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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anbringung einer Tülle an einem Leitungsstrang, eine Gießform hierfür sowie eine Anordnung aus einer Tülle und einem Leitungsstrang.
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Tüllen werden allgemein zum Abdichten eines Leitungsstrangs bei Wanddurchführungen eingesetzt, d.h. die Tülle ist zusammen mit einem Leitungsstrang in ein Loch in einer Wand eingesetzt und dichtet den Leitungsstrang gegen die Wand ab, sodass Feuchtigkeit nicht durch das Loch von einer zur anderen Seite der Wand hindurchtreten kann. Speziell im Fahrzeugbereich werden Tüllen beispielsweise bei einer Wanddurchführung von einem Nassraum zu einem Trockenraum eingesetzt. Ein wesentlicher Aspekt hierbei ist häufig eine zuverlässige Sicherstellung einer Längsabdichtung.
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Tüllen werden regelmäßig durch einen Gießprozess hergestellt, bei dem der Leitungsstrang unter Verwendung einer Gießform von einem Gussmaterial umgeben wird, um einen Tüllenkörper auszubilden. Ein häufig eingesetztes Material hierfür ist beispielsweise Polyurethan (PUR). Dies ist bei der Verarbeitung sehr dünnflüssig, sodass bereits beim Gießen eine Abdichtung der Gießform erforderlich ist. Insbesondere ist eine Längsabdichtung auch beim Gießprozess wünschenswert.
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Aus der
DE 10 2015 220 318 A1 ist eine Tülle zu entnehmen, welche eine harte Außenschale aus zwei Schalenhälften als Gießform aufweist, welche mit einem Gussmaterial zur Ausbildung eines Tüllenkörpers ausgefüllt ist. Die Außenschale bildet dabei eine bleibende Gießform, welche ein Teil der Tülle ist. Für eine Abdichtung beim Gießprozess sind zusätzliche Dichtelemente vorgesehen, die am Außenumfang des Leitungsstrangs beispielsweise als Dichtstreifen, Dichtband oder auch als Dichtmasse angebracht werden. Hierzu werden sie beispielsweise in die Schalenhälften eingelegt und überlappen sich gegenseitig im zusammengefügten Zustand.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine möglichst zuverlässige und sichere Abdichtung eines Leitungsstrangs bei möglichst geringem Montageaufwand im Rahmen einer Wanddurchführung zu gewährleisten. Hierzu sollen ein verbessertes Verfahren zur Anbringung einer Tülle an einem Leitungsstrang sowie eine verbesserte Anordnung aus Tülle und Leitungsstrang angegeben werden. Weiterhin soll eine Gießform sowie ein Set aus Gießform und Formwerkzeug angegeben werden, welche in einem solchen Verfahren verwendet werden.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Anbringung einer Tülle, welche einen Dichtkörper aufweist, an einem Leitungsstrang, welcher sich in einer Längsrichtung erstreckt, wobei ein erstes Schalenteil und ein zweites Schalenteil um den Leitungsstrang herum zu einer Gießform zusammengesetzt werden (Verfahrensschritt: Zusammensetzen) und dabei einen Hohlraum bilden, durch welchen der Leitungsstrang hindurchgeführt ist, wobei die Gießform eine Einlassöffnung aufweist, durch welche in den Hohlraum ein Dichtmaterial eingefüllt, insbesondere gegossen oder eingespritzt wird (Verfahrensschritt: Einfüllen), welches den Dichtkörper bildet, wobei das erste Schalenteil wenigstens eine erste Rippe aufweist und das zweite Schalenteil wenigstens eine zweite Rippe, wobei die erste Rippe und die zweite Rippe jeweils in den Hohlraum hineinragen, bezüglich der Längsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind und am Leitungsstrang anliegen, um beim Einfüllen des Dichtmaterials in den Hohlraum eine Ausbreitung des Dichtmaterials in Längsrichtung zu begrenzen. Danach wird das Dichtmaterial vorzugsweise ausgehärtet (Verfahrensschritt: Aushärten).
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In einer ersten vorteilhaften Variante wird die Tülle aus dem ersten Schaltenteil, dem zweiten Schalenteil und dem Dichtkörper gebildet. Die beiden Schalenteile verbleiben demnach nach dem Verfahren und im endgefertigten Zustand als Teile der Tülle am Dichtkörper.
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In einer zweiten vorteilhaften Variante sind das erste Schalenteil und das zweite Schalenteil jeweils eine Formhälfte eines Formwerkzeugs. Die Tülle wird dann insbesondere lediglich aus dem Dichtkörper gebildet, hingegen sind das erste Schalenteil und das zweite Schalenteil kein Teil der Tülle. Die beiden Schalenteile sind hierbei insbesondere mehrfach verwendbar, d.h. dieselben beiden Schalenteile werden zur Anbringung mehrerer, gleichartiger Tüllen an einem jeweiligen Leitungsstrang verwendet.
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Die beiden Schalenteile sind also entweder Einwegteile, welche nur einmalig in dem Verfahren verwendet werden und dann als Teil der Tülle am Leitungsstrang verbleiben, oder Mehrwegteile, welche als Formwerkzeug zur Herstellung mehrerer Tüllen verwendet werden. Nachfolgend wird ohne Beschränkung der Allgemeinheit zunächst von der ersten Variante ausgegangen, die zweite Variante wird dann weiter unten kurz näher erläutert. Die Ausführungen zur ersten Variante gelten sinngemäß auch für die zweite Variante und umgekehrt.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin gelöst durch eine Gießform für ein Verfahren wie oben beschrieben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin gelöst durch eine Anordnung aus einer Tülle und einem Leitungsstrang, insbesondere hergestellt nach einem Verfahren gemäß der ersten Variante wie oben beschrieben, wobei die Tülle aus einem ersten Schalenteil, einem zweiten Schalenteil und einem Dichtkörper gebildet ist, wobei das erste Schalenteil und das zweite Schalenteil um den Leitungsstrang herum zusammengesetzt sind, insbesondere zu einer Gießform, und dabei einen Hohlraum bilden, durch welchen der Leitungsstrang hindurchgeführt ist, wobei in den Hohlraum ein Dichtmaterial eingefüllt ist, welches den Dichtkörper bildet, wobei das erste Schalenteil wenigstens eine erste Rippe aufweist und das zweite Schalenteil wenigstens eine zweite Rippe, wobei die erste Rippe und die zweite Rippe jeweils in den Hohlraum hineinragen, bezüglich der Längsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind und am Leitungsstrang anliegen.
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Die Aufgabe wird insbesondere auch gelöst durch eine Tülle (d.h. Kombination aus Gießform und Dichtkörper oder Dichtkörper ohne Gießform) wie vorstehend und nachfolgend beschrieben.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren gelten sinngemäß auch für die Gießform, die Tülle und die Anordnung sowie umgekehrt.
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Ein Kerngedanke der Erfindung ist insbesondere, durch die speziell ausgestaltete Gießform ein Austreten von Dichtmaterial an unerwünschter Stelle zu verhindern. Beim Einfüllen des Dichtmaterials breitet sich dieses in der Gießform aus, speziell auch entlang des Leitungsstrangs in Richtung von Leitungsöffnungen der Gießform für den Leitungsstrang. Um nun ein Austreten des Dichtmaterials entlang des Leitungsstrangs und aus diesen Leitungsöffnungen heraus zu verhindern, weisen die beiden Schalenteile innenseitig (auf einer Innenseite der Wandung) eine spezielle Innenkontur auf, nämlich die versetzt zueinander angeordneten Rippen. Die erste und die zweite Rippe liegen sich nicht gegenüber, überhaupt ist innenseitig am anderen Schalenteil gegenüber einer jeweiligen Rippe keine Rippe angeordnet. Durch die versetzte Anordnung wird der Leitungsstrang in einen gewundenen oder mäanderförmigen Pfad (Verlauf) gezwungen und insbesondere auch sichergestellt, dass die Gießform möglichst formschlüssig am Leitungsstrang anliegt, sodass das Dichtmaterial beim nachfolgenden Einfüllen nicht vorbeifließen kann. Der Leitungsstrang wird von einer jeweiligen Rippe insbesondere innenseitig an das jeweils andere Schalenteil gedrückt, dieses weist dort insbesondere keine spezielle oder komplementäre Innenwandkontur auf. Die Rippen realisieren auch eine sogenannte Labyrinthdichtung, d.h. ein Pfad, welchen das Dichtmaterial vom Hohlraum ausgehend nehmen muss, um aus der Gießform auszutreten, wird vergrößert, speziell gegenüber einer Ausgestaltung ohne Labyrinthdichtung. Insgesamt wird dadurch eine besonders gute Längsabdichtung erzielt, speziell während des Anbringens der Tülle am Leitungsstrang. Da die Gießform nach der Anbringung am Leitungsstrang verbleibt ist auch im endgefertigten und montierten Zustand, z.B. in einer Wand, eine besonders gute Längsabdichtung realisiert. Die hier vorgestellte Tülle erfüllt insbesondere auch übliche IPC-Dichtigkeitsanforderungen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch sehr gut für eine automatisierte Fertigung, z.B. Kabelsatzfertigung geeignet.
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Im Rahmen des Verfahrens wird die Tülle vorzugsweise durch Kombination der beiden Schalenteile (Gießform) mit dem Dichtmaterial hergestellt (erste Variante). Die Gießform verbleibt dann nach dem Ausbilden des Dichtkörpers als Teil der Tülle am Leitungsstrang.
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Der Leitungsstrang enthält eine oder mehrere Leitungen, insbesondere elektrische Leitungen (z.B. Kabel, Adern), alternativ oder zusätzlich Medienleitungen (z.B. Schläuche).
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Die Gießform erstreckt sich allgemein in einer Längsrichtung und entlang einer Längsachse. Die Längsrichtung wird auch als z-Richtung bezeichnet. Senkrecht zur z-Richtung sind eine x-Richtung und eine y-Richtung, welche auch zueinander senkrecht sind. Die Gießform ist insgesamt insbesondere rohrförmig ausgebildet, mit einer Wandung, welche den Hohlraum umläuft. Die Gießform weist auch zwei Enden auf, mit je einer Leitungsöffnung, durch welche der Leitungsstrang in den Hohlraum ein- und austritt. Die hierzu separate, bereits genannte Einlassöffnung für das Dichtmaterial ist insbesondere in die Wandung eingebracht, sodass das Dichtmaterial beim Einfüllen in radialer Richtung in den Hohlraum eingefüllt wird.
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Die Einlassöffnung ist entweder in lediglich eines der Schalenteile eingebracht oder jeweils teilweise in beide Schalenteile, z.B. je hälftig.
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Die Gießform weist insbesondere einen ersten Endabschnitt auf, mit einer der Leitungsöffnungen, und einen zweiten Endabschnitt, mit der anderen Leitungsöffnung. Weiter weist die Gießform einen Mittenabschnitt auf, welcher zwischen den beiden Endabschnitten angeordnet ist und diese verbindet. Die beiden Rippen liegen insbesondere auf einem der beiden Endabschnitte und nicht auf dem Mittenabschnitt. Zweckmäßigerweise sind beide Endabschnitte jeweils mit einer ersten Rippe und einer zweiten Rippe, welche in Längsrichtung zueinander versetzt sind, ausgebildet. Das erste Schalenteil weist dann wenigstens zwei erste Rippen auf, das zweite Schalenteil wenigstens zwei zweite Rippen. Die Rippen liegen jeweils insbesondere vollständig innerhalb des Hohlraums. Die Rippen liegen jeweils am Leitungsstrang an, jedoch nicht aneinander. Aufgrund der versetzen Anordnung liegt eine der Rippen näher an der einen Leitungsöffnung als die andere Rippe.
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Vorzugsweise ist eine jeweilige Rippe C-förmig. Dadurch ist eine besonders gute Anlage an den Leitungsstrang gewährleistet. Vorzugsweise umläuft eine jeweilige Rippe den Leitungsstrang höchstens zur Hälfte. Diese Ausgestaltung ist besonders einfach zusammenzusetzen, da keine der Rippen in das jeweils andere Schalenteil hineinragt. Die Rippen sind insbesondere gleichartig ausgebildet.
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Im Hohlraum bildet das Dichtmaterial insbesondere eine Innendichtung als Teil des Dichtkörpers. Die Innendichtung liegt vollständig innerhalb der Gießform, insbesondere lediglich oder wenigstens überwiegend im Mittenabschnitt. Zweckmäßigerweise wird im Rahmen des Verfahrens aus dem gleichen Dichtmaterial auch noch eine Außendichtung als Teil des Dichtkörpers ausgebildet. In einer geeigneten Ausgestaltung weist die Gießform hierzu wenigstens eine Auslassöffnung auf, durch welche (im Zuge des Einfüllens) ein Teil des Dichtmaterials vom Hohlraum ausgehend aus der Gießform wieder austritt. Aus diesem Teil des Dichtmaterials wird dann eine Außendichtung geformt, welche die Gießform außenseitig umläuft. Ein wichtiger Vorteil hiervon ist, dass die Innendichtung und die Außendichtung aus dem gleichen Dichtmaterial und auch im gleichen Verfahrensschritt hergestellt werden. Außerdem hält die umlaufende Außendichtung die beiden Schalenteile zusammen, sodass diese nicht auseinanderfallen können. Die Außendichtung ist vorzugsweise rotationssymmetrisch zur Längsachse. Die Außendichtung weist zweckmäßigerweise eine umlaufende Nut auf, in welche eine Umrandung eines Lochs einer Wand eingreift, durch welche der Leitungsstrang mittels der Tülle hindurchgeführt wird.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung weist die Gießform mehrere, z.B. vier Auslassöffnungen wie beschrieben auf, welche vorzugsweise gleichmäßig um die Längsachse herum verteilt sind, sodass das Dichtmaterial möglichst gleichmäßig aus der Gießform austritt und eine besonders homogene Außendichtung gebildet wird. Die Auslassöffnungen liegen zweckmäßigerweise auch entlang der Längsachse betrachtet an derselben Längsposition. Eine jeweilige Auslassöffnung ist beispielsweise als rechteckiges Fenster in der Wandung ausgebildet.
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Die Einlassöffnung und/oder die Auslassöffnung liegen insbesondere auf dem Mittenabschnitt der Gießform.
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Ganz besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei welcher die Außendichtung und die Innendichtung einstückig, d.h. monolithisch hergestellt sind. Der Dichtkörper ist somit ein einzelnes, monolithisches Teil, welches insbesondere ausschließlich aus dem Dichtmaterial besteht. Der Dichtkörper weist dann die Innendichtung und die Außendichtung auf sowie gegebenenfalls zumindest einen Verbindungssteg (je nach Anzahl der Auslassöffnungen) zwischen diesen beiden, welcher in der Auslassöffnung liegt. Durch die einstückige Ausgestaltung sind der Dichtkörper und die Schalenteile besonders fest miteinander verbunden. Außerdem ist eine maximale Dichtigkeit der Tülle insgesamt realisiert.
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Geeigneterweise wird die Außendichtung mit einem Formwerkzeug geformt, in welches die beiden Schalenteile (zusammengesetzt zur Gießform) mit dem Leitungsstrang eingesetzt sind. Bei dem Verfahren wird demnach zusätzlich zur Gießform noch ein Formwerkzeug verwendet, in welchem die Gießform mit dem Leitungsstrang während des Einfüllens des Dichtmaterials gehalten ist. Das Formwerkzeug umschließt die Gießform insbesondere vollständig. Das Formwerkzeug ist beispielsweise aus zwei Formhälften zusammengesetzt. Das Formwerkzeug, speziell die Formhälften, ist z.B. aus PP oder Aluminium hergestellt. Das Formwerkzeug weist geeigneterweise einen Zufuhrkanal auf, welcher mit der Einlassöffnung verbunden ist und über welchen das Dichtmaterial in die Gießform eingefüllt wird. Weiter bildet das Formwerkzeug mit einer Außenseite der Gießform einen Formraum, welcher eine Kontur der Außendichtung definiert. Der Formraum ist entsprechend insbesondere ringförmig und verläuft um die Gießform herum. In diesen Formraum tritt derjenige Teil des Dichtmaterials ein, welcher aus der Auslassöffnung der Gießform austritt. Der Formraum wird dann mit Dichtmaterial ausgefüllt, sodass die Außendichtung geformt wird. Diese ist dann eine Anformung an die Schalenteile.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin gelöst durch ein Set aus einer Gießform und einem Formwerkzeug für ein Verfahren wie vorstehend beschrieben. Die Ausführungen zu Verfahren, Gießform und Tülle gelten sinngemäß auch für das Set und umgekehrt.
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Bevorzugterweise ist das Formwerkzeug mit PTFE beschichtet oder aus PTFE hergestellt. Speziell im Zusammenhang mit der Ausbildung der Außendichtung wird dann auf ein Trennmittel zur Entformung der Tülle mit Außendichtung verzichtet. Das PTFE ist dabei zumindest an solchen Stellen des Formwerkzeugs angebracht, welche mit dem Dichtmaterial in Kontakt kommen, d.h. mit denjenigen Stellen des Formwerkzeugs, welche den Formraum zur Ausbildung der Außendichtung bilden.
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Bei der eingangs genannten ersten Variante sind die beiden Schalenteile separat zum Formwerkzeug ausgebildet und werden in dieses eingesetzt. Nach der Anbringung der Tülle am Leitungsstrang werden die beiden Schalenteile zusammen mit dem Dichtkörper und dem Leitungsstrang wieder aus dem Formwerkzeug entnommen. Im Gegensatz dazu sind bei der eingangs genannten zweiten Variante die beiden Schalenteile insbesondere identisch zu dem Formwerkzeug und bilden zumindest die beiden Formhälften des Formwerkzeugs.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung weist die Gießform einen Flansch auf, welcher bei der Formung der Außendichtung eine Gießkontur bildet, d.h. eine Gießkontur für das Dichtmaterial, aus welchem die Außendichtung geformt wird. Der Flansch ist insbesondere auf dem Mittenabschnitt angeordnet und liegt in Längsrichtung betrachtet vorzugsweise zwischen Einlassöffnung und Auslassöffnung. Im endfertigen Zustand, d.h. nach der Anbringung der Tülle am Leitungsstrang, liegt die Außendichtung insbesondere weiterhin am Flansch an. Die Außendichtung weist also entlang der Längsrichtung betrachtet eine Rückseite auf, welche insbesondere vollflächig am Flansch anliegt. Der Flansch dient somit insbesondere als Widerlager beim Einsetzen der Anordnung aus Tülle und Leitungsstrang in eine Wand. Dabei wird diese Anordnung mit der Außendichtung voran in ein Loch in der Wand eingesetzt und in das Loch eingedrückt. Insbesondere weist die Außendichtung zur Aufnahme einer Innenkontur des Lochs eine umlaufende Nut auf. Der Flansch verhindert nun zum einen ein Verbiegen der Außendichtung beim Einsetzen. Da der Flansch insbesondere aus einem härteren Werkstoff gefertigt ist als die Außendichtung, dient der Flansch andererseits auch als Montagehilfe für einen Monteur oder Roboter, welcher die Anordnung am Flansch in das Loch hineindrücken kann.
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Der Flansch weist geeigneterweise eine kreisrunde oder elliptische Außenkontur auf. Der Flansch ist vorzugsweise scheiben- oder plattenförmig, je eines der Schalenteile weist insbesondere eine Hälfte des Flanschs auf. Der Flansch erstreckt sich insbesondere senkrecht zur Längsrichtung, d.h. in radialer Richtung. Die Gießform weist somit grundlegend zwei Bestandteile auf, nämlich einmal ein Rohr, durch welches der Leitungsstrang geführt ist und welches den Hohlraum definiert, und zusätzlich den Flansch, welcher außen am Rohr angebracht, insbesondere angeformt ist, und um das Rohr herumläuft. Der Flansch umläuft somit auch den Hohlraum. Der Flansch und das Rohr sind insbesondere einstückig, d.h. monolithisch gefertigt und bestehen insbesondere aus dem gleichen Werkstoff.
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Zweckmäßigerweise wird/ist die Außendichtung mit einer verjüngten Vorderseite ausgebildet. Dies erleichtert das Einsetzen der Tülle in ein Loch einer Wand. Beispielsweise ist die Außendichtung an deren Vorderseite konisch geformt. Die verjüngte Vorderseite wird insbesondere durch eine entsprechende Gestaltung des Formwerkzeugs erzielt.
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Das Konzept einer Labyrinthdichtung, d.h. einer Verlängerung des Pfads für potentiell austretendes Dichtmaterial, wird zweckmäßigerweise auch an anderer Stelle der Gießform angewandt. Insbesondere weisen die beiden Schalenteile jeweils eine Stirnfläche auf, welche nach dem Zusammensetzen zur Gießform aneinander anliegen. Die Stirnflächen der Schalenteile liegen insbesondere nicht am Leitungsstrang an, sondern verdecken sich gegenseitig, insbesondere vollständig. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist nun zur Realisierung einer Labyrinthdichtung die Stirnfläche des einen Schalenteils eine Nut auf und die Stirnfläche des anderen Schalenteils weist eine Feder auf, welche bei Zusammensetzen der beiden Schalenteile zur Gießform in die Nut eingesetzt wird. In zusammengesetztem Zustand sitzt also die Feder des einen Schalenteils in der Nut des anderen Schalenteils insbesondere formschlüssig ein. Dadurch ist ein Pfad für das Dichtmaterial aus dem Hohlraum heraus entsprechend verlängert, da nicht einfach nur die Wandstärke der Gießform zu überwinden ist, sondern ein längerer Pfad um die Feder herum. Zugleich ist durch eine entsprechend passgenaue Ausgestaltung von Nut und Feder eine deutlich bessere Dichtigkeit realisiert als bei einer bloßen Anordnung der beiden Schalenteile auf Stoß. Durch die Nut und die Feder ist insbesondere eine Nut-Feder-Verbindung der Schalenteile realisiert. Zweckmäßigerweise sind möglichst entlang der gesamten Stirnflächen der beiden Schalenteile entsprechende Nuten und Federn ausgebildet, wobei ein jeweiliges Schalenteil dann sowohl Nuten als auch Federn aufweisen kann oder nur eines von beidem. Hinsichtlich der Nuten und Federn sind die beiden Schalenteile in jedem Fall zweckmäßigerweise komplementär zueinander ausgebildet.
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Die beiden Schalenteile werden/sind insbesondere entlang einer gedachten Trennebene zusammengesetzt. Insbesondere liegen auch die bereits genannten Stirnflächen in dieser Trennebene. Auch die Längsachse liegt in der Trennebene. Entsprechend erstreckt sich die Trennebene in Längsrichtung und z.B. in y-Richtung. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Gießform eine elliptische Außenkontur (Ellipse) auf, mit einer kleinen Halbachse, welche in der Trennebene liegt. Die große Halbachse der Außenkontur verläuft dann senkrecht zur Trennebene. Die Außenkontur ergibt sich insbesondere im Querschnitt senkrecht zur Längsachse betrachtet. Eine solche Außenkontur hat zur Folge, dass die Gießform senkrecht zur Trennebene breiter ist. Der Leitungsstrang läuft aufgrund der Rippen aus der Trennebene heraus, die entsprechenden Windungen aufgrund des gewundenen oder mäanderförmigen Pfads liegen in einer Ebene senkrecht zur Trennebene. Die Rippen stehen somit jeweils mit deren Enden auf der Trennebene. Ein jeweiliger Bauch der Rippen liegt entsprechend auf der großen Halbachse. Durch diese Ausgestaltung können die Rippen entsprechend massiv und stabil ausgeführt werden, zugleich wird in Richtung der großen Halbachse auch Raum für den gewundenen oder mäanderförmigen Pfad des Leitungsstrangs geschaffen.
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Das Dichtmaterial ist bevorzugterweise ein Polyurethan (PUR oder PU), insbesondere geschäumtes Polyurethan, oder ein Hartpolymer. Das verwendete Polyurethan ist bei der Verarbeitung, d.h. beim Einfüllen, sehr dünnflüssig, sodass bereits beim Einfüllen eine Abdichtung der Gießform erforderlich ist, speziell auch eine Längsabdichtung. Die hier vorgestellte Gießform ermöglicht vorteilhaft die Verwendung eines Polyurethans als Dichtmaterial. Auf eine zusätzliche Abdichtung der Gießform mittels eines zweiten Dichtmaterials wird insbesondere verzichtet. Vielmehr ist die Gießform alleinig aufgrund der Gestaltung der beiden Schalenteile und deren Zusammenwirken mit dem Leitungsstrang bereits ausreichend dicht. Auch am Leitungsstrang sind keine zusätzlichen Dichtungen oder dergleichen angebracht. Dadurch ist die hier beschriebene Lösung besonders kostengünstig, insbesondere im Vergleich zu vorherigen Lösungen.
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Die beiden Schalenteile sind bevorzugterweise aus einem Werkstoff gefertigt, welcher härter ist als das Dichtmaterial, insbesondere härter als das Dichtmaterial in ausgehärtetem Zustand, d.h. härter als der Dichtkörper. Vorzugsweise sind die beiden Schalenteile aus einem (insbesondere bei Raumtemperatur) harten Kunststoff gefertigt. Unter „hart“ wird insbesondere „bei Raumtemperatur formstabil“ verstanden. Geeignete harte Kunststoffe sind Thermoplaste und Duroplaste. Die Tülle ist somit abgesehen von dem Dichtmaterial insgesamt steif oder statisch, was für manche Anwendungen gefordert ist, z.B. im Falle einer Stirnwandtülle, bei welcher ein automatisiertes Einsetzen in eine Wand mittels eines Aufspreizens einer elastischen Tülle nicht in Frage kommt. Geeignete Werkstoffe für die Schalenteile sind insbesondere Polyamid (PA), Polypropylen (PP) und ähnliche Werkstoffe.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch:
- 1 eine Anordnung aus einer Tülle und einem Leitungsstrang,
- 2 eine Gießform, zusammengesetzt aus zwei Schalenteilen,
- 3 die Gießform aus 2 in einer anderen Ansicht,
- 4 die Gießform aus 2 in einer anderen Ansicht,
- 5 die Tülle aus 1 in einer teilweisen Schnittansicht,
- 6 die Gießform aus 2 in einer Schnittansicht entlang einer Längsachse,
- 7 eine erstes Schalenteil der Gießform aus 2,
- 8 eine zweites Schalenteil der Gießform aus 2,
- 9 das erste Schalenteil aus 7 in einer perspektivischen Ansicht,
- 10 das zweite Schalenteil aus 8 in einer perspektivischen Ansicht,
- 11 ein Verfahren zur Anbringung einer Tülle an einem Leitungsstrang,
- 12 eine Explosionsdarstellung der Anordnung aus 1 und einem Formwerkzeug, welches bei dem Verfahren aus 11 verwendet wird.
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In den 1 bis 10 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Tülle 2, teilweise mit einem Leitungsstrang 4, in unterschiedlichen Ansichten gezeigt. Speziell 1 zeigt eine Anordnung aus einer Tülle 2 und einem Leitungsstrang 4. 11 zeigt ein Verfahren zur Anbringung einer Tülle 2 an einem Leitungsstrang 4, 12 ein hierbei genutztes Formwerkzeug 6.
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Der Leitungsstrang 4 erstreckt sich in einer Längsrichtung L. Die Tülle 2 wird aus einem ersten Schalenteil 8, einem zweiten Schalenteil 10 und einem Dichtkörper 12 gebildet, wobei das erste Schalenteil 8 und das zweite Schalenteil 10 um den Leitungsstrang 4 herum zu einer Gießform G zusammengesetzt werden (Verfahrensschritt S1: Zusammensetzen) und dabei einen Hohlraum 14 bilden, durch welchen der Leitungsstrang 4 hindurchgeführt ist. Die Gießform G weist eine Einlassöffnung 16 auf, durch welche in den Hohlraum 14 ein Dichtmaterial eingefüllt wird (Verfahrensschritt S2: Einfüllen), welches den Dichtkörper 12 bildet. Das erste Schalenteil 8 weist wenigstens eine erste Rippe 18 auf und das zweite Schalenteil 10 weist wenigstens eine zweite Rippe 20. Die erste Rippe 18 und die zweite Rippe 20 ragen jeweils in den Hohlraum 14 hinein, sind bezüglich der Längsrichtung L versetzt zueinander angeordnet und liegen am Leitungsstrang 4 an, um beim Einfüllen des Dichtmaterials in den Hohlraum 14 eine Ausbreitung des Dichtmaterials in Längsrichtung L zu begrenzen. Danach wird das Dichtmaterial noch ausgehärtet (Verfahrensschritt S3: Aushärten).
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Die Gießform G in Kombination mit dem Dichtkörper 12 bildet eine erste Variante der Tülle 2, welche gemäß einer ersten Variante des Verfahrens hergestellt ist, bei welchem die Schalenteile 8, 10 als Teil der Tülle am Dichtkörper 12 verbleiben. Der Dichtkörper 12 allein stellt dann eine zweite Variante der Tülle 2 dar, welche gemäß einer zweiten Variante des Verfahrens hergestellt wird, bei welchem die beiden Schalenteile 8, 10 das Formwerkzeug 6 bilden, z.B. fest in dieses integriert sind und dessen Formhälften bilden. Nachfolgend wird von der ersten Variante ausgegangen, die Ausführungen gelten aber analog auch für die zweite Variante.
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Die speziell ausgestaltete Gießform G verhindert ein Austreten von Dichtmaterial an unerwünschter Stelle. Beim Einfüllen des Dichtmaterials breitet sich dieses in der Gießform G aus, speziell auch entlang des Leitungsstrangs 4 in Richtung von Leitungsöffnungen 22 der Gießform G für den Leitungsstrang 4. Um nun ein Austreten des Dichtmaterials entlang des Leitungsstrangs 4 und aus diesen Leitungsöffnungen 22 heraus zu verhindern, weisen die beiden Schalenteile 8, 10 innenseitig (auf einer Innenseite der Wandung) eine spezielle Innenkontur auf, nämlich die versetzt zueinander angeordneten Rippen 18, 20. Durch die versetzte Anordnung wird der Leitungsstrang 4 in einen gewundenen, hier auch mäanderförmigen Pfad P gezwungen, welcher in 6 illustriert ist, welche eine Querschnittansicht der Gießform G senkrecht zur Trennebene T und entlang der Längsachse A zeigt. Außerdem wird sichergestellt, dass die Gießform G möglichst formschlüssig am Leitungsstrang 4 anliegt, sodass das Dichtmaterial beim nachfolgenden Einfüllen nicht vorbeifließen kann. Die Rippen 18, 20 realisieren auch eine sogenannte Labyrinthdichtung, d.h. ein Pfad, welchen das Dichtmaterial vom Hohlraum 14 ausgehend nehmen muss, um aus der Gießform G auszutreten, wird vergrößert, speziell gegenüber einer Ausgestaltung ohne Labyrinthdichtung. Insgesamt wird dadurch eine besonders gute Längsabdichtung erzielt, speziell während des Anbringens der Tülle 2 am Leitungsstrang 4. Da die Gießform G nach der Anbringung am Leitungsstrang 4 verbleibt ist auch im endgefertigten und montierten Zustand, z.B. in einer Wand, eine besonders gute Längsabdichtung realisiert. Die hier vorgestellte Tülle 2 erfüllt auch übliche IPC-Dichtigkeitsanforderungen.
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Im Rahmen des Verfahrens wird die Tülle 2 durch Kombination der beiden Schalenteile 8, 10 (Gießform G) mit dem Dichtmaterial hergestellt. Die Gießform G verbleibt nach dem Ausbilden des Dichtkörpers 12 als Teil der Tülle 2 am Leitungsstrang 4. Der Leitungsstrang 4 enthält eine oder mehrere Leitungen, z.B. elektrische Leitungen wie Kabel oder Adern, alternativ oder zusätzlich Medienleitungen wie Schläuche.
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Die Gießform G erstreckt sich allgemein in einer Längsrichtung L und entlang einer Längsachse A. Die Längsrichtung L wird auch als z-Richtung bezeichnet. Senkrecht zur z-Richtung sind eine x-Richtung X und eine y-Richtung Y, welche auch zueinander senkrecht sind. Die Gießform G ist vorliegend insgesamt rohrförmig ausgebildet, mit einer Wandung, welche den Hohlraum 14 umläuft. Die Gießform G weist auch zwei Enden auf, mit je einer Leitungsöffnung 22, durch welche der Leitungsstrang 4 in den Hohlraum 14 ein- und austritt. Die hierzu separate, bereits genannte Einlassöffnung 16 für das Dichtmaterial ist in die Wandung eingebracht, sodass das Dichtmaterial beim Einfüllen in radialer Richtung (X, Y) in den Hohlraum 14 eingefüllt wird.
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Die Gießform G weist vorliegend einen ersten Endabschnitt 24 auf, mit einer der Leitungsöffnungen 22, und einen zweiten Endabschnitt 24, mit der anderen Leitungsöffnung 22. Weiter weist die Gießform G einen Mittenabschnitt 26 auf, welcher zwischen den beiden Endabschnitten 24 angeordnet ist und diese verbindet. Die Rippen 18, 20 liegen auf einem der beiden Endabschnitte 24 und nicht auf dem Mittenabschnitt 26. Die beide Endabschnitte 24 weisen in dem gezeigten Ausführungsbeispiel sogar jeweils mehrere (konkret: vier) erste Rippen 18 und mehrere (konkret: vier) zweite Rippen 20 auf, welche in Längsrichtung L zueinander versetzt sind. Die Rippen 18, 20 liegen jeweils vollständig innerhalb des Hohlraums 14 und liegen jeweils am Leitungsstrang 4 an, jedoch nicht aneinander.
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In dem hier gezeigten Ausführungseispiel ist eine jeweilige Rippe 18, 20 C-förmig und umläuft den Leitungsstrang 4 höchstens zur Hälfte. Keine der Rippen 18, 20 ragt in das jeweils andere Schalenteil 8, 10 hinein. Die Rippen 18, 20 sind zudem gleichartig ausgebildet.
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Im Hohlraum 14 bildet das Dichtmaterial eine Innendichtung 28 als Teil des Dichtkörpers 12. Die Innendichtung 28 liegt vollständig innerhalb der Gießform G und lediglich oder wenigstens überwiegend im Mittenabschnitt 26. Vorliegend wird im Rahmen des Verfahrens aus dem gleichen Dichtmaterial auch noch eine Außendichtung 30 als Teil des Dichtkörpers 12 ausgebildet. Hierzu weist die Gießform G wenigstens eine Auslassöffnung 32 auf, durch welche (im Zuge des Einfüllens) ein Teil des Dichtmaterials vom Hohlraum 14 ausgehend aus der Gießform G wieder austritt. Dies ist in 10 durch Pfeile Q illustriert. Aus diesem Teil des Dichtmaterials wird dann die Außendichtung 30 geformt, welche die Gießform G dann außenseitig umläuft, wie in den 1 und 5 erkennbar ist. Die Innendichtung 28 und die Außendichtung 30 werden aus dem gleichen Dichtmaterial und auch im gleichen Verfahrensschritt hergestellt. Die umlaufende Außendichtung 30 hält auch die beiden Schalenteile 8, 10 zusammen, sodass diese nicht auseinanderfallen können. Die Außendichtung 30 ist hier rotationssymmetrisch zur Längsachse A. Die Außendichtung 30 weist auch eine umlaufende Nut 34 auf, in welche eine Umrandung eines Lochs einer Wand eingreift (nicht gezeigt), durch welche der Leitungsstrang 4 mittels der Tülle 2 hindurchgeführt wird.
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In der hier gezeigten Ausgestaltung weist die Gießform G mehrere, konkret vier Auslassöffnungen 32 wie beschrieben auf, welche gleichmäßig um die Längsachse A herum verteilt sind. Die Auslassöffnungen 32 liegen auch entlang der Längsachse A betrachtet an derselben Längsposition. Eine jeweilige Auslassöffnung 30 ist als rechteckiges Fenster in der Wandung der Gießform G ausgebildet. Die Einlassöffnung 16 und die Auslassöffnungen 32 liegen auf dem Mittenabschnitt 26 der Gießform G.
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Vorliegend sind zudem die Außendichtung 30 und die Innendichtung 28 einstückig, d.h. monolithisch hergestellt. Der Dichtkörper 12 ist somit ein einzelnes, monolithisches Teil, welches ausschließlich aus dem Dichtmaterial besteht. Der Dichtkörper 12 weist die Innendichtung 28 und die Außendichtung 30 auf sowie gegebenenfalls einen Verbindungssteg zwischen diesen beiden, welcher in der Auslassöffnung 32 liegt. Durch die einstückige Ausgestaltung sind der Dichtkörper 12 und die Schalenteile 8, 10 fest miteinander verbunden. Außerdem ist eine maximale Dichtigkeit der Tülle 2 insgesamt realisiert.
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Die Außendichtung 30 wird vorliegend mit dem Formwerkzeug 6 geformt, in welches die beiden Schalenteile 8, 10 (zusammengesetzt zur Gießform G) mit dem Leitungsstrang 4 eingesetzt sind. 12 zeigt dies in einer Explosionsdarstellung. In dem Formwerkzeug 6 ist die Gießform G mit dem Leitungsstrang 4 während des Einfüllens des Dichtmaterials gehalten. Das Formwerkzeug 6 umschließt die Gießform G vollständig. Das Formwerkzeug 6 ist beispielsweise wie gezeigt aus zwei Formhälften zusammengesetzt. Das Formwerkzeug 6 weist einen Zufuhrkanal 36 auf, welcher mit der Einlassöffnung 16 verbunden ist und über welchen das Dichtmaterial in die Gießform G eingefüllt wird. Weiter bildet das Formwerkzeug 6 mit einer Außenseite der Gießform G einen Formraum 38, welcher eine Kontur der Außendichtung 30 definiert. Der Formraum 38 ist entsprechend ringförmig und verläuft um die Gießform G herum. In diesen Formraum 38 tritt derjenige Teil des Dichtmaterials ein, welcher aus der Auslassöffnung 32 der Gießform G austritt. Der Formraum 38 wird dann mit Dichtmaterial ausgefüllt, sodass die Außendichtung 30 geformt wird. Diese ist dann eine Anformung an die Schalenteile 8, 10.
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Das Formwerkzeug 6 ist vorliegend mit PTFE beschichtet oder aus PTFE hergestellt, zur Ausbildung der Außendichtung 30 wird auf ein Trennmittel zur Entformung der Tülle 2 mit Außendichtung 30 verzichtet. Das PTFE ist dabei zumindest an solchen Stellen des Formwerkzeugs 6 angebracht, welche mit dem Dichtmaterial in Kontakt kommen, d.h. mit denjenigen Stellen des Formwerkzeugs 6, welche den Formraum 38 zur Ausbildung der Außendichtung 30 bilden.
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Die hier gezeigte Gießform G weist einen Flansch 40 auf, welcher bei der Formung der Außendichtung 30 eine Gießkontur bildet. Der Flansch 40 ist auf dem Mittenabschnitt 26 angeordnet und liegt in Längsrichtung L betrachtet zwischen Einlassöffnung 16 und Auslassöffnung 32. Im endfertigen Zustand ( 1), d.h. nach der Anbringung der Tülle 2 am Leitungsstrang 4, liegt die Außendichtung 30 weiterhin am Flansch 40 an. Die Außendichtung 30 weist also entlang der Längsrichtung L betrachtet eine Rückseite auf, welche vollflächig am Flansch 40 anliegt. Der Flansch 40 dient somit als Widerlager beim Einsetzen der Anordnung aus Tülle 2 und Leitungsstrang 4 in eine Wand. Dabei wird diese Anordnung mit der Außendichtung 30 voran in ein Loch in der Wand eingesetzt und in das Loch eingedrückt. Die Außendichtung 30 weist zur Aufnahme einer Innenkontur des Lochs die umlaufende Nut 34 auf. Der Flansch 40 verhindert nun zum einen ein Verbiegen der Außendichtung 30 beim Einsetzen. Da der Flansch 40 aus einem härteren Werkstoff gefertigt ist als die Außendichtung 30, dient der Flansch 40 andererseits auch als Montagehilfe für einen Monteur oder Roboter, welcher die Anordnung am Flansch 40 in das Loch der Wand hineindrücken kann.
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Der Flansch 40 weist vorliegend eine kreisrunde (alternativ elliptische) Außenkontur auf und ist scheiben- oder plattenförmig. Je eines der Schalenteile 8, 10 weist eine Hälfte des Flanschs 40 auf. Der Flansch 40 erstreckt sich senkrecht zur Längsrichtung L, d.h. in radialer Richtung (X, Y). Die Gießform G weist somit grundlegend zwei Bestandteile auf, nämlich einmal ein Rohr 42, durch welches der Leitungsstrang 4 geführt ist und welches den Hohlraum 14 definiert, und zusätzlich den Flansch 40, welcher außen am Rohr 42 angeformt ist und um dieses herumläuft. Der Flansch 40 umläuft somit auch den Hohlraum 14. Der Flansch 40 und das Rohr 42 sind vorliegend einstückig, d.h. monolithisch gefertigt und bestehen aus dem gleichen Werkstoff.
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In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel wird/ist die Außendichtung 30 mit einer verjüngten Vorderseite 44 ausgebildet. Dies erleichtert das Einsetzen der Tülle 2 in ein Loch einer Wand. Vorliegend ist die Außendichtung 30 an deren Vorderseite 44 konisch geformt. Die verjüngte Vorderseite 44 wird durch eine entsprechende Gestaltung des Formwerkzeugs 6 erzielt.
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Das Konzept einer Labyrinthdichtung, d.h. einer Verlängerung des Pfads für potentiell austretendes Dichtmaterial, wird vorliegend auch an anderer Stelle der Gießform G angewandt. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die beiden Schalenteile 8, 10 jeweils eine Stirnfläche 46 auf, welche nach dem Zusammensetzen zur Gießform G aneinander anliegen. Die Stirnflächen sind besonders gut in den 7 bis 10 erkennbar. Die Stirnflächen 46 der Schalenteile 8, 10 liegen nicht am Leitungsstrang 4 an, sondern verdecken sich gegenseitig vollständig. Zur Realisierung einer Labyrinthdichtung weist die Stirnfläche 46 des einen Schalenteils 8 (oder 10) eine Nut 48 auf und die Stirnfläche 46 des anderen Schalenteils 10 (oder 8) weist eine Feder 50 auf, welche bei Zusammensetzen der beiden Schalenteile 8, 10 zur Gießform G in die Nut 48 eingesetzt wird. In zusammengesetztem Zustand (1) sitzt also die Feder 50 des einen Schalenteils 10 in der Nut 48 des anderen Schalenteils 8 formschlüssig ein, wodurch ist ein Pfad für das Dichtmaterial aus dem Hohlraum 14 heraus entsprechend verlängert ist. Zugleich ist durch eine entsprechend passgenaue Ausgestaltung von Nut 48 und Feder 50 eine deutlich bessere Dichtigkeit realisiert als bei einer bloßen Anordnung der beiden Schalenteile 8, 10 auf Stoß. Durch die Nut 48 und die Feder 50 ist eine Nut-Feder-Verbindung der Schalenteile 8, 10 realisiert. Vorliegend sind möglichst entlang der gesamten Stirnflächen 46 der beiden Schalenteile 8, 10 entsprechende Nuten 48 und Federn 50 ausgebildet, wobei ein jeweiliges Schalenteil 8, 10 dann sowohl Nuten 48 als auch Federn 50 aufweisen kann (nicht gezeigt) oder nur eines von beidem (wie hier gezeigt). Hinsichtlich der Nuten 48 und Federn 50 sind die beiden Schalenteile 8, 10 in jedem Fall komplementär zueinander ausgebildet.
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Die beiden Schalenteile 8, 10 werden/sind entlang einer gedachten Trennebene T zusammengesetzt und auch die bereits genannten Stirnflächen 46 liegen in dieser Trennebene T. Auch die Längsachse A liegt in der Trennebene T. Entsprechend erstreckt sich die Trennebene T in Längsrichtung L und vorliegend auch in y-Richtung Y. In der hier gezeigten Ausgestaltung weist die Gießform G eine elliptische Außenkontur 52 (Ellipse) auf, mit einer kleinen Halbachse 54, welche in der Trennebene T liegt. Die große Halbachse 56 der Außenkontur 52 verläuft dann senkrecht zur Trennebene T. Die Außenkontur 52 ergibt sich im Querschnitt senkrecht zur Längsachse A betrachtet. Eine solche Außenkontur 52 hat zur Folge, dass die Gießform G senkrecht zur Trennebene T breiter ist. Der Leitungsstrang 4 läuft aufgrund der Rippen 18, 20 aus der Trennebene T heraus, die entsprechenden Windungen aufgrund des gewundenen, mäanderförmigen Pfads P liegen in einer Ebene senkrecht zur Trennebene T (siehe 6). Die Rippen 18, 20 stehen somit jeweils mit deren Enden auf der Trennebene T. Ein jeweiliger Bauch der Rippen 18, 20liegt entsprechend auf der großen Halbachse 56. Durch diese Ausgestaltung sind die Rippen 18, 20 entsprechend massiv und stabil ausgeführt, zugleich wird in Richtung der großen Halbachse 56 auch Raum für den gewundenen, mäanderförmigen Pfad P des Leitungsstrangs 4 geschaffen.
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Das Dichtmaterial ist vorliegend ein Polyurethan (PUR oder PU). Das verwendete Polyurethan ist bei der Verarbeitung, d.h. beim Einfüllen, sehr dünnflüssig, sodass bereits beim Einfüllen eine Abdichtung der Gießform G erforderlich ist, speziell auch eine Längsabdichtung. Die hier vorgestellte Gießform G ermöglicht die Verwendung eines solchen Polyurethans als Dichtmaterial. Auf eine zusätzliche Abdichtung der Gießform G mittels eines zweiten Dichtmaterials wird verzichtet. Die Gießform G ist alleinig aufgrund der Gestaltung der beiden Schalenteile 8, 10 und deren Zusammenwirken mit dem Leitungsstrang 4 bereits ausreichend dicht. Auch am Leitungsstrang 4 sind keine zusätzlichen Dichtungen oder dergleichen angebracht.
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Die beiden Schalenteile 8, 10 sind vorliegend aus einem Werkstoff gefertigt, welcher härter ist als das Dichtmaterial, speziell härter als das Dichtmaterial in ausgehärtetem Zustand. Vorliegend sind die beiden Schalenteile 8, 10 aus einem bei Raumtemperatur harten Kunststoff gefertigt. Die Tülle 2 ist somit abgesehen von dem Dichtmaterial (Dichtkörper 12) insgesamt steif oder statisch.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Tülle
- 4
- Leitungsstrang
- 6
- Formwerkzeug
- 8
- erstes Schalenteil
- 10
- zweites Schalenteil
- 12
- Dichtkörper
- 14
- Hohlraum
- 16
- Einlassöffnung
- 18
- erste Rippe
- 20
- zweite Rippe
- 22
- Leitungsöffnung
- 24
- Endabschnitt
- 26
- Mittenabschnitt
- 28
- Innendichtung
- 30
- Außendichtung
- 32
- Auslassöffnung
- 34
- umlaufende Nut
- 36
- Zufuhrkanal
- 38
- Formraum
- 40
- Flansch
- 42
- Rohr
- 44
- Vorderseite
- 46
- Stirnfläche
- 48
- Nut
- 50
- Feder
- 52
- Außenkontur
- 54
- kleine Halbachse
- 56
- große Halbachse
- A
- Längsachse
- G
- Gießform
- L
- Längsrichtung
- P
- Pfad
- Q
- Pfeil (Pfad des Dichtmaterials)
- S1
- Zusammensetzen
- S2
- Einfüllen
- S3
- Aushärten
- T
- Trennebene
- X
- x-Richtung
- Y
- y-Richtung