專利名稱：具有管狀區(qū)段的構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有管狀區(qū)段的構(gòu)件，特別是一種流體管道-構(gòu)件，其中，該構(gòu)件具有至少兩種具有不同剛度和/或蠕變強(qiáng)度的材料，所述材料包括熱塑性合成材料，其中，具有較大剛度和/或蠕變強(qiáng)度的材料被嵌入在另一種材料中。
背景技術(shù)：
從DE 42 39 909已知，其將管接頭形式的流體管道-構(gòu)件分成兩個(gè)零件，管接頭上連接有一根柔性的流體管道，所述兩個(gè)零件具有熱塑性合成材料，其中一個(gè)零件具有比另一個(gè)零件更低的蠕變趨勢(shì)并被注塑在該另一個(gè)零件的周圍。此外，所述一個(gè)零件具有加強(qiáng)合成材料，而另一個(gè)零件具有一種非加強(qiáng)合成材料。特別地，上述非加強(qiáng)合成材料具有高密度聚乙烯(HDPE)，而上述加強(qiáng)合成材料具有聚酰胺(PA)。假如該加強(qiáng)物由玻璃纖維組成，則在兩個(gè)零件的鄰接面上在合成材料之間不存在焊接連接，其中玻璃纖維位于鄰接面上。在此該連接可能變得不緊密或者可能變松。另外，所述一個(gè)零件的全部合成材料包含一種加強(qiáng)物，即使該加強(qiáng)物僅需要存在于受到例如來自于夾緊環(huán)的壓力載荷的區(qū)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種上述類型流體管道-構(gòu)件，其中合成材料的連接更牢固更緊密，如果需要加強(qiáng)材料，則更少的材料就夠了。
根據(jù)本發(fā)明，該目的如下實(shí)現(xiàn)，所述管狀區(qū)段具有一個(gè)連續(xù)地與構(gòu)件的縱向中心軸線同軸地環(huán)繞的并由相同材料構(gòu)成的環(huán)形面，該材料以相對(duì)于外部材料的一個(gè)預(yù)定數(shù)量比被注塑在所述環(huán)形面上，或者該環(huán)形面的40％至100％由注塑材料組成，并且在該環(huán)形面的圓周方向上以均勻的間距分布。
與一種近似點(diǎn)狀的注塑位置相比較，一種連續(xù)環(huán)繞的注塑的環(huán)形面具有的優(yōu)點(diǎn)是，所述注塑材料被均勻地分布在該管狀區(qū)段的整個(gè)圓周區(qū)域內(nèi)而且注塑寬度均勻，在前端部、內(nèi)端部上無波紋。除了在前端部有一些細(xì)微的波紋之外，假如所獲得的效果基本上相同，根據(jù)本發(fā)明的另一種方案實(shí)現(xiàn)，所述環(huán)形面的40％至100％是由注塑材料組成的并且在該環(huán)形面的圓周方向上以均勻的間距分布。盡管這將導(dǎo)致在注塑材料的內(nèi)端部形成細(xì)微的波紋，然而在注塑期間形成的澆注件中和在環(huán)形面中需要更少的內(nèi)部材料，這特別有利的是，所述內(nèi)部材料例如聚酰胺是一種比所述外部材料例如聚乙烯更加昂貴的材料。此外，相對(duì)于碳?xì)浠衔锢缙嚾剂稀⒂突蛘吆凭睦鋮s水的滲透擴(kuò)散作用而言，當(dāng)采用該方案時(shí)，通過合適地選擇兩種材料的數(shù)量比將使得管狀區(qū)段的總剛度、蠕變強(qiáng)度和/或不滲透性能夠局部不同或者如此調(diào)整，使得兩種材料的不需要的性能最小化。例如，假如應(yīng)當(dāng)利用一個(gè)夾緊環(huán)來將一根柔性流體管道，例如一根軟管用于該流體管道-構(gòu)件上，那么僅僅有必要增強(qiáng)通過所述環(huán)施加壓力的部位，該部位通過將一種具有較高承載能力的合成材料或者一種加強(qiáng)合成材料注塑到外部材料(合成材料)的仍然保持塑性的芯的相應(yīng)區(qū)域來加強(qiáng)。原則上，通過使該環(huán)形面定位在不同位置就可以使得所述流體管道-構(gòu)件的性能局部不同。例如，假如僅需要該流體管道-構(gòu)件的某一部分是不滲透碳?xì)浠衔锏?，可以將一種盡可能不滲透的合成材料注塑到外部合成材料的該部分。
為此可以的是，該環(huán)形面被覆蓋了一種合成材料，該合成材料被后注塑到該環(huán)形面上的內(nèi)部的合成材料上，其中，被后注塑的材料與外部合成材料相同。
為此優(yōu)選的是，相對(duì)于外部材料，被嵌入的材料的數(shù)量比在10％至90％的范圍內(nèi)。
所述被嵌入的材料可以選自由下述材料組成的組聚酰胺(PA)，加強(qiáng)的聚酰胺，聚乙烯(PE)，加強(qiáng)的聚乙烯，聚丙烯(PP)，加強(qiáng)的聚丙烯，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)，乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)，聚萘二酸丁醇酯(PBN)，聚萘二酸乙二醇酯(PEN)，聚氧化甲烯樹脂(POM)，聚苯硫醚(PPS)以及氟素?zé)崴苄圆牧稀?br> 另外，所述外部材料可以選自由下述材料組成的組聚烯烴，熱塑性彈性體，非加強(qiáng)的聚酰胺，熱塑性聚酯，以及熱塑性聚酯彈性體。


下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例的任意附圖詳細(xì)說明本發(fā)明和其改進(jìn)方案。
圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)件的一個(gè)第一實(shí)施例的軸向剖面圖，其中構(gòu)件被焊接在一個(gè)機(jī)動(dòng)車油箱的開口邊緣上；圖2是一個(gè)澆注件的俯視圖，該澆注件是在將一種合成材料注塑到構(gòu)件的外部合成材料的塑料芯內(nèi)期間通過采用一個(gè)相應(yīng)的鑄模而得到的，其中該外部合成材料已經(jīng)被先注塑；圖3是圖2所示澆注件的側(cè)視圖；圖4是一個(gè)澆注件的另一實(shí)例的側(cè)視圖，其是在將一種合成材料注塑到圖1所示構(gòu)件的外部合成材料的塑料芯內(nèi)期間通過采用另一種模具而得到的；圖5是根據(jù)圖4的澆注件的俯視圖；圖6是根據(jù)圖4和圖5的澆注件的一種變型的側(cè)視圖；圖7是圖6所示澆注件的俯視圖；圖8是本發(fā)明的另一實(shí)施例的軸向剖面圖，其中表示圖6和圖7的澆注件；圖9是本發(fā)明一個(gè)第三實(shí)施例的軸向剖面圖；圖10是一種澆注件的俯視圖，該澆注件是通過采用一種相應(yīng)的澆注模具獲得的，然而，其直徑比圖2和圖3所示澆注件的直徑稍微小些；圖11是根據(jù)圖10的澆注件的側(cè)視圖；圖12是本發(fā)明的一個(gè)第四實(shí)施例的軸向剖面圖；圖13是本發(fā)明的一個(gè)第五實(shí)施例的軸向剖面圖；圖14是本發(fā)明的一個(gè)第六實(shí)施例的軸向剖面圖；圖15是本發(fā)明的一個(gè)第七實(shí)施例的軸向剖面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出的根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)件的實(shí)施例是一種管接頭形式的流體管道-構(gòu)件，其具有一個(gè)包括一個(gè)凸緣2的管狀區(qū)段1。該管接頭用于將一根軟管形式的流體管道連接到另一個(gè)構(gòu)件上，在圖示的實(shí)施例中，該另一個(gè)構(gòu)件是汽車的油箱3。圖中，僅僅示出具有一個(gè)開口4的該油箱3的一部分壁。該管接頭的下端部區(qū)段5具有縫隙地延伸穿過所述開口。
油箱3基本上具有高密度聚乙烯(HDPE)。相應(yīng)地，該管接頭的外部也具有一種材料6，該材料由相同的熱塑性合成材料組成，在這里是聚乙烯(PE)，該合成材料與油箱3的HDPE形成了一種熔融連接。從而，采用摩擦焊接方法或者對(duì)接焊管接頭的凸緣2被焊接到油箱3上。
如圖1所示，所述軟管越過一個(gè)定位肋8被推到管接頭的上端部區(qū)段7上，并借助于一個(gè)可夾緊的環(huán)、例如一個(gè)蝸桿螺紋環(huán)被夾緊在定位肋8的后面。由于外部材料6包含PE，它自身不會(huì)具有足夠的蠕變強(qiáng)度。因而，在環(huán)的夾緊壓力的作用下，外部材料6可大大地變形，使軟管與管接頭之間的連接變得不緊密，而燃料例如汽油或者柴油泄漏到環(huán)境中。為了防止此類現(xiàn)象，一種第二熱塑性材料9注塑到端部區(qū)段7中，其中，該第二材料9具有更高的蠕變強(qiáng)度。在本實(shí)施例中，該第二材料9包含聚酰胺(PA)，它也可以被附加地加強(qiáng)，例如，通過玻璃纖維加強(qiáng)。聚酰胺具有的附加優(yōu)點(diǎn)是，相對(duì)于碳?xì)浠衔锢缙突蛴投?，它具有高的擴(kuò)散阻擋能力。
在材料6被注塑到模具的型腔(Kavitt)中之后且還沒有完全硬化的時(shí)候，材料9在端部區(qū)段7的自由端被注塑到材料6中。由于硬化是在模具的型腔的較冷外壁上開始的，材料6的內(nèi)部首先保持塑性。然后當(dāng)從端部區(qū)段7的上端部注塑時(shí)，已熔融材料9滲透到該塑性的“芯”中，從而材料6獲得一個(gè)更硬的芯部并變得明顯比芯部更薄。根據(jù)對(duì)兩種材料6和9的數(shù)量比或者體積比的選擇，就能夠確定端部區(qū)段7的總?cè)渥儚?qiáng)度、它的相對(duì)于碳?xì)浠衔锏臄U(kuò)散阻擋能力以及材料9滲透到材料6中的深度。這樣，在本實(shí)施例中，假如在一個(gè)更長(zhǎng)的區(qū)段上不希望或需要擴(kuò)散阻擋能力，將材料9僅注塑到該短的端部區(qū)段7上就足夠了，該端部區(qū)段承受了來自環(huán)的負(fù)載。因而，可實(shí)現(xiàn)和局部限定地調(diào)整管接頭或者其它流體管道-構(gòu)件的所需部位的總性能，以致于用很少的昂貴材料9例如聚酰胺就足夠了。假如可能包含在材料9中的玻璃纖維只是局部地位于材料9的表面上，則就沒有玻璃纖維被汽油或者油洗掉的危險(xiǎn)，因?yàn)椴牧?幾乎完全被材料6包圍著。
用于材料9的澆注模具被成形，使在注塑材料9和打開澆注模具之后，由材料9形成一個(gè)大致呈傘狀的澆注件10，圖2和圖3分別為它的俯視圖和側(cè)視圖，該澆注件在硬化后具有約為盤狀的圓盤11的圓周并在管接頭或端部區(qū)段7的上端部上成形。然后，該澆注件10被從管接頭上切下來，從而之后在上端部，此處在外部材料6的內(nèi)側(cè)面上保留一個(gè)由材料9制成的連續(xù)環(huán)繞的環(huán)形面12；在該環(huán)形面12上可以看到，材料9在該環(huán)形面12上注塑到材料6上。
在該澆注件11的實(shí)施例中，注塑材料9的內(nèi)(前)端部具有均勻的圓周形狀，即內(nèi)端部在圓周方向上不是波狀的，而是基本上直線地限定的，如圖1中的虛線所示。
作為根據(jù)圖2和圖3所示澆注件10的一種替代方案，形成一種如圖4和5所示的澆注件13。在該澆注件13中，盤狀圓盤14的圓周上設(shè)有矩形齒15，它們均勻分布在圓盤14的圓周上，而且齒間距16在圓周方向上與矩形齒15的寬度相同。
所述齒15與澆注模具上的卸料口一致，通過卸料口材料9注入材料6的塑性芯中。相應(yīng)的，當(dāng)切掉圓盤14之后仍然保留在管接頭的上部邊緣上的環(huán)形面12，由更小的環(huán)形面區(qū)段組成，它們由材料6和9交替地組成，而且它們的寬度分別與圓盤14上的齒15和齒間距16的寬度對(duì)應(yīng)，如圖8所示。取代如圖1中的虛線所示的直的邊界線，在此情形下形成的是一種有細(xì)微波紋的邊界線21，如圖8中的點(diǎn)狀波紋線所示。與圖2和圖3的澆注件10相比，由于存在齒間距16，可以只需用更少量的用于澆注件13的材料9。在該環(huán)形面12中也包含更少的材料9。
優(yōu)選地，所述環(huán)形面12的40％至100％是由同一種注塑材料9形成的，其包含有聚酰胺，其中，這部分被在圖8所示的管接頭上端部的環(huán)形面12的圓周方向上按照均勻的間距分布。
圖6和圖7所示是圖1-5的澆注件的另外一種變型，其顯示出，澆注件17盡管同樣包括一個(gè)鋸齒狀的圓盤18，該圓盤的齒19和齒間距20在徑向外端部上具有與圖4和圖5所示澆注件14的齒15和齒間距16相同的寬度，然而，其齒間距20在徑向上更深。此時(shí)，如圖8中點(diǎn)狀線所示的相同波紋線作為內(nèi)部材料9的邊界線21，如圖4和5所示的澆注件13一樣。以同樣的方式，在將澆注件17從圖8所示的管接頭上切下來之后，材料6和9的相同環(huán)形面區(qū)段保留在端部區(qū)段7的自由端，正如圖4和5所示的澆注件13的變型一樣。然而，由于在齒19之間存在更深的齒間距20，澆注件17就需要比澆注件13更少量的更昂貴的材料9(聚酰胺)。因由昂貴的主要為聚酰胺的材料9的相應(yīng)的澆注件所導(dǎo)致的浪費(fèi)就更低了。
另外，通過改變齒15或19的寬度與齒之間的齒間距16或20的寬度的比例，就能夠確定從澆注模具壓出材料9的活塞的每個(gè)行程的流速，進(jìn)而確定材料9滲透到材料6的仍然保持塑性的芯內(nèi)的軸向滲透深度。
所述滲透深度還由材料6和9的數(shù)量或體積的比例確定材料9相對(duì)于材料6的數(shù)量越大，則滲透深度越大，反之亦然。此外，在模具的型腔內(nèi)可獲得足夠的偏移空間，用于接收外部材料6的被材料9擠掉的量。齒15或19的數(shù)量以及它們的寬度一方面決定由材料9構(gòu)成的環(huán)形面區(qū)段相對(duì)于總環(huán)形面12而言的寬度，從而還決定端部區(qū)段7上的材料6和9的體積比以及材料9在材料6中的軸向滲透深度，以致于昂貴材料9的數(shù)量按照需要采用，例如，用以在軟管夾緊在端部區(qū)段7上期間，增加克服由可夾緊的環(huán)施加的壓力的總?cè)渥儚?qiáng)度。端部區(qū)段7的其它總特性，例如對(duì)碳?xì)浠衔锏臄U(kuò)散阻擋能力或不滲透性還可以通過選擇材料6和9的體積比或數(shù)量比來確定。
而且，根據(jù)上述對(duì)體積比或數(shù)量比的選擇，并且根據(jù)對(duì)環(huán)形面12的位置以及澆注模具和澆注件的結(jié)構(gòu)的選擇，可以局部地預(yù)先確定管接頭的總特性。
這樣，在同樣如圖9所示由管接頭構(gòu)成的構(gòu)件的實(shí)施例中，一種含有合成材料的材料22僅在末端的環(huán)形面12之上在下端部區(qū)段5內(nèi)在該管接頭的下端部注塑，就是說借助于一種澆注模具實(shí)現(xiàn)注塑，其中，形成如圖10和11所示的澆注件，除了圖10和11所示澆注件10上的圓盤11的直徑小于圖2和3所示澆注件10的圓盤直徑之外，該澆注件類似于圖2和圖3所示的澆注件，其中圖10和圖11所示澆注件10上的圓盤11的直徑對(duì)應(yīng)于端部區(qū)段5的內(nèi)部直徑。然而，材料22的合成材料是一種彈性體，以便在端部區(qū)段7與5之間獲得所需的更高的相對(duì)彈性的彎曲性能。假如要被導(dǎo)入管狀區(qū)段1的流體不包含碳?xì)浠衔?，就沒有必要將一種具有更高擴(kuò)散阻擋能力的材料9注塑到該端部區(qū)段7中。同樣，假如僅僅是一根由合成材料制成的流體管道被推到該端部區(qū)段7上，則端部區(qū)段7不需比材料6具有更高的蠕變強(qiáng)度，其中該流體管道自身緊固在端部區(qū)段7上。
取代在末端連續(xù)環(huán)繞的環(huán)形面12，還可以在管接頭的下端部設(shè)置一個(gè)如圖8所示的環(huán)形面12，其中注塑材料即材料22，被以均勻的間距分布在末端的環(huán)形面上，其中注塑材料22同樣占據(jù)整個(gè)環(huán)形面12的至少40％，該環(huán)形面12由兩種材料6和22組成。
在圖12的實(shí)施例中，采用了與在圖1和8所示實(shí)施例中已經(jīng)采用的相同材料9，即具有玻璃纖維加強(qiáng)物的聚酰胺，該材料已經(jīng)被注塑到區(qū)段1，即注塑到兩個(gè)端部區(qū)段5和7并且還注塑到凸緣2。此時(shí)，環(huán)形面12位于端部區(qū)段5之內(nèi)；為了形成端部區(qū)段5又采用了一個(gè)注塑模具，結(jié)果形成了如圖10和11所示的澆注件10。材料9延伸到兩個(gè)端部區(qū)段5和7以及凸緣2中，以致于一方面兩個(gè)端部區(qū)段5和7以及凸緣2盡可能不滲透碳?xì)浠衔?，另一方面來形成端部區(qū)段7，該端部區(qū)段7在受到最大的壓力載荷的部分上具有盡可能大的蠕變強(qiáng)度。
圖13所示的實(shí)施例基本上與圖12所示的實(shí)施例一致，除了由用玻璃纖維加強(qiáng)的聚酰胺形成的材料9更遠(yuǎn)地被注塑到端部區(qū)段5和6以及凸緣2之外。
圖14所示的實(shí)施例與圖12所示實(shí)施例的不同僅在于，一種合成材料構(gòu)成的第三材料23在端部區(qū)段5和7之間的過渡區(qū)域內(nèi)被注塑到環(huán)形面12上的材料9中。材料23包含有與材料6即聚乙烯(PE)相同的合成材料。聚乙烯將用玻璃纖維加強(qiáng)的材料9在它的整個(gè)表面上覆蓋。結(jié)果是含碳?xì)浠衔锏牧黧w、例如汽油或者油不能將材料9的玻璃纖維從環(huán)形面12中洗出，其中上述流體流過該管接頭。另一種方案中，材料23也可以是一種彈性體，此時(shí)位于端部區(qū)段之間的過渡區(qū)域應(yīng)當(dāng)具有盡可能高的彎曲性能。同時(shí)，一部分更昂貴的材料9中的聚酰胺就不用了。
圖15所示的實(shí)施例與圖14所示實(shí)施例的不同僅在于，所述材料23在端部區(qū)段7內(nèi)延伸并在凸緣2稍遠(yuǎn)地延伸，從而，當(dāng)采用一種彈性體作為所述材料23時(shí)，增大端部區(qū)段7的彎曲性能，而且甚至節(jié)省更多的包含于材料9中的昂貴聚酰胺。
取代上述材料PE以及用玻璃纖維加強(qiáng)的PA，所述內(nèi)部或者被嵌入材料可以從下面的組中選擇PE，PP，加強(qiáng)的PP，PBT，PET，EVOH，PBN，PEN，POM，PPS，以及氟素?zé)崴苄圆牧?。所述外部材?可以替代地選自下面的組聚烯烴，熱塑性彈性體，非加強(qiáng)的PA，熱塑性聚酯，以及熱塑性聚酯彈性體。
權(quán)利要求
1.一種具有管狀區(qū)段(1)構(gòu)件，特別是一種流體管道-構(gòu)件，其包括至少兩種具有不同剛度和/或蠕變強(qiáng)度的材料，其中，所述材料包含熱塑性合成材料(6，9，22，23)，而且具有更大剛度和/或蠕變強(qiáng)度的材料(9)被嵌入在所述另一種材料(6)中，其特征在于，所述管狀區(qū)段(1)包括一個(gè)連續(xù)地、與構(gòu)件的縱向中心軸線同軸地環(huán)繞的環(huán)形面(12)，其中，所述環(huán)形面(12)由相同材料(9，22，23)構(gòu)成，該材料以與相對(duì)于所述外部材料(6)的預(yù)定數(shù)量比被注塑在該環(huán)形面上，或者該環(huán)形面(12)的40％至100％由該注塑材料構(gòu)成并且在該環(huán)形面(12)的圓周方向上以均勻的間距分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其特征在于所述環(huán)形面(12)被合成材料(23)覆蓋，該合成材料在所述內(nèi)部合成材料(9)中在該環(huán)形面(12)上被后注塑，其中，所述后注塑的合成材料(23)與外部合成材料(6)相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的構(gòu)件，其特征在于相對(duì)于所述外部材料(6)，所述嵌入材料(9；22；23)的數(shù)量比在10％至90％的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求1至3之一所述的構(gòu)件，其特征在于所述嵌入材料(9；22；23)選自由下述材料組成的組聚酰胺(PA)，加強(qiáng)的聚酰胺，聚乙烯(PE)，加強(qiáng)的聚乙烯，聚丙烯(PP)，加強(qiáng)的聚丙烯，聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)，乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)，聚萘二酸丁醇酯(PBN)，聚萘二酸乙二醇酯(PEN)，聚氧化甲烯樹脂(POM)，聚苯硫醚(PPS)以及氟素?zé)崴苄圆牧稀?br> 5.根據(jù)前述權(quán)利要求1至4之一所述的構(gòu)件，其特征在于所述外部材料選自由下述材料組成的組聚烯烴，熱塑性彈性體，非加強(qiáng)的聚酰胺，熱塑性聚酯以及熱塑性聚酯彈性體。
全文摘要
具有一個(gè)管狀區(qū)段(1)的構(gòu)件，尤其是一種流體管道－構(gòu)件，包括至少兩種具有不同剛度和/或蠕變強(qiáng)度的材料(6，9)，所述材料(6，9)包括熱塑性合成材料(6，9，22，23)，而且具有更大剛度和/或蠕變強(qiáng)度的材料(9)嵌入在另一種材料(6)中。所述管狀區(qū)段具有一個(gè)連續(xù)地、與構(gòu)件的縱向中心軸同軸環(huán)繞的并由一種材料(9)制成的環(huán)形面(12)，該材料已經(jīng)以相對(duì)于外部材料(6)的一個(gè)預(yù)定數(shù)量比被注塑在該環(huán)形面上，或者該環(huán)形面的40％至100％由所述注塑材料(9)組成并且在該環(huán)形面的圓周方向上以均勻的間距分布。以這種方式牢固緊密地連接兩種合成材料并在內(nèi)部材料(9)中如果需要加強(qiáng)材料，少量加強(qiáng)材料就夠了。
文檔編號(hào)F16L33/00GK1749630SQ200510103648
公開日2006年3月22日 申請(qǐng)日期2005年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月4日
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