EP1626232B1 - Anschluss- und Verbindungsmodul, insbesondere für Heizungsanlagen - Google Patents

Anschluss- und Verbindungsmodul, insbesondere für Heizungsanlagen Download PDF

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EP1626232B1
EP1626232B1 EP05015399.8A EP05015399A EP1626232B1 EP 1626232 B1 EP1626232 B1 EP 1626232B1 EP 05015399 A EP05015399 A EP 05015399A EP 1626232 B1 EP1626232 B1 EP 1626232B1
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EP
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connection
module
joining
parts
flow paths
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EP1626232A2 (de
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Thomas Braun
Gerhard Laubmann
Christian Saunus
Markus Hiegemann
Bernard Peters
Andreas Ruf
Frank Salg
Hans-Josef Spahn
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Gealan Formteile GmbH
Vaillant GmbH
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Gealan Formteile GmbH
Vaillant GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/14—Arrangements for connecting different sections, e.g. in water heaters 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/12—Arrangements for connecting heaters to circulation pipes
    • F24H9/13—Arrangements for connecting heaters to circulation pipes for water heaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/14—Arrangements for connecting different sections, e.g. in water heaters 
    • F24H9/142—Connecting hydraulic components

Definitions

  • the invention relates to a connection and connection module in particular for heating systems.
  • connection and connection modules are usually made of sheet metal connections.
  • the US 4,756,475 A shows a connection module with a metal base plate. From the EP 244 915 A2 and DE 196 23 807 A1 Plastic connecting modules are known in which the module parts - with or without the interposition of a solder - heated from the outside until a fusion takes place.
  • the DE 196 51 085 A1 discloses a lounger according to the preamble of claim 1.
  • Object of the present invention is to provide a connection and connection module for connection and connection of fluid-carrying components with integrated flow paths, which is characterized on the one hand by simple design and great tightness and on the other hand avoids typical disadvantages of friction welding.
  • independent claim 1 This object is solved by the characterizing features of independent claim 1. It will be avoided accumulation of material on connecting pieces by recesses in springs.
  • the independent method claim 6 protects essential process parameters of the friction welding during friction welding of connection and connection modules for the production of the article according to claim 1.
  • connection and connection module is made of plastic and consists of at least two module parts, which are materially and positively connected by friction welding.
  • the module parts can be produced, for example, by injection molding and together form the connection and connection module.
  • the module parts have circumferential grooves and springs on the contacting surfaces. These groove / spring systems are fused together during friction welding and thus form an intimate connection.
  • the invention also makes it possible to separate the flow paths from each other so that different pressure levels can prevail in the individual flow paths.
  • the resulting forces are absorbed by the plastic module according to the invention.
  • Different media flow in the connection and connection module This makes it possible that, for example, both drinking water and heating water in the same connection and connection module is performed.
  • the module parts have stiffening ribs and / or connecting ribs, which contribute to the strength of the connection and connection module.
  • the integrated flow paths are formed by corresponding contours in the module parts by the composite of the module parts.
  • the composite of the module parts typically, two module parts are connected together, each module part containing a semicircular channel. After the connection of the two module parts thus a circular tube is formed within the connection and connection module.
  • connecting pieces for connection of fluid-carrying components are an integral part of the module parts.
  • connection and connection module consists mainly of flow paths, connecting pieces and stiffening ribs. This has the consequence that the accumulation of material is limited to the essentials and the connection and connection module on the one hand light, but on the other hand is also stiff.
  • the connecting pieces for the connection of fluid-carrying components are arranged on one or more sides of the connection and connection module.
  • FIG. 1 shows a connection and connection module 1 with the two module parts 2, 3.
  • the module part 3 has connection pieces.
  • FIG. 2 shows the same connection and connection module in the original state in which the module parts 2, 3 are not connected to each other.
  • FIG. 3 shows the one module part 3 from the outer non-fluid-carrying side.
  • the flow paths 4 can be seen as an outer shell and have due to stiffening ribs 6 and connecting ribs 11 over a high strength.
  • the stiffening ribs 6 are mounted on the outside of the flow paths 4, while the connecting ribs 11 bridge gaps in free space and thus contribute to the stability of the connection and connection module 1.
  • the flow paths 4 start or end with connecting piece 5.
  • FIG. 4 shows the same module part 3 from the inner, fluid-carrying side.
  • At the edge of the flow paths 4 are the springs 7, which engage in the grooves 10 of the corresponding module part 2.
  • 5 recesses 8 are in large connection piece introduced the module part 3.
  • the module part 3 has recesses 9, z. B. for nuts for glands.
  • FIG. 5 shows the corresponding module part 2 of the outer, non-water-bearing side with the flow paths 4, ribs 6 and recesses.
  • FIG. 6 shows the same module part 2 from the inner, fluid-carrying side. Between the flow paths 4 are grooves 10, in which engage the springs 7 of the module part 3.
  • the module parts 2, 3 are injection molded thermoplastic parts. It is particularly advantageous to use polyamide.
  • the module parts 2, 3 are assembled in such a way that the springs 7 of the module part 3 engage in the grooves 10 of the module part 2. Subsequently, the parts are friction welded together.
  • the frequency is about 140 Hz, the amplitude about 1.8 mm.
  • grooves and springs are designed in the initial state such that the module parts 2, 3 do not rest flat against each other, but rather that a material overlap of the grooves 10 and springs 7 is present.
  • the surface of the grooves 10 and springs 7 melts, resulting in an intimate material connection.
  • the module parts 2, 3 lie flat on one another.
  • a material connection takes place, so that the module parts 2, 3 create dense fluid-carrying flow paths 4.
  • the connection and connection module 1 forms a sealed unit from the two module parts 2, 3.
  • connection and connection module 1 To the connection and connection module 1 now several components can be connected. Usually, these components are connected to the connecting piece 5, wherein a sealing element - usually an O-ring - to seal the Component with the connection and connection module 1 is used. The connection is then secured by means of clamps, cotter pins or screw connections. On the one hand, components are connected to the connecting piece 5 in such a way that the flow paths 4 are traversed, on the other hand, sensors for receiving, for example, pressures and temperatures are also connected to the flow paths 4.
  • connection and connection module 1 Due to the fact that the flow paths have a very high degree of tightness due to friction welding, several different media can flow through the flow paths 4 in one and the same connection and connection module 1. Thus, both heating water and drinking water leading components can be connected to the connection and connection module 1.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Anschluss- und Verbindungsmodul insbesondere für Heizungsanlagen.
  • Bei Heizungsanlagen müssen mehrere Komponenten miteinander verbunden werden. Hierbei sind insbesondere die Montagefreundlichkeit, Dichtheit sowie die Herstellkosten von Relevanz.
  • Gemäß dem Stand der Technik werden Komponenten häufig über Kupfer- oder Messingleitungen miteinander verbunden und mittels Schraubverbindungen befestigt. Häufig erfolgt die Befestigung auch mittels Splinten oder Klammern. Anschluss- und Verbindungsmodule werden meist aus Blechverbindungen hergestellt.
  • Die US 4 756 475 A zeigt ein Verbindungsmodul mit einer metallenen Grundplatte. Aus der EP 244 915 A2 und DE 196 23 807 A1 sind Verbindungsmodule aus Kunststoff bekannt, bei denen die Modulteile - mit oder ohne Zwischenlage eines Lotes - von außen erwärmt, bis eine Verschmelzung stattfindet.
  • Die DE 196 51 085 A1 offenbart einen Liegenstand gemäss Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Anschluss- und Verbindungsmodul zum Anschluss und zur Verbindung von fluidführenden Komponenten mit integrierten Strömungswegen zu schaffen, welches sich einerseits durch einfachen Aufbau und große Dichtheit auszeichnet und andererseits typische Nachteile des Reibschweißens vermeidet.
  • Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Es werden Materialanhäufungen an Anschlussstutzen durch Ausnehmungen in Federn vermieden werden. Der unabhängige Verfahrensanspruch 6 schützt wesentliche Verfahrensparameter des Reibschweißens beim Reibschweißen von Anschluss- und Verbindungsmodulen zur Herstellung des Gegenstandes nach Anspruch 1.
  • Das Anschluss- und Verbindungsmodul ist aus Kunststoff hergestellt und besteht aus mindestens zwei Modulteilen, welche miteinander durch Reibschweißung stoff- und formschlüssig verbunden werden. Die Modulteile können beispielsweise im Spritzgießverfahren hergestellt werden und bilden zusammengefügt das Anschluss- und Verbindungsmodul. Die Modulteile verfügen über umlaufende Nuten und Federn an den sich berührenden Flächen. Diese Nut/Federsysteme werden beim Reibschweißen miteinander verschmolzen und bilden somit eine innige Verbindung.
  • Die Erfindung ermöglicht es zudem die Strömungswege derart voneinander zu separieren, dass in den einzelnen Strömungswegen unterschiedliche Druckniveaus herrschen können. Die daraus resultierenden Kräfte werden durch das erfindungsgemäße Kunststoffmodul aufgenommen. In dem Anschluss- und Verbindungsmodul strömen unterschiedliche Medien. Hierdurch ist es möglich, dass beispielsweise sowohl Trinkwasser als auch Heizungswasser in demselben Anschluss- und Verbindungsmodul geführt wird. Die Modulteile verfügen über Versteifungsrippen und / oder Verbindungsrippen, welche zur Festigkeit des Anschluss- und Verbindungsmoduls beitragen.
  • Gemäß den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 2 werden die integrierten Strömungswege durch entsprechende Konturen in den Modulteilen durch den Verbund der Modulteile gebildet. Typischerweise werden zwei Modulteile miteinander verbunden, wobei jedes Modulteil eine halbkreisförmige Rinne enthält. Nach der Verbindung der beiden Modulteile wird somit eine kreisrunde Röhre innerhalb des Anschluss- und Verbindungsmoduls gebildet.
  • Gemäß den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 3 sind Anschlussstutzen zum Anschluss von fluidführenden Komponenten integrierter Bestandteil der Modulteile.
  • Gemäß den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 4 besteht das Anschluss- und Verbindungsmodul vorwiegend aus Strömungswegen, Anschlussstutzen und Versteifungsrippen. Dies hat zur Folge, dass die Materialanhäufung auf das Notwendigste begrenzt wird und das Anschluss- und Verbindungsmodul einerseits leicht, andererseits jedoch auch steif ist.
  • Gemäß den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 5 sind die Anschlussstutzen zum Anschluss von fluidführenden Komponenten an einer oder auch mehreren Seiten des Anschluss- und Verbindungsmoduls angeordnet.
  • Die Erfindung wird nun anhand der Figuren im Detail erläutert.
  • Hierbei zeigen
    • Fig. 1 eine seitliche Ansicht eines zusammengesetzten Anschluss- und Verbindungsmoduls,
    • Fig. 2 dasselbe Anschluss- und Verbindungsmodul, jedoch mit auseinander liegenden Modulteilen,
    • Fig. 3 das eine Modulteil von der äußeren, nicht fluidführenden Seite,
    • Fig. 4 dasselbe Modulteil von der inneren, fluidführenden Seite,
    • Fig. 5 das korrespondierende Modulteil von der äußeren, nicht fluidführenden Seite und
    • Fig. 6 das gleiche Modulteil von der inneren, fluidführenden Seite.
  • Figur 1 zeigt ein Anschluss- und Verbindungsmodul 1 mit den beiden Modulteilen 2, 3. Das Modulteil 3 verfügt über Anschlussstutzen 5. Figur 2 zeigt dasselbe Anschluss- und Verbindungsmodul im ursprünglichen Zustand, in dem die Modulteile 2, 3 nicht miteinander verbunden sind.
  • Figur 3 zeigt das eine Modulteil 3 von der äußeren nicht fluidführenden Seite. Die Strömungswege 4 sind als äußere Schale zu sehen und verfügen auf Grund von Versteifungsrippen 6 und Verbindungsrippen 11 über eine große Festigkeit. Die Versteifungsrippen 6 sind auf der Außenseite der Strömungswege 4 angebracht, während die Verbindungsrippen 11 im freien Raum Zwischenräume überbrücken und somit zur Stabilität des Anschluss- und Verbindungsmoduls 1 beitragen. Die Strömungswege 4 beginnen bzw. enden mit Anschlussstutzen 5. Zwischen den unterschiedlichen Strömungswegen 4 befinden Verbindungsrippen 11. Figur 4 zeigt dasselbe Modulteil 3 von der inneren, fluidführenden Seite. Am Rande der Strömungswege 4 befinden sich die Federn 7, welche in die Nuten 10 des korrespondierenden Modulteils 2 eingreifen. Um Materialanhäufungen zu vermeiden, sind an großen Anschlussstutzen 5 Ausnehmungen 8 in das Modulteil 3 eingebracht. Ferner verfügt das Modulteil 3 über Aufnehmungen 9, z. B. für Muttern für Verschraubungen.
  • Figur 5 zeigt das korrespondierende Modulteil 2 von der äußeren, nicht wasserführenden Seite mit den Strömungswegen 4, Rippen 6 und Aufnehmungen 9.
  • Figur 6 zeigt dasselbe Modulteil 2 von der inneren, fluidführenden Seite. Zwischen den Strömungswegen 4 befinden sich Nuten 10, in welche die Federn 7 des Modulteils 3 eingreifen.
  • Die Modulteile 2, 3 sind im Spritzgießverfahren hergestellte Teile aus Thermoplasten. Besonders vorteilhaft ist es, Polyamid zu verwenden. Die Modulteile 2, 3 werden derart zusammengefügt, dass die Federn 7 des Modulteils 3 in die Nuten 10 des Modulteils 2 eingreifen. Anschließend werden die Teile miteinander reibverschweißt. Typischerweise beträgt hierbei die Frequenz etwa 140 Hz, die Amplitude ungefähr 1,8 mm.
  • Typischerweise sind im Ausgangszustand Nuten und Federn derartig gestaltet, dass die Modulteile 2, 3 nicht plan aufeinander anliegen, sondern dass vielmehr eine Materialüberlappung der Nuten 10 und Federn 7 vorhanden ist. Beim Reibschweißen schmilzt die Oberfläche der Nuten 10 und Federn 7, wodurch es zu einer innigen Materialverbindung kommt. Nach dem Abschmelzen der Materialüberlappung liegen die Modulteile 2, 3 aufeinander plan auf. Durch die Schmelze findet ein Stoffschluss statt, so dass die Modulteile 2, 3 dichte fluidführende Strömungswege 4 schaffen. Nach dem Reibschweißen bildet das Anschluss- und Verbindungsmodul 1 aus den beiden Modulteilen 2, 3 eine dichte Einheit.
  • An das Anschluss- und Verbindungsmodul 1 können nun mehrere Komponenten angeschlossen werden. Üblicherweise werden diese Komponenten an den Anschlussstutzen 5 angeschlossen, wobei ein Dichtungselement - in der Regel ein O-Ring - zur Abdichtung der Komponente mit dem Anschluss- und Verbindungsmodul 1 verwendet wird. Die Verbindung wird dann mittels Klammern, Splinten oder Schraubverbindungen gesichert. An den Anschlussstutzen 5 werden einerseits Komponenten derartig angeschlossen, dass die Strömungswege 4 durchflossen werden, andererseits werden auch Sensoren zur Aufnahme beispielsweise von Drücken und Temperaturen an die Strömungswege 4 angeschlossen.
  • Dadurch, dass die Strömungswege durch das Reibschweißen eine sehr hohe Dichtheit aufweisen, können in ein und demselben Anschluss- und Verbindungsmodul 1 mehrere unterschiedliche Medien durch die Strömungswege 4 strömen. Somit können sowohl heizwasser- als auch trinkwasserführende Komponenten an das Anschluss- und Verbindungsmodul 1 angeschlossen werden.

Claims (6)

  1. Anschluss- und Verbindungsmodul (1) für Heizungsanlagen zum Anschluss und Verbindung von fluidführenden Komponenten mit integrierten Strömungswegen (4), bei der das Anschluss- und Verbindungsmodul (1) aus Kunststoff hergestellt ist und aus zwei Modulteilen (2, 3) besteht, welche miteinander verbunden werden, mit Anschlussstutzen (5), wobei die Modulteile (2, 3) miteinander reibgeschweißt werden und über umlaufende Nuten (10) und Federn (7) an den sich berührenden Flächen verfügen, dadurch gekennzeichnet, dass an Anschlussstutzen (5) in Federn (7) Ausnehmungen (8) in ein Modulteil (2, 3) eingebracht sind, um Materialanhäufungen zu vermeiden.
  2. Anschluss- und Verbindungsmodul (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierten Strömungswege (4) durch entsprechende Konturen in den Modulteilen (2, 3) durch den Verbund der Modulteile (2, 3) gebildet werden.
  3. Anschluss- und Verbindungsmodul (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Anschlussstutzen (5) zum Anschluss von fluidführenden Komponenten integrierter Bestandteil der Modulteile (2, 3) sind.
  4. Anschluss- und Verbindungsmodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschluss- und Verbindungsmodul (1) lediglich aus den Schalen der Strömungswege (4), welche Anschlussstutzen (5) verbinden, den Anschlussstutzen (5) sowie Versteifungsrippen (6) besteht.
  5. Anschluss- und Verbindungsmodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussstutzen (5) an einer oder mehreren Seiten des Anschluss- und Verbindungsmoduls (1) angeordnet sind.
  6. Verfahren zur Herstellung eines Anschluss- und Verbindungsmoduls (1) gemäss mindestens einem der Ansprüche 1-5 zum Anschluss und Verbindung von fluidführenden Komponenten mit integrierten Strömungswegen (4), vorzugsweise für Heizungsanlagen, bei der das Anschluss- und Verbindungsmodul (1) aus Kunststoff hergestellt ist und aus mindestens zwei Modulteilen (2, 3) besteht, welche miteinander verbunden werden, wobei die Modulteile (2, 3) miteinander reibgeschweißt werden und über umlaufende Nuten (10) und Federn (7) an den sich berührenden Flächen verfügen, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibschweißen typischerweise mit einer Frequenz von etwa 140 Hz und einer Amplitude von ungefähr 1,8 mm durchgeführt wird.
EP05015399.8A 2004-08-09 2005-07-15 Anschluss- und Verbindungsmodul, insbesondere für Heizungsanlagen Active EP1626232B1 (de)

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EP1626232A3 EP1626232A3 (de) 2008-05-14
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