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"Einmalkanüle sowie Verfahren und Vorrichtung zur Her-
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stellung einer Einmalkanüle" Die Erfindung betrifft eine Weiterbildung
und weitere Ausgestaltung von Patent . ... ... (Patentanmeldung P 30 45 453.6).
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In der älteren Patentanmeldung wurde ein konstanter zylindrischer
Querschnitt der zentralen Bohrung für die Aufnahme des Kanülenrohres im Ansatz nur
für den Fall in Betracht gezogen, daß das Kanülenrohr über die ganze Eingriffsstrecke
in der zentralen Bohrung zylindrisch aufgeweitet wird und dabei in Reibungskontakt
mit der zentralen Bohrung kommt.
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Für den Fall einer formschlüssigen Aufweitung wurde jedoch ein kleiner
Absatz hinter dem inneren Ende des Kanülenrohres vorgesehen, an welchem das innere
Ende des Kanülenrohres zur Anlage kommt.
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Die Erfindung beruht zunächst auf der Erkenntnis, daß dieser kleine
Absatz nicht erforderlich ist. Vielmehr kann man auch für die formschlüssige Verankerung
des Kanülenrohres im Ansatz eine zentrale Bohrung durchgehend zylindrischen oder
wenigstens über einen längeren Bereich im wesentlichen zylindrischen Querschnitts
vorsehen. Dabei wird bevorzugt ein Aufweitdorn verwendet, der entweder in den zylindrischen
Bereich der zentralen Bohrung gerade etwa paßt oder den zwischen dem hinteren Ende
des Kanülenrohres liegenden
Wandungsbereich des Ansatzes beim Aufweiten
etwas radial nach außen preßt, wobei dann eine mehr oder minder vollständige Rückstellung
erfolgt. In keinem Fall ist bei dem resultierenden Erzeugnis mehr eine Einschnürung
der zentralen Bohrung gegenüber dem in Richtung zur Spitze des Kanülenrohres vor
der Einschnürung gelegenen zylindrischen Bereich der Bohrung gegeben.
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Allein die konische, tulpenförmige oder ähnlich aufgeweitete Endform
des Kanülenrohres kann bereits hinreichende Festigkeit des Kanülenrohres sowohl
gegen Zug- als auch gegen Druckbeanspruchungen ergeben, beispielsweise Zugfestigkeiten
von über 10 kg und relativ noch höhere Druckfestigkeiten.
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Wenn man beim Aufweiten den Aufweitdorn so schnell dreht, daß der
aufgeweitete Bereich sehr heiß wird, kann man im Grenzfall sogar erreichen, daß
thermoplastisches Material des Ansatzes in der Grenzzone des Ansatzes an das aufgeweitete
Ende des Kanülenrohres auf dieses aufschmilzt und so neben der mechanisch durch
die Aufweitung gewonnenen Zugfestigkeit noch eine bessere Abdichtung ergibt. Die
Aufschmelzung ist dabei nicht zwingend für die Verankerung des Kanülenrohres nötig,
bietet aber den genannten Abdichtungsvorteil.
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Sehr gute Aufweitergebnisse erhält man bei sehr schneller Rotation
des Kanülenrohres. Umso höher die Rotationsgeschwindigkeit ist, umso besser sind
die Ergebnisse. Man kann dabei sogar bei sehr hohen Drehzahlen eine Oberflächenvergütung
des aufgeweiteten Bereiches erhalten.
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Sehr gute Ergebnisse wurden mit einem konischen Aufweitkopf von 450
Flankenwinkel erreicht. Dieser Flankenwinkel ist jedoch nicht sehr kritisch, sondern
auch Abweichungen davon ergeben annähernd gleiche Ergebnisse. Man kann auch taillierte
Konturen des Aufweitkopfes vorsehen. Wesentlich ist, daß die Spitze des Aufweitkopfes
immer die lichte Öffnung am inneren Ende des Kanülenrohres findet und die Kontur
des Aufweitkopfes
eine möglichst gute Verklammerung des aufgeweiteten
Endes des Kanülenrohres im Material des Ansatzes ergibt.
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Es ist zu bedenken, daß bei typischen Kanülenrohraußenmaßen zwis#'1«##
0,5 mm und 1,8 mm sehr dünne Aufweitdorne und Aufweitköpfe Verwendung finden. Man
kann es dann verantworten, auch sehr hochwertige Aufweitköpfe zu verwenden, vorzugsweise
aus hitzebeständigem hartem Material. Neben Hartmetall und Keramik kommt dabei wegen
der kleinen notwendigen Dimension sogar Diamant in Frage.
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Alternativ zu der Zielsetzung, eine Grenzschicht des Ansatzes auf
den aufgeweiteten Bereich des Kanülenrohres aufzuschmelzen, kann man sich auch das
Ziel setzen, mit möglichst geringen Aufweittaktzeiten zu arbeiten. Vorzugsweise
kann man dabei nach der Erfindung Taktzeiten von nur einem Bruchteil einer Sekunde,
ja von 0,1 sec und weniger, erreichen.
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Es hängt dabei von der Wechselwirkung zwischen Drehzahl und Widerlagerdruck
des Kanülenrohres ab, wie hoch man die Drehzahl wählt und wie stark man das Kanülenrohr
erhitzt. Im Grenzfall kann man sogar das Aufschmelzen und die kurzen Taktzeiten
miteinander vereinen.
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Man muß dabei aber besondere Sorgfalt auf die Halterung des Kanülenrohres
richten, und zwar umso mehr, umso kleiner die Drehzahlen sind.
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Während früher der eine Einschnürung der Bohrung bildende kleine Absatz
der Bohrung zur Höheneinstellung des Kanülenrohres herangezogen werden konnte, ist
im Rahmen der vorliegenden Weiterbildung eine davon unabhängige Höheneinstellung
des Kanülenrohres vorzusehen.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnuten an
zwei Ausführuncjsbeispielen noch näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung
mit vormontierter, aber noch nicht fertiggestellter Einmalkanüle, und Fig. 2 einen
entsprechenden Querschnitt in Fertigzustand der Einmalkanüle, wobei in Fig. 1 eine
alternative Ausführungsform strichpunktiert mit dargestellt ist.
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In dem Ansatz 2 aus thermoplastischem Kunststoff ist eine zentrale
zylindrische Bohrung 4 vorgesehen, die in einem Hohlraum 6 eines topfförmigen Fortsetzungsstückes
8 des Ansatzes 2 mündet.
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Durch eine nicht dargestellte Halterung ist das in die zentrale Bohrung
eingesteckte Kanülenrohr 10 mit seinem inneren Ende 12 genau auf die Höhe 14 in
der Bohrung 4 eingestellt.
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Dabei bleibt noch ein Abschnitt 16 der zentralen Bohrung 4 hinter
dem inneren Ende des Kanülenrohres 10 frei.
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Das Kanülenrohr 10 greift mit engem Sitz in die zentrale Bohrung 4
des Ansatzes 2 ein.
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Koaxial mit dem Kanülenrohr ist unter diesem ein Aufweitdorn 18 axial
verschiebbar, dessen Aufweitkopf 20 einen zylindrischen Körper 22 sowie eine unter
einem Winkel von 45Q geneigte konische Aufweitspitze 24 aufweist. Der Scheitelpunkt
der Aufweitspitze 24 ist möglichst genau mit der Achse des Kanülenrohres fluchtend,
um in den Innenkanal 26 des Kanülenrohres 10 eingreifen zu können.
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In der ausgezogenen Darstellung hat der zylindrische Körper des Kanülenrohres
10 denselben Querschnitt wie die zentrale Bohrung 4, derart, daß der Aufweitkopf
in die zentrale Bohrung 4 gerade ohne Materialverdrängung im Ansatz 2
hineinpaßt.
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In der strichpunktiert gezeichneten alternativen Ausführungsform hat
der Aufweitkopf 20 sogar Übermaß relativ zur zentralen Bohrung 4.
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Der Aufweitkopf 20 besteht aus einem harten und hitzebeständigen Material
und ist entweder, wie dargestellt, einteilig aus Körper 22 und Aufweitspitze 24
bestehend und in den Aufweitdorn 18 austauschbar eingeschraubt, oder allein die
Aufweitspitze 24 besteht aus derartigem Material und ist mit dem übrigen Teil des
Aufweitdornes entsprechend verbunden.
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Insbesondere im letztgenannten Fall kann man verantworten, die Aufweitspitze
24 sogar aus Diamant oder aus einem anderen teuren Material herzustellen.
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Man erkennt in Fig. 2, daß bei der erstgenannten Alternative, die
in Fig. 1 ausgezogen dargestellt ist, das innere Ende 12 des Kanülenrohres tulpenförmig
unter Materialverdrängung im Ansatz (oder Eingriff in eine dortige Öffnung) aufgespreizt
ist, ohne daß dabei im vor der Aufweitung liegenden Abschnitt 16 der zentralen Bohrung
4 die Wand der zentralen Bohrung außer Fluchtung mit dem vor der Aufweitung liegenden
Bereich 28 der zentralen Bohrung neben dem Kanülenrohr kommt.
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Bei der in 1" fig. 1 gestrichelt gezeichneten Alternative würde bei
dem Aufweitvorgang zusätzlich noch das Kunststoffmaterial des Ansatzes 2 im Abschnitt
16 radial nach außen verdrängt werden und dabei sich möglicherweise nicht mehr vollständig
in seine ursprüngliche Konfiguration zurückstellen. Zum Erreichen einer möglichst
großen Druckfestigkeit wird jedoch angestrebt, daß das Material des Ansatzes 2 eine
möglichst hohe elastische Rücksprunggüte zeigt.
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Es ist möglich, den beschriebenen Effekt allein durch Druckausübung
zu erzielen. Dabei muß jedoch das Kanülenrohr besonders stark widergelagert sein,
was manchmal zu unerwünschten
Knickbeanspruchungen des Kanülenrohres
führt.
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Diese können erniedrigt werden, mit umso höherer Drehzahl man beim
Aufweiten den Aufweitdorn rotiert. Im Grenzfall kann man dabei während des aufweitenden
Eingriffs die tulpenförmige Erweiterung 30 am inneren Ende 12 des Kanülenrohres
10 so stark erhitzen, daß thermoplastisches Material des Ansatzes 12 in der Grenzzone
erweicht und auf die Erweiterung 30 aufschmilzt. Eine entsprechende Erweichungszone
32 ist in Fig. 2 angedeutet.
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Nach Zurückziehen des Aufweitdorns erhält man die fertig hergestellte
Einmalkanüle, ohne weitere Einschmelzvorgänge zu benötigen.
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Es sei jedoch erwähnt, daß diese Erfindung auch zur -Vorfixierung
von Kanülenrohren in Ansätzen bei solchen Einmalkanülen Anwendung finden kann, bei
denen noch eine Erhitzung des Kanülenrohres, etwa durch Induktion oder durch Widerstandserhitzung
bei Stromdurchgang, erfolgt und dadurch ein die Verbindung wesentlich herstellender
Schmelzfluß im thermoplastischen Material des Ansatzes erzeugt wird. Insoweit ist
die Erfindung auch als direkte Weiterbildung folgender älterer Patentanmeldungen
derselben Anmelderin zu verstehen: P 29 49 553.2-16-, P 30 45 411.6, P 30 38 069.9,
P 30 45 432.1.
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Im Rahmen der Erfindung erscheinen Drehzahlen des Aufweit--1 1 dorns
von weit über 1000 min , wie etwa 5000 min min#1 min 10 000 min , ja selbst 50 000
oder 100 000 min , keineswegs utopisch, sondern sogar realisierenswert.
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