流体单元和制造流体单元的方法

文档序号:59787 发布日期:2021-10-01 浏览:17次 >En<

阅读说明:本技术 流体单元和制造流体单元的方法 (Fluid cell and method for producing a fluid cell ) 是由 拉弗·科尔伯格 斯文·格迈纳 罗兰·克莱恩 于 2021-03-29 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种流体单元和制造流体单元的方法。该流体单元包括至少一个插拔连接器和至少一根波纹管,至少一个插拔连接器与至少一根波纹管一体地设计,其中,流体单元具有至少一个波纹管轮廓段和在其上一体地制模的至少一个插拔连接器轮廓段。在用于制造这样的流体单元的方法中,通过挤压使连续管成型,其包括具有波纹管轮廓的部段和具有两个彼此镜像设计的插拔连接器轮廓段的至少一个部段,该连续管被脱模,并且该连续管在具有两个彼此镜像设计的插拔连接器轮廓段的至少一个部段的区域中、在它们之间、在至少两个流体单元中被分开,流体单元分别具有至少一个波纹管轮廓段和至少一个在端侧、在其上一体地制模的插拔连接器轮廓段。(The invention provides a fluid cell and a method of manufacturing a fluid cell. The fluid unit comprises at least one plug connector and at least one bellows, the at least one plug connector being designed in one piece with the at least one bellows, wherein the fluid unit has at least one bellows contour section and at least one plug connector contour section integrally molded thereon. In a method for producing such a fluidic unit, a continuous tube is shaped by means of extrusion, which comprises a section having a bellows contour and at least one section having two plug connector contour sections of mirror image design to one another, the continuous tube is demolded and is divided in the region of the at least one section having two plug connector contour sections of mirror image design to one another between them in at least two fluidic units, which respectively have at least one bellows contour section and at least one plug connector contour section integrally molded on the end side.)

流体单元和制造流体单元的方法

技术领域

本发明涉及一种流体单元,其包括至少一个插拔连接器和至少一个波纹管,并涉及一种用于制造这种流体单元的方法以及一种用于执行该方法的挤压装置。

背景技术

在现有技术的多种设计变型中,用于连接至少两个部件(例如,两条介质管)或将一条介质管连接至组件的波纹管和插拔连接器都是已知的。插拔连接器例如被制造为注塑件。它既可以设计为插入部,也可以设计为套筒部。将一个端侧布置在介质管或组件上的插入部插入到例如一个端侧布置在另一条介质管或组件上的套筒部中。为了将插入部固定在套筒部中而设置至少一个保持元件,这也是已知的。例如从WO 2018/019421 A1中可知,存在各种各样构型的保持元件。为了布置保持元件,特别是插入部形式的插拔连接器具有至少一个容纳部段。结合在那里的保持元件用于将插入部可释放地保持在套筒部中。为此,还已知将保持元件设计为在至少一个部段中径向可扩张,其中,该保持元件的至少一个保持臂设置有至少一个外侧突出的闩锁凸耳,该保持元件具有至少一个保持臂、一个自由端和一个固定在保持元件主体上的端部,并且相对于插入部可在径向方向上弹性移动,以将至少一个闩锁凸耳锁止在至少一个锁止表面或至少一个套筒部的锁止孔上,并且用于释放它。

波纹管例如用作外罩为软管或管状介质管绝热,介质管外侧与波纹管内侧之间的间隙空间中的空气用于为流过介质管的流动介质(例如流体)绝热。这种波纹管例如可以安装到插拔连接器的外侧绝缘罩上,例如通过形状配合或材料配合的连接。还已知例如通过扩径连接(Dornverbindung)或焊接连接将这种波纹管与插拔连接器直接连接。在将插拔连接器与波纹管连接之后,形成了流体单元。由波纹管和与其连接的插拔连接器(特别是呈插入部的形式)形成的流体单元可以例如固定到例如车辆电池的电池冷却板的组件上,尤其是通过插入来固定到其进口或出口喷嘴上。

在所制成的流体单元中,在插拔连接器和波纹管和/或由其围绕的一介质管之间,即以扩径连接或焊接连接的形式设有裁切点或连接点,事实证明这是不利的,因为其必须满足汽车行业的高要求。此外,用于制造插拔连接器形式的注塑件以及将它们组装在相应的波纹管或相应的介质管上的成本相对较高。恰恰是在用于车辆电池的电池冷却的模块上存在许多入口和出口,因此固定在该处的插拔连接器的数量相对较多,因此产生相应较高的成本。插拔连接器与介质管或围绕它的波纹管之间的所有裁切点都必须由于出现的压力而满足高质量要求。

发明内容

发明所要解决的问题

因此,本发明的目的在于,提供一种流体单元,其包括至少一个波纹管和至少一个插拔连接器,以及提供一种制造上述流体单元的方法,通过它显著减少插拔连接器和波纹管之间的裁切点数量,从而降低了制造成本,并且仍然确保了所生产的流体单元的高质量。

用于解决问题的方案

本发明的一个实施方式的流体单元,通过以下方案来解决上述问题,即:该流体单元包括至少一个插拔连接器和至少一根波纹管,所述至少一个插拔连接器与所述至少一根波纹管一体地设计,其中,流体单元具有至少一个波纹管轮廓段和在其上一体地制模的至少一个插拔连接器轮廓段。

本发明的一个实施方式的制造上述流体单元的方法,通过以下方案来解决上述问题,即该方法包括以下步骤:通过挤压使连续管成型,其包括具有波纹管轮廓的部段和具有两个彼此镜像设计的插拔连接器轮廓段的至少一个部段;连续管被脱模;以及连续管在具有两个彼此镜像设计的插拔连接器轮廓段的至少一个部段的区域中、在两个插拔连接器轮廓段之间、在至少两个流体单元中被分开,流体单元分别具有至少一个波纹管轮廓段和至少一个在端侧、在其上一体地制模的插拔连接器轮廓段。在其他实施方式中定义了本发明的其它构造。

发明效果

由此,实现了一种流体单元,该流体单元包括至少一个与波纹管一体式的插拔连接器,因此实现了由两者组成的一体式单元,从而由此消除了插拔连接器与波纹管之间的裁切点。通过波纹管和插拔连接器的一体式设计一方面消除了分别形成波纹管和插拔连接器的成本,另一方面消除了将两者彼此连接的成本。由于不再需要在波纹管和插拔连接器之间提供任何材料或形状配合的连接,而是将两者一体形成,因此,能够毫无问题地满足特别是在汽车领域普遍存在的高质量要求。基于插拔连接器和波纹管的一体式设计或者由波纹管和插拔连接器形成了流体单元,该流体单元具有取代单独的波纹管的至少一个波纹管轮廓段和取代单独的插拔连接器的至少一个插拔连接器轮廓段。

插拔连接器轮廓段可以特别地设计为插入部轮廓段,以便能够作为配对件通过插拔连接附接至例如另一流体单元的另一介质管或组件的套筒部。波纹管和插拔连接器(特别是插入部轮廓段的形式)的一体式设计,是通过在挤压装置中挤压而实现的。用于执行该方法的这种挤压装置被有利地设计为波纹轧制机(Corrugator),并且在挤压装置的轴向方向上具有用于形成至少两个波纹轮廓段的至少两个轮廓插件和至少一个颚式插件(Backeneinsatz),其所具有的内部轮廓对应于两个彼此成镜像布置的插拔连接器轮廓段。在轴向上,至少一个颚式插件能够布置或布置在用于形成至少两个波纹轮廓段的至少两个轮廓插件之间。至少一个颚式插件和轮廓插件分别形成为至少两件式,并且相应的至少两个部分设计成在径向方向上可彼此分离,以使挤压的连续管脱模。在设计为波纹轧制机的挤压设备的情况下,挤压的塑料材料通过吸模(即借助负压)被吸引到轮廓插件的内部轮廓上,并且在颚式插件的区域内也被吸引到其内部轮廓上。由此,将塑料材料敷设到了轮廓插件和颚式插件的各自的内部轮廓上,从而产生了波纹管和插入部轮廓段的期望的形状。因此,挤压装置包括用于形成波纹轮廓段的轮廓插件。此外,至少一个颚式插件用于形成两个彼此镜像布置的插拔连接器轮廓段。随后将这两个插拔连接器轮廓段彼此分开。连续管因此可以包括具有波纹管轮廓的多个部段,和多个部段,其分别具有两个彼此镜像布置的插拔连接器轮廓或至少一个插拔连接器轮廓段。

在挤压以此方式设计的连续管之后,将其脱模并分成至少两个流体单元,该流体单元具有至少一个布置在端侧的插拔连接器轮廓段和至少一个波纹管轮廓段,其中,在两个彼此镜像设计的插拔连接器轮廓段之间的区域中实现分离。

也可以因应用沿着连续管改变各个插拔连接器轮廓段的数量和位置,从而可以产生不同长度的流体单元。为此,可以在挤压装置中,在用于成型波纹轮廓段的轮廓插入件附近,以分别不同的可预定的间隔设置颚式插件,以用于制造至少一个或两个彼此镜像布置的连接器轮廓段。

具有与插拔连接器轮廓段相对应的内部轮廓的颚式插件有利地被设计成至少两件式,并且可彼此径向分离,以使得所生产的连续管能够沿着其纵向延伸无碍地脱模。因此,可以在待制造的连续管或插拔连接器轮廓段的整个周向上设置颚式插件的两个部分,或者也可以是颚式插件的两个以上的部分。例如,可以以180°的角度设置一个颚式插件的两个部分,或者以120°的角度设置一个颚式插件的三个部分或节段,或者以90°的角度设置一个颚式插件的四个部分或节段。还可以在待制造的一个或多个插拔连接器轮廓段的周向上设置颚式插件的不均匀分布的部分或节段。这同样适用于轮廓插件,用于制造流体单元或预成型的连续管的一个或多个波纹轮廓部分。

为了能够在挤压装置或波纹轧制机的打开方向上无碍地脱模,已经证明有利的是,设计至少一个没有底切的插拔连接器轮廓段。如果插拔连接器轮廓段的轮廓或几何形状没有底切,则在挤压设备的打开方向上无碍地脱模是可能的。

有利的是,至少一个插接连接器轮廓段具有至少一个用于布置保持元件的容纳部段。插拔连接器轮廓段也可以有利地具有至少一个凹槽,用于布置密封元件,特别是O形环。用于布置保持元件的容纳部段尤其具有比与其两侧相邻的部段要小的外径。容纳部段可以设计成在外侧始终保持光滑。也可以间隔地设置特别是环形的凸起部,例如一种网纹,以便使保持元件更好地保持在容纳部段的外侧。通过减小容纳部段的区域中的外径,可将保持元件的保持臂接合到此处并被支撑在容纳部段中。

此外,用于布置保持元件的容纳部段可以具有至少一个能够防扭转的装置。例如,容纳部段可以具有不规则地成型的和/或平坦的和/或多边形的区域,其用作防扭转装置。在此,容纳部段的至少一个区域的多边形的或至少一侧平坦的设计尤其适合。保持元件在其内侧上有利地设置有相应成型(即特别是平坦的或多边形)的形状,使得保持元件的内侧表面可以搁置在容纳部段相应的外侧表面上,即,尤其是它的多边形的或平坦的区域。以这种方式可以产生期望的防扭转。

此外,有可能的是,用于布置保持元件的容纳部段可以或设置有至少一个与保持元件相互作用的压力锁定装置,当在流体单元内部施加压力时,该压力锁定装置防止保持元件解锁。这种压力锁定装置例如可以包括至少一个从插拔连接器轮廓部的容纳部段的外侧突出的元件。例如,该突出的元件可以设计为销形或为突出元件,例如点状凸起部。在这种情况下,保持元件还有利地包括至少一个孔,该孔特别地布置在保持元件的至少一个保持臂中。如果将插拔连接器轮廓段设计为例如插入部轮廓段并插入到套筒部内,则犹为重要的是,如果在流体单元内部例如由于流经此处的加压介质而施加有压力时,则流体单元的插入部轮廓段和另一个介质管或组件的套筒部将稳固地保持在一起。如果将保持元件插入到插入部轮廓元件的容纳部段上,则当流体单元内部施加有介质压力时,保持元件有利地通过压力锁定装置,特别是一个或多个在容纳部段上向外侧突出的元件被锁定并稳固。通过向流体单元施加压力,在保持元件和插入部轮廓段之间产生轴向相对运动。在此,插入部轮廓段或流体单元沿着反插入方向轴向移动,即逆着插入部轮廓段的插入方向从套筒部中移出,同时保持元件则例如轴向不动地固定在套筒部中。由于保持元件在流体单元的轴向上相对于插入部轮廓元件的位移,为了进行压力锁紧,插入部件轮廓段的容纳部段的外侧上的突出元件位于保持元件中的相应的孔之外。由此可以阻止保持元件的一个或多个保持臂的径向运动。因此,有利地提供了保持元件在插入部轮廓段的容纳部段上的轴向空隙,使得容纳部段上的突出元件距保持元件中用于浸没至少一个突出部分的孔足够远。当至少一个突出元件位于在保持元件中的孔之外的插入部分的容纳部段的外侧上时,保持元件的保持臂不在释放位置。由于流体单元和保持元件之间的轴向位移,插入部分的容纳部段外侧的突出元件从保持元件中一个孔或多个孔的区域移出,从而径向紧锁保持元件的保持臂。

流体单元有利地由可挤压的材料制成,例如至少一种聚合物材料。特别地,其可以由聚酰胺制成,例如PA12或聚丙烯。这些材料一方面使得至少一个波纹管轮廓段有足够稳定性,另一方面,使至少一个插拔连接器轮廓段有足够稳定性。流体单元特别适用于车辆的热管理,例如用于车辆电池的电池冷却的模块区域。所述至少一个插拔连接器轮廓段在此尤其设计为插入部轮廓段,并设有保持元件,从而通过插入部轮廓段与相应地设计为套筒部分的入口喷嘴和出口喷嘴的插拔连接,可以提供与用于电池冷却的模块(例如电池冷却板)上的入口和出口(即入口喷嘴和出口喷嘴)的流体连接。在至少一个端部上设有插拔连接器轮廓段的流体单元首先有利地设置有保持元件,然后设置有至少一个密封元件,例如O形环。接着可以实现例如与套筒部的直接插拔连接,套筒部例如在用于车辆电池的电池冷却的模块上的入口喷嘴和出口喷嘴。因此,将大量流体单元通过简单且少量可实施的步骤安装到用于车辆内电池冷却的、设有许多入口和出口的模块上,这是没有问题的。

附图说明

图1示出了根据本发明的连续管的细节部分的立体视图,该连续管具有两个波纹管轮廓段和两个彼此镜像地设计的插拔连接器轮廓段,以形成根据本发明的流体单元。

图2示出了根据本发明的流体单元的立体视图,该流体单元具有波纹管轮廓段和在其端侧上一体地制模的、呈插入部轮廓段形式的插拔连接器轮廓段。

图3示出了根据本发明的两个流体单元的立体视图,该流体单元分别具有两个布置在端侧的插拔连接器轮廓段以及两个波纹管轮廓段,两个插拔连接器轮廓段彼此镜像地设计并且尚未彼此分离。

图4示出了用于制造根据本发明的流体单元的根据本发明的挤压装置的根据本发明的颚式插件的横截面视图,其中,该颚式插件用于使至少一个插拔连接器轮廓段成型。

图5至图7示出了用于在根据图2的流体单元上组装保持元件和密封环的三个组装步骤。

图8示出了根据本发明的设有保持元件和密封环的流体单元的另一实施方式的纵向截面视图。

图9示出了用于制造根据本发明的流体单元的根据本发明的挤压装置的示意性纵向截面视图。

附图标记说明

1 流体单元

3 保持元件

4 O形环

20 端侧部段

21 圆缘部段

22 凹槽部段

23 部段

24 容纳部段

25 过渡部段

26 24的外侧

30 保持臂

31 保持臂

32 闩锁凸耳

33 闩锁凸耳

34 可径向插入的锁定元件

35 闩锁凸耳

36 锁紧元件

37 通孔

38 保持臂

39 保持臂

40 突出元件

41 通孔

100 连续管

101 波纹管轮廓段

102 波纹管轮廓段

103 部段

104 插拔连接器轮廓段/插入部轮廓段

105 插拔连接器轮廓段/插入部轮廓段

106 分离点

200 挤压机

201 第一轮廓插件

202 第二轮廓插件

203 颚式插件

204 内部轮廓

205 203的第一部分

206 203的第二部分

207 吸气孔

208 凹槽

209 内部轮廓

d1 20的外径

d2 21的外径

d3 22的外径

d4 23的外径

d5 24的外径

d6 25的外径

P1 箭头

P2 双箭头

P3 箭头

具体实施方式

为了更详细地解释本发明,下面参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。

在图1中示出了连续管100的细节部分的立体视图,该连续管具有两个波纹管轮廓段101、102和布置在它们之间的部段103以及两个彼此镜像设计、彼此互连的插拔连接器轮廓段104、105。两个插拔连接器轮廓段104、105彼此相通。它们具有插入部轮廓段的构形。连续管与其波纹管轮廓段101、102及两个插拔连接器轮廓段104、105被设计为一个部件,即一体式地。

为了产生多个流体单元1,连续管100在相应的部段103中分别在两个插拔连接器轮廓段104、105之间分开。这在图1中由箭头P1指示,其指向分离点106。图2示出了随后产生的流体单元1,该流体单元带有波纹管轮廓段102及在其端侧上一体地制模的插拔连接器轮廓段105。在根据图2的变型中,该插拔连接器轮廓段105被设计为插入部轮廓段。插入部轮廓段105具有外径为d1的端侧部段20、与其邻接的相对于端侧部段20略微突出的外径为d2的圆缘部段(Wulstabschnitt)21、和与其紧接的凹槽部段22,其外径d3显着小于圆缘部段21的外径d2,并且也小于端侧部段20的外径d1。插入部轮廓段105包括与凹槽部段22相邻的部段23和容纳部段24,部段23的外径d4大致对应于圆缘部段21的外径d2,而容纳部段24的外径d5大致对应于凹槽部段22的外径d3。过渡部段25设置为与容纳部段24相邻,该过渡部段25与波纹管轮廓段102连接。过渡部段25具有外径d6,其大致对应于区段23和圆缘部段21的外径d4或d2。取决于特定的应用场景,每个部段20至25的外径也可以构造为不同于上述的或图1和2所示的实施变型。特别地,这些中的每一个也可以被不同地或不一样地设定尺寸。

在图3中示出了两个流体单元1,每个在端侧都具有插入部轮廓段104或105以及尚未被分成两个插入部轮廓段2的部段103。也可以设置仅一个或两个在其端侧具有一体式制模的插入部轮廓段的波纹管轮廓段,来代替连续管100,该连续管具有任意数量的波纹管轮廓段101、102,其带有布置在其间的插拔连接器轮廓段,或者该连续管100具有制模在其两端处的插拔连接器轮廓段104或105。各个波纹管轮廓段101或102的长度以及布置在它们之间的插拔连接器轮廓段104、105的长度可以根据应用而变化。特别地,可以设计不同长度的波纹管轮廓段101和102,以便制造不同长度的流体单元1,流体单元分别至少在一端部处设有插拔连接器轮廓段104或105。波纹管轮廓段101或102的另一端部也可以形成为不具有插拔连接器轮廓段,从而例如独立制造的插拔连接器,例如以独立制造的套筒部形式,被扩径地、焊接地或以其他方式连接到该端部。

挤压装置200(也称为波纹轧制机)用于制造这种连续管100。在图9中示出了这种挤压装置200的一个部段。那里示出了两个轮廓插件201、202,在它们之间布置有颚式插入物203。两个轮廓插件201、202用于对波纹管轮廓段101、102的波纹轮廓进行成型,而颚式插件203就其内部轮廓204而言对应于插拔连接器轮廓段104、105的外部轮廓。根据图4中所示的实施例,可以在待制造的连续管100的圆周方向上设置颚式插件203的两个部分或节段205、206以及相应地再分别设置第一轮廓插件201的两个部分或节段和第二轮廓插件202的两个部分或节段,使得在连续管100被挤压之后可以容易地将其脱模。在图4中可以看到两件式的颚式插件203,其中,用于移除的打开装置由双箭头P2指示。图4中的颚式插件203的两个部分205、206的纵向截面位于轮廓的用于形成之后的插拔连接器轮廓段104或105的两个凹槽部段22之一的高度处。为了支持将特别地挤压的塑料材料紧靠或紧贴到颚式插件203或其内部轮廓204上以及轮廓插件201、202及其内部轮廓209上,将负压施加在它们上,该负压朝颚式插件203或轮廓插件201、202的内侧起作用。通过吸气孔207和布置在内部轮廓204区域中的凹槽208,塑料材料被吸进内部轮廓中。

从图9中也可以看出,颚式插件203可以无碍地嵌入到波纹轧制机链中,即在两个轮廓插件201、202之间,用于形成波纹管轮廓段101、102。借此,颚式插件203可以无碍地集成到的挤压装置中(例如挤压装置200),用于形成连续管100以及随后的流体单元1。

如图5至图7中的组装步骤的过程所示,保持元件3和在此为O形环4形式的密封环被附接在插拔连接器轮廓段或插入部轮廓部段104、105上,其布置在相应波纹管轮廓段101、102的端侧。推动保持元件3和O形环4的方向在图6中由箭头P3指示。保持元件3以及随后的O形环4沿箭头P3的方向被推到插入部轮廓元件的端部上,即,首先是经过其端侧部分20,然后是经过用于在凹槽部段22中定位的圆缘部段21而被推入。在被组装到插入部轮廓段105上之后,保持元件3基本上定位在其容纳部段24上。这也可以在图8中看到。保持元件3在端侧一方面被支撑在部段23上,另一方面被支撑在插入部轮廓段105的过渡部分25上。

图8中示出了流体单元1,其在端侧具有一体地布置在波纹轮廓段101上的插入部轮廓段104,从图8可以特别看出,保持元件3的两个保持臂30、31支撑在插入部轮廓段104的接收部分24中并通过它们各自的闩锁凸耳32、33支撑在其外侧26上。此外,在图8中可见保持元件3的可径向插入的锁定元件34,其以锁紧元件36的端侧闩锁凸耳35从下方夹紧保持臂30,因此锁紧或锁定以防止径向运动。锁紧元件36夹住了保持臂30中小窗口形式的通孔37。在插入通孔37中的位置中,闩锁凸耳35稳固在保持臂30的围绕通孔37的边缘上,并固定锁紧元件36,从而固定了可径向插入的锁紧元件34,以防意外从锁定位置松开。在该锁定位置中,可以防止保持元件3的另外的保持臂38、39(例如如其在图6和7中可见)沿插入部件轮廓元件104的方向径向移动,因为可径向插入的锁紧元件34能够以图8以及图6和7中未示出的锁紧部段从后方夹紧这些保持臂38、39。

从图6和图7可以看出,在那里示出的容纳部段24具有与保持元件3相互作用的、呈突出元件40形式的压力锁紧装置。由此,能够可靠地防止保持元件3在流体单元1内部施加有压力时解锁。突出元件40突出到保持臂31中的通孔41中或穿过该通孔。通过向流体单元1施加压力,在保持元件3和插入部轮廓段104之间产生轴向相对运动。在此,插入部轮廓段104或流体单元1沿着反插入方向轴向移动,即逆着插入方向从图8中未示出的套筒部中移出,同时保持元件3则例如轴向不动地固定在套筒部中。由于保持元件3在流体单元1的轴向上相对于插入部轮廓元件104的位移,为了进行压力锁紧,突出元件40位于插入部件轮廓段104的容纳部段24的外侧26上。由此,可以出于安全目的阻止处于介质压力下的流体单元1的保持元件3的径向运动。

连续管100以及相应地由其制成的具有波纹管轮廓段101或102以及在端侧布置在其上的至少一个插入部轮廓段104或105的流体单元1例如由诸如聚酰胺之类的聚合物材料制成,例如PA12或聚丙烯。原则上,也可以使用其他聚合物材料,特别是不同的聚合物材料来制造连续管100。

除了上述和附图所示的流体单元的实施变型及其制造方法之外,还可以提供许多其他形式,特别是上述特征的任意组合,其中分别一体式地形成波纹管和插拔连接器,流体单元或由其分离出或形成至少一个流体单元的连续管具有至少一个波纹管轮廓段和至少一个插拔连接器轮廓段,特别是插入部轮廓段。

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