsstück 20 gebildeten Übergangsabschnitt 10 als
kreisbogenförmig gekrümmtes Rohrstück 20a ausgebildet
ist, was durch die Angabe des Radius R deutlich wird.
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In 6 und 7 sind
weitere Ausbildungen dargestellt, gemäß denen
das Leitungsstück 20, welches zumindest einen
Teil der Wandung des Strömungskanals 11 bildet,
abschnittsweise als kreisbogenförmig gekrümmtes
Rohrstück 20a wie in 5 ausgebildet
ist, wobei sich aber an diesen Abschnitt einseitig (6)
oder beidseitig (7) jeweils als Rohransatz 20b, 20c ein
weiterer Abschnitt anschließt, der als gerader Hohlzylinder
ausgebildet ist. Durch derartige Ansätze 20b, 20c kann
eine bessere Positionierung, Halterung und Abdichtung des Leitungsstücks 20 erreicht
werden. So tritt vorteilhafterweise beim Spritzvorgang durch einen
in den jeweiligen Ansatz 20b, 20c eingesteckten,
querschnittsangepassten Kern eine Abdichtung des Innenraums des
Leitungsstückes 20 auf. Die dargestellten Ausführungsformen
der Leitungsstücke 20 können in technologisch
einfacher Weise durch Biegen und/oder Formpressen unter Wärmeeinfluss
zunächst gerader Rohrstücke hergestellt werden.
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Der
Querschnitt des Strömungskanals 11 insgesamt – oder
vorzugsweise auch nur im Bereich des Leitungsstückes 20 – kann
durch eine Kreisfläche oder auch beispielsweise durch ein
Oval, wie eine Ellipse, gebildet sein. Hierzu kann im letzteren Fall
beispielsweise ein Rohrstück mit zunächst kreisförmigem
Querschnitt in geeigneter Weise verformt werden. Dabei kann eine
solche Gestalt und Dimensionierung des Innenkanals 11 eingestellt
werden, die es ermöglicht, beim Spritzgießen eine
innere Abstützung durch Kerne ganz – oder zumindest
teilweise – zu vermeiden. Dabei ist es darüber
hinaus auch möglich, eine Innenkontur im Rohrstück
zu erzeugen, die beim späteren Gebrauch verhindert, dass
die oben erwähnten Störungen in der Strömung
des Mediums und damit unerwünschte übermäßige
Druckverluste auftreten.
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8 und 9,
die weitere Ausführungen von in den Übergangsabschnitt 10 einbettbaren
Leitungsstücken 20 von erfindungsgemäßen
Leitungsverbindern 1 zeigen, verdeutlichen, dass das Leitungsstück 20 mit
Hilfe von Kernen 30, 32 in ein Formwerkzeug eingebracht
und/oder dort abgestützt werden kann. Dies kann – wie
in 8 gezeigt – mit einem so genannten Drehkern 30 geschehen
oder – wie in 9 gezeigt – mit einem
so genannten Längskern 32, auf den das Leitungsstück 20 jeweils aufgeschoben
oder aufgesteckt werden kann. Die Kerne 30, 32 – insbesondere
Drehkerne 30 – verhindern, dass ein aus Kunststoff
bestehendes Leitungsstück 20 unter der Temperatur
und dem Druck, die beim Spritzgießen auftreten können,
sich in seiner Form verändert oder im Extremfall in sich
zusammenfällt. Bei metallischen Leitungsstücken 20 besteht
diese Gefahr nicht.
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Die
in 10 bis 12 dargestellten
Ausführungen eines erfindungsgemäßen
Leitungsverbinders 1 veranschaulichen dabei, dass es bei
geeigneter Gestaltung des Leitungsstückes 20,
auch wenn dieses aus Kunststoff besteht und der Innenkanal 11 durch
Spritzgießen hergestellt wird, vorteilhafterweise jedoch
nicht immer unbedingt notwendig ist, den gesamten Innenquerschnitt
des Leitungsstückes 20 abzustützen. Bei
dem dargestellten Leitungsstück 20 kann es sich
dabei bevorzugt um ein solches handeln, wie es in der Ausführung
nach 7 dargestellt ist.
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So
zeigen 10 bis 12 einheitlich
einen Innenkanal 11, der zumindest im Übergangsabschnitt 10 – im
Längsschnitt des Innenkanals 10 gesehen – sowohl
in einem Außenwinkelbereich (in der Zeichnung jeweils in
der Ecke links oben), als vorzugsweise auch in einem Innenwinkelbereich
(im inneren Knick) eine verrundete Innenkontur aufweist. Die verrundete
Innenkontur ergibt sich dabei zunächst dadurch, dass das
Leitungsstück 20 als vorgeformtes Teil die entsprechende
strömungsoptimierte Form aufweist. Diese Kontur muss bei
einem Spritzgießvorgang zumindest weitestgehend aufrecht
erhalten werden.
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Im
Außenwinkelbereich wird dies gemäß den Ausführungen
in 10 und 11 dadurch
erreicht, das jeweils zwei als Längsschieber ausgebildete
Kerne 34 eingesetzt werden, um die die Masse beim Spritzgießen
derart verteilt wird, dass im fertigen Verbinder die Kerne 34 axial
(6A, 8B) durch die gespritzten Anschlussabschnitte 6, 8 ragen.
Im Übergangsabschnitt 10 stoßen die Längsschieber
unter dem Verbinderwinkel α stirnseitig formangepasst – beispielsweise
wie dargestellt auf Gehrung gebracht – mit ihren einander
zugewandten Enden zusammen. Die Außenkontur der Längsschieber 34 ist
dabei derart ausgebildet, dass der konkav verrundete Außenwinkelbereich
des Leitungsstücks 20 bzw. des Strömungskanals 11 beim
Fertigungsvorgang gestützt wird. Die Kerne 34 fungieren
somit als Stützkerne für das Leitungsstück 20 und
als Formkerne für die Anschlussabschnitte 6, 8.
Außerdem tritt, wie unter Bezugnahme auf 7 erwähnt
wurde, für das Leitungsstück 20 eine
Abdichtwirkung ein. In den Innenkanal 11 kann durch die
Rohrenden aufgrund der dort befindlichen Kerne 34 keine
Spritzgussmasse gelangen.
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Der
konvex verrundete Innenwinkelbereich des Winkelverbinders, an dem
geringere Druckkräfte auftreten, wird nicht abgestützt,
wobei allerdings der nicht abgestützte Bereich 11a klein
ist. Dennoch kann auch in diesem Innenwinkelbereich die Ausbildung von
scharfkantigen Konturen vermieden werden. Dies kann – wie
bereits erwähnt – durch eine geeignete Materialwahl
geschehen, indem ein höherer Erweichungspunkt des Kunststoffs
des Leitungsstücks 20 gewählt wird als
es die Temperatur der Spritzgießmasse ist bzw. als es der
Erweichungspunkt des Kunststoffs der Anschlussabschnitte 6, 8 und/oder des Übergangsabschnitts 10 ist.
Alternativ oder zusätzlich können auch – wie
in 11 und 12 dargestellt – geeignete
stabilitätserhöhende Wandverstärkungen 20d, 20e im
Leitungsstück 20 vorgesehen werden.
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Dabei
ist aus 11 zu erkennen, dass die Wandverstärkung 20d im
Innenwinkelbereich derart groß ist, dass dort keine Umspritzung
mehr notwendig ist. Folglich wird vorteilhafterweise beim Spritzgießen
dort auch kein Spritzdruck wirksam.
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Ein
Leitungsstück 20, wie es in 11 dargestellt
ist, kann spritzgusstechnisch hergestellt sein, wozu ein so genannter
Drehkern 30 zum Einsatz kommen kann, wie er noch nachfolgend
im Einzelnen beschrieben wird. Bei der Entformung eines solchen Kerns 30 aus
dem spritzgegossenen Leitungsstück 20 können
sich allerdings hohlzylindrische Ansätze 20b, 20c,
wie sie unter Bezugnahme auf 7 beschrieben
wurden, als problematisch erweisen. Um dem abzuhelfen, kann daher
einerseits insbesondere vorgesehen sein, dass mindestens einer dieser
Ansätze 20b, 20c sehr kurz und radial
aufgeweitet oder konisch gestaltet wird. Dadurch wird durch die
gewählte Geometrie eine Entformbarkeit abgesichert. Andererseits
besteht auch die Möglichkeit, die zylindrischen Ansätze 20b, 20c durch
nachträgliches Verformen und Kalibrieren des Leitungsstückes 20 herzustellen.
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Auch
bei der Ausführung gemäß 12 ist in
dem Leitungsstück 20 eine Wandverstärkung 20d im
Innenwinkelbereich und eine Wandverstärkung 20e im
Außenwinkelbereich vorhanden. Hier sind beide Wandverstärkungen 20d, 20e derart
groß, dass keine Umspritzung mehr notwendig ist. Das Leitungsstück 20 bildet
damit allein den Übergangsabschnitt 10 aus. Ein äußerer
umspritzter Teil 10a, wie in 3, 10 und 11 dargestellt,
ist nicht vorhanden. Die beiden Anschlussabschnitte 6, 8 sind separat
angegossen und durch das Leitungsstück 20 vollkommen
voneinander getrennt.
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Darüber
hinaus ist 12 zu entnehmen, dass bei Vorliegen
von derartigen Wandverstärkungen 20d, 20e keine
Längskerne 34 eingesetzt werden müssen,
deren Enden speziell aufeinander abgestimmt werden müssen.
Es können bekannte Längskerne 32 – nach
der Art wie in 9 dargestellt – eingesetzt
werden, die als leicht konisch ausgebildete Zylinder mit im Wesentlichen
kreisförmiger Deckfläche ausgebildet sind. Die
Längskerne 32 oder -schieber brauchen beim Spritzgießen
nicht aneinander zu stoßen, weil das Leitungsstück 20 derart stabil
ist, dass der nicht abgestützte Bereich 11b sich über
den gesamten Innenquerschnitt des inneren Strömungskanals 11 erstrecken
kann, ohne dass die Gefahr einer Deformation besteht.
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Unter
Bezugnahme auf 8 wurde bereits ausgeführt,
dass dort, wo beim Spritzgießen eine Abstützung
des Leitungsstückes 20 erwünscht oder
notwendig ist, dies mit einem so genannten Drehkern 30 geschehen
kann. Auf eine solche Abstützung bezieht sich auch 13.
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Bei
der in 13 gezeigten – hinsichtlich
der realen geometrischen Verhältnisse, beispielsweise des
Verbinderwinkels α von 90°, im Sinne einer Prinzipdarstellung
nur schematisiert dargestellten – weiteren Ausführung
eines erfindungsgemäßen Leitungsverbinders 1 handelt
es sich ebenfalls um ein gewinkeltes Anschlusselement 1,
insbesondere um einen Winkelstecker. Dieser weist einen wie oben
beschriebenen Anschlussabschnitt 8 auf, der zur Herstellung
einer Fluid-Steckverbindung ausgebildet ist.
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Hierzu
ist ein Steckerschaft 87 über Haltemittel lösbar
arretierbar in ein nicht dargestelltes beliebiges Anschluss- oder
Aggregateteil einsteckbar und weist eine umfangsgemäße
als Ringnut ausgebildete Ausnehmung 88 auf. In axialem
Anschluss daran ist eine weitere Ringnut 89 für
eine nicht dargestellte Mediendichtung sowie vorzugsweise noch eine
dritte zusätzliche Ringnut 80 für eine
ebenfalls nicht dargestellte Schmutzdichtung vorgesehen.
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Dadurch
erhält der Steckerschaft 87 eine relativ lange
Baugröße. Um dem Steckerschaft 87 dennoch – trotz
dieser Länge – eine für ein normgerechtes
axiales Einstecken geeignete geradlinige Form zu verleihen, ist
im Steckerschaft 87 ein gerades Kanalstück 84 im
Innenkanal 11 vorgesehen, das sich durchmessergleich unmittelbar
an den im Leitungsstück 20 liegenden gekrümmten
Abschnitt des Innenkanals 11 anschließt. Das gerade
Kanalstück 84 ist mittels eines – wie
unter Bezugnahme auf 12 beschriebenen – Längskerns 32 herstellbar.
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Ein
weiteres Spezifikum dieser Ausführung der Erfindung besteht
in der Art und Weise, wie an das gewinkelte Anschlusselement 1 die
Anbindung eines (nicht dargestellten) Rohres erfolgen kann. Eine
anzuschließende Medienleitung wird in diesem Fall weder
eingespritzt, noch wird sie aufgedornt, sondern zur Verbindung mit
dem Rohr 12 ist ein insbesondere hohlzylindrischer, einstückig
mit dem Spritzformteil 2 ausgebildeter Anschlussabschnitt 60 vorgesehen.
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Ein
Innenraum des Anschlussabschnitts 60 ist durch das mit
dem Bezugszeichen 61 bezeichnete Kanalstück des
Innenkanal 11 gebildet, das sich unmittelbar an den im
Leitungsstück 20 liegenden gekrümmten
Abschnitt anschließt. Es ist im Wesentlichen konzentrisch
zumindest zum Mündungsbereich des Leitungsstückes 20 angeordnet,
weist aber einen gegenüber einem Durchmesser d des Innenkanals 11 im
Leitungsstück 20 vergrößerten
Durchmesser dA auf, der etwa dem Außendurchmesser
eines zu verbindenden Rohres entspricht.
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Ein
solches Rohr kann in das Kanalstück 61 – vorzugsweise
mit Presspassung – eingesteckt werden, wobei daran anschließend
eine hoch mediendichte bzw. leckagefreie Verbindung mit Vorteil
beispielsweise unter Einsatz eines Laserverschweißens als
stoffschlüssigem Fügevorgang realisiert werden kann.
Durch eine solche Einbettung des Rohres in den erfindungsgemäßen
Leltungsverbinder 1 setzt der Innenraum des Rohres den
Verlauf des Innenkanals 11 kontinuierlich fort.
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Bei
einer zum Herstellen dieser Ausführung des erfindungsgemäßen
Leitungsverbinders 1 einsetzbaren erfindungsgemäßen
Spritzform-Vorrichtung umfasst die Formkern-Anordnung zunächst
zum Bilden des Innenkanals 11 des Anschlusselementes 1 als
erstes Kernteil einen kreisbogenförmig gekrümmten
Kern 30, der vorstehend als Drehkern 30 bezeichnet
wurde und beim Spritzgießen das Leitungsstück 20 von
innen her abstützt.
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Des
Weiteren umfasst die Vorrichtung einen zum Bilden des geraden Kanalansatzes 84 gerade ausgebildeten
Kern 32. Der gekrümmte Kern 30 und der
geradlinig ausgebildete Kern 32 weisen stirnseitig kongruente
Querschnitte auf, so dass sie beim Spritzgießen – wie
in 13 gezeigt – nahtlos aneinander stoßen,
wodurch erreicht wird, dass – wie beschrieben – im
Steckerschaft 87 das gerade Kanalstück 84 sich
durchmessergleich unmittelbar an den im Leitungsstück 20 liegenden
gekrümmten Abschnitt des Innenkanals 11 anschließt.
Nach dem Spritzprozess wird der geradlinig ausgebildete Kern 32 zum
Entformen axial in Richtung des in 13 mit dem
Bezugszeichen 8A bezeichneten Pfeiles aus dem Kanalstück 84 gezogen.
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Schließlich
umfasst die Vorrichtung darüber hinaus noch einen dritten
Kern 36 zur Ausbildung des Kanalstücks 61.
Bei dem dritten Kern 36 handelt es sich zunächst
ebenfalls um einen weiteren einstückigen und geradlinigen
Kern, der wie die bekannten Formkerne – z. B. gemäß 12 – die
Gestalt eines zylindrisch ausgebildeten Längsschiebers
aufweist und nach dem Spritzprozess zum Entformen axial in Richtung
des in 13 mit dem Bezugszeichen 60A bezeichneten
Pfeiles aus dem Kanalstück 61 gezogen wird.
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Damit
einerseits während des Spritzvorgangs die im Wesentlichen
konzentrische Relativlage von zumindest dem Mündungsbereich
des Innenkanals 11 und dem Kanalstück 61 erzielt
werden kann, andererseits jedoch auch dem Entformungsvorgang des
Drehkerns 30 Rechnung getragen werden kann, welcher zum
Entformen im Sinne des Pfeiles 30A um den Mittelpunkt M
seines Krümmungskreises verschwenkt wird, ist der dritte
Kern 36 durchbrochen ausgeführt. Die Durchbrechung 65 ist
dabei an die Form des gekrümmten Kerns 30 und
dessen Schwenkbahn bei der Entformung angepasst. Dadurch kann nach
der Herstellung des Spritzformteils zunächst das gekrümmte
Kernteil (Drehkern 30) um den Mittelpunkt M seines Krümmungskreises
verschwenkt werden, wobei es durch die Durchbrechung 65 aus
dem Innenkanal 11 und dann auch vollständig aus
der Durchbrechung 65 heraus geführt wird. Anschließend
wird der dritte Kern 36 – wie beschrieben – entformt.
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In 14 ist
eine erfindungsgemäße, mit dem Bezugszeichen 90 bezeichnete
Vorrichtung zum Herstellen eines erfindungsgemäßen
Leitungsverbinders 1, insbesondere gemäß einer
Ausführung, wie sie in 13 dargestellt
ist, wiedergegeben. In der Zeichnung sind zunächst die
vorstehend beschriebenen drei unterschiedlichen Kerne 30, 32, 36 dargestellt,
die im Gegensatz zum eingangs beschriebenen Stand der Technik alle
einstückig ausgeführt sind. Darüber hinaus
ist der Zeichnung exemplarisch zu entnehmen, wie die einzelnen Kerne 30, 32, 36 bewegt
werden können.
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So
ist für den geradlinig ausgeführten Kern 32 zur
Bildung des Kanalstücks 84 eine Druckbeaufschlagung 92 mit
einem Hydraulikmedium oder mit Druckluft vorgesehen. Dazu weist
der Kern 32 einen Innenkanal 32a auf.
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Zur
Bewegung des als Drehkern 30 bezeichneten kreisbogenförmig
gekrümmten Kerns 30, der beim Spritzgießen
das Leitungsstück 20 abstützt, dient
eine Feder 94, wobei hier alternativ ebenfalls eine pneumatische
oder hydraulische Kraftbeaufschlagung oder der Einsatz eines Bowdenzuges
erfolgen könnte.
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Der
dritte, geradlinig ausgeführte, durchbrochene Kern 36,
welcher zur Bildung des Kanalstücks 61 des Anschlussabschnitts 60 dient,
wird mittels eines Schlittens 96 bewegt, der im Sinne des
Doppelpfeiles P angetrieben werden kann.
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Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele
beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung
gleichwirkenden Ausführungen, wie dies bereits durch die
unterschiedlichen dargestellten Ausführungsbeispiele deutlich
wird. So sind insbesondere die verschiedensten Kombinationen von
Ausbildungen der Anschlussabschnitte eines erfindungsgemäßen
Leitungsverbinders 1 möglich: Es können
beispielsweise Kombinationen Einschweißzylinder/Steckkontur, Dornprofil/Steckkontur
sowie Einschweißzylinder/Einschweißzylinder, Dornprofil/Dornprofil
oder auch beliebige Befestigungskonturen in Kombination mit den
genannten oder untereinander vorgesehen werden, wobei sich diese
am einen oder anderen Ende des Verbinders befinden können.
Die geradlinigen und/oder gekrümmten Kerne 30, 32, 34, 36 können – zumindest
bereichsweise – auch als Hohlkörper mit einem
Kühlmedium ausgeführt und/oder mit einer inwendig
verlaufenden Seele aus einem Material hoher Wärmekapazität
versehen werden, damit über die Kerne 30, 32 beim
Spritzgießen das Leitungsstück 20 kühlen.
-
Die
Erfindung ist bislang noch nicht auf die in den Ansprüchen
1 und 16 definierten Merkmalskombinationen beschränkt,
sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen
aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmalen definiert sein. Dies
bedeutet, dass grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal
der unabhängigen Ansprüche weggelassen bzw. durch
mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal
ersetzt werden kann. Insofern sind die Ansprüche lediglich
als ein erster Formulierungsversuch für eine Erfindung
zu verstehen.
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- 1
- Leitungsverbinder,
Anschlusselement
- 2
- Verbinderstück
- 6
- Anschlussabschnitt
von 2
- 6A
- Anschlussachse
von 6
- 8
- Anschlussabschnitt
von 2
- 8A
- Anschlussachse
von 8
- 10
- Übergangsabschnitt
von 2 zwischen 6 und 8
- 10a
- äußerer
Teil von 10
- 11
- Strömungskanal,
Innenkanal von 1
- 11a
- nicht
abgestützter Bereich, klein (10, 11)
- 11b
- nicht
abgestützter Bereich, groß (12)
- 12
- Heizmittel
- 14
- elektrischer
Heizdraht
- 16
- Fixieransatz
- 20
- Leitungsstück
- 20a
- kreisbogenförmig
gekrümmtes Rohrstück von 20
- 20b,
20c
- hohlzylindrische
Ansätze an 20a
- 20d,
20e
- Wandverstärkungen
von 20
- 30
- Drehkern,
kreisbogenförmig gekrümmter Kern
- 30A
- Schwenkbahn
von 30
- 32
- Längskern,
geradliniger Kern
- 32a
- Innenkanal
von 32
- 34
- Längskern,
geradliniger Kern (10, 11)
- 36
- Längskern,
geradliniger Kern (36)
- 60
- Anschlussabschnitt
von 2
- 60A
- Anschlussachse
von 60
- 61
- Kanalstück
- 65
- Durchbrechung
in 36
- 80
- Ausnehmung
in 87, Ringnut
- 84
- Kanalstück
in 87
- 87
- Steckerschaft
von 8
- 88
- Ausnehmung
in 87, Ringnut
- 89
- Ausnehmung
in 87, Ringnut
- 90
- Herstellungsvorrichtung
für 1 (14)
- 92
- Druckbeaufschiagung
für 32 in 90
- 94
- Feder
in 90
- 96
- Schlitten
in 90
- d
- Durchmesser
von 11
- dA
- Durchmesser
von 61
- M
- Kreismittelpunkt
zu R
- P
- Bewegungsrichtung
von 96
- R
- Krümmungsradius
von 20, 20a
- w
- Wandstärke
von 20
- α
- Verbinderwinkel
zwischen 6A, 60A und 8A
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 2005/0140060
A1 [0008]