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Einmalkanüle sowie Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen
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von Einmalkanülen DIe Herstellung von Spritzen, insbesondere für
medizinische, aber auch für andere Zwecke, konzentriert sich zunehmend auf sog.
Einwegspritzen, die nach einnaligem Gebrauch oder allenfalls nach einer relativ
kleinen Folge von Benutzungen nicht mehr weiterverwendet werden. Derartige Spritzen
müssen voll funktionsfähig sein, dürfen auf der anderen Seite aber nicht aufwendig
und teuer wegen ihres überwiegend nur einmaligen Gebrauchs gestaltet sein. Es hat
sich eingebürgert, für diesen Zweck sog. Einmalkanülen zu verwenden, bei denen ein
metallisches Kanülenrohr mit einem Ansatz aus Kunststoff dicht und mechanisch fest
verbunden wird. Mit dem Ansatz aus Kunststoff wird dann der Spritzenzylinder, welcher
den Spritzenkolben entlt, durch Aufstecken oder fest, z.B. durch Kun:#t:-stoffschweißung
unter Wärmeeinwirkung, verbunden. Die Erfindung befaßt sich mit der Herstellung
derartiger Einmalkanü].en aus einem metallIschen Kanülenrohr mit einem Ansatz
aus Kunststoff.
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Bei allen solchen Einmalkanülen aus metallischem Kanülenrohr jnit
Kunststoffansatz ist die zugfeste Verbindung zwischen @@@@@@@@@@ und Kunststoffansatz
ein unabdingbares Erfordernis.
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#s ist bereits vorgekommen, daß bei nicht hinreichend fester Verbindung
der Unterdruck in einer Vene eines Patienten das Kanülenrohr mit erheblichem Impuls
aus der Spritze in die Vene .ingeschossen hat. Je nachdem, wo das Kanülenrohr dann
im @@@@chlichen Kcirper schließlich seine endgültige Ruhelage @@@@@@@@@ muß dann
eine riskante und aufwendige Operation durchfriert werden, ganz abgesehen davon,
daß auch das eingeschos-##.#i~? Kanülenrohr selbst zu erheblichen Organbeschädigungen
führen kann. Andererseits können Undichtigkeiten einmal zu einem Verlust von angesaugtem
Fluid oder andererseits zu einer Einboliegefährdung durch eingedrungene Luft führen.
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Neben der Zugfestigkeit soll das Kanülenrohr aber auch Druckfestigkeit
gegen Hinaindrücken in den Ansatz besitzen.
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Es gibt verschiedene Wege, diesen Anforderungen gerecht zu werden.
So ist es üblich, das Kanülenrohr in dem Ansatz durch einen Klebstoff zu befestigen.
Es ist auch bekannt (DE-OS 17 04 102), das Kanülenrohr durch Stromdurchgang als
ohmschen Widerstand aufzuheizen und so thermoplastisches Material des
Ansatzes
auf das Kanülenrohr aufzuschweißen. Ferner kennt man mechanische Klemmverbindungen
von Kanülenrohr und Ansatz. Die bekannten Einmalkanülen erfordern jedoch meist einen
großen Herstellungsaufwand und zeigen trotzdem oft Mängel an axialer Zug- und Druckfestigkeit
der Verbindung von Kanülenrohr und Ansatz.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen neuen Weg zur Gewinnung
axial zug- und druckfester Einmalkanülen aufzuzeigen, der mit relativ geringem Herstellungsaufwand
Verbunden ist, Diese Aufgabe wird nach der Erfindung von einer Einmalkanüle gemäß
dem# Oberbegriff von Anspruch 1 (vgl. DE-OS 17 04 102) durch das Kennzeichen von
Anspruch 1 gelöst.
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Dadurch, daß einer Aufweitung des Kanülenrohres in beiden Achsrichtungen
des Kanülenrohres jeweils Material des Ansatzes gegenüber3iegt, kann man das Kanülenrohr
gegen axiale Beanspruchungen in beiden Achsrichtungen sichern. Zugleich kann man
eine hinreichende Abdichtung gewinnen. Deren Güte läßt sich durch geeignete Materialwahl,
insbesondere des Ansatzes, und/oder durch geeignete Geometrie des Eingriffs der
Erweiterung im Ansatz und/oder eingeprägten Preß-Sitz der Erweiterung im Ansatz
beeinflussen. Man kann sogar durch thermische Aufheizung von Material des Ansatzes
mittels eines Hilfswerkzeugs die
mechanische Abstützung verbessern
und zugleich eine Einschweiße tung erzielen (vgl. Anspruch 6). Eine Zusatzverbindung,
sei es mittels eines gesonderten Klebstoffes, sei es durch Einschalelzen des Kanülenrohres
im thermoplastischen Material des Ansatzes nach Aufheizung des Kanülenrohres mittels
elektrischen Stroms, sei es durch eine Klemmhülse, ist entbehrlich. Zugleich gewinnt
man ein neues Spektrum geeigneter Materialien von Ansatz und Kanülenrohr.
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Anspruch 8 betrifft ein neues Verfahren, mittels dessen ein Kanülenrohr
allein durch Aufweiten, gegebenenfalls unter anschließender Materialverformung des
Ansatzes (Ansprüche 16 und 17), dicht im Ansatz befestigt werden kann. Nach dem
Verfahren gemaß Ansprüchen 8 bis 17 lassen sich Kanülenrohre gemäß Ansprüchen 1
bis 7 herstellen. Anspruch 8 zieht aber auch eine reine reibschlüssige Verbindung
von Kanülenrohr und Ansatz nach, cjegebenenfalls gar durchgehender, Aufweitung des
Kanülenrohres in Betracht, so daß dann gegebenenfalls nicht, wie im Falle von Anspruch
1, eine formschlüssige Sicherung gegen axiale Zug und Druckkräfte vorliegt.
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Auch sieht erst Anspruch 9 vor, daß die Sicherung sowohl gegen axiale
Zug- als auch gegen axiale Druckkräfte so gewonnen wird, während Anspruch 8 insoweit
noch Raum für geringere Ansprüche oder Zusatzmaßnahmen läßt.
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Die Erfindung umfaßt auch Vorrichtungen zum Ausführen des erfindungsgemäßen
Verfahrens, von denen die Ansprüche 19 und 20 bevorzugte Ausführungsformen darstellen.
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Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Nach der Erfindung lassen sich beispielsweise Zugfestigkeiten von
8 kp und sogar weit mehr erreichen. Auch eine gute Abdichtung läßt sich bei entsprechender
Aufweitung in alle Radialrichtungen erhalten. Die erforderliche Zugfestigkeit hängt
vom Kanülendurchmesser ab. Bei dünnen Kanülen (z.B. 0,5 bis 0,8 mm Außendurchmesser)
wird eine Zugfestigkeit von 8 kp reichen.
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Bei dickeren Kanülen erreicht man Zugefestigkeiten zwischen 10 und
20 kp oder mehr. Auch die Druckfestigkeit kann im T3ereich der genannten, oder höherer,
Werte liegen.
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Das Kanülenrohr kann in eine vorgeformte Aussparung im nat aufgeweitet
werden. Dann braucht man Material des Ansatzes gar nicht oder nur in einem relativ
geringen Umfang zu verdrängen. Man kann jedoch auch ausschließlich unter Materialverdrängung
arbeiten.
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In vielen Fällen wird verdrängtes Material nach Aufweitung des Kanülenrohres
zu einer Verformung der seitlichen Außenkontur des Ansatzes führen. Dieser kann
man entgegenwirken, indem man bei der vorgefertigten Gestalt des Ansatzes dort Material
-iusspart, wo bei der Aufweitung des Kanülenrohres Material vfrdrängt wird.
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Man kann Zugfestigkeit und Druckfestigkeit allein durch reibschlüssigen
Eingriff des aufgeweiteten Kanülenrohres in einer raten Bohrung des Ansatzes erhalten.
Hierzu kann die #. @@@@@@@ im Grenzfall über die ganze Länge der Eingriffsstreck--2-25
Kanülenrohres im Ansatz konstanten Bohrungsquerschnitt haben. Vorzugsweise wird
jedoch vor dem inneren Ende des Kanülenrohres eine Einschnürung der zentralen Bohrun
vorgesehen. Diese-Einschnürung kann im Vormontagezustand zum losen Auflagern des
Kanülenrohres dienen und nach dem Aufweiten des Kanülenrohres zur Abstützung des
inneren Endes des Kanülenohres mit herangezogen werden und so die Druckfestigkuit
des Kanülenrohres im Ansatz sicherstellen. Wenn vor der ;\uweitung das Kanülenrohr
einen etwas kleineren lichten Querschnitt als die Einschnürung hat, kann man dabei
die Bemessung so vorn--nmen, daß der Dorn gerade durch die lichte Öffnung d;#r Einschnürung
der zentralen Bohrung im Ansatz paßt und das Innenrohr gerade so weit aufweitet,
daß die lichte Weite des Kanülenrohres gleich der lichten Weite der Einschnürung
wind.
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Man kann aber auch die Aufweitung noch um ein gewisses Maß weiter
treiben und dabei davon ausgehen, daß der zunächst mit aufseweitete Anteil der Einschnürung
nach dem Aufweitvorgang am Kanülenrohr sich wieder um ein mehr oder minder großes
Maß elastisch rfickstellt.
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Bei dieser Anordnung mit Einschnürung, aber auch allgemein, ist es
voroeilhaft, wenn das innere Ende des Kanülenrohres nicht aus dem Basisteil des
Ansatzes, welcher das Kanülenrohr umschließt, nach innen zur Spritze hin um eine
gewisse Strecke hervorsteht.
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Es kann dadurch sicher vermieden werden, daß an der Einmündungsstelle
des
Kanülenrohres in den Spritzenraum im Anschlußbereich des Ansatzes an den Spritzenzylinder
ein Totraum zwischen einem hervorstehenden Ende des Kanülenrohres und der Wandfläche
des Ansatzes verbleibt.
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Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren oder der Vorrichtung nach
der Erfindung hergestellten Einmalkanülen zeigen auch in der Serie eine gleichmäßige
außerordentliche Festigkeit zwischen Kanülenrohr und Ansatz, lassen sich so herstellen,
daß einwandfreie Dichtheit gewährleistet ist, sind weitgehend unempfindlich hinsichtlich
Materialerweichung oder -versprödung, ermöglichen eine lagekonstante Anordnung des
Kanülenrohres im Ansatz, lassen sich bei einer Vielzahl von Materialpaarungen von
Ansatz und Kanülenrohr einsetzen und sind auch optisch ansehnlich wegen des Fortfalls
von erhitzungsbedingten Anlaßfarben am Kanülenrohr. Es lassen sich auch solche Kunststoffe
für den Ansatz verarbeiten, die nicht zur Wasseraufnahme neigen.
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Die Erfindung läßt sich ferner bei einer Vielzahl von Materialien
und geometrischen Formen der Ansätze sowie Materialien und Formen der Kanülenrohre
verwenden, wie sie von verschiedenen Herstellern ganz unterschiedlich angeboten
werden. Es können, wie bei einer Schweißverbindung mit Kanülenrohraufheizung durch
Stromdurchgang Ansätze aus Polyamid 6 oder Polyamid 66 und/oder Kanülenrohre aus
V2A- oder V4A-Stahl verwendet werden.
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Es kommt aber auch eine Vielzahl anderer Materialien in Frage, da
der Kunststoff u.a. nicht mehr thermoplastisch zu sein braucht und das Kanülenrohr
nicht mehr aufheizungsfest.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an
Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen axialen Querschnitt
durch Kanülenrohr und Ansatz im unverbundenen Zustand mit einem Aufweitdorn; Fig.
2 einen axialen Halbschnitt einer Alternative zu Fig. 5 mit einem Halter für den
Ansatz; Fig. 3 eine aus der Anordnung von Fig. 6 gewinnbare aufgeweitete Form des
Kanülenrohres nebst Ansatz im axialen Halbschnitt; Fig. 4a und 4b - zu Fig. 7 alternative
aufgeweitete Formen im Längsquerschnitt einer Wand des jeweiligen Kanülenrohres;
Fig. 5a und 5b - zwei alternative Formen des Ansatzes, dessen äußeres Ende unterschiedlich
vorgeformt ist, jeweils unter zusätzlicher Veranschaulichung eines zylindrisch aufgeweiteten
Endes des Kanülenrohres; Fig. 6 bis 11 - Längsschnitte durch den Ansatz und das
Kanülenrohr bei einer ersten Art des Aufweitens des Kanülenrohres mit nachfolgendem
Hinformen von Kunststoffmaterial
des Ansatzes vor das innere Ende
des Kanülenrohres in verschiedenen Arbeitsphasen, und die Fig. 12 bis 14 - eine
Alternative hierzu, wiederum in verschiedenen Arbeitsphasen.
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In Fig. 1 ist zunächst eine mögliche unter einer Vielzahl in Frage
kommender Bauformen einer Einmalkanüle 2 in der Stellung zu sehen, in der ihr Kanülenrohr
4 aus Metall mit dem Ansatz 6 aus Kunststoff verbunden werden kann. Der Ansatz 6
kann, muß aber nicht, aus thermoplastischem Kunststoff bestehen. Das Kanülenrohr
4 ist ein dünnes Röhrchen mit einer Einstechspitze 8 am äußersten freien Ende. Das
Kanülenrohr 4 ist von außen in eine zentrale Bohrung 10 des Ansatzes 6 nur über
einen Teil der Länge der Bohrung 10 eingesteckt. Die Basis 10 hat eine von einem
becherförmigen Teil 12 des Ansatzes 6 gebildete Fortsetzung mit erweitertem Innenraum.
Am freien Ende des becherförmigen Teils 12 befindet sich eine flanschförmige Erweiterung
14 zur Verbindung mit dem eigentlichen Spritzenkörper. Die zentrale Bohrung 10 des
Ansatzes 6 befindet sich in dessen Basis 16, von der der becherförmige Teil 12 ausgeht.
Die Basis 16 ist an der Seite, an der das freie Ende des Kanülenrohres 4 aus dem
Ansatz 6 austritt, bei 18 etwas eingezogen, so daß der dem freien Ende 22 des Kanülenrohres
4 zugewandte Ringkragen 20 die Austrittsstelle des freien Endes 22 aus dem Ansatz
6 beschreibt.
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Neben der beschriebenen Bauform einer Einmalkanüle 2 gibt es ei'ne
Vielzahl anderer Bauformen, auf welche die Erfindung analog anwendbar ist, z.B.
ohne becherförmigen Teil 12 mit direkter Ansetzung der Basis 16 an einen Spritzenzylinder.
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In Fig. 2 hat der Ansatz 6 diesselbe Außenform wie in Fig. 1 Entsprechendes
gilt für Fig. 3 und Fig. 5a und Sb, wo aber der becher- oder topfförmige Teil 12
fortgelassen ist und die Basis 16 mit der stirnseitigen Anschlußfläche 150 direkt
an den Zylinder einer Spritze, z. B. durch Schweißen, angesetzt werden kann.
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Die Besonderheiten der Fig. 1 bis Sb liegen in der inneren Gestaltung
der zentralen Bohrung in der Basis 16, der dort gewählten Form des Kanülenrohres
4 sowie in möglichen Außen formen des Ansatzes vor der endgültigen Verbindung mit
dem Kanülenrohr gemäß den Fig. 5a und 5b.
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Die Besonderheiten der Fig. 1 und 2 lassen sich sinngemäß auch auf
die Fig. 3 und 5a und Sb und umgekehrt, übertragen.
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Ebenso sind die Alternativen der Fig. 4a und 4b sowohl bei der Form
des Ansatzes 6 gemäß Fig. 1 und Fig. 2 als auch bei den möglichen Ansatzformen der
Fig. 3 und 5a und 5b einsetzbar.
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wei allen beschriebenen Ausführungsformen wird davon ausgegingen,
daß das Kanülenrohr 4 zunächst lose in die zentrale Bohrung 10 eingesteckt wird
und zur Herstellung einer engen Umfassung durch die Basis 16 des Ansatzes 6 anschließend
aufgeweitet wird.
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Das Kanülenrohr 4 ragt nicht bis in den freien Raun des becher-oder
topfförmigen Teils 12 hinein, sondern endet bereits vor einer Einschnürung i52 der
zentralen Bohrung 10 an deren Ubergang in den becher- oder topfförmigen Teil 12
gemäß Fig. 1 oder Fig. 2 bzw. am Anschlußende 150 an eine Spritze gemäß Fig. 7 oder
9.
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Am vorteilhaftesten ist es, wenn gemäß Fig. 2 die lichte Weite des
KanülenrobZ 4 relativzur lichten Weite der Einschnürung 152 und der sonstigen Bohrung
10 im Basisteil 16 so gewählt wird, daß gemäß Fig. 2 die Stirnfläche 154 der Wand
156 des Kanülenrohres 4 nur mit ihrer A'#ßer,#end-Ringfläche auf einem ringförmigen
Absatz 158 der Einschnürung 152 in der Bohrung 10 aufsitzt, während die innenliegende
Ringzone der Wand 156 des Kanülen rohres der lichten Öffnung der Einschnürunq 152
gegenüberliegt.
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Dies erfordert sehr enge Toleranzen der zusammenwirkenden Teile,
da übliche Wandstärken eines Kanülenrohres bei etwa 1,0 oder 1,5 mm liegen, bei
Kanülenaußendurchmessern zwischen 0,6 mm (und weniger) und 2,0 mm (und mehr). 0,6
mm und 2,0 mm geben Unter- und Obergrenze der meistens verwendeten Kanülen an, wobei
die tatsächlichen Maße eher noch im mittleren Bereich der angegebenen Grenzzahlen
liegen.
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Alternativ kann man aber auch, wie es eher in Fig. 1 angedeutet ist,
von vornherein die lichte Weite des Kanülenrohres nicht kleiner als die lichte Weite
der Einschnürung 152 wählen.
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Das an der Einschnürung 152 zunächst aufgelagerte Kanülenrohr 4 wird
dann im Ansatz durch Aufweiten mechanisch befestigt.
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Zum Aufweiten dient ein Aufweitdorn 160, der zweckmäßig mit einer
konischen Spitze 162 versehen ist. Der wirksame Teil des Aufweitdomes 160 wird zweckmäßig
so bemessen, daß er entweder gerade durch die lichte Weite der Einschnürung 152
paßt (Fig. 2 , oder etwas (,ar er blich im Durchmesser weiter (Fig. 1) als die lichte
Weite der Linschnürung 152 bemessen ist. Im Fall einer Uberweite im Verhältnis zur
lichten Weite der Einschnürung 152 wird beim Aufweitvorgang davon ausgegangen, daß
das Kunststoffmaterial der finsehnürung so nachgiebig ist, daß der Aufweitdorn 160
nicht nur zum Aufweiten des Kanülenrohres 4 dient, sondern auch zunachst das Kunststoffmaterial
der Einschnürung 152 im Basistefl 1G des Ansatzes 6 verdrängen kann. Man kann dann
eine mehr o(ler minder große Elastizität zur Rückstellung des Kunststoffmaterials
in den Ausgangszustand nach beendigter Aufweitung de5 Kanülenrohres vOrsehen,.
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Der Aufweitdorn 160 ist an einem außerhalb des Ansatzes 6 auch während
des Aufweithubes verbleibenden Schaft 164 befestigt bzw.
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mit diesem aus einem Stück bestehend. Der Schaft 164 ist mit einer
nicht näher dargestellten konventionellen Hubbetätigung verbunden Der Aufweitdorn
160 ist so bemessen, daß er bei An-@@@@@@@@ 6 mit hecher- oder topfförmigem Teil
12 gemäß Fig. 1 oder 2 mit: erheblichem Spiel noch in den inneren Freiraum des Teils
12 paßt. In diesem Freiraum kann gemäß Fig. 2 ein Haltestutzen 166 eines Halteteils
168 einer Montagemaschine greifen. Der
Halteteil 168 kann dabei
Bestandteil eines Schalttellers sein.
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Die Anordnung kann dabei gemäß Fig. 2 so getroffen sein, daß die Außenfläche
des Haltestutzens 166 mit der Innenfläche des Teils 12 im wesentlichen formschlüssig
zusammenwirkt und gegebenenfalls zusätzlich, oder alternativ, der becherörie Teil
12 mit seiner flanschförmigen Erweiterung 14 auf einer zugewandten Stirnfläche 170
des Halteteils 168 aufliegt. Die innere Bohrung des Haltestutzens 166 kann zugleich
als Führung für den Aufweitdorn 160 dienen.
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Es ist' möglich, nur eine Aufweitung eines relativ kurzen Abschnittes
am inneren Ende des Kanülenrohres 4 vorzunehmen, indem man für den Aufweitvorgang
nur die Spitze 162 des AufwcLtdornes 160 benutzt. Dabei entsteht eine trompeten-
oder glorn förmige Aufweitung 172 gemäß Fig. 1. Diese Aufweitung kann entweder unter
Verdrängung von Wandmaterial der zentralen Bohrung 10 im Basisteil 16 oder in eine
vorgeformte, der Aufweitungsform komplementäre Erweiterung 174 der zentralen Bohrung
gemäß Fig. 2 erfolgen.
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Fig. 2zeigt dabei das Kanülenrohr 4 im noch nicht aufgeweiteten Zustand,
Fig. 3 im aufgeweiteten Zustand bei vorgeformter Erweiterung 174 der Bohrung 10
und Fig. 1 das gegen eine elastische Verformung aufgeweitete Kanülenrohr.
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Wenn auch in Fig. 1 bei der elastischen Verformung der Einfachheit
halber keine zugehörige Verformung der Außenkontur des Ansatzes 6 dargestellt ist,
so kann doch durch Materialverdrängung
eine derartige Verformung
der Außenkontur erfolgen. Zu deren völliger oder teilweiser Kompensation kann man
entweder gemäß Fig. 5a eine Anschrägung 176 oder gemäß Fig. 5b eine Taille 178 in
der vorgefertigten Form des Ansatzes 6 dort vorsehen, wo beim Aufweiten des Kanülenrohres
Material des Ansatzes verdrängt wird. Im Idealfall erhält man dann im aufgeweiteten
Zustand die Konfiguration von Fig. 1, bei der man keinerlei Materialverdrängung
nach außen mehr an der Außenkontur des Ansatzes erkennen kann. Die Gestalt der am
vorgefertigten Ansatz vorgesehenen äußeren Aussparung hängt natürlich von der gewähltcn
Verformung des Kanülenrohres und der Lage dieser Verformuna i Ansatz sowie von den
Material charakteristika des Kunststc-5es des Ansatzes ab.
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Anstelle einer im wesentlichen konischen Aufweitung am inneren Ende
des Kanülenrohres 4 kann man dieses im Grenzfall,wie anhand von Fig. Saund Bauch
dargestellt, auch über seine ganze Eingriffsstrecke der zentralen Bohrung 10 zwischen
Einschnürung 152 und 6 Austritt aus dem Ansatz/zylindrisch aufweiten. Ein sehr vorteilhat
tor kompromiß zwischen zylindrischer Aufweitung -und Aufweitung nur am inneren Ende
des Kanülenrohres zeigt Fig. 4a, wo das Hanülenrohr nicht nur mit der Spitze 162
des Aufweitdorns 160, sondern auch teilweise von dessen Schaft 164 aufgeweitet ist
und dementsprechend an seinem inneren Ende einen zylindrischen Anfawjsabschnitt
180 aufweist, der dann über einen konischen Überg#:#-#absc#in½t 182 in einen nicht
aufgeweiteten Bereich des Kanülenrohres 4 übergeht.
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Bei der Ahor##ung ce#äß den Fig.5a und 5b ist das Kanülenrohr 4 nur
durch Aufiagerung auf der Schulter der Einschnürung 1 52 der zentralen bohrung 10
formschlüssig gegen Druck in Richtung in die Sprit.e abgestützt, während die Abstützung
gegen Zug nur reibschltissicz erfolgt. Bei den anderen Ausführungsformen erfolgt
eine formschlüssige Abstützung in beiden Richtungen, da auch die Zugfestigkeit durch
Formschluß des Kanülenrohres im Basisteil 16 des Ansatzes 6 sichergestellt ist.
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Alternativ zur dargestellten Aufweittechnik kann man auch eine andere,
beispielsweise von der Herstellung von Kugelschreiberminen bekannte, Aufweittechnik
verwenden, bei der innerhalb des im Basisteil 16 gelegenen Bereichs des Kanülenrohres
eine Sicke 184 ausgeformt wird. Bei dieser Anordnung ist sogar die Einschnürung
152 entbehrlich (Fig. 4b).
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Man kann Zugfestigkeiten von 6 kp, 8 kp oder weit mehr erreichen.
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Dies ermöglicht es, ein entsprechendes Kanülenrohr aus Metall mit
Kunststoffansatz hinreichend druck- und zugfest sowie hinreichend dicht zu erhalten
und auf einen anschließenden, weiteren Befestigungsschritt z. B. durch Einkleben
oder Einschweißen, zu verzichten.
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Voraussetzung dabei ist sorgfältiges Arbeiten mit genauen Toleranzen.
Im allgemeinen reicht es aus, bei der Aufweitung den Außendurchmesser des Kanülenrohres
etwa um 1/10 mm,in manchen Fällen auch weniger, zu erweitern. Vorzugsweise erfolgt
eine Erweiterung um mindestens mehrere zehntel Millimeter, zweckmäßig mehr als 20
% des Kanülenaußendurchmessers.
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Das Material des Ansatzes, z.B. auch ein Polycarbonat, muß nit einer
solchen Aufweitung verträglich sein, falls es beim Aufweiten verdrängt wird.
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Es ist zweckmäßig, beim Aufweiten den Aufweitdorn in das Kanülenrohr
unter Vibration oder Rotation einzuführen. Man kann den Dorn in Axialrichtung und/oder
in Umfangsrichtung vibrieren. Man kann auch einen rotierenden Dorn axial vibrieren.
Zweckmäßig sind niederfrequente Vibrationen mit einer Frequenz von 10 Hz an aufwärts.
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13C!i den Ausführungsformen des Ansatzes 6 gemäß den Fig. 1 bis 5b
kann die Einschnürung 152 der Bohrung 10 vom Aufweitdorn 160 beim Aufweiten des
Kanülenrohres 4 mehr oder minder stark mit aufgeweitet werden, und es hängt dann
von der Rückstellkraft und Güte der Elastizität des verdrängten Materials der Einschnürung
152 ab, inwieweit diese sich nach Herausziehen des Aufweitdornes 160 wieder zurückstellt
und ihre Funktion als Abstützung des Kanülenrohres' 4 gegen Druck und gegebenenfalls
als Abdichtung des Kanülenrohres gegenüber dem Ansatz wieder übernimmt.
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Diese Schwierigkeit kann man vermeiden, wenn die Bohrllnft 10 zunächst
ganz ohne Einschnürung 152, z.B. als Bohrung mit über die Länge konstantem Querschnitt,
oder mit einer so weit bemessenen Einschnürung 152 gefertigt wird, daß diese vom
Aufweitdorn nicht selbst aufgeweitet wird. In derartiC3en Fällen ist es .#öglich,
die Abstütz- und Dichtfunktion der Einschnürung 152 'olgendermaBen zu verbessern:
Zunächst wird ein Abschnitt des Kanülenrohres 4, welches bis in die gewünschte Einbaulage
in die Bohrung 10 eingesteckt ist, aufgeweitet und so das Kanülenrohr zunächst mindesttns
gegen Zugbeanspruchung im Ansatz 6 festgelegt. Danach wird Wandmaterial der Bohrung
10 im Ansatz 6 in einen verformbaren, gegebenenfalls fluiden, Zustand erwärmt und
vor das innere Ende des Kanülenrohres 4 geschoben, um dort eine das Kanülenrohr
gegen Druck abstützende Einschnürung 152 erst zu bilden oder eine schon vorhandene
Einschnürung zu verstärkrn bzw. mit einem kleineren lichten Querschnitt auszubilden.
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Das verschobene Wandmaterial kann dabei auch zu einer Verklebung des
Kanülenrohres 4 im Ansatz 6 verwendet werden.
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Es ist meist erforderlich, die Innenfläche des Kanülenrohres von Kunststoffmaterial
freizuhalten und ferner einen lichten Strömungskanal in der Bohrung 10 des Ansatzes
6 hinter dem inneren Ende des Kanülenrohres freizulassen. Hierzu kann ein gesonderter
Abdichtdorn verwendet werden, der abdichtend in das innere Ende des Kanülenrohres
4 eingeführt werden kann, sobald das Kanülenrohr 4 aufgeweitet ist. Zur Erwärmung
des Kunststoffmaterials des Ansatzes 6 im Wandungsbereich der Bohrung 10 hinter
dem inneren Ende des Kanülenrohres 4 kann dann ein auf dem Abdichtdorn, vcrzugsweise
thermisch isoliert, geführter hohler Fteizstempel dienen, der nach Abdichtung des
inneren Endes
des Kanülenrohres 4 und hinreichender Erwärmung der
zu verschiebenden Kunststoffmasse diese dann in ihre gewünschte l.ndlage verschiebt.
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In dem beschriebenen Fall ist es zweckmäßig, das Aufweiten .l ; Ranül!nrohres
4 an einer ersten Arbeitsstation und das Verschieben des Kunststoffes an einer zweiten
Arbeitsstation vorzunehmen, um so schnelle Taktzeiten zu erreichen.
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Man kann aber auch den Aufweitdorn 160 zugleich als AbcRichtdorn verwenden
und den Heizstempel auf dem Aufweitdorn 160 führen. In diesem Falle ist es zweckmäßig,
Aufzeitung und Kunststoffverschiebung an derselben Arbeitsstation vorzunehmen.
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Der Abdichtdorn bzw. der Aufweitdorn 160 verbleibt so lange in Eingriff
mit dem inneren Ende des Kanülenrohres -t, bis sich der verschobene Kunststoff wieder
hinreichend verfertigt hat.
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Eleizstempel und Abdichtdorn oder Aufweitdorn können ein einziges
Werkzeug bilden, bei dem der Abdichtdorn oder Aufweitdorn mit Vorlauf gegenüber
dem Heizstempel aktiv T4 L rd
Die Figuren 6 bis 11 zeigen eine
Vorrichtung, bei der eine Aufweitung und nachfolgende Einformung von Kunststoffmaterial
des Ansatzes vor das Kanülenrohr mit zwei aufeinanderfolgencien Werkzeugen 200 und
204, zweclsmäBiy an aufeinanderfolaenden Arbeitsstationen, vorgenommen wird, während
die Fig. 12 bis 14 eine alternative Möglichkeit unter Verwendung eines einzigen
Werkzeuges 220, zweckmäßig an derselben Arbeitsstation, zeigen.
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Bei der ersten Alternative ist im Ansatz 6 eine durchgehende Bohrung
;0 vorhanden, die über die ganze Länge konstanten Querschnitt haben kann. In diesem
Falle kann die Positionierz#n'# des Kanülenrohres 4 in seiner Montagelage im Ansatz
durch äußere Haltemittel sichergestellt werden. Man kann aber auch, wie hier gezeigt,
zur Festlegung der Endlage einen kleinen Absatz 10a in der Bohrung vorsehen.
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Zum Aufweiten des Kanülenrohres wird ein Aufweitdorn 200, dessen Außendurchmesser
dem Innendurchmesser der Bohrung 10 hinter der Endlage des inneren Endes des Kanülenrohres
4 wenigstens annähern entspricht (passend in Bohrungsabschnitt 1Ob), aus der Ausgangslage
von Fig. 6 (nach Einschieben des Kanülenrohres 4 gegen den Absatz 10a in Pfeilrichtung),
in die Aufweitstelluny gemäß Fig. 7 axial in Pfeilrichtung verschoben, bis sich
das innere Ende 201 des Kanülenrohres 4 trompetenartig entweder gegen das Material
des Ansatzes oder in eine Aussparung in demselben aufgeweitet hat. Dann wird der
Aufweitdorn 200 gemäß Fig. 8 wieder in eine Ausgangslage außer Eingriff zurückyezogen.
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In der nächsten Arbeitsstation wird das zweite Werkzeug 204 gemäß
Fig. 9 in Position gebracht.Es weist einen vorsprungartigen DiCh& ansatz 205
und einen ringförmigen Heizansatz 206 auf. Ziel ist es, die Zone 202 durch Kunststoffmaterial
aufzufüllen, welches sich in der vorgeformten Form des Ansatzes 6 in der Zone 203
befindet. Hierzu wird der Dichtansatz 205 zunächst gemäß Fig. 10 in das innere Ende
des Kanülenrohres 4 abdichtend eingeschoben. Obwohl der
Dichtansatz
205 hier mit der heizkolbenartlgen Heizeinrichtung integral ausgebildet sein kann,
kann man auch den Dichtungs-Lift 205 axial innerhalb eines gesondert angefertigten
Heizkolbens führen. Sobald die Heizeinrichtung die Stellung gemäß Fig. 10 erreicht
hat, ist das Kunststoffmaterial aus dem Ansatz in Richtung der Pfeile 207 in die
Endstellung verformt.
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Man erkennt, daß der Dichtungsdorn 205 sogleich auch Kalibrierdorn
für die Fortsetzung des Innenkanals des Kanülenrohres ist.
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Fig. 11 zeigt die entformte Endstellung.
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Bei der alternativen Konstruktion gemäß Fig. 12 bis 14 weist das einzige
Werkzeug 220 einen axial innenliegenden Auzweitdorn 210, eine diesen umgebende,
gegebenenfalls aus thermisch isolierendem Material bestehende Schiebehülse 211 sowie
einen au dieser wiederum axial geführten hohlen Heizkolben 212 auf.
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Gemäß Fig. 12 wird in einer ersten Betriebsphase das Kanülenrohr 4
im vorher beschriebenen Sinne durch die Einheit 210, 211, die zusammen als Aufweitdorn
dient, aufgeweitet.
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In den beiden nächsten Betriebsphasen gemäß Fig. 13 und 14 wird der
innere Teil des Aufweitdornes 210 in eine abdichtende Position in das Kæni En rohr
weiter eingeschoben, während im wesentlichen gleichzeitig die Formhülse 211 axial
etwas zurückgezogen wird. Dadurch entsteht zwischen dem aufgeweiteten inneren Ende
des Kanülenrohres 4 und dem gegenüber liegenden Ende der Hülse 211 ein Freiraum
202, der gegebenenfalls durch nicht dargestellte ÖfEIlungen mit einem auch nicht
dargestellten inneren Entlü'£bungsk:inal innerhalb des Stempels 210 in Verbindung
treten kann Man kann auch andere Entlüftungen vorsehen, beispielsweise Längsrinnen
in der Führung zwischen Hülse 211 und Dorn 21C
In dritter Phase
erfolgt dann ein Fließ-Preßvorgang unter thermischer Mitwirkung des aufgeheizten
Heizstempels 212. Dabei wird wiederum entapreÇhQnd dem P Pfeil 217 Material vor
das innere Ende des Kanülenrohres 4 geformt.
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Der Aufweitdorn hat vorzugsweise einen zylindrischen Querschnitt und
eine kegelförmige oder nach innen geschwungene scharfe Spitze.
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