DE202009011641U1

DE202009011641U1 - Kunststoffrohr

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Publication number: DE202009011641U1
Application number: DE202009011641U
Authority: DE
Original assignee: Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Current assignee: Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Priority date: 2008-09-22
Filing date: 2009-08-27
Publication date: 2010-02-25
Anticipated expiration: 2019-08-28
Also published as: DE112009002097A5; WO2010031481A1; DE212009000120U1

Abstract

Kunststoffrohr (26; 26') zum Anschluss an eine durch einen Rand (24) definierte Öffnung (22), welches Rohr aus einem bei Betriebstemperatur harten thermoplastischen Kunststoff ausgebildet ist und an einem Bereich, der zur Verbindung mit einer solchen Öffnung (22) ausgebildet ist, mit einem im 2K-Verfahren hergestellten, umlaufenden Dichtelement (30; 30') aus einer elastomeren Weichkomponente versehen ist, welche Weichkomponente an der Grenzfläche zum Kunststoffrohr mit diesem durch Anschmelzen verbunden ist, welches Dichtelement (30) auf seiner Außenseite eine umlaufende Ringnut (36) aufweist, die dazu ausgebildet ist, bei der Montage unter zumindest zeitweiliger Verformung der Weichkomponente (30) einen solchen Rand (24) aufzunehmen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kunststoffrohr, wie es besonders zum Transport von Kühlluft Verwendung findet. Rohrstücke aus solchen Kunststoffrohren dienen oft zur Herstellung von Rohrsystemen, die recht komplex sein können und z. B. dazu dienen, Luft von einem zentralen Lüfter zu verschiedenen Geräten zu transportieren, die gekühlt werden müssen. Wegen der seltsamen Form solcher Rohrsysteme (Luftführungssysteme) spricht man gelegentlich auch von einem ”Hirschgeweih”.
Solche Luftführungssysteme müssen sehr sorgfältig ausgelegt werden, damit ein gleichmäßiger und geringer Gegendruck gewährleistet ist. Das bedeutet, dass solche Rohrabschnitte keine abrupten Querschnittsänderungen, Engstellen, Toträume und Absätze haben dürfen. Durch eine solche aerodynamische Optimierung senkt man das Betriebsgeräusch, erhöht die Kühlluftmenge, und erleichtert eine spätere Nachrüstung von zusätzlichen Komponenten mit Kühlluftbedarf.
Zur Verbindung solcher Rohrstücke mit entsprechenden Gegenstücken, z. B. mit einem sogenannten Luftkasten, verwendet man sogenannte Fixierungslaschen, an denen Schrauben vorgesehen sind, und bei der Montage werden diese Schrauben an dem Luftkasten oder dergleichen festgeschraubt, was je nach der Montagestelle entsprechend lange Montagezeiten erfordert und die Kosten erhöht.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein neues Kunststoffrohr bereit zu stellen.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch den Gegenstand des Schutzanspruchs 1.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen, sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigt:
1 ein Kunststoffrohr, das auf seiner rechten Seite mit einem umlaufenden Element aus einer Weichkomponente versehen ist, vor dem Einrasten in der Öffnung einer Wand, die in 1 rechts dargestellt ist,
2 einen Schnitt, gesehen längs der Linie II-II der 1,
3 einen Zwischenschritt kurz vor dem Einrasten,
4 das Kunststoffrohr der 1 bis 3 im eingerasteten Zustand,
5 die Anordnung nach 4, bei der mit dem freien Ende des Kunststoffrohres ein Radiallüfter verbunden ist, der durch einen kollektorlosen Gleichstrommotor angetrieben wird,
6 die Anordnung nach 5 im Längsschnitt,
7 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit VII der 6,
8 eine drehbare Form zur Herstellung des in 1 auf der linken Seite dargestellten Kunststoffrohres im sogenannten direkten 2K-Verfahren,
9 eine Variante zu 8 zur Herstellung eines umlaufenden Dichtelements aus einer Weichkomponente im sogenannten indirekten 2K-Verfahren,
10 eine Darstellung analog 9, zur besseren Erläuterung,
11 eine perspektivische Darstellung eines mit der Form nach 9 und 10 hergestellten Formblasrohres,
12 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit XII der 11, und
13 einen Längsschnitt durch das in 11 vordere Ende des dort dargestellten Rohrabschnitts.
In der folgenden Beschreibung werden gleiche oder gleich wirkende Teile gewöhnlich mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und nur einmal beschrieben. Begriffe wie links, rechts, oben, unten beziehen sich auf die jeweilige Figur.
1 zeigt rechts symbolisch einen Teil eines Luftkastens 20. Dieser hat eine Öffnung 22 mit einem Rand 24. Die Öffnung 22 dient zur Befestigung des rechten Endes 28 eines Kunststoffrohres 26, das aus einem thermoplastischen Werkstoff hergestellt ist, z. B. aus
PE – Polyethylen
PE-HD – Polyethylen mit hoher Dichte
PA – Polyamid
PP – Polypropylen,
oder einem sonstigen geeigneten thermoplastischen Werkstoff. Dieser ist bei den im Betrieb vorkommenden Temperaturen formstabil.
Das rechte Ende des Rohres 26 ist mit einer Auflage 30 aus einem geeigneten Elastomer versehen. Hierfür eignen sich u. a.:
TPE – thermoplastisches Elastomer
Santopren^® – Elastomer
Silikon
Diese Werkstoffangaben gelten für alle Ausführungsbeispiele.
2 zeigt einen vergrößerten Schnitt – längs der Linie II-II der 1 – durch die Auflage 30. Letztere befindet sich in einer Nut 34 des Kunststoffrohres 26 und hat selbst an ihrem Außenumfang eine Nut 36, welche an die Dicke des Randes 24 angepasst ist, vgl. 7. Auf ihrer rechten Seite hat die Auflage 30 einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 38, der das Einführen in die Öffnung 22 erleichtert, und auf ihrer linken Seite hat sie einen Abschnitt 40, dessen rechter Rand 41 die Nut 36 begrenzt.
3 zeigt einen Zwischenschritt bei der Befestigung des Rohrabschnitts 26 in der Öffnung 22.
4 zeigt den Rohrabschnitt 26 nach seiner Befestigung in der Öffnung 22. Der Rand 24 ist in die Nut 36 (2) eingerastet. So erhält man eine Verbindung, die sehr einfach hergestellt werden kann, indem der Rohrabschnitt 26 mit seiner elastomeren Auflage 30 in die Öffnung 22 eingepresst wird, so dass die Auflage 30 in der Öffnung 22 einrastet. Eine solche Verbindung ist weitgehend dicht, hat also nur geringe Luftverluste, und sie kann leicht und preiswert hergestellt werden, weil eine zusätzliche Verschraubung in den meisten Fällen nicht benötigt wird. Auch bewirkt die Elastomer-Auflage 30 eine Geräuschdämpfung und -Entkopplung.
5 zeigt, wie ein Radiallüfter 46 mit seinem Auslass 48 an einem Verbindungsglied 50 am linken Ende des Kunststoffrohres 26 befestigt wird. Dabei wird das Auslassrohr 48 des Lüfters 46 in das Verbindungsglied 54 gesteckt und dort eingerastet. Zum Antrieb des Radiallüfters 46 dient bevorzugt ein kollektorloser Gleichstrommotor 52, da sich hierdurch ein besonders leiser Lauf des Lüfters 46 und ein hoher Wirkungsgrad ergibt. Letzteres ist besonders wichtig bei Kühlanwendungen, da in diesem Fall die vom Lüfter 46 angesaugte Luft durch diesen kaum erwärmt wird.
6 zeigt ebenfalls den Lüfter 46 und seine Rastverbindung mit dem Verbindungsglied 50 des Rohres 26. Diese Verbindung ist sehr vorteilhaft. Sie ist Gegenstand des DE 20 2007 018 175.2 vom 16.12.2007.
7 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit VII der 6. Der Rohrabschnitt 26 hat an seinem linken Ende die umlaufende Nut 34, und in diese ist die Auflage 30 im 2K-Spritzgussverfahren eingespritzt, wie das nachfolgend anhand von 8 erläutert wird, so dass das Material der Auflage 30 mit der Nut 34 verschmilzt und folglich eine sehr starke und dauerhafte Verbindung bildet. In der Auflage 30 befindet sich die umlaufende Ringnut 36, in welche der Rand 24 eingerastet wird. Dazu hat die Auflage 30 die schräge Flanke in Form des kegelstumpfförmigen Abschnitts 38, was das Einsetzen des Rohres 26 in die Öffnung 22 (1) erleichtert, welche Öffnung durch den Rand 24 definiert wird. Auf diese Weise erhält man eine weitgehend luftdichte Verbindung, die leicht montiert werden kann. In den meisten Fällen benötigt man zur Montage keine Werkzeuge, sondern es genügt eine Kraft, wie sie mit der Hand ausgeübt werden kann.
8 zeigt eine Formplatte 56. Diese hat einen drehbaren Formeinsatz 58, der links mit einer Kavität 60 für die Hartkomponente versehen ist, also beim Beispiel für die Herstellung des Kunststoffrohres 26. Rechts hat der Formeinsatz 58 eine Kavität 62 für die Herstellung der Weichkomponente 30.
Zuerst wird also in der Kavität 60 die Hartkomponente des Rohres 26 im Spritzgussverfahren hergestellt, und dann wird der Formeinsatz 58 gedreht und es wird rechts im 2K-Verfahren die Weichkomponente 30 hergestellt, wie sie in 1 und 2 dargestellt ist.
Die Formplatte 56 hat zwei Zuflusskanäle:
Links einen Kanal 64 für den Werkstoff der Hartkomponente, also des Rohres 26. Rechts hat der Formeinsatz 58 eine Kavität 62 für die Weichkomponente 30.
Zuerst wird in der Kavität 60 das Rohr 26 aus der Hartkomponente hergestellt. Dann wird der Formeinsatz 58 gedreht, und rechts wird die Weichkomponente 30 hergestellt, wie sie in den 1 und 2 dargestellt ist.
Es handelt sich also um ein sogenanntes direktes 2K-Spritzgussverfahren, durch das man eine ausgezeichnete Verbindung zwischen dem Rohr 26 und der elastomeren Auflage 30 erhält.
Aus Gründen der besseren Fertigungsgenauigkeit werden im allgemeinen Rohre bevorzugt, die als Spritzgussteile hergestellt sind. Z. B. zeigen die 1 bis 8 ein Rohr 26, das im Spritzgussverfahren hergestellt werden kann. Dieses Herstellungsverfahren ist jedoch nur bei relativ einfachen Teilen möglich.
9 zeigt als Gegenbeispiel ein Kunststoffrohr 26', das wegen seiner Form nicht im Spritzgussverfahren hergestellt werden kann. Deshalb wird es als Formblasrohr aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt.
Bei solchen Formblasrohren kann man mit Vorteil zur Herstellung eine Form verwenden, wie sie in den 9 bis 13 dargestellt und beschrieben ist.
Bei langen Rohren würde man nach der Methode gemäß 8 sehr große und damit teure Formen benötigen. Besonders in diesen Fällen kann man mit Vorteil eine Form verwenden, wie sie in den 9 bis 13 dargestellt und beschrieben ist.
Hierbei verwendet man eine Form 70 mit einer Kavität 72, in welche das Formblasrohr 26' nach seiner Herstellung eingelegt wird und das deshalb so ausgelegt ist, dass es in die Kavität 72 passt. Das Rohr 26' wird bei 9 in Richtung eines Pfeiles 78 in die Kavität 72 eingelegt.
Am Ende 80 des Rohres 26' soll hier im sogenannnten indirekten 2K-Verfahren eine Weichkomponente angespritzt werden. Deshalb hat die Kavität 72 eine entsprechende Ringnut 82, von der in 9 nur die untere Hälfte sichtbar ist.
Das rechte Ende 80 des Rohres 26' (aus hartem Kunststoff) passt genau in die Kavität 72, hat aber, wie in 9 dargestellt, keine radialen Vorsprünge, die in die Ringnut 82 ragen, sondern bildet eine radial innere Begrenzung für die Ringnut 82.
Eine Zuleitung 84 für das für die Weichkomponente 30' verwendete elastomere Material führt zur Ringnut 82, so dass durch diese Zuleitung das rechte Ende 80 des Blasformteils 26' im 2K-Verfahren mit der Weichkomponente 30' umspritzt werden kann, vgl. 10. Dabei schmilzt die heiße Weichkomponente 30' das Material am Ende 80 des Blasformrohres 26' an, so dass eine enge, intime Verbindung zwischen dem Blasformrohr 26' und der Weichkomponente 30' entsteht.
Die 11 bis 13 zeigen das Endresultat des soeben beschriebenen Vorgangs. Am Rohrende 80 befindet sich jetzt der Ring aus der Weichkomponente 30', der, ebenso wie in 2, mit einem Ringkanal 36 versehen ist.
12 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit XII der 11. Der Ringkanal 36 ist nach rechts durch eine Schulter 86 begrenzt. Die Schulter 86 wird gebildet von einem Ring 88, der, wie dargestellt, einen etwa rechteckförmigen Querschnitt haben kann.
Auf seiner in 11 und 12 linken Seite hat der Kanal 36 eine Schulter 90, und von dieser geht er in einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 92 über. Dieser geht seinerseits über in die Außenseite des Rohrabschnitts 80, wie das auch in 13 dargestellt ist.
Durch das verwendete Verfahren erhält man auch hier eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Rohr 26' aus Hartplastik und dem Material der Weichkomponente 30'. Die Herstellung ist einfach und sehr sicher. Dies ermöglicht es auch, die Weichkomponente, wie dargestellt, am Ende des Rohres 26 oder 26' anzubringen, vgl. z. B. 4.
Naturgemäß sind im Rahmen der Erfindung vielfache Abwandlungen und Modifikationen möglich, z. B. durch Abwandlung von Form und Material der Weichkomponente 30' entsprechend den jeweiligen Erfordernissen, besonders auch hinsichtlich der Geräuschdämmung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 202007018175 [0028]

Claims

Kunststoffrohr (26; 26') zum Anschluss an eine durch einen Rand (24) definierte Öffnung (22), welches Rohr aus einem bei Betriebstemperatur harten thermoplastischen Kunststoff ausgebildet ist und an einem Bereich, der zur Verbindung mit einer solchen Öffnung (22) ausgebildet ist, mit einem im 2K-Verfahren hergestellten, umlaufenden Dichtelement (30; 30') aus einer elastomeren Weichkomponente versehen ist, welche Weichkomponente an der Grenzfläche zum Kunststoffrohr mit diesem durch Anschmelzen verbunden ist, welches Dichtelement (30) auf seiner Außenseite eine umlaufende Ringnut (36) aufweist, die dazu ausgebildet ist, bei der Montage unter zumindest zeitweiliger Verformung der Weichkomponente (30) einen solchen Rand (24) aufzunehmen.
Kunststoffrohr nach Anspruch 1, bei welchem das umlaufende Dichtelement (30) im direkten 2K-Verfahren hergestellt ist.
Kunststoffrohr nach Anspruch 1, bei welchem das umlaufende Dichtelement (30') im indirekten 2K-Verfahren hergestellt ist.
Kunststoffrohr nach Anspruch 2, welches als Spritzgussteil (26) ausgebildet ist.
Kunststoffrohr nach Anspruch 4, bei welchem das umlaufende Dichtelement (30) in einer auf der Außenseite des Kunststoffrohres (26) vorgesehenen Nut (34) durch den 2K-Kunststoff-Spritzvorgang befestigt ist.
Kunststoffrohr nach Anspruch 3, welches als Blasformteil (26') ausgebildet ist.
Kunststoffrohr nach Anspruch 6, bei welchem das Blasformteil (26') auf seiner Außenseite mit der Weichkomponente des umlaufenden Dichtelements (30') im 2K-Verfahren umspritzt ist, so dass das Dichtelement (30') durch Anschmelzen mit dieser Außenseite verbunden ist.
Kunststoffrohr nach Anspruch 7, welches beim Umspritzen einen Einsatz der Spritzgussform (70) bildet, so dass das Dichtelement (30') durch Einspritzen der Weichkomponente in eine zwischen der Spritzgussform (70) und der Außenseite des Blasformrohres (26') gebildete Formhöhlung (82) erzeugbar ist.
Kunststoffrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das Dichtelement (30; 30') im Bereich eines Rohrendes (80) vorgesehen ist.
Kunststoffrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem ein Rohrende mit einem Gebläse (46) verbunden ist.
Kunststoffrohr nach Anspruch 10, bei welchem das Gebläse (46) durch eine als Rastverbindung ausgebildete Steckverbindung mit dem Kunststoffrohr (26; 26') verbunden ist.
Kunststoffrohr nach Anspruch 10 oder 11, bei welchem das Gebläse (46) als Radialgebläse ausgebildet ist.