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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schlauch mit wenigstens einem Verstärkungselement sowie eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Schlauchs.
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Schläuche finden in einer Vielzahl unterschiedlicher Einsatzgebiete ihre Anwendung. Da die Schläuche in der Regel flexibel, d.h. biegbar sind, haben sie gegenüber starren Rohren den Vorteil, dass sie vergleichsweise einfach an äußere Bedingungen angepasst werden können. So lassen sich Schläuche im Gegensatz zu Rohren einfach an gebogenen oder gewundenen Stellen entlangführen. Der Vorteil der Flexibilität bezüglich der Raumanordnung hat jedoch den Nachteil, dass ein Schlauch geknickt oder gedrückt werden kann, so dass der Innendurchmesser des Schlauchs verengt wird. Dies kann im Extremfall zu einem kompletten Verschluss des Schlauchs führen.
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Eines der vielen Einsatzgebiete von Schläuchen ist der Fahrzeugbau. So werden im Fahrzeugbau Wasserschläuche eingesetzt, um beispielsweise Regenwasser von Karosserieteilen wie Schiebedach oder Tankdeckel zum Boden abzuleiten. Diese Schläuche werden in der Regel manuell im fast fertiggestellten Fahrzeug eingeführt. Aufgrund des geringen Raumes, der im Fahrzeug zur Verfügung steht, müssen diese Schläuche an engen und gekrümmten Wegen entlanggeführt werden. Hierbei besteht die Gefahr, dass der Schlauch beim Einbau in eine gequetschte Position gelangt bzw. sogar geknickt wird. Ein gequetschter oder geknickter Schlauch hat zur Folge, dass Wasser an der Karosserie nicht ordnungsgemäß abgeleitet wird. Die Folge können Wasserflecken oder Wasserschäden im Inneren des Fahrzeugs sein.
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Es besteht somit der Wunsch nach Schläuchen, die einerseits sehr flexibel sind und andererseits eine hohe Sicherheit gegen versehentliches Knicken oder Quetschen aufweisen.
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Es ist bekannt, dass ein flexibler Schlauch, welcher ein spiralförmig an der Außenseite des Schlauchkörpers angebrachtes Verstärkungsband aufweist, eine höhere Knicksicherheit aufweist als ein Schlauch ohne ein solches Verstärkungsband.
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Das Herstellungsverfahren solcher Schläuche ist zum Teil recht aufwändig oder lässt sich meist nur mit geringen Produktionsgeschwindigkeiten realisieren. So wird beispielsweise bei einem in der
EP 1 719 939 B1 beschriebenen Verfahren auf einen Schlauchformer ein Innenschlauch aus einem Materialband gewickelt, wobei dann auf den sich während der Wicklung drehenden Schlauchkörper ein Verstärkungsband seitlich aufgebracht wird.
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In der Regel wird bei dieser Art der Schlauchherstellung das Materialband für den Schlauchkörper überlappend gewickelt, so dass der Schlauchkörper an den Nahtstellen dicker als das Materialband ist. Dies führt dazu, dass die Innenwand des Schlauchkörpers uneben ist. Zum Teil können sich sogar Vertiefungen in der Innenwand des Schlauchkörpers bilden. Werden flüssige Medien, wie etwa Wasser durch den Schlauch geführt, bilden die Vertiefungen Räume, in denen sich das flüssige Medium sammeln kann. Unter hygienischen Aspekten kann dies problematisch sein, da sich beispielsweise bei Wasser als flüssigem Medium Bakterien in dem in den Vertiefungen verbleibenden Wasser bilden.
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Darüber hinaus besteht die Gefahr, dass an den Nahtstellen des Schlauchkörpers potentielle Bruchstellen des Schlauchs entstehen und der Schlauch Undichtigkeiten aufweist.
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Somit sind die gemäß dem in der
EP 1 719 939 B1 beschriebenen Verfahren hergestellten Schläuche zwar für den Durchfluss von Luft geeignet, für den Durchfluss von Wasser sind dies Schläuche jedoch nur bedingt geeignet.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen flexiblen Schlauch bereitzustellen, der eine vergleichsweise hohe Knickstabilität aufweist, kostengünstiger und schneller als bisher bekannte Schläuche herstellbar ist und insbesondere für den Einsatz als Wasserschlauch geeignet ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch einen Schlauch gemäß Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Schlauchs gemäß der Ansprüche 10 und 14.
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Der erfindungsgemäße Schlauch umfasst einen flexiblen Schlauchkörper, wenigstens ein Verstärkungselement, das spiralförmig an der Außenseite des Schlauchkörpers angeordnet ist, wobei das wenigstens eine Verstärkungselement aus einem extrudierten Material hergestellt ist und mittels einer Schmelzverbindung mit der Außenseite des Schlauchkörpers fest verbunden ist und wobei der Schlauchkörper ein extrudierter Schlauchkörper ist.
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Der Einsatz eines extrudierten Schlauchkörpers anstelle eines gewickelten Schlauchs hat den Vorteil, dass der Schlauch deutlich kostengünstiger und schneller herstellbar ist. Darüber hinaus weist der extrudierte Schlauch keine Naht- oder Stoßstellen wie ein gewickelter Schlauch auf, so dass keine potentiellen Bruchstellen vorhanden sind. Das extrudierte Verstärkungselement, das direkt aus einer Extrusionseinheit, d.h. im Schmelzzustand auf den Schlauchkörper aufgebracht wird, bildet eine feste und stabile Schmelzverbindung mit dem Schlauchkörper.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Innenwand des Schlauchkörpers glatt gestaltet. Mit Hilfe von Extrusionsverfahren zur Herstellung des extrudierten Schlauchkörpers ist es nicht nur möglich, einen naht- oder stoßfreien Schlauchkörper sondern auch eine glatte Innenwand im Schlauchkörper zu erhalten. Somit eignet sich dieser Schlauch auch für den Einsatz als Wasserschlauch bei Anwendungen mit hohen hygienischen Anforderungen. Insbesondere eignet sich diese Art von Schlauch für Wasserschläuche, in denen beispielsweise Trinkwasser transportiert wird, da im Innern des Schlauchs keine Toträume vorhanden sind, in denen sich das Wasser sammeln könnte.
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Unter einer glatten Fläche wird hier eine Fläche verstanden, die keine sichtbaren bzw. spürbaren Unebenheiten aufweist. Insbesondere handelt es sich um eine Fläche, die den Strom eines Fluids durch die Schlauchleitung nicht behindert.
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Vorzugsweise weist der extrudierte Innenschlauch einen Soll-Innendurchmesser auf, der in Längsrichtung des Schlauchkörpers Schwankungen gegenüber dem Solldurchmesser aufweist, die kleiner als 5 %, vorzugsweise kleiner als 3 % sind. Während bei den Schläuchen, die aus einem gewickelten Material hergestellt werden, in regelmäßigen Abständen und kurzwellig an den Verbindungsnähten Unebenheiten auftreten, treten die Schwankungen des Soll- Innendurchmessers von extrudierten Schläuchen nur langwellig und in der Regel nicht regelmäßig auf. Dies führt zu einer gleichmäßigeren Fließgeschwindigkeit des Fluids durch den Schlauch.
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Es ist von Vorteil, dass das wenigstens eine Verstärkungselement wenigstens ein band- oder fadenförmiges Spiralelement aufweist. Unter einem band- oder fadenförmigen Spiralelement wird hier sowohl ein Flachband beliebiger Querschnittsform als auch ein Faden beliebiger Querschnittsform verstanden. Die Querschnittsformen können beispielsweise rund, oval polygon oder beliebig gekrümmt sein. Darüber hinaus kann eine Querschnittsform runde und eckige Abschnitte aufweisen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das wenigstens eine Verstärkungselement wenigstens zwei im Abstand voneinander angeordnete Spiralelemente auf, die jeweils spiralförmig an der Außenseite des Schlauchkörpers angeordnet sind. Dies hat beispielsweise den Vorteil, dass die Produktionsgeschwindigkeit eines Schlauchs erhöht werden kann, da die wenigstens zwei Verstärkungselemente zeitgleich bzw. fast zeitgleich auf den extrudierten Schlauch aufgebracht werden können. Darüber hinaus ist es dadurch möglich, dass in einer Querschnittsebene des Schlauchs wenigstens zwei Spiralelemente angeordnet sind, so dass die Knicksicherheit des Schlauchs dadurch deutlich verbessert werden kann.
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Die wenigstens zwei im Abstand voneinander angeordneten Spiralelemente können hierbei die gleichen Eigenschaften aufweisen. Bei einer alternativen Ausführungsform können sich die Eigenschaften der einzelnen Spiralelemente unterscheiden. Beispielsweise können sich die beiden Spiralelemente in ihrer Querschnittsform unterscheiden, so dass der Schlauch wenigstens zwei unterschiedliche Spiralelemente aufweist.
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Es ist weiter bevorzugt, dass das wenigstens eine Verstärkungselement eine höhere Steifigkeit aufweist als der Schlauchkörper. Die Steifigkeit kann durch die Anzahl der Windungen pro Längsabschnitt eines Schlauchs beeinflusst werden. Je mehr Windungen pro Längsabschnitt eines Schlauchs vorgesehen sind, desto steifer wird der Schlauch. Zusätzlich oder alternativ kann das Verstärkungselement an sich eine höhere Steifigkeit aufweisen als der Schlauchkörper. Dies kann beispielsweise durch geeignete Materialwahl des Verstärkungselements erfolgen oder durch die Auswahl der Größe und Querschnittsform des Verstärkungselements.
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Unter der Betrachtung, dass das wenigstens eine Verstärkungselement und der flexible Schlauchkörper zwei Komponenten darstellen, ist es von Vorteil, dass die Haftfestigkeit zwischen dem flexiblen Schlauchkörper und dem wenigstens einen Verstärkungselement mindestens 20 % der Zugfestigkeit der schwächsten Komponente beträgt. Eine besonders hohe Haftfestigkeit wird insbesondere dadurch erreicht, dass das extrudierte Verstärkungselement, das direkt aus einer Extrusionseinheit, d.h. im Schmelzzustand, auf den Schlauchkörper aufgebracht wird, auf den kurz zuvor hergestellten, noch nicht vollständig abgekühlten Schlauchkörper trifft.
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Zum Schutz des flexiblen Schlauchs ist bei einer bevorzugten Ausführungsform eine Deckschicht vorgesehen, die an der Außenseite des Schlauchkörpers vorgesehen ist und den Schlauchkörper sowie das wenigstens eine Verstärkungselement wenigstens abschnittsweise bedeckt. Bei der Deckschicht handelt es sich vorzugsweise um ein extrudiertes Material. Die Deckschicht kann beispielsweise ein extrudierter Schlauch sein oder aus einem extrudierten bandartigen Material, welches um den Schlauchkörper mit Verstärkungselement gewickelt wird, gebildet sein.
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Zur Herstellung des beschriebenen Schlauchkörpers sowie des wenigstens einen Verstärkungskörpers eignen sich thermoplastische Materialien, insbesondere extrudierbare thermoplastische Materialien wie beispielsweise PVC, TPE oder PP. Diese Materialien können auch für die Deckschicht verwendet werden.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Schlauchs, wobei die Vorrichtung eine Anlageneinheit umfasst, die in einem kontinuierlichen Prozess betreibbar ist. Die Anlageneinheit umfasst hierbei eine erste Extrusionseinheit zur Herstellung eines Schlauchkörpers und eine zweite Extrusionseinheit zur Herstellung eines Verstärkungselements, wobei die zweite Extrusionseinheit in Abzugsrichtung des Schlauchs hinter der ersten Extrusionseinheit angeordnet ist und eine um den Schlauchkörper rotierende Düse aufweist.
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Unter einer Extrusionseinheit wird im Rahmen der Erfindung eine Einheit verstanden, die einen Extruder mit einer Extruderschnecke und ein Formgebungswerkzeug umfasst. Eine Düse ist hierbei das Formgebungswerkzeug selbst oder Teil des Formgebungswerkzeugs.
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Mit Hilfe einer Düse, die um den Schlauchkörper rotiert, ist es möglich, ein spiralförmiges Verstärkungselement auf den sich in Produktions- bzw. Abzugsrichtung bewegenden Schlauch in einem kontinuierlichen Prozess aufzubringen.
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Hierbei ist es besonders bevorzugt, dass die zweite Extrusionseinheit einen feststehenden Extruder und ein rotierendes Formgebungswerkzeug mit einer Düse oder ein Formgebungswerkzeug mit einer rotierenden Düse aufweist. Hierdurch lässt sich ein vergleichsweise kostengünstiger Aufbau der Vorrichtung erreichen.
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Um eine Deckschicht auf den Schlauch aufzubringen, ist es von Vorteil, dass eine dritte Extrusionseinheit vorgesehen ist, die in Abzugsrichtung des Schlauchs hinter der zweiten Extrusionseinheit angeordnet ist, wobei die dritte Extrusionseinheit vorzugsweise eine Schlauchdüse oder eine Breitschlitzdüse umfasst. Die dritte Extrusionseinheit kann ein Teil der Anlageneinheit mit der ersten und zweiten Extrusionseinheit oder Teil einer zusätzlichen Anlageneinheit sein, die getrennt ist von der Anlageneinheit mit der ersten und zweiten Extrusionseinheit.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Heizvorrichtung vorgesehen, die in Abzugsrichtung des Schlauchs hinter der dritten Extrusionseinheit angeordnet ist. Diese Ausführungsform ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die dritte Extrusionseinheit eine Breitschlitzdüse umfasst und die Deckschicht um den Schlauch mit dem wenigstens einen Verstärkungselement gewickelt wird. Mit Hilfe der Heizanlage lässt sich die Deckschicht sicher an dem Schlauchkörper mit dem wenigstens einen Verstärkungselement befestigen.
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Es versteht sich, dass jedoch auch bei der Verwendung einer dritten Extrusionseinheit mit einer Schlauchdüse, bei der ein Schlauchelement hergestellt wird, eine Heizvorrichtung vorgesehen sein kann, um beispielsweise den Verbund Schlauchkörper, Verstärkungselement und Deckschicht mittels einer Schmelzverbindung sicher zu verbinden.
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Ein Verfahren zur Herstellung eines beschriebenen Schlauchs umfasst folgende Schritte: Zunächst wird der Schlauchkörper extrudiert. Weiterhin wird wenigstens ein band- oder fadenförmiges Verstärkungselement extrudiert, welches im Schmelzzustand spiralförmig auf den Schlauchkörper aufgebracht wird. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter Schmelzzustand im Gegensatz zu dem erstarrten Zustand derjenige Zustand verstanden, den das Material aufweist, wenn es aus der Extrusionseinheit austritt und somit noch plastisch verformbar ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform erfolgen die Schritte des Extrudierens des Schlauchkörpers, des Extrudierens des wenigstens einen band-oder fadenförmigen Verstärkungselements und das spiralförmige Aufbringen des Verstärkungselements auf den Schlauchkörper in einem kontinuierlichen Prozess, so dass das band- oder fadenförmige Verstärkungselement auf den aus der Extrusionseinheit herauskommenden, noch nicht vollständig abgekühlten Schlauchkörper aufgebracht werden kann.
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Es versteht sich, dass bei den beschriebenen Verfahren auch das Aufbringen einer Deckschicht vorgesehen sein kann.
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Bevorzugte Ausführungsformen werden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
- 1a - d eine erste Ausführungsform eines Schlauchs,
- 2 ein Schema zur Darstellung des Verfahrens zur Herstellung eines Schlauchs,
- 3a - d eine zweite Ausführungsform eines Schlauchs,
- 4a - d eine dritte Ausführungsform eines Schlauchs,
- 5 einen Querschnitt durch einen Spiralfaden gemäß einer ersten alternativen Ausführungsform,
- 6 einen Querschnitt durch einen Spiralfaden gemäß einer zweiten alternativen Ausführungsform und
- 7a -c eine vierte Ausführungsform eines Schlauchs.
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In den 1a bis 1d ist ein Schlauch 10 gemäß einer ersten Ausführungsform dargestellt.
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In 1a sind die verschiedenen Lagen des Schlauchs 10 in einer Seitenansicht dargestellt. Die 1 b und 1c zeigen jeweils einen Längsschnitt durch den Schlauch 10. Ein Querschnitt durch einen Schlauch ist in 1d dargestellt.
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Der Schlauch 10 umfasst einen flexiblen Schlauchkörper 12, ein spiralförmiges Verstärkungselement 14 und eine Deckschicht 16. Der Durchmesser des Schlauchs 10 liegt im Bereich von 2 mm bis 70 mm.
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Bei dem Schlauchkörper 12 handelt es sich um einen extrudierten Schlauchkörper 12 mit einer vorgegebenen ersten Steifigkeit. Die Innenwand und die Außenwand des Schlauchkörpers 12 sind glatt und weisen keine Naht- oder Stoßstellen auf.
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Der Schlauch 10 und insbesondere der Schlauchkörper 12 weisen jeweils einen vorgegebenen Sollinnendurchmesser auf, wobei die Schwankungen des Innendurchmessers des Schlauchkörpers 12 gegenüber dem Solldurchmesser in Längsrichtung des Schlauchkörpers 12 kleiner als 5 %, vorzugsweise kleiner als 3 % sind. Es handelt sich hierbei extrusionsbedingt um langwellige Schwankungen des Sollinnendurchmessers in Längsrichtung des Schlauchkörpers. Die Wellenlänge der Schwankungen des Sollinnendurchmessers ist um ein Vielfaches größer als der Abstand der Windungen des spiralförmigen Verstärkungselements 12.
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Das spiralförmige Verstärkungselement 14 besteht aus vier parallel nebeneinander angeordneten Spiralfäden 18, deren Windungen eine vorgegebene Neigung gegenüber der Längsachse des Schlauchs 10 aufweisen. Die spiralförmigen Verstärkungselemente 14 sind mit dem extrudierten Schlauchkörper 12 stoffschlüssig verbunden. Insbesondere weisen die Spiralfäden 18 eine Schmelzverbindung mit dem Schlauchkörper 12 auf.
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Die vier parallel nebeneinander angeordneten Spiralfäden 18 sind jeweils mit gleichem Abstand zueinander angeordnet, so dass wie in 1d zu erkennen ist, die Spiralfäden 18 an der Außenseite des Schlauchkörpers 12 äquidistant entlang des Umfangs des Schlauchkörpers 12 positioniert sind.
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Der Querschnitt eines jeden Spiralfadens 18 weist eine ovalförmige Grundform auf (siehe 1c), wobei der Spiralfaden 18 an der Kontaktfläche zu dem Schlauchkörper 12 an die Geometrie des Schlauchkörpers 12 angepasst ist. Bei dem Spiralfaden 18 handelt es sich um einen extrudierten Spiralfaden 18.
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Das spiralförmige Verstärkungselement 14 weist eine vorgegebene zweite Steifigkeit auf. Die Steifigkeit des Verstärkungselements 14 ist hierbei größer als die Steifigkeit des Schlauchkörpers 12. Die Steifigkeit des Verstärkungselements 14 ist ein Parameter, mit Hilfe dessen die Knicksteifigkeit bzw. Knickfestigkeit des fertigen Schlauchs 10 beeinflusst werden kann.
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Die Deckschicht 16 ist ein extrudiertes Schlauchelement, wobei die Spiralfäden 18 in die Deckschicht 16 eingebettet sind. Die Deckschicht 16 weist eine vorgegebene dritte Steifigkeit auf. Die Deckschicht 16 ist stoffschlüssig, insbesondere mittels einer Schmelzverbindung, mit dem Schlauchkörper 12 und dem Verstärkungselement verbunden. Die Deckschicht 16 weist eine Steifigkeit auf, die zumindest geringer ist als die Steifigkeit des Spiralfadens 18.
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Sowohl der Schlauchkörper 12 als auch das Verstärkungselement 14 sowie die Deckschicht 16 sind aus thermoplastischen Materialen wie etwa TPE, PP oder PVC hergestellt.
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2 zeigt die prinzipiellen Verfahrensschritte zur Herstellung eines Schlauchs, wie etwa den in den 1a bis 1d dargestellten Schlauch 10.
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Zunächst wird mittels einer ersten Extrusionseinheit in einem ersten Extrusionsschritt 100 der Schlauchkörper 12 hergestellt. Anschließend wird der Schlauchkörper 12 in bekannter Weise durch ein Wasserbad abgekühlt. Auf den noch warmen bzw. nicht vollständig abgekühlten Schlauchkörper 12 wird in einem zweiten Extrusionsschritt 110 mit Hilfe einer zweiten Extrusionseinheit das Verstärkungselement 14 aufgebracht. Hierfür wird das thermoplastische Material des Verstärkungselements 14 in der zweiten Extrusionseinheit aufgeschmolzen und gelangt noch im Schmelzzustand als faden- oder bandförmiges Material auf den sich in Produktionsrichtung bzw. Abzugsrichtung bewegenden Schlauchkörper 12. Um eine spiralförmige Wicklung des Verstärkungselements 18 auf dem Schlauchkörper 12 zu erreichen, umfasst die zweite Extrusionseinheit eine rotierende Düse, die um den Schlauchkörper 12 rotiert.
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Der mit einem Verstärkungselement 14 umwickelte Schlauchkörper 12 gelangt in einem dritten Extrusionsschritt 120 zu einer dritten Extrusionseinheit. Diese dritte Extrusionseinheit bringt eine Deckschicht 16 auf den Schlauchkörper 12 und das Verstärkungselement 14 auf. Der aus der dritten Extrusionseinheit heraustretende Schlauch wird vorkonfektioniert, d.h. an gewünschten Stellen getrennt.
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Bei dem in 2 dargestellten Verfahren erfolgen die drei Extrusionsschritte 100, 110, 120 kontinuierlich in einer Anlage zur Herstellung eines Schlauchs. Mit anderen Worten erfolgt zwischen den einzelnen Extrusionsschritten 100, 110, 120 keine Art von Konfektionierung, in der der Schlauch 10 durchtrennt wird.
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Die Anlage zur Umsetzung des in 2 dargestellten Verfahrens umfasst drei Extrusionseinheiten, wobei jede Extrusionseinheit einen Extruder mit einer Extruderschnecke und ein Formgebungswerkzeug aufweist.
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Im Detail umfasst die Anlage zur Umsetzung des in 2 dargestellten Verfahrens eine erste Extrusionseinheit mit einer Düse zur Herstellung eines schlauchförmigen Elements, nämlich eine Düse zu Herstellung des Schlauchkörpers, eine Förderstrecke, vorzugsweise mit Wasserkühlung, eine zweite Extrusionseinheit, eine weitere Förderstrecke und eine dritte Extrusionseinheit.
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Die zweite Extrusionseinheit zur Herstellung des Verstärkungselements umfasst einen feststehenden Extruder und eine rotierende Düse, wobei entweder die Düse selbst um den Schlauchkörper rotiert oder das Formgebungswerkzeug, in das die Düse eingebaut ist, um den Schlauchkörper rotiert.. Die dritte Extrusionseinheit ist eine Extrusionseinheit zur Herstellung eines schlauchförmigen Elements. Hierbei wird der mit dem Verstärkungselement versehene Schlauchkörper durch die dritte Extrusionseinheit geführt.
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Wie oben angegeben ist in dem zweiten Extrusionsschritt eine Extrusionseinheit vorgesehen, welche eine rotierende Düse aufweist. Die Düse kann ein oder mehrere Ausgänge aufweisen. Bei dem in den 1a bis 1d dargestellten Schlauch wurde eine Düse mit vier Ausgängen verwendet, um die vier parallel zueinander angeordneten spiralförmigen Bänder zu erzeugen.
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Nach der dritten Extrusionseinheit im dritten Extrusionsschritt kann zusätzlich eine weitere Förderstrecke vorgesehen sein, die zu einer Konfektioniereinheit, insbesondere Trennvorrichtung führt. Gegebenenfalls kann zusätzlich noch eine Heizvorrichtung nach der dritten Extrusionseinheit und vor der Konfektioniereinheit vorgesehen sein, um beispielsweise eine verbesserte Schmelzverbindung zwischen der Deckschicht und dem mit dem Verstärkungselement versehenen Schlauchkörper auszubilden.
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Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung von Schläuchen ist vorgesehen, dass nur der erste und zweite Extrusionsschritt 100, 110 kontinuierlich erfolgen.
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Die entsprechende Anlage umfasst somit nur eine erste Extrusionseinheit mit einer Düse zur Herstellung eines schlauchförmigen Elements wie etwa dem Schlauchkörper, eine Förderstrecke, vorzugsweise mit Wasserkühlung, eine zweite Extrusionseinheit und vorzugsweise eine weitere Förderstrecke, die beispielsweise zu einer Konfektioniereinheit, insbesondere Trennvorrichtung führt.
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Dieses Verfahren eignet sich vor allem zur Herstellung von Schläuchen, bei denen keine Deckschicht benötigt wird. Es schließt jedoch nicht die Aufbringung einer Deckschicht aus.
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In einer diesem Verfahren entsprechenden Vorrichtung befindet sich die dritte Extrusionseinheit, die den vorkonfektionierten Schlauchkörper mit einer Deckschicht versieht, in einer zusätzlichen Anlage getrennt von der Anlage mit der ersten und zweiten Extrusionseinheit.
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Die dritte Extrusionseinheit in der separaten Anlange kann bei einer Ausführungsform eine Extrusionseinheit sein, die ein schlauchförmiges Element extrudiert und auf den vorkonfektionierten Schlauchkörper aufbringt. Alternativ kann die Extrusionseinheit eine Breitschlitzdüse umfassen und ein Materialband erzeugen, das auf den um die Längsachse rotierenden, vorkonfektionierten Schlauchkörper gewickelt wird. In beiden Fällen kann nach dem Aufbringen der Deckschicht ein thermischer Verfahrensschritt vorgesehen sein, mittels dessen die Deckschicht mit dem Schlauchkörper und dem Verstärkungselement schmelzverbunden wird.
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Vorzugsweise sollten die Materialien so gewählt sein, dass aufgrund der Schmelzverbindung eine hohe Haftfestigkeit zwischen dem Schlauchkörper und dem Verstärkungselement und/oder der Deckschicht vorliegt. Sollten die gewählten Materialien diese Haftfestigkeit nicht erzielen, so kann sowohl vor dem zweiten Extrusionsschritt 110 als auch vor dem dritten Extrusionsschritt 120 ein Schritt zum Aufbringen eines Haftvermittlers vorgesehen sein.
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In den 3a bis 3d und 4a bis 4d sind jeweils eine zweite und dritte Ausführungsform eines Schlauchs 210; 310 dargestellt.
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Insbesondere sind in den 3a bis 3d und 4a bis 4d zwei verschiedene Schläuche 210; 310 dargestellt, die anstelle der in den 1a bis 1d dargestellten Ausführungsform mit vier nebeneinander angeordneten Spiralfäden 18 acht nebeneinander angeordnete Spiralfäden 218; 318 aufweisen.
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Der Aufbau des Schlauchkörpers 212; 312 und der Deckschicht 216; 316 sowie die Herstellung des Schlauchs 210; 310 unterscheiden sich bei den in 3a bis 3d und 4a bis 4d dargestellten Ausführungsformen nicht von der in den 1a bis 1d dargestellten Ausführungsform.
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Die in den 3a bis 3d und 4a bis 4d dargestellten Schläuche 210; 310 weisen somit in einer Querschnittsebene acht Spiralfäden 218; 318 auf, die äquidistant um den Außenumfang des Schlauchkörpers 212 bzw. 312 angeordnet sind. Die Knicksicherheit der in den 3a bis 3d und 4a bis 4d dargestellten Schläuche ist somit aufgrund der höheren Anzahl an Spiralfäden in einer Querschnittsebene höher als bei dem in 1a bis 1d dargestellten Schlauch 10.
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Die in den 3a bis 3d und 4a bis 4d jeweils dargestellten Schläuche 210; 310 unterscheiden sich jeweils durch den Neigungswinkel der Spiralfäden 218; 318 auf dem Schlauchkörper 212; 312.
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Der Abstand und die Neigung der Spiralfäden 218; 318 sind über die Prozessparameter wie etwa die Abzugs- oder Rotationsgeschwindigkeit der rotierenden Düse einstellbar.
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Der Abstand und die Neigung der Spiralfäden 18; 218; 318 haben einen Einfluss auf die Knicksteifigkeit bzw. Knicksteifigkeit des fertigen Schlauchs 10; 210; 310.
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Die Geometrie des Querschnitts der Spiralfäden 18; 218; 318 lässt sich beliebig mittels der Geometrie der Düse des Formgebungswerkzeugs wählen. So können Spiralfäden 18; 218; 318 mit rundem oder eckigem Querschnitt vorgesehen sein. Der Querschnitt kann darüber hinaus sowohl abgerundete als auch eckige Abschnitte aufweisen
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In den 5 und 6 sind beispielhaft zwei verschiedene Geometrien eines Querschnitts eines Spiralfadens dargestellt.
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Der in 5 dargestellte Querschnitt eines Spiralfadens 418 ist dreieckig. Der Querschnitt des in 6 dargestellten Spiralfadens 518 ist trapezförmig. Im Übrigen unterscheiden sich die in den 5 und 6 dargestellten Schläuche nicht von den bisher dargestellten Schläuchen 10; 210; 310.
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Zusammengefasst kann die von dem Schlauch 10; 210; 310 gewünschte Flexibilität und Knicksicherheit durch geeignete Wahl der Steifigkeit der einzelnen Bestandteile wie Schlauchkörper 12; 212; 312 Verstärkungselement 14; 214; 314 und Deckschicht 16; 216; 316 eingestellt werden.
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Die Flexibilität des Schlauchkörpers 12; 212; 312 und Flexibilität der Deckschicht 16; 216; 316 lassen sich vor allem durch die Materialwahl und Festlegung der Wanddicke des Schlauchkörpers 12; 212; 312 bzw. der Deckschicht 16; 216; 316 einstellen. Je dicker die Wanddicke des Schlauchkörpers 112; 212; 312 bzw. der Deckschicht 16; 216; 316 desto steifer wird der Schlauch.
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Die Steifigkeit des Verstärkungselements 114; 214; 314 lässt sich ebenfalls durch die Materialwahl beeinflussen. Darüber hinaus kann die Steifigkeit des Verstärkungselements 14; 214; 314 über die Anzahl der Spiralfäden, die Größe und Querschnittsform des Spiralfadens, den Abstand der Spiralfäden untereinander und die Neigung gegenüber der Längsachse des Schlauchs eingestellt werden.
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Im Rahmen der Erfindung kann das Verstärkungselement ein oder mehrere Spiralfäden aufweisen. Mehrere Spiralfäden können den gleichen Abstand untereinander aufweisen. Der Abstand zwischen mehr als zwei Spiralfäden kann jedoch auch variieren.
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Ist mehr als ein Spiralfaden vorgesehen, so können diese Spiralfäden alle die gleichen Eigenschaften aufweisen. Bei einer alternativen Ausführungsform können sich die Eigenschaften des Spiralfadens wie etwa die mechanischen und/oder geometrischen Eigenschaften unterscheiden.
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Anstelle eines fadenförmigen Spiralelements ist im Rahmen der Erfindung auch der Einsatz von bandförmigen Spiralelementen vorgesehen.
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Als Material für den Schlauch eignen sich die oben angegebenen thermoplastischen Materialien wie etwa PVC; TPE oder PP. Es ist jedoch auch der Einsatz anderer extrudierbarer Materialien denkbar.
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Bei der in den 1 a bis 1d, 3a bis 3d und 4a bis 4d gezeigten Ausführungsformen sind die Verstärkungselemente 14; 214; 314 in die Deckschicht 16, 216; 316 eingebettet.
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In den 7a bis 7c ist eine alternative, vierte Ausführungsform eines Schlauchs 610 gezeigt.
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Bei dem in den 7a bis 7c dargestellten Schlauch 610 liegt die Deckschicht 616 auf dem Verstärkungselement 614 auf, so dass der Schlauch 610 an seiner Außenseite ein welliges Profil aufweist. Auch bei diesem Schlauch 610 ist die Deckschicht 616 stoffschlüssig mit dem Schlauchkörper 612 und dem Verstärkungselement 614 verbunden.
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Wenn auch nicht dargestellt, so kann die Deckschicht bei den beschriebenen Schläuchen auch weggelassen werden.
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Die beschriebenen Schläuche eignen sich zum Einsatz als Wasserschläuche. Selbstverständlich können sie auch zur Führung beliebiger anderer Fluide (Flüssigkeiten und Gase) verwendet werden.
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Es versteht sich, dass Merkmale, die im Rahmen einer Ausführungsform beschrieben wurden, auch mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1719939 B1 [0006, 0009]
