DE102009005643B4

DE102009005643B4 - Vorrichtung zur Erhöhung der Biegesteifigkeit von Schläuchen

Info

Publication number: DE102009005643B4
Application number: DE102009005643.2A
Authority: DE
Inventors: Stefan Gross; Harald Neumann
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2009-01-22
Filing date: 2009-01-22
Publication date: 2017-03-30
Anticipated expiration: 2029-01-23
Also published as: CN101788083B; US20100180974A1; US8651147B2; CN101788083A; DE102009005643A1

Abstract

Vorrichtung (100, 200) zur Erhöhung der Biegesteifigkeit eines Schlauches, die folgendes aufweist: – ein Adapterstück (110, 210), dessen Form an eine Querschnittsform eines Schlauchendes derart angepasst ist, dass das Adapterstück (110, 210) einerseits anstelle des Schlauchendes auf einem Schlauchanschluss eines Gerätes montiert werden kann und andererseits das Schlauchende auf dem Adapterstück (110, 210) montiert werden kann, wobei das Adapterstück (110, 210) aus mindestens zwei Teilen besteht, wobei die Teilung die Montage des Adapterstückes (110, 210) um einen im montierten Zustand im Inneren des Schlauches verlaufenden Gegenstand herum erlaubt; und – zumindest ein aus glasfaserverstärktem Kunststoff gefertigtes federndes Element (120, 220), welches mit dem Adapterstück (110, 210) verbunden ist, in Richtung des Schlauches aus dem Adapterstück (110, 210) herausragt und am herausragenden Ende ein Abschlusselement (125, 225) aufweist, an welchem sich ein montierter Schlauch bei Biegebeanspruchung abstützt, so dass durch die Steifigkeit des federnden Elements (120, 220) die Biegesteifigkeit des Schlauches im Bereich zwischen Adapterstück (110, 210) und Element (125, 225) erhöht wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, mit der die Biegesteifigkeit eines Schlauches in dessen Anschlussbereich erhöht werden kann.
In nahezu allen Bereichen des täglichen Lebens und der Technik sind Schläuche in vielfältigen Varianten anzutreffen. Sie dienen als Schlauchleitungen dem Transport fester, flüssiger und gasförmiger Stoffe, wo Rohrleitungen aus physikalischen oder ökonomischen Gründen nicht eingesetzt werden können, beispielsweise an beweglichen Ausgangs- und Zielorten, an schwer zugänglichen Stellen oder wenn Rohre zu schwer oder zu teuer wären. Auch als Schutzummantelung oder zur Isolation finden Schläuche Anwendung.
Beispielsweise werden Kabelbäume, die Roboterarme versorgen, häufig in flexiblen Schläuchen, meist Rillschläuchen, geführt, um die Kabelbäume gegen Einwirkungen von außen zu schützen.
Schläuche werden i. d. R. als preiswerte Meterware gefertigt und vertrieben, so dass verschiedene Steifigkeiten entlang eines Schlauches nicht oder nur mit großem Aufwand realisierbar sind. Häufig ist aber eine größere Steifigkeit an den Stellen wünschenswert, an denen der Schlauch an einem Gerätegehäuse befestigt ist und an denen regelmäßig die stärkste Biegung eintritt, um zu verhindern, dass der Schlauch an diesen Stellen zu stark geknickt und dabei beschädigt wird. Gleichzeitig neigen lange Schläuche bei bestimmten Bewegungen zum Schwingen, was ebenfalls durch eine erhöhte Steifigkeit an den Schlauchanschlussstellen verhindert oder zumindest begrenzt werden kann.
Veröffentlichung EP 1 396 276 A2 offenbart einen sehr dünnwandigen Schlauch eines Beatmungskreislaufes, mit einem länglichen Verstärkungselement, welches frei in der Schlauchleitung entlang einer nicht gewundenen Bahn von einem Ende der Leitung zum anderen Ende der Leitung liegt und zur Verstärkung der sehr dünnwandigen Schlauchleitung dient.
Aus der Veröffentlichungsschrift DE 28 19 328 A1 ist ebenfalls eine über die gesamte Schlauchlänge wirksame, im Inneren des Schlauches wirksame Schlauchverstärkung bekannt, umfassend eine Formstange und federnden Drahtwindungen, an denen sich der Schlauch abstützt. Die Formstange kann dabei dazu verwendet werden, dem Schlauch eine bestimmte (z. B. wellenförmige) Form zu geben.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, mit der die Biegesteifigkeit eines Schlauches in dessen Anschlussbereich erhöht werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung, die folgendes aufweist:

– ein Adapterstück, dessen Form an eine Querschnittsform eines Schlauchendes derart angepasst ist, dass das Adapterstück einerseits anstelle des Schlauchendes auf einem Schlauchanschluss eines Gerätes montiert werden kann und andererseits das Schlauchende auf dem Adapterstück montiert werden kann, wobei das Adapterstück aus mindestens zwei Teilen besteht, wobei die Teilung die Montage des Adapterstückes um einen im montierten Zustand im Inneren des Schlauches verlaufenden Gegenstand herum erlaubt; und
– zumindest ein aus glasfaserverstärktem Kunststoff gefertigtes federndes Element, welches mit dem Adapterstück verbunden ist, in Richtung des Schlauches aus dem Adapterstück herausragt und am herausragenden Ende ein Element aufweist, an welchem sich ein montierter Schlauch bei Biegebeanspruchung abstützt, so dass durch die Steifigkeit des federnden Elements die Biegesteifigkeit des Schlauches im Bereich zwischen Adapterstück und Element erhöht wird.

Der Vorteil der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, dass auf einfache Weise eine Versteifung von Schläuchen am Gehäuseanschluss nachgerüstet werden kann. Insbesondere ermöglicht das aus zwei oder mehr Teilen bestehendes Adapterstück die Nachrüstung bereits installierter Systeme, bei denen der zu verstärkende Schlauch eine im Inneren verlaufende Leitung oder einen Kabelstrang schützt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung betreffen eine Vorrichtung mit mehreren federnden Elementen gleicher oder unterschiedlicher Länge. Dies erlaubt die Herstellung einer Vorrichtung, mit der im Bereich des Schlauchendes eine starke Erhöhung der Biegesteifigkeit des Schlauches erreicht wird, die in Richtung des Schlauches stufenweise abnimmt. Die federnden Elemente können dabei unterschiedliche Steifigkeiten aufweisen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich sowohl dazu, den Schlauch von innen her zu verstärken, als auch von außen. Letzteres ist vorteilhaft, wenn für eine gegebene Anwendung der komplette Innendurchmesser des Schlauchs benötigt wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden glasfaserverstärkte Kunststoffstäbe gleicher Steifigkeit als federnde Elemente eingesetzt.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Vorrichtung gemäß eines erstens Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung in schematischer Darstellung; und
2 eine Vorrichtungen gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung in schematischer Darstellung.
In 1 ist eine Vorrichtung 100 gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, mit der die Biegesteifigkeit eines Schlauches in dessen Anschlussbereich erhöht werden kann, schematisch dargestellt. Ein Adapterstück 110 der Vorrichtung 100 ist so gestaltet, dass es einerseits anstelle des Schlauches auf einem Schlauchanschluss eines Gerätes (nicht dargestellt) angebracht werden kann und andererseits selbst einen Bereich 112 aufweist, auf dem der Schlauch montiert werden kann. Form und Abmessungen des Adapters richten sich dabei nach Form und Abmessungen des Schlauches und des Schlauchanschlusses.
Für Schläuche mit im Wesentlichen kreisförmigem Querschnitt weist Adapter 110 zwei im Wesentlichen zylindrische Bereiche verschiedenen Durchmessers auf, wobei der Innendurchmesser des ersten Bereiches so gewählt ist, dass die Montage des Adapters 110 auf dem Schlauchanschluss des Gerätes möglich ist, und der Außendurchmesser des zweiten Bereiches 112 so gewählt ist, dass die Montage des Schlauches auf dem Adapterstück 110 möglich ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung besteht das Adapterstück 110 aus zwei Teilen, die entlang der Linie 115 zusammengesetzt dargestellt sind. Damit kann die Vorrichtung 110 in zwei Teile zerlegt und um einen im Inneren des Schlauches verlaufenden Gegenstand, z. B. einen inneren Schlauch oder einen Kabelstrang, montiert werden, was insbesondere bei der Nachrüstung der Vorrichtung an aufgebauten Geräten von Vorteil ist.
Am Adapter 110 ist im Beispiel der 1 ein Federelement 120 befestigt, das im Inneren des später auf die Vorrichtung geschobenen Schlauches verläuft. Genauer gesagt handelt es sich bei dem Federelement um einen glasfaserverstärkten Kunststoffstab (GFK-Stab), dessen dem Adapter abgewandtes Ende mit einem abgerundeten Körper 125 (Kugel oder Ellipsoid) abschließt. Sinn dieses Stababschlusses ist es, Beschädigungen des Kabelstrangs und des Schutzschlauches durch eine Relativbewegung über scharfkantige Stabenden zu vermeiden. An diesem Stababschlu0 stützt sich der Schlauch (jedenfalls bei Biegung in einer Richtung) ab.
In 2 ist eine Vorrichtung 200 gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. Ein Adapterstück 210 der Vorrichtung 200 ist wie das Adapterstück 110 der Vorrichtung 100 gestaltet. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf diesbezüglichen Erläuterungen im Zusammenhang mit 1 verwiesen.
Am Adapter 210 ist im Beispiel der 2 ein Federelement 220 befestigt, das im Inneren des später auf die Vorrichtung geschobenen Schlauches verläuft. Genauer gesagt handelt es sich bei dem Federelement um einen glasfaserverstärkten Kunststoffstab (GFK-Stab), dessen dem Adapter abgewandtes Ende mit einem Halteelement 225 abschließt. Dieses Halteelement 225 ist einer Querschnittsform des Schlauches angepasst und beschreibt zumindest die Hälfte eines Umfangs des Schlauches. Sinn dieses Halteelements ist es wiederum, Beschädigungen des Kabelstrangs und des Schutzschlauches durch Relativbewegung über scharfkantige Stabenden zu vermeiden. An diesem Haltelement stützt sich der Schlauch ab.
Auch Form und Abmessungen des Halteelements 225 richten sich nach Form und Abmessungen des Querschnitts des Schlauches, und zwar unter der Maßgabe, dass der Schlauch bei innen verlaufenden Federelementen 220 über die Halteelemente geschoben und bei außen verlaufenden Federelementen in diese eingeführt werden kann.
Dargestellt ist ein im Wesentlichen kreisförmiges Halteelement 225, welches keinen vollständigen Kreis beschreibt, um eine nachträgliche Montage zu ermöglichen.
Es ist möglich, mehrere Federelemente entlang des Umfangs des Adapters 110, 210 anzuordnen (nicht dargestellt). Sind diese Federelemente verschieden lang, kann erreicht werden, dass die Steifigkeit der Vorrichtung und damit des darüber montierten Schlauches stufenweise abnimmt, so dass keine neue scharfe Knickstelle am schlauchseitigen Ende der Vorrichtung 100, 200 entsteht.
Zudem kann durch verschieden steife Federelemente gleicher oder unterschiedlicher Länge ein beliebiger Verlauf der Steifigkeit über die Länge der Vorrichtung 100, 200 erreicht werden. Für diesen Zweck können Stäbe mit unterschiedlichen Stababschlüssen 125, 225, kombiniert werden können. Natürlich können auch Federelemente aus unterschiedlichen Materialien miteinander kombiniert werden.
Bevorzugt werden GFK-Stäbe eingesetzt, die sich in Richtung der Haltelemente verjüngen (beispielsweise einen konischen Verlauf aufweisen), die dann mit zunehmender Entfernung vom Adapter 110, 210 weicher werden und einen möglichst stetigen Steifigkeitsverlauf ermöglichen. Dem Fachmann sind solche Federelemente als Stäbe gleicher Steifigkeit geläufig.
Obwohl die beschriebenen Ausführungsbeispiele für Schläuche mit kreisförmigem Querschnitt adaptiert sind, ist die Erfindung nicht auf kreisförmige Querschnitte beschränkt. Vielmehr betrifft die vorliegende Erfindung Vorrichtungen für beliebige Schlauchquerschnitte, beispielsweise für Schläuche mit rechteckigem Querschnitt mit abgerundeten Ecken. Die Erfindung ist im Zusammenhang mit beliebigen Schlaucharten anwendbar, beispielsweise mit Rillschläuchen, Gliederschläuchen usw.

Claims

Vorrichtung (100, 200) zur Erhöhung der Biegesteifigkeit eines Schlauches, die folgendes aufweist: – ein Adapterstück (110, 210), dessen Form an eine Querschnittsform eines Schlauchendes derart angepasst ist, dass das Adapterstück (110, 210) einerseits anstelle des Schlauchendes auf einem Schlauchanschluss eines Gerätes montiert werden kann und andererseits das Schlauchende auf dem Adapterstück (110, 210) montiert werden kann, wobei das Adapterstück (110, 210) aus mindestens zwei Teilen besteht, wobei die Teilung die Montage des Adapterstückes (110, 210) um einen im montierten Zustand im Inneren des Schlauches verlaufenden Gegenstand herum erlaubt; und – zumindest ein aus glasfaserverstärktem Kunststoff gefertigtes federndes Element (120, 220), welches mit dem Adapterstück (110, 210) verbunden ist, in Richtung des Schlauches aus dem Adapterstück (110, 210) herausragt und am herausragenden Ende ein Abschlusselement (125, 225) aufweist, an welchem sich ein montierter Schlauch bei Biegebeanspruchung abstützt, so dass durch die Steifigkeit des federnden Elements (120, 220) die Biegesteifigkeit des Schlauches im Bereich zwischen Adapterstück (110, 210) und Element (125, 225) erhöht wird.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, bei der das Abschlusselement (125) ein in Richtung einer vorgesehenen Schlauchkontaktstelle abgerundeter Abschlusskörper (125) ist.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 2, bei der der Abschlusskörper (125) eine Kugel, ein Teil einer Kugel, ein Ellipsoid oder ein Teil eines Ellipsoids ist.
Vorrichtung (200) nach Anspruch 1, bei der das Abschlusselement (225) ein einer Querschnittsform des Schlauches angepasstes, zumindest die Hälfte eines Umfangs des Schlauches beschreibendes Halteelement (225) ist.
Vorrichtung (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der mehrere federnde Elemente (120, 220) gleicher Länge vorgesehen sind.
Vorrichtung (100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die federnden Elemente (120, 220) unterschiedliche Längen aufweisen, so dass im Bereich des Adapterstücks (110) eine starke Erhöhung der Biegesteifigkeit des Schlauches erreicht wird, die in Richtung des Schlauches stufenweise abnimmt.
Vorrichtung (100, 200) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, deren federnde Elemente (120, 220) unterschiedliche Steifigkeiten aufweisen.
Vorrichtung (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, deren federnde Elemente (120, 220) im Inneren des montierten Schlauches verlaufen.
Vorrichtung (100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, deren federnde Elemente (120, 220) außerhalb des montierten Schlauches verlaufen.
Vorrichtung (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem als federndes Element (120, 220) Stäbe gleicher Steifigkeit aus glasfaserverstärktem Kunststoff verwendet werden.