DE102005008240A1 - Schlauchleitung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schlauchleitung mit helikal gewickelten, einen Schlauch ausbildenden Bahnen (5, 6, 7), wobei sich die Randbereiche der Bahnen (5, 6, 7) überlappen und durch helikal gewendelte an der Außenseite des Schlauches befindliche Klemmvorrichtungen (4) zusammengehalten werden und die Klemmvorrichtung (4) von Kunststoffprofilen (1) umgeben sind, welche über zwei Schenkel (2) aus einem Kunststoff mit einer Härte von mindestens 35 Shore D verfügen, wobei die Kunststoffprofile (1) zwischen den Schenkeln (2) einen Bereich geringerer Härte aufweisen. Durch die Verwendung unterschiedlicher Werkstoffe für die verschiedenen Bereich des Kunststoffprofils (1) wird dieses für die jeweiligen Anforderungen optimiert. Einerseits wird durch die Verwendung eines harten Kunststoffs für die Schenkel (2) eine ausreichend hohe Klemmwirkung sichergestellt; andererseits wird durch die Verwendung eines weicheren Kunststoffs für den mittleren Bereich (3) die Oberfläche, auf der die Schlauchleitung aufliegt, sicher vor Beschädigungen geschützt.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Schlauchleitung mit helikal gewickelten, einen Schlauch ausbildenden Bahnen, wobei sich die Randbereiche der Bahnen überlappen und durch helikal gewendelte, an der Außenseite des Schlauches befindliche Klemmvorrichtungen zusammengehalten werden und die Klemmvorrichtungen von Kunststoffprofilen umgeben sind, welche über zwei Schenkel aus einem Kunststoff mit einer Härte von mindestens 35 Shore D verfügen. Darüber hinaus betrifft die Erfindung zur Verwendung als Teil der Schlauchleitung geeignete Kunststoffprofile und Klemmvorrichtungen.
• Schlauchleitungen, die sich aus helikal gewickelten Streifen oder Bahnen zusammensetzen, deren Randbereiche sich überlappen und im Überlappungsbereich durch in der Regel metallische Klemmvorrichtungen zusammengehalten werden, sind grundsätzlich seit längerem bekannt, beispielsweise aus der DE 26 30 712 oder der DE 38 40 599 . Durch die metallischen Klemmvorrichtungen wird ein Metallskelett erzeugt, das es erlaubt, die Schlauchleitung nahezu beliebig zu biegen und ihr somit die gewünschte Form zu verleihen. Im Vergleich zur Bespannung eines Metallskeletts mit einem Gewebeüberzug weisen derartige Schlauchleitungen den Vorteil auf, dass die Innenfläche des Schlauches weitgehend glatt ist. Darüber hinaus wird der Nachteil vermieden, dass das Überziehen eines Metallskeletts mit einer Gewebebespannung häufig zu Beschädigungen des Gewebes führt.
• Die Schlauchleitungen aus dem Stand der Technik können vielfältig eingesetzt werden; u.a. sind sie aufgrund ihrer hohen Temperaturbeständigkeit auch zur Ab- und Zufuhr von heißen Gasen oder Dämpfen geeignet. Bei der Verwendung als Absaugschlauch in Kfz-Werkstätten für Autoabgase stellt sich dabei das Problem, dass die metallischen Klemmvorrichtungen den Lack zerkratzen können. Ähnliche Probleme treten bei der Handhabung der Schlauchleitungen auf anderen empfindlichen Oberflächen auf.
• Um dieses Problem zu lösen ist es aus der DE 44 26 722 C1 bekannt, ein die Klemmvorrichtung hintergreifendes Profilelement aus einem wärmebeständigen Elastomeren mit einer Härte von mindestens 35 Shore D zu verwenden. Diese Profilelemente decken die metallische Klemmvorrichtung ab, um zu verhindern, dass bei Berührung mit empfindlichen Oberflächen Schäden auftreten. Darüber hinaus stellen sie sicher, dass bei Kontakt der metallischen Klemmvorrichtung mit einer anderen Metallfläche keine Funkenbildung auftritt, die unter Umständen zu Explosionen führen könnte.
• Bei derartigen Profilelementen muss das hierfür verwendete Kunststoffmaterial so gewählt werden, dass es einerseits weich genug ist, Schäden auf Lackoberflächen zu verhindern, andererseits jedoch hart genug, um eine hohe Klemmkraft aufzubringen. Aus diesem Grund müssen bei der Wahl des Materials für das Profilelement aus der DE 44 26 722 C1 Kompromisse eingegangen werden, die hinsichtlich beider genannten Forderungen zu suboptimalen Ergebnissen führen. Insbesondere führt eine ausreichend weiche Wahl des Kunststoffmaterials dazu, dass bei hohen Temperaturen das Material so sehr erweicht, dass die Klemmwirkung stark nachlässt und unter Umständen sich das Profilelement von der metallischen Klemmvorrichtung ablöst. Dies wiederum führt zur Freilegung der Klemmvorrichtung, was mit den oben geschilderten Nachteilen verbunden sein kann. Andererseits ist das Material noch zu hart, um empfindliche Oberflächen sicher zu schützen.
• Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich daher die Aufgabe, eine Schlauchleitung mit Klemmvorrichtungen und darauf angebrachten Kunststoffprofilen zur Verfügung zu stellen, die die Nachteile aus dem Stand der Technik vermeiden und einerseits eine hohe Klemmkraft aufbringen, andererseits jedoch auch Lack- oder sonstige empfindliche Oberflächen ausreichend schützen.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Schlauchleitung mit helikal gewickelten, einen Schlauch ausbildenden Bahnen, wobei sich die Randbereiche der Bahnen überlappen und durch helikal gewendelte, an der Außenseite des Schlauches befindliche Klemmvorrichtungen zusammengehalten werden und die Klemmvorrichtungen von Kunststoffprofilen umgeben sind, welche über zwei Schenkel aus einem Kunststoff mit einer Härte von mindestens 35 Shore D verfügen, wobei die Kunststoffprofile zwischen den Schenkeln einen Bereich geringerer Härte aufweisen.
• Der Bereich zwischen den Schenkeln kann dabei so weich eingestellt werden, dass Schäden an Oberflächen grundsätzlich nicht mehr zu befürchten sind. Andererseits wird durch die Verwendung eines vergleichsweise harten Kunststoffes für die Schenkel des Kunststoffprofils eine ausreichend hohe Klemmwirkung hervorgerufen, die dafür sorgt, dass selbst bei sehr hohen Temperaturen das Kunststoffprofil sicher auf der Klemmvorrichtung sitzt. Da die Schenkel und der mittlere, weichere Bereich unmittelbar miteinander verbunden sind, wird auch der letztere Bereich sicher auf der Klemmvorrichtung gehalten, ohne dass dieser selbst aus einem entsprechend harten Material ausgebildet sein müßte. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass der Bereich zwischen den Schenkeln des Kunststoffprofils der Bereich auf der Außenseite der Schlauchleitung ist, der bei Verlegen der Schlauchleitung mit den unter Umständen gefährdeten Oberflächen in Berührung kommt, da dieser Bereich radial außen liegt. Die Schenkel der Kunststoffprofile hingegen liegen bei Betrachtung des Querschnitts der Klemmvorrichtungen an dieser seitlich an und berühren Oberflächen daher nicht. Sowohl die Klemmvorrichtungen als auch die hieran außen anliegenden Kunststoffprofile weisen zur Verwendung bei derartigen Schlauchleitungen einen U-, C- oder tropfenförmigen Querschnitt auf.
• Zur Verwirklichung der Erfindung bieten sich im Wesentlichen zwei verschiedene Ausführungsformen an. Gemäß der ersten Ausführungsform befindet sich zwischen den Schenkeln ein Bereich, der vollständig aus einem weicheren Kunststoff als dem für die Schenkel des Kunststoffprofils verwendeten besteht. Alternativ hierzu kann sich auch das für die Schenkel verwendete Material in einer dünnen Schicht zwischen den Schenkeln fortsetzen, wobei an der Außenseite dieser dünneren Schicht sich eine weitere Schicht des weicheren Kunststoffs befindet. Bei der zuletzt genannten Ausführungsform befindet sich entsprechend zwischen den Schenkeln eine dünne Schicht eines harten Kunststoffmaterials auf der Seite der Klemmvorrichtung, auf der Außenseite der Schlauchleitung hingegen ein besonders weiches Material. Im Vergleich zur erstgenannten Ausführungsform wird auf diese Weise eine erhöhte Klemmwirkung erzielt.
• Als weicherer Kunststoff im Bereich zwischen den Schenkeln wird vorzugsweise ein Elastomer verwendet, insbesondere ein thermoplastisches Elastomer. Als besonders geeignet haben sich dabei thermoplastische Polyolefinelastomere herausgestellt, insbesondere eine PP/EPDM-Elastomerlegierung aus Polypropylen (PP) als harter sowie Ethylen/Propylen-Dien-Terpolymer (EPDM) als weicher Komponente. Das Polypropylen bildet dabei eine harte thermoplastische Matrix, in die entsprechend weichere Elastomerpartikel eingebracht werden. Die genauen Eigenschaften dieser Copolymerisate können entsprechend den genauen Bedürfnissen durch Wahl der genauen Zusammensetzung und Bedingungen eingestellt werden. Neben dem Mischungsverhältnis spielen dabei die Kristallinität, die Molmasse und die Molmassenverteilung ebenso eine Rolle, wie die Verwendung von PP als Homo- oder Copolymer, als statistisches oder sequentielles PP.
• Neben thermoplastischen Polyolefinelastomeren sind grundsätzlich auch andere Arten von thermoplastischen Elastomeren verwendbar, beispielsweise Polyurethan-Elastomere, Polyetheramide, Polyesterelastomere, Ethylen-Vinylacetat-Kopolymere oder Styrolcopolymere.
• Der weichere Kunststoff, der für den Bereich zwischen den Schenkeln und Kunststoffprofils verwendet wird, hat vorzugsweise eine Härte von maximal 80 Shore A, insbesondere von maximal 75 Shore A. Eine Härte von 80 Shore A entspricht dabei ca. einer Härte von 30 Shore D, so dass insgesamt dieser Bereich deutlich weicher ist, als der Schenkelbereich mit einer Härte von mindestens 35 Shore D.
• Im Gegensatz zum Stand der Technik, der für das gesamte Kunststoffprofil ein einziges thermoplastisches Elastomer verwendet, wird erfindungsgemäß für die Schenkel ein Thermoplast deutlich größerer Härte verwendet. Insbesondere kommt dabei ein thermoplastisches Polyolefin in Frage, wobei die Verwendung von Polypropylen (PP) besonders bevorzugt ist. Grundsätzlich denkbar ist allerdings auch die Verwendung von Polyethylen, Polybuten u.ä. Das thermoplastische Polyolefin, insbesondere Polypropylen, kann auch zur Erhöhung der Wärmeformbeständigkeit weiter mit Glasfasern verstärkt sein.
• Um die erfindungsgemäße Wirkung zu erzielen, wird die Härte des Kunststoffprofils im Bereich der Schenkel im Vergleich zum Stand der Technik zweckmäßigerweise deutlich erhöht, bevorzugt auf einen Bereich von mindestens 50 Shore D, besonders bevorzugt auf einen Bereich von 85 bis 95 Shore D. Derartige Materialien bewirken eine besonders hohe Klemmkraft, wobei der ausreichende Schutz von Lackoberflächen durch den mittleren, weicheren Bereich gewährleistet wird.
• Das gesamte Kunststoffprofil wird vorzugsweise coextrudiert, um auf diese Weise eine dauerhafte Verbindung zwischen den Bereichen verschiedener Härte des Kunststoffprofils sicherzustellen. Im Vergleich dazu bestünde bei einer Klebeverbindung die Gefahr, dass insbesondere beim Durchleiten von Gasen oder Dämpfen mit hoher Temperatur eine Ablösung erfolgt, da die Klebung gegenüber solchen Temperaturen nicht resistent ist. Um die Coextrusion des Kunststoffprofils zu ermöglichen, müssen Materialien verwendet werden, die sich coextrudieren lassen, wobei sich als besonders geeignet die Verwendung von Polypropylen für die Schenkel des Kunststoffprofils sowie eines Polymerblends aus Polypropylen und EPDM für den Zwischenbereich herausgestellt hat. Auf diese Weise wird als „harte" thermoplastische Kunststoffmatrix des thermoplastischen Elastomeren für den Zwischenbereich gerade der Thermoplast verwendet, der auch für die Schenkel zum Einsatz kommt. Um den Zwischenbereich entsprechend weich auszugestalten, können bis zu 65 % Ethylen/Propylen-Dien-Terpolymer (EPDM) in das Polypropylen eingearbeitet werden. Grundsätzlich ist aber auch die Verwendung anderer Werkstoffe, die sich coextrudieren lassen, möglich.
• Vorzugsweise erstreckt sich im Inneren der Klemmvorrichtung in Längsrichtung ein Armierungselement, wobei die überlappenden Randbereiche der Streifen oder Bahnen, die die Außenwand des Schlauches ausbilden, zwischen dem Armierungselement und der Innenseite der Klemmvorrichtung verlaufen. Derartige Armierungselemente sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt, beispielsweise aus der DE 38 40 599 C1 , in der Regel handelt es sich dabei um einen Draht, die Verwendung von Armierungsfäden ist jedoch ebenso möglich. Ein solches Armierungselement schützt zusätzlich davor, dass die sich in der Klemmvorrichtung befindenden Randbereiche der Bahnen aus der Klemmvorrichtung heraustreten, und verleiht dem Schlauch eine hohe Dauerfestigkeit und Standzeit.
• Unter Umständen können auch weitere, bandförmige, schraubenwendelförmig gewickelte Zusatzbahnen verwendet werden, wie sie aus der Gebrauchsmusterschrift 202 04 196 U1 bekannt sind. Bei diesen Zusatzbahnen ist eine erste Teilbahn der Zusatzbahn zwischen der Klemmvorrichtung und den überlappenden Rändern der Streifen der Werkstoffbahn angeordnet, wobei gleichzeitig eine weitere Teilbahn der Zusatzbahn die Klemmvorrichtung nach außen hin abdeckt. Eine derartige Zusatzbahn sorgt für eine zusätzliche Isolierung und vermeidet die Ablösung des Kunststoffprofils bei starker Wärmeentwicklung. Die den Schlauch ausbildenden Werkstoffbahnen können sowohl aus verschiedenen Geweben als auch aus Folien bestehen. Je nach Verwendungszweck und Anforderungsprofil, insbesondere hinsichtlich der Temperaturbeständigkeit, können verschiedene Schlauchgewebe wie Teflon, Kevlar, Polyurethanfolie, Glasfaser oder Polyester ein- oder mehrlagig verwendet werden, wobei die Gewebe gegebenenfalls zusätzlich beschichtet, beispielsweise mit Silikon beschichtet sein können.
• Die Klemmvorrichtungen bestehen in aller Regel aus Metall, insbesondere Stahl oder Aluminium. Ebenso kann das Armierungselement, das durch die Klemmvorrichtungen in Längsrichtung verläuft, als Armierungsdraht aus Stahl ausgebildet sein.
• Neben der beschriebenen Schlauchleitung an sich betrifft die Erfindung auch Kunststoffprofile und Klemmvorrichtungen, die so ausgebildet sind, dass sie für die Verwendung als Teil der erfindungsgemäßen Schlauchleitung geeignet sind.
• Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
• 1 ein Kunststoffprofil in nicht geweitetem Zustand;
• 2 ein Kunststoffprofil, welches so geweitet ist, dass es auf die metallische Klemmvorrichtung aufgesetzt werden kann;
• 3 einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Schlauchleitung gemäß einer ersten Ausführungsform; und
• 4 einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Schlauchleitung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
• In 1 ist ein erfindungsgemäßes Kunststoffprofil 1 im Querschnitt gezeigt. Dieses besteht aus zwei Schenkeln 2 aus einem relativ harten Thermoplasten, während der zwischen den Schenkeln 2 liegende mittlere Bereich 3 des Kunststoffprofils 1 aus einem erheblich weicheren thermoplastischen Elastomer besteht. Durch die Verwendung entsprechender Werkstoffe, insbesondere Polypropylen für die Schenkel bzw. eines Polymerblends aus Polypropylen und EPDM für den mittleren Bereich 3 wird es möglich, das gesamte Kunststoffprofil 1 zu coextrudieren. Die Schenkel 2 des Kunststoffprofils 1 weisen an ihrem jeweiligen Ende Vorsprünge auf, die das Kunststoffprofil auf der metallischen Klemmvorrichtung halten können, ohne dass Kunststoffprofil und Klemmvorrichtung durch zusätzliche Maßnahmen wie Klebung o.ä. verbunden werden müßten. Eine solche Klebung würde in der Regel die u.U. auftretenden hohen Temperaturen nicht aushalten. Wie sich des Weiteren aus 1 ergibt, weisen die Schenkel 2 des Kunststoffprofils 1 eine hohe Klemmkraft auf, so dass die Enden der Schenkel 2 nahe zusammengedrückt werden.
• In 2 ist das Kunststoffprofil aus 1 dargestellt, wobei hier die Schenkel 2 so weit auseinander gebogen sind, dass das Kunststoffprofil 1 auf eine Klemmvorrichtung aufgesetzt werden kann.
• 3 zeigt einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Schlauchleitung im Querschnitt. Dabei sitzt ein Kunststoffprofil 1, wie es aus den 1 und 2 bekannt ist, auf einer metallischen Klemmvorrichtung 4 und wird auf diesem durch die starke Klammerwirkung sowie durch die an den Schenkeln 2 sich befindlichen Vorsprünge sicher auf der metallischen Klemmvorrichtung 4 gehalten. Im Inneren der metallischen Klemmvorrichtung 4 verlaufen die Randbereiche von Bahnen 5, 6, 7 um ein Armierungselement 8 herum, wobei sich die Randbereiche der Bahnen 5, 6, 7 jeweils in gewissem Maße überlappen, so dass letztlich eine durchgängige Fläche auf der Schlauchinnenseite gebildet wird, die im Wesentlichen glatt ist. Wie man des Weiteren erkennt, liegt der mittlere Bereich 3 des Kunststoffprofils 1 aus weichem Material gerade auf der Schlauchaußenseite. Dieser Bereich ist der Abschnitt, der bei Verwendung der Schlauchleitungen auf Oberflächen aufliegt, die gegebenenfalls vor Zerkratzen durch die metallische Klemmvorrichtung 4 geschützt werden müssen, wobei ein möglichst weicher Kunststoff im Bereich 3 hilfreich ist. Die Schenkel 2 selbst hingegen liegen nicht auf, so dass hier auch die Verwendung eines harten Kunststoffs möglich ist, der für eine ausreichend hohe Klammerwirkung sorgt, selbst wenn Gase oder Dämpfe hoher Temperatur durch die Schlauchleitungen hindurchgeleitet werden, was mit einer entsprechenden Erwärmung der metallischen Klemmvorrichtung 4 verbunden ist. Bei entsprechender Ausbildung der Wandungen eignet sich eine solche Schlauchleitung für Temperaturen von bis zu 650°C.
• Eine alternative Ausführungsform ist in 4 gezeigt. Diese unterscheidet sich insofern von der in 3 gezeigten Schlauchleitung, dass die Kunststoffprofile 1 hier im Bereich zwischen den Schenkeln 2 eine dünne Schicht 9 aus dem Material der Schenkel 2 mit entsprechender Härte aufweisen. Zusätzlich jedoch ist auf dieser dünnen Schicht 9 eine weitere, dickere Schicht 10 aus einem erheblich weicheren Kunststoff vorgesehen, der die gleichen Zwecke erfüllt wie das weichere Material des Bereichs 3 aus 3. Auch hier sind Oberflächen ausreichend vor Zerkratzen geschützt durch Verwendung eines weichen Werkstoffes für den Bereich 10, im Vergleich zur Ausführungsform der 3 ist allerdings die Klemmwirkung erhöht, weil hier auch der mittlere Bereich des Kunststoffprofils 1 zur Klammerwirkung beiträgt.

Claims (15)

1. Schlauchleitung mit helikal gewickelten, einen Schlauch ausbildenden Bahnen (5, 6, 7), wobei sich die Randbereiche der Bahnen (5, 6, 7) überlappen und durch helikal gewendelte, an der Außenseite des Schlauches befindliche Klemmvorrichtungen (4) zusammengehalten werden und die Klemmvorrichtungen (4) von Kunststoffprofilen (1) umgeben sind, welche über zwei Schenkel (2) aus einem Kunststoff mit einer Härte von mindestens 35 Shore D verfügen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffprofile (1) zwischen den Schenkeln (2) einen Bereich geringerer Härte aufweisen.
2. Schlauchleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (3) zwischen den Schenkeln (2) vollständig aus einem weicheren Kunststoff besteht.
3. Schlauchleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (3) zwischen den Schenkeln (2) aus einer dünnen Schicht (9) des für die Schenkel (2) verwendeten Materials besteht, auf dessen Außenseite sich eine Schicht (10) eines weicheren Kunststoffs befindet.
4. Schlauchleitung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der weichere Kunststoff ein Elastomer, insbesondere ein thermoplastisches Elastomer ist.
5. Schlauchleitung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der weichere Kunststoff ein thermoplastisches Polyolefinelastomer, insbesondere eine PP/EPDM-Elastomerlegierung ist.
6. Schlauchleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der weichere Kunststoff eine Härte von maximal 80 Shore A aufweist.
7. Schlauchleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (2) des Kunststoffprofils (1) aus einem Thermoplasten bestehen.
8. Schlauchleitung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermoplast ein thermoplastisches Polyolefin, insbesondere Polypropylen ist.
9. Schlauchleitung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Polyolefin glasfaserverstärkt ist.
10. Schlauchleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (2) der Kunststoffprofile (1) eine Härte von mindestens 50 Shore D aufweisen.
11. Schlauchleitung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (2) der Kunststoffprofile (1) eine Härte von 85 bis 95 Shore D aufweisen.
12. Schlauchleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffprofile (1) coextrudiert sind.
13. Schlauchleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Inneren der Klemmvorrichtung (4) in Längsrichtung ein Armierungselement (8) erstreckt, wobei die überlappenden Randbereiche der Bahnen (5, 6, 7) zwischen dem Armierungselement (8) und der Innenseite der Klemmvorrichtungen (4) verlaufen.
14. Kunststoffprofil zur Verwendung als Teil einer Schlauchleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Kunststoffprofil (1) einen U- oder C-förmigen Querschnitt mit zwei Schenkeln (2) aus einem Kunststoff mit einer Härte von mindestens 35 Shore D aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffprofil (1) zwischen den Schenkeln (2) einen Bereich geringerer Härte hat.
15. Klemmvorrichtung zur Verwendung als Teil einer Schlauchleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmvorrichtung (4) an ihrer Außenseite ein Kunststoffprofil (1) nach Anspruch 14 aufweist.