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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Formschlauch gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
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Derartige Formschläuche finden
in unterschiedlichen Anwendungsbereichen Verwendung. Dabei dienen
sie insbesondere der Durchleitung von gasförmigen Medien. Ein bevorzugtes
Einsatzgebiet liegt im Automobilbau, wo solche Formschläuche zum
Betrieb von beispielsweise Klimaanlagen eingesetzt werden.
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Aufgrund der hierbei herrschenden
hohen Drücke
und Strömungsgeschwindigkeiten
werden an Formschläuche
besondere Anforderungen gestellt, denen die bekannten nur in ungenügender Weise
gerecht werden.
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Um eine gewisse Formstabilität des Formschlauches
zu erreichen, d. h., um eine vorbestimmte Form dauerhaft zu halten,
wobei der Formschlauch entsprechend der Vorgabe gebogen wird, ist
es bekannt, über
den Wellschlauch zunächst
einen Flechtschlauch zu schieben, durch den im übrigen eine belastungsbedingte
Streckung des Wellschlauches verhindert wird, anschließend diesen
sozusagen doppel wandigen Schlauch in eine konturierte und der Endform
entsprechend ausgebildete Bearbeitungsform zu legen und schließlich den
Flechtschlauch außenseitig
mit Silikon zu umspritzen, wobei durch die Geflechtlücke auch
Silikon in den Zwischenraum zwischen dem Well- und dem Flechtschlauch
gelangt.
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Auf diese Weise erhält man zwar
einen relativ formstabilen Formschlauch, jedoch steht die profilierte
Innenseite des Wellschlauches einem optimierten Einsatz entgegen.
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So ist beispielhaft der relativ hohe
Durchflußwiderstand
zu nennen, der insbesondere bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten des
durchgeführten Mediums
zu Betriebsnachteilen führt,
wozu u.a. akustische Störungen
zählen,
die durch entstehende Turbulenzen erzeugt werden. Diese akustischen
Störungen
werden gerade beim Betrieb eines Automobils als äußerst unangenehm empfunden,
da sie üblicherweise
in einer hohen Tonlage auftreten. Darüber hinaus wird durch den vorhandenen
Strömungswiderstand
nur ein relativ geringer Wirkungsgrad erreicht.
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Um diesem Mißstand abzuhelfen, ist es weiter
bekannt, im Wellschlauch innenseitig einen Kunststoffschlauch zu
führen,
der dann allerdings ohne jegliche Verbindung zum Wellschlauch einliegt. Ein
formstabiler Formschlauch, d. h., ein Formschlauch, der die einmal
vorgegebene Position unter allen Betriebsbedingungen einhält, ist
damit nicht herstellbar. Überdies
ist eine Formgebung nur eingeschränkt bei größeren Formradien möglich, da
ansonsten der Innenschlauch unter Querschnittsverengung knicken
kann. Der Vorteil, den dieser Formschlauch bietet, nämlich eine
relativ glatte Innenwandung, kann nur unter Inkaufnahme der genannten Nachteile
erreicht werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt
daher die Aufgabe zugrunde, einen Formschlauch der gattungsgemäßen Art
so weiter zu entwickeln, daß sein Betriebsverhalten
verbessert wird.
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Diese Aufgabe wird durch einen Formschlauch
gelöst,
der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
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Ein solcher Formschlauch bietet gegenüber den
bekannten wesentliche Vorteile. Dies betrifft zum einen das Betriebsverhalten
und zum anderen die Herstellung, die besonders einfach und kostengünstig ist.
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Ein Formschlauch im Sinne der Erfindung kann
problemlos bei hohen Temperaturen und hohen Drücken eingesetzt werden. Er
zeichnet sich vor allem dadurch aus, daß seine Formstabilität und seine Funktionssicherheit
auch unter extremsten Einsatzbedingungen erhalten bleibt.
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Wie sich überraschend gezeigt hat, ist
der Durchflußwiderstand
beispielsweise bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten
des durchgeführten
Mediums nun erheblich geringer als bei einem unbeschichteten Wellschlauch.
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Dies führt u. a. dazu, daß die genannten akustischen
Störgeräusche erheblich
reduziert werden, bis in einen Bereich hinein, der beispielsweise im
Innenraum eines Kraftfahrzeuges nicht mehr wahrnehmbar ist.
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Der Stützschlauch bildet nach dem
Erkalten für
den Wellschlauch quasi ein Skelett, durch das eine axiale Stabilisierung
des Wellschlauiches erreicht wird, so daß bei entsprechenden Strömungen des
geführten
Mediums eine verbesserte Impulstüchtigkeit
vorliegt, durch die eine Minimierung der Relativbewegung zwischen
dem Wellschlauch und der außenseitigen
Verstärkung,
beispielsweise des Flechtschlauches erreicht wird. Dies führt überdies zu
einer Reduzierung von betriebsbedingten Schwingungen, so daß die Wellung
des Wellschlauches nur noch einer geringen Biegewechselbeanspruchung unterliegt,
wodurch die Standzeit des gesamten Formschlauches erheblich gesteigert
wird.
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Der Stützschlauch wird vorzugsweise
im Inneren des Wellschlauches angeordnet, so daß dessen Innenwandung entsprechend
ausgekleidet ist. Denkbar ist aber auch, im Bedarfsfall einen zusätzlichen
Stützschlauch
außenwandig
vorzusehen oder alternativ ausschließlich als Außenummantelung.
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Vorzugsweise besteht der Stützschlauch
aus einem Kunststoff, wobei auf ein handelsübliches Produkt zurückgegriffen
werden kann, beispielsweise aus einem Po lyamid (PA) oder Fluorthermoplast (FEP).
Diese Kunststoffschläuche,
die sehr preiswert sind, erfüllen
die Anforderungen sowohl hinsichtlich der notwendigen Verformbarkeit
wie auch hinsichtlich der Belastbarkeit.
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Durch gezielte Veränderung
der Verfahrensparameter Erwärmung
und Druck kann die Intensität
des Formschlusses des Stützschlauches
beeinflußt
werden, d. h., das Maß,
um das der Stützschlauch
in die Wellung des Wellschlauches eingreift.
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Bei einer schwachen Verformung, also
einer relativ geringen Eindringtiefe des Stützschlauches in die Wellung
sind hervorragende Strömungsverhältnisse
zu erreichen, da kaum Turbulenzen entstehen, was wiederum zu einem
geräuschfreien
Betrieb führt.
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Bei einem mittleren Eindringen des
Stützschlauches
in die Wellung ergeben sich sowohl gute Strömungsverhältnisse wie auch gute, d. h.
akzeptable akustische Eigenschaften.
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Eine extreme Verformung, bei der
der Stützschlauch
bis in den Grund der Wellentäler
des Wellschlauches reicht und gesamtflächig anliegt, ergeben sich
neben einer sehr guten Formstabilität des Formschlauches insgesamt
auch gute Schwingungseigenschaften sowie eine hohe Impulsleistung,
da die Relativbewegung des Wellschlauches zu dem diesen ummantelnden
Flechtschlauch praktisch nicht möglich
ist.
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Weitere vorteilhafte Ausbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Ein erfindungsgemäßer Formschlauch sowie das
Verfahren zu dessen Herstellungwerden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen
näher beschrieben.
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Es zeigen:
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1 einen
Formschlauch in einer Draufsicht,
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2 den
Formschlauch in einer teilweise geschnittenen Detailansicht,
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3 und 4 jeweils vergrößerte Teilansichten
des Formschlauches in unterschiedlichen Ausführungsformen.
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In den Figuren ist ein Formschlauch,
der insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 versehen ist, dargestellt,
der gemäß 1 montagefertig eine vorbestimmte,
weitgehend stabile Form einnimmt, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel
S-förmig
ist.
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Endseitig ist der Formschlauch 1 mit
Anschlußstutzen 6 versehen,
die Verbindungsteile zu weiteren Komponenten darstellen.
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Prinzipiell besteht der Formschlauch 1 aus einem
Wellschlauch 2, vorzugsweise aus Metall, sowie einem, eine
Ummantelung darstellenden, den Wellschlauch 2 außenseitig überdeckenden
Flechtschlauch 4, der vorzugsweise ebenfalls aus Metall gebildet
ist.
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Innenseitig ist der Wellschlauch 2 mit
einem Stützschlauch 3 ausgekleidet,
wobei dieser unter zumindest teilweisem Eingriff in die Wellung 5 formschlüssig an
der Innenwandung des Wellschlauches 2 anliegt
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Zur Herstellung des Formschlauches 1 wird zunächst in
den bereits von dem Flechtschlauch 4 ummantelten Wellschlauch 2 in
gestrecktem Zustand der im Querschnitt vorzugsweise kreisförmige Stützschlauch 3 eingezogen,
wobei der Außendurchmesser
des bis dahin glattschaftigen Stützschlauches 3 etwa
dem lichten Durchmesser des Wellschlauches 2 entspricht.
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Der so vormontierte Formschlauch 1,
der endseitig durch die beiden Anschlußstützen 6, die fest mit
dem Flechtschlauch 4 verbunden sind, begrenzt ist, wird
in eine Form gelegt, die dem Verlauf des fertigen Formschlauches 1 entspricht,
wobei zu beachten ist, daß bis
dahin der Formschlauch entsprechend der gewünschten Kontur zu biegen ist.
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Der derart verformte Formschlauch 1 wird insgesamt
anschließend
temperiert bis zu einem Erweichungsbereich des Kunststoffes, aus
dem der Stützschlauch 3 besteht.
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Der Innenraum des Stützschlauches 3 wird anschließend mit
Druck beaufschlagt, wobei der erweichte Kunststoff entsprechend
seiner Plastifizierungsmöglichkeit
und des aufgebrachten Drucks mehr oder weniger weit in die Wellung 5 fließt und so den
Formschluß herstellt.
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Der Grad der Ausstülpung in
die Wellentäler der
Wellung 5 ist, wie erwähnt,
abhängig
von der Erwärmungstemperatur
und dem Druck des eingebrachten Druckmediums, so daß bestimmte,
von der Wellung 5 des Stützschlauches 3 abhängige Betriebsparameter
erzielbar sind.
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In der 2 ist
eine schwache Verformung des Stützschlauches 3 dargestellt,
durch die eine relativ glatte Innenfläche erzielt wird, mit der Folge
geringer Turbulenzen und einem geräuschfreien Durchströmen eines
Mediums im Betrieb. Allerdings ist die Formstabilität des Formschlauches 1 bei
dieser Variante nicht so gut, wie bei den in den 3 und 4 dargestellt.
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In der 3 ist
der Stützschlauch
etwa zur Hälfte
in das jeweilige Wellental der Wellung 5 eingeformt, wodurch
sich noch gute Strömungsverhältnisse
und gute akustische Eigenschaften ergeben.
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Bei dem in der 4 gezeigten Ausführungsbeispiel legt sich der
Stützschlauch 3 vollständig an
die Innenwandung des Wellschlauches 2 an, ist also entsprechend
der Kontur der Wellung 5 geformt. Durch die Beeinflussung
der Ausformung des Stützschlauches 3 können die
mechanischen Eigenschaften des Formschlauches in vorbestimmtem Umfang
beeinflußt
werden. Nach einem Erkalten und damit verbundenen Erhärten des
Stützschlauches 3 erlangt
der Formschlauch 1 seine volle Belastungs- bzw. Funktionsfähigkeit.
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- 1
- Formschlauch
- 2
- Wellschlauch
- 3
- Stützschlauch
- 4
- Flechtschlauch
- 5
- Wellung
- 6
- Anschlußstutzen