预导管设备的制作方法

本实用新型涉及导管。该改善的轻量级空气导管可以在许多应用中使用，包括诸如但不限于汽车HVAC导管的恶劣环境。

背景技术：

传统上，泡沫空气导管可以使用板料(诸如使用双板料成型方法)形成。当对包括具有尖锐或圆角拐角的那些导管在内的复杂形状的导管进行成型时，这些导管的传统成型方式可能造成浪费大量材料。这是因为传统上复杂形状的一半形状是通过上部板料贡献给其最终形状，并且另一半形状是通过下部板料贡献给其最终形状。传统上，各个半部都是一体地且连续地成型的。

技术实现要素：

令人惊讶的是，已经发现半预导管(pre-duct)的形状不一定必须一体的且连续的从而足够耐久以在恶劣环境(例如汽车HVAC系统)中使用。这使得可以用仅一组泡沫板料就能制造出具有包括拐角的形状的更多导管。引入其中拐角可以起到枢纽作用的该缺口部，可以在热成型期间加固总体形状，使得最初的形状更像是“I”形而不是“L”形。简而言之，如果可以使泡沫板料大致形成“I”形而不是大致的“L”形，则可以使浪费最小化。更多东西可以被装配到单个板料上。在某些示例中，它可能减少大约10-15％的浪费，这可以在其中浪费源自不可回收泡沫(例如交联泡沫)的情况下特别有益。

在热成型之后，半预导管在一起成型，全预导管形状可以在缺口部或枢纽处折叠或弯折以与拐角形成通常“L”形。这使得在热成型期间对深冲压或拉伸的需要最小化。有利的是，通过在预导管设备中将缺口部用作枢纽，中空导管的壁厚可以保持基本上均匀。在没有缺口部时，热成型可能使得那些被设计成拐角的区域拉伸，由此使得导管的那些区域中的壁变薄。

缺口部可以被配置为包括机械紧固结构。这种结构可以提供触觉或听觉反馈以确认机械接合。而且，缺口部可以通过例如激光焊接加固。而且，在使用时，空气流可以使接合部的就位得到加固。

附图说明

图1示出了一个示例性的全预导管设备；

图2是通过折叠并使图1的全预导管设备的各部分接合以形成的示例性空气导管；

图3是在泡沫板料上具有缺口部的一个半预导管形状的布局；

图4示出了一个示例性的空气导管；

图5是具有缺口部和翼片的一个示例性的半预导管形状的俯视图；

图6是具有加固的接合部的一个示例性的空气导管的拐角的视图；

图7是具有加固的接合部的示例性空气导管的拐角的视图。

具体实施方式

本文的所有附图和示例是非限制性的；它们仅仅是附在本说明书结尾处的权利要求书的示例性重复和/或实施例。也可以预见到其它对结构、材料、方法步骤顺序、温度范围的修改。

参考图1，全预导管(full pre-duct)设备10已经被热成型为其三维形状。第一部分12通过缺口部(cut-out)18与第二部分14分开。第一部分12包括翼片16。该翼片16可以具有能够装配入第二部分14上的孔中的凸起。第二部分14具有装配入第一部分12内部的内壁17。也可以预见到其它的机械和/或化学附接型态和机理。

参考图2，空气导管20是通过对设备10进行折叠以使得第一部分12朝向第二部分14移动直至在该两部分之间形成机械连接而形成的。拐角26在接合部22处形成。注意，本文使用的术语“拐角”无需是锐角或90度角。拐角仅仅是一个用于描述在其总体形状中具有显著弯折的复杂形状的有用术语。

参考图3，其中示出了在泡沫板料上具有缺口部的半预导管形状30的布局。注意，本文所使用的术语“半”并不准确地指代通过材料量或表面积或体积测量的预导管形状的50％。而是，该术语为了方便在从两个板料形成的热成型示例中指代从一个板料形成的一部分是“一半”而从另一个板料形成的一部分是“一半”。这两半在热成型期间融合在一起并通过脊件连接在一起。根据具体导管的形状，一“半”中的材料量可以与另一“半”相同、更少或更多。

在由所例示的半预导管形状30制成的导管中，如果缺口部38位于部分32和34之间，则可以实现大约13％的材料节省。通过减少浪费实现的材料节省可以更多或更少，这取决于导管的形状。这在使用不可回收材料(例如交联泡沫)时可以是特别有利的。否则，只有较少的半预导管形状30能够装配在板料上。也就是，缺口部38允许通过更像“I”而不是“L”的形状进行热成型。尽管接合部被引入传统上被连续地制造的导管中，令人惊讶的是，该接合部在恶劣环境(例如汽车HVAC环境)中表现良好且耐久。

缺口部38通常具有原点(它可以起到枢纽的作用)和位于部分32和34之间的角度。根据将要成型的导管的形状，这个角度的度数可以变化。在一些示例中，缺口部38的角度可以低至5度或高至175度。更典型地，缺口部38的角度从大约10度到大约60度之间变化。

参考图4，示例性空气导管200被示出为具有拐角260。空气导管200是通过在拐角260处一起折叠全预导管设备的各部分成型的。从该空气导管的顶部一半和底部一半之间的脊件可以明显看出，该示例性全预导管设备是通过例如双板料加工热成型的。

参考图5，其示出了具有其两侧是部分120和140的缺口部180的示例性半预导管形状的俯视图。该缺口部180处或附近的部分120和140包括用于连接部分120和140以在拐角处形成接合部并且由此形成空气导管的机械结构。在此非限制性示例中，翼片140具有与互补接合结构174接合的齿。可以使用任何数量的连接机构，机械的或化学的，钩和环紧固器、卡扣件或简单地可滑动到孔中的凸起。结构是属于这一部分还是那一部分并不重要，只要连接机构连接相对的部件。

参考图6，其中示例性的空气导管200包括位于接合部处的机械连接件190。机械连接件190可以是在形成空气导管200时形成的机械连接件(它可以提供听觉或触觉反馈来使得折叠人员知道接合部已经形成)，或者也可以是为在形成空气导管200期间形成的接合部提供加固能力的附加机械设备。也就是，在一个示例中，用户可以在将第一全预导管设备朝向第二全预导管设备弯折的足够远以待建立凸起/孔连接或其他连接时，感觉到和/或听到正在形成机械接合部。

参考图7，示例性空气导管200包括拐角260。提供了示例性加固机构。一个这种机构是利用空气导管自身。也就是，通过导管的空气流在朝向将该部分在互补部分内部保持在位的方向移动。其他示例是位于290的栓锁，它或者与泡沫一体地形成或者附加在其上，或者可以是焊点，例如在焊接线295处所指示的。

示例性空气导管可以包括多种材料中的任何一种，包括塑料例如热塑、热凝塑料和泡沫材料。示例性塑料可以包括聚乙烯和/或聚丙烯。折叠接合部/枢纽的疲劳和挠性特性(ASTM D-430和D-813)应当足够维持导管10在典型的HVAC环境中的完整性。当导管包括塑料时，其机械特性可以是足够的冲击强度、拉伸模量和/或挠性强度(ASTM D-790和D-747)以允许按需弯折并且忍受典型的HVAC环境。

作为导管包括泡沫时的一个非限制性示例，导管可以由闭合单元、交联聚烯烃泡沫材料形成。示例性聚烯烃泡沫混合物可以包括聚丙烯和聚乙烯中的一种或两种。聚丙烯和聚乙烯在泡沫材料混合物中的重量百分比可以随着制造工艺而变化，但是聚丙烯的重量百分比可以高于聚乙烯的重量百分比。合适的泡沫材料类型可以从东丽集团(Toray Industries)、Sekisui Voltek、阿乐斯国际有限公司(Armacell)和Qycell Corporation获得。一个非限制性示例可以包括Toray的交联聚烯烃泡沫。另一个非限制性示例可以包括可以从Trocellen GmbH获得的Trocellen Class化学上交联的闭合单元聚烯烃泡沫。

泡沫板料可以具有相同或不同的密度和/或厚度。其中一个或另一个或这两者全部可以具有范围在大约2lb/ft³到4.31lb/ft³内的密度并且更确切地大约4lb/ft³的密度。泡沫板料可以具有大约4mm的厚度。也可以预见到其他的厚度和密度，包括高于和低于例示范围的那些。

可以通过多种制造方法中的任一种形成该导管。当导管是塑料时，可以通过多种制造工艺中的任一种中的一种或多种工艺形成一个或多个部件，包括挤出、铸造和注塑成型。在涉及泡沫导管的非限制性示例中，通过双板料加工使用两个泡沫材料板料形成多个导管，由此形成热成型密封件。

这些泡沫板料的大小是适当确定的。这可能需要将这些泡沫板料切割或裁剪到具体的长度和/或宽度。可以通过将成型的泡沫空气导管的大小和形状来确定这些泡沫板料的大小。具有图3中例示的半预导管形状可以使得可从一组具体的泡沫板料形成的空气导管的数量最小化并且使得材料浪费最小化。在某些应用中，还可以通过压力装置的大小以及双板料加工工具的上部模具和下部模具的维度确定泡沫板料的大小。

泡沫板料与一第一框架和一第二框架接合。泡沫板料可以使用水压操作机械夹具或任何其他合适的用于在加热操作期间将泡沫板料保持在位的紧固机构与这些框架接合。通过将泡沫板料夹持到框架上，泡沫板料也可以在加热期间被保持拉伸。泡沫板料可以被引入到加热操作中。该过程可以在能够将泡沫板料加热到预定的温度持续特定的时间段的烤炉或任何结构中发生。完成该加热过程的温度和时间段取决于用于形成泡沫空气导管的泡沫板料的密度和厚度。在一个示例中，泡沫板料被加热到范围在大约250°F到400°F的温度。当泡沫板料在这个温度范围内被加热时，这些板料可以使用包括压力装置、上部模具和下部模具的双板料成型工具被模制为期望的中空泡沫空气导管的形状。

上部模具和下部模具可以包括能够排除空气的通道或任何其他合适的结构。相应地，真空泵或任何其他合适的设备可以被应用到上部模具，使得第一泡沫板料具有上部模具的内部表面的形式。这可以形成泡沫空气导管的第一截面。类似地，真空泵或任何其他合适的设备可以被应用到下部模具，使得第二泡沫板料具有下部模具的内部表面的形式。这可以形成泡沫空气导管的第二截面。上部模具和下部模具然后可以被压缩在一起。被加热板料以及来自压缩的压力的效应将泡沫板料按照所需形状粘合在一起，由此形成具有预定形状的一体全预导管设备，每个设备具有侧面为缺口部的多个部分。

可以冷却预导管设备。可以移除过量的材料，使得全预导管设备接近最终形状。然后，可以在缺口部处弯折全预导管形状以连接全预导管形状的第一和第二部分从而在导管的拐角处形成接合部并且形成泡沫导管。来自一个部分的翼片可以被插入到另一个部分中。该接合部可以是机械的并且可以被机械地和/或化学地加固，例如使用紧固或闭锁设备或结构、激光焊接或粘合剂。附接可以或可以不涉及将一个部分上的翼片或翼片上的凸起与另一个部分上的接纳结构接合。

对于在此描述的工艺，应当理解的是尽管这些工艺的步骤已经被描述为按照特定顺序发生，这些工艺可以通过按照除了示例性顺序之外的顺序执行的描述步骤来实现。还应当理解的是可以同时执行某些步骤、可以添加其他步骤或者可以省略在此描述的某些步骤。换言之，提供本文的工艺的描述是为了展示某些实施例，并且不应当被解释为限制所要求保护的发明。

相应地，应当理解的是以上描述是说明性的而不是限制性的。当阅读以上描述时可以认识到除了所提供的示例之外的许多实施例和应用。应当参照所附权利要求书以及这些权利要求书所享有的等效方案的全部范围确定本实用新型的范围。预料到并且预期将发生未来发展并且所公开的系统和方法将被并入这种未来实施例中。总而言之，应当理解的是本实用新型能够修改和变化。

在权利要求书中使用的所有术语被给定最宽的合理解释和普通含义，如本领域技术人员所理解的那样，除非本文相反地明确指出。具体而言，单数冠词(例如“一”、“该”、“所述”等等)的使用应当被理解为引述所指示的元素中的一个或多个，除非权利要求引述相反的明确限制。