DE4239909C1 - Rohrartiger Stutzen - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen rohrartigen Stut
zen, der thermoplastischen Kunststoff aufweist, für den
Anschluß einer flexiblen Fluidleitung.
Bei in der Automobilindustrie verwendeten Kraftstoff
behältern aus Kunststoff werden häufig spritzgegossene
Kunststoffstutzen, die beispielsweise für den Anschluß
eines Entlüftungsschlauches am Einfüllrohr oder eines
Schlauches am Tank dienen, durch eine einfache Rota
tionsschweißung mit einer Öffnung im Einfüllrohr oder
Tank verbunden. Hierbei bestehen Tank und Stutzen aus
umweltschonendem, kompatiblem Kunststoff, wie
unverstärktem HDPE (High-density-Polyethylen) zum ei
nen, um eine möglichst dichte, insbesondere diffusions
dichte, Schweißverbindung zu erzielen, zum anderen, um
die Materialien wiederverwenden zu können. Der Kunst
stoff soll darüber hinaus eine bestimmte Flexibilität
aufweisen, damit der Tank einer Mindestbelastung durch
Stöße, wie sie zum Beispiel bei einem Unfall auftreten
können, standhält. Ein solches Material, insbesondere
unverstärktes HDPE, hat jedoch die unerwünschte Eigen
schaft, daß es unter hoher örtlicher Druckbelastung,
selbst bei Zimmertemperatur, zum "Kriechen" neigt, das
heißt ausweicht oder praktisch wegfließt. Wenn daher
eine flexible Fluidleitung, zum Beispiel ein Elastomer
schlauch oder ein flexibles Kunststoffrohr, mittels
einer Steck- oder Klemmkupplung, die einen örtlich ho
hen Druck auf den Stutzen ausübt, selbst wenn dies über
einen der Abdichtung dienenden O-Ring geschieht, am
Stutzen angeschlossen wird, besteht die Gefahr, daß die
Verbindung zwischen Stutzen und Rohrkupplung wegen der
Kriechneigung des Stutzenmaterials im Laufe der Zeit
undicht wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen rohr
artigen Stutzen aus thermoplastischem Kunststoff für
den Anschluß einer flexiblen Leitung, insbesondere ei
nes Elastomerschlauches oder eines flexiblen Kunst
stoffrohres, anzugeben, der sich einerseits mit einem
kompatiblen Material eines Tanks, einer Rohrleitung
oder dergleichen dicht verschweißen läßt und anderer
seits hohen Druckbelastungen ohne wesentliche Kriech
neigung standhält.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
der Stutzen einen ersten Teil und einen zweiten Teil
aufweist, von denen der erste eine geringere Kriechnei
gung als der zweite hat und mit dem zweiten durch Um
spritzen verbunden ist und daß der erste Teil verstärk
ten Kunststoff und der zweite Teil unverstärkten Kunst
stoff aufweist.
Bei dieser Lösung kann der erste Teil mit der Fluidlei
tung durch eine Kupplung, insbesondere Schnellkupplung
mit Dichtung, vorzugsweise O-Ring-Dichtung, auch unter
hohem Einspanndruck, fest und dicht verbunden werden,
ohne daß die Verbindung zwischen der Fluidleitung und
dem ersten Teil des Stutzens undicht wird, weil die
Kriechneigung des Materials des ersten Teils unabhängig
von dem des zweiten Teils so gering wie möglich gehal
ten werden kann. Umgekehrt kann die Kriechneigung des
Materials des zweiten Teils wesentlich höher als die
des Materials des ersten Teils sein, solange das Mate
rial des zweiten Teils mit dem des Tanks, der Rohrlei
tung oder dergleichen, mit dem das dem ersten Teil ab
gekehrte Ende des zweiten Teils verschweißt werden
soll, kompatibel ist und sich mit diesem durch Rota
tionsschweißung verbinden läßt. Die Verbindung der bei
den Teile kann nach Auswahl entsprechender Materialien
der beiden Teile durch das Umspritzen des einen Teils,
zum Beispiel des zweiten, mit dem Material des anderen
erreicht werden, da das Umspritzen im heißen, noch
flüssigen Zustand des Materials des anderen Teils
durchgeführt wird, so daß das Material des einen Teils
beim Umspritzen ebenfalls schmilzt und beide Teile ver
schmelzen. Wenn der erste Teil verstärkten Kunststoff
aufweist, ergibt dies eine besonders hohe mechanische
und thermische Festigkeit des ersten Teils bei sehr
geringer Kriechneigung unter hoher örtlicher Druckbela
stung.
Letzteres gilt in besonders hohem Maße, wenn der Kunst
stoff HDPE aufweist.
Vorzugsweise weist der unverstärkte Kunststoff HDPE und
der verstärkte Kunststoff ein PA (Polyamid) auf.
Sodann kann der verstärkte Kunststoff Glasfasern ent
halten.
Wenn verschiedene, inkompatible Kunststoffe für die
beiden Teile verwendet werden, kann der Kunststoff des
einen der beiden Teile haftungsmodifiziert sein, so daß
er durch die Erwärmung beim Umspritzen eine Verbindung
mit dem anderen Teil eingeht.
Um zu erreichen, daß die Verbindung der beiden Teile
auch höchsten Zugkräften standhält, sollten die Verbin
dungsflächen der beiden Teile profiliert sein.
Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachste
hend anhand von Zeichnungen bevorzugter Ausführungsbei
spiele näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbei
spiels eines erfindungsgemäßen Stutzens, teil
weise im Schnitt, und
Fig. 2 einen Axialschnitt durch ein zweites Ausfüh
rungsbeispiel des erfindungsgemäßen Stutzens mit
einem Teil der Wand eines Tanks, in dessen Öff
nung der Stutzen durch Rotationsschweißung ein
geschweißt ist.
Der in Fig. 1 dargestellte Stutzen besteht aus einem
ersten Teil 1 und einem zweiten Teil 2. Der erste Teil
1 enthält einen thermoplastischen haftungsmodifizierten
Kunststoff mit geringer Kriechneigung, vorzugsweise
eines oder mehrere der Polyamide PA 6, PA 6.6, PA 6.4,
PA 11 und PA 12 mit einer Glasfaserverstärkung. Der
zweite Teil 2 enthält ebenfalls einen thermoplastischen
Kunststoff, jedoch mit höherer Kriechneigung, vorzugs
weise ein HDPE ohne Verstärkung, wobei jedoch der
Kunststoff des ersten Teils 1 im Hinblick auf eine
Verbindung mit dem Kunststoff des zweiten Teils
haftungsmodifiziert ist. Die beiden Teile 1 und 2 sind
in der Weise miteinander verbunden, daß zunächst der
Teil 2, zum Beispiel durch Spritzgießen oder Extrusion und Kor
rugation, fertiggestellt wird, wobei sein mit dem Teil
1 zu verbindendes Ende durch umlaufende Nuten 3 profi
liert wird. Danach wird der Teil 1 durch Spritzgießen
geformt, wobei das profilierte Ende des Teils 2 gleich
zeitig durch das Material des Teils 1 umspritzt wird.
Dabei wird das profilierte Ende des Teils 2 auf seiner
Außenseite durch die Wärme des noch flüssigen Materials
des Teils 1 geschmolzen, so daß - da das Material des
Teils 1 entsprechend dem Material des Teils 2 haftungs
modifiziert ist - beide eine feste Verbindung ein
gehen. Gleichzeitig wird auch die Innenseite des mit
dem Teil 2 verbundenen Endes des Teils 1 entsprechend
der Außenseite des Teils 2 profiliert, so daß beide
Teile nicht nur eine stoffschlüssige, sondern auch eine
formschlüssige Verbindung eingehen.
Der Teil 2 hat an seinem freien Ende einen Flansch 4,
der durch Rotationsschweißen mit einer seitlichen Öff
nung eines Einfüllrohrs eines Kraftstofftanks eines
Kraftfahrzeugs verbunden wird.
Auf der Außenseite des Teils 1 ist eine Halterippe 5
angeformt, über die ein flexibles Kunststoffrohr, hier
der Entlüftungsschlauch, aus einem Elastomer hinwegge
schoben wird. Anschließend wird um den zwischen der
Verbindungsstelle der beiden Teile 1 und 2 und der Hal
terippe 5 liegenden Endabschnitt des Entlüftungsschlau
ches eine Schlauchschelle gespannt. Selbst bei hohem
Einspanndruck besteht wegen der geringen Kriechneigung
des Materials des Teils 1 nicht die Gefahr, daß das
Material des Teils 1 im Bereich der Einspannstelle un
ter dem Einspanndruck entweicht. Alternativ kann auch
eine Schnellkupplung, beispielsweise in Form einer
Steckkupplung, verwendet werden, die beispielsweise aus
einer in den Teil 1 einzuführenden Hülse besteht und
die Außenseite des Teils 1 mit hakenförmigen Haltearmen
bis hinter die Halterippe 5 übergreift, wobei der anzu
kuppelnde Schlauch dicht mit der Hülse verbunden und
zwischen Hülse und Teil 1 eine O-Ring-Dichtung angeord
net ist. Auch in diesem Falle besteht wegen der gerin
gen Kriechneigung des Materials des Teils 1 nicht die
Gefahr, daß es im Bereich der O-Ring-Dichtung unter
dessen Druck entweicht.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 bestehen die
beiden Teile 1a und 2a des Rohrstutzens aus dem glei
chen Material wie die Teile 1 und 2 des Rohrstutzens
nach Fig. 1, nur daß in diesem Falle der Teil 2a um den
Teil 1a herumgespritzt ist und zuerst der Teil 1a fer
tiggestellt und an seinem mit dem Teil 2a zu verbinden
den Ende profiliert, das heißt mit umlaufenden Nuten 3a ver
sehen wird. Der Teil 2a ist in einer Öffnung 6 der Wand
eines Tanks 7 aus HDPE eingeschweißt.
Die dargestellten Ausführungsbeispiele können in vieler
Hinsicht abgewandelt werden. Beispielsweise kann an
stelle des Materials des Teils 1, 1a das Material des
Teils 2, 2a haftungsmodifiziert sein. Wenn die Materia
lien des Teils 2, 2a nicht mit dem Material des Gerätes
kompatibel sind, mit dem der Stutzen durch Rotations
schweißen verbunden werden soll, ist es alternativ auch
möglich, zwischen dem Teil 2, 2a und der Öffnung des
Gerätes, an der der Stutzen angeschweißt werden soll,
einen weiteren Teil einzuschweißen, der sowohl mit dem
Material des Teils 2, 2a als auch dem des Gerätes, mit
dem der Stutzen verschweißt werden soll, kompatibel
ist.
Claims (6)
1. Rohrartiger Stutzen, der thermoplastischen Kunst
stoff aufweist, für den Anschluß einer flexiblen
Fluidleitung, dadurch gekennzeichnet, daß der Stut
zen einen ersten Teil (1; 1a) und einen zweiten
Teil (2; 2a) aufweist, von denen der erste
eine geringere Kriechneigung als der zweite
hat und mit dem zweiten durch Umspritzen
verbunden ist und daß der erste Teil (1; 1a) ver
stärkten Kunststoff und der zweite Teil (2; 2a)
unverstärkten Kunststoff aufweist.
2. Stutzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kunststoff HDPE aufweist.
3. Stutzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der unverstärkte Kunststoff HDPE und der ver
stärkte Kunststoff ein PA aufweist.
4. Stutzen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der verstärkte Kunststoff Glas
fasern enthält.
5. Stutzen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kunststoff des einen
der beiden Teile (1, 1a; 2, 2a) haftungsmodifi
ziert ist, so daß er durch die Erwärmung beim Um
spritzen eine Verbindung mit dem anderen Teil
eingeht.
6. Stutzen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verbindungsflächen der bei
den Teile (1, 1a; 2, 2a) profiliert sind.
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