DE19535413C1

DE19535413C1 - Rohrartiger Stutzen

Info

Publication number: DE19535413C1
Application number: DE19535413A
Authority: DE
Inventors: Janos Kertesz
Original assignee: Rasmussen GmbH
Current assignee: Norma Germany GmbH
Priority date: 1995-09-23
Filing date: 1995-09-23
Publication date: 1996-10-02
Anticipated expiration: 2015-09-24

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen rohrartigen Stut zen zum Anschließen an einer Öffnung eines Behälters aus überwiegend HDPE (high density polyethylene) mit einem ersten Teil, der thermoplastisches Material auf weist, einem zweiten Teil, der koaxial zwischen dem ersten Teil und dem Rand der Öffnung des Behälters an geordnet ist und thermoplastisches Material aufweist, das stoffschlüssig mit dem ersten Teil durch Anspritzen verbunden ist, und einem zwischen dem zweiten Teil und dem Rand der Öffnung des Behälters koaxial angeordneten dritten Teil, der mit dem zweiten Teil und dem Behälter stoffschlüssig verbunden ist.

In der deutschen Patentschrift DE 42 39 909 C1 ist ein solcher Stutzen beschrieben. Bei diesem Stutzen ist auch das Material des dritten Teils so gewählt, daß es sich sowohl mit dem des zweiten Teils als auch dem des Behälters verschweißen läßt.

Die Verbindung der dritten Teile hält dennoch nicht al len Belastungskräften stand, insbesondere bei solchen Behältern, die im Automobilbau, beispielsweise als Kraftstofftank, verwendet werden und hohen Stoßbela stungen, wie bei einem Unfall, ausgesetzt sein können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen rohr artigen Stutzen zum Anschließen an einer Öffnung eines Behälters aus überwiegend HDPE anzugeben, bei dem die Verbindung der Teile untereinander und höheren Bela stungen Stand hält.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß der er ste Teil und der dritte Teil formschlüssig verbunden sind.

Bei dieser Lösung können die Materialien der drei Teile so gewählt werden, daß ihre Berührungsflächen eine sehr feste Schweißverbindung eingehen. Das gleiche gilt für die Verbindung zwischen den Materialien des dritten Teils und des Behälters. Die formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten und dem dritten Teil sorgt sodann für einen zusätzlichen Zusammenhalt aller drei Teile. Die Verbindung der drei Teile hält mithin höheren Bela stungen stand.

Auch der zweite Teil und der dritte Teil können form schlüssig miteinander verbunden sein, um den Zusammen halt der Teile zu steigern.

Der erste und der dritte Teil können dadurch form schlüssig verbunden sein, daß Vorsprünge des einen die ser beiden Teile durch Öffnungen im zweiten Teil hin durch bis hinter eine Hinterschneidung des anderen je ner beiden Teile greifen. Hierbei ergibt sich auf ein fache Weise eine formschlüssige Verbindung aller drei Teile.

Die Vorsprünge können durch Öffnungen im dritten Teil hindurchragen, die zu den Hinterschneidungen führen.

Sodann können die stoffschlüssig verbundenen Flächen des ersten, zweiten und dritten Teils profiliert sein, um auch in radialer Richtung eine möglichst hochbelast bare formschlüssige Verbindung zu erzielen.

Eine sehr feste Schweißverbindung läßt sich dadurch erreichen, daß für die Volumenfließindizes MVI₂ bis MVI₄ der thermoplastischen Materialien des zweiten und drit ten Teils und des Behälters folgende Beziehung gilt: MVI₄ < MVI₃ < MVI₂ oder MVI₃ = MVI₂ < MVI₄ oder MVI₃ = MVI₂ < MVI₄ und MVI₄ ≈ MVI₃, jeweils bei einer Temperatur von 190°C und einer vorbestimmten Belastung gemessen, wobei MVI₂ der Volumenfließindex des thermoplastischen Mate rials des zweiten Teils, MVI₃ der Volumenfließindex des thermoplastischen Materials des dritten Teils und MVI₄ der Volumenfließindex des thermoplastischen Materials des Behälters ist.

Der dritte Teil kann an der Außenseite des Behälters angeschweißt sein. An dieser Stelle läßt sich die Schweißverbindung auf einfache Weise durch Heizelement- Schweißen erzielen. Hierbei kann eine bis über die Schmelztemperatur der Materialien des dritten Teils und des Behälters erwärmtes Heizelement in Form einer Plat te zwischen dem dritten Teil und der Außenseite des Behälters berührungslos angeordnet und nach Erweichen der dem Heizelement zugekehrten Flächen des dritten Teils und des Behälters herausgezogen werden, um dann die erweichten Flächen des dritten Teils und des Behäl ters aneinanderzudrücken und aushärten zu lassen.

Der zweite Teil kann auf einfache Weise am dritten Teil angespritzt sein.

Desgleichen kann der erste Teil am zweiten und dritten Teil angespritzt sein.

Vorzugsweise ist die Kriechneigung des Materials des ersten Teils kleiner als die des Materials des dritten Teils gewählt. Auf diese Weise kann der erste Teil mit einer Fluidleitung durch eine Kupplung, insbesondere Schnellkupplung mit Dichtung, vorzugsweise O-Ringdich tung, 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 der des zweiten Teils so gering wie möglich gehalten werden kann. Umgekehrt kann die Kriechneigung des Materials des dritten Teils wesent lich höher als die des Materials des ersten Teils sein, solange das Material des dritten Teils mit dem des Be hälters, mit dem das dem zweiten Teil abgekehrte Ende des dritten Teils verschweißt werden soll, kompatibel ist und sich mit diesem verschweißen läßt.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem zweiten Teil um einen Haftvermittler, der eine stoffschlüssige Verbin dung des ersten und des dritten Teils ermöglicht.

Das Material des zweiten Teils kann überwiegend HDPE aufweisen, das mit Maleinsäureanhydrid gepfropft ist. Es läßt sich dann leicht mit dem ersten und dritten Teil verschweißen, da das Material des dritten Teils ebenfalls überwiegend HDPE enthält.

Der thermoplastische Kunststoff des ersten Teils kann mit Vorteil eines der folgenden Materialien aufweisen: Polyamid, Polyester, Polyacetal, Polyolefin, aliphati sches Polyketon, Polyphenylensulfid oder Fluorthermo plast.

Zusätzlich kann das thermoplastische Material des er sten Teils mit Mineral- oder Glasfasern oder Glaskugeln verstärkt sein.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachste hend anhand der Zeichnung eines bevorzugten Ausfüh rungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen rohrartigen Stutzen, der mit einem nur teilweise dargestellten Behälter verbunden ist,

Fig. 2 den Schnitt II-II der Fig. 1 und

Fig. 3 den Schnitt III-III der Fig. 1.

Der dargestellte Stutzen besteht aus einem ersten Teil 1, einem zweiten Teil 2 und einem dritten Teil 3, die untereinander stoff- und formschlüssig verbunden sind. Der dritte Teil 3 ist ferner mit einem nur teilweise dargestellten Behälter 4 für Kraftstoffe, d. h. einen Benzintank eines Kraftfahrzeugs, verbunden.

Der erste Teil 1 enthält einen thermoplastischen haf tungsmodifizierten Kunststoff mit geringer Kriechnei gung, vorzugsweise eines oder mehrere der Polyamide PA4.6, PA6, PA6.6, PA11 und PA12 oder andere Copolyami de. Statt dessen kann er auch ein Polyester, z. B. PBT (Polybutylenterephtalat) oder PET (Polyethylenterephta lat) oder ein Polyacetal oder ein aliphatisches Polyke ton oder ein verstärktes Polyolefin oder PPS (Polyphe nylensulfid) oder ein Fluorthermoplast enthalten. Zu sätzlich kann er Glas- oder Mineralfasern oder kleine Glaskugeln enthalten.

Der zweite Teil 2 ist ein Haftvermittler, der überwie gend ein mit Maleinsäureanhydrid gepfropftes HDPE (high density polyethylene), aber keine Verstärkung aufweist.

Der dritte Teil 3 enthält ebenfalls überwiegend HDPE.

Auch der Behälter 4 besteht überwiegend aus HDPE.

Im Verhältnis zueinander bildet der zweite Teil 2 einen Haftvermittler zwischen den Teilen 1 und 3. Der Teil 1 hat eine geringere Kriechneigung als der Teil 3.

Um die Teile 1 und 3 durch den Teil 2 und den Teil 3 mit dem Behälter 4 fest zu verschweißen, sind die Volu menfließindizes der Materialien der Teile 2 und 3 und des Behälters 4 wie folgt gewählt: MVI₄ < MVI₃ < MVI₂ oder MVI₃ = MVI₂ < MVI₄ oder MVI₃ = MVI₂ < MVI₄ und MVI₄ ungefähr MVI₃, jeweils bei einer Temperatur von 190°C und vorbestimmten Belastung gemessen, wobei MVI₂ der Volumenfließindex des thermoplastischen Materials des zweiten Teils 2, MVI₃ der Volumenfließindex des thermo plastischen Materials des dritten Teils 3 und MVI₄ der Volumenfließindex des thermoplastischen Materials des Behälters 4 ist.

Der Behälter 4 wird durch Blasformen hergestellt. Sein Material hat eine hohe Viskosität mit hoher Spannungs rißbeständigkeit und hoher mechanischer Festigkeit. Sein Volumenfließindex MVI₄, gemessen nach DIN 53 735 als Maß für die Schmelzviskosität, d. h. diejenige Mate rialmenge, die in 10 Minuten unter der Wirkung einer festgelegten Kraft durch eine genormte Düse extrudiert wird, beträgt 0,1 ml/10 min bei 190°C und einer Bela stung mit 2,16 kg und 0,46 ml/10 min bei 190°C und ei ner Belastung mit 5 kg und 7 bis 9 ml/10 min bei 190°C und einer Belastung mit 21,6 kg.

Der Volumenfließindex MVI₃ des thermoplastischen Mate rials des dritten Teils sollte nur geringfügig größer als der des Materials des Behälters 4 sein, um zu ver hindern, daß das Material des dritten Teils 3, dessen Volumen sehr viel kleiner als das des Materials des Behälters 4 ist, bei einer Schweißtemperatur von über 200°C unter Verwendung eines Heizelements zwischen dem Teil 3 und dem Behälter 4 zu stark schmilzt, bevor der Teil 3 - nach dem Entfernen des Heizelements - an den Behälter 4 gepreßt werden kann, um den Teil 3 und den Behälter 4 miteinander zu verschweißen.

Der Teil 3 hat auf Seiten des Teils 2 eine Profilierung in Form eines abgestuften Durchmessers und einen radial nach innen ragenden Flansch 5, der mit einer umlaufen den Nut 6 auf Seiten des Behälters 4 versehen ist, in die gleichmäßig über den Umfang verteilte, den Flansch 5 axial durchsetzende Öffnungen 7 münden. An die im Durchmesser abgestufte, dem Behälter 4 abgekehrte Stirnfläche des Teils 3 ist der Teil 2 unter Verwendung eines Formwerkzeugs angespritzt, so daß seine beiden Stirnflächen ebenfalls im Durchmesser entsprechend der Stirnfläche des Teils 3 abgestuft sind und er ebenfalls mit Öffnungen 8 versehen ist, die mit den Öffnungen 7 im Flansch 5 des Teils 3 fluchten. Am Teil 2 wird der Teil 1 unter Verwendung eines Formwerkzeugs ange spritzt, so daß er die Öffnungen 8 und 7 axial durch setzende, zylindrische Vorsprünge 9 bildet, die bis in die Nut 6 ragen und eine durch den Boden der Nut 6 ge bildete Hinterschneidung 10 mittels eines die Vorsprün ge 9 verbindenden Rings 11 untergreifen.

Die Teile 1 bis 3 sind auf diese Weise stoffschlüssig und zusätzlich sowohl in axialer als auch in radialer Richtung formschlüssig verbunden.

Die Schweißverbindung zwischen dem Teil 3 und der Au ßenseite des Behälters 4 am Rand einer Behälteröffnung 12 wird erst ausgeführt, nachdem die Teile 1 bis 3 mit einander verbunden sind.

Der Teil 1 ist am freien Ende mit einer umlaufenden Halterippe 13 versehen, über die ein Schlauch auf den abgewinkelten Endabschnitt 14 des Teils 1 aufgeschoben werden kann, um dann mittels einer Schlauchklemme befe stigt zu werden. Alternativ kann auch eine Steckkupp lung mit daran befestigtem Schlauch oder ein relativ steifer Kunststoff-Schlauch ohne Klemme auf den Endab schnitt 14 aufgesteckt werden.

Die Verbindung der Teile 1 bis 3 untereinander und auch des Teils 3 mit dem Behälter 4 hält sehr hohen Kräften stand, wie sie beispielsweise bei einem Benzintank in einem Kraftfahrzeug, z. B. bei einem Unfall, auftreten können.

Wegen der geringeren Kriechneigung des Materials des Teils 1 als der des Materials des Teils 3 wird es auch unter dem hohen Einspanndruck einer Schlauchklemme im Laufe der Zeit seine Form weitgehend beibehalten und die Verbindung zwischen Schlauch und Stutzen aus diesem Grund nicht undicht werden.

Claims

1. Rohrartiger Stutzen (1, 2, 3) zum Anschließen an einer Öffnung (12) eines Behälters (4) aus überwie gend HDPE, mit einem ersten Teil (1), der thermo plastisches Material aufweist, einem zweiten Teil (2), der koaxial zwischen dem ersten Teil (1) und dem Rand der Öffnung (12) des Behälters (4) ange ordnet ist und thermoplastisches Material aufweist, das stoffschlüssig mit dem ersten Teil (1) durch Anspritzen verbunden ist, und einem zwischen dem zweiten Teil (2) und dem Rand der Öffnung (12) des Behälters (4) koaxial angeordneten dritten Teil (3), der mit dem zweiten Teil (2) und dem Behälter (4) stoffschlüssig verbunden ist, dadurch gekenn zeichnet, daß der erste Teil (1) und der dritte Teil (3) formschlüssig verbunden sind.

2. Stutzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil (2) und der dritte Teil (3) formschlüssig verbunden sind.

3. Stutzen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der erste und der dritte Teil (1, 3) dadurch formschlüssig verbunden sind, daß Vorsprün ge (9) des einen (1) dieser beiden Teile (1, 3) durch Öffnungen (8) im zweiten Teil (2) hindurch bis hinter eine Hinterschneidung (10) des anderen (3) jener beiden Teile (1, 3) greifen.

4. Stutzen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (9) durch Öffnungen (7) im drit ten Teil (3) hindurchragen, die zu der Hinter schneidung führen.

5. Stutzen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die stoffschlüssig verbundenen Flächen des ersten, zweiten und dritten Teils (1, 2, 3) profiliert sind.

6. Stutzen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Volumenfließindizes MVI₂ bis MVI₄ der thermoplastischen Materialien des zweiten und dritten Teils (2, 3) und des Behälters (4) folgende Beziehung gilt: MVI₄ < MVI₃ < MVI₂ oder MVI₃ = MVI₂ < MVI₄ oder MVI₃ = MVI₂ < MVI₄ und MVI₄ ≈ MVI₃, jeweils bei einer Temperatur von 190°C und einer vorbestimmten Belastung gemessen, wobei MVI₂ der Volumenfließindex des thermoplastischen Materi als des zweiten Teils (2), MVI₃ der Volumenfließ index des thermoplastischen Materials des dritten Teils (3) und MVI₄ der Volumenfließindex des ther moplastischen Materials des Behälters (4) ist.

7. Stutzen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Teil (3) an der Au ßenseite des Behälters (4) angeschweißt ist.

8. Stutzen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil (2) am dritten Teil (3) angespritzt ist.

9. Stutzen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil (1) am zweiten und dritten Teil (2, 3) angespritzt ist.

10. Stutzen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kriechneigung des Materials des ersten Teils (1) kleiner als die des Materials des dritten Teils (3) ist.

11. Stutzen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil (2) ein Haft vermittler ist.

12. Stutzen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des zweiten Teils (2) überwiegend HDPE aufweist, das mit Maleinsäure anhydrid gepfropft ist.

13. Stutzen nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des dritten Teils (3) überwiegend HDPE enthält.

14. Stutzen nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der thermoplastische Kunststoff des ersten Teils (1) eines der folgenden Materia lien aufweist: Polyamid, Polyester, Polyacetal, Polyolefin, aliphatisches Polyketon, Polyphenylen sulfid oder Fluorthermoplast.

15. Stutzen nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn zeichnet, daß das thermoplastische Material des ersten Teils (1) mit Mineral- oder Glasfasern oder Glaskugeln verstärkt ist.