DE2012611A1 - Dünnwandiger, flexibler Schlauch - Google Patents

Description

Dr.-Ing. P.K-. Holzhäuser
Dipl.- Met. W. Gtoldbach

Patentanwälte
605 Offenbach a.M.
Herrnstr. 37

The B.F. Goodrich Company
Akron, Ohio, V.St.A.

Dünnwandiger, flexibler Schlauch

Bei der Herstellung und gewebrlichen Benutzung leichter, flexibler Schläuche zum Ansaugen oder für einen Auslaß am offenen Ende war es schwierig, einen Schlauch von einheitlicher konstruktion und großer länge herzustellen, der genügend flexibel ist, um mit kleinem Radius aufgerollt zu werden, und doch die genügende Steifheit und Robusthext hat, um überstakre Belastungen mechanische Überbeanspruchung auszuhalten. ■ J

Schläuche dieser Art sind gemeinhin, aus drahtverstärktem Elastomermaterial und/oder stranggepreßtem Kunststoff mat erJaL geformt worden, das eine schraubenförmig angeordnete inenverstärkung hatte. Um das -Gewicht eines solchen Schläuche so gering wie möglich zu halten, damit der Schlauch ohne weiteres in großen Längen verwendet werden konnte, wurde die Wandstärke genügend schwach gehalten, so daß der Schlauch nur geringen echten Drücken, wie zum Beispiel beim Ansaugpumpen und Pumpen mit offe-Auslaßende, widerstehen konnte. Wenn die -Wandstärke des

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Schläuche nur von diesen beiden letztgenannten Faktoren bestimmt wird,.ist der sich aus diesem Entwurf ergebende Schlauch recht flexibel, doch ist es oft schwierig, die ^orm des Schlauchquerschnitts beizubehalten und daran zu hindern, unter 3augdruck zusammenzuklappen.

Verschiedene Behelfe sind, im allgemeinen ohne Erfolg, versucht worden, um die Schlauchwand weiter ohne Zunahme der Wandstärke des Schlauchs zu verstärken, Eine Zunahme der Schlauchwandstärke wurde versucht, um ein Zusammenklappen des Querschnitts zu verhindern, doch war die $Olge ein schwererer, im allgemeinen steifer und weniger biegsamer Schlauch, der sich nicht zum Aufrollen und leichten Handhaben eigenste.

Das Problem der größeren Widerstandsfähigkeit ohne Einbuße an Biegsamkeit ist besonders beim Entwurf und Herstellen leichter, flexibler Kunststoffschläuche mit nur wenig oder keiner metallischen Verstärkung aus Draht in der Wand vorhanden. Ein Schlauch dieser Art hat einen im allgemeinen nachgiebigen Querschnitt, der einer Örtlichen Einknickung und einer überbeanspruchung beim Arbeiten widersteht, \βώά aber der Schlauch durch Unachtsamkeit geknickt wird, ist der Querschnitt dauernd beschädigt und im allgemeinen in dem Knickbereich unstabil, so daß er bei einem Saugpumpen einem Zusammenklappen unterliegt. Außerdem neigt ein Kunststoffschlauch daau, allgemein etwas steifer zu sein und dem Aufrollen mehr Widerstand als ein Elastomerschlauch zu leisten, wenn er kühl iat und dann leichter beim festen Aufrollen beschädigt werden kann. Das Knickproblem hatte Kunstetoff-

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schläuche yon größerer Wandstärke zur Folge, als im allgemeinen nötig ist", um nur einem geringen Manometerdruck : und Saugbelastungen zu widerstehen, denen der Schlauch unterworfen wird. Das bedingte einen schwereren Schlauch & für eine gegebene Arbeit-mit damit verbundenen höheren Materialkosten je Schlauchlängeneinheit und verringerte die entsprechende Wettbewerbsstellung des Kunststoff- ; ' schläuche gegenüber dem leichten, flexiblen EaIa^;ömer- ~g

schlauch beim Arbeiten zum Ansaugen und Auslaß am offenen - ^x Ende. ; . -..'■■-.;;.

Die vorliegende Erfindung löst das vorerwähnte Problem, ^: indem sie einen preiswerten, leichten und flexiblen Kunststoffschlauch schafft,- der für einen Qffenendauslaß unter ■ Drück und für Ansaugpumpen brauchbar und widerstandsfähiger gegen Knicken als frühere Konstruktionen ist« Der vorliegende Schlauch benutzt eine eigenartige, einheitliche Struktur von Kunststoffmaterial mit Teilen größerer Steifheit, die in der Schlauchwand schraubenförmig angeordnet sind, wobei sich nebeneinanderliegende Windungen überlappen. Diese Struktur wird dadurch erhalten, daß f ein im allgemeinen flaches Band aus erwärmtem Kunststoff in Schraubenform gewickelt und damit ein durchgehender Schlauch erhalten wird. Das Kunststoffband hat einen etwa länglich-r flachen Querschnitt und einen in einem Mantel eingehüllten Kern, wobei das Kernmaterial steifer als das Mantelmaterial ist. Der Kern ist in dem Band angeordnet, so daß er im allgemeinen nicht weniger als drei Viertel der Bandbreite einnimmt. Wenn das Band schraubenförmig gewickelt wird, wobei der Kern in nebeneinander-

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liegenden Windungen übersteht, gibt es auf diese Weise keine direkte, radiale Bahn durch die Wand des Schlauchs zwischen den Kernwindungen. Infolgedessen wird der weichere Kunststoff zwischen den Kernwindungen einer Scherkraft unterworfen, wenn der Schlauch gebogen oder einem Innendruck ausgesetzt wird, so daß ein größerer Widerstand gegen wirkliche Innendrücke und Quetschen oder Knikken als bei früheren Konstruktionen gegeben ist.

Die Zeichnung gibt zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung wieder, und zwar istj

iüge 1 eine perspektivische Ansicht der zur Zeit bevorzugten Form des Kunststoffbandes so, wie es vor dem schraubenförmigen wickeln zur Schlauchbildung aussieht,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Schlauchteils nach Fertigstellung,

Fig, 5 ein Teilschnitt nach der Linie A -A der Figo 2 und

Fig. 4 eine Ansicht ähnlich der der ^xig. 3 einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die ein mehrfaches P Überlappen der nebeneinanderliegenden Windungen

des Bandes verwendet.

In Fig. 1 ist 10 das Kunststoffband, das zum Formen des verbesserten Schlauchs geeignet und mit einem länglichen, im allgemeinen flachen Querschnitt gezeigt ist, der einen Kern 10a erkennen läßt, welcher von einem Mantel 10b umgeben istβ Vorteilhaft ist der Hantel 10b aus weich gemachtem Polyvinylchlorid und der Kern 10a aus Polyvinylchlorid hergestellt, das entweder keinen oder weniger

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y/eichmacher als das des Mantels enthält. Das Band kann durch Strangpressen von Kunststoffmaterial der verschiedensten Zusammensetzung aus einer Form oder Hindurchlau-.f enlas.sen von Material der verschiedensten Zusammensetzung durch Kalanderwalzen oder auf sonst eine Weise hergestellt werden, die allgemein für die Vorbehandlung von Kunststoffen mit zweifacher Härte bekannt ist.

Bei der bevorzugten Form der Erfindung hat das Band einen j( Kern, der sich quer auf nicht weniger als drei Viertel der Bandbreite erstreckt. Das Band ist vorteilhaft dreimal so breit wie dick, und die Bandstärke ist für Schläuche mit einem Durchmesser von mehr als.7,5 cm nicht größer als ein Zwanzigstel des Innendurchmessers des Schläuche. Die Bandstärke ist vorteilhaft nicht größer als ein Zehntel des lichten Durchmessers des Schläuche für Schlauchgrössen von weniger als 7,5 cm Durchmesser.

Ip Fig. 2 und 5 ist der Schlauch in der Form wiedergegeben, in der er als fertiger Gegenstand erscheint, nachdem er aus dem schraubenförmig gewickelten Kunststoff- .* band hergestellt ist, wobei die nebeneinander liegenden Windungen sich axial so weit überlappen, daß ein Teil des Kernstücks 10b einer bindung axial einen ÜJeil des Kernstücks der anliegenden Windung überlappt. Das ergibt einen Aufbau, bei dem ;keine durchgehende, radiale Bahn durch die Schlauchwand, die nicht wenigstens eine Schicht des Bandkerns durchsetzt, vorhanden ist, wodurch eine durchgehende Verstärkung in der Schlauchwand bedingt ist* Vorzugsweise ist die Größe der Überlappung nicht weniger als ein Drittel der Bandbreite. ;

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Die Stärke der Schlauchwand wird von der Bandstärke geregelt, von der Größe der Überlappung und der Größe der Zusammendrückeung der sich überlappenden Windungen des Bandes, solange der Kunststoff in warmem Zustand ist. Vorteilhaft ist der Radialdruck auf die sich überlappenden Windungen beim Wickeln so, daß die Kernteile eine angenäherte S-Form in der Schlauchwand annehmen, wie Fig. 3 und 4 ziegen, während die Außenflächen des Bandes im allgemeinen abgeflacht werden, um eine im wesentlichen glatte, durchgehende Fläche des stärker plastischen Materials des Schlauche zu erzeugen. Außerdem kann ein Schlauch mit einer glatten Innenbohrung ohne weiteres erhalten werden, wenn beim Wickeln eine Innenstütze für das Band vorgesehen wird.

Der Schlauch kann durch Wickeln des Bandes um einen Dorn geformt werden. Insbesondere kann der Schlauch durch Wikkeln des Bandes um im Abstand angeordnete, sich drehende Dorne geformt und die Wandstärke durch eine Druckrolle an der Außenfläche des Schlauchs geregelt werden, die in der söhwebenden Anmeldung Nr. 792 496 vom 21. Januar 1969 erläutert ist.

In -k'ig. 4 bezeichnet 20 einen Schlauch, der eine andere Auaführungsform der Erfindung darstellt. Bei dieser Ausführung wird das Band mit einem breiteren und im allgemeinen dünneren Querschnitt als das beim Schlauch 10 verwendete geformt,und daß Band wird mit einer stärkeren axialen Überlappung gewickelt. Bei der abgebildeten Ausführung haben drei aufeinanderfolgende, benachbarte axiale Windungen des Bandes sich überlappende Kernstücke. Das mehrfache Überlappen schafft eine Strktur, bei der

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jede durchgehende, radiale Bahn durch die Schlauchwand wenigstens drei Lägen des steifen Kernmaterials durchset'zt. Due Ausführung nach Pig. 4 erzeugt auf diese Weise eine größere Steifheit des Schlauchs und größeren Widerstand gegenüber Knicken, Zusammenquetsehen und Innendruck. Obwohl ein überlappen drei axial benachbarter Windungen gezeigt ist, erhellt, daß mehr als drei Windungen axial überlappt werden können, wenn man das Band genügend ■' * dünne und breit macht, so daß die gewünschte Zahl von Lagen aus sich überlappendem Bandkern in der Schlauchwand vorgesehen werden kann. .

Die Struktur der Ausführung gemäß ^ig. 4 zeigt größeren Widerstand gegen ein Zusammendrücken des Querschnitts durch Knicken und gegen starken oder verringerten Druck, noch dazu, da der weichere Kunststoff des·Bandmantels 10b den sich axial überlappenden Bandkernen 10a gestattet, unter Scherkräften nachzugeben, wenn der Schlauch abgeflacht wird. Daher hat der Schlauch nach Fig. 4 größere Teilstabilität* bei einem kleinsten Zuwachs an Biegungssteifigkeit.

Obwohl die besonderen abgebildeten und beschriebenen Ausführungen als aus Kunststoff geformt erläutert sind, erhellt» daß auch andere Materialien verwendet werden können und die Erfindung einer Abänderung und Anpassung durch Fachleute fähig ist, wobei der Umfang der Erfindung im einzelnen durch die angefügten Ansprüche näher definiert wird ■-.-..

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Claims (1)

1. Ansprüche :

   1. ^Dünnwandiger, flexibler Schlauch, dessen Wand eine durchgehende, in einer Schraubenbahn verlaufende Verstärkung hat, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Windungen der Schraube Teile in Abständen mit radialer Überlappung hat,wobei die Bereiche zwischen benachbarten Windunggen der Schraube von einem Material eingenommen werden, das flexibler als das der Verstärkung ist.

   2. Schlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innen- und Außenflächen des Schläuche von einem Material bedeckt sind, das flexibler als das der Verstärkung ist.

   3. Schlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material zwischen benachbarten Windungen der Schraube dasselbe ist, das die Innen- und Außenflächen dew Schlauche bedeckt.

   4. Schlauch nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der ganze Schlauch aus synthetischem Kunststoff hergestellt ist, dessen Steifheit durch Zugabe eine» Weichmachers verringert werden kann, wobei die Verstärkung weniger Weichmacher als das die Verstärkung bedeckende Material hat.

   5. Schlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

   es mehrere Verstürkungsteile in radialem Abstand in jedem radialen Abschnitt des Schlauche ,gibt.

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   β. Schlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung etwa S-Form in axialer Schnittrichtung

   "7." Flexibler Schlauch mit ziemlich dünner Wandstärke, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem durchgehenden, im wesentlichen flachen Band (10) aus Kunststoff mit einem Kern (1Oa) geformt ist, der von einem Mantel (10b) umgeben ist, wobei der Kern aus Material größerer Steifheit als · g der hantel geformt ist und das Band in Schraubenform gewickelt und die benachbarten Windungen der schraubenför- - migen Wicklung zu einem durchgehenden Schlauch verbunden sind, so daß der Kern (10a) des Bandes (10) in axialer Überlappung angeordnet ist.

   8. Schlauch nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandkern (10a) sich quer nicht weniger als drei Viertel der Bandbreite erstreckt und die benachbarten Windungen der Schraubenwicklung sich axial wenigstens auf ein Drittel der Bandbreite überlappen^

   9. Schlauch nach Anspruch 7 ,dadurch gekennzeichnet, daß J die Stärke des Bandes (10) nicht größer als ein Zwanzigstel des Innendurchmessers des Schläuche bei Schläuchen von mehr als 7,5 cm Durchmesser und nicht größer als ein Zehntel des Innendurchmessers bei Schläuchen von.weniger als 7»5 cm Durchmesser ist» -

   10. Schlauch nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite degi Bandes (10) nicht weniger als das ''.!Or einfache seiner Stärke ist». ..;'...,-

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