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Die Erfindung betrifft System zum Befestigen eines Schlauches, umfassend: einen Schlauch mit einem spiralförmig umlaufenden Wulst, eine Schlauchschelle mit einem verstellbaren Umfang, und eine Brücke zur Überbrückung des umlaufenden Wulstes und zur Auflage der Schlauchschelle.
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Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Befestigen eines Schlauches, umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen eines Schlauches mit einem spiralförmig umlaufenden Wulst, einer Brücke mit einer Ausnehmung zur Überbrückung des Wulstes und einer Schlauchschelle mit einem verstellbaren Umfang, b) Aufschieben eines Endes des Schlauches auf einen Stutzen oder ein Verbindungselement, c) Auflegen der Brücke auf die Außenfläche des Schlauches, d) Herumführen der Schlauchschelle um den Schlauch und um die Brücke, und e) Verstellen, insbesondere Verringern des Umfanges der Schlauchschelle.
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Auf dem Gebiet der Schlauchtechnik sind unterschiedliche Systeme und Verfahren zum Befestigen von Schläuchen bekannt. Üblicherweise sollen Schläuche an Anschlusselemente wie beispielsweise Stutzen angeschlossen werden. Hierzu werden in der Praxis häufig Schlauchschellen verwendet, mit denen die Enden des Schlauches mit den Anschlusselementen verpresst werden, auf die sie zuvor aufgeschoben wurden. Die Befestigung von Schläuchen muss neben einer hohen mechanischen Festigkeit auch eine zuverlässige Abdichtung gewährleisten, um das Austreten von Gasen oder Flüssigkeiten zu verhindern, die durch den Schlauch strömen. Die einfache und kostengünstige Befestigungsmethode mit herkömmlichen Schlauchschellen führt jedoch nur bei Schläuchen mit einer ebenen, glatten Außenfläche zu einer zuverlässigen Abdichtung.
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Viele Schläuche weisen jedoch keine ebene Außenfläche auf, sondern haben einen spiralförmig umlaufenden Vorsprung, der auch als „Wulst” bezeichnet wird. Die Ursache dieser unebenen Außenfläche kann beispielsweise darin liegen, dass in der Schlauchwand eine spiralförmig umlaufende Verstärkung („Armierung”) vorgesehen ist. Bei derartigen Schläuchen mit unebener Außenfläche ist eine Befestigung durch herkömmliche Schlauchschellen nicht möglich, da die – im Wesentlichen ringförmig gestalteten – Schlauchschellen nicht an die unebene Form der Außenfläche der Schläuche angepasst sind. Dies führt insbesondere an den Stellen zu Undichtigkeiten, an denen die Schlauchschellen über einen Wulst gespannt werden.
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Um auch Schläuche mit unebener Oberfläche zuverlässig befestigen zu können, sind aus dem Stand der Technik modifizierte Schlauchschellen mit einem integrierten „Brückenabschnitt” bekannt. Der Brückenabschnitt ist ein gebogener Teil der Schlauchschelle, der dazu dienen soll, einen Wulst auf der Außenfläche des Schlauches zu überbrücken. Der Brückenabschnitt kann auf unterschiedliche Weisen gebildet werden: Eine erste Möglichkeit besteht darin, eine herkömmliche Schlauchschelle plastisch umzuformen und somit einen Bereich der Schlauchschelle durch einen Biegevorgang als Brückenabschnitt auszugestalten. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, eine herkömmliche Schlauchschelle an einer Stelle zu durchtrennen und einen vorgefertigten Brückenabschnitt in die Trennstelle einzusetzen. Die Verbindung kann in diesem Fall durch Schweißen erfolgen.
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Mit beiden Methoden können Schlauchschellen hergestellt werden, mit denen sich Schläuche mit einem spiralförmig umlaufenden Wulst recht gut befestigen lassen. Ein Nachteil liegt jedoch darin, dass die Herstellung der modifizierten Schlauchschellen aufwändig und teuer ist. Dies liegt insbesondere an den zusätzlichen Umform- und/oder Fügeverfahren. Der Aufwand und die Kosten werden zudem dadurch erhöht, dass die Schlauchschellen nicht universell eingesetzt werden können, sondern an die Geometrie des jeweiligen Schlauches angepasst werden müssen. Insbesondere die Geometrie des Brückenabschnitts muss für eine zuverlässige Abdichtung präzise an die Geometrie des umlaufenden Wulstes angepasst werden. Weitere Nachteile der modifizierten Schlauchschellen sind darin zu sehen, dass durch die Umform- und/oder Fügeverfahren scharfkantige Grate, Schweißbuckel oder Verzunderungen entstehen können, die den Schlauch beschädigen können und eine aufwändige Nachbearbeitung erforderlich machen können. Schließlich liegt ein zusätzlicher Nachteil von Schlauchschellen mit integriertem Brückenabschnitt darin, dass der Brückenabschnitt aus demselben Material hergestellt sein muss wie der übrige Teil der Schlauchschelle, um eine ausreichende Festigkeit der Schlauchschelle sicherzustellen und eine Umformung bzw. Verschweißung zu ermöglichen. An den Brückenabschnitt können jedoch andere Materialanforderungen (z. B. hohe Elastizität) gestellt werden als an den übrigen Teil der Schlauchschelle (z. B. hohe Steifigkeit).
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte und zuvor näher beschriebene System zum Befestigen eines Schlauches ebenso wie das Verfahren zum Befestigen eines Schlauches derart auszugestalten und weiterzubilden, dass eine zuverlässige und kostengünstige Befestigung von Schläuchen mit unebenen Außenflächen auch mit herkömmlichen Schlauchschellen ermöglicht wird.
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Diese Aufgabe wird bei einem System nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 dadurch gelöst, dass die Brücke an ihrer Innenseite eine Ausnehmung zur Überbrückung des Wulstes aufweist.
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Das System umfasst zunächst einen Schlauch mit einem spiralförmig umlaufenden Wulst. Der Schlauch kann beispielsweise überwiegend aus Kunststoff hergestellt sein („Kunststoffschlauch”) oder sogar ausschließlich aus Kunststoff hergestellt sein („Vollkunststoffschlauch”). Schläuche aus Kunststoff zeichnen sich unter anderem durch eine variable Formgebung, eine hohe Flexibilität, ein geringes Gewicht sowie durch geringe Kosten aus. Der spiralförmig umlaufende Wulst – also eine spiralförmig umlaufende Verdickung – kann dadurch entstehen, dass der Schlauch eine Verstärkung („Armierung”) aufweist, die ebenfalls spiralförmig umläuft. Die Armierung kann aus Metall, insbesondere Stahl, oder Kunststoff hergestellt sein und weist vorzugsweise eine höhere Steifigkeit auf als die Schlauchwand. Zur Erhöhung der Steifigkeit kann die Armierung aus einem anderen Kunststoff hergestellt sein als der übrige Schlauch bzw. die Schlauchwand. Alternativ können die Schlauchwand und die Armierung auch aus dem gleichen Kunststoff hergestellt sein, jedoch unterschiedliche Additive enthalten, um unterschiedliche mechanische Eigenschaften zu erreichen. Vorzugsweise ist die Armierung in die Schlauchwand eingebettet bzw. integriert.
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Das System umfasst zudem eine Schlauchschelle mit einem verstellbaren Umfang. Die Schlauchschelle ist vorzugsweise aus Metall, insbesondere aus Stahl hergestellt. Unter einem verstellbaren Umfang wird verstanden, dass der Umfang der Schlauchschelle vergrößert und verkleinert werden kann. Auf diese Weise kann die Schlauchschelle dazu dienen, einen Schlauch durch eine Pressverbindung mit einem Anschlusselement zu verbinden, auf das ein Ende des Schlauches aufgeschoben wird. Bei der Schlauchschelle kann es sich um eine herkömmliche Schlauchschelle mit einer Verstellschraube, um eine Gelenkbolzenschelle, um eine Schnellspannschelle oder um eine Einohrklemme handeln. Ebenso kann ein Kabelbinder, ein Rasterband oder jedes andere Befestigungselement mit verstellbarem Umfang als Schlauchschelle eingesetzt werden. Die Schlauchschelle soll keinen Brückenabschnitt aufweisen.
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Das System umfasst schließlich eine Brücke zur Überbrückung des umlaufenden Wulstes und zur Auflage der Schlauchschelle. Die Brücke dient also als Bindeglied zwischen dem Schlauch und der Schlauchschelle und soll den Wulst des Schlauches überspringen. Indem die Brücke als separates Bauteil ausgeführt wird, kann sie besonders gut an die Geometrie des Schlauches und seines Wulstes angepasst werden. Zudem können durch separate Brücken herkömmliche Schlauchschellen ohne integrierten Brückenabschnitt verwendet werden. Die Brücke ist vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt, wobei sich insbesondere PE (Polyethylen), PA (Polyamid) und PP (Polypropylen) bewährt haben. Die Härte des für die Brücke verwendeten Kunststoffs liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 30–50 Shore D. Die Kunststoffe können eine Faserverstärkung, insbesondere eine Glasfaserverstärkung enthalten.
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Indem die Brücke aus Kunststoff hergestellt wird, können große Stückzahlen zu geringen Kosten produziert werden, beispielsweise durch Spritzgussverfahren.
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Erfindungsgemäß weist die Brücke an ihrer Innenseite eine Ausnehmung zur Überbrückung des Wulstes auf. Indem eine Ausnehmung an der Innenseite der Brücke vorgesehen ist, kann die Form und Lage der Ausnehmung an die Form und Lage des Wulstes angepasst werden, ohne dass die übrigen Bereiche der Brücke – beispielsweise seine Außenseite – verändert werden müssen. Durch die präzise Anpassung der Ausnehmung kann eine hervorragende Abdichtung des Schlauches gegenüber dem Anschlusselement erreicht werden. Zudem können herkömmliche – also nicht angepasste – Schlauchschellen auch bei Schläuchen mit sehr unebener Außenfläche verwendet werden. Die Brücke mit ihrer Ausnehmung kann daher als „Adapter” betrachtet werden, der eine gleichmäßige Druckverteilung ermöglicht.
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Nach einer Ausgestaltung des Systems ist vorgesehen, dass die Brücke eine gekrümmte Innenseite zur Auflage auf den Schlauch und/oder eine gekrümmte Außenseite zur Auflage der Schlauchschelle aufweist. Durch die Krümmung der Innenseite wird eine Anpassung an die gekrümmte Außenfläche des Schlauches erreicht. Durch die gekrümmte Außenfläche wird hingegen eine Anpassung an die gekrümmte Form der Schlauchschelle erreicht. Vorzugsweise entspricht die Krümmung der Innenseite der Brücke etwa der Krümmung der Außenfläche des Schlauches. Auf diese Weise kann die Brücke besonders leicht montiert werden. Es kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass die Brücke elastischer ist als der Schlauch. Dies kann entweder durch ein Material mit einer geringeren Steifigkeit oder durch eine geringere Materialstärke bzw. -dicke erreicht werden. Durch die höhere Elastizität der Brücke kann auch bei nicht exakt an den Schlauchdurchmesser angepasster Krümmung eine einfache Montage der Brücke erreicht werden.
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In weiterer Ausbildung des Systems ist vorgesehen, dass die Ausnehmung an der Innenseite der Brücke schräg verläuft und gegenüber einer Umfangsachse einen Steigungswinkel im Bereich zwischen 1° und 25°, insbesondere zwischen 3° und 15° aufweist. Durch die schräge Anordnung der Ausnehmung wird eine Anpassung der Ausnehmung an den spiralförmigen Verlauf des Wulstes erreicht. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass die Brücke „gerade” (also in Umfangsrichtung) auf dem Schlauch montiert werden kann, obgleich der zu überbrückende Wulst nicht „gerade” (also nicht exakt in Umfangsrichtung) verläuft. Durch die „gerade” Anordnung der Brücke kann die Brücke besonders gut von einer Schlauchschelle umspannt werden, ohne hierbei von dem Wulst abzurutschen.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Systems weist die Brücke zwei seitliche Führungselemente zur Sicherung der Schlauchschelle auf. Die seitlichen Führungselemente können beispielsweise als Vorsprünge ausgebildet sein, die in radialer Richtung von der Brücke (und dem Schlauch) abstehen. Die Führungselemente stellen daher einen seitlichen Anschlag für die Schlauchschelle dar und verhindern ein seitliches Abrutschen der Schlauchschelle von der Brücke. Dies hat den Vorteil einer besonders zuverlässigen Verbindung, die auch bei dynamischen Belastungen wie Vibrationen dauerhaft sicher ist.
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Das System kann in weiterer Ausbildung eine Brücke umfassen, die einen Bügel oder Clip zur Sicherung der Schlauchschelle aufweist. Vorzugsweise handelt es sich um einen einseitig offenen Bügel oder Clip. Auch ein Bügel oder Clip kann einen seitlichen Anschlag für die Schlauchschelle darstellen und somit ein seitliches Abrutschen der Schlauchschelle von der Brücke verhindern. Zudem kann der Bügel oder Clip als Montagehilfe dienen, da die Brücke durch den Bügel bzw. Clip bereits auf die Schlauchschelle gesteckt werden kann, bevor diese auf den Schlauch montiert wird.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung des Systems ist vorgesehen, dass die Brücke an ihrer Innenseite eine weiche Einlage aufweist. Unter einer „weichen” Einlage wird insbesondere eine Einlage verstanden, deren Steifigkeit geringer ist als die Steifigkeit der übrigen Brücke. Beispielsweise kann die Brücke aus zwei unterschiedlichen Kunststoffen hergestellt sein, wobei die Einlage aus demjenigen Kunststoff mit der geringeren Steifigkeit hergestellt ist. Für die Einlage wird vorzugsweise ein Kunststoff mit einer Härte im Bereich zwischen 40–95 Shore A eingesetzt. Eine derartige Brücke kann beispielsweise durch 2-Komponenten-Spritzguss hergestellt werden. Der Vorteil einer weichen Einlage liegt darin, dass sich die Einlage besonders gut an die Form des zu überbrückenden Wulstes anpassen kann und somit eine besonders zuverlässige Abdichtung erlaubt.
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In weiterer Ausbildung des Systems ist vorgesehen, dass der Schlauch aus einem oder aus mehreren spiralförmig aufgewickelten Kunststoffstreifen hergestellt ist. Bei dieser Art der Herstellung wird ein Kunststoffstreifen spiralförmig aufgewickelt, wobei die Randbereiche des Kunststoffstreifens überlappen. Die überlappenden Randbereiche werden anschließend miteinander verschweißt oder verklebt, so dass eine zuverlässige Abdichtung der Nahtstelle erreicht wird. Ein derartiger Schlauch wird aufgrund der spiralförmigen Aufwicklung von Kunststoffstreifen auch als „Wickelschlauch” bezeichnet.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Systems wird schließlich vorgeschlagen, dass der spiralförmig umlaufende Wulst des Schlauches eine Armierung enthält. Durch die Integration der Armierung in den Wulst kann der Schlauch besonders leicht und materialsparend hergestellt werden. Denn ein derartiger Schlauch braucht nur im Bereich der Armierung eine vergrößerte Wandstärke aufweisen, während die Schlauchwand in den übrigen Bereichen schlanker ausgeführt sein kann.
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Die zuvor beschriebene Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Befestigen eines Schlauches, umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen eines Schlauches mit einem spiralförmig umlaufenden Wulst, einer Brücke mit einer Ausnehmung zur Überbrückung des Wulstes und einer Schlauchschelle mit einem verstellbaren Umfang, b) Aufschieben eines Endes des Schlauches auf ein Anschlusselement, c) Auflegen der Brücke auf die Außenfläche des Schlauches, d) Herumführen der Schlauchschelle um den Schlauch und um die Brücke, und e) Verstellen, insbesondere Verringern des Umfanges der Schlauchschelle. Die Brücke kann auch auf die Schlauchschelle gesteckt werden, bevor diese um den Schlauch herumgeführt wird.
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Erfindungsgemäß wird die Brücke derart auf die Außenfläche des Schlauches aufgelegt, dass die Ausnehmung der Brücke den umlaufenden Wulst des Schlauches überbrückt. Wie bereits zuvor für das System beschrieben wurde, kann die Form und Lage der Ausnehmung an die Form und Lage des Wulstes angepasst werden, ohne dass die übrigen Bereiche der Brücke verändert werden müssen. Durch die präzise Anpassung der Ausnehmung kann eine hervorragende Abdichtung des Schlauches gegenüber dem Anschlusselement erreicht werden. Zudem können herkömmliche – also nicht angepasste – Schlauchschellen auch bei Schläuchen mit sehr unebener Außenfläche verwendet werden.
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Nach einer Ausgestaltung des Verfahrens ist schließlich vorgesehen, dass in Schritt a) eine Brücke nach einem der Ansprüche 1 bis 8 bereitgestellt wird. Durch die Verwendung einer Brücke nach einer der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen können die gleichen Vorteile erzielt werden, die bereits zuvor für das System beschrieben wurden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
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1: einen Schlauch mit einer aus dem Stand der Technik bekannten Schlauchschelle mit einem integrierten Brückenabschnitt,
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2: ein erfindungsgemäßes System zum Befestigen eines Schlauches,
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3A: die Brücke aus 2 in einer perspektivischen Ansicht,
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3B: die Brücke aus 2 in einer Ansicht von unten, und
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4: eine alternative Ausgestaltung einer Brücke für ein erfindungsgemäßes System.
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1 zeigt einen Schlauch 1 mit einer aus dem Stand der Technik bekannten Schlauchschelle 2 mit einem integrierten Brückenabschnitt 3. Der Brückenabschnitt 3 ist durch eine plastische Umformung der Schlauchschelle 2 entstanden. Der Schlauch 1 weist eine Schlauchwand 4 mit einem spiralförmig umlaufenden Wulst 5 auf und ist auf ein (in 1 nicht dargestelltes) Anschlusselement aufgeschoben. Die Schlauchschelle 2 weist ein Verstellelement 6 (z. B. eine Schraube) auf, durch welches der Umfang der Schlauchstelle 2 verstellt werden kann. Die Schlauchschelle 2 ist derart auf dem Schlauch 1 montiert, dass der integrierte Brückenabschnitt 3 den Wulst 5 überbrückt. Der Brückenabschnitt 3 der Schlauchschelle 2 ist jedoch nicht besonders gut an die Form des Wulstes 5 angepasst, so dass sich zwischen dem Wulst 5 und dem Brückenabschnitt 3 ein Freiraum 7 ausbildet, der die Dichtigkeit der Befestigung des Schlauches 1 an dem Anschlusselement verschlechtern kann.
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In 2 ist ein erfindungsgemäßes System 8 zum Befestigen eines Schlauches 1 dargestellt. Diejenigen Bereiche des Systems 8, die bereits im Zusammenhang mit 1 beschrieben wurden, sind in 2 – und in allen weiteren Figuren – mit entsprechenden Bezugszeichen versehen. Das System 8 umfasst zunächst einen Schlauch 1 mit einer Schlauchwand 4 und einem spiralförmig umlaufenden Wulst 5. Zudem umfasst das System 8 eine Schlauchschelle 2' mit einem Verstellelement Schraube 6, über das der Umfang der Schlauchschelle 2' verstellt werden kann. Das System 8 umfasst zudem eine Brücke 9 zur Überbrückung des umlaufenden Wulstes 5 und zur Auflage der Schlauchschelle 2'. Anders als die in 1 gezeigte Schlauchschelle 2 umfasst die Schlauchschelle 2' aus 2 also keinen integrierten Brückenabschnitt 3, sondern wird stattdessen in Kombination mit einer separaten Brücke 9 eingesetzt.
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3A zeigt die Brücke 9 aus 2 in einer perspektivischen Ansicht. Diejenigen Bereiche der Brücke 9, die bereits im Zusammenhang mit 1 oder 2 beschrieben wurden, sind in 3A – und in allen weiteren Figuren – mit entsprechenden Bezugszeichen versehen. Die Brücke 9 umfasst eine gekrümmte Innenseite 10 zur Auflage auf einen Schlauch 1 und eine gekrümmte Außenseite 11 zur Auflage einer Schlauchschelle 2'. Zudem weist die Brücke 9 an ihrer Innenseite 10 eine Ausnehmung 12 zur Überbrückung eines Wulstes 5 auf. Zur Sicherung einer Schlauchschelle 2' weist die Brücke 9 zwei seitliche Führungselemente 13', 13'' auf, die verhindern sollen, dass eine Schlauchschelle 2' seitlich von der Brücke 9 rutscht. Vorzugsweise ist die Brücke 9 aus Kunststoff hergestellt, wobei sich insbesondere PE (Polyethylen), PA (Polyamid) und PP (Polypropylen) bewährt haben. Die Kunststoffe können eine Faserverstärkung, insbesondere eine Glasfaserverstärkung enthalten.
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In 3B ist die Brücke 9 aus 2 in einer Ansicht von unten dargestellt. Durch die gewählte Ansicht sind die Innenseite 10 der Brücke 9 und die in die Innenseite 10 eingeformte Ausnehmung 12 deutlich erkennbar. Die Ausnehmung 12 erstreckt sich linear entlang einer Längsachse 14. Diese Längsachse 14 verläuft gegenüber einer zentral durch die Brücke 9 verlaufende Umfangsachse 15 um einen Steigungswinkel α geneigt. Der Steigungswinkel α liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 1° und 25°, insbesondere zwischen 3° und 15°. Sowohl die Form der Ausnehmung 12 als auch die Größe ihres Steigungswinkels α sind vorzugsweise an die Form des Schlauches 1 und den Steigungswinkel seines spiralförmig umlaufenden Wulstes 5 angepasst.
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4 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer Brücke 9' für ein erfindungsgemäßes System 8. Diejenigen Bereiche der Brücke 9', die bereits im Zusammenhang mit 1 bis 3B beschrieben wurden, sind auch in 4 mit entsprechenden Bezugszeichen versehen. Die Brücke 9' unterscheidet sich insbesondere dadurch von der in 2 bis 3B dargestellten Brücke 9, dass die in 4 gezeigte Brücke 9' einen einseitig offenen Bügel 16 oder Clip zur Sicherung einer Schlauchschelle 2' aufweist. Vorzugsweise ist der Bügel 16 mit einem der beiden Führungselemente 13' verbunden. Der Bügel 16 kann neben einer Positionierung bzw. Sicherung einer Schlauchschelle 2' auch als Montagehilfe dienen. Denn durch den Bügel 16 kann die Brücke 9' bereits auf eine Schlauchschelle 2' gesteckt werden, bevor diese auf einem Schlauch 1 montiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schlauch
- 2, 2'
- Schlauchschelle
- 3
- Brückenabschnitt
- 4
- Schlauchwand
- 5
- Wulst
- 6
- Verstellelement
- 7
- Freiraum
- 8
- System
- 9, 9'
- Brücke
- 10
- Innenseite (der Brücke 9)
- 11
- Außenseite (der Brücke 9)
- 12
- Ausnehmung
- 13', 13''
- Führungselement
- 14
- Längsachse (der Ausnehmung 12)
- 15
- Umfangsachse
- 16
- Bügel
- α
- Steigungswinkel
