專利名稱：驅(qū)動筒殼的制作方法
驅(qū)動筒殼
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種驅(qū)動筒殼(Antriebskartusche)，其帶有促動裝置 (Stellantrieb)，在其中軸在空心圓筒形的驅(qū)動元件內(nèi)引導(dǎo)地在兩個軸向間隔的端部位置之間可運動，所述端部位置通過驅(qū)動元件的軸向長度限定；和帶有拱形套管，所述拱形套管抗扭地和抗滑地包圍驅(qū)動元件。
背景技術(shù)：
尤其是在工業(yè)用水和/或廢水領(lǐng)域中，管道網(wǎng)由熱塑性塑料組成，例如優(yōu)選聚乙烯，因為它們是耐用的、耐腐蝕的且容易使用的。同樣特定的組件，例如閉鎖配件 (Absperrarmaturen)，為了最大程度地優(yōu)化連接到管道網(wǎng)上由熱塑性塑料生產(chǎn)而成。例如專利DE 10 2006 030 027 Al示出了一種閉鎖配件，其殼體能夠由熱塑性塑料，如聚乙烯生產(chǎn)而成，其中促動裝置和包圍該促動裝置的套管由金屬組成。由金屬組成的上和下?lián)鯄K顯示了封閉體的打開和閉合位置，所述封閉體借助促動裝置被操作。該金屬套管(也稱為拱形件，借此連接到殼體是可能的)用熱塑性塑料注塑包封且因此作為閉鎖配件的底部構(gòu)件組形成驅(qū)動筒殼，所述驅(qū)動筒殼借助加熱螺旋管焊接技術(shù) (Heizwendelschwei β technik)連接到殼體上。因此金屬套管在出現(xiàn)負(fù)荷的情況下不會從包圍的聚乙烯分離，套管在其外側(cè)面上設(shè)計有構(gòu)成底切的齒部，塑料能夠進(jìn)入到所述齒部內(nèi)。雖然通過這樣確保了金屬和塑料之間的安全連接，但是金屬套管在生產(chǎn)時是花費大的。在專利EP 0 711 947 A中所描述的閉鎖閥中，金屬閥殼體同樣也用塑料注塑包封，其中為了更好地錨固在塑料中設(shè)有環(huán)形槽。為了阻止閥殼體在塑料中轉(zhuǎn)動，所述閥殼體至少沿著它長度的一部分構(gòu)成為六邊形。

發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的是，優(yōu)化閉鎖配件的驅(qū)動筒殼的構(gòu)造且尤其是簡化生產(chǎn)技術(shù)花費大的從金屬套管到塑料殼體的過渡，其至今通過上面所述的例如用聚乙烯注塑包封實現(xiàn)。該目的通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動筒殼實現(xiàn)。按照本發(fā)明，該驅(qū)動元件具有帶有非圓剖面的外部輪廓且拱形套管的內(nèi)部輪廓僅形狀配合地靠在驅(qū)動元件的這些區(qū)域中，在其中允許的法向應(yīng)力超出了預(yù)限定的極限值。因此在非圓剖面上形成吸收力和扭矩的引導(dǎo)面，所述力和扭矩是法向應(yīng)力的來源。閉鎖配件必須吸收的扭矩的預(yù)定值為(通過情況下通過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定)為250Nm或以上，考慮到作為安全余量的2倍因子為高達(dá)500Nm。在閉鎖配件中，在操作閉鎖配件期間拱形套管具有大致上決定性的力和力矩吸收任務(wù)且確保往外部的氣密性或流體密封性。當(dāng)表面壓力沒有超過材料的最大允許值時，扭矩才能夠在拱形套管上安全地傳遞。因此，一方面通過所期望的扭矩并且另一方面通過所使用的材料產(chǎn)生法向應(yīng)力，所述法向應(yīng)力在驅(qū)動筒殼的不充分設(shè)計時導(dǎo)致裂紋形成，驅(qū)動筒殼或閉鎖配件由于不再能確保氣密性或流體密封性而不可使用。本發(fā)明利用該認(rèn)識，通過提供僅驅(qū)動元件和拱形套管的這些區(qū)域參與力傳遞，所述力是能抵抗負(fù)荷的，在其中因此允許的法向應(yīng)力超出預(yù)限定的極限值。用于基于所使用的材料的法向應(yīng)力和所期望的力和扭矩的計算方法已知；它們通常使用有限元法(FEM)。按照本發(fā)明，驅(qū)動元件和拱形套管的通常情況下基本圓筒形的構(gòu)造通過利用了非圓剖面優(yōu)點的構(gòu)造代替。在此，“非圓剖面”指的是驅(qū)動元件的外周圍，從橫截面觀察，雖然它是無角的，但是偏差于正圓形。非圓剖面尤其是表現(xiàn)出離心率的這些。有利的是，非圓剖面是多邊形剖面。在這種剖面中，離心率在曲線形成過程中具有恒定的值。多邊形剖面在橫截面中對應(yīng)于多邊形，然而角倒成圓形。這種類型的多邊形剖面通常作為軸-轂-連接使用。在此，標(biāo)準(zhǔn)DIN32711和DIN32712對它們進(jìn)行了規(guī)定。因此，DIN32712限定了由半徑構(gòu)成的多邊形剖面P4C，即由四個大的與內(nèi)切圓相切的和由四個小的精確地位于圓周上的組成。該剖面優(yōu)選在當(dāng)前的應(yīng)用中使用。作為可選方案，非圓剖面能夠是基于復(fù)雜擺線(Zykloiden)的剖面。在其中在曲線形成過程中發(fā)生離心率的周期性變化。取決于離心率功能的類型，在復(fù)雜外擺線、復(fù)雜內(nèi)擺線和混合復(fù)雜擺線之間區(qū)分。對于詳細(xì)細(xì)節(jié)請參考2008年9月WestsSchsische Hochschule Zwickau(FH)的Andreas Maiwald的碩士論文"Numerische Untersuchung von unrunden Profilkonturen fur Welle-Nabe-Verbindungen”，。這種類型的基于復(fù)雜擺線的剖面集中了多邊形剖面和齒軸剖面的優(yōu)點。該剖面通過參數(shù)的修改能夠適應(yīng)各自的需求。按照本發(fā)明，拱形套管是與驅(qū)動元件的所選的剖面相適應(yīng)的且優(yōu)選由與驅(qū)動元件鄰接的剖面元件和包圍著剖面元件的外殼構(gòu)成。剖面元件優(yōu)選由帶有至少20重量％的增強纖維成分的部分芳香型熱塑性物質(zhì)組成。這種類型的材料由EMS-Chemie AG, 7013 Domat/Ems (瑞士)提供且以產(chǎn)品名稱 Grivory GV銷售。一種適合于飲用水接觸的質(zhì)量是在EMS-Chemie AG中介紹技術(shù)說明書， Grivory HTIV-4FWA 黑色 9225 ；Domat/Ems (瑞士 )，2006，公司文件第 1_5 頁。該材料是可用注塑法加工的，使得省去花費大的表面處理。塑料模具(Kimststoffmatrix)用玻璃纖維增強，這能夠達(dá)到商用標(biāo)準(zhǔn)的壓注熔合物(Druckgusslegierungen)的強度水平。帶有在20 和60重量％之間的玻璃纖維成分的質(zhì)量是可用的。該材料的應(yīng)用在衛(wèi)生潔具配件的單件式的均勻的內(nèi)部殼體中從專利EP 1 852 558 Al已知。在專利DE 102 07 613 Cl中描述了由Grivory HTV-5H1組成的壓力容器。然而，該材料不能不假思索地應(yīng)用到工業(yè)用水和/ 或廢水領(lǐng)域，當(dāng)該材料與其他材料結(jié)合時，因為它在這里再次有問題，即必須在所使用的材料之間產(chǎn)生氣密性的或流體密封的連接。從專利WO 02/094536A1已知，通過共同擠出Grivory GV-2H與聚氨酯彈性體來產(chǎn)
生活塞密封。盡管如此，因此按照本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)計成，外殼由可焊接的熱塑性塑料組成，所述熱塑性塑料此外是可與部分芳香型熱塑性物質(zhì)共同擠出的(koextrudierbar)。一種合適的熱塑性物質(zhì)是聚乙烯，其中聚乙烯是可摻入增附劑的，以便獲得到剖面元件的化學(xué)連接。拱形套管的生產(chǎn)在注塑模具中作為2K部件以一步工序完成。
根據(jù)另一個實施例，增附劑在剖面元件和/或外殼上能夠涂敷到待粘結(jié)區(qū)域處且經(jīng)由壓力和熱量激活。按照本發(fā)明目的也可以是，設(shè)計成多層的構(gòu)造，所述構(gòu)造至少具有由部分芳香型熱塑性物質(zhì)(帶有纖維成分)的層、包含增附劑的熱塑性塑料的層和由熱塑性塑料組成的層。在此，剖面元件根據(jù)優(yōu)選實施例如此設(shè)計，使得其具有基本上恒定的壁厚。然而同樣也可以有利的是，給予剖面元件可改變的壁厚。當(dāng)壁厚減少時其可變形性增強，使得能夠更好地吸收最大應(yīng)力。在此，能夠應(yīng)用仿生原理，用以例如借助計算機模擬產(chǎn)生帶有最大程度的均勻的應(yīng)力分布和無缺口應(yīng)力的表面的剖面，其中樹和骨的自優(yōu)化增長和維修機構(gòu)能夠作為基礎(chǔ)，如其在“Bionik-Trends in Industrie und Gesellschaft und Anwendungen bei der Continental AG, Juni 2002，，中提出。此外優(yōu)選地，剖面元件的一個或多個外露位置(Freistellimg)具有斜面，剖面元件借助所述外露位置沒有靠在驅(qū)動元件上。一方面，這些斜面構(gòu)成在低負(fù)荷的區(qū)域中的注塑工藝所需的脫模斜面。在使用時，它們用于清洗目的。用按照本發(fā)明的驅(qū)動筒殼令人驚訝地實現(xiàn)，在例如按照專利DE 10 2006 030 027 Al的閉鎖配件中，現(xiàn)有的用聚乙烯注塑包封的套管完全通過不再具有金屬成分的拱形套管代替。更確切地說，其在使用部分芳香型熱塑性物質(zhì)下生產(chǎn)，所述熱塑性物質(zhì)具有至少20 重量％、優(yōu)選至少40重量％的增強纖維成分，例如玻璃纖維。除了使用玻璃纖維外，可考慮使用碳纖維、芳綸纖維或類似物或這些材料的組合物。該部分芳香型熱塑性物質(zhì)可以是聚酰胺，其能夠以完全非晶形或以部分結(jié)晶的狀態(tài)呈現(xiàn)?，F(xiàn)在，按照本發(fā)明的驅(qū)動筒殼到閉鎖配件的殼體上的接合能夠以簡單的方式，例如通過電焊進(jìn)行。優(yōu)選借助加熱螺旋管焊接技術(shù)進(jìn)行加工。

以下根據(jù)附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明。在此圖1示出了按照本發(fā)明的帶有驅(qū)動筒殼的閉鎖配件的局部縱截面圖；圖2示出了沿著圖1的線A-A的橫截面圖，其中省去了促動裝置；圖3示出了類似圖2的截面圖，然而帶有促動裝置；圖4a、4b和4c示出了拱形套管的不同構(gòu)造的模擬。
具體實施方式圖1示出了在驅(qū)動筒殼的區(qū)域中的閉鎖配件的局部視圖。在此，由作為驅(qū)動元件的導(dǎo)引套筒30和在導(dǎo)引套筒中經(jīng)由驅(qū)動四邊形42可運動的軸40組成的促動裝置位于拱形套管20的內(nèi)部，所述拱形套管20，如圖2和3中更好地可見，由剖面元件22和包圍該剖面元件22的外殼24構(gòu)成。在此，剖面元件22由帶有至少20重量％、然而優(yōu)選40重量％ 或以上的增強纖維成分如玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維或這些材料的組合物的部分芳香型熱塑性物質(zhì)組成。在此，拱形套管20到包圍的殼體10、12的連接能夠通過傳統(tǒng)技術(shù)如電焊進(jìn)行。優(yōu)選地在從拱形套管20到包圍的殼體10、12的界面上使用增附劑。作為可選方案， 外殼24能夠包含增附劑，所述增附劑一方面提供到剖面元件22的化學(xué)接合且另一方面簡化了到殼體10、12的焊接過程。用于定義一個或多個連接體(未示出)的閉合或打開位置的各個擋塊如果可能的話能夠在軸40上構(gòu)成。尤其是促動裝置的下?lián)鯄K未集成到拱形套管20中，而是經(jīng)由擋塊螺母轉(zhuǎn)移到軸40上，使得減輕塑料結(jié)構(gòu)。連接體能夠以已知的方式旋入到驅(qū)動元件的下端處的螺紋中。首先，剖面元件22的多邊形剖面在操作促動裝置時吸收扭矩負(fù)荷且通過其剖面形狀貢獻(xiàn)于持久強度。此外，多邊形剖面描述了促動裝置的引導(dǎo)和扭轉(zhuǎn)止動。在實際構(gòu)造中，如其在圖2和3中示出，剖面元件是根據(jù)DIN32712的多邊形剖面 P4C，其優(yōu)選具有基本恒定的壁厚。在拱形套管的側(cè)面中央，半圓形的凸出部26在套管的縱向方向上延伸，其關(guān)于驅(qū)動元件對應(yīng)于外露位置，也就是區(qū)域，在所述區(qū)域上剖面元件22 未靠在驅(qū)動元件30上。這些外露位置設(shè)計在這些僅出現(xiàn)相對低的負(fù)荷的區(qū)域中。它們設(shè)有用于注塑所需的脫模斜面且在使用時用于清洗目的。類似的外露位置28也位于多邊形剖面的縱向棱邊區(qū)域中。圖4a、4b和4c示出了為了進(jìn)行優(yōu)化拱形套管20的剖面的模擬。在此，圖4a概述了多邊形在棱邊區(qū)域中倒成圓形的且?guī)в芯鶆虻谋诤竦那闆r?？紤]到扭轉(zhuǎn)負(fù)荷，該輪廓經(jīng)證實是理想的。圖4b示出了在棱邊區(qū)域中帶有增強的倒圓的情況，這導(dǎo)致了關(guān)于內(nèi)壓和扭轉(zhuǎn)負(fù)荷的優(yōu)化。如圖4c示出的所謂的“拉伸三角”的構(gòu)成顯示了在內(nèi)壓情況下的類似的好的值，然而是更差的扭轉(zhuǎn)特性。帶有按照本發(fā)明的驅(qū)動筒殼的閉鎖配件進(jìn)行了耐久性試驗，在其中在套管上僅產(chǎn)生很小的磨損。在此，吸收范圍為250Nm至500Nm的工作力矩。按照DIN EN 12201_4(落球試驗，沖擊負(fù)荷抵抗)的試驗結(jié)論是正面的。試驗后可確定絲毫沒有裂紋。在前面的描述中、附圖以及權(quán)利要求中公開的發(fā)明的特征，不僅是單個的而且是任意組合的特征對于本發(fā)明的實現(xiàn)都是重要的。
權(quán)利要求
1.驅(qū)動筒殼，帶有促動裝置(30、40)，在其中軸(40)在空心圓筒形的驅(qū)動元件(30)內(nèi)引導(dǎo)地在兩個軸向間隔的端部位置之間可運動，所述端部位置通過驅(qū)動元件(30)的軸向長度限定；和拱形套管(20)，所述拱形套管抗扭地和抗滑地包圍驅(qū)動元件(30)； 其特征在于，驅(qū)動元件(30)具有帶有非圓剖面的外部輪廓且拱形套管(20)的內(nèi)部輪廓僅形狀配合地靠在驅(qū)動元件(30)的這些區(qū)域中，在其中允許的法向應(yīng)力超出了預(yù)限定的極限值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動筒殼，其特征在于，非圓剖面是多邊形剖面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的驅(qū)動筒殼，其特征在于，多邊形剖面是P4C剖面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動筒殼，其特征在于，非圓剖面是基于復(fù)雜擺線的剖面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一項所述的驅(qū)動筒殼，其特征在于，拱形套管(20)由與驅(qū)動元件(30)鄰接的剖面元件(22)和包圍著剖面元件(22)的外殼(24)構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的驅(qū)動筒殼，其特征在于，剖面元件(22)由帶有至少20重量％ 的增強纖維成分的部分芳香型熱塑性物質(zhì)組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的驅(qū)動筒殼，其特征在于，外殼(24)由可焊接的熱塑性塑料組成，所述熱塑性塑料此外是可與部分芳香型熱塑性物質(zhì)共同擠出的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的驅(qū)動筒殼，其特征在于，熱塑性塑料為了形成至少與部分芳香型熱塑性物質(zhì)的化學(xué)連接包含增附劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的驅(qū)動筒殼，其特征在于，在剖面元件(22)和/或外殼(24)上增附劑能夠涂敷在待粘結(jié)區(qū)域處。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的驅(qū)動筒殼，其特征在于，拱形套管(20)具有設(shè)置在剖面元件 (22)和外殼(24)之間的由熱塑性塑料組成的層，所述層包含有增附劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的驅(qū)動筒殼，其特征在于，剖面元件(22)具有基本恒定的壁厚。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的驅(qū)動筒殼，其特征在于，剖面元件(22)具有可改變的壁厚。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的驅(qū)動筒殼，其特征在于，壁厚是根據(jù)仿生原理優(yōu)化的。
14.根據(jù)權(quán)利要求5所述的驅(qū)動筒殼，其特征在于，剖面元件(22)的一個或多個外露位置(26、28)具有斜面，剖面元件借助所述外露位置沒有靠在驅(qū)動元件(30)上。
全文摘要
驅(qū)動筒殼，帶有促動裝置(30、40)，在其中軸(40)在空心圓筒形的驅(qū)動元件(30)內(nèi)引導(dǎo)地在兩個軸向間隔的端部位置之間可運動，所述端部位置通過驅(qū)動元件(30)的軸向長度限定；和拱形套管(20)，所述拱形套管抗扭地和抗滑地包圍驅(qū)動元件(30)；其特征在于，驅(qū)動元件(30)具有帶有非圓剖面的外部輪廓且拱形套管(20)的內(nèi)部輪廓僅形狀配合地靠在驅(qū)動元件(30)的這些區(qū)域中，在其中允許的法向應(yīng)力超出了預(yù)限定的極限值。
文檔編號F16K31/50GK102292583SQ200980153747
公開日2011年12月21日 申請日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者A·羅特梅爾, G·容曼, H·蘭, H·施密特, S·施瓦茨 申請人:弗利亞特克公司