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Verstärkter flexibler Schlauch Die Erfindung betrifft einen verstärkten
flexiblen Schlauch, der eine Stützwendel aus einem selbsttragenden Material und
eine flexible Wandstruktur aufweist, welche die selbsttragende Stützwendel überdeckt
und eine oder mehrere innere Bänder aus Kunststoff umfaßt, die direkt über der Stützwendel
schraubenförmig angeordnet sind.
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D,erartige Schläuche sind bekannt und werden zu vielen Zwecken verwendet.
Die Stützwendel besteht meistens aus Draht und ist häufig mit einer eigenen Kunststoffhülle
versehen, die mit den Lagen des aufgebrachten Kunststoffbandes verschmolzen ist,
so daß sich eine im wesentlichen einheitliche Struktur bildet. .Derartige Schläuche
finden in hohem Maße als Sangschläuche für Staubsauger Verwendung, von denen verschiedene
Eigenschaften gefordert werden, die bisher als miteinander unvereinbar angesehen
wurden. Ein solcher Schlauch soll nämlich in hohem Maße flexibel sein, so daß er
von dem Ende des Saug#rohres weich herabfällt und sich über seine gesamte Länge
leicht biegen läßt. Dies macht es erforderlich, die die Stützwendel überdeckende
Kunststoffwandung so dünn wie möglich zu halten, damit sie, wenn überhaupt, auf
die Stützwendel nur eine geringe versteifende Wirkung ausübt. Andererseits muß der
Schlauch eine hohe Zugfestigkeit und eine gute Beständigkeit gegen Biegebeanspruchungen
aufweisen, damit er eine gute Lebensdauer hat. Die Stützwendel, die den Schlauch
gegen mechanische Beschädigungen sowie äußere und innere Druckeinwirkungen verstärkt,
.trägt wenig zur Widerstandsfähigkeit des Schlauches gegenüber Zug- und Biegebeanspruchungen
bei. Daher hängt die Widerstandsfähigkeit des Schlauches in dieser Hinsicht fast
allein von der Wandstruktur zwischen den Windungen der Stützwendel ab, so daß in
dieser Hinsicht eine möglichst starke Wandung des Schlauches verwünscht wäre. Diese
widerstreitenden Forderungen führten bisher zu einem Kompromiß, der in jeder Hinsicht
Wünsche offen ließ.
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Es ist zwar bekannt, Schläuche durch eingelagerte Schnüre zu verstärken,
jedoch versprach die Anwendung derartiger Schnüre bei Schläuchen der hier behandelten
Art keinen Erfolg. Längsschnüre, wie sie von glatten und gewellten Schläuchen her
bekannt sind, können nur dann Zugbeanspruchungen aufnehmen, wenn sie straff gespannt
sind, so daß ihre Streckbarkeit die Dehnbarkeit des Kunststoffmantels nicht überschreitet.
Derartige straff gespannte Längsschnüre beeinträchtigen aber die Biegsamkeit eines
derartigen Schlauches in so hohem Maße, daß er für den angegebenen Zweck unbrauchbar
wird. Es ist weiterhin ein flexibler Schlauch bekannt, der aus einer Stützwendel
und einer darübergezogenen, imprägnierten Gewebehülle besteht und bei dem dann diese
Gewebehülle von einer schraubenförmig angeordneten Schnur umgeben ist, die zwischen
die Windungen der Stützwendel gelegt ist, um diese Gewebehülle an der Stützwendel
festzuhalten. Eine derartige Schnur trägt zur Erhöhung der Zugfestigkeit des Schlauches
nicht bei und dient im wesentlichen nur zur Fixierung der Gewebehülle, weil es bei
Saugschläuchen auf eine hohe Druckfestigkeit nicht ankommt. Auch durch eine derartige
Umschnürung sind daher keine Verbesserungen der Eigenschaften der bekannten Schläuche
zu erwarten.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen verstärkten flexiblen
Schlauch der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß er sich sowohl
durch eine sehr gute Flexibilität als auch durch eine sehr gute Beständigkeit gegen
Zug- und Blegebeanspruchungen auszeichnet. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung
dadurch gelöst, daß eine Vielzahl von in Längsrichtung in an sich bekannter Weise
verstärkend wirkenden Schnüren direkt über dem inneren Band im wesentlichen parallel
zur Schlauchachse angeordnet ist und daß ein oder
mehrere schraubenfönnig
angeordnete, in Umfangsrichtung in an sich bekannter Weise verstärkend wirkende
Elemente über die in Längsrichtung verstärkend wirkenden Schnüre in an sich bekannter
Weise, zwischen den Windungen der Stützwendel verleat sind und das innere Band und
die, in Längsrichtung verstärkend wirkenden Schnüre zwischen den Windungen der Stützwendel
radial nach innen zurückhalten, um der Wandstruktur eine gewellte Form zu geben.
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Ein Schlauch mit dem erfindungsgemäßen Aufbau kann mit einer extrem
dünnen Wandung zwischen den Windungen der Stützwendel hergestellt werden. Diese
geringe Stärke der Wand führt zu einer außerordentlichen Biegsamkeit, so daß der
Schlauch von mit ihm verbundenen, starren Zubehörteilen weich hinabfallen und an
jeder Stelle seiner Länge sehr leicht in Krümmungen mit kleinem Radius gelegt werden
kann. Die Biegsamkeit des neuen Schlauches ist in der Tat nicht merklich geringer
als die der Stützwendel allein.
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Am bedeutsamsten ist, daß außer dieser optimalen Biegsamkeit zugleich
eine außerordentliche Widerstandsfähigkeit gegenüber Zugbelastungen und Biegebeanspruchungen
erreicht wird, während bisher an-genommen wurde, daß eine Kombination von
diesen Vorteilen unvereinbar ist. Die Vielzahl der in Längsrichtung verstärkend
wirkenden Schnüre bildet ein Netzwerk von Zugspannung aufnehmenden Elementen, das
die Wandstruktur aus Kunststoff vor einer Zugbeanspruchung schützt, wenn der Schlauch
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spannt wird. Die Längsschnüre sind jedoch nicht geradlinig eingelegt,
so daß sie die Flexibilität des Schauches vermindern, sondern umgeben wellenförmig
die Drähte der Stützwendel und werden durch eine oder mehrere andere Verstärkungselemente
zurückgehalten werden, die schraubenförmig zwischen den Windunoren der Stützwendel
angeordnet sind. Diese in Umfangsrichtung verstärkend wirkenden Elemente, vorzugsweise
Schnüre, halten die in Längsrichtung verstärkend wirkenden Schnüre radial nach innen
zwischen den Windungen der Stützwendel zurück. Deshalb können die in Längsrichtung
verstärkend wirkenden Schnüre unter Spannung nicht wesentlich gestreckt werden,
so daß Zugkräfte von der Kunststoffhülle ferngehalten werden, und sie können auch
nicht durch das darüberliegendc Kunststoffband radial nach außen ausscheren.
Ob der Schlauch einer Zugbelastung oder häufigem Biegen ausgesetzt ist, die
Kombination von in Längsrichtung und in Umfangsrichtung verstärkend wirkenden Schnüren
schützt die Wandstruktur aus Kunststoff wirksam vor allen Zerreißbelastungen.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden unter
Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
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Fig. 1 zeigt eine Ansicht eines Teils des neuen Schlauches
mit einer durchsichtigen äußeren Kunststoffschicht, durch welche die in Längsrichtung
verstärkend wirkenden Schnüre sichtbar sind, wobei den letzteren relativ zur Schlauchachsr,
ein schräger Verlauf mit einer leicht schraubenförmigen Verwindung erteilt worden
ist; Fig. 2 ist ein vergrößerter Schnitt entlang der Linie 2-2 durch den Schlauch
nach F i g. 1, aus dem der Aufbau genauer zu sehen ist, wobei der Klarheit
wegen die Dicke der verschiedenen Teile der Wandstruktur vergrößert ist; F i
g. 3 zeigt einen Teilquerschnitt durch den Schlauch entlang der Linie
3-3 in F i g. 2.
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In F i g. 2 ist eine Stützwendel 10 aus Stahldraht gezeigt,
die das herkömmliche verstärkende Grundelement des Schlauches bildet und den Schlauch
gegenüber Quetschungen, Zerplatzen und Druckbeanspruchungen widerstandsfähig macht.
Der Draht 10 ist über seine gesamte Länge mit einer kontinuierlichen Schicht
eines Vinylkunststoffes 11 bedeckt. Je nach dem Verwendungszweck des Schlauches
kann die Schicht 11 auch von der Oberfläche selbsttragender Elemente gebildet
werden, welche von einem Stahldraht verschieden sind, z. B. von der Oberfläche eines
Kunststoff drahtes.
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Nachdem die Stützwendel aus dem beschichteten Draht 10 hergestellt
ist, wird sie mit einer flexiblen Wandstruktur 12 belegt. Zuerst wird ein einfaches
inneres Band 13 aus einem Vinylkunststoff unter Spannung schraubenförmig
um den ummantelten Draht 10 gewickelt, so daß sich ihre Windungen, wie aus
F i g. 2 zu ersehen ist, zwischen den Windungen der Stützwendel überlappen.
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Nachdem das innere Band 13 aufgebracht ist wird eine, Vielzahl
von in Längsrichtung verstärkend wirkenden Schnüren 14 direkt darauf aufgelegt und
um den Umfang des inneren Bandes 13, wie in F i g. 3
zu sehen ist,
in gleichen Abständen angeordnet. Die Schnüre 14 können genau parallel zu der Schlauchachse
verlegt werden, in den meisten Fällen wird es jedoch vorgezogen, den Schnüren 14,
wie in F i g. 1
dargestellt, eine leicht schraubenförmige Verwindung zu geben.
Bei dieser Anordnung ist jede der Schnüre 14 schraubenförmig auf das innere Band
13 mit einem langen, senkrecht zu der beschichteten Stützwende110 stehenden
Schlag aufgelegt. Die, Schnüre 14 können also genau parallel oder bis zu einem Winkel
von ungefähr 301 schräg zur Achse verlaufen. Es kann auch die Hälfte
der Schnüre 14 schraubenförmig gegen die Richtung der anderen Schnüre verlegt werden,
so daß sich ein rautenförmiges Muster ergibt.
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Nachdem die in Längsrichtung verstärkend wirkenden Schnüre 14 aufgebracht
sind, wird ein Paar von in Umfangsrichtung verstärkend wirkenden Schnüren
15 und 16 schraubenförmig unter Spannung über die Schnüre 14 parallel
zu und an den beiden Seiten der beschichteten Stützwendel 10 verlegt. Die
Hauptaufgabe der in Umfangsrichtung verstärkend wirkenden Schnüre 15 und
16 besteht darin, die in Längsrichtung verstärkend wirk-enden Schnüre 14
fest in die Schulter neben der Wölbung des inneren Bandes 13 zu drücken,
das über der beschichteten Stützwendel 10
liegt. Dadurch werden das innere
Band 13 und die in Längsrichtung verstärkend ' wirkenden Schnüre 14
zusammengehalten, wie es mi F i g. 2 gezeigt ist, so daß der Wandstruktur
eine gewellte Form gegeben wird.
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Nach dem Aufbringen der Verstärkungsschnüre in der oben beschriebenen
Art ist die Wandstruktur fertig zur Aufnahme deT äußeren Schicht. Diese umfaßt die
zwei äußeren Bänder 17 und 18 aus Vinylkunststoff, welche unter Zugspannung
schraubenförrnig eine über die andere direkt auf die in Umfangsrichtung und die
in Längsrichtung verstärkend wirkenden. Schnüre 14, 15 und 16 und
das innere Band 13 gewickelt werden. Jedes der äußeren Bänder 17 und
18 reicht über drei Windungen der Drahtspirale 10. Die Bänder
17 und 18 sind so verlegt, daß über den Scheiteln der Stützwendel
10 drei Lagen
gebildet werden, wie es F i g. 2 zeigt.
Zwischen den Windungen der Stützwendel liegen die äußeren Bänder 17 und
18 in zwei Lagen übereinander.
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Unter Zugspannung erfahren die Windungen der Stätzwendel
10 eine leichte Ausdehnung, so daß die in Längsrichtung verstärkend wirkenden
Schnüre 14 unter Zugbeanspruchung gesetzt werden, bevor die Kunststoff-Wandstruktur
zwischen den Windungen der Stützwendel zu heftig gedehnt wird. Es wurde festgestellt,
daß während wiederholter Biegeversuche und bei Ddhnungsversuchen die in Längsrichtung
verstärkend wirkenden Schnüren 14 keine Neigung haben, durch die äußeren Kunststoffbänder
17 und 18
auszuscheren. In dieser Hinsicht schützen die in Umfangsrichtung
verstärkend wirkenden Schnüre 15 und 16 die äußeren Bänder
17 und 18, indem sie die in Längsrichtung verstärkend wirkenden Schnüre
14 sicher in den entsprechenden Schultern der Stützwendel 10 halten. Vergleichende
Untersuchungen haben gezeigt, daß die Widerstandsfähigkeit des Schlauches gegenüber
Biegebeanspruchungen wesentlich verringert wird, wenn die in Umfangsrichtung verstärkend
wirkenden Schnüre 15 und 16 aus ihrer Lage über den in Längsrichtung
verstärkend wirkenden Schnüren 14 entfernt werden. Es ist das Zusammenwirken dieser
zwei Arten von Verstärkungsschnüren, die dem Schlauch eine Kombination von Biegsamkeit
und Festigkeit vermittelt, die bei dem bisher üblichen Aufbau von Schläuchen unerreichbar
war.