DE102004058858A1

DE102004058858A1 - Schlauchsystem zum Ausbringen eines Fluids, vorzugsweise zur Unterbodenbewässerung

Info

Publication number: DE102004058858A1
Application number: DE102004058858A
Authority: DE
Inventors: Herbert Walter; Gisbert Dr. Staupendahl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-12-06
Filing date: 2004-12-06
Publication date: 2006-06-08
Also published as: US20070252023A1; ZA200705032B; WO2006061132A1; EP1819215A1

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Schlauchsystem zum Ausbringen eines Fluids, vorzugsweise zur Unterbodenbewässerung. Dieses Schlauchsystem besteht aus einem das Fluid zuführenden Innenschlauch (2), der innerhalb eines Außenschlauchs (1), vorzugsweise mit Abstand, angeordnet ist. Zwischen Innenschlauch (2) und Außenschlauch (1) bildet sich ein Puffervolumen (5). Die im Innenschlauch (2) zugeführte Flüssigkeit (3) tritt über Portionierlöcher (4) in das Puffervolumen (5) ein. Der Außenschlauch (1) besteht vorzugsweise aus porösem Material. Um das Puffervolumen (5) aufbauen zu können, ist der Querschnitt der Öffnungen des Außenschlauchs (1) wesentlich geringer als der Querschnitt der Portionierlöcher (4) des Innenschlauchs (2). Wenigstens der Innenschlauch (2) besteht hierbei aus fluidundurchlässigem Material, während der Außenschlauch aus porösem oder perforiertem Material bestehen kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schlauchsystem zum Ausbringen eines Fluids, nämlich zum Ausbringen von Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, oder Gasen, insbesondere für die Unterbodenbewässerung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
Wichtig bei derartigen Schlauchsystemen ist das Ausbringen kleiner definierter Fluidmengen, um eine kontinuierliche oder quasi-kontinuierliche Ausbringung über längere Zeitintervalle ohne aufwendige Regelmechanismen zu gewährleisten.
Bevorzugte Anwendungsgebiete sind die Unterbodenbewässerung größerer Vegetationsflächen, die Belüftung von Abwasserkanälen oder verunreinigten Gewässern sowie die Regenerierung kontaminierter Böden, wobei die Schlauchsysteme auch oberhalb der Bodenoberfläche eingesetzt werden können.

Ein wesentlicher Nachteil der bisher bekannten Schlauchsysteme besteht darin, dass diese eine gleichmäßige Ausbringung des Fluids über längere Distanzen und/oder im hügligen Gelände ohne recht aufwendige Steuerungen nicht gewährleisten.

Aus CH 323 765 ist ein aus elastomerem Material bestehender Beregungsschlauch bekannt, der aus mindestens zwei Rohren besteht, durch deren die Wandung durchsetzende Spritzöffnungen das Fluid austritt. Der an den Spritzöffnungen anstehende Spritzdruck nimmt aber nachteiligerweise mit dem Abstand von der Einspeisungsstelle ab.

Das gilt auch für das aus DE 202 11 742 U1 bekannte System, bei welchem allerdings mehrere parallel angeordnete Membranschläuche über gesteuerte Ventile mit Fluid beschickt werden.

Schlauchsysteme mit großen Fluidaustrittsmengen pro Längeninterwal und Zeiteinheit von z. B. mehr als 10 Liter pro Stunde und Meter benötigen für eine gleichmäßige Fluidausbringung selbst bei kurzen Betriebsintervallen eine Pumptechnik mit hoher Spitzenleistung, die aufwendig und kostspielig und darüber hinaus anfällig ist. Nur mit einer derartigen Technik ist erstens die i.a. im zeitlichen Mittel gewünschte kleine Fluidaustrittsmenge pro Längenintervall und Zeiteinheit und zweitens eine annähernd gleichmäßige Ausbringung des Fluids über größere Schlauchlängen möglich. Verantwortlich für die ungleichmäßige Ausbringung ist der hohe Druckabfall pro Längeneinheit bei hohen Ausflussmengen, der sich einstellt, wenn nicht entsprechend große Fluidmengen nachgeliefert werden.

In jedem Fall ist die Maximallänge eines Schlauchsystems mit nur einer einzigen Einspeisungsstelle für das Fluid selbst bei Einsatz leistungsstarker Pumptechnik bei Verwendung herkömmlicher Schlauchtypen durch die Druckabhängigkeit der ausgebrauchten Fluidmenge limitiert, da der sich über große Schlauchlängen einstellende Druckabfall automatisch zu einer Verringerung dieser Menge und damit zu einer ungleichmäßigen Fluidausbringung, also vor allem Bewässerung, führt.

Deshalb ist auch eine Reduzierung der Austrittsmenge durch den Fluiddruck im Schlauch nur sehr begrenzt effektiv, da diese stets zu kurzen Schlauchlängen führt, mit welchen eine gleichmäßige Fluidausbringung nicht erreichbar ist.

Es ist zwar mit in der Landwirtschaft und im Gartenbau verwendeten Schlauchtypen mit sehr kleinen Einzellöchern zum direkten Übergang des Fluids in das angrenzende Erdreich möglich, die Ausbringung kleiner Fluidmengen über größere Längen zu realisieren. Diese Schlauchtypen sind jedoch auf Dauer wegen des Zusetzens der Löcher durch Verunreinigungen, insbesondere bei längerer Unterbrechung der Bewässerung, z. B. außerhalb der Vegetationsperiode, oder auch das Einwachsen feinster Haarwurzeln äußerst anfällig.

Eine gewisse Abhilfe schafft hier das aus EP 0 824 306 B1 bekannte druckunabhängige Schlauchsystem, bei welchem ein elastischer Innenschlauch mit Austrittsöffnungen, welcher innerhalb eines als Schutzmantel dienenden und eine entlang einer Mantellinie verlaufenden schlitzförmigen Öffnung aufweisenden Außenschlauch untergebracht ist. Bei diesem System soll eine druckunabhängige Abgabe des Fluides durch die druckabhängige Deformation des Innenschlauchquerschnittes erreicht werden. In zahlreichen Anwendungsfällen, z. B. bei der Unterbodenbewässerung hat dieses System jedoch den Nachteil, dass während längerer druckloser Perioden, also z. B. bei Zeiten für Wartungsarbeiten oder bewässerungsfreien Zeiten außerhalb der Vegetationsperioden, eine irreversible Deformation des Schlauchquerschnittes, z. B. durch den Bodendruck erfolgt, so dass bei der Inbetriebnahme die Eigenschaften des Schlauches nachteilig verändert sind.

Abgesehen davon ist das aus EP 0 824 306 B1 hervorgehende System mit einem äußeren zugfesten Einzugsrohr nicht geschlossenen Querschnitts als Außenschlauch und mit einem gegebenenfalls zwischen dem eigentlichen, das Fluid abgebenden oder aufnehmenden elastischen Innenschlauch und dem geschlitzten Außenrohr eingebrachten Filtermaterial sowie einer elastischen Armierung zur Stabilisierung des Systems aufwändig und in Herstellung und bei Handling problematisch.

Schließlich besteht bei diesem System auch die Gefahr, dass Wurzeln durch den relativ breiten Spalt im Außenschlauch in das System eindringen und dieses auf Dauer beschädigen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ausgehend von dem im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten System dieses so auszubilden, dass die vorbeschriebenen Nachteile vermieden werden.

Auch bei dem erfindungsgemäßen System ist ein äußerer stabilerer Schutzmantel vorgesehen, in welchem ein der Fluidzufuhr dienender flexiblerer Innenschlauch angeordnet ist.

Gelöst ist die Aufgabe mit dem in Anspruch 1 angegebenen Schlauchsystem.

Nach dem Grundgedanken der Erfindung ist anders als bei der bekannten Anordnung auch der Außenschlauch wie der Innenschlauch mit Öffnungen ausgestattet, wobei der Querschnitt der Öffnungen des Außenschlauchs wesentlich geringer ist als der Querschnitt der Öffnungen des Innenschlauchs, wobei die Öffnungen des Innenschlauchs der Portionierung dienen und wenigstens der Innenschlauch aus einem fluidundurchlässigen Material besteht.

Bei dieser Konfiguration gelangt das über den Innenschlauch zugeführte Fluid in den Zwischenraum zwischen Innen- und Außenschlauch und tritt erst bei einem bestimmten Druck durch die im Querschnitt kleineren Öffnungen des Außenschlauchs in die Schlauchumgebung aus.

Wie bei dem bekannten System gewährleistet auch hierbei der Außenschlauch Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse. Geeignet sind beispielsweise poröse Schläuche hoher Stabilität, z. B. Membranschläuche mit einer Wandstärke von d_A = 5 mm bei einem Innendurchmesser von D_A = 1,5 Zoll.

Derartige Schläuche sind widerstandsfähig gegen Bodendruck, Verschmutzung oder Einwachsen feinster Wurzeln, was insbesondere auf die große Zahl von kleinen Fluidaustrittsöffnungen, also Poren z. B., zurückzuführen ist.

Auf Grund der Dimensionierung der Querschnittsöffnungen wird in den Zwischenbereich zwischen Innen- und Außenschlauch ein Puffervolumen aufgebaut, welches als Fluidreservoir dient und dafür sorgt, dass das mit höherem Druck, z. B. von mehreren bar, über den inneren Schlauch herangeführte Fluid über die Portionierlöcher in den Zwischenbereich zwischen Innen- und Außenschlauch gelangt und aus diesen durch die feinen Öffnungen des Außenschlauchs, z. B. eines porösen Gewebes, in die Schlauchumgebung abgegeben wird.

Wie mit Anspruch 2 angegeben, sollte das Verhältnis der Öffnungen des äußeren Schlauchs verglichen mit den Portionierlöchern des Innenschlauchs in der Größenordnung von 1:10 bis 1:100 liegen, wobei der Durchmesser der Portionierlöcher bei einem Fluiddruck innerhalb des Innenschlauchs von etwa von 10 bar in der Größenordnung von 100 μm liegt. Bei dieser Dimensionierung werden aus dem Innenschlauch winzige Fluidmengen, z. B. 100 ml pro Stunde und Loch, in das Puffervolumen zwischen Außen- und Innenschlauch abgegeben.

Zur Bildung eines derartigen Puffervolumens wird gemäß Anspruch 3 ein Schlauchsystem vorgeschlagen, bei welchem der Außendurchmesser des Innenschlauchs kleiner als der Innendurchmesser des Außenschlauchs ist, so dass sich zwischen beiden Schläuchen ein Ringraum bildet.

Soweit das Schlauchsystem nicht horizontal sondern z. B. bei geneigtem Gelände schräg verlaufend verlegt ist, können wegen der auf das Fluid wirkenden Schwerkraft Schwierigkeiten auftreten, da das Fluid im Zwischenraum zwischen Innen- und Außenschlauch in den tiefergelegenen Bereich, das Tal wandert.

Um diesem Effekt entgegenzuwirken, wird gemäß Anspruch 4 eine Segmentierung des Puffervolumens, nämlich eine Unterteilung des Puffervolumens in einzelne Bereitstellungskammern vorgeschlagen. Dies lässt sich in einfacher Weise dadurch erreichen, dass der Außenschlauch mit Einschnürungen versehen ist, welche vorzugsweise äquidistant an der Außenseite des Innenschlauchs anliegen. Hierbei muss wenigsten ein Portionierloch des Innenschlauchs in jede Bereitstellungskammer münden. Hierdurch ist auch bei nicht horizontal verlegtem Schlauchsystem sichergestellt, dass die Schlauchumgebung in höher und tiefer gelegenen Bereichen mit ausreichendem Druck und mit ausreichender Fluidmenge versorgt wird.

Zweckmäßigerweise sind gemäß Anspruch 5 die Einschnürungen des Außenschlauchs mit dem Innenschlauch fluiddicht verbunden, vorzugsweise verschweißt.

Bestehen die Schläuche aus thermoplastischem Material, ergibt sich eine einfache Fertigung mit Hilfe eines von außen anzusetzenden, der Warmverformung dienenden Werkzeug, wenn gemäß Anspruch 6 das Material des Außenschlauchs einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Material des Innenschlauchs besitzt. Als Materialien für Außen- und Innenschlauch eignen sich grundsätzlich Polymerwerkstoffe, wobei im Sinne der Aufgabenteilung der Innenschlauch eine höhere Elastizität als der Außenschlauch haben sollte.

Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Schlauchsystems ist die Fluidaustrittsmenge durch die elastischen Eigenschaften von Innen- und Außenschlauch praktisch nicht beeinflusst, sie hängt nicht vom E-Modul der verwendeten Werkstoffe ab und es ergibt sich auch keine Abhängigkeit von der Einsatztemperatur des Schlauchsystems.

Das noch z. B. mit EP 0 824 306 B1 vorgeschlagene zusätzliche Filtermaterial ist nicht notwendig. Es kann jedoch von Vorteil sein, wie mit Anspruch 15 vorgeschlagen, dem Schlauchsystem einen Eingangsfilter vorzuschalten.

Auch erübrigt sich eine zusätzliche Armierung des Schlauchsystems, wenn das Material des Außenschlauchs die erforderliche Stabilität hat. Ebenso kann die chemische Zusammensetzung des Außenschlauchs so gewählt werden, dass ausreichender Schutz gegen Zerstörung des Schlauchs durch Umwelteinflüsse, z. B. auch durch Nagertiere, erreicht wird.

Im Sinne der oben erläuterten Erfindung kann der aus porösem Material bestehende Außenschlauch z. B. als Perl-, Schwamm- oder Membranschlauch ausgebildet sein.

Um dessen Flexibilität bei erforderlicher Widerstandsfähigkeit zu erreichen, ist gemäß Anspruch 9 als Material ein Gemisch aus Gummi und Polymerwerkstoffen vorgeschlagen.

Besonders wichtig für die Gleichmäßigkeit des Fluidaustritts über große Distanzen ist, die Lage der Bereitstellungskammern und die Anzahl der in diese mündenden Portionierlöcher des Innenschlauchs derart aufeinander abzustimmen, dass der von der Schlauchlänge abhängige Druckverlust im Innenschlauch und hierdurch bedingte Reduzierung der Menge des durch die Portionierlöcher des Innenschlauchs austretenden Fluides zur Erzielung einer konstanten Fluidaustrittsmenge pro Längeneinheit des Schlauchsystems ausgeglichen werden, wie dies mit Anspruch 11 angegeben ist.

Der mit der Erfindung angestrebte Effekt wird wesentlich dadurch begünstigt, dass nach dem Vorschlag gemäß Anspruch 12 das Material des Außenschlauchs so gewählt und seine Öffnungen so dimensioniert sind, dass diese nur bei Überschreiten einer vorgegebenen Druckschwelle, vorzugsweise bei 0,3 bar, öffnen. Das hat zur Folge, dass unterhalb eines bestimmten Druckes der Außenschlauch das Fluid nicht passieren lässt, also dicht ist, und oberhalb dieses Druckes die Druckschwelle nach einem gewissen nicht-linearen Übergangsbereich die ausgebrachte Flüssigkeitsaustrittsmenge im Wesentlichen proportional zur Druckerhöhung zunimmt.

Hieraus ergeben sich die nachstehend erläuterten Eigenschaften, die das erfindungsgemäße Schlauchsystem praktisch universell für die unterschiedlichsten Bewässerungsaufgaben einsetzbar machen.

1. Bei horizontaler Verlegung des Schlauchs, z. B. bei der Bewässerung von Rasenflächen in Sportstätten, füllt sich zunächst auf Grund des Wasserdrucks im Innenschlauch, der größer als der Schwellwert des Drucks im Außenschlauch sein muss, das Puffervolumen zwischen den beiden Schläuchen vollständig mit austretender Flüssigkeit auf. Da der Schweredruck der Flüssigkeit bei den üblichen Schlauchdurchmessern, die im Zentimeterbereich liegen, verschwindend klein ist, tritt so lange keine Flüssigkeit aus, bis der Druck im gefüllten Puffervolumen den Schwellwert des Außenschlauchs übersteigt. Hieraus ergeben sich folgende entscheidenden Vorzüge: a. Wegen des allseitig wirkenden Drucks tritt die Flüssigkeit gleichmäßig über die gesamte Schlauchlänge aus, wobei der konstante Gleichgewichtswert erreicht wird, wenn der Zufluss durch die Portionierlöcher des Innenschlauchs der aus dem Außenschlauch austretenden Menge entspricht. Wird die letztere wegen der relativ hohen Durchlässigkeit des porösen Außenschlauches zu groß, sinkt der Druck im Puffervolumen unter den Schwellwert und der Wasseraustritt wird automatisch gestoppt, bis sich wieder ein ausreichender Druck im Puffervolumen aufgebaut hat. b. Dieser Effekt hat den Vorteil, dass über die Anzahl der Portionierlöcher pro Längeneinheit bereits bei der Schlauchherstellung das System für außerordentlich kleine Austrittsmengen konzipiert werden kann. c. Ein weiterer Vorzug ist, dass durch Wahl des Drucks im Innenschlauch bei jeder beliebigen Schlauchkonfiguration ein großer Bereich für die Regelung der Austrittsmenge des Schlauchsystems zur Verfügung steht. Bei realistischen Werten für den Schwellwert des Außenschlauchs von z. B. p_S = 0,3 bar und einem Regelintervall für den Druck im Innenschlauch von p_F = 1 bis 8 bar lässt sich ein Regelbereich für die Austrittsmenge von 1 bis 8 realisieren. d. Zusätzliche externe Regelkreise sind nicht erforderlich.
2. Die mit Anspruch 12 vorgeschlagene Druckschwelle für den Außenschlauch wirkt sich besonders vorteilhaft bei Verlegung des Schlauchsystems im hügligen Gelände aus.

Bei Höhenunterschieden Δh, die einem Schweredruck p_G der Flüssigkeit entsprechen, der verglichen mit dem Schwellwert p_S klein ist, wird sich, wie beschrieben, das Puffervolumen und insbesondere das in Bereitstellungskammern segmentierte Puffervolumen mit Flüssigkeiten füllen, so dass die Flüssigkeit über die Länge des Schlauchsystems, vorzugsweise des gesamten Segmentbereich weitgehend gleichmäßig austritt. Die Längen der Bereitstellungskammer sind hierbei so zu bemessen, dass die Schlauchparameter, nämlich der Fluiddruck im Innenschlauch, die Portionierlochdurchmesser und der Schwellwert im Hinblick auf eine gleichmäßige Flüssigkeitsausbringung optimal aufeinander abgestimmt werden.

Hierbei sollte insbesondere vermieden werden, dass die Längen der Bereitstellungskammern so groß und die Durchflussmengen durch die Portionierlöcher des Innenschlauchs so klein sind, dass durch die Wirkung des Schweredrucks in den tiefergelegenen Teilen der Bereitstellungskammern in der Summe mit dem sich aufbauenden Innendruck im Puffervolumen eine wesentlich höhere Austrittsmenge der Flüssigkeit durch den äußeren Schlauch als in den höher gelegenen Teilen der Bereitstellungskammer resultiert. Entsprechend der Geländeform muss in diesem Fall ein Optimum gefunden werden, wobei die Möglichkeit besteht, durch relativ kurze Bereitstellungskammern, in welche selbstverständlich eine erforderliche Anzahl von Positionierlöchern münden muss, eine weitgehend gleichmäßige Ausbringung der Flüssigkeit über die Schlauchlänge zu erreichen.

Bei stark hügeligem Gelände lässt sich diese Problematik allerdings weitgehend umgehen, wenn wie mit Anspruch 13 vorgeschlagen, der Innenschlauch eng an der Innenfläche des Außenschlauchs anliegt. Dies kann entweder durch geeignete Dimensionierung von Innen- und Außenschlauch oder dadurch erreicht werden, dass nach dem Vorschlag gemäß Anspruch 14 der elastische Innenschlauch unter der Wirkung des in diesem herrschenden Fluiddrucks, der vorzugsweise in der Größenordnung von 0,5 bis 10 bar liegt, gegen die Innenfläche des Außenschlauchs gedrückt wird.

Nach Überschreiten der Druckschwelle tritt hierbei das Fluid unmittelbar durch den aus perforiertem oder porösem Material bestehenden Außenschlauch in die Schlauchumgebung aus.

Hierbei stellt sich eine automatische Regelung dadurch ein, dass sich im Bereich des jeweiligen Portionierloches ein kleines Puffervolumen ausbildet, aus dem das Fluid austritt, wenn der in ihm herrschende Fluiddruck größer als die Druckschwelle ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Schlauchsystem ist die Ausbringung eines Fluids, vorzugsweise von Wasser, über große Längen bis in die Größenordnung von mehreren Kilometern möglich. Die Oberfläche des Außenschlauches ist so beschaffen, dass seine Funktion durch Langzeiteffekte wie Verschmutzung der Fluidaustrittsöffnungen oder Einwachsen von Wurzeln in diese Öffnungen, nicht beeinträchtigt wird. Hierbei kann das Material so ausgewählt werden, dass das Schlauchsystem flexibel und stabil ist, so dass es problemlos mit üblichen Techniken verlegt werden kann, andererseits aber gegen Funktionsbeeinträchtigende Deformationen durch den Boden- oder Fahrzeugdruck ge schützt ist. Schließlich lässt sich das System auch bei geeigneter chemischer Zusammensetzung des Außenschlauchs gegen die Zerstörung durch Ungeziefer oder Nagertiere schützen.

Der Gegenstand der Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen, die in den Zeichnungen schematisch dargestellt sind, im Einzelnen erläutert. In diesen zeigen:
1 Längsschnitt des Schlauchsystems nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 Querschnitt des Schlauchsystems gemäß 1 längs der Linie II-II um 180° gedreht,
3 Längsschnitt des Schlauchsystems nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung in geneigter Anordnung,
4 Grafik zur Veranschaulichung der pro Längeneinheit l des Schlauchsystems austretenden Fluidmenge in Abhängigkeit vom Fluiddruck p bei einem Schlauchsystem mit einem porösen Schlauch mit Druckschwelle p_S,
5 Längsschnitt des Schlauchsystems nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Außenschlauch ohne Druckschwelle in horizontaler Anordnung,
6 Längsschnitt des Schlauchsystems nach einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Außenschlauch ohne Druckschwelle mit Einschnürungen und in geneigter Anordnung und
7 Längsschnitt des Schlauchsystems nach einem fünften Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung.
Mit den 1 und 2 ist anhand eines ersten Ausführungsbeispiels der Grundaufbau des Schlauchsystems gemäß der Erfindung in Längs- und Querschnitt dargestellt.
Dieses Schlauchsystem besteht aus einem porösen, mechanisch und chemisch stabilen Material.
Innerhalb des Außenschlauchs 1 ist ein Innenschlauch 2 angeordnet, dessen Außendurchmesser D_I kleiner als der Innendurchmesser D_A des Außenschlauchs 1 ist. So bildet sich zwischen Außenschlauch 1 und Innenschlauch 2 ein Ringraum, der nachstehend als Puffervolumen 5 bezeichnet ist.
Der vorzugsweise aus fluiddichtem Material bestehende Innenschlauch 2 weist über die Länge verteilte Öffnungen, nachstehend Portionierlöcher 4 genannt, auf.
Der mit einer Fluidquelle verbundene Innenschlauch 2 ist von einem Fluid 3, vorzugsweise Wasser, unter einem Druck p_F durchströmt, welcher je nach Länge des Schlauchsystems in der Größenordnung von 1 bis 8 bar liegt.
Das Fluid 3 gelangt über die Portionierlöcher 4 in den ein Puffervolumen 5 bildenden Ringraum, der sich solange mit Fluid füllt, bis der in diesem herrschende Fluiddruck p_V größer ist als die durch das Material des Außenschlauchs 1 vorgegebene Druckschwelle p_S. Hiernach tritt das Fluid in die Schlauchumgebung 9 aus.
Die drosselnde Wirkung des Außenschlauchs 1 ist mit einem aus porösem Material bestehenden Schlauch, z. B. einem Perl-, Schwamm- oder Membranschlauch erreichbar.
Da die Menge. des den Außenschlauch 1 durchsetzenden Fluids 6 im Allgemeinen größer ist als die durch die Portionierlöcher 4 in das Puffervolumen 5 nachgelieferte Menge, bricht nach einer bestimmten Zeit der Druck im Puffervolumen p_V zusammen, so dass der Austritt von Fluid 6 unterbrochen wird, bis sich wieder im Puffervolumen ein größerer Druck p_V als die Druckschwelle p_S aufgebaut hat.
Mit Hilfe dieses Puffervolumens wird also der Fluidaustritt 6 entsprechend den Ausflussraten des Fluids durch die Portionierlöcher 4 automatisch reguliert.
Die Abstände der Portionierlöcher 4 sowie der Druck p_F des Fluids im Innenschlauch 2 können bei geeigneter Wahl des Materials des Außenschlauchs 1 so aufeinander abgestimmt werden, dass die Menge des austretenden Fluids 6 über große Längen des Schlauchsystems weitgehend konstant ist.
Als Materialien für Innen- und Außenschläuche 1 und 2 eignen sich Polymerwerkstoffe, wobei der Innenschlauch 2 aus einem flexiblen, fluiddichten Polymerwerkstoff bestehen sollte, während der Außenschlauch aus einem stabileren, jedoch auch flexiblen porösen Polymerwerkstoff bestehen kann. Für diese haben sich Gemische aus Gummi und Polymeren bewährt. Durch diese Materialauswahl wird eine ausreichende Flexibilität bei hoher Robustheit und Widerstandsfähigkeit gegenüber externen Einflüssen erreicht.
Höhenunterschiede im Gelände, in welchem das Schlauchsystem zu verlegen ist, haben nachteiligerweise infolge des auf das Fluid wirkenden Schweredrucks p_G, der von der Höhendifferenz Δh abhängig ist, Einfluss auf die Austrittsmenge, so dass ein gleichmäßiger Fluidaustritt mit dem System gemäß 1 und 2 nicht ohne Weiteres erreichbar ist.
Für solche Fälle eignet sich die in den 3 und 6 dargestellte Ausgestaltung des Schlauchsystems, bei welchem das Puffervolumen durch Einschnürungen 7 des Außenschlauchs 1' in einzelne Fluidbereitstellungskammern 8 unterteilt ist. In diese Kammern 8 mündet/münden ein oder mehrere Portionierlöcher 4, so dass auch bei geneigter Anordnung des Schlauchsystems die Kammern 8 mit Fluid gefüllt werden, das bei Überschreiten der Druckschwelle p_S in die Schlauchumgebung 9 austritt. Somit wird erreicht, dass trotz des höhenabhängigen Schweredrucks p_G das Fluid gleichmäßig in die Schlauchumgebung 9 abgegeben wird.
Durch geeignete Anpassung der Länge l der Bereitstellungskammer 8 sowie Anzahl der in die jeweilige Kammer 8 mündenden Portionierlöcher 4 wird auch bei großen Steigungen des Geländes eine weitgehend gleichbleibende Fluidabgabe ermöglicht.
Begünstigt wird diese Eigenschaft dadurch, dass das poröse Material des Außenschlauches 1' so gewählt ist, dass es eine Druckschwelle p_S besitzt, die für den Fluidaustritt überwunden werden muss.
In diesem Fall ergibt sich die in 4 grafisch veranschaulichte Ausströmcharakteristik.
Liegt der Druck p_V in der Bereitstellungskammer 8 unterhalb der Druckschwelle p_VS, tritt kein Fluid aus. Es gilt V/L = 0
Übersteigt der Druck p_V den Schwellenwert p_VS, steigt das auf die Längeneinheit bezogene austretende Fluidvolumen V/L zunächst nichtlinear rasch an, um bei höheren Drücken schließlich etwa proportional zum Druck p zu verlaufen.
Trotz dieser vorteilhaften Eigenschaften lassen sich aber auch poröse Außenschläuche verwenden, deren Material keine Druckschwelle p_S bewirkt.
In diesem Fall ist bei horizontaler Verlegung des Schlauchsystems mit den in 5 grafisch veranschaulichten Verhalten zu rechnen. Wie mit den gestrichelten Linien angedeutet, tritt das Fluid in Umgebung der Portionierlöcher 4 des Innenschlauchs 2 unmittelbar durch die Wandung des Außenschlauchs 1 hindurch. Das hat zur Folge, dass das Fluid in der Schlauchumgebung 9 nicht gleichmäßig austritt, was aber z. B. bei einer Unterbodenbewässerung in Kauf genommen wird, da das Erdreich infolge Diffusionswirkung für eine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit sorgt.
Selbst bei geneigter Verlegung des Schlauchsystems lassen sich Außenschläuche ohne Druckschwelleneigenschaft anwenden, wenn das Schlauchsystem, wie in 6 gezeigt und anhand von 3 erläutert, segmentiert ist. Die Bereitstellungskammern 8, in welche mindestens ein Portionierloch 4 des Innenschlauchs 2 mündet, sorgen für eine ausreichend gleichmäßige Ausbringung des Fluids in die Schlauchumgebung 9.
Eine erfindungsgemäße Variante des Schlauchsystems, bei welcher gleichfalls ein Außenschlauch 1'' ohne Druckschwelle vorgesehen ist, ist mit 7 veranschaulicht. Bei diesem Ausführungsbeispiel liegt der Innenschlauch 2 entweder auf Grund seiner Dimensionierung oder bedingt durch den Druck des in ihm strömenden Fluids 3 eng an der Innenwand des Außenschlauchs 1'' an, so dass ein bei den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen gezeigtes ausgeprägtes Puffervolumen nicht entsteht. In diesem Fall tritt das Fluid durch die Portionierlöcher 4 unmittelbar in den angrenzenden Bereich des Außenschlauchs 1'' , um durch diesen, wie mit gestrichelten Linien in 7 angedeutet, in unmittelbarer Nachbarschaft des Portionierloches 4 hindurchzutreten.
Falls, was auch möglich ist, das Material des Außenschlauchs 1'' eine Druckschwelle besitzt, bildet sich in Nachbarschaft jedes Portionierloches 4 ein kleines, nicht dargestelltes Puffervolumen aus, aus welchem das Fluid nach außen austritt, wenn sein Druck die Druckschwelle überschreitet.

1: Außenschlauch
1': Außenschlauch
1'': Außenschlauch
2: Innenschlauch
3: Fluid
4: Portionierloch
5: Puffervolumen
6: austretendes Fluid
7: Einschnürung (Segmentierung)
8: Bereitstellungskammer
9: Schlauchumgebung
D_A: Innendurchmesser des Außenschlauchs
D_I: Außendurchmesser des Innenschlauchs
p_G: Schweredruck der Flüssigkeit
p_S: Druckschwelle für Fluidaustritt aus Außenschlauch
p_F: Druck des Fluids im Innenschlauch
p_V: Druck des Fluids im Puffervolumen
l: Länge der Bereitstellungskammer
Δh: Höhenunterschied

Claims

Schlauchsystem zum Ausbringen eines Fluids, vorzugsweise zur Unterbodenbewässerung, bestehend aus einem Außenschlauch und einem in diesem befindlichen Innenschlauch, wobei der Außenschlauch gegenüber mechanischen und chemischen Einflüssen widerstandsfähiger als der Innenschlauch ist, der Innenschlauch i.a. eine größere Elastizität als der Außenschlauch besitzt und beide Schläuche deren Wandungen durchsetzende Öffnungen für den Fluiddurchtritt aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Öffnungen des Außenschlauchs (1, 1', 1'') wesentlich geringer als der Querschnitt der der Portionierung dienenden Öffnungen, der Portionierlöcher (4), des Innenschlauchs (2) ist und wenigstens der Innenschlauch (2) aus einem fluidundurchlässigen Material besteht.
Schlauchsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen Löcher oder Poren sind, wobei das Verhältnis der Öffnungsdurchmesser des Außenschlauchs (1, 1', 1'') verglichen mit den Portionierlöcher (4) des Innenschlauchs (2) in der Größenordnung von 1:10 bis 1:100, der Durchmesser der Portionierlöcher (4) des Innenschlauchs (2) in der Größenordnung von 100 μm und der Fluiddruck innerhalb des Innenschlauchs (2) im Größenordnungsbereich von 1...10 bar liegen.
Schlauchsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser (D_I) des Innenschlauchs (2) zur Bildung ei nes Puffervolumens (5) kleiner als der Innendurchmesser (D_A) des Außenschlauchs (1) ist.
Schlauchsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Unterteilung des Puffervolumens (5) in einzelne Bereitstellungskammern (8) der Außenschlauch (1) Einschnürungen (7) aufweist, welche vorzugsweise äquidistant an der Außenfläche des Innenschlauchs (2) anliegen, wobei jeweils wenigstens ein Portionierloch (4) des Innenschlauchs (2) in jede Bereitstellungskammer (8) mündet.
Schlauchsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnürungen (7) des Außenschlauchs (1') mit dem Innenschlauch (2) fluiddicht verbunden, vorzugsweise verschweißt sind.
Schlauchsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Außen- und Innenschläuche (1', 2) aus thermoplastischem Material bestehen und das Material des Außenschlauchs (1') einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Material des Innenschlauchs (2) besitzt.
Schlauchsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Außen- und Innenschläuche (1, 1', 1'', 2) aus einem Polymerwerkstoff bestehen, wobei der Werkstoff des Innenschlauchs (2) eine höhere Elastizität besitzt.
Schlauchsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Au ßenschlauch (1, 1', 1'') ein aus porösem Material bestehender Perl-, Schwamm- oder Membranschlauch ist.
Schlauchsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenschlauch (1, 1', 1'') aus einem Gemisch aus Gummi und Polymerwerkstoff besteht.
Schlauchsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der Bereitstellungskammern (8) und die Anzahl der in diese mündenden Portionierlöcher (4) des Innenschlauchs (2) derart aufeinander abgestimmt sind, dass der von der Schlauchlänge abhängige Druckverlust im Innenschlauch (2) und hierdurch bedingte Reduzierung der Menge des durch die Portionierlöcher (4) des Innenschlauchs (2) austretenden Fluids zur Erzielung einer konstanten Fluidaustrittsmenge pro Längeneinheit des Schlauchsystems ausgeglichen werden.
Schlauchsystem nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Portionierlöcher des Innenschlauchs (2) selbstregulierend derart sind, dass bei äquidistant und gleich lang ausgebildeten Bereitstellungskammern (8) auch bei großen Längen des Schlauchsystems und/oder bei Verlegung über unterschiedliche Höhen eine konstante Fluidaustrittsmenge pro Bereitstellungskammer (8) erreicht wird.
Schlauchsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Außenschlauchs (1, 1', 1'') so gewählt und seine Öffnungen so dimensioniert sind, dass letztere nur bei Überschreiten einer vorgegebenen Druckschwelle, vorzugsweise bei 0,3 bar, öffnen.
Schlauchsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenschlauch (2) eng an der Innenfläche des Außenschlauchs (1'') anliegt.
Schlauchsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenschlauch (2) so elastisch ist, dass der unter der Wirkung des Fluiddrucks, der vorzugsweise in der Größenordnung von 0,5 bis 10 bar liegt, gegen die Innenfläche des Außenschlauchs (1'') gedrückt wird, wobei das Fluid unmittelbar durch den aus perforiertem bzw. porösem Material bestehenden Außenschlauch (1'') austritt.
Schlauchsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch einen dem System vorgeschalteten Eingangsfilter, welcher Verunreinigungen wie feinen Sand, Schwebstoffe oder Schmierstoffe ausfiltert.