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Die vorliegende Erfindung betrifft ein flexibles, ausziehbares koaxiales Schlauchsystem, insbesondere zur Beatmung von Patienten mit Beatmungssystemen.
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Schlauchsysteme zur Beatmung mit zwei parallel verlaufenden, getrennten Schlauchvolumina sind hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt. Sie finden bevorzugt Anwendung im medizinischen Bereich, insbesondere zum Zwecke der Beatmung von Patienten, wobei sie einen inspiratorischen Strang und einen damit verbundenen exspiratorischen Strang aufweisen, was die Anwendung erleichtert.
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Beispielsweise ist es aus dem Stand der Technik bekannt, zwei voneinander getrennte Beatmungsstränge dadurch vorzusehen, dass ein Schlauch mit einer axial verlaufenden, membranartigen Trennwand versehen ist, sodass dadurch zwei voneinander getrennte Volumina erzeugt werden. Bei dieser Variante (beispielsweise Limb-O-Variante von Vital Signs) ist die Länge des Schlauchsystems allerdings fest definiert.
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Das Schlauchsystem kann auch als koaxiales Schlauchsystem mit einem Außenschlauch und einem Innenschlauch mit kleinerem Durchmesser ausgebildet sein, wobei beide Schläuche meist als Wellschläuche ausgeführt sind, um die notwendige Biegbarkeit sicherzustellen. Es sind weiterhin auch koaxiale Schlauchsysteme bekannt, die in ihrer Länge veränderbar sind. Diese Eigenschaft einer variablen Schlauchlänge wird durch die Ausführung des Außenschlauchs und des Innenschlauchs als Faltenschlauch realisiert, bei dem sich die Falten bei Längenausdehnung aufspreizen. Koaxiale Schlauchsysteme mit der Möglichkeit der Längenänderung besitzen gegenüber den Schlauchsystemen mit festen Längen den Vorteil, dass nicht für verschiedene Anwendungen jeweils Schlauchsysteme mit verschiedene Längen benötigt werden, und sich beispielsweise der Lageraufwand einer medizinischen Einrichtung dadurch erhöht, dass die Schlauchsysteme in einer Vielzahl von Längen vorrätig gehalten werden müssen. Weiterhin können während der Benutzung der Schlauchsysteme Situationen auftreten, in denen eine flexible Längenanpassung wünschenswert ist, beispielsweise bei der Umlagerung von Patienten.
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In den koaxialen Schlauchsystemen mit Außenschlauch und Innenschlauch sind die Schläuche jedoch nur an ihren jeweiligen Enden miteinander verbunden und liegen zwischen den Enden undefiniert zueinander. Die aus dem Stand der Technik bekannten koaxialen Schlauchsysteme mit fester oder veränderbarer Länge haben durch diesen Aufbau den folgenden Nachteil. Zunächst erzeugen die häufig scharfkantigen Falten des Innenschlauchs und des Außenschlauchs, die für die Biegbarkeit und ggf. die Verlängerbarkeit benötigt werden, eine turbulente Strömung des Gases in Bereichen, in denen der Spalt zwischen Innenschlauch und Außenschlauch einen kritischen Wert unterschreitet, was dann insgesamt zu einem erhöhten Strömungswiderstand für das Gas führt.
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Ferner ist aus der
DE 296 01 293 U1 ein Schlauchsystem zur Verwendung bei Atemluft- und Anästhesiegeräten bekannt. Das beschriebene Schlauchsystem besteht aus einem Hauptschlauch und mindestens einem weiteren Schlauch, dessen Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Hauptschlauches ist und entlang einer gemeinsamen Berührungslinie am Hauptschlauch befestigt ist.
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Im Übrigen sind aus den Dokumenten
DE 296 02 060 U1 ,
GB 1 419 841 A ,
DE 203 16 465 U1 sowie
US 2014/0102452 A1 weitere gattungsgemäße Schlauchsysteme bekannt.
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Daher ist es ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein koaxiales Schlauchsystem, insbesondere zur Beatmung und für medizinische Anwendungen, bereitzustellen, bei dem der Strömungswiderstand für das Gas minimiert ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein koaxiales Schlauchsystem gemäß Anspruch 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Schlauchsystem verfügt über einen Außenschlauch und einen im Inneren des Außenschlauchs in radialer Richtung dezentral angeordneten Innenschlauch, wobei der Innenschlauch derart ausgestaltet ist, dass er linienförmig an einer Innenwandung des Außenschlauchs anliegt und zeichnet sich dadurch aus, dass der Innenschlauch und der Außenschlauch im Längsschnitt eine Faltenkontur aufweisen, wobei die Faltenkontur in Längsrichtung abwechselnd aus einer zur Längsrichtung geneigten oder gebogenen Flanke und einer radial nach außen verlaufenden geraden Flanke gebildet ist und wobei eine radial nach außen verlaufende Flanke der Faltenkontur des Innenschlauchs mit einer radial nach außen verlaufenden Flanke der Faltenkontur des Außenschlauchs verbunden ist.
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Die Erfindung zeichnet sich somit dadurch aus, dass der Außenschlauch und der Innenschlauch im Längsschnitt eine Faltenkontur aufweisen, die in Längsrichtung abwechselnd aus einer zur Längsrichtung geneigten oder gebogenen und einer radial nach außen verlaufenden Flanke gebildet ist. Eine radial nach außen verlaufende Flanke der Faltenkontur des Innenschlauchs ist dabei mit einer radial nach außen verlaufenden Flanke der Faltenkontur des Außenschlauchs entlang einer in Längsrichtung des Schlauchs verlaufenden Linie verbunden. Auf diese Weise ist der Innenschlauch auf der gesamten Länge mit dem Außenschlauch verbunden und bildet einen über die ganze Schlauchlänge in der Breite maximierten Spalt zwischen Innenschlauch und Außenschlauch, wodurch der Strömungswiderstand verringert wird.
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Dadurch ist gewährleistet, dass in radialer Richtung gegenüber der Seite, an der der Innenschlauch am Außenschlauch linienförmig anliegt, die Breite des radialen Spaltes zwischen dem Innenschlauch und der Innenwandung des Außenschlauchs maximiert wird. Dadurch wird insbesondere vermieden, dass die Breite des Spaltes einen kritischen Wert unterschreitet, ab dem Turbulenzen, die an den profilierten Oberflächen der Schläuche entstehen, den Strömungswiderstand für das Atemgas im Zwischenraum zwischen dem Innenschlauch und dem Außenschlauch massiv erhöhen.
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In bevorzugter Weise weisen der Außenschlauch und der Innenschlauch Enden auf, wobei die Enden des Außenschlauchs fest mit den Enden des Innenschlauchs verbunden sind. Damit sind an den Enden die Positionen von Außen- und Innenschlauch relativ zueinander fest vorgegeben.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Schlauchsystem einen Außenschlauch und einen Innenschlauch aufweist, die in ihrer Länge veränderbar sind. Dadurch lässt sich das Schlauchsystem an veränderte Situationen während der Anwendung des Schlauchsystems anpassen.
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Weiterhin ist es bevorzugt, dass der Innenschlauch derart ausgebildet ist, dass er unter einer Vorspannung in axialer Richtung steht, die den Innenschlauch in axialer Richtung zusammenzieht. Dadurch wird erreicht, dass bei einer exzentrischen Anbringung der Enden des Innenschlauchs am Außenschlauch sich der Innenschlauch, da er bestrebt ist, seine Länge zu minimieren immer an den Außenschlauch anlegt, sodass es auf einfache Weise zu einer linienförmigen Anlage von Außen- und Innenschlauch kommt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Profil des Innenschlauchs im Längsschnitt Streifen auf, die radial von innen nach außen verlaufen und an ihren Enden alternierend oben und unten flächig miteinander verbunden sind. Der Innenschlauch besteht in dieser Ausführungsform also im Querschnitt aus ringförmigen Elementen. Auch auf diese Weise kann ein Innenschlauch mit einer Vorspannung in Längsrichtung aufgebaut sein, wobei sich die nach außen weisenden Verbindungsabschnitte der Streifen in entsprechende Aussparungen in der Wandung des Außenschlauchs legen können.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Innenschlauch ein Federelement auf, das schraubenförmig entlang des Innenschlauchs zwischen den Enden verläuft. Durch dieses Federelement wird in dem Innenschlauch eine Vorspannung erzeugt, die den Schlauch in axialer Richtung zusammenzieht und damit in der schon beschriebenen Weise zu einer linienförmigen Anlage des Innenschlauchs an den Außenschlauch führt.
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Es ist dabei weiterhin bevorzugt, dass bei dem Innenschlauch zwischen benachbarten Windungen des schraubenförmig ausgebildeten Federelements ein im Längsschnitt des Innenschlauchs faltenförmiger Zwischenabschnitt aus flexiblem Material ausgebildet ist, wobei die Länge des flexiblen Materials zwischen zwei benachbarten Windungen in axialer Richtung des Innenschlauchs einem Vielfachen des Abstands zweier benachbarter Windungen des Federelementes bei maximaler Längenausdehnung des Innenschlauches entspricht, wobei der Durchmesser des Zwischenabschnitts dem Außendurchmesser des Innenschlauchs entspricht und wobei die Falten des Zwischenabschnitts radial außen am Federelement anliegen. Ein derart ausgestalteter Innenschlauch hat ein großes Längenausdehnungspotenzial, wobei die anliegenden Falten die Windungen des schraubenförmigen Federelementes auch bei vergrößerter Schlauchlänge bedecken. Dadurch weist der Innenschlauch eine glatte Oberfläche ohne scharfe Kanten oder Spitzen auf, die den Strömungswiderstand durch Turbulenzen erhöhen könnten.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind der Innenschlauch und der Außenschlauch zusätzlich zu deren Verbindungen an den Enden noch an mindestens einer weiteren Stelle zwischen den Enden der Schläuche formschlüssig miteinander verbunden. Es ist auch denkbar, dass der Innenschlauch und der Außenschlauch durch Verschweißen linienförmig miteinander verbunden sind. Auch auf diese Weise kann, beispielsweise auch durch Verrasten, eine Verbindung zwischen Außenschlauch und Innenschlauch hergestellt werden, in deren Folge es zu einer linienförmigen Anlage von Außen- und Innenschlauch kommt.
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand einer lediglich bevorzugte Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung erläutert, wobei
- 1 eine Längsschnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen koaxialen Schlauchsystems zeigt,
- 2 einen Querschnitt des Ausführungsbeispiels aus 1 zeigt,
- 3 eine teilweise Längsschnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen koaxialen Schlauchsystems zeigt,
- 4 eine teilweise Längsschnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen koaxialen Schlauchsystems zeigt,
- 5 eine teilweise Längsschnittansicht eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen koaxialen Schlauchsystems zeigt und
- 6 eine teilweise Längsschnittansicht eines fünften Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen koaxialen Schlauchsystems zeigt.
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In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines koaxialen Schlauchsystems im Längsschnitt dargestellt, während 2 den Querschnitt dieses Schlauchsystems zeigt.
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Diesen beiden Darstellungen ist zu entnehmen, dass das Schlauchsystem einen Außenschlauch 1 und einen Innenschlauch 3 aufweist, wobei der Außenschlauch 1 eine Symmetrieachse 5 und der Innenschlauch 3 eine Symmetrieachse 7 hat. Diese beiden Symmetrieachsen 5, 7 sind beabstandet voneinander angeordnet, sodass der Innenschlauch 3 exzentrisch im Außenschlauch 1 angeordnet ist. Der Außenschlauch 1 weist Falten 9 auf mit jeweils zwei Flanken 11, 13, die sich beim Auseinanderziehen dieses in der Länge veränderbaren Schlauchsystems aufspreizen.
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Bei dieser Ausführungsform weist der Außenschlauch 1 zusätzlich zu den Falten 9 ein um den Außenschlauch 1 umlaufendes nutenartiges Profil 15 auf, das mit einem auf der radial nach außen gerichteten Außenseite 17 des Innenschlauchs 3 um den Innenschlauch 3 umlaufenden Profil 19 formschlüssig durch Verrasten verbunden ist. Diese formschlüssige Verbindung der Profile 15, 19 kann sich über die gesamte Schlauchlänge in vorgegebenen Abständen mehrfach wiederholen. Diese weiteren möglichen Verbindungsstellen weiterer Profile 15, 19 sind in dem Ausschnitt des Schlauchsystems, der in 1 gezeigt wird, jedoch nicht dargestellt.
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Der Innenschlauch 3 weist in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel, ebenso wie der Außenschlauch 1, Falten 21 zur Längenänderung auf, die aus zwei Flanken 23, 25 gebildet sind, die sich beim Auseinanderziehen aufspreizen. Der innere Durchmesser 27 des Innenschlauchs 3 wird durch den kleinsten Abstand der radial nach innen weisenden Innenwandung 29 gebildet. Der äußere Durchmesser 31 des Innenschlauchs 3 wird durch den größten Abstand der radial nach außen weisenden Außenseite 33 gebildet.
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Der Außenschlauch 3 weist eine radial nach innen gerichtete Innenwandung 35 auf, deren kleinster Abstand einen inneren Durchmesser 37 des Außenschlauchs bildet.
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Der Innenschlauch 3 liegt entlang einer Verbindungslinie 39 mit seiner Außenseite 17 aufgrund des Eingriffs der Profile 15, 19 an der Innenwandung 35 des Außenschlauchs 1 an.
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Wie aus 1, und noch deutlicher im Querschnitt aus 2, ersichtlich, ist auf der Seite des Innenschlauchs 3, die der Verbindungslinie 39 gegenüberliegt, ein Spalt 41 ausgebildet, dessen Breite durch den Abstand des äußeren Durchmessers 31 des Innenschlauchs 3 und dem inneren Durchmessers 37 des Außenschlauchs 1 gebildet wird. An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, dass der Spalt 41 über die gesamte Schlauchlänge eine konstante maximale Breite aufweist. Durch diesen breiten Spalt 41 wird erreicht, dass der Strömungswiderstand für durch den Außenschlauch 1 strömendes Gas minimiert wird. Insbesondere wird durch die linienförmige Anlage des Innenschlauchs 3 an den Außenschlauch 1 verhindert, dass der Innenschlauch 3 frei im Inneren des Außenschlauch 1 angeordnet sein kann, sodass zwar der Gesamtquerschnitt für die Strömung im Außenschlauch 1 gleich bliebe, sich aber ein schmalerer Spalt zwischen Außenschlauch 1 und Innenschlauch 3 ausbilden würde, was insbesondere aufgrund der Falten 9, 21 in beiden Schläuchen zu einem erhöhten Strömungswiderstand führen würde.
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Bei dem Ausführungsbeispiel eines koaxialen Schlauchsystems aus 3 ist der verlängerbare Außenschlauch 1 wieder, wie bereits vorhergehend beschrieben, als Faltenschlauch ausgeführt. Der ebenfalls in der Länge veränderbare Innenschlauch 3 weist im Längsschnitt V-förmige Abschnitte 43 auf, deren Spitzen radial nach außen gerichtet sind. Die Schenkel 45, 47 der V-förmigen Abschnitte 43 schließen einen Winkel ein. Der von den Schenkeln 45, 47 eingeschlossene Winkel ist in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein sehr spitzer Winkel und liegt im entspannten Zustand des Innenschlauchs 1 bei etwa 15°. Zwischen allen V-förmigen Abschnitten 43 ist jeweils ein Zwischenabschnitt 49 angeordnet. Die Zwischenabschnitte 49 weisen im entspannten Zustand des Innenschlauchs 1 eine um ein Vielfaches größere Länge in Längsrichtung des Schlauches auf als der offene Abstand zwischen den Schenkeln 45, 47 der V-förmigen Abschnitte 43 ohne Verlängerung des Innenschlauchs. Die Zwischenabschnitte 49 sind an der zur Symmetrieachse 7 des Innenschlauchs 3 weisenden inneren Seite 51 geradlinig ausgebildet und die radial nach außen weisende Seite 53 hat eine gekrümmte Form. Diese gekrümmte Außenseite 53 ragt radial soweit nach außen wie die V-förmigen Abschnitte 43. Die freien Enden der Schenkel 45, 47 der V-förmigen Abschnitte 43 schließen sich an die Zwischenabschnitte 49 an deren innerer Seite 51 an. Dies ermöglicht eine Längenausdehnung durch eine Aufspreizung der V-förmigen Abschnitte 43, wobei die geradlinigen Innenseiten 51 und die gekrümmten Außenseiten 53 der Zwischenabschnitte 49, die sich in ihrer Form bei einer Verlängerung nicht verändern, dazu führen, dass sich der Strömungswiderstand sowohl im Innenschlauch 3 als auch im Außenschlauch 1 kaum verändert.
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Hierbei ist zu erwähnen, dass die im Längsschnitt gezeigten Profile der V-förmigen Abschnitte 43 und der Zwischenabschnitte 49 entweder im Querschnitt ringförmig, oder in axialer Richtung schraubenförmig ausgeführt sein können. Eine Rückstellkraft des Innenschlauches 3 gegen Verlängerung bzw. eine entsprechende Vorspannung in axialer Richtung wird durch die Elastizität der V-förmigen Abschnitte 43 erreicht.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 ist der verlängerbare Außenschlauch 1 wieder, wie bereits vorhergehend beschrieben, als Faltenschlauch ausgeführt. Der ebenfalls verlängerbare Innenschlauch 3 weist ringförmige Elemente auf, die abwechselnd oben und unten flächig miteinander verbunden sind.
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Im gezeigten Längsschnitt ist dies durch die radial von innen nach außen verlaufenden Streifen 55 verwirklicht, die alternierend oben und unten flächig miteinander verbunden sind.
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Durch die starren, flächigen Verbindungsstellen 57 an den Enden der Streifen 55, werden die Streifen 55 beim Auseinanderziehen leicht gebogen, was bei geeigneter Materialausführung der Streifen 55 zu einer Elastizität und somit zu einer Rückstellkraft gegen eine Verlängerung bzw. Vorspannung in axialer Richtung führt.
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Bei der Ausführungsform von 5 ist der Außenschlauch 1 wieder, wie bereits vorhergehend beschrieben, als Faltenschlauch ausgeführt. Der Längsschnitt zeigt den Innenschlauch 3 mit einem in axialer Richtung schraubenförmig ausgebildeten Federelement 59, wobei die schraubenförmige Ausbildung des Federelements 59 im Längsschnitt nicht dargestellt werden kann. Die Windungen des Federelementes 59 sind beabstandet voneinander angeordnet und in den Zwischenräumen der Windungen sind faltenförmige Zwischenabschnitte 61 aus flexiblem Material ausgebildet. Die faltenförmigen Zwischenabschnitte 61 sind mit den Windungen des Federelements 59 verbunden und liegen außen an dem Federelement 59 an. Die faltenförmigen Zwischenabschnitte 61 sind derart ausgeführt, dass sie in axialer Richtung eine Gesamtlänge aufweisen, die einem Vielfachen des Abstands zweier benachbarter Windungen des Federelements 59 bei maximaler Längenausdehnung des Innenschlauchs 3 entsprechen. Die faltenförmigen Zwischenabschnitte 61 erstrecken sich von einer ersten Verbindungsstelle 63 mit einer Windung des Federelements 59 axial in Richtung einer benachbarten Windung, wobei die faltenförmigen Zwischenabschnitte 61 leicht nach außen gebogen an der benachbarten Windung vorbei verlaufen und von dort wieder zurück in Richtung der Verbindungsstelle 63, um dann mit der benachbarten Windung an einer weiteren Verbindungsstelle 63' verbunden zu sein. Allerdings ist hier darauf hinzuweisen, dass die Verbindungsstellen 63, 63' alle aufgrund des schraubenförmigen Verlaufs des Federelements 59 auf einer zusammenhängenden Linie liegen.
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Der Durchmesser des Zwischenabschnitts 61 entspricht dem äußeren Durchmesser 31 des Innenschlauchs, und die Falten der Zwischenabschnitte 57 liegen radial außen am Federelement 59 an. Aufgrund ihrer Länge decken sie das Federelement 59 auch dann noch ab, wenn der Innenschlauch 3 im verlängerten Zustand ist, sodass eine glatte Außenseite 17 gebildet wird, was einen geringen Strömungswiderstand im Außenschlauch 1 sicherstellt.
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Während bei dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel lediglich ein Federelement 59 vorgesehen ist, ist es auch denkbar, dass eine Doppelspirale verwendet wird, wobei das zweite Federelement der Doppelspirale dann in den faltenförmigen Zwischenabschnitten 61 aufgenommen ist und sicherstellt, dass diese sich in Längsrichtung erstrecken und eng an dem ersten Federelement anliegen.
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Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen gemäß den 3 bis 5 kommt die linienförmige Anlage des Innenschlauchs 3 in der Innenwandung 35 des Außenschlauchs 3 im Betrieb allein durch die Vorspannung im Innenschlauch 3 zustande, die sich aus dem elastischen Aufbau ergibt und dazu führt, dass der Innenschlauch 3 bestrebt ist, seine Länge zu minimieren. Insbesondere bei gekrümmtem Verlauf des gesamten Schlauchsystems legt sich der Innenschlauch 3 deswegen an die Innenwandung 35 an.
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Bei dem Ausführungsbeispiel von 6 ist der Außenschlauch 1 wieder, wie bereits vorhergehend beschrieben, als Faltenschlauch ausgeführt und weist Falten 9 auf, die aus zwei Flanken 11', und 13' gebildet sind. Der Innenschlauch 3 weist ebenfalls im Längsschnitt Falten 21 auf, die aus zwei Flanken 23', 25' gebildet sind. In der hier beschriebenen Ausführungsform sind die Falten 9, 21 positionsrichtig ineinander geschoben, sodass immer eine Falte 21 des Innenschlauchs 3 in eine Falte 9 des Außenschlauchs 1 hineinragt. Jede zweite Flanke 13' der Falten 9 des Außenschlauchs 1 und jede zweite Flanke 25' der Falten 21 des Innenschlauchs 3 verlaufen radial von innen nach außen, während die anderen Flanken 11', 23' schräg hierzu oder gekrümmt ausgebildet sein können.
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Die Falten 21 des Innenschlauchs 3 sind soweit in die Falten 9 des Außenschlauchs 1 hineingeschoben, dass ein Überlappungsbereich 65 der Falten 13' und 25' entsteht, der sich vom radial äußeren Ende der Flanke 25' der Falten 21 des Innenschlauchs 3 zum radial inneren Ende der Flanke 13' der Falten 9 des Außenschlauchs 1 erstreckt. In der hier beschriebenen Ausführungsform wird an diesem Überlappungsbereich 65 der Innenschlauch 3 mit dem Außenschlauch 1 auf geeignete Weise verbunden, insbesondere durch Verkleben oder Verschweißen, sodass dadurch eine linienförmige in diesem Fall dauerhafte Anlage gebildet wird.
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In allen Ausführungsbeispielen wird, sei es durch formschlüssige Verbindung (1 und 2), durch Vorspannung (3 bis 5) oder durch festes Verbinden wie Schweißen oder Kleben (6), eine linienförmige Anlage des Innenschlauchs 3 an die Innenwandung 35 des Außenschlauchs 3 erreicht, sodass die Breite des Spalts zwischen Innenschlauch 3 und Außenschlauch 1 maximiert wird. Dies wiederum führt zu einer Minimierung des Strömungswiderstandes im Außenschlauch 1.
