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Biegsamer Schlauch Die Erfindung bezieht sich auf einen biegsamen
Schlauch, der zum Übertragen von Medien, z. B. bei Staubsaugern, Haartrocknern,
Sauerstoff- und Atmungsapparaten, Kraftfahrzeug-Kühlsystemen u. dgl., benutzt wird,
und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
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Die Erfindung betrifft einen biegsamen, an seiner Außenseite wellenförmigen
Schlauch mit einer inneren Drahtverstärkung mit im Abstand voneinander angeordneten
Windungen, einem die Drahtverstärkung umgebenden Schlauchmantel aus elastomerem
Material und einer den Schlauchmantel umgebenden Gewebehülle, durch die gegen die
Drahtverstärkung und gegen die zwischen den Windungen der Drahtverstärkung gelegenen
Teile des Schlauchmantels eine im wesentlichen radial nach innen gerichtete Kraft
ausgeübt wird. Bei der Herstellung bekannter Schläuche dieser Art wurden die verschiedensten
Mittel, z. B. Wärme oder Klebemittel, benutzt, um die innere Verstärkungswendel
an den außenliegenden Teilen zu befestigen, die den Hauptkörper des Schlauches bilden.
So hat man schon eine geschlossene Form benutzt und unter Erwärmung und Druckanwendung
einen Schlauch hergestellt.
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Bei einer anderen Art der Herstellung von Schläuchen obiger Art hat
man die Wellen durch Umwickeln des Schlauches mit einem Band erzeugt und den Schlauch
anschließend vulkanisiert. Die bekannten Schläuche werden benutzt, und die Herstellungsverfahren
haben sich als erfolgreich erwiesen. Seit langem besteht jedoch der Wunsch, die
Herstellung dieser Art von Schläuchen zu vereinfachen und alle oder einen Teil der
bisher verwendeten Stufen zu vermeiden, z. B. eine Erwärmung, ein Umwickeln, Verkleben
oder Verformen, mit dem Ziel, die Kosten der Herstellung zu verringern und den Schlauch
zu verbessern.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung und den
Zusammenhalt eines derartigen bekannten Schlauchwandaufbaus mit einfachen und billigen
Mitteln zu gewährleisten.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß bei einem
Schlauch der oben beschriebenen Art die Gewebehülle in axialer Richtung nahezu undehnbar
ist und die durch sie ausgeübte radial nach innen gerichtete Kraft allein den Schlauch
zusammenhält und die Wellentäler zwischen den Windungen der Drahtverstärkung erzeugt.
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Der Schlauch gemäß der Erfindung unterscheidet sich von den bekannten
Schläuchen demnach dadurch grundlegend, daß bei diesen die Wellung und der Zusammenhalt
des Schlauchwandaufbaus ent-
weder durch die elastische Rückstellkraft des elastomeren
Schlauchmantels oder durch Einschnürung des gesamten Schlauchwandaufbaus im Zug
einer Wärmebehandlung bewirkt werden, während bei dem Schlauch gemäß der Erfindung
die durch die Gewebehülle ausgeübte radial nach innen gerichtete Kraft allein den
Schlauch zusammenhält und die Wellentäler erzeugt.
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Auf diese Weise wird die Herstellung eines solchen Schlauches erheblich
vereinfacht und verbilligt, weil eine Verbindung durch Erwärmen, Kleben, Umwickeln
oder Verformen vermieden und ein Erzeugnis hergestellt wird, das fast unstreckbar
ist und doch, wenn notwendig, frei und ungehindert gebogen werden kann. Darüber
hinaus werden dadurch, daß die üblichen Bindemittel nicht benutzt werden, die Biegeeigenschaften
des Enderzeugnisses verbessert.
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Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, das Gewebe gemäß einem weiteren
Merkmal der Erfindung durch Klöppeln aufzubringen.
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Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß man bereits vorgeschlagen
hat, ein Strickgewebe, das als »streckbares, loses Gewebe« bezeichnet wurde, zu
Verstärkungszwecken zu benutzen. Nach einem anderen zum Stand der Technik gehörenden
Vorschlag hat man für diese Zwecke Gewebestreifen und -bänder sowie lose, streckbare
Kettengewebe benutzt und auch schon durch Klöppeln aufgebracht; es besteht jedoch
ein grundlegender Unterschied zwischen
dem Stand der Technik und
der vorliegenden Erfindung darin, daß ein nicht streckbares Material verwendet wird,
das z. B. durch Klöppeln aufgebracht wird und die einzige Kraft darstellt, die den
Schlauch zusammenhält und zwischen den Windungen Wellentäler erzeugt. Auf diese
Weise ist es möglich, einen wellenförmigen Schlauch ohne Benutzung eines harten
Metalldornes herzustellen.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung umgibt die Gewebehülle
an sich bekannte zylindrische Schlauchendstücke mit radialem Preßdruck, während
sich das innere Ende jedes Endstückes mit radialer Spannung unter die ersten Windungen
der Drahtverstärkung erstreckt.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines
biegsamen wellenförmigen Schlauches, das darin besteht, zunächst eine Drahtverstärkung
und einen rohrförmigen Schlauchmantel aus elastomerem Material herzustellen, wobei
der Innendurchmesser des Mantels etwa dem Außendurchmesser der Windungen der Drahtverstärkung
entspricht, den Mantel über die Verstärkung zu ziehen und anschließend darauf ein
in axialer Richtung nahezu nicht dehnbares Gewebe durch Klöppeln aufzubringen, vorzugsweise
indem man faseriges Material direkt auf den Mantel aufklöppelt, um eine radial nach
innen gerichtete Kraft zu erzeugen, die allein die einzelnen Teile des Schlauches
zusammenhält und zwischen den Windungen der Drahtverstärkung Wellentäler erzeugt.
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Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, gemäß einem weiteren Merkmal
der Erfindung das Gewebe in der Weise aufzubringen, daß man es in einem zur Achse
des Schlauches nahezu rechten Winkel aufklöppelt.
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Die Erfindung sieht ferner vor, eine Verstärkung mit im Abstand voneinander
angeordneten Windungen um einen leicht zusammendrückbaren Dorn zu legen, darüber
den elastomeren rohrförmigen Mantel und die Gewebeschicht aufzubringen und dann
den Dorn zu entfernen.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsformen der Erfindung dargestellt,
an Hand deren diese erläutert wird. Es zeigt Fig. 1 eine teilweise geschnittene
Seitenansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, F i g. 2 eine teilweise
geschnittene vergrößerte Seitenansicht eines gemäß Fig. 1 hergestellten fertigen
Schlauches, Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Schlauch während der Herstellung
nach einem abgewandelten Verfahren, Fig. 4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht
einer Vorrichtung zur Herstellung eines Schlauches nach einer weiteren Abwandlung
des Verfahrens, F i g. 5 eine weitere Ausführungsform des aus F i g. 3 ersichtlichen
Verfahrens, Fig. 6 eine Herstellungsstufe eines anderen Verfahrens, Fig. 7 eine
teilweise geschnittene Seitenansicht, aus der eine weitere Stufe des in F i g. 6
dargestellten Herstellungsverfahrens ersichtlich ist, Fig.8 eine teilweise geschnittene
Seitenansicht eines Schlauches, der nach dem in den F i g. 6 und 7 dargestellten
Verfahrens gefertigt wurde.
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In F i g. 1 ist ein bevorzugt zur Anwendung kommendes Verfahren zur
Herstellung des Schlauches dargestellt gemäß dem eine Drahtverstärkung mit im Abstand
voneinander angeordneten Windungen, z. B.
eine Verstärkungswendel 11, mit an sich
bekannten Mitteln durch die Öffnung 12 einer Einrichtungl3 zum Fließpressen gedrückt
wird. Die Wendel besteht aus einem Draht aus Metall oder Kunststoff, der mit synthetischem
oder natürlichem Gummi oder einem thermoplastischen Material, wie Vinyl, Polyäthylen
oder Polypropylen, überzogen ist. Im oberen Abschnitt der Fließpresse 13 befindet
sich eine Masse aus z. B. Polyvinylchlorid, Polyäthylen, Polypropylen, Gummi oder
anderen auspreßbaren thermoplastischen Stoffen, die mit dem Bezugszeichen 14 bezeichnet
ist. Diese Stoffe werden im folgenden elastomerische Stoffe genannt, womit insbesondere
solche Stoffe gemeint sind, die plastisch fließen, sehr elastisch und verformbar
sind. Obwohl Gummi und thermoplastische Stoffe bevorzugt werden, haben auch bestimmte
in der Wärme aushärtbare Kunststoffe entsprechende Eigenschaften. Dieser Stoff wird
mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung 15, z. B. einer Schnecke, durch die Öffnung
gedrückt. Weitere Einzelheiten der Vorrichtung sind nicht dargestellt, da sie allgemein
bekannt sind und in ähnlicher Weise zum Üb erziehen von Verstärkungswendeln benutzt
werden. Beim Durchgang des Stoffes 14 durch die Fließpresse nimmt der Stoff die
Gestalt eines rohrförmigen Schlauchmantels 16 an, der fortlaufend die Verstärkungswendel
bedeckt, nachdem er durch die Fließpresse hindurchgegangen ist. Anschließend durchläuft
die mit dem Mantel überzogene Wendel eine Klöppeleinrichtung 17, die aus einem umlaufenden
Ring besteht, auf dem eine Anzahl Spulen 18 und 19 befestigt sind. Die auf die Spulen
aufgewickelten Fäden können aus Polyamiden, Kunstseide, Polyester, Baumwolle oder
einem anderen geeigneten Stoff bestehen.
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Der Schlauch durchläuft die Vorrichtung besser geradlinig als, wie
in Fig. 1 aus zeichnerischen Gründen dargestellt, gekrümmt. Obwohl nur zwei Spulen
in der Zeichnung dargestellt sind, können so viele wie gewünscht benutzt werden.
In der Praxis verwendet man etwa 10 oder 12. Einzelheiten der Klöppelmaschine sind
nicht dargestellt. Eine entsprechende Einrichtung, wie sie für den vorliegenden
Fall Anwendung finden kann, ist beispielsweise in der USA.-Patentschrift 2 257 648
beschrieben. Die Klöppeleinrichtung erzeugt eine dichte Gewebeschicht auf dem vorher
auf die Verstärkung aufgebrachten äußeren elastomeren Mantel. Wenn man die Klöppeleinrichtung
auf einen theoretischen Durchmesser einstellt, der geringer ist als der Durchmesser
der Verstärkungswendel, ist es möglich, eine sehr straffgespannte Gewebeschicht
zu erzeugen und das thermoplastische Material tief zwischen die benachbarten Windungen
der Verstärkungswendel zu drücken, wobei sich die wellenförmige Oberfläche ausbildet.
Die Klöppeleinrichtung wird, wie aus der Zeichnung ersichtlich, unter einem Winkel
von ungefähr 900 zur Achse des Schlauches angesetzt, wenn dieser durch die Einrichtung
läuft, wobei die Abweichungen von diesem Winkel nicht größer als 150 sind. Die Winkelstellung
ist von großer Wichtigkeit, um den maximalen Druck in axialer Richtung zu erhalten.
Nach dem Klöppeln wird der Schlauch mit Hilfe eines Messers 31 in die gewünschte
Länge geschnitten.
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Infolge der den Schlauch zusammenhaltenden Kraft, die von dem Gewebe
auf der Außenfläche ausgeübt wird, ist es möglich, den Schlauch ohne Wärmebehandlung,
Umwickeln oder Verformen herzustellen.
Der Druck der äußeren Hülle
16 auf die umhüllte Oberfläche der Wendel 11 kann eine leichte Biegung verursachen
wegen der Kaltverformung des verwendeten thermoplastischen Stoffes. Es sei hervorgehoben,
daß die Wirkung, die gemäß vorliegender Erfindung erzielt wird, nicht durch Stricken,
Weben oder irgendeine andere Textilbearbeitung erzielt werden kann, da nur durch
Klöppeln der notwendige Druck in radialer Richtung entsteht. Die geklöppelte Schicht
wird an Ort und Stelle über der elastomerischen Hülle erzeugt und unterscheidet
sich somit grundsätzlich von solchen Schichten, die vorgeformt werden. Die Spannung
der Schicht und die Tiefe der Wellen können durch Einstellen des Klöppelmechanismus
geregelt werden. Es ist möglich, die Schicht nur lose zu klöppeln und durch Anwendung
von Hitze, z. B. von Dampf, die Schicht später zu schrumpfen, um die nötige Spannung
zu erhalten.
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F i g. 2 zeigt einen fertigen Abschnitt eines Schlauches 20, der
nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt ist. Man sieht, daß die Verstärkungswendel
11 mit einem thermoplastischen Material 21 überzogen ist, das dem Stoff ähnelt,
der für den äußeren thermoplastischen Mantel 16 benutzt wird. Die äußere Gewebeschicht
22 hat die Spannung und die tiefen Wellentäler hervorgerufen.
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Anstatt, wie in F i g. 1 dargestellt, eine Fließpresse zu benutzten,
kann man die elastomerische Hülle auch in einem nicht kontinuierlichen Verfahren
nach der Lehre der USA.-Patentschrift 2 822 857 auf die Wendel aufziehen. Die so
umhüllte Wendel gibt man dann durch die Klöppeleinrichtung, wie in Zusammenhang
mit F i g. 1 beschrieben, um den Schlauch fertigzustellen. Man erhält jedoch kürzere
Schlauchabschnitte an Stelle eines langen, fortlaufenden Schlauches nach dem in
Zusammenhang mit F i g. 1 beschriebenen Verfahren.
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In Fig.3 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt,
bei der eine Wendel 23 mit der gewünschten Länge auf einen zusammendrückbaren Dorn
24 aufgebracht wird. Dieser Dorn hat einen kreisförmigen Querschnitt und ungefähr
die gleiche Länge wie die Wendel, die lose um den Dorn herumgelegt wird. Der Dorn
muß einerseits zusammendrückbar und andererseits ausreichend fest sein, um die Wendel
zu halten. Den Dorn bringt man zusammen mit der aufgeschobenen Wendel in einen Vakuumbehälter25,
wie er im einzelnen z. B. in der USA.-Patentschrift 2 822 857 beschrieben ist, und
ordnet innerhalb des Vakuumbehälters um die Wendel herum einen äußeren rohrförmigen
Mantel 26 an, der sich um die Wendel und den Dorn herum zusammenziehen läßt. Anstatt
die Wendel mit dem weichen Dorn in einem Vakuumbehälter mit dem Schlauchmantel zu
umhüllen, kann der Dorn wie in F i g. 4 auch durch die oben beschriebene Fließpresse
geführt werden, wobei der Mantel 16 genau wie oben beschrieben hergestellt wird
und den Dorn und die Wendel umgibt. Anschließend wird der Schlauch durch die Klöppeleinrichtung
gegeben und, wie in Fig. 1 dargestellt, die Gewebeschicht aufgebracht.
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Es ist nun nur noch erforderlich, den zusammengedrückten Dorn zu entfernen,
indem man ihn aus dem fertigen Schlauch 20 herauszieht. Dies kann statt wie in F
i g. 4 von Hand auch automatisch erfolgen.
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Es ist auch möglich, den Dorn und den umgebenden Schlauch auf die
gewünschte Länge zu schneiden, bevor der Dorn entfernt wird.
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Bei Verwendung eines zusammendrückbaren Dornes braucht die Verstärkung
mit im Abstand voneinander angeordneten Windungen keine Drahtwendel zu sein, sie
kann vielmehr aus einer Reihe einzelner Ringe bestehen (vgl. Bezugszeichen 33 in
Fig.5).
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Diese Ringe werden auf den Dorn 24 im Abstand voneinander aufgesetzt
und haben einen Durchmesser, der ausreicht, um den Dorn schwach zusammenzudrücken
und den axialen Abstand aufrechtzuerhalten. Der Dorn mit der Verstärkung wird wie
in Fig. 3 weiterbehandelt, indem man eine äußere Hülle aufbringt und das Ganze wie
in F i g. 4 durch die Klöppelvorrichtung führt.
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F i g. 6 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, die auf
der Verwendung des Vakuumbehälters basiert, bei der der rohrförmige Mantel innerhalb
des Vakuumbehälters 25 aufgebracht wird, wobei das Vakuum dazu benutzt wird, den
rohrförmigen Mantel, wie dargestellt, zu dehnen und die Verstärkungswendel in den
Mantel eingeschoben wird. Ein paar zylindrische Endstücke 27 werden anschließend
in der Wendel angeordnet. Diese Endstücke bestehen beispielsweise aus dem gleichen
Material wie der rohrförmige Mantel 26, sind hohl und haben in der Mitte stärkere
Abschnitte 28 und solche geringeren Durchmesser 29 und 30 an ihren Enden. Nur die
Abschnitte 30 sind in die Verstärkungswendel eingesteckt, während die übrigen Abschnitte
nach außen hervorragen. Das Ganze wird anschließend durch die Klöppeleinrichtung
geführt und über den gesamten Schlauch und die Endstücke, wie in F i g. 7 dargestellt,
eine feste Gewebeschicht geklöppelt. Der so hergestellte Schlauch kann dann mit
einem üblichen Messer 31 in der Mitte der Endstücke durchgeschnitten werden. Die
gesamte Oberfläche kann anschließend mit Hilfe eines Zerstäubers 34 mit einem Gummi-
oder plastischen Überzug versehen werden.
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Der Überzug kann auch durch Tauchen aufgebracht werden, oder man kann
wie in Fig. 6 eine zweite Hülle aufziehen oder wie in F i g. 1 mit einer Fließpresse
aufbringen. Der fertige Schlauch 35 ist vergrößert in-F i g. 8 dargestellt und besteht
aus der Verstärkungswendel 23, dem äußeren rohrförmigen Manteil26, der äußeren Klöppelschicht22,
einer Hälfte des ursprünglichen Endstückes 27, von der der Abschnitt 30 innerhalb
der Wendel sitzt und eine Hälfte des ursprünglichen dickeren Teils 28 nach außen
herausragt, und der äußeren Hülle 32. Dieser Schlauch hat sich für Kraftfahrzeug-Kühlsysteme
besonders bewährt, bei denen eine äußere Schutzhülle wünschenswert ist.
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Einzelheiten der Zeichnungsbeschreibung, die nicht im Sinne des Patentbegehrens
zur Aufgabenlösung beitragen, sind nicht Gegenstand der Erfindung, sondern lediglich
zum besseren Verständnis der dargestellten Gesamtanordnung näher erläutert.