DE102016213188A1

DE102016213188A1 - Schlauch mit Einrichtung zur Bestimmung der Alterung

Info

Publication number: DE102016213188A1
Application number: DE102016213188.5A
Authority: DE
Inventors: Justin Richards; Dirk Stuhrmann
Original assignee: ContiTech MGW GmbH
Current assignee: ContiTech MGW GmbH
Priority date: 2016-07-19
Filing date: 2016-07-19
Publication date: 2018-01-25
Also published as: WO2018015049A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schlauch, aufweisend eine Matrix aus polymerem Material (2) und in die polymere Matrix (2) eingebettete Festigkeitsträgern (3). Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen Schlauch zu schaffen, dessen Alterungszustand während seiner gesamten Einsatzzeit kontinuierlich überwachbar ist. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Schlauch mindestens eine Außen- (4) und mindestens eine Innenelektrode (3) aufweist, die derart angeordnet sind, dass mindestens ein Teil der Polymermatrix (2) zwischen die Elektroden (3, 4) zu liegen kommt, wobei die Elektroden (3, 4) mit einer Wechselspannung beaufschlagbar sind und die Impedanzen zwischen den Elektroden (3, 4) messbar und mit vorbestimmten schlauchspezifischen Impedanzkennwerten vergleichbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schlauch, aufweisend eine Matrix aus polymerem Material und in die polymere Matrix eingebettete Festigkeitsträgern.
Schläuche der genannten Art sind in großer Vielzahl bei unterschiedlichsten Anwendungen im Einsatz. Dabei ist die Lebensdauer der Schläuche von sehr vielen Faktoren, z.B. Druck, Lastwechselzahl, Temperatur, aggressiven Medien etc. abhängig. Daher ist eine Vorhersage der Lebensdauer bei den genannten Schläuchen schwierig.
Ein häufiges Versagenskriterium bei polymeren Schläuchen ist die Alterung. Das Polymer kann mit der Zeit spröde werden, der Festigkeitsträger kann an Kreuzungsstellen durch scheuern oder einzelne Teile des Festigkeitsträger können brechen. Diese Effekte lassen sich optisch nicht bzw. nicht ausreichend sicher beurteilen.
Eine Überwachung der Schläuche während des Betriebes wäre daher wünschenswert.
In der DE 60 2004 012 500 T2 ist ein Verfahren zur Diagnose eines zyklischen Systems offenbart, bei dem zur Korrelation mit dem Zustand des Systems die Strömungsgeschwindigkeit des durch das System fließenden Fluids messbar und unter Verwendung eines mathematischen Algorithmus das Volumen des verbrauchten Fluids bestimmbar ist. Eine Veränderung des Volumens deutet dann auf Veränderungen des Systems hin.
Dieses Verfahren bedarf aber eines geschlossenen Systems mit vor bekanntem Fluidvolumen. Außerdem sind Änderungen nur des gesamten Systems erfassbar. Nicht erfassbar sind dabei Vorgänge im Inneren der verbauten Komponenten, sodass gegebenenfalls eine erfassbare Änderung des Systems erst bei Eintritt eines Schadensfalls möglich ist.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen Schlauch zu schaffen, dessen Alterungszustand während seiner gesamten Einsatzzeit kontinuierlich überwachbar ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Schlauch mindestens eine Außen- und mindestens eine Innenelektrode aufweist, die derart angeordnet sind, dass mindestens ein Teil der Polymermatrix zwischen die Elektroden zu liegen kommt, wobei die Elektroden mit einer Wechselspannung beaufschlagbar sind und die Impedanzen zwischen den Elektroden messbar und mit vorbestimmten schlauchspezifischen Impedanzkennwerten vergleichbar sind.
Eine derartige Anordnung hat den Vorteil, dass eine Bestimmung der Impedanzänderung über die gesamte Lebensdauer des Schlauches und so gut wie unabhängig von der Einbausituation möglich ist. Eine Korrelation zwischen der Alterung des Schlauches und den messbaren Impedanz lässt sich beispielsweise durch ein zweistufiges Verfahren mit mindestens den folgenden Arbeitsschritten ermitteln, nämlich in der ersten Stufe

– Ausführen einer anerkannten und/oder genormten Alterungsprüfung an einem polymeren Hohlkörper,
– dabei Durchführung einer dielektrischen Prüfung, wobei als Messwert die Impedanz des zu prüfenden Materials erfasst wird,
– Korrelation der Messwerte mit der Anzahl und Größe der Lastwechsel und/oder der Zeitdauer der Alterungsprüfung,
– Bestimmung von das Alter der polymeren Hohlkörper charakterisierenden Impedanzwerten

– Ausführen einer beliebig gestaltbaren Schnellalterungsprüfung an dem polymeren Hohlkörper,
– dabei Durchführung einer dielektrischen Prüfung, wobei als Messwert die Impedanz des zu prüfenden Materials erfasst wird,
– Korrelation der Messwerte mit der Anzahl und Größe der Lastwechsel und/oder der Zeitdauer der Alterungsprüfung,
– Bestimmung von das Alter der polymeren Hohlkörper charakterisierenden Impedanzwerten,

Bei dieser Vorgehensweise ist es nicht mehr notwendig, die einzelnen spezifischen Betriebsparameter des Schlauches zu erfassen, dadurch die Impedanzmessungen in Verbindung mit den Korrelationswerten zur Alterung des Schlauches unabhängig von der Betriebsparametern die Alterung des Schlauches bestimmbar ist. Das Auswechseln des Schlauches ist damit erst bei Erreichen eines Alterungsgrenzwertes erforderlich.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist der Festigkeitsträger des Schlauches elektrisch leitfähige vieler Mentor auf, sodass der elektrisch leitfähige Festigkeitsträger gleichzeitig als Elektrode zur Impedanzmessung verwendbar ist.
Durch diese Anordnung ist nur noch eine zusätzliche Elektrode erforderlich
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Innenelektrode auf der Innenoberfläche des Schlauches angeordnet und ist die Außenelektrode auf der Außenmantelfläche des Schlauches angeordnet derart, dass Innenelektrode und Außenelektrode korrespondierend gegenüber liegen und jeweils leitfähig mit dem Schlauchmaterial verbindbar sind.
Diese Anordnung hat den Vorteil, dass auch auf handelsüblichen Schläuchen Elektroden zur Impedanzmessung nachträglich applizierbar sind, beispielsweise durch Verklebung mit elektrisch leitfähigen Klebstoffen.
Anhand der Zeichnung wird nachstehend ein Beispiel der Erfindung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Schlauchabschnittes 1. Der Schlauchabschnitt weist eine Gummimatrix 2 auf. In die Matrix 2 ist eine Festigkeitsträgerlage 3 eingebettet, die gleichzeitig als Innenelektrode nutzbar ist, da sie hier nicht explizit dargestellte elektrisch leitfähige Garnkomponenten aufweist. Der Schlauchabschnitt 1 weist weiter eine Außenelektrode 4 auf, die in Form eines Schutzschlauches ausgebildet ist und ebenfalls elektrisch leitfähige Garnkomponenten aufweist. Die Außenelektrode 4 so angeordnet, dass zwischen Festigkeitsträgerlage 3 und Außenelektrode 4 mindestens ein Teil der Gummimatrix 2 derart zu liegen kommt, dass Festigkeitsträgerlage 3 und Außenelektrode 4 keinen direkten elektrischen Kontakt zueinander aufweisen.
Um die Außenelektrode 4 ist zum Schutz der Außenelektrode 4 eine Decklage 5 aus polymerem Werkstoff angeordnet.
Über geeignete, an sich bekannte und hier nicht näher dargestellte Kontakte 6 ist zwischen der Festigkeitsträgerlage 3 und der Außenelektrode 4 eine Wechselspannung anlegbar. Über eine nicht näher dargestellte Messeinrichtung 7 ist die Impedanz zwischen der Festigkeitsträgerlage 3 und der Außenelektrode 4 bestimmbar.
Die Impedanzwerte lassen sich dann in nicht dargestellten weiteren Signalverarbeitungseinrichtungen mit Alterungswerten korrelieren, sodass sich das Alter des Schlauches zu jeder Zeit bestimmen lässt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 602004012500 T2 [0005]

Claims

Schlauch, aufweisend eine Matrix aus polymerem Material (2) und in die polymere Matrix (2) eingebettete Festigkeitsträgern (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch mindestens eine Außen- (4) und mindestens eine Innenelektrode (3) aufweist, die derart angeordnet sind, dass mindestens ein Teil der Polymermatrix (2) zwischen die Elektroden (3, 4) zu liegen kommt, wobei die Elektroden (3, 4) mit einer Wechselspannung beaufschlagbar sind und die Impedanzen zwischen den Elektroden (3, 4) messbar und mit vorbestimmten schlauchspezifischen Impedanzkennwerten vergleichbar sind.
Schlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Festigkeitsträger (3) des Schlauches elektrisch leitfähige Filamente aufweist, sodass der elektrisch leitfähige Festigkeitsträger (3) gleichzeitig als Elektrode (3, 4) zur Impedanzmessung verwendbar ist.
Schlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenelektrode (3) auf der Innenoberfläche des Schlauches angeordnet und die Außenelektrode (4) auf der Außenmantelfläche (5) des Schlauches angeordnet ist derart, dass Innenelektrode (3) und Außenelektrode (4) korrespondierend gegenüber liegen und jeweils leitfähig mit dem Schlauchmaterial verbunden sind.