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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Brennstoffsystemkomponenten
und insbesondere auf Kunststoffstrukturen wie Brennstoffbehälter und dergleichen,
die unter Verwendung von Blasformstrukturen hergestellt werden können. Insbesondere bezieht
sich die Erfindung auf ein Verfahren und eine Struktur, um ein Flanschelement
zu erzeugen, das verwendet werden kann, um das Durchdringen von Kohlenwasserstoffdampf
durch das Flanschelement zu verhindern.
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Hintergrund
der Erfindung
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Kohlenwasserstoff
enthaltende Brennstoffe wie Benzin stellen die am häufigsten
verwendete Energiequelle für
Verbrennungsmotoren dar. Benzin muss vom Fahrzeug mitgeführt werden,
gewöhnlich in
einem Treibstoffbehälter.
Bis dato wurden diese Benzintanks aus Metall hergestellt. In der
letzten Zeit konzentrierten sich aber Arbeiten auf die Herstellung von
Benzintanks aus Kunststoffharzen, typischerweise Polyethylen. Polyethylen
ist ein Material, das für die
Herstellung von Brennstoffsystemkomponenten wie Tanks sehr gut geeignet
ist, da es unter Verwendung von Blasformverfahren leicht und gut
formbar ist. Es wurde aber festgestellt, dass Brennstoffdampf durch
die Wand einer Brennstoffsystemkomponente wie z.B. eines Treibstofftanks
hindurchdringen kann, wenn die Wand nur aus Polyethylen allein hergestellt wurde.
Um somit geeignete undurchdringende Eigenschaften bereitzustellen,
wurden komplexere Wandstrukturen für solche Brennstoffsystemkomponenten
entwickelt. In der US-Patentanmeldung Nr. 09/192.295 der Erfinder
der vorliegenden Erfindung, die am 17. November 1998 eingereicht
wurde, ist eine Diskussion einer mehrlagigen Treibstoffrohrleitung
umfasst. Solche Rohrleitungen werden leicht unter Verwendung von
Blasformverfahren hergestellt.
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Es
wurde nun bewiesen, dass aus Kunststoff geformte Benzintanks kommerziell
akzeptabel sind, nachdem einige Mittel zur Steuerung der Durchdringung
darin aufgenommen wurden. Typischerweise kann die Durchdringung
mithilfe von Sperrschichten wie einer Schicht aus Ethylenvinyl-Alkohol-Copolymer
(EVOH) gesteuert werden, wobei diese Schicht in einem mehrlagigen
Vorformling und der Wandstruktur aufgenommen ist. Gewöhnlich wird
ein Klebmittel an beiden Seiten der EVOH-Sperrschicht aufgebracht,
wenn die Sperrschicht vom Extrusionskopf extrudiert wird, um die
EVOH-Schicht dadurch anzukleben. Gewöhnlich befestigt der Klebstoff
die EVOH-Schicht an einer Außenschicht
des Polyethylens sowie einer Innenschicht des Polyethylens. Entweder
eines oder beide Polyethylen-Materialien können entweder ein reines Material
oder einen Ausschuss von ausgeschliffenem Polyethylenmaterial oder
eine Kombination der zwei umfassen. Erfordern die Bedingungen dies,
so kann die Innenschicht der Brennstoffsystemkomponente ebenfalls
modifiziert werden, so dass sie Elektrizität leiten kann. Dies hilft dabei,
eine elektrischen Weg zu finden, um die statische Elektrizität, die in
dem oder um den in der Brennstoffsystemkomponente gespeicherten
Brennstoff erzeugt werden könnte,
abzuleiten. Alle verschiedenen Schichten werden gleichzeitig durch
einen Vielkanal-Extrusionskopf
extrudiert, um einen Vorformling zu erhalten, der sofort geformt
werden kann.
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Im
Blasformverfahren wird ein Vorformling von einem Extrusionskopf
extrudiert. Der Vorformling wird gewöhnlich vertikal vom Extrusionskopf
hängen gelassen,
wenn die richtige Menge des Vorformlings, um den erwünschten
Teil herzustellen, extrudiert wird. Der Vorformling wird zwischen
den offenen Abschnitten einer Blasform angeordnet. Die Blasform wird
daraufhin um den Vorformling herum geschlossen, und der Vorformling
wird abgequetscht. Eine herkömmliche
Struktur, gewöhnlich
eine Blasformnadel, durchsticht die Wand des Vorformlings und wird in
das Innere des Vorformlings unter Druck eingeführt, wobei Gas unter Druck
eingeblasen wird. Der Vorformling, der zu diesem Zeitpunkt heiß und noch immer
ziemlich flüssig
ist, wird nach außen
hin ausgedehnt, und die Gestalt des Hohlraums in der Blasform bestimmt
die äußere Konfiguration
des blasgeformten Teils.
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Unter
Verwendung der obig ausgeführten Blasformtechniken
und der Technologie der Aufnahme einer Sperrschicht können Brennstoffsystemkomponenten
hergestellt werden, die Sperrschichten enthalten, welche das Durchdringen
von Kohlenwasserstoffdämpfen
bedeutend hemmen. In vielen Fällen können aber
auch andere Brenn stoffsystemkomponenten an Elementen wie Benzintanks
befestigt werden. Viele Benzintanks weisen Rohranschlussstutzen,
Flansche oder solche Elemente auf, die am Tank befestigt sind, um
auf diese Weise den Tank mit den Rohrleitungen, Dampfrückkehrleitungen
und dergleichen zu verbinden. Diese anderen Brennstoffsystemkomponenten
werden daraufhin am Benzintank befestigt, wobei sie gewöhnlich eine Öffnung umgeben, so
dass eine Fluidkommunikation mit dem Inneren des Tanks ermöglicht wird.
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Obwohl
Polyethylen leicht formbar ist, weiß man, dass sich Polyethylen
unter Belastung verbiegt und kriechdehnt. Somit vollzieht das Polyethylen-Material
mit der Zeit unter der durch die Rohrklemme induzierten Belastung
eine Kriechdehnung, wenn ein Schlauch oder eine ähnliche Komponente an der unterliegenden
Polyethylen-Komponente mithilfe einer Schlauchklemme oder dergleichen
befestigt wird. Dies führt
schließlich
zu einem möglichen
lockeren Sitz zwischen dem Rohranschlussstutzen und der über dem
Rohranschlussstutzen befindlichen Rohrleitung. Dieses Problem wurde
im US-Patent Nr. 5.443.098 Rasmussen erkannt. Im Rasmussen Patent
wurde vorgeschlagen, dass ein Abschnitt, an welchem eine Rohrleitung
befestigt werden soll, aus einem Material wie Polyamid hergestellt
wird, das über
eine viel größere Beständigkeit
gegen Kriechdehnung verfügt.
Während
dies zwar das Problem der Kriechdehnung löst, stellt sich ein weiteres
Problem. Polyamid kann nicht leicht direkt am Polyethylen angeschweißt werden.
Um die Komponente auf Polyamid-Basis an den Brennstofftank anzupassen, schlägt das Rasmussen
Patent vor, dass der Rohranschlussstutzen aus einer zweiteiligen
Struktur hergestellt wird. Der zweite Teil der Struktur besteht
laut Rasmussen Patent aus einem nicht-verstärkten modifizierten Polyethylen.
Das modifizierte Polyethylen-Produkt
bildet mit dem Polyamid eine Diffusionsbindung und kann auch an
die Außenschicht
eines Treibstofftanks aus Polyethylen angeschweißt werden. Es können auch
andere Komponenten an einem Treibstofftank unter Verwendung einer
solchen Polyethylen- oder modifizierten Polyethylenschicht, die ausgewählt wird,
um das Schweißen
der Tankstruktur zu vereinfachen, befestigt werden. Gewöhnlich liegt
die Form der Komponente für
das Schweißen
in der Natur eines Flanschelement. Ist die Kriechdehnung in der
bestimmten Komponente nicht von Bedeutung, so kann das gesamte Element
aus einem modifizierten Element hergestellt werden, oder der Flansch
kann an einem Element aus einer anderen Substanz befestigt werden.
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Der
Flansch aus Polyethylen oder modifiziertem Polyethylen stellt einen
anderen Weg für
die Durchdringung des Brennstoffsdampf bereit. Während Polyamid-Produkte von Natur
aus zufriedenstellende Eigenschaften der Brennstoffdampfdurchdringung
zeigen, stellen Flanschelemente, die gemeinsam mit Polyamid enthaltenden
Produkten verwendet werden können,
eine mögliche
Auswegroute für die
Brennstoffdämpfe
dar, die durch den Flansch hindurchdringen.
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Es
wäre somit
erwünscht,
eine Brennstoffsystemkomponente zu erzeugen, die ein Flanschelement
aufweist, das dabei hilft, das Durchdringen von Brennstoffdampf
aus einem Brennstofftanksystem zu verhindern. Ein solches Flanschelement
könnte
somit gemeinsam mit Brennstofftanks und anderen Komponenten oder
Abschnitten von Komponenten verwendet werden, die ansonsten über ausreichende oder
akzeptable Eigenschaften der Brennstoffdampfhemmung verfügen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß eines
Aspekts der Erfindung umfasst eine Brennstoffsystemkomponente einen
Körperabschnitt
und ein Flanschelement, wobei das Flanschelement an einem Ende des
Körperabschnitts
befestigt ist, um die Brennstoffsystemkomponente an einer anderen
Brennstoffsystemkomponente zu befestigen, wobei das Flanschelement
eine geschlossene Wand aufweist, die Wand eine Innenfläche aufweist, die
Innenfläche
der Wand eine Innenöffnung
definiert, die Wand auch eine Außenfläche und erste und zweite Enden
aufweist, gekennzeichnet dadurch, dass die Wand zumindest eine erste
Polymerschicht, eine zweite Polymerschicht und eine zwischen der ersten
und zweiten Polymerschicht angeordnete Sperrschicht aufweist, und
worin die Sperrschicht so ausgebildet ist, dass sie die Innenöffnung umgibt
und sich vom ersten Ende zum zweiten Ende erstreckt, und worin die
Sperrschicht so ausgebildet ist, dass sie im Wesentlichen das Durchdringen
von Kohlenwasserstoffdampf durch die Wand von der Innenfläche zur
Außenfläche verhindert.
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Der
Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Ende ist kleiner als
die minimale Breite des Flanschelements.
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In
einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst die Erfindung ein Verfahren
zur Herstellung einer Brennstoffsystemkomponente mit einem Körperabschnitt
und einem Flanschelement, das eine Sperrschicht aufweist, um das
Strömen
von Kohlenwasserstoffdampf durch diese hindurch zu verhindern, gekennzeichnet
dabei durch die folgenden Schritte:
- (a) das
Ausbilden eines Körperabschnitts
mit einem inneren Durchlass,
- (b) das Ausbilden eines mehrlagigen Vorformlings, wobei der
Vorformling zumindest eine erste Polymerschicht, eine zweite Polymerschicht
und eine Sperrschicht umfasst, worin die Sperrschicht zwischen der
ersten und der zweiten Schicht angeordnet ist
- (c) das Ausweiten des Vorformlings, um ein Rohr mit einer Achse,
einer Breite "w" und einer Wand auszubilden,
wobei eine Wand eine Innenöffnung definiert,
die sich axial entlang des Rohrs erstreckt, und
- (d) das Schneiden des Rohrs im Allgemeinen quer zur Achse, um
ein Flanschelement auszubilden, und
- (e) das Befestigen eines Endes des Flanschelements am Körperabschnitt
mit der Innenöffnung
in Überdeckung
mit dem inneren Durchlass.
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Die
Rohrwand definiert eine Innenöffnung, die
sich axial entlang des Rohrs erstreckt.
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In
einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst die Erfindung eine Brennstoffsystemkomponente,
die einen Körperabschnitt
und ein Flanschelement umfasst, wobei das Flanschelement an einem
Ende des Körperabschnitts
befestigt ist, um die Brennstoffsystemkomponente an einer anderen
Brennstoffsystemkomponente zu befestigen, wobei das Flanschelement
eine geschlossene Wand aufweist, die Wand eine Innenfläche aufweist,
die Innenfläche
der Wand eine Innenöffnung
definiert, die Wand eine Außenfläche und
erste und zweite Enden aufweist, gekennzeichnet dadurch, dass die
Wand aus einem Material besteht, das sich vom ersten Ende zum zweiten
Ende erstreckt, und das Material so ausgebildet ist, dass es das
Durchdringen von Kohlenwasserstoffdampf durch dieses verhindert,
und das Material eine Pelletmischung aus Nyloncopolymeren mit einem
Nylonkleber und hochverdichtetem Polyethylen ist.
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Das
Material enthält
eine von Natur aus gegebene Sperreigenschaft, so dass das Strömen von Kohlenwasserstoffdämpfen hindurch
gehemmt wird.
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In
einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst die Erfindung ein Verfahren
zur Herstellung einer Brennstoffsystemkomponente mit einem Körperabschnitt
und einem Flanschelement mit einer Sperre, um das Strömen von
Kohlenwasserstoffdampf hindurch zu verhindern, gekennzeichnet dabei
durch die folgenden Schritte:
- (a) das Ausbilden
eines Körperabschnitts
mit einem inneren Durchlass,
- (b) das Ausbilden eines Vorformlings, wobei der Vorformling
ein durch Thermoformung formbares Material umfasst, worin das Material
eine Pelletmischung aus Nyloncopolymer und Kleber ist, so dass das
Material im Wesentlichen das Hindurchströmen von Kohlenwasserstoffdampf
verhindert,
- (c) das Ausweiten des Vorformlings, um ein Rohr mit einer Achse
auszubilden, wobei das Rohr eine Wand aufweist und die Wand eine
Innenöffnung definiert,
die sich axial entlang des Rohrs erstreckt, und
- (d) das Schneiden des Rohrs im Allgemeinen quer zur Achse, um
ein Flanschelement auszubilden, und
- (e) das Befestigen eines Endes des Flanschelements am Körperabschnitt
mit der Innenöffnung
in Überdeckung
mit dem inneren Durchlass.
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Das
Flanschelement weist von Natur das Merkmal einer Sperrschicht zum
Verhindern des Hindurchströmens
von Kohlenwasserstoff auf. Das Material weist von Natur aus eine
Sperreigenschaft aus. Die Rohrwand definiert eine Innenöffnung,
die sich axial entlang des Rohrs erstreckt.
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Beschreibung
der Zeichnungen
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Weitere
und andere Aspekte der Erfindung können nunmehr aus der folgenden
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung gewonnen
werden, in welchen:
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1 im
Querschnitt ein Brennstoffsystem darstellt, das aus einem Brennstofftank
und einer Brennstoffsystemkomponente, die am Brennstofftank befestigt
ist, besteht;
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2 ein
Flanschelement zeigt, das ein Abschnitt der in 1 dargestellten
Brennstoffsystemkomponente ist;
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3 eine ähnliche
Ansicht wie 2 ist, jedoch eine andere Form
eines Flanschelements, das gemäß der Erfindung
hergestellt wurde, zeigt;
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4 eine ähnliche
Ansicht wie 2 ist, jedoch noch eine andere
Form eines Flanschelements gemäß der Erfindung
darstellt;
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5 eine
Form und einen Vorformling zum Herstellen eines Flanschelements
der 2 zeigt;
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6 einen
Querschnitt durch das Produkt aus dem Vorformling und der in 5 dargestellten Form
zeigt;
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7 einen
Querschnitt durch das Flanschelement der 2 zeigt;
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8 ein
alternatives Formsystem für
die Herstellung eines Flanschelements der 2 darstellt;
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9 einen ähnlichen
Querschnitt wie 1 zeigt, der eine andere Form
eines Flanschelements darstellt.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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In 1 umfasst
das Brennstoffsystem 10 einen Brennstofftank 12,
wobei ein Abschnitt dessen in 1 dargestellt
ist, sowie eine Brennstoffsystemkomponente 14. Die Brennstoffsystemkomponente 14 ist
ein Rohranschlussstutzen, der verwendet werden kann, um eine Rohrleitung
für die
Kommunikation mit dem Inneren des Tanks 12 zu befestigen.
Der Tank 12 umfasst eine Öffnung 16 durch die
Tankwand. Die Brennstoffsystemkomponente 14 umfasst ein
Flanschelement 18 und einen Körperabschnitt 20.
Der Körperabschnitt 20 endet
in einem Muffenende 22 und umfasst eine Montagerippe 24.
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Die
Brennstoffsystemkomponente 14 umfasst einen inneren Durchlass 26,
um für
eine Kommunikation zwischen dem Inneren des Brennstofftanks 12 und
dem Muffenende 22 der Brennstoffsystemkomponente zu sorgen.
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Der
Körperabschnitt 20 der
Brennstoffsystemkomponente 14 kann günstigerweise aus einem Material
mit guten Eigenschaften der Kriechdehnung hergestellt werden. Solche
Materialien können
Nylons und andere Polyamide und ähnliche
Produkte umfassen. Wird eine Rohrleitung am Muffenende 22 befestigt,
so kann die Rohrleitung über
die Montagerippe 24 gedrückt werden. Danach kann eine
Einfassungs-Klemme
verwendet werden, um die Rohrleitung an das Muffenende der Brennstoffsystemkomponente 14 zu
klemmen. Gewöhnlich
kann das Material, aus dem der Körperabschnitt 20 der
Brennstoffsystemkomponente 14 hergestellt wird, nicht leicht an
den Außenschichten
des Brennstofftanks 12 angeschweißt werden. Dennoch kann das
Material, aus dem der Körperabschnitt 20 der
Brennstoffsystemkomponente 14 hergestellt wird, über ausreichende Sperreigenschaften
verfügen,
so dass im Durchlass 26 vorhandener Kohlenwasserstoffdampf
nicht durch die Wand des Gehäuses 20 oder
wenn schon, dann nur in akzeptablen kleinen Mengen, hindurchdringen kann.
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Um
das Durchdringen von Brennstoffdampf durch die Wand des Brennstofftanks 12 zu
verhindern, umfasst die Wand eine Sperrschicht 30. Die Sperrschicht 30 kann
aus EVOH oder ähnlichen Sperr-Verbindungen
hergestellt sein. Gewöhnlich umfasst
die Sperrschicht 30 eine innere Klebeschicht 32 und
eine äußere Klebeschicht 34.
Die Klebeschichten 32, 34 werden verwendet, um
den Kleber an der inneren Polyethylenschicht 36 bzw. an
der äußeren Polyethylenschicht 38 zu
befestigen. Somit kann die Wand des Tanks 12 fünf Materialschichten enthalten.
Bei Bedarf kann der Tank noch zusätzliche Schichten enthalten.
Gewöhnlich
werden die Innenschicht 36 und die Außenschicht 38 aus
Polyethylen hergestellt. Das Polyethylen kann entweder ein reines
Material oder ein wiedergeschliffenes Ausschussmaterial oder ein
Gemisch dieser Materialien sein. Zusätzlich dazu kann die Innenschicht 36 für die Brennstoffsystemkomponenten
eine innerste Schicht enthalten, die elektrisch leitend ist, wenn
dies erwünscht
ist, um den Aufbau statischer Elektrizität zu verhindern.
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Das
Flanschelement 18 kann aus Polyethylen oder einem modifizierten
Polyethylen bestehen. Das Flanschelement 18 kann am Körperabschnitt 20 der
Brennstoffsystemkomponente 14 vor der Befestigung der Brennstoffsystemkomponente 14 am
Tank befestigt werden. Alternativ dazu kann die Brennstoffsystemkomponente 14 so
zusammengebaut werden, dass zuerst das Flanschelement 18 an
der Wand des Tanks 12 befestigt und danach der Körperabschnitt 20 am
Flanschelement 18 angeschweißt wird.
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Wurde
die Brennstoffsystemkomponente 14 an der Wand des Tanks 12 befestigt,
so befindet sich der Durchlass 26 in Überdeckung mit der Öffnung 16, um
das Ein- und Ausfließen
von flüssigen
Brennstoffen und Dämpfen
zu ermöglichen.
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Dämpfe werden
durch die Sperrschicht 30 daran gehindert, durch die Tankwand
einzutreten. Die Natur des Materials, aus welchem der Körperabschnitt 20 hergestellt
wird, verhindert, dass Dämpfe durch
den Körperabschnitt 20 der
Brennstoffsystemkomponente 40 hindurchgehen. Das Flanschelement 18 stellt
aber einen möglichen
Weg dar, durch welchen die Kohlenwasserstoffdämpfe hindurchgehen können. In
Vorrichtungen nach dem Stand der Technik können solche Brennstoffsystemdämpfe direkt durch
das Polyethylen oder modifizierte Polyethylen eines Flanschelements
hindurchgehen.
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Um
einen solchen Strom von Kohlenwasserstoffdämpfen zu verhindern, umfasst
das Flanschelement 18 eine Sperrschicht.
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Gewöhnlich hat
das Flanschelement 18 die Form einer Uterleg-Scheibe. Aus
dem Bezug zu den 2 und 7 ist zu
beobachten, dass das Flanschelement 10 eine geschlossene
Wand 50 aufweist. Die geschlossene Wand 50 weist
eine Innenfläche 52 auf.
Die Innenfläche 52 definiert
eine Innenöffnung 54.
Die Wand 50 weist eine Außenfläche 56 auf. Zusätzlich dazu
weist die Wand 50 ein erstes Ende 60 und ein zweites
Ende 52 auf (siehe 7).
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Aus
dem Bezug zu den 2 und 7 ist zu
beobachten, dass der Abstand d1 zwischen
dem ersten und dem zweiten Ende der Wand 50 viel kleiner
als der Durchmesser der in 2 als w1 dargestellten Unterleg-Scheibe 18 ist.
Da das Flanschelement 18 die Form einer Unterleg-Scheibe
aufweist und die Außenfläche 56 im
Wesentlichen zylindrisch ist, ist die Dimension w1 ein
Durchmesser und bei jedem Punktum die Fläche 56 herum konstant.
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Gemäß dieser
Erfindung ist es nicht erforderlich, eine Unterleg-Scheibe in der
Form zweier zylindrischer Wände 52 und 56 aufzuweisen.
Wie dies in 3 dargestellt ist, umfasst eine
Unterleg-Scheibe 118 eine geschlossene Wand 150 mit
einer Innenfläche 152 und
einer Außenfläche 156.
Die Fläche 152 definiert
eine Öffnung 154,
die im Wesentlichen kreisförmig
ist. Die Fläche 156 definiert
eher eine elliptische denn eine zylindrische Struktur, wie dies
für das Flanschelement 18 in 2 dargestellt
ist. In der durch die Außenfläche 156 der
Wand 150 gebildete Ellipse ist die minimale Breite als
w2 dargestellt.
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4 zeigte
eine andere Form des Flanschelements 218. Das Flanschelement 218 besitzt
eine Wand 250, die eine Innenfläche 252 und eine Außenfläche 256 aufweist.
Die Form der Außenfläche 256 ist
schematisch als geometrische Freiformgestalt gezeigt. Die Innenfläche 252 definiert
eine Öffnung 254. Die
Konfiguration der Fläche 256 ist
nicht beschränkt, sie
verläuft
gemäß dieser
Erfindung und kann jede andere Fläche haben, die in einem Formverfahren praktisch
hergestellt werden kann. Somit kann die Fläche 256 bei Bedarf
jede beliebige Konfiguration zeigen. Mit einer solchen unregelmäßigen Form
ist eine minimale Breitenlinie als w3 dargestellt,
welche die kürzeste
gerade Linie ist, die durch den Mittelpunkt der Öffnung 254 verläuft und
deren Enden an der Fläche 256 enden.
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Die
Dimension d1 kann dieselbe für alle in 2, 3 und 4 dargestellten
Flanschelemente sein. In all diesen Fällen ist der Abstand d1 zwischen dem ersten und dem zweiten Ende
des Flanschelements kleiner als die minimale Breite des Flanschelements.
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Die
in 2 dargestellten Flanschelemente 18, 118 und 218 können in
einem Blasformverfahren hergestellt werden. Die wesentlichen Elemente
eines Blasformverfahrens sind in 5 veranschaulicht. Im
Blasformverfahren gibt es eine Blasform 70, die aus komplementären Formhälften 72 und 74 besteht. Die
Formhälften 72 und 74 weisen
jeweils einen Hohlraum 76 bzw. 78 auf. Schließen sich
die Formhälften 72 und 74,
so werden der Hohlraum 76 und der Hohlraum 78 miteinander
in Überdeckung
gebracht, um sich über
einem Vorformling zu verschließen.
In 5 wurden die Formhälften 72 und 74 jeweils
um 90° um
ihre gewöhnliche
Position gedreht, um die Hohlräume 76 und 78 darzustellen.
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Der
Vorformling 80 kann von einem mehrlagigen Extrusionskopf
extrudiert werden. . Der Vorformling hängt dann vertikal vom Extrusionskopf,
die Form 70 ist um den Vorformling geschlossen, und der Vorformling
wird durch ein Einblasgas, das in das Innere des Vorformlings durch
eine Nadel oder eine ähnliche Öffnung eingeführt wird,
ausgeweitet. Wird die Form geöffnet,
so wird eine rohrförmige
Formstruktur mit einer erwünschten
Innen- und Außenkonfiguration
erzeugt. Das Produkt ist in 6 dargestellt.
Das geformte Produkt 82 weist eine mehrlagige Wand 84 und
eine Innenöffnung 85 auf.
Die Öffnung 85 weist
ebenso eine allgemeine Achse 86 auf, die sich in Längsrichtung
des Produkts 82 erstreckt. Die Wand 84 des Produkts 83 umfasst
eine Sperrschicht 88, eine innere Klebeschicht 90,
eine äußere Klebeschicht 92,
eine innere Polymerschicht 94 sowie eine äußere Polymerschicht 96.
Die Polymerschichten 94 und 96 können aus
demselben Material oder aus verschiedenen Materialien hergestellt
werden. Gewöhnlich
ist das Polymermaterial der Schichten 94 und 96 ein
Material, das an die Außenschicht 38 eines
erwünschten
. Brennstofftanks angeschweißt
werden kann. Zusätzlich
dazu kann das Material der Schichten 94 und 96 an
das Material des Körperabschnitts 20 der
Brennstoffsystemkomponente 14 angeschweißt werden.
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Um
das Flanschelement 18 aus dem Produkt 82 zu erzeugen,
wird das Produkt in eine Richtung geschnitten, die im Wesentlichen
quer zur Achse 86 liegt. Der Schnitt ist in 6 durch
die strichlierten Linien 98 und 100 dargestellt.
Wie dies in 6 gezeigt ist, kann das Formprodukt 82 eine
Länge aufweisen,
die beträchtlich
länger
als die in 7 dargestellte Dimension d1 ist. Somit kann das Formprodukt 82 in
eine Vielzahl von Flanschelementen 18 geteilt werden, indem
eine Reihe von Flanschelementen 18 aus dem Formprodukt 82 geschnitten
wird.
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Wird
das Flanschelement 18 aus dem Formprodukt 82 geschnitten,
so entspricht die mehrlagige Struktur der in 7 dargestellten
mehrlagigen Struktur. Somit weist das in 7 dargestellte
Flanschelement 18 eine Sperrschicht 88 auf, die
sich vom Ende 60 des Flanschelements 18 den gesamten Weg
bis zum anderen Ende 62 des Flanschelements 18 erstreckt.
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Wird
das Flanschelement 18 am Tanks 12 befestigt, wie dies in 1 dargestellt
ist, so gibt es eine Sperrstruktur in der Form der Sperrschicht 88, die
sich in 1 vertikal zwischen der Außenschicht 38 der
Tankwand und dem Material des Körperbschnitts 20 der
Brennstoffsystemkomponente 14 erstreckt. Dadurch wird das
Hindurchströmen
von Kohlenwasserstoffdampf durch das Flanschelement 18 verhindert.
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Durch
das Blasformverfahren wird, wie dies bereits ausgeführt wurde,
ein Vorormling erzeugt, der eine dimensional genaue Außenfläche aufweist.
Die Toleranz für
die Konfiguration der Innenwand eines Blasformprodukts ist nicht
so genau wie jene für
die Außenwand.
Demgemäß können, während das
zuvor beschriebene Blasformverfahren einen ausreichend genauen Flansch
für dieselben
Zwecke herstellen kann, die Position, die Konfiguration und die Dimension
der Öffnung 54,
welche durch die Fläche des
ersten Endes 52 gebildet wird, unter gewissen Umständen eine
genaue Position erforderlich machen. Dies kann insbesondere dann
der Fall sein, wenn eine Öffnung
in einem Brennstofftank der Öffnung 54 im
Flansch ziemlich genau entsprechen muss, oder in anderen Fällen, wenn
die Öffnung 54 im
Flansch der inneren Verrohrung oder der Rohrleitung des Körperabschnitts 20 der
Brennstoffsystemkomponente 14 relativ genau entsprechen
muss. In solchen Fällen
können
die von Natur aus gegebenen Begrenzungen der Genauigkeit des Blasformverfahrens
nicht ausreichend sein.
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8 zeigt
eine Maschine, die für
die Herstellung ähnlicher
Produkte verwendet wird, und etwas darstellt, das gewöhnlich als
Profilextrusionssystem bezeichnet wird. Solche Maschinen sind von Herstellern
wie HPM Corporation erhältlich.
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In
einem typischen Profilextrusionsvorgang besteht die Maschine aus
einem Extruder 400. Der Extruder 400 umfasst einen
Extruderkopf 402. Der Extruder 400 und der Extruderkopf 402 können einen mehrlagigen
Vorformling erzeugen, wie er im Wesentlichen zuvor beschrieben wurde.
Der im Extruder 400 erzeugte Vorformling wird aber eher
horizontal als vertikal extrudiert. Der Extrusionskopf führt den heiß extrudierten
Vorformling in einen Vakuumtank 406 zu. Der Vakuumtank 406 umfasst
eine Kammer, die das Äußere des
extrudierten Vorformlings eng umfasst. Ein Vakuum wird auf den Vorformling
angelegt, wenn der Vorformling entlang des Vakuumtanks gezogen wird.
Der negative auf die Außenfläche des Vorformlings
wirkende Druck weitet somit den Vorformling aus, so dass dieser
die danach durch die Form innerhalb des Vakuumtanks definierte äußere Konfiguration
annimmt. Indem der äußere Vakuumdruck
auf die Außenfläche des
Vorformlings sorgfältig
und genau gesteuert wird, wird eine viel genauere Steuerung der
Wanddicke des ausgeweiteten Vorformlings erreicht. Dies wiederum
bedeutet, dass die Endposition und -dimension der Innenöffnung 54 in dieser
Art der Vorrichtung viel genauer bestimmt werden kann. Nach dem
Ausweiten wird der Vorformling in einer Kühlkammer 408 abgekühlt.
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Weist
die Endkonfiguration des extrudierten Vorformlings im Wesentlichen
die Form eines Zylinders auf, so können ein kontinuierliches Extrusions- und
Expansionsprojekt verwendet werden. Das Ergebnis eines solchen Vorgangs
ist ein ausgeweiteter und ausgehärteter
End-Vorformling, der dem in 6 dargestellten
Produkt 82 ähnlich
ist, aber eine unendliche Länge
aufweist. Das Produkt 82a, das aus der in
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8 dargestellten
Vorrichtung austritt, kann daraufhin in eine Richtung geschnitten
werden, die im Wesentlichen quer zu seiner Achse liegt, wie dies
bereits zuvor in Verbindung der in 5 ausgeführten Vorrichtung
erklärt
wurde.
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Es
ist zu beobachten, dass das Flanschelement 18 eine Dimension
d1 aufweist, die in Verwendung wirksam die
Dicke des Flansches ist, die viel kleiner als der Durchmesser oder
die Minimalbreite w des Flanschelements ist. Ungeachtet der Tatsache, dass
das Element in seiner Dicke d im Vergleich zur Breite w relativ
klein ist, gibt es eine Sperrschicht, die aufgenommen wurde und
wirksam das Strömen
von Kohlenwasserstoffdämpfen
radial von der Innenöffnung 54 nach
außen
zur Außenfläche 56 des
Flanschelements 18 hin blockiert.
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Die
Form der Außenwand 56 ist
durch diese Erfindung nicht beschränkt und kann jede beliebige Gestalt
sein, die herkömmlicherweise
in einem Formpressvorgang gebildet werden kann. Ähnlich können auch Lage und Konfiguration
der Innenöffnung 54 eine
beliebige Form aufweisen, die in einem Formpressvorgang hergestellt
werden kann. Gibt es eine komplexe Außenform, wie dies anhand des
Flanschelements 218 in 4 dargestellt
ist, so kann die Konfiguration der Innenöffnung 254 in einigen
verschiedenen Aspekten abhängig
von der Wanddicke des Vorformlings und der Struktur innerhalb der
Form variieren, was dafür
sorgen kann, dass die Wanddicke an verschiedenen Abschnitten des
Formprodukts unterschiedlich ausgeführt ist.
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Das
Material, aus dem das Flanschelement hergestellt wird, ist gemäß der erforderlichen
Konstruktionsbeschränkungen
ebenfalls sehr variabel. Alle Materialien, die durch einen multiplen
Extrusionskopf gemeinsam mit einer Sperrschicht extrudiert werden
können,
können
verwendet werden. Die Klebeschichten sind abhängig von der Auswahl des Materials
für die
Sperrschicht und der Auswahl des Materials für die Polymerschichten nicht
unbedingt erforderlich. Kann nach der gemeinsamen Extrusion eine geeignete
Bindung auch thermisch erzeugt werden, so können die Kleber eliminiert
werden.
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Die
Dimension d1 ist ebenfalls variabel. Es kann
jede beliebige Höhe
an Material vom Formelement 82 geschnitten werden, um einen
Flansch mit einer installierten Dicke, die beliebige Konstruktionsbeschränkungen
zu erfüllen
hat, zu erzeugen.
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Der
hierin offenbarte Vorgang erzeugt ein Flanschelement, das im Vergleich
zu seiner Breite relativ dünn
ist und dennoch eine Sperrschicht umfasst, um zu verhindern, dass
Kohlenwasserstoffdampf entlang der Breite von einer Innenöffnung zur
Außenfläche des
Flanschelements hindurchströmt.
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9 zeigt
eine andere Ausführungsform
eines Flanschelements gemäß der Erfindung.
Es wurden ähnliche
Bezugsziffern in 9 für die Teile verwendet, die
auch in 1 verwendet wurden. Somit ist
die Brennstoffsystemkomponente 14a ein Rohranschlussstutzen,
der verwendet werden kann, um eine Rohrleitung für die Fluidkommunikation am
Inneren eines Tanks 12 zu befestigen. Die Brennstoffsystemkomponente 14a umfasst
ein Flanschelement 18a und einen Körperabschnitt 20.
Der Körperabschnitt 20 endet
in einem Muffenende 22 und umfasst eine Montagerippe 24.
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Der
Unterschied zwischen dem Flansch 18a der 9 im
Vergleich zum Flansch 18 der 1 besteht
in der Natur des Materials, aus welchem der Flansch hergestellt
wurde. Es wird nicht ein Film oder eine ähnliche Sperrschicht aus EVOH
eingebaut, sondern der Flansch 18a besteht aus einem Material, das
selbst eine Sperre darstellt und braucht somit kein viellagiges
Material zu sein. Materialien wie das von der Firma Dupont unter
der Markenbezeichnung SELAR RB verkaufte Harz, das nunmehr als Sperrharz
für Brennstofftanks
aus Kunststoff verwendet wird, ist für diesen Zweck verwendbar.
Das von Dupont verkaufte Sperrharz soll eine Pelletmischung aus einem
Nylon-Copolymer und einem rechtlich geschützten Kleber für Nylon
und hochverdichtetem Polyethylen sein. Das SELAR-Material bietet
das erforderliche Sperrverhalten, um Dampfemissionen durch den Flansch
zu verringern. Zusätzlich
dazu ist das SELAR Material mit Polyethylen und auch Nylon für das thermische
Schweißen
kompatibel.
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Das
Flanschelement 18a kann in einem ähnlichen Vorgang hergestellt
werden, wie er in den 5 und 8 dargestellt
ist. Ein Vorformling 80 kann extrudiert und ausgeweitet
werden. In diesem Fall ist der Vorformling kein mehrlagiger Vorformling sondern
ein einlagiger Vorformling. Wird der Vorformling gepresst, so wird
das rohrförmige
Element gebildet. Um den Flansch 118 auszubilden, wird
der Vorformling in eine Richtung quer zur allgemeinen Achse der Öffnung innerhalb
des Vorformlings geschnitten. Nachfolgende Schnitte in einen Vorformling
können verwendet
werden, um eine Vielzahl von Flanschelementen 118 zu bilden.
Wie in 9 dargestellt, kann das Flanschelement 118 nur
ein einzelnes Material mit den notwendigen Sperreigenschaften enthalten. Die
Erfindung ist aber nicht auf ein einzelnes Material beschränkt und
könnte
auch andere Materialien umfassen, die bei Bedarf koextrudiert werden.
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Für die Herstellung
der Brennstoffsystemkomponente 14a kann der Körperabschnitt 20 aus
einem Material erzeugt werden, das über den erwünschten Kriech-Widerstand oder
eine andere erwünschte
Eigenschaft verfügt.
Das Flanschelement 118 kann, da es ein modifiziertes Polyethylen-Material
ist, direkt an den Körperabschnitt 20,
der aus Nylon bestehen kann, angeschweißt werden. Zusätzlich dazu
kann das Flanschelement 118 direkt an die Polyethylen-Außenschicht 38 des
Brennstofftanks 12 angeschweißt werden.
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Verschiedene
andere Konfigurationen und Änderungen
können
an der Erfindung durchgeführt werden.
Die vorangegangene Ausführung
ist lediglich eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
und dient nur der Veranschaulichung und nicht der Beschränkung. Für den vollen
Schutzumfang der Erfindung sollte ein Bezug auf die angeschlossenen
Ansprüche
erfolgen.