DE3313448A1

DE3313448A1 - Vorrichtung und verfahren zum spritzen einer isolierenden buchse auf einem spulenkoerper

Info

Publication number: DE3313448A1
Application number: DE19833313448
Authority: DE
Inventors: James W. 18901 New Britain Pa. Davis; Elmer D. 18974 Southampton Pa. Mannherz
Original assignee: Fischer and Porter Co
Current assignee: Fischer and Porter Co
Priority date: 1982-04-14
Filing date: 1983-04-13
Publication date: 1983-10-20
Also published as: GB2118477A; GB8309320D0; DE3313448C2; GB2118477B; CA1219418A

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Spitzen einer isolierenden Buchse auf einem Spulenkörper

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Spritzen einer isolierenden Buchse auf der Oberfläche eines Spulenkörpers nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 8.

In einem magnetischen Strömungsmesser wird ein elektromagnetisches Feld erzeugt, dessen Flußlinien zur Längsachse des Strömungsrohres, durch welches das zu messende Fluid geleitet wird, und zur Querachse, längs der die Elektroden an diametral gegenüberliegenden Stellen in Bezug auf das Rohr angeordnet sind, wechselweise senkrecht sind. Das Arbeitsprinzip basiert auf dem Induktionsgesetz von Faraday, welches festlegt, daß die über einem im rechten Winkel durch ein magnetisches Feld bewegten Leiter induzierte Spannung proportional zur Geschwindigkeit des Leiters ist. Das gemessene Fluid stellt effektiv eine Reihe von Fluidleitern dar, die sich durch das magnetische Feld bewegen. Je größer die Strömungsgeschwindigkeit ist, desto größer ist der an den Elektroden erzeugte augenblickliche Spannungswert.

Es besteht das Bestreben, einen kompakten und leicht installierbaren elektromagnetischen Strömungsmesser bzw. ein Durchflußmeßgerät zu schaffen, dessen Gewicht und Dimensionen wesentlich kleiner sind als existierende Typen. Einen sehr kompakten Strömungsmesser, der trotz seines reduzierten Volumens und Gewichts hohen Fluiddrücken widerstehen kann, beschreiben die US-Patente 4 253 340 und 4 214 477» Bei diesem Strömungsmesser wird von einem nicht magnetischen Metallspulenkörper hoher Festigkeit Gebrauch gemacht, dessen Innenfläche niit einem isolierenden Material verkleidet ist, um einen

Strömungskanal für das zu messende Fluid zu definieren. Der Spulenkörper dient auch als Widerstand sowohl gegen den Fluiddruck als auch gegen die Druckkräfte, denen das Meßgerät durch Bolzen ausgesetzt ist, welche die geflanschten Enden der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Leitung, zwischen denen die Einheit angeordnet ist, miteinander verbinden.

Der Spulenkörper dieses bekannten Geräts wird von einem zylindrischen Gehäuse aus ferromagnetischem Material konzentrisch umgeben. Das Gehäuse ist mit ringförmigen Endplatten versehen, die mit den entsprechenden Endflanschen des Spulenkörpers zur Festlegung einer inneren Kammer verbunden sind. In das Gehäuse sind zwei Magnetkerne integriert, die an sich diametral gegenüberliegenden Stellen längs einer Achse angeordnet sind, die senkrecht zur Längsachse der auf diese Kerne gewundenen Gehäusespulen sind. Auf dem Spulenkörper sind an sich diametral gegenüberliegenden Stellen längs einer im rechten Winkel zur Kernachse verlaufenden Querachse ein Paar Elektroden befestigt. Die innere Kammer ist zur Einkapselung des Elektromagneten und der Elektroden mit einer Gußmasse ausgefüllt und das Gehäuse dient für diesen Zweck als Gußform.

Isolierende Buchsen für elektromagnetische Strömungsmesser sind üblicherweise aus Fluorkohlenstoffmaterialien, wie beispielsweise PTFE, PFA und FEP gegossen. Da Fluorkohlenstoffe mit praktisch allen korrodierenden Fluiden nicht reagieren, haben sie die geeigneten Eigenschaften für Buchsen, die für Strömungsmesser bestimmt sind. Beim Spritzen von Kunststoffbuchsen im Metal!spulenkörper der in Strömungsmessern aufgenommenen Art, beispielsweise des aus den genannten Patenten hervorgehenden Spulenkörpers, treten gewisse Probleme auf.

Ein Problem, das ungeachtet der Natur des Guß- bzw. Spritzmaterials auftritt ist, wenn das geschmolzene thermoplastische Material auf ein Hindernis in seinem Strömungsweg trifft, beispielsweise auf einen Kernstift 5 oder ein Einsatzteil, Das geschmolzene Material wird dann gezwungen, sich zu teilen, damit es um das Hindernis fließen kann. In dieser Situation bildet sich eine Schweiß- oder Nahtstelle dort aus, wo sich die beiden Strömungsfronten auf der stromabwärtigen Seite des Hindernisses im Strömungsweg verbinden. Solche Schweißlinien erzeugen Schwachstellen in der gespritzten oder gegossenen Buchse. Da die Buchse dem Fluid ausgesetzt wird, das unter hohem Druck stehen oder schleifende Verunreinigungen enthalten kann, wird die Buchse in manchen Fällen im Laufe der Zeit in den Schwachstellen bersten.

Ein anderes Problem tritt bei herkömmlichen Spritzgußtechniken auf, wenn von thermoplastischen Harzgußmassen mit Verstärkungsfasern Gebrauch gemacht wird, beispielsweise mit TEFZEL, ein Fluorpolymer, das von der DuPont-Company auf den Markt gebracht wird.

TEFZEL ist die Handelsmarke, die eine Familie von schmelzprozessablen Thermoplasten (ETFE) mit einer hervorragenden Ausgewogenheit von Eigenschaften abdeckt. Mechanisch ist TEFZEL außergewöhnlich widerstandsfähig und weist eine exzellente Biege-, Schlag-, Durchtrennungs- und Abriebsfestigkeit auf. Das glasfaserverstärkte Material (TEFZEL HT 2004) weist sogar eine höhere Zug-, Druck- und Kriechfestigkeit sowie Steifheit auf. Thermisch weist "TEFZEL" einen kontinuierlichen Temperaturbereich von 15O⁰C auf und das Material ist für die meisten Lösungen und Chemikalien inert. Es ist ein ausgezeichnetes Dielektrikum mit niedrigen Verlusten und mit einer Einheitlichkeit von elektrischen Eigenschaften, die normalerweise bei

anderen Thermoplasten nicht vorhanden sind.

Die vorliegende Erfindung betrifft "TEFZEL" oder andere geeignete Thermoplaste, die Verstärkungsfasern aufweisen. Beim Spritzen oder Gießen eines faserverstärkten thermoplastischen Materials muß man die Faserorientierung in Rechnung stellen. Wenn die Fasern in der gespritzten oder gegossenen Strömungsmesserbuchse in Richtung des parallel zur Längsachse des Meßgeräts verlaufenden Materialflusses ausgerichtet sind, reduziert diese Orientierung den Materialschwund,bzw. die Materialschrumpfung in dieser Richtung und verhindert dadurch, daß die Buchse von der Oberfläche des Metallspulenkörpers fortgezogen wird. Bei herkömmlichen Spritzgußtechniken jedoch, bei denen die Buchse der Innenfläche des Metallspulenkörpers angepaßt werden muß, der nicht rein zylindrisch ist, sondern geformte Bereiche aufweist, wird die gewünschte Faserorientierung nicht realisiert.

Wo sich an einer Schweißnaht zwei Flußfronten treffen, was bei herkömmlichen Spritzgußtechniken für Buchsen der Fall ist, liegen die in die Spritzmasse eingebetteten Fasern parallel zur Flußrichtung. Eine Folge davon ist, daß keine Fasern durch die Ebene der Schweißnaht ragen, und weil die Ebene der Schweißnaht dann nicht verstärkt wird, konzentrieren sich hernach auf die Buchse ausgeübte Belastungen auf die Schweißnaht und haben Versagen zur Folge.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zum Spritzgießen einer isolierenden Buchse auf einem Metallspulenkörper zur Aufnahme in einem elektromagnetischen Durchflußmeßgerät anzugeben, wobei der ausgekleidete Spulenkörper einen Strömungskanal für das zu messende Fluid bildet.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 8 bzw. 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die Erfindung ist demnach eine Spritzgußform zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gegeben, bei dem von einer glasfaserverstärkten ETFE-Spritzmasse Gebrauch gemacht wird, wobei die Technik zur Erzielung einer gleichmäßigen'Faserverteilung und -orientierung in Richtung des Masseflusses gleichmäßig ist, so daß kein Bereich der Buchse unverstärkt bleibt und die Buchse starken Beanspruchungen widerstehen kann.

Durch die Erfindung ist auch eine Spritzgußtechnik für einen Metallspulenkörper mit Elektrodenvorsprüngen gegeben, bei der sich die Buchse in die Vorsprünge erstreckt und dadurch die Elektroden erst nachträglich von der Außenseite des Spulenkörpers her in die ausgekleideten Vorsprünge eingesetzt werden können, die dafür eine Kompressionsdichtung bilden.

Diese Vorteile werden in einem Verfahren zum Spitzgießen einer isolierenden Buchse auf der Oberfläche eines Metallspulenkörpers erreicht, der in ein elektromagnetisches Durchflußmeßgerät aufzunehmen ist, in dem das zu messende Fluid durch den ausgekleideten Spulenkörper geleitet wird. Der Spulenkörper setzt sich aus einem zylindrischen Körper mit Endflanschen und einem Paar einander diametral gegenüberliegender kreisförmiger Vorsprünge zusammen, die zwischen den Flanschen angeordnet sind und zur Aufnahme der Meßelektroden dienen. Zur Durchführung des Spritzgießens wird der Spulenkörper innerhalb einer Spritz- bzw. Gußform gehalten, die eine der Innenfläche des zylindrischen Körpers und den Endflächen der Endflansche angepaßten Buchsenhohlraum definiert, wobei der Buchsenhohlraum mit Hohlräumen in Verbindung steht, die der Innenfläche der Elektrodenvorsprünge angepaßt sind. Das Gußmaterial wird

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in einen Einspritzkanal in der Gußform eingespritzt, der entlang der Längsachse des Spulenkörpers in Richtung des zentralen Bereichs eines Anspritzkanals verläuft, der sich radial zu einem achssymmetrischen, ringförmigen Schnellauslauf erstreckt, welcher sich in den Buchsenhohlraum öffnet, und zwar in einem Punkt neben den Vorsprungshohlräumen. Das durch den ringförmigen Auslauf hindurchgehende Spritzgußmaterial fließt dann in entgegengesetzten Richtungen in den Buchsenhohlraum, um sowohl diesen Hohlraum als auch die Vorsprungshohlräume ohne Erzeugung von Schweißnähten in ihnen, auszufüllen.

Die oben beschriebene erfindungsgemäße Spritzgußtechnik tendiert zur Reduktion einer Schrumpfung in Richtung der Spulenachse und verhindert dadurch, daß die Buchsenflansche fortgezogen werden. In der Praxis kann sich ein ringförmiger Spalt zwischen der Buchse und dem zylindrischen Spulenkörper ausbilden. Dieser Spalt entsteht wegen der differentiellen Schrumpfung zwischen der Buchse und dem Spulenkörper dann, wenn sich das thermoplastische Material abkühlt und verfestigt..

Eine Folge dieses Spaltes ist, daß ein zu messendes und durch die Buchse fließendes Fluid einen Druck auf diese ausüben kann, der dazu ausreicht, daß sich die Buchse in den freien Raum ausdehnt. Der Innendurchmesser der Buchse kann dadurch als eine Funktion des inneren Fluiddruckes variieren, was Eichverschiebungen und möglicherweise auch einen Buchsenbruch zur Folge hat, sollte die Ausdehnung der Buchse die physikalischen Grenzen des Materials überschreiten.

Dementsprechend ist es eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, eine Technik zum Füllen des zwischen der gespritzten Buchse und dem Spulenkörper erzeugten ring-

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förmigen Spaltes zu schaffen, bei welcher die Buchse einen Innendurchmesser aufweist, der unter variierenden Fluiddruckzuständen konstant bleibt und dadurch Eichverschiebungen und einen möglichen Buchsenbruch verhindert.

Um den ringförmigen Spalt zu füllen und die Buchse an die körperoberfläche zu binden, um dadurch eine Änderung des Innendurchmessers der Buchse zu verhindern, wenn die Buchse dem Druck eines durchfließenden Fluids ausgesetzt wird, ist der Spulenkörper mit Öffnungen versehen, die sich zwischen dessen Außenfläche und Innenfläche erstrecken. Diese Öffnungen sind während des Spritzgußprozesses mit entfernbaren Verschlußstücken abgedichtet.

Nach dem Spritzguß werden die Verschlußstücke entfernt und ein thermoplastisches Harz in eine der Öffnungen eingebracht, bis der Spalt ausgefüllt ist, was durch die Tatsache angezeigt wird, daß das Harz in den anderen Öffnungen anzusteigen beginnt, wonach das Harz zur Verfestigung des Füllstoffes ausgehärtet wird.

Für ein besseres Verständnis der Erfindung sowie weiterer Vorteile und Eigenschaften der Erfindung dient die nachfolgende Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen. Von den Figuren zeigen

Figur 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Metallspulenkörpers mit einer Buchse, die durch Spritzguß in erfindungsgemäßer Technik hergestellt worden ist; und

Figur 2 im Schnitt den Metallspulenkörper, angeordnet in einer Gußform, in die geschmolzenes Kunststoffmaterial zur Erzeugung der Buchse für den Spulen^- körper eingespritzt wird.

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Figur 1' eine Draufsicht auf einen Metallspulenkörper für einen Strömungsmesser, der Öffnungen aufweist, welche die Durchführung einer erfindungsgemäßen Spaltfülltechnik ermöglichen;

Figur 2¹ eine Stirnansicht des teilweise geschnittenen Spulenkörpers;

Figur 3' eine Seitenansicht des zur Sichtbarmachung der Buchse teilweise geschnittenen Spulenkörpers; und

Figur 4' eine die Technik darstellende Skizze.

Die Spritzgußtechnik

In der Figur 1 ist ein metallischer Spulenkörper zum Einschluß in einem elektromagnetischen Flußmeßgerät dargestellt, auf dem eine Lage oder Buchse mittels erfindungsgemäßer Technik durch Spritzguß ausgebildet worden ist. Der Spulenkörper besteht aus einem zylindrischen Körper 10 mit Flanschen 11 und 12 an beiden Enden und einem Paar Vorsprüngen 13 und 14, die an einander diametral gegenüberliegenden Stellen des Spulenkörpers zwischen den Flanschen angeordnet u.nd so ausgebildet sind, daß sie Meßelektroden aufnehmen können. Die Buchse besteht aus einem dem Körper 10 angepaßten zylindrischen Abschnitt L„, den Endflächen der Endflansche 11 und 12 angepaßten Flanschabschnitten L^ und Vorsprungsabschnitten Lj₃, die den Elektrodenvorsprüngen 13 und 14 angepaßt sind.

Beim Spritzgußverfahren wird eine thermoplastische Preßmasse in einem geeigneten Heizzylinder plastiziert, dann durch die Betätigung eines Preßkolbens durch eine Aus-

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trittsöffnung in relativ kühle Gußformen gepreßt, wo das Material sich zur gewünschten äußeren Form verfestigt. Die durch den Block 15 in Figur 2 repräsentierte Spritzgußmaschine bildet eine in sich geschlossene Einheit, die aus verschiedenen hydraulischen, elektrischen und mechanischen Komponenten besteht, welche auf verschiedene Gußbedingungen einstellbar sind.

In der Praxis werden die Körner bzw. das Granulat aus thermoplastischem Material in einen Aufgabetrichter geladen, von dem mit jedem kompletten Zyklus eine kontrollierte Menge in den Heizzylinder gebracht wird, der von elektrischen Heizspulen umgeben ist. Da Kunststoffmaterialien schlechte Wärmeleiter sind, weisen alle Spritzgußmaschinen eine Art von Spreizvorrichtung auf, die im Zentrum der Plastizierungskammer angeordnet ist, um das Material in die Nähe der Zylinderwand zu drücken, wodurch eine gleichmäßige Erwärmung sichergestellt ist. Um das Material während der Ausübung des hohen Einspritzdruckes in der richtigen Weise in der Gußform einzuschließen, ist es wesentlich, daß gegen die Gußform eine adäquate Klemmkraft ausgeübt wird.

Die Figur 2 zeigt den metallischen Spulenkörper, wie er erfindungsgemäß symmetrisch in einer Spritzgußform angeordnet ist, die durch eine obere und untere Hälfte gebildet ist. Die Spritzform ist mit einem divergierenden oder konischen Einspritzkanal 16 versehen, der sich entlang der Längsachse des Spulenkörpers von einem konkaven Einlaß 17 aus erstreckt, in den die Düse der Spritzgußmaschine 15 "eingesetzt wird. Der Einspritzkanal 16 führt in den zentralen Bereich 18 eines radial sich erstreckenden Anguß- oder Hauptkanals 19. Der zentrale Bereich 18 ist mit einer Erweiterung 20 versehen, die sich über den Angußkanal 19 hinaus erstreckt und als ein Kaltloch (cold well) wirkt.

Der Angußkanal 19 verläuft von dem zentralen Teil 18 radial in Richtung eines axialsymmetrischen Ring- oder Schnelleinspritzkanals 21. Dieser Einspritz- oder Eingußkanal öffnet sich in einen Buchsenhohlraum 22, weleher der zylindrischen Innenfläche des Spulenkörpers 10 und den Endflächen der Flansche 11 und 12 angepaßt ist. Die Wände 23 der Spritzform neben den Endflächen der Flansche sind gerippt ausgebildet und definieren so eine auf den Enflächen der Flansche aufliegende Verkleidung oder Ausfütterung, in der aus konzentrischen Ringen bestehende Rillen oder Rippen ausgebildet sind, welche eine gute Dichtung bilden, wenn das den metallischen Spulenkörper aufnehmende Durchflußmeßgerät zwischen die Flansche' des stromaufwärtigen und stromabwärtigen Rohres der Strömungsleitung gedrückt wird, zwischen denen das Durchflußmeßgerät anzuordnen ist.

Der Buchsenhohlraum 22 des Spulenkörpers steht mit einem Paar Hohlräumen 24 und 25 in Verbindung, die der Innenfläche der Elektrodenvorsprünge 13 und 14 angepaßt sind. Der in einem Punkt neben einer Seite der Elektrodenvor-Sprünge sich in den Buchsenhohlraum 22 öffnende Ringeinspritz]

Hohlraum.

einspritzkanal 21 bildet einen 360°-Einlaß in diesen

Das durch den Einspritzkanal 16 in die Spritzform eingespritzte geschmolzene Material besteht aus einem faserverstärkten Material, beispielsweise aus TEFZEL. Das Buchsenmaterial strömt aus der Düse der Einspritzmaschine den konischen Einspritzkanal 16 hinab in den zentralen Bereich 18, wobei die erste Materialmenge vom Kaltloch 20 aufgefangen wird und in diesem enthalten ist. Das geschmolzene Material strömt dann gleichmäßig in radialer Richtung durch den Angußkanal 19 in Richtung des Ringeinspritzkanals 21. Das Kunststoffmaterial fließt gleichzeitig über den 360°-Umfang des Ringeinspritzkanals in den Buchsenhohlraum 22.

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Wenn das geschmolzene Material aus dem Ringeinspritzkanal 21 austritt, fließt es in dem Buchsenhohlraum in Richtung des Flansches 12 und gleichzeitig in Richtung des Flansches 13, so daß der fortschreitend den Buchsenhohlraum 22 füllende Kunststoff vom Einspritzkanal aus in entgegengesetzten Richtungen fließt. Das was die Innenfläche des Spulenkörpers durch den Buchsenhohlraum nach oben und unten fließt, sind konzentrische geschmolzene Zylinder, die voneinander fortfließen. Die Hohlräume für die Elektrodenvorsprünge werden in ähnlicher Weise gleichmäßig gefüllt, wobei diese Hohlräume aus dem an den zugeordneten Öffnungen vorbeifließenden Material gespeist werden.

Da der Ringeinspritzkanal in der Nähe des Zentrums des Spulenkörpers sich befindet, nehmen die Verstärkungsfasern in dem strömenden geschmolzenen Kunststoffmaterial eine Orientierung in der Richtung des Materialflusses an, die parallel zur Längsachse des Spulenkörpers ist, so wie es durch die Pfeile in Figur 2 angedeutet ist. Diese Orientierung oder Ausrichtung reduziert eine Materialschrumpfung in Achsenrichtung und verhindert dadurch, daß die Buchsenflansche fortgezogen werden.

Die Spaltfülltechnik:

In den Figuren 1', 2¹ und 3¹ ist ein metallischer Spulenkörper zum Einschluß in einem elektromagnetischen Durchflußmeßgerät dargestellt, auf dem mittels Spritzguß in der im vorangegangenen Abschnitt beschriebenen Technik eine thermoplastische Buchse erzeugt worden ist.

Der Spulenkörper besteht aus einem zylindrischen Körper 10 mit Flanschen 11 und 12 an beiden Enden. Zwischen den Endflanschen sind an einander diametral gegenüber-

-Inliegenden Stellen zwei Vorsprünge 13 und 14 angeordnet, die so ausgebildet sind, daß sie die Meßelektroden aufnehmen. Die Buchse besteht aus einem der Innenfläche des Spulenkörpers 10 angepaßten zylindrischen Abschnitt L , den Endflächen der Endflansche angepaßten Flanschabschnitten L~ und VorSprungsabschnitten L^, die der Innenfläche der Elektrodenvorsprünge 13 und 14 angepaßt sind.

Während im Idealfall die Spritzgußbuchse an der Innenfläche des Spulenkörpers anliegen sollte, ist in der Praxis und wie vorstehend angedeutet, ein Spalt zwischen ihnen ausgebildet, der eine Folge der während des Kühlens und der Verfestigung stattfindenden Schrumpfung ist.

Um diesen Spalt auszufüllen und dadurch die Buchse zu stabilisieren, ist der metallische Spulenkörper mit drei Öffnungen P₁, P₂ und P, versehen, von denen jede durch ein entfernbares Verschlußstück 15 abgedichtet ist. Wie aus der Figur 2¹ hervorgeht, erstreckt sich jede Öffnung bzw. jedes Loch vom Äußeren des Spulenkörpers in dessen Inneres, wobei die Öffnung mit dem ringförmigen Spalt G (siehe Figur 4¹) kommuniziert, der zwischen dem linearen Abschnitt L. und dem zylindrischen Spulenkörper 10 ausgebildet ist.

Die Öffnungen oder Durchgänge P^ und Pp sind neben den entgegengesetzten, geflanschten Enden des Spulenkörpers und auf einer Seite dieses Körpers angeordnet, während die Öffnung bzw. der Durchlaß P, auf der entgegengesetzten Seite des Spulenkörpers und zur Öffnung Pp fluchtend angeordnet ist. Die abdichtenden Verschlußstücke 15 ragen leicht in den Innendurchmesser des metallischen Spulenkörpers hervor, um zu verhindern, daß sich die Öffnungen während des Spritzgusses der Buchse mit geschmolzenem Buchsenmaterial füllen.

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Es sei darauf hingewiesen, daß der Körper des metallenen Spulenkörpers von seinem Zentrum aus in Richtung eines ,jeden Endes einen leichten Konus oder eine leichte Erweiterung aufweist, derart, daß der Innendurchmesser des Körpers an den Enden etwas größer ist als in der Mitte. Wenn der Spritzguß zur Herstellung der Buchse ausgeführt wird, befinden sich die Verschlußstücke 15 an Ort und Stelle, so daß die Öffnungen den Spritzguß nicht beeinträchtigen. Nachdem der Spulenkörper aus der Spritzform genommen ist, werden die Verschlußstücke entfernt und der Spulenkörper dann in der in Figur 4¹ gezeigten Weise horizontal gehalten, wobei die Öffnungen P^ und Pp sich auf der Oberseite befinden und die Öffnung P, auf der Bodenseite angeordnet ist.

Dann wird durch die untere Öffnung P^ ein von einer Quelle 16 geliefertes thermoplastisches Spritzgußmaterial eingeführt, das derart wirkt, daß es den ringförmigen Spalt G zwischen dem Buchsenabschnitt L und dem metallischen Spulenkörper 10 ausfüllt. Die oberen Öffnungen P^ und P„ dienen dazu, den Austritt der Luft aus dem Spalt zu ermöglichen, wenn die Luft durch das thermoplastische Material verdrängt wird.

Da der Spulenkörper eine doppelkonusförmige innere Gestaltung aufweist, wobei der kleinere Durchmesser in der Mitte liegt, weiß die Bedienungsperson, wenn sie sieht, daß das thermoplastische Material in den Endöffnungen P^ und Pp auf der Oberseite anzusteigen beginnt, daß der Spalt vollständig gefüllt ist und sie sperrt eine weitere Zufuhr ab. Der Füllkunststoff kann dann aushärten und sich verfestigen, um den Spalt zu schließen und die Buchse an den Spulenkörper zu schliess en.

Der als Füllmaterial verwendete thermoplastische Kunststoff ist vorzugsweise ein Kunststoff aus der Epoxidharz- oder Epoxy-Familie, der bei Raumtemperatur aushärtet, so daß während des Aushärtungszyklus keine differentielle Schrumpfung auftreten kann, welche die Bildung zusätzlicher Spalte zur Folge hätte. Ein für diese Zwecke bevorzugtes Epoxidharz ist ein Zweikomponentenepoxidharz "Eccoseal ¥-19", das von Emerson and Cuming of Canton, Ma. auf den Markt gebracht wird. 10

Es wurde eine Vorrichtung zum Spritzen einer isolierenden Kunststoffbuchse auf der Innenfläche eines im wesentlichen zylinderförmigen, metallenen Spulenkörpers für elektromagnetische Strömungsmesser beschrieben, die aus einer Spritzform zur Aufnahme eines Spulenkörpers und einer Einspritzeinrichtung besteht, wobei die Spritzform zusammen mit dem aufgenommenen Spulenkörper einen Buchsenhohlraum definiert und einen zylinderachsparallelen Einspritzkanal aufweist, der in einen radialen Anspritzkanal mündet, der seinerseits über einen ringförmigen Schnelleinspritzkanal mit dem Buchsenhohlraum in Verbindung steht. Es wurde auch ein Verfahren zur Stabilisierung einer isolierenden Kunststoffbuchse beschrieben.

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Claims

Patentanwälte Jp^p^.-i^·^ Wkiey-itfANN, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H.Liska, Dipl.-Phys. Dr. J. Prechtel

B/20 8000 MÜNCHEN 86 ] 3, flp_rj|

„. , ο τ, j. r, POSTFACH 860820

Fischer & Porter Company _{MÖHLSTRASSE22}

Warminister, Pennsylvania ^{TELEFON(089)980352}

TELEX S 22 621

TELEGRAMM PATENTWEICKMANN MÖNCHEN

Vorrichtung und Verfahren zum Spritzen einer isolierenden Buchse auf einem Spulenkörper

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Spritzen einer isolierenden Buchse auf der Oberfläche eines Spulenkörpers aus Metall, der in ein elektromagnetisches Durchflußmeßgerät aufzunehmen ist, wobei das zu messende Fluid durch den mit der Buchse versehenen Spulenkörper geleitet wird, wobei der Spulenkörper aus einem zylindrischen Körper (10) mit Flanschen (11, 12) an jedem Ende und aus einem Paar einander diametral gegenüberliegender, kreisförmiger VorSprünge (13, 14) zwischen den Flanschen (11, 12) zur Aufnahme der Meßelektroden besteht, gekennzeichnet durch

A) eine für die Aufnahme des Spulenkörpers adaptierte, mit diesem einen Buchsenhohlraum (22) definierende Spritzform, die der Innenfläche des zylindrischen

Körpers (10) und den Endflächen der Flansche (11, 12) angepaßt ist, wobei der Buchsenhohlraum (22) mit Hohlräumen (24, 25) in Verbindung steht, die der Innenfläche der Elektrodenvorsprünge (13, 14) angepaßt sind, wobei die Spritzform auch einen Einspritzkanal (16) aufweist, der von einem Einlaß (17) aus entlang der Längsachse des Spulenkörpers zum zentralen Bereich (18) eines Anspritzkanals (19) verläuft, welcher sich von dem zentralen Bereich (18) radial zu einem ringförmigen Schnellauslauf

(21) erstreckt, der sich an einem Punkt neben den Vorsprunghohlräumen (24, 25) in den Buchsenhohlraum

(22) öffnet, wobei der ringförmige Schnellauslauf

(21) koaxial zur Längsachse und achssymmetrisch zum Einspritzkanal (16) angeordnet ist; und durch

B) eine Einrichtung (15) zum Einspritzen einer geschmolzenen, zufällig orientierte Verstärkungsfasern enthaltenden Spritzmasse in den Einlaß (17), wodurch bewirkt wird, daß die Masse durch den Einspritzkanal (16) in den zentralen Bereich (18) fließt, von wo aus sie durch den Anspritzkanal (19) und den achssymmetrischen Schnellauslauf (21) in den Buchsenhohlraum (22) fließt, worin die Masse vom Schnellauslauf (21) aus in entgegengesetzten Richtungen zu den Flanschen (11, 12) an beiden Enden des Spulenkörpers fließt und den Buchsenhohlraum

(22) und die Vorsprunghohlräume (24, 25) füllt, wobei der Fluß eine Geschwindigkeit hat, die bewirkt, daß die Verstärkungsfasern eine Orientierung in Richtung des Flusses einnehmen, wodurch die in die Gußmasse in der Buchse eingebetteten Fasern parallel zum Spulenkörper sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sich der Einspritzkanal

(16) vom Einlaß (17) zum zentralen Bereich (18) Mn
konisch erweitert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e -

kennzeichnet, daß sich der zentrale Bereich (18) über den Anspritzkanal (19) hinaus in ein Kaltloch (20) erstreckt.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die

den Buchsenhohlraum (22) definierende Wand der Spritzform im Bereich der Flansche (11, 12) eine Riffelung
(23) zur Erzeugung geriffelter Flanschverkleidungen
aufweist.
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5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzmasse ein Verstärkungsfasern enthaltender Fluorkohlenstoff ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Masse ETFE ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e kennzeichnet, daß die Fasern aus Glas bestehen.

(8·/ Verfahren zur Stabilisierung einer isolierenden Buchse durch Spritzen eines thermoplastischen Materials auf die Innenfläche eines Spulenkörpers aus Metall mit einem mit Endflanschen (11, 12) versehenen zylindrischen Körper (10), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Spalt zwischen der Buchse und dem Körper
aufgrund einer differentiellen Schrumpfung bei der

Kühlung und Verfestigung der gespritzten Buchse ent-

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steht, dadurch gekennzeichnet, daß

A) der verkleidete Spulenkörper in einer horizontalen Stellung gehalten wird;

B) ein thermoplastisches Harz in den Spalt durch eine Öffnung (Ρ·,) in den Spulenkörper zum Ausfüllen des Spaltes eingebracht wird; und daß

C) das Harz zur Bildung eines Füllstoffes im Spalt ausgehärtet wird, um dadurch den Innendurchmesser der Buchse ungeachtet variierender Fluiddrucke auf einem konstanten Wert zu halten.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dⁱ a d u r c h gekennzeichnet , daß das Harz bei Raumtemperatur aushärtbar ist.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet , daß der Spulenkörper mit einer ersten und zweiten Öffnung (P₁, P₂) versehen ist, die beide auf einer Seite des Körpers neben dessen Endflanschen (11, 12) angeordnet sind,und daß auf der gegenüberliegenden Seite des Körpers eine dritte Öffnung (P,) vorgesehen ist, wobei der Spulenkörper mit der dritten Öffnung (P^), durch die das Harz eingebracht wird, nach unten gehalten wird, wobei die Gegenwart von Harz in der ersten und zweiten Öffnung (P,., Pp) den gefüllten Zustand anzeigt.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz ein Zweikomponentenepoxidharz ist.