DE102008060234A1

DE102008060234A1 - Fluid line for guiding e.g. diesel utilized for operating internal-combustion engine of mobile motor vehicle, has inner pipe that is made of plastic, and outer layer that is made of metal foam such as aluminum foam

Info

Publication number: DE102008060234A1
Application number: DE102008060234A
Authority: DE
Inventors: Florian Janiak
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2008-12-04
Filing date: 2008-12-04
Publication date: 2010-06-10

Abstract

The line (10) has an inner pipe (11) and an outer layer (12), where the inner pipe is inseparably connected with the outer layer. The inner pipe is made of plastic and the outer layer is made of metal foam i.e. aluminum foam. Perforations are provided in a closed outer surface (14) of the metal foam. A closed inner surface (15), a porous inner surface and a porous outer surface are provided in the metal foam. The outer layer is formed of two half shells that are inseparably connected with the inner pipe. An independent claim is also included for a method for manufacturing a fluid line.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft eine Fluidleitung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Fluidleitungen nach dem Oberbegriff des Anspruches 9.The The invention relates to a fluid line according to the preamble of the claim 1. Furthermore, the invention relates to a process for the preparation of fluid lines according to the preamble of claim 9.

Stand der TechnikState of the art

Es sind Fluidleitungen bekannt, welche zur Leitung von Gasen oder Flüssigkeiten in mobilen Kraftfahrzeugen vorgesehen sind. Derartige Gase sind z. B. Luft für Verbrennungsmotoren oder Blow-By-Gase aus Kurbelgehäuseentlüftungen. Flüssigkeiten, welche zum Betrieb von Verbrennungsmotoren erforderlich sind, können z. B. Wasser, Öl oder Kraftstoff, insbesondere Diesel oder Biodiesel sein. Diese Fluide sind teilweise sehr aggressiv, so dass spezielle resistente Materialien für die Fluidleitungen gewählt werden müssen. Derartige Materialien, insbesondere Metalle, sind häufig sehr teuer. Weiterhin weisen die Materialien eine hohe Werkstoffdichte auf, wodurch die Fluidleitungen schwer sind.It Fluid lines are known, which for the conduction of gases or liquids are provided in mobile vehicles. Such gases are z. As air for internal combustion engines or blow-by gases Crankcase ventilation. Liquids, which are required for the operation of internal combustion engines can z. As water, oil or fuel, especially diesel or Be biodiesel. These fluids are sometimes very aggressive, so that special resistant materials for the fluid lines must be elected. Such materials, especially metals, are often very expensive. Farther the materials have a high material density, whereby the Fluid lines are heavy.

Zur Reduzierung von Bauteilgewichten sind Metallschäume, wie z. B. Aluminiumschaum, bekannt. Diese Schäume verfügen über eine geschlossene Oberfläche mit einem stark porösen Kern. Aluminium wird jedoch z. B. von Biodiesel angegriffen, weshalb Aluminiumschäume nicht für Dieselleitungen verwendet werden kann.to Reduction of component weights are metal foams, such as z. B. aluminum foam, known. These foams have a closed surface with a strong porous Core. However, aluminum is z. B. attacked by biodiesel, which is why Aluminum foams not used for diesel lines can be.

Alternativ werden auch Kunststoffe für Fluidleitungen verwendet, welche kostengünstiger und leichter als die Metalle sind. Fluidleitungen aus Kunststoff sind einfach herstellbar, wobei auch komplizierte Geometrien realisierbar sind. Kunststoffe besitzen jedoch eine geringere Festigkeit und mechanische Stabilität, weshalb die Wandstärken deutlich dicker gewählt werden müssen. Weiterhin verfügen Kunststoffe über eine schlechte Wärmeleitfähigkeit, wodurch das Fluid gesondert gekühlt werden muss. Außerdem sind Kunststoffe für den Einsatz bei höheren Dauertemperaturen von über 100°C ungeeignet, da deren Festigkeit deutlich absinkt.alternative Plastics are also used for fluid lines, which cheaper and lighter than the metals are. fluid lines Made of plastic are easy to produce, and complicated Geometries are feasible. However, plastics have a lower Strength and mechanical stability, which is why the wall thicknesses have to be chosen significantly thicker. Farther Plastics have a poor thermal conductivity, which means the fluid must be cooled separately. Furthermore are plastics for use at higher continuous temperatures of over 100 ° C unsuitable because of their strength drops significantly.

In der DE 42 38 696 ist eine zweischichtige Fluidleitung für flüssige Brennstoffe offenbart. Diese Fluidleitung verfügt über eine innere Schicht aus Kunststoff, die über Vorsprünge verfügt, welche sich in eine äußere Schicht eindrücken. Die äußere Schicht besteht ebenfalls aus Kunststoff. Durch die formschlüssige Verbindung kann nach dem Aufschneiden der Leitung zumindest eine Schicht wiederverwertet werden. Da bei der offenbarten Fluidleitung Kunststoffe miteinander verbunden werden, bestehen bei dieser Ausführung auch die oben genannten Probleme bei der Temperaturbeständigkeit, Kühlung und mechanischen Festigkeit.In the DE 42 38 696 discloses a two-layer fluid conduit for liquid fuels. This fluid conduit has an inner layer of plastic which has projections which press into an outer layer. The outer layer is also made of plastic. Due to the positive connection, at least one layer can be recycled after cutting the line. Since plastics are bonded together in the disclosed fluid conduit, this embodiment also has the above problems of temperature resistance, cooling and mechanical strength.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Fluidleitungen zu schaffen, deren Festigkeit auch bei höheren Dauertemperaturen nicht zu stark absinkt. Eine weitere Teilaufgabe besteht darin, Fluidleitungen zu schaffen, welche über eine gute Wärmeleitfähigkeit verfügen und korrosionsbeständig für aggressive Medien sind. Weiterhin sollen die Fluidleitungen einfach und kostengünstig herstellbar sein.Of the Invention has for its object to provide fluid lines, their strength is not at higher continuous temperatures too low. Another subtask is fluid lines to create which has a good thermal conductivity feature and corrosion resistant for aggressive Media are. Furthermore, the fluid lines should be simple and inexpensive be produced.

Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 9, insbesondere durch die Kombination eines Kunststoffrohres mit einer Außenschicht aus einem Metallschaum wie z. B. Aluminiumschaum gelöst.These Tasks are characterized by the features of claims 1 and 9, in particular by the combination of a plastic pipe with an outer layer of a metal foam such. B. aluminum foam solved.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Fluidleitung dient der Führung von Flüssigkeiten, wie z. B. Kraftstoffe, Kühlmittel, Bremsflüssigkeit oder Öle, oder Gasen, wie z. B. Luft, welche für den Betrieb einer Brennkraftmaschine erforderlich sind. Einige dieser Fluide sind sehr aggressiv gegenüber Metallen. Hierzu weist die Fluidleitung ein Innenrohr auf, welches aus Kunststoff besteht. Der gewählte Kunststoff ist für das zu leitende Fluid korrosionsbeständig. Vorzugsweise können kostengünstige, einfach zu verarbeitende Thermoplaste wie z. B. Polyamid (PA), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) oder ähnliche Kunststoffe verwendet werden. Diese Kunststoffe können ungefüllt, oder mit Zusatzstoffen wie z. B. Grafit oder Glasfasern, gefüllt sein, wodurch die chemischen bzw. mechanischen Eigenschaften verbessert werden können. Für Biodiesel resistente Kunststoffe sind beispielsweise PA6; PA6.6 oder Polyoxymethylen (POM). Zur Verbesserung der mechanischen Stabilität ist das Innenrohr von einer Außenschicht umgeben, mit welcher das Innenrohr unlösbar verbunden ist. Die Außenschicht besteht aus einem Metallschaum, insbesondere einem Aluminiumschaum. Der Metallschaum verfügt aufgrund seiner zahlreichen, insbesondere mit Luft gefüllten Poren, über ein geringes Bauteilgewicht, bei hoher mechanischer Stabilität. Weiterhin verfügt der Metallschaum über eine bessere Wärmeleitfähigkeit, als die meisten Kunststoffe. Anzahl und Größe der Poren des Metallschaums kann durch ein verwendetes Treibmittel bei der Herstellung eingestellt werden. Somit können sehr poröse, leichte Metallschäume hergestellt werden, bei denen die Poren nicht voneinander getrennt sind. Alternativ können auch schwerere Metallschäume mit weniger und/oder sehr kleinen Poren hergestellt werden. Durch die Ummantelung des Innenrohrs kann dieses über eine reduzierte Wandstärke verfügen. Dies bedeutet einerseits eine Kostenersparnis durch die Materialeinsparung und andererseits werden ungewünschte Eigenschaften, wie z. B. schlechte Wärmeleitung, durch geringere Wandstärken abgeschwächt. Somit kann die in dem Innenrohr herrschende Fluidtemperatur durch die bessere Wärmeleitfähigkeit des Metallschaums verändert werden. Hierbei kann ein heißes Fluid gekühlt bzw. ein kaltes Fluid erwärmt werden.The fluid line according to the invention serves to guide fluids such. As fuels, coolant, brake fluid or oils, or gases, such as. As air, which are required for the operation of an internal combustion engine. Some of these fluids are very aggressive towards metals. For this purpose, the fluid line to an inner tube, which consists of plastic. The selected plastic is corrosion resistant to the fluid to be passed. Preferably, inexpensive, easy-to-use thermoplastics such. As polyamide (PA), polypropylene (PP), polyethylene (PE) or similar plastics are used. These plastics can unfilled, or with additives such. As graphite or glass fibers, filled, whereby the chemical or mechanical properties can be improved. Biodiesel-resistant plastics include PA6; PA6.6 or polyoxymethylene (POM). To improve the mechanical stability of the inner tube is surrounded by an outer layer with which the inner tube is permanently connected. The outer layer consists of a metal foam, in particular an aluminum foam. The metal foam has a low component weight due to its numerous, in particular filled with air pores, with high mechanical stability. Furthermore, the metal foam has a better thermal conductivity than most plastics. The number and size of the pores of the metal foam can be adjusted by a blowing agent used in the production. Thus, very porous, lightweight metal foams can be made in which the pores are not separated. Alternatively, heavier metal foams can be made with fewer and / or very small pores. Due to the sheathing of the inner tube, this can have a reduced wall thickness. This means on the one hand a cost savings through the material savings and on the other hand, undesirable properties, such. B. poor heat conduction, weakened by smaller wall thicknesses. Thus, the prevailing in the inner tube fluid temperature can be changed by the better thermal conductivity of the metal foam. In this case, a hot fluid can be cooled or a cold fluid can be heated.

Das Innenrohr kann vollständig von der Außenschicht umgeben sein, was beste Stabilisierungsergebnisse auch bei höheren Dauertemperaturen von über 100°C ermöglicht. Alternativ kann das Innenrohr auch nur teilweise von der Außenschicht umgeben sein, wobei es vorteilhaft ist, wenn mehr als 80% der Oberfläche des Innenrohrs von der Außenschicht überdeckt ist. Insbesondere bei gekrümmten Fluidleitungen kann die Außenschicht Teilbereiche des Innenrohrs aussparen, um die Herstellung zu vereinfachen. Diese Aussparung, insbesondere wenn die ausgesparte Fläche unter 5% der gesamten Oberfläche des Innenrohres liegt, wirkt sich nicht negativ auf die Stabilität und Wärmeleitung der Fluidleitung aus. Bei manchen Ausgestaltungen sind Spalte sogar erforderlich, insbesondere dann, wenn z. B. ein Halter oder ähnliches direkt mit dem Innenrohr verschweißt ist.The Inner tube can completely from the outer layer be surrounded, what best stabilization results even at higher Continuous temperatures of over 100 ° C allows. Alternatively, the inner tube may only partially from the outer layer be surrounded, it is advantageous if more than 80% of the surface of the inner tube covered by the outer layer is. Especially with curved fluid lines, the Outer layer Avoid sections of the inner tube to to simplify the production. This recess, especially if the recessed area is less than 5% of the total surface area of the inner tube, does not adversely affect the stability and heat conduction of the fluid line. In some embodiments even gaps are required, especially if z. B. a holder or similar welded directly to the inner tube is.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verfügt der Metallschaum der Außenschicht über eine geschlossene Außenfläche. Hierbei sind die Poren des Metallschaums durch die Außenfläche überdeckt. Somit können die Poren durch Verunreinigungen der Umgebung nicht zugesetzt werden. Weiterhin ist Fluidleitung in Optik und Haptik nicht von vollmetallischen Leitungen zu unterscheiden. Die Poren des Metallschaums sind von Porenwänden umgeben, welche sich berühren. Die Temperatur wird durch diese Porenwände vom Innenrohr nach außen auf die geschlossene Außenfläche geleitet, wobei die Außenfläche durch die Umgebung z. B. gekühlt wird.According to one advantageous embodiment of the invention has the metal foam the outer layer over a closed outer surface. Here, the pores of the metal foam are covered by the outer surface. Thus, the pores can be contaminated by the environment not be added. Furthermore, fluid line in optics and Haptic not to be distinguished from full metal lines. The Pores of the metal foam are surrounded by pore walls, which touch. The temperature gets through these pore walls from the inner tube to the outside on the closed outer surface directed, with the outer surface through the environment z. B. is cooled.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung verfügt die geschlossene Außenfläche der Außenschicht über Perforationen, durch welche ein Wärmetauscherfluid in die Poren eindringen und die Temperatur in der Fluidleitung senken oder erhöhen kann. Diese Perforationen können z. B. als Schlitze, Löcher oder Langlöcher gestaltet sein. Die Anordnung der Perforationen kann optisch ansprechend gestaltet sein oder an Stellen erfolgen, die nicht einsehbar sind. Somit ist die Wärmetauscherfunktion vorteilhaft erfüllt. Alternativ kann die Stirnseite der Außenschicht über eine poröse Oberfläche verfügen, um das Eindringen des Wärmetauscherfluids in die Poren bzw. das Austreten aus den Poren zu ermöglichen. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Poren untereinander über fluiddurchlässige Verbindungen verfügen.According to one advantageous development has the closed outer surface the outer layer via perforations, through which a heat exchange fluid penetrate into the pores and the Lower or increase the temperature in the fluid line. These Perforations can z. B. as slots, holes or Slots should be designed. The arrangement of the perforations can be designed visually appealing or done in places that are not visible. Thus, the heat exchanger function satisfactorily fulfilled. Alternatively, the front of the Outer layer over a porous surface to prevent the penetration of the heat exchange fluid into the pores or to allow the escape from the pores. It is advantageous if the pores with each other over fluid-permeable connections.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung verfügt die Außenschicht der Fluidleitung über eine poröse Außenfläche, wobei die Poren des Metallschaums direkt mit der Umgebung korrespondieren. Die Poren des Metallschaums können so ohne Umwege von einem Wärmetauscherfluid, insbesondere Luft aus der Umgebung, angeströmt bzw. durchströmt werden und so eine Kühlung der Fluidleitung bzw. des Fluids bewirken.According to one alternative embodiment, the outer layer has the fluid line over a porous outer surface, wherein the pores of the metal foam correspond directly to the environment. The Pores of the metal foam can so easily by a Heat exchange fluid, in particular ambient air, be flowed through or flowed through and so on Cooling of the fluid line or the fluid cause.

Bei einer vorteilhaften Ausführung verfügt der Metallschaum der Außenschicht über eine geschlossene Innenfläche, an welche sich das Innenrohr anschmiegt. Die geschlossene Innenfläche verfügt über eine glatte Oberfläche ohne Poren, so dass das Innenrohr über eine glatte Außenoberfläche verfügt. Durch diese Ausgestaltung werden bei sehr dünnwandigen Innenrohren, insbesondere bei Innenrohren mit einer Wandstärke unter 1,5 mm, Risse verhindert, durch welche das weiterzuleitende Fluid austreten könnte. Da keine Werkstoffverbindung zwischen dem Innenrohr und der Außenschicht erfolgt, können diese Teile einfach voneinander getrennt und sortenrein einer Wiederverwertung zugeführt werden.at an advantageous embodiment, the metal foam the outer layer over a closed inner surface, to which the inner tube conforms. The closed inner surface has a smooth surface without Pores, leaving the inner tube over a smooth outer surface features. By this configuration are very thin-walled Inner tubes, especially in inner tubes with a wall thickness less than 1.5 mm, prevents cracks, through which the weiterzuleitende Fluid could escape. Since no material connection between the inner tube and the outer layer takes place these parts simply separated from each other and sorted for recycling be supplied.

Bei einer alternativen Ausgestaltung verfügt der Metallschaum der Außenschicht über eine poröse Innenfläche. Hierbei stehen die Poren in direktem Kontakt zu der Außenoberfläche des Innenrohrs, wobei der Kunststoff des Innenrohrs zumindest teilweise in die Poren eindringt. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, dass das Innenrohr mit einem Innendruck beaufschlagt wird, welcher die Wand des Innenrohrs gegen die Außenschicht drückt. Alternativ kann auch die Außenschicht gegen das formstabile Innenrohr gepresst werden um die Verbindung zu erzeugen. Bei beiden Varianten kann durch Zuführung von Wärme, wodurch der Kunststoff weicher wird, die erforderliche Fügekraft reduziert werden Diese Ausgestaltung ist vorteilhaft für mittlere bis große Wandstärken des Innenrohrs. Derartige Wandstärken sind vorzugsweise größer als 1,5 mm. Bei Innenrohren ab mittleren Wandstärken wird die Innenoberfläche durch eine poröse Innenfläche der Außenschicht nicht beeinträchtigt. Durch die Kombination einer porösen Innenfläche der Außenschicht mit dem Innenrohr wird eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Innenrohr und der Außenschicht erzeugt, so dass Relativbewegungen zwischen diesen Bauteilen verhindert werden.at an alternative embodiment, the metal foam the outer layer over a porous inner surface. Here, the pores are in direct contact with the outer surface the inner tube, wherein the plastic of the inner tube at least partially in the pores penetrate. This can be z. B. be achieved by that the inner tube is subjected to an internal pressure, which the Wall of the inner tube presses against the outer layer. Alternatively, the outer layer against the dimensionally stable inner tube be pressed to create the connection. In both variants can be by supplying heat, causing the plastic softens, the required joining force can be reduced This embodiment is advantageous for medium to large Wall thicknesses of the inner tube. Such wall thicknesses are preferably greater than 1.5 mm. For inner tubes from middle wall thickness, the inner surface is through a porous inner surface of the outer layer is not impaired. By combining a porous Inner surface of the outer layer with the inner tube becomes a positive connection between the inner tube and the outer layer generates, allowing relative movements be prevented between these components.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Außenschicht als Halbschale ausgeführt und mit dem Innenrohr unlösbar verbunden. Diese Ver bindung kann vorzugsweise durch Einpressen der Außenoberfläche des Innenrohrs in offene Poren der Außenschicht erfolgen. Die Halbschale ist derart gestaltet, dass die Innenfläche der Halbschale zumindest teilweise der Geometrie der Außenoberfläche des Innenrohrs entspricht. Die fehlende Geometrie für die Außenoberfläche kann durch ein gesondertes, nicht zur Fluidleitung gehöriges Bauteil wie z. B. Filtergehäuse oder Karosserieteile gebildet werden. Bei bevorzugten Ausführungen wird die durch die Halbschale gebildete Geometrie durch eine oder mehrere zusätzliche Halbschale/n gebildet. Die zusammengesetzten Halbschalen definieren mit ihren Innenflächen die durch das Innenrohr zu bildende Außenoberfläche. Hierbei können Spalte von bis zu 10% bezogen auf den Außendurchmesser des Innenrohrs zwischen den einzelnen Halbschalen vorhanden sein. Die Halbschalen können aus einem flachen Metallschaum ausgeschnitten und durch Umformung in eine dreidimensionale Form gebracht werden. Die Verwendung von Halbschalen ist vorteilhaft, da so auch komplizierte Geometrien mit Querschnittsveränderungen und/oder dreidimensionale Leitungsverläufe für das Innenrohr bzw. die Fluidleitung realisiert werden können.According to one embodiment of the invention, the outer layer is designed as a half-shell and permanently connected to the inner tube. This Ver bond can preferably be done by pressing the outer surface of the inner tube in open pores of the outer layer. The half-shell is designed such that the inner surface of the half-shell at least partially corresponds to the geometry of the outer surface of the inner tube. The missing geometry for the outer surface can by a separate, not belonging to the fluid line component such. B. filter housing or body parts are formed. In preferred embodiments, the geometry formed by the half shell is formed by one or more additional half shell (s). The composite half shells define with their inner surfaces to be formed by the inner tube outer surface. In this case, gaps of up to 10% based on the outer diameter of the inner tube between the individual shells may be present. The half-shells can be cut out of a flat metal foam and made by forming in a three-dimensional shape. The use of half-shells is advantageous because even complicated geometries with cross-sectional changes and / or three-dimensional line courses for the inner tube or the fluid line can be realized.

Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung sind Peltier-Elemente zur Erzeugung von Strom vorgesehen. Durch diesen Strom ist ein elektrischer Kühler betreibbar. Die Peltier-Elemente sind zwischen dem Innenrohr und der Außenschicht angeordnet. Bekanntlich erzeugen Peltier- Elemente bei einer Temperaturdifferenz einen Stromfluss. Zwischen dem Innenrohr, welches insbesondere ein heißes Fluid enthält und somit den Kunststoff erwärmt, und der Außenschicht, welche aufgrund der Metalleigenschaft durch die Umgebung gekühlt wird, herrscht eine große Temperaturdifferenz. Diese Temperaturdifferenz wird durch die Peltier-Elemente zur Erzeugung eines Stromflusses genutzt um einen kleinen elektrischen Kühler zu betreiben, welcher unabhängig von z. B. der Spannung im Bordnetz eines Fahrzeugs ist. Der Kühler wiederum kann zur Kühlung der Fluidleitung eingesetzt werden, wodurch die Temperatur des in der Leitung enthaltenen Fluids reduziert werden kann. Die Einbringung der Peltier-Elemente in die Fluidleitung kann z. B. durch Einlegen in die Außenschicht mit anschließendem Einführen und Anpressen des Innenrohrs an die Außenschicht erfolgen.at A particular embodiment of the invention are Peltier elements intended to generate electricity. Through this electricity is an electrical Cooler operable. The Peltier elements are between the Inner tube and the outer layer arranged. generally known Peltier elements generate a current flow at a temperature difference. Between the inner tube, which in particular a hot Contains fluid and thus heats the plastic, and the outer layer, which due to the metal property is cooled by the environment, there is a large Temperature difference. This temperature difference is due to the Peltier elements used to generate a current flow around a small electrical To operate cooler, which regardless of z. B. the voltage in the electrical system of a vehicle. The cooler in turn can be used for cooling the fluid line, whereby the temperature of the fluid contained in the conduit is reduced can be. The introduction of the Peltier elements in the fluid line can z. B. by insertion into the outer layer with subsequent Inserting and pressing the inner tube to the outer layer respectively.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Fluidleitungen sieht vor, dass ein Innenrohr mit einem beliebigen Querschnitt, insbesondere rund, oval oder nierenförmig, aus Kunststoff extrudiert wird. Um dieses Innenrohr wird eine Außenschicht aus einem Metallschaum, insbesondere Aluminiumschaum, angeordnet. Dies kann z. B. durch spiralförmiges Umwickeln des Innenrohres in Längsrichtung mit einem bahnförmigen Metallschaum, ähnlich dem Anlegen eines medizinischen Verbands an Armen, erfolgen. Hierbei verfügt der bahnförmige Metallschaum über eine Breite, welche wesentlich kürzer als seine Länge ist. Beim Umwickeln kann der Metallschaum derart gewickelt werden, dass sich die einzelnen Wicklungen überlappen, Stoß auf Stoß kontaktieren oder mit einem kleinen Spalt nicht berühren. Durch das Umwickeln des Innenrohres ist eine flexibel an verschiedene Durchmesser und Biegungen anpassbare Außenschicht einfach und kostengünstig erzeugbar. Nachdem das Innenrohr von der Außenschicht umgeben ist, wird in einem nachfolgenden Arbeitsschritt das Innenrohr mit der Außenschicht verpresst. Diese Anpresskraft kann durch unterschiedliche Verfahren erzeugt werden. Hierbei stellt das Erzeugen eines Innendrucks, mit welchem das Innenrohr gegen die Außenschicht gepresst wird eine vorteilhafte Variante dar, bei welcher eine Reduzierung des Querschnitts im Innenrohr verhindert wird. Dieses Verfahren ist besonders für relativ dünnwandige Innenrohre von bis zu ca. 2 mm Wandstärke geeignet. Bei dickwandigeren Innenrohren, welche eine gute Eigenstabilität aufweisen kann auch ein Druck von Außen auf die Außenschicht aufgebracht werden, welcher das Verpressen des Innenrohrs mit der Außenschicht bewirkt. Hierbei kann zur Unterstützung der Kontur des Innenrohrs ein Stützdorn vorgesehen sein, welcher die erforderliche Gegenkraft für den Anpressdruck erbringt.The inventive method for the preparation of Fluid lines provides that an inner tube with any Cross-section, in particular round, oval or kidney-shaped, is extruded from plastic. Around this inner tube becomes an outer layer from a metal foam, in particular aluminum foam, arranged. This can be z. B. by spirally wrapping the inner tube in the longitudinal direction with a sheet-like metal foam, similar the creation of a medical association on arms. in this connection has the web-shaped metal foam over a width which is much shorter than its length is. When wrapping, the metal foam can be wound in such a way that the individual windings overlap, push on Contact impact or do not touch with a small gap. By wrapping the inner tube is a flexible to different Diameter and bends adaptable outer layer easy and inexpensive to produce. After the inner tube of the The outer layer is surrounded, in a subsequent step the inner tube is pressed with the outer layer. This contact pressure can be generated by different methods. Hereby poses generating an internal pressure with which the inner tube against the outer layer is pressed an advantageous variant in which a reduction of the cross section in the inner tube is prevented. This procedure is especially for relative thin-walled inner tubes of up to approx. 2 mm wall thickness. For thicker-walled inner tubes, which have good inherent stability may also have a pressure from the outside to the outer layer be applied, which is the pressing of the inner tube with the Outer layer causes. This may be for support the contour of the inner tube to be provided with a mandrel, which the required counterforce for the contact pressure he brings.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Außenschicht als vorkonfektionierte evtl. mehrteilige Halbschale ausgebildet. Vorzugsweise bilden zwei halbkreisförmige Halbschalen eine Gesamtkontur. Zur Erzeugung von nicht kreisrunden Querschnitten, insbesondere von ovalen oder nierenförmigen Querschnitten, der Fluidleitung können die Halbschalen auch entsprechend halboval oder gebogen ausgeführt sein. In einem ersten Arbeitsschritt wird ein Kunststoffrohr als Innenrohr extrudiert. In einem zweiten Arbeitsschritt wird die Außenschicht als Halbschale dem Innenrohr zugeführt und auf das noch heiße Innenrohr aufgepresst. Dies kann z. B. durch eine oder mehrere Formwalzen erfolgen, wobei das Innenrohr zum Schutz von Deformationen über einen Innendorn abgestützt wird. Durch das Aufpressen der Außenschicht auf das noch heiße Innenrohr erfolgt, insbesondere bei offenporigen Innenflächen der Außenschicht, eine formschlüssige Verbindung.According to one advantageous development of the invention Procedure is the outer layer as prefabricated possibly multi-part half shell formed. Preferably, two form semicircular half shells an overall contour. To produce of non-circular cross-sections, in particular of oval or kidney-shaped cross sections, the fluid line can The half-shells also executed according to halboval or bent be. In a first step, a plastic tube is used as an inner tube extruded. In a second step, the outer layer becomes fed as a half shell to the inner tube and on the still hot inner tube pressed on. This can be z. B. by a or more forming rollers, wherein the inner tube for protection supported by deformations on an inner mandrel becomes. By pressing the outer layer on the still hot inner tube takes place, especially in open-pored Inner surfaces of the outer layer, a form-fitting Connection.

Bei einem alternativen Verfahren zur Herstellung der Fluidleitung wir die vorkonfektionierte und vorgeformte Außenschicht in ein Blaswerkzeug eingelegt. In einem zweiten Arbeitsschritt wird das Innenrohr extrudiert, wobei dieses in die Innenkontur der Außenschicht gelegt wird. Dies kann z. B. bei vollständig offenem bzw. geschlossenem Blaswerkzeug oder teilweise geschlossenem bzw. etwas zusammengefahrenen Blaswerkzeughälften erfolgen. In einem dritten Arbeitsschritt wird das Blaswerkzeug, falls noch nicht erfolgt, vollständig geschlossen und das Innenrohr mit einem Überdruck beaufschlagt, wodurch sich das plastisch verformbare Innenrohr an die Geometrie der Außenschicht anlegt. Somit ist eine optimale Einpassung des Innenrohres in die Außenschicht bzw. eine optimale Verbindung zwischen dem Innerohr und der Außenschicht realisierbar.In an alternative method for producing the fluid line, the prefabricated and preformed outer layer is inserted into a blow mold. In a second step, the inner tube is extruded, wherein this is placed in the inner contour of the outer layer. This can be z. B. done with fully open or closed blow mold or partially closed or slightly compressed Blaswerkzeughälften. In a third step, the blowing tool, if not already done, completely closed and the inner tube is subjected to an overpressure, whereby the plastically deformable inner tube to the geometry of the outer layer applies. Thus, an optimal fitting of the inner tube into the outer layer or an optimal connection between the inner ear and the outer layer realized.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von schematischen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigt:The Invention will be described below with reference to schematic embodiments explained in more detail. Hereby shows:

1 eine Fluidleitung im Querschnitt, 1 a fluid line in cross section,

2 eine Fluidleitung im Längsschnitt, 2 a fluid line in longitudinal section,

3 eine alternative Ausgestaltung der Fluidleitung im Längsschnitt, 3 an alternative embodiment of the fluid line in longitudinal section,

4 einen Ausschnitt einer Fluidleitung mit einem Peltier-Element, 4 a section of a fluid line with a Peltier element,

5 ein Verfahren zur Herstellung von Fluidleitungen, 5 a method for the production of fluid lines,

6a einen ersten Arbeitsschritt zur Herstellung einer Fluidleitung und 6a a first step for producing a fluid line and

6b einen zweiten Arbeitsschritt zur Herstellung einer Fluidleitung. 6b a second step for producing a fluid line.

Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention

In 1 ist eine Fluidleitung 10 mit kreisförmigem Querschnitt im Schnitt dargestellt. Die Fluidleitung 10 verfügt über ein Innenrohr 11 und eine Außenschicht 12. Das Innenrohr 11 ist kreisringförmig ausgebildet und aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt, insbesondere extrudiert, wobei im Bereich des Innenrohrs 11 keine Fügestellen vorhanden sind. Die Außenschicht 12 ist aus einem Metallschaum, insbesondere Aluminiumschaum gebildet. Der Metallschaum verfügt über Poren 13, welche bei der Herstellung des Metallschaums durch entsprechende Treibmittel entstehen. Die Außenschicht 12 besitzt bei dem dargestellten Metallschaum eine geschlossene Außenfläche 14 und eine geschlossene Innenfläche 15. Somit sind die Poren 13 von einer dünnen Metallschicht überzogen. Das Innenrohr 11 liegt somit glatt an der Innenfläche 15 an.In 1 is a fluid line 10 shown in section with a circular cross section. The fluid line 10 has an inner tube 11 and an outer layer 12 , The inner tube 11 is annular and made of a thermoplastic material, in particular extruded, wherein in the region of the inner tube 11 no joints are available. The outer layer 12 is formed of a metal foam, in particular aluminum foam. The metal foam has pores 13 , which arise in the production of the metal foam by appropriate blowing agents. The outer layer 12 has in the illustrated metal foam a closed outer surface 14 and a closed inner surface 15 , Thus, the pores are 13 covered by a thin metal layer. The inner tube 11 is thus smooth on the inner surface 15 at.

2 zeigt einen Ausschnitt der Fluidleitung 10 gemäß 1 im Längsschnitt. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. 2 shows a section of the fluid line 10 according to 1 in longitudinal section. Identical components are provided with the same reference numerals.

In 3 ist eine alternative Ausgestaltung der Fluidleitung 10' im Längsschnitt dargestellt. Der 1 entsprechende Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Außenschicht 12' verfügt über einen offenporigen Metallschaum mit einer porösen Innenfläche 16 und einer porösen Außenfläche 17. Die Poren 13 sind im Gegensatz zu den 1 und 2 nicht von einer geschlossenen Metallschicht überzogen. Somit sind die äußeren Poren 13 nicht geschlossen. Die Poren 13 sind von einer Haut 18 umgeben, welche an der Außenfläche 17 und der Innenfläche 16 absteht und so die poröse Struktur bildet. Diese Haut 18 gräbt sich in den angrenzenden Kunststoff einer Außenoberfläche 19 des Innenrohrs 11 ein, wodurch eine Verkrallung zwischen dem Innenrohr 11 und der Außenschicht 12' gebildet ist. Je weicher der Kunststoff ist, desto leichter kann sich die Haut 18 einpressen. Zur Vereinfachung der Einpressung kann der Kunststoff auch erwärmt werden oder von seiner Herstellung noch erwärmt sein. Das Innenrohr 11 verfügt über eine ausreichende Wandstärke s, welche derart gewählt ist, dass die Haut 18, welche in die Außenoberfläche 19 hineinragt, nicht bis zu einer Innenoberfläche 20 hindurch dringen kann.In 3 is an alternative embodiment of the fluid line 10 ' shown in longitudinal section. Of the 1 corresponding components are provided with the same reference numerals. The outer layer 12 ' has an open-pored metal foam with a porous inner surface 16 and a porous outer surface 17 , The pores 13 are contrary to the 1 and 2 not covered by a closed metal layer. Thus, the outer pores 13 not closed. The pores 13 are from a skin 18 surrounded, which on the outer surface 17 and the inner surface 16 protrudes and thus forms the porous structure. This skin 18 digs into the adjacent plastic of an outer surface 19 of the inner tube 11 a, whereby a claw between the inner tube 11 and the outer layer 12 ' is formed. The softer the plastic, the easier the skin can be 18 Pressing. To simplify the injection, the plastic can also be heated or heated from its production. The inner tube 11 has a sufficient wall thickness s, which is chosen such that the skin 18 which are in the outer surface 19 protrudes, not up to an inner surface 20 can penetrate through it.

Somit ist sicher gestellt, dass das in der Fluidleitung 10' enthaltene Fluid die Außenschicht 12' nicht kontaktiert und somit chemisch angreifen kann.Thus, it is ensured that in the fluid line 10 ' contained fluid the outer layer 12 ' not contacted and thus can attack chemically.

Bei einer nicht dargestellten Ausführung der Außenschicht 12 kann auch eine poröse Innenfläche 16 mit einer geschlossenen Außenfläche 14 kombiniert werden. Alternativ hierzu kann auch eine poröse Außenfläche 17 mit einer geschlossenen Innenfläche 15 kombiniert werden. Hierzu sind dann die Herstellparameter des Metallschaums entsprechend zu wählen.In an embodiment of the outer layer, not shown 12 can also have a porous inner surface 16 with a closed outer surface 14 be combined. Alternatively, a porous outer surface may also be used 17 with a closed inner surface 15 be combined. For this purpose, then the manufacturing parameters of the metal foam should be selected accordingly.

In 4 ist ein Ausschnitt einer Fluidleitung 10'' mit einem Peltier-Element 21 dargestellt. Derartige Peltier-Elemente 21 sind einem Fachmann durch diverse Publikationen, insbesondere durch „Wikipedia – Die freie Enzyklopädie” bekannt. Bauteile, welche den vorangehenden Figuren entsprechen sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das Peltier-Element 21 ist zwischen der Außenoberfläche 19 des Innenrohres 11 und der geschlossenen Innenfläche 15 der Außenschicht 12 und der Außenoberfläche 19 des Innenrohres 11 angeordnet, wobei sowohl das Innenrohr 11, als auch das Außenrohr 12 über jeweils eine Aussparung 22 verfügt, innerhalb welcher das Peltier-Element 21 angeordnet ist. Die Dimensionierung des Peltier-Elementes 21 ist abhängig von der zu erzeugenden Strommenge.In 4 is a section of a fluid line 10 '' with a Peltier element 21 shown. Such Peltier elements 21 are known to a person skilled in the art through various publications, in particular by "Wikipedia - The Free Encyclopedia". Components which correspond to the preceding figures are provided with the same reference numerals. The Peltier element 21 is between the outer surface 19 of the inner tube 11 and the closed inner surface 15 the outer layer 12 and the outer surface 19 of the inner tube 11 arranged, with both the inner tube 11 , as well as the outer tube 12 each with a recess 22 has, within which the Peltier element 21 is arranged. The dimensioning of the Peltier element 21 depends on the amount of electricity to be generated.

In 5 ist ein Verfahren zur Herstellung von Fluidleitungen 10 dargestellt. Aus einem Extruder 23 wird ein Kunststoffrohr 24 extrudiert. Dieses Kunststoffrohr 24 wird auf einem Dorn 25 geführt. Dem noch heißen Kunststoffrohr 24 wird eine erste Halbschale 25 und eine zweite Halbschale 26 zugeführt, welche gemeinsam die Außenoberfläche 19 des Kunststoffrohrs 24 umschließen. Die Halbschalen 25, 26 bestehen aus einem bahnförmigen Metallschaum, wie er vorangehenden beschrieben wurde. Der Metallschaum kann als ebene oder u-förmig gebogene Matte auf einer Rolle (nicht dargestellt) aufgewickelt oder als Segment bevorratet sein, wobei die Zuführung des Metallschaums kontinuierlich von der Rolle oder diskontinuierlich durch einzelne Segmente dem Kunststoffrohr 24 zugeführt werden können. Um zwischen dem Kunststoffrohr 24 und den Halbschalen 25, 26 eine feste Verbindung zu erzeugen, werden die Halbschalen 25, 26 durch Anpresswalzen 27 auf das noch heiße Kunststoffrohr gepresst. Um ein Deformieren des Kunststoffrohrs 24 zu verhindern erfolgt die Anpressung der Halbschalen 25, 26 in einem Bereich des Dorns 25. Nachdem das Kunststoffrohr 24 ausreichend erstarrt ist, ist das Innenrohr 11 gebildet. Die beiden Halbschalen 25, 26 bilden gemeinsam die Außenschicht 12.In 5 is a method of making fluid lines 10 shown. From an extruder 23 becomes a plastic pipe 24 extruded. This plastic pipe 24 gets on a thorn 25 guided. The still hot plastic pipe 24 becomes a first half shell 25 and a second half shell 26 supplied, which together the outer surface 19 of the plastic pipe 24 enclose. The half-shells 25 . 26 consist of a sheet-shaped metal foam, as described above. The metal foam can be curved as a flat or U-shaped Mat wound on a roll (not shown) or be stored as a segment, wherein the supply of the metal foam continuously from the roll or discontinuously by individual segments of the plastic pipe 24 can be supplied. To between the plastic pipe 24 and the half-shells 25 . 26 to create a firm connection, the half-shells become 25 . 26 by pressure rollers 27 pressed on the still hot plastic pipe. To deform the plastic tube 24 To prevent the pressing of the half shells takes place 25 . 26 in a region of the spine 25 , After the plastic tube 24 is sufficiently solidified, is the inner tube 11 educated. The two half shells 25 . 26 together form the outer layer 12 ,

6a zeigt einen ersten Arbeitsschritt zur Herstellung einer Fluidleitung 10 in einem Blaswerkzeug 28. In das Blaswerkzeug 28 sind bereits zwei vorkonfektionierte Halbschalen 25, 26 eingelegt. Aus dem Extruder 23 wurde zwischen die beiden Hälften des Blaswerkzeugs 28 ein Kunststoffschlauch 29 mit einer ausrechenden Länge extrudiert. 6a shows a first step for producing a fluid line 10 in a blow mold 28 , In the blow mold 28 are already two prefabricated half shells 25 . 26 inserted. From the extruder 23 was between the two halves of the blow mold 28 a plastic tube 29 extruded with a sufficient length.

6b zeigt einen zweiten Arbeitsschritt zur Herstellung der Fluidleitung 10 in dem Blaswerkzeug 28. Die Hälften des Blaswerkzeuges 28 sind geschlossen und der Kunststoffschlauch 29 wurde stirnseitig verquetscht. Anschließend wird der Kunststoffschlauch 29 mit einem Innendruck beaufschlagt, welcher den Kunststoffschlauch 29 gegen die Halbschalen 25, 26 presst und so eine feste Verbindung erzeugt. Nach dem Erstarren des Kunststoffschlauches 29 wird das Blaswerkzeug 28 geöffnet und der Fluidleitungsrohling entnommen. Stirnseitig muss das überschüssige Kunststoffmaterial entfernt werden, um die Fluidleitung 10 zu erhalten. 6b shows a second step for the preparation of the fluid line 10 in the blow mold 28 , The halves of the blow mold 28 are closed and the plastic tube 29 was squeezed frontally. Subsequently, the plastic tube 29 subjected to an internal pressure, which the plastic hose 29 against the half-shells 25 . 26 presses and so creates a firm connection. After solidification of the plastic tube 29 becomes the blowing tool 28 opened and removed the fluid line blank. On the front side, the excess plastic material must be removed to the fluid line 10 to obtain.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 4238696 [0005] - DE 4238696 [0005]

Claims

Fluidleitung, aufweisend ein Innenrohr (11) und eine Außenschicht (12), wobei das Innenrohr (11) aus Kunststoff besteht und unlösbar mit der Außenschicht (12) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschicht (12) aus einem Metallschaum (12), insbesondere Aluminiumschaum, besteht.Fluid line, comprising an inner tube ( 11 ) and an outer layer ( 12 ), wherein the inner tube ( 11 ) made of plastic and insoluble with the outer layer ( 12 ), characterized in that the outer layer ( 12 ) made of a metal foam ( 12 ), in particular aluminum foam.

Fluidleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallschaum (12) über eine geschlossene Außenfläche (14) verfügt.Fluid line according to claim 1, characterized in that the metal foam ( 12 ) over a closed outer surface ( 14 ).

Fluidleitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die geschlossene Außenfläche (14) über Perforationen verfügt.Fluid line according to claim 2, characterized in that the closed outer surface ( 14 ) has perforations.

Fluidleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallschaum (12) über eine poröse Außenfläche (17) verfügt.Fluid line according to claim 1, characterized in that the metal foam ( 12 ) over a porous outer surface ( 17 ).

Fluidleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallschaum (12) über eine geschlossene Innenfläche (15) verfügt.Fluid line according to one of the preceding claims, characterized in that the metal foam ( 12 ) over a closed inner surface ( 15 ).

Fluidleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallschaum (12) über eine poröse Innenfläche (16) verfügt.Fluid line according to one of claims 1 to 4, characterized in that the metal foam ( 12 ) over a porous inner surface ( 16 ).

Fluidleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschicht (12) durch Halbschalen (25, 26) gebildet ist, welche mit dem Innenrohr (11) unlösbar verbunden sind.Fluid line according to one of the preceding claims, characterized in that the outer layer ( 12 ) by half shells ( 25 . 26 ) is formed, which with the inner tube ( 11 ) are permanently connected.

Fluidleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Peltier-Elemente (21) zur Erzeugung von Strom vorgesehen sind, mittels welchen ein elektrischer Kühler betreibbar ist, wobei die Peltier- Elemente (21) zwischen dem Innenrohr (11) und der Außenschicht (12) angeordnet ist.Fluid line according to one of the preceding claims, characterized in that Peltier elements ( 21 ) are provided for generating electricity, by means of which an electric cooler is operable, wherein the Peltier elements ( 21 ) between the inner tube ( 11 ) and the outer layer ( 12 ) is arranged.

Verfahren zur Herstellung einer Fluidleitung mit einem Innenrohr (11) und einer Außenschicht (12), wobei das Innenrohr (11) durch ein extrudiertes Kunststoffrohr (11) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschicht (12) aus einem Metallschaum (12) gemäß den vorangehenden Ansprüchen besteht, wobei das Kunststoffrohr (11) in einem nachfolgenden Arbeitsschritt mit der Außenschicht (12) verpresst wird.Method for producing a fluid line with an inner tube ( 11 ) and an outer layer ( 12 ), wherein the inner tube ( 11 ) by an extruded plastic tube ( 11 ), characterized in that the outer layer ( 12 ) made of a metal foam ( 12 ) according to the preceding claims, wherein the plastic pipe ( 11 ) in a subsequent step with the outer layer ( 12 ) is pressed.

Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschicht (12) als Halbschale (25, 26) ausgeführt ist, wobei in einem ersten Arbeitsschritt das Kunststoffrohr (11) extrudiert wird und in einem zweiten Arbeitsschritt die Außenschicht (12) auf das noch heiße Kunststoffrohr (11) aufgepresst wird.Method according to claim 9, characterized in that the outer layer ( 12 ) as a half shell ( 25 . 26 ) is carried out, wherein in a first step, the plastic tube ( 11 ) is extruded and in a second step, the outer layer ( 12 ) on the still hot plastic pipe ( 11 ) is pressed.

Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Arbeitsschritt die Außenschicht (12) in ein Blaswerkzeug (28) eingelegt wird, in einem zweiten Arbeitsschritt wird das Innenrohr (11) in das Blaswerkzeug (28) extrudiert, in einem dritten Arbeitsschritt wird das Innenrohr (11) mit Überdruck beaufschlagt, wodurch sich das Innenrohr (11) an die Geometrie der Außenschicht (12) anlegt.A method according to claim 9, characterized in that in a first step, the outer layer ( 12 ) into a blow mold ( 28 ) is inserted, in a second step, the inner tube ( 11 ) in the blow mold ( 28 ) extruded, in a third step, the inner tube ( 11 ) is subjected to overpressure, whereby the inner tube ( 11 ) to the geometry of the outer layer ( 12 ) applies.