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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Medienleitung, insbesondere eines Kunststoffrohres, mit einem Endstück zur Aufnahme eines Bauteils einer Kupplung sowie ein Bauteil zur Verwendung als Endstück in einem derartigen Verfahren.
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Es ist bei der Herstellung medienführender Hohlbauteile, nachfolgend als Medienleitung bezeichnet, wie Schläuchen aus elastomeren Materialien und Rohren aus Kunststoff seit langem üblich, die Medienleitung mittels einer Kupplung mit anderen Bauteilen wie z.B. einem Aggregat eines Motors oder einer weiteren Medienleitung zu verbinden. Diese Verbindung soll beständig, sicher und auch einfach und schnell herzustellen sein, ggfs. auch ebenso wieder zu lösen. Hierbei sind verschiedene Verbindungsmechanismen bekannt, bei denen zum Beispiel ein Ende der Medienleitung mit einer Kupplung verbunden wird, die dann mit dem entsprechenden Anschluss des Aggregats zusammenwirken kann. Diese Kupplung oder auch nur diese eine Kupplungskomponente wird zuvor mit einem Ende der Medienleitung verbunden. Dies kann z.B. kraftschlüssig durch Verpressen von Außen oder stoffschlüssig durch Verschmelzen, siehe z.B.
EP 1 693 179 B1 , geschehen.
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Zu diesem Zweck sind beispielsweise die Kupplungen der Firma Henn GmbH & Co KG bekannt, siehe auch z.B.
AT 511 071 A4 . Diese stellen eine spezielle Art der Verbindung einer Medienleitung mit anderen Bauteilen dar. Eine Komponente einer sog. Henn-Kupplung wird mit der Medienleitung als Halbfertigware auf eigens hierfür konzipierten Maschinen mittels Verpressung von außen kraftschlüssig verbunden. Hierzu müssen bestimmte Anforderungen des Endes der Medienleitung wie Durchmesser und Wandstärke eingehalten werden, damit das entsprechende Bauteil der Henn-Kupplung mit dem Ende der Medienleitung verpresst werden kann. Da die zur Verpressung zu verwendende Maschine sowie deren Programmierung ausschließlich durch die Firma Henn GmbH & Co KG bereitgestellt bzw. erstellt werden, ist auch für jede neue Medienleitung eine bauteilspezifische Abmusterung durch die Firma Henn GmbH & Co KG erforderlich.
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Wird die Medienleitung prozessbedingt jedoch mit einer größeren Wandstärke hergestellt, muss zumindest das mit der Henn-Kupplung zu versehende Ende auf das geforderte Maß herunter gefräst oder gespindelt werden. Hierdurch weist jedoch die gesamte Medienleitung im übrigen Bereich eine zu große Wandstärke und damit auch eine zu große Masse und ein zu großes Gewicht auf, welches zu erhöhten Materialkosten führt. Alternativ könnte die Medienleitung auch mit einer geringeren Wandstärke hergestellt und an ihr Ende ein Stecker passend zur Henn-Kupplung aufgeschweißt werden. Dies erfordert jedoch ebenfalls eine Nachbearbeitung.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung einer Medienleitung mit einem Endstück zur Aufnahme eines Bauteils einer Kupplung bereit zu stellen, so dass der Aufwand und damit die Kosten zur Herstellung der Medienleitung mit Kupplung reduziert werden. Insbesondere soll die Wandstärke sowie die Kosten für die Abmusterung und Nachbearbeitung der Medienleitung reduziert werden.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung einer Medienleitung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie ein Bauteil zur Verwendung als Endstück in einem derartigen Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Somit betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Medienleitung, insbesondere eines Kunststoffrohres, mit einer Kupplung mit den Schritten:
- • Einlegen eines Endstückes, welches der Aufnahme der Kupplung dient, in eine Blasform,
- • Einbringen eines Vorformlings in die Blasform, so dass sich ein Bereich der äußeren Oberfläche des Vorformlings und ein Bereich der inneren Oberfläche des Endstücks radial überdecken, und
- • Durchführen eines Blasformprozesses.
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Eine Medienleitung im Sinne dieser Erfindung ist jeglicher Hohlkörper, der zur Beförderung von Medien wie Flüssigkeiten und bzw. oder Gasen verwendet werden kann, insbesondere Schläuche, insbesondere aus elastomeren Materialien, und Rohre, insbesondere aus Kunststoff. Eine Kupplung ist ein Mechanismus, mit dem ein Ende der Medienleitung mit einem Bauteil wie z.B. einer anderen Medienleitung und bzw. oder einem Aggregat verbunden werden kann, insbesondere druckdicht. Diese Kupplung kann einstückig sein oder aus mehreren Komponenten bestehen und wird an einem Ende der Medienleitung vorgesehen. Ein Endstück ist ein Bauteil, welches durch einen separaten Herstellungsprozess hergestellt wurde und nach der Durchführung des Blasformprozesses mit der Medienleitung so verbunden ist, dass das Endstück das Ende der Medienleitung bildet, welches alleinig oder teilweise der Aufnahme der Kupplung dient. Die Medienleitung wird vor ihrer Verbindung mit dem Endstück als Vorformling bezeichnet.
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Ein Blasformprozeß wird im Englischen auch als „Blow Molding“ bezeichnet. Er dient der Herstellung von hohlen Bauteilen, insbesondere aus Plastik. Hierbei wird das Material des Vorformlings in einem weichen Zustand, z.B. durch Erwärmen bis hin zum Schmelzen, in die Blasform eingeführt. Die Blasform wird dann von Innen mit Druck beaufschlagt, so dass sich der Vorformling von Innen an die Wände der Blasform anlegt und dort aushärtet, wodurch er eine Form annimmt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, einen separat hergestellten Einleger als Endstück der Medienleitung zu verwenden und den Vorformling und das Endstück mittels Blasformen formschlüssig in Längsrichtung und ggfs. zusätzlich in Umfangsrichtung miteinander zu verbinden, um hierdurch eine Bewegung in Längsrichtung und ggfs. zusätzlich in Umfangsrichtung zu blockieren. Hierzu wird der Einleger z.B. als Spritzgußteil so hergestellt, dass er die Kontur und Maße aufweist, die erforderlich sind, um die Kupplung bzw. ein Bauteil einer Kupplung aufzunehmen. Gleichzeitig sind seine Kontur und Maße so ausgebildet, dass der Einleger mit dem Vorformling eine formschlüssige Verbindung eingehen kann, z.B. über wenigstens eine radiale Vertiefung und bzw. oder radiale Erhöhung an seiner inneren Oberfläche. Der Einleger wird dann mittels Blasformverfahren mit dem Vorformling verbunden. Beim Ausformen legt sich der Vorformling aufgrund des Innendrucks derart von Innen an den Einleger, d.h. das Endstück, an, dass der Vorformling seinerseits wenigstens eine Erhöhung und bzw. oder Vertiefung ausbildet, die derart mit der korrespondierenden Vertiefung und bzw. oder Erhöhung des Einlegers zusammenwirkt, dass diese miteinander in Längsrichtung formschlüssig verbunden werden. In Umfangsrichtung entsteht gleichzeitig eine kraftschlüssige Verbindung der radialen korrespondierenden Vertiefungen und Erhöhungen. Zusätzlich können die Erhöhungen und bzw. oder Vertiefungen so ausgebildet sein, dass gleichzeitig auch eine formschlüssige Verbindung in Umfangsrichtung entsteht. Auf diese Weise muss der Vorformling über seine gesamte Länge lediglich die Wandstärke aufweisen, die seine Verwendung erfordert. Hierdurch kann Material, Gewicht und damit auch Materialkosten eingespart werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die innere Oberfläche des Endstücks wenigstens eine Vertiefung, vorzugsweise eine Mehrzahl von Vertiefungen auf, die derart ausgebildet ist bzw. sind, dass das Material des Vorformlings beim Blasformprozess in diese radial hineingedrückt werden kann.
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Auf diese Weise greift die Medienleitung radial in das Endstück ein, so dass zwischen dem Endstück und dem übrigen Bereich der Medienleitung eine form- und kraftschlüssige Verbindung hergestellt wird. Die Vertiefung ist bzw. die Vertiefungen sind so hinsichtlich ihrer Maße, d.h. radialer Tiefe und Erstreckung in Umfangsrichtung und Längsrichtung, so vorzusehen, dass das jeweilige Material des Vorformlings aufgrund des im Blasformprozess anzulegenden Innendrucks jeweils so stark in die Vertiefung bzw. Vertiefungen eingedrückt werden kann, dass eine sichere und dauerhafte form- und kraftschlüssige Verbindung entsteht. Hierdurch wird bzw. werden in der äußeren Oberfläche des Vorformlings eine entsprechende radiale Erhöhung bzw. mehrere entsprechende radiale Erhöhungen, vorzugsweise zwei radiale Erhöhungen, ausgebildet. Diese sichert bzw. sichern das Endstück gegenüber dem übrigen Bereich der Medienleitung gegen Torsion in Umfangsrichtung sowie gegen Zug- und Druckkräfte in Längsrichtung.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die innere Oberfläche des Endstücks wenigstens eine Erhöhung, vorzugsweise eine Mehrzahl von Erhöhungen auf, die derart ausgebildet ist bzw. sind, dass das Material des Vorformlings beim Blasformprozess um diese herumgedrückt werden kann.
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Auch hierdurch kann eine form- und kraftschlüssige Verbindung zwischen der Medienleitung und dem Endstück ausgebildet werden. Auch können sowohl Erhöhungen und Vertiefungen miteinander kombiniert werden, um die Haltbarkeit der form- und kraftschlüssigen Verbindung zu verbessern.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Verfahren ferner den Schritt auf:
- • vor dem Schritt des Einbringens des Vorformlings in die Blasform, Einbringen eines ringförmigen Einsatzes zwischen die äußere Oberfläche des Vorformlings und die innere Oberfläche des Endstücks, so dass der ringförmige Einsatz nach der Durchführung des Blasformprozesses wieder entfernt werden kann.
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Dies ist vorteilhaft, weil der ringförmige Einsatz, der auch als Hülse bezeichnet werden kann, eine Anhaftung des Vorformlings an dieser Stelle am Endstück verhindern kann. Auf diese Weise entsteht nach dem Entfernen des ringförmigen Einsatzes ein entsprechender Spalt, der bei der Nach- bzw. Weiterverarbeitung genutzt werden kann. Das Entfernen erfolgt zerstörungsfrei, d.h. ohne die Hülse, den Vorformling, das Endstück bzw. deren Verbindung zu beschädigen oder sogar zu zerstören. Der ringförmige Einsatz ist vorzugsweise aus Metall.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Verfahren ferner den Schritt auf:
- • vor dem Schritt des Einbringens des Vorformlings in die Blasform, Einbringen eines ringförmigen Dichtungselements zwischen die äußere Oberfläche des Vorformlings und die innere Oberfläche des Endstücks, so dass nach der Durchführung des Blasformprozesses durch das Dichtungselement eine Dichtwirkung zwischen den Oberflächen besteht.
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Vorteilhaft ist hierbei, dass auf diese Weise eine sichere Abdichtung des Inneren der Medienleitung gegenüber der Umgebung herstellt werden kann. Insbesondere bei einer form- bzw. kraftschlüssigen Verbindung zwischen Vorformling und Endstück könnte es ansonsten zu Undichtigkeiten kommen, die so ausgeschlossen werden können.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Endstück ein Kunststoffteil, insbesondere ein Spritzgussteil.
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Vorteilhaft ist hierbei, dass Kunststoffteile einfach und schnell, insbesondere als Spritzgussteile, hergestellt werden können. Auch können sie auf diese Weise mit einer hohen Maßhaltigkeit hergestellt werden, so dass das Endstück sowie das entsprechende Ende der Medienleitung gar nicht bzw. nur geringfügig nachbearbeitet werden muss.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Vorformling ein Kunststoffrohr, welches vorzugsweise mittels Extrusion hergestellt wird.
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Medienleitungen aus Kunststoff können sehr gut mit einem Extrusionsverfahren hergestellt werden. Auch lassen sich diese beiden Prozesse in der Herstellung sehr gut miteinander als „Extrusion Blow Molding“ verbinden, so dass der Herstellungsprozess als Ganzes sehr effizient gehalten werden kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Kupplung eine Henn-Kupplung.
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Die Kupplungen der Firma Henn GmbH & Co KG erfordern die Anbringung eines bestimmten Kupplungsbauteils am Ende der Medienleitung. Diesen Endbereich erfindungsgemäß durch einen Einleger vorzusehen, der dann mittels Blasformen mit dem Vorformling der Medienleitung verbunden wird, erspart gerade bei Henn-Kupplungen die Nachbearbeitung des Endes des Vorformlings durch Fräsen oder Spindeln, um die nötige Wandstärke zu erreichen; gleichzeitig kann eine Material- und Gewichtsersparnis erreicht werden, weil die Medienleitung dünnwandiger ausgeführt werden kann als bei den bisher bekannten Herstellungsverfahren.
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Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Bauteil, insbesondere Kunststoffteil, zur Verwendung als Endstück in einem Verfahren wie zuvor beschrieben, wobei das Bauteil an seiner inneren Oberfläche wenigstens eine radiale Vertiefung, vorzugsweise eine Mehrzahl von radialen Vertiefungen, aufweist, die derart ausgebildet ist bzw. sind, dass das Material des Vorformlings beim Blasformprozess in diese hineingedrückt werden kann, und bzw. oder wobei das Bauteil an seiner inneren Oberfläche wenigstens eine radiale Erhöhung, vorzugsweise eine Mehrzahl von Erhöhungen aufweist, die derart ausgebildet ist bzw. sind, dass das Material des Vorformlings beim Blasformprozess um diese herumgedrückt werden kann.
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Ausführungsbeispiele und weitere Vorteile der Erfindung werden nachstehend im Zusammenhang mit den folgenden Figuren erläutert. Darin zeigt:
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1a eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Endstücks und Vorformlings gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
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1b einen Ausschnitt der Darstellung der 1a;
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2a eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Endstücks und Vorformlings gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
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2b einen Ausschnitt der Darstellung der 2a;
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3 eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Endstücks und Vorformlings gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
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4 eine weitere schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Endstücks und Vorformlings gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; und
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5 eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Medienleitung mit Kupplung gemäß dem ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispiel.
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1a zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Endstücks 3 und Vorformlings 4 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. 1b zeigt einen Ausschnitt der Darstellung der 1a, siehe gestrichelte Markierung dort. Das Endstück 3 und der Vorformling 4 sind in einer Blasform 5 enthalten dargestellt. Das Endstück 3 erstreckt sich im Wesentlichen in Längsrichtung X der Medienleitung 1 (vgl. 4 und 5) und ist an seinem dem Vorformling 4 zugewandten Ende radial dünner ausgebildet als an seinem dem Vorformling 4 abgewandten Ende, welches der Aufnahme einer Kupplung 2 (vgl. 4 und 5) dient. Das radial dünner ausgebildete Ende bildet einen Bereich C, in dem an der radial inneren Oberfläche 30 des Endstücks 3 eine radiale Vertiefung 31 und eine hierzu in Längsrichtung X direkt benachbarte Erhöhung 32 ausgebildet sind. An seiner radial äußeren Oberfläche weist das Endstück 3 einen radialen Anschlag 33 auf. Die Form des radialen Anschlags 33 entspricht der Kontur einer entsprechenden radialen Einbuchtung 53 der Blasform 5. Der Vorformling 4 weist an seinem dem Endstück 3 zugewandten Ende einen Bereich B auf, der ebenfalls radial dünner ausgebildet ist als die übrige Wandstärke des Vorformlings 4. Der Vorformling 4 weist in diesem Bereich B an seiner radial äußeren Oberfläche 40 eine radiale Erhöhung 41 und eine hierzu in Längsrichtung X direkt benachbarte Vertiefung 42 auf. Die Erhöhungen 32, 41 bzw. Vertiefungen 31, 42 entsprechen dabei einander, so dass in Längsrichtung X eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Endstück 3 und dem Vorformling 4 hergestellt wird. In Umfangsrichtung wird gleichzeitig eine kraftschlüssige Verbindung hergestellt.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Endstück 3 in einem separaten Prozess als Spritzgussteil hergestellt und in die Blasform 5 eingelegt. Der Vorformling 4 wird ebenfalls in einem separaten Prozess vorgeformt und dann so in die Blasform eingelegt, dass sich die einander zugewandten Bereiche B, C des Endstücks 3 und Vorformlings 4 einander radial überdecken. Dann wird der Blasformprozess durchgeführt, bei dem der Vorformling 4 durch den Druck des Blasformprozesses von Innen radial gegen die innere Oberfläche 30 des Endstücks gedrückt wird. Hierbei wird das weiche Material des Vorformlings 4 in die radiale Vertiefung 31 des Endstücks 3 bzw. um die radiale Erhöhung 32 des Endstücks 3 herum gedrückt, so dass sich in der äußeren Oberfläche 40 des Vorformlings 40 korrespondierende Erhöhungen 41 bzw. Vertiefungen 42 ausbilden. Vorzugsweise sind diese Erhöhungen 32, 41 bzw. Vertiefungen 31, 42 radial umlaufend. Werden diese in Umfangsrichtung unterbrochen, so greifen auch korrespondierende Erhöhungen 32, 41 und Vertiefungen 31, 42 ineinander ein, so dass auch in Umfangsrichtung eine formschlüssige Verbindung entsteht.
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2a zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Endstücks 3 und Vorformlings 4 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. 2b zeigt einen Ausschnitt der Darstellung der 2b. Dieses unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel lediglich dadurch, dass zwischen den beiden Oberflächen 30, 40 ein Dichtungselement in Form eines O-Rings 7 eingebracht ist, um die Oberflächen 30, 40 gegeneinander abzudichten. Hierzu weist die Oberfläche 30 des Endstücks einen radialen Ringspalt 35 auf, in den der O-Ring 7 eingelegt wird, bevor der Vorformling 4 sich an die innere Oberfläche 30 des Endstücks 3 anlegt. Durch den Blasformprozess wird dann der Vorformling 4 so von Innen gegen das Endstück 3 bzw. den O-Ring 7 gedrückt, dass sich ein korrespondierender Ringspalt 45 an der inneren Oberfläche 40 des Vorformlings 4 ausbildet. Dadurch, dass der weiche Vorformling 4 den O-Ring 7 in den radialen Ringspalt 35 des Endstücks 3 eindrückt und in dieser Lage aushärtet, wird eine sichere und zuverlässige Abdichtung erreicht.
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3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Endstücks 3 und Vorformlings 4 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Dieses unterscheidet sich lediglich dadurch von dem ersten bzw. zweiten Ausführungsbeispiel, dass zwischen dem Endstück 3 und dem Vorformling 4 ein Einsatz in Form einer Metallhülse 6 angeordnet ist, der in diesem Bereich nach seinem Entfernen einen entsprechenden Spalt hinterlässt, der bei der Nach- bzw. Weiterverarbeitung genutzt werden kann.
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4 zeigt eine weitere schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Endstücks 3 und Vorformlings 4 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Hierbei sind das Endstück 3 und der Vorformling 4 miteinander verbunden. In dem dargestellten Schritt wird in Längsrichtung X in einer Aufschubrichtung A die Kupplung 2 auf das dem Vorformling 4 abgewandten Ende des Endstücks 3 aufgeschoben und dann verpresst. Dabei weist das Endstück 3 an seiner inneren Oberfläche eine radiale Aufnahme 34 für eine entsprechende Verrastung 24 der Kupplung 2 auf. Ferner weist das Endstück 3 an seiner äußeren Oberfläche einen radialen Anschlag 33 auf, bis zu dem die Kupplung 2 auf das Endstück 3 aufgeschoben werden kann.
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5 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Medienleitung 1 mit Kupplung 2 gemäß dem ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispiel.
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Bezugszeichenliste
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- A
- Aufschubrichtung der Kupplung 2
- B
- Überdeckungsbereich des Vorformlings 4
- C
- Überdeckungsbereich des Endstücks 3
- R
- Radiale Richtung der Medienleitung 1
- X
- Längsrichtung bzw. Längsachse der Medienleitung 1
- 1
- Medienleitung, Kunststoffrohr
- 2
- Kupplung
- 24
- radiale Verrastung der Kupplung 2
- 3
- Endstück
- 30
- inneren Oberfläche des Endstücks 3
- 31
- radiale Vertiefung des Endstücks 3
- 32
- radialer Erhöhung des Endstücks 3
- 33
- radialer Anschlag des Endstücks 3
- 34
- radiale Aufnahme des Endstücks 3 für Verrastung 23 der Kupplung 2
- 35
- radialer Ringspalt des Endstücks 3
- 4
- Vorformling
- 40
- äußere Oberfläche des Vorformlings 4
- 41
- radialer Erhöhung des Vorformlings 4
- 42
- radiale Vertiefung des Vorformlings 4
- 45
- radialer Ringspalt des Vorformlings 4
- 5
- Blasform
- 53
- radiale Einbuchtung der Blasform 5
- 6
- Einsatz, Metallhülse
- 7
- Dichtungselemente, O-Ring
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1693179 B1 [0002]
- AT 511071 A4 [0003]
