DE1098299B

DE1098299B - Biegsamer, ausstreckbarer Wellenschlauch mit elektrischen Mehrfachleitern

Info

Publication number: DE1098299B
Application number: DEH31964A
Authority: DE
Inventors: Jack Errol Duff; George Frederic Carabet
Original assignee: Hoover Ltd
Current assignee: Hoover Ltd
Priority date: 1956-12-21
Filing date: 1957-12-20
Publication date: 1961-01-26
Also published as: FR1195338A; US2890264A; BE563400A; CH343189A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen biegsamen und ausstreckbaren Kunststoffwellschlauch mit einer an der Innenfläche der Wellenberge angeordneten, kunststoffummantelten, als Zugfeder wirkenden Stützwendel.

Das Ziel der Erfindung ist es, einen Wellschlauch der vorgenannten Art mit einer elektrischen Leiteranordnung derart zu kombinieren, daß die Biegsamkeit und die Ausstreckbarkeit des Schlauches in keiner Weise beeinträchtigt wird. Diese Aufgabe ergibt sich beispielsweise, wenn der Schlauch für einen Staubsauger verwendet werden soll und es erwünscht ist, den Staubsauger durch einen Schalter zu steuern, der sich an dem vom Staubsauger entfernten Ende des Schlauches befindet. Das gleiche Problem kann auch auftreten, wenn der Schlauch des Staubsaugers an seinem freien Ende ein besonderes Reinigungswerkzeug trägt, welches zu seiner Betätigung eine elektrische Stromzufuhr benötigt, wie beispielsweise einen elektromechanischen Klopfer.

Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Stützwendel des ausstreckbaren Wellschlauches als Mehrfachleiter auszubilden. Zum Stande der Technik ist hier zu erwähnen, daß es für glatte Kunststoff schlauche, d. h. für Schläuche, die nicht ausstreckbar zu sein brauchen, bereits bekanntgeworden ist, die Stützwendel als Einzelleiter zu verwenden.

Der Mehrfachleiter kann in an sich bekannter Weise die Gestalt eines Zwillingskabels oder eines Koaxialleiters haben. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Wendelkern als inneren Leiter und eine elektrisch leitfähige Materialauflage auf einem Umfangsteil des ummantelten Wendelkernes als äußeren Leiter zu verwenden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise veranschaulicht sind. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines mit einem Schlauch nach der Erfindung ausgerüsteten Staubsaugers,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein kurzes Schlauchstück mit einer Ausführungsform des Mehrfachleiters,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein kurzes Schlauchstück mit einer anderen Ausführungsform des Mehrfachleiters,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine Stützwendel mit einer Darstellung für die Art, in welcher der zweite Leiter auf den ummantelten Wendelkern aufgebracht weren kann,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein kurzes Schlauchstück mit einer weiteren Ausführungsform des Mehrfachleiters,

Biegsamer, ausstreckbarer Wellenschlauch mit elektrischen Mehrfachleitern

Anmelder:

Hoover Limited,

Perivale, Greenford, Middlesex

(Großbritannien)

Vertreter: Dr.-Ing. A. van der Werth, Patentanwalt,
Hamburg-Harburg 1, Wilstorfer Str. 32

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 21. Dezember 1956

Jack Errol Duff, Canton, Ohio,

und George Frederic Carabet,

North Canton, Ohio (V. St. Α.),

sind als Erfinder genannt worden

Fig. 6 eine Darstellung für die Art, in welcher der zweite Leiter um den Wendelkern gewickelt werden kann,

Fig. 7 und 8 Längsschnitte durch zwei weitere Ausführungsformen der als Mehrfachleiter ausgebildeten Stützwendel,

Fig. 9 einen Querschnitt durch einen Schichtkörper, wie er zur Bildung des zweiten Leiters um den Wendelkern zur Herstellung einer als Mehrfachleiter ausgebildeten Stützwendel nach Fig. 8 verwendet wird,

Fig. 10 und 11 Längsschnitte durch zwei weitere Ausführungsformen der als Mehrfachleiter ausgebildeten Stütz wendel,

Fig. 12 einen Querschnitt durch einen Schichtkörper, welcher bei der Herstellung einer als Mehrfachleiter ausgebildeten Stützwendel entweder nach Fig. 10 oder nach Fig. 11 benutzt werden kann,

Fig. 13 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der als Mehrfachleiter ausgebildeten Stützwendel,

Fig. 14 einen Querschnitt durch eine einzelne Windung einer als Dreifachleiter ausgebildeten Stützwendel.

Fig. 1 zeigt ein Anwendungsbeispiel des Schlauches gemäß der Erfindung, wobei der Schlauch 10 an einen Staubsauger 11 mittels eines Drehknies 12 angeschlossen ist, welches in einen Filterbeutel innerhalb des

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Staubsaugers in bekannter Weise mündet. An seinem freien Ende trägt der Schlauch ein Paßstück 13 zum Anschluß eines Reinigungswerkzeuges.

Wie noch beschrieben wird, enthält der Schlauch 10 ein Paar elektrischer Leiter, die an dem freien Ende des Schlauches mit einem Schalter 14 verbunden sind, welcher zur Steuerung der Erregung des Motors in dem Staubsauger 11 dient. Die anderen Enden der zwei Leiter sind in geeigneter Weise am Staubsauger angeschlossen, so daß durch Betätigung des Schalters 14 der Motor des Staubsaugers an- oder abgeschaltet werden kann.

Statt dessen können die elektrischen Leiter im Schlauch auch benutzt werden, um elektrische Kraft zu einem elektrisch betätigten Reinigungswerkzeug oder einem anderen an das Paßstück 13 angeschlossenen Gerät zu leiten, beispielsweise zum Antreiben eines Klopfers. Wenn das Gerät die volle Netzspannung erfordert, ist es naturgemäß notwendig, daß die Leiter im Schlauch auch diese Spannung aushalten können.

Der Schlauch 10 besteht in bekannter Weise aus einer Stützwendel und einer dünnen Schlauchwand aus einem elastomeren thermoplastischen Material mit sich nach innen und außen öffnenden schraubengangförmigen Wellungen, von denen die Wellenberge die als Zugfeder wirkende Stützwendel enthalten, die an der Innenfläche der Schlauchwand nicht befestigt ist.

Die Stützwendel kann in verschiedener Weise als Mehrfachleiter ausgebildet sein, wie in den verschiedenen Ausführungen der Erfindung in den Zeichnungen zur Erläuterung gezeigt ist.

Bei der Ausführungsform, nach Fig. 2 ist die Stützwendel als Mehrfachleiter in Form eines flachen Zwillingskabels mit zugfesten Stahldrähten 25 und 26 ausgebildet, die parallel nebeneinander in einer Umhüllung 27 aus einem elastomeren thermoplastischen Material, wie Polyvinylchlorid, eingebettet sind. Die Stahldrähte 25 und 26 können in an sich bekannter Weise mit Kupfer oder Aluminium zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkit überzogen sein. Statt dessen kann auch nur einer der Drähte aus Stahl sein, welcher im wesentlichen die ganze Wirkung der Zugfeder hervorruft, während der andere Draht aus Kupfer ist. Der Kupferdraht kann von kleinerem Durchmesser als der Stahldraht sein.

Die Umhüllung 27 kann um die Drähte 25 und 26 in bekannter Weise herumgepreßt und die Wendel 20 in jeder geeigneten Weise gewickelt sein, und zwar so, daß ihre Windungen sich in Berührung miteinander zu bewegen suchen.

Die zwei Drähte sind in Fig. 2 in radialer Richtung parallel nebeneinander verlaufend dargestellt, aber in der Praxis kann es vorzuziehen sein, sie in axialer Richtung parallel nebeneinander anzuordnen. Der hier verwendete Ausdruck »nebeneinander« soll beide Anordnungen einschließen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist die Stützwendel dadurch zum Mehrfachleiter ausgebildet, daß auf einem Umfangsteil des ummantelten Wendelkernes eine elektrisch leitfähige Materialauflage angeordnet ist. Der als ein Leiter dienende Federstahldrahl 31 von z. B. 1,47 mm im Durchmesser ist mit einer Ummantelung 32 aus Polyvinylchlorid von einer Dicke von z. B. 0,25 mm umgeben und mit einer leitenden Auflage 33 von sichelförmigem Querschnitt aus einem Material wie Aluminium von genügender Dicke als zweiten elektrischen Leiter versehen. Die leitende Auflage 33, deren Dicke übertrieben dargestellt ist, ist auf den der Schlauchwand 21 benachbarten Umfangsteil des ummantelten Stahldrahtes 31, 32 beschränkt und wird somit durch die Schlauchwand 21 isolierend bedeckt.

Die Auflage 33 kann zweckmäßigerweise durch Aufsprühen, wie in Fig. 4 dargestellt, aufgebracht werden, wobei dies erfolgt, während die Windungen der Wendel in Berührung miteinander sind, so daß nur die Außenseite der Wendel 30 mit dem leitenden Material überzogen ist. Diese Maßnahme hat den. Vorteil, daß der fertige Schlauch auf eine beträchtliche Länge ausgestreckt werden kann, ohne daß sich die Schlauchwand über denjenigen Punkt hinaus von der Wendel abhebt, wo die Auflage 33 aufgebracht ist, welche somit von der Schlauchwand isolierend bedeckt bleibt. Selbstverständlich können die als Leiter dienenden Drähte 25 und 26 der Fig. 2 und 3 aus einem anderen Material als Stahl bestehen, solange sie nur genügende elektrische Leitfähigkeit, Elastizität und Stärke besitzen, um zu verhindern, daß der Schlauch bei der Verwendung als Saugschlauch oder bei äußerer Druckbeanspruchung zusammenfällt, beispielsweise wenn der Benutzer darauf tritt. Jedoch wird vorgezogen, zugfesten Stahl zu verwenden, überzogen mit einem Material höherer elektrischer Leitfähigkeit, z. B. Kupfer oder Aluminium.

Bei der Ausführungsform der Fig. 5 ist die Stützwendel 40 als Koaxialleiter ausgebildet. In diesem Fall ist der innere starke Stahldraht 45 mit einem Schichtkörper 46 umwickelt und von einer Ummantelung 47 aus elastomerem thermoplastischem Material wie Polyvinylchlorid umgeben. Der Schichtkörper 46 besteht aus einem sehr dünnen Kupferstreifen 48 von etwa 0,05 mm Dicke, der völlig von einer dünnen Umhüllung 49 aus elastomerem thermoplastischem Material, z. B. Polyvinylchlorid, eingeschlossen ist. Der Schichtkörper 46 ist von einer gerade ausreichenden Breite, um den Umfang des Drahtes 45 einzuschließen, welcher ein Stahldraht von 1,47 mm Durchmesser und einer Zugfestigkeit von 19 200 kg/cm² sein kann.

Der Schichtkörper 46 kann der Länge nach um den

4.0 Draht 45 durch einen trichterförmigen Faltteil 50 (Fig. 6) umgewickelt werden, wonach die Ummantelung 47 darüber mittels einer Presse 51 aufgebracht wird. Der sich ergebende Koaxialleiter 52 wird dann in bekannter Weise zur Bildung der Stützwendel 40 mit einander berührenden Windungen dicht gewickelt. Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 ist die Stützwendel 60 wiederum als Koaxialleiter ausgebildet. Sie besitzt einen inneren Stahldraht 61, eine Umwicklung 62 aus Kupfer, um den Stahldraht leitfähiger zu machen, eine Ummantelung 63 aus Polyvinylchlorid über der Umwicklung 62, eine zweite Kupferwicklung 64 über der Ummantelung 63 und eine zweite Ummantelung 65 aus Polyvinylchlorid über der Umwicklung 64.

Die Kupferumwicklung 62 und die Kunststoffummantelung 63 können gleichzeitig auf den Draht 61 durch einen Apparat gleich dem nach Fig. 6 aufgebracht werden unter Verwendung eines Faltteiles und einer Preßscheibe geeigneter Größe. In gleicher Weise können dann die Kupferwicklung 64 und die Kunststoff-Ummantelung 65 aufgebracht werden unter Verwendung eines geeigneten breiteren Faltteils und Preßscheibe.

Wenn der Koaxialleiter bei einer Netzspannung von 110 Volt gebraucht werden soll, kann die Umwicklung 64 0,012 mm dick sein. Wenn eine niedere Spannung verwendet wird, kann die Umwicklung 64 etwa 0,05 mm dick sein, und unter gewissen Umständen kann die äußere Ummantelung 65 weggelassen werden, weil die Wendel 60 großenteils durch die Schlauch-

wand isoliert sein wird. Vorzugsweise wird jedoch die äußere Ummantelung θ5 verwendet.

Nachdem die Umwicklungen und Ummantelungen auf den Draht 61 aufgebracht sind, wird die Stützwendel, wie vorher erwähnt, gewickelt.

Die Wendel 70 nach Fig. 8 ist aus einem Federstahldraht 71 und einem Schichtkörper 72 (Fig. 9) gebildet. Der Schichtkörper 72 besteht aus einem Aluminiumstreifen 73 zwischen zwei Streifen 74, 75 aus elastomerem thermoplastischem Material, wie Polyvinylchlorid. Der Schichtkörper 72 ist gerade breit genug, um den Umfang des Drahtes 71 annähernd zu umfassen, und kann um ihn mittels eines Apparats gleich dem tunnelförmigen Faltteil 50 von Fig. 5 gewickelt werden. Der Koaxialleiter wird dann zu einer Wendel in bekannter Weise gewickelt. Dabei muß darauf geachtet werden, daß der geringe Spalt zwischen den Stoßstellen des um den Draht 71 gefalteten Schichtkörpers 72., wo die Ränder des leitenden Streifens 73 freiliegen, immer auf der Außenseite der Wendehvindüngen liegt, um durch die Schlauchwand isolierend bedeckt werden zu können.

Die Wendel 76 nach Fig. 10 und die Wendel 77 nach Fig. 11 werden durch Umwickeln eines Streifens des Schichtkörpers 78 nach Fig. 12 um einen Wendelkern zu Koaxialleitern ausgebildet.

In Fig. 10 hat der Wendelkern die Form eines Stahldrahts 79, der von einer Ummantelung 80 aus Polyvinylchlorid umgeben ist. Der Schichtkörper 78 nach Fig. 12 besteht aus einem leitenden Aluminium- oder Kupferstreifen 82 und einem damit fest verbundenen, isolierenden Streifen 83 aus Polyvinylchlorid. Der Schichtkörper 78 wird um die Ummantelung 80 mit dem leitenden Streifen 82 nach innen durch einen Apparat ähnlich dem von Fig. 6 umgewickelt.

Bei der Ausführung nach Fig. 11 ist der Schichtkörper 78 um einen blanken Stahldraht 81 als Wendelkern mit dem isolierenden Streifen 83 nach innen und dem leitenden Streifen 82 nach außen gewickelt. Für Verwendung bei hohen Spannungen ist es zweckmäßig, eine weitere Schicht isolierenden Materials um den so gebildeten Koaxialleiter zur Isolierung des leitenden Streifens 82 aufzupressen. Dies kann durch Verwendung eines Faltteils und einer Presse nach Fig. 6 bewerkstelligt werden. Wenn jedoch der Schlauch nur mit niedrigen Spannungen verwendet werden soll, kann die Wendel nach Fig. 11 allein benutzt werden, weil der größere Umfangsteil des leitenden Streifens 82 durch die gewellte Schlauchwand bedeckt wird.

Die Koaxialleiter-Wendel 90 nach Fig. 13 besteht aus dem Stahldraht 91, einem darumgewickelten Schichtkörper 92 und einer herumgepreßten Ummantelung 93 aus Polyvinylchlorid. Der Schichtkörper 92 besteht aus einem druckempfindlichen klebenden Überzug 94 auf einer Unterlage 95 aus Papier oder ähnlichem Material und einem dünnen Streifen 96 aus leitendem, an die Unterlage 95 geklebtem Material. Der leitende Streifen 96 kann aus Aluminium, Kupfer, Silber und anderem Material guter elektrischer Leitfähigkeit bestehen.

Der Schichtkörper 92 kann in Längsrichtung um den Draht 91 gewickelt und die Ummantelung 93 kann darum aufgepreßt werden durch einen Apparat gleich dem nach Fig. 6, wobei der Schichtkörper 92 an dem Draht 91 durch den klebenden Überzug 94 anhaftet.

Bei einer weiteren Ausführungsform nach Fig. 14 besitzt der Koaxialleiter 100 drei Leiter. Dabei ist um einen inneren Verstärkungsdraht 101 ein Schichtkörper 78 nach Fig. 12 in Längsrichtung mit dem isolierenden Streifen 83 auf der Innenseite und dem leitenden Streifen 82 auf der Außenseite gewickelt, wie bei der Wendel nach Fig. 11. Danach wird ein Schichtkörper 72 nach Fig. 9 um den Schichtkörper 78 nach Fig. 12 gewickelt. Die leitenden Streifen 82 und 73 können die Leiter für einen Zweidrahtstromkreis bilden, wobei derDrahtlOl nicht als Leiter benutzt wird. Wenn ein dreidrähtiger Stromkreis erforderlich ist, können alle drei Leiter benutzt werden. An Stelle der Verwendung von zwei Schichtkörpern nach den Fig. 9 und 10 können die verschiedenen isolierenden und leitenden Stoffe auch getrennt um den inneren Draht 101 eines nach dem anderen gewickelt werden.

In den Zeichnungen der verschiedenen Ausführungsformen sind die Dicken der verschiedenen leitenden und isolierenden Streifen zwecks Verdeutlichung übertrieben dargestellt. Die Abmessungen können gleich denen in Verbindung mit den Ausführungsformen der Fig. 2, 3 und 5 angegeben sein und in Abhängigkeit von der beabsichtigten Verwendung des fertigen Schlauchs verändert werden.

Claims

P A T E N T A N S P K C C El E .

1. Biegsamer und ausstreckbarer Kunststoff-Wellschlauch mit einer an der Innenfläche der Wellenberge angeordneten, kunststoffummantelten, als Zugfeder wirkenden Stützwendel, dadurch ge kennzeichnet, daß die Stützwendel bei an sich bekannter Verwendung als elektrischer Leiter als Mehrfachleiter ausgebildet ist.

2. Schlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrfachleiter in Form eines flachen Zwillingskabels mit zwei parallelen Leitern (25, 26) gebildet ist, die radial oder axial nebeneinanderliegen, in die isolierende Ummantelung eingebettet und durch sie voneinander elektrisch isoliert sind.

3. Schlauch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Leiter aus Stahldraht besteht, welcher im wesentlichen die ganze Wirkung der Zugfeder hervorruft, und der andere Leiter aus Kupferdraht besteht.

4. Schlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrfachleiter aus dem ummantelten Wendelkern als innerem Leiter und einem äußeren, teilweise die isolierende Ummantelung umgebenden Leiter besteht.

5. Schlauch nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Leiter (33) auf den der Schlauchwand benachbarten Teil des Umfanges des ummantelten Wendelkerns (31, 32) beschränkt und von der Schlauchwand isolierend bedeckt ist (Fig. 3).

6. Schlauch nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Außenseite der ummantelten Stützwendel in ihrem völlig zusammengezogenen Zustand ein elektrisch leitendes Material aufgebracht ist, um so den äußeren Leiter (33) auf den der Schlauchwand benachbarten Umfangsteil des ummantelten Wendelkernes (31,32) zu beschränken (Fig. 4).

7. Schlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrfachleiter unter Benutzung des Wendelkernes als Koaxialleiter ausgebildet ist (Fig. 5, 7, 8, 10, 11, 13, 14).

8. Schlauch nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Koaxialleiter durch Umwickeln

des Wendelkernes mit einem ebenen, streifenförmigen Schichtkörper, bestehend aus abwechselnden Lagen elektrisch leitfähigen und 'elektrisch isolierenden Materials, gebildet ist (Fig. 6, 9, 12).

9. Schlauch nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähige Lage völlig von der elektrisch isolierenden Lage des Schichtkörpers eingeschlossen ist (Fig. 5).

10. Schlauch nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder der elektrisch leitfähigen Lage des Schichtkörpers freiliegen, wobei der Schichtkörper so um den Wendelkern gewikkelt ist, daß seine Längsränder an der der Schlauchwand benachbarten Seite der Wendel fast zusammenstoßen und von der Schlauchwand isolierend bedeckt sind (Fig. 8, 10, 11).

11. Schlauch nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Lage des Schicht-

körpers mit einem druckempfindlichen Klebemittel (94) versehen ist (Fig. 13).

12. Schlauch nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Leitfähigkeit des Stahldrahtkernes der Stützwendel durch Berührung mit einer Schicht (64) Kupfer oder Aluminium verbessert ist, die vorzugsweise in Form eines dünnen Streifens um den Stahldrahtkern gewickelt ist (Fig. 7).

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 913 301, 548 695,
022;

österreichische Patentschrift Nr. 192 201;

französische Patentschriften Nr. 1117 233, 389 611; britische Patentschrift Nr. 733 894;

USA.-Patentschriften Nr. 2 560 369, 2 524 522,
937 981.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen