DE1930589C3 - Hochdruckgummischlauch - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Hochdruckgummischlauch mit mindestens zwei Verstärkungsschichten aus gegenläufig schraubenlinienförmig gewickelten Metalldrähten, deren benachbarte Windungen innerhalb jeder Versti.'kungsschicht mit halbkreisförmigen Anlageabschnitten seitlich aneinanderliegen, und mit einer zwischen den Verstärkungsschichten angeordneten Gummischicht.

Ein solcher Hochdruckgummisc'ilauch ist bereits bekannt (französische Patentschrift 1 052 022). Dort weisen die Metalldrähte kreisrunden Querschnitt auf. Dementsprechend liegen die benachbarten Drahtwindungen mit konvexen Flächen aneinander, was dem Schlauch eine vergleichsweise gute Flexibilität verleiht. Die Anordnung von mindestens zwei Verstärkungsschichten macht den bekannten Schlauch zwar hochdruckfest, in dieser Hinsicht werden jedoch noch nicht alle Forderungen erfüllt. Zwar kann die Gummischicht zwischen den Verstärkungsschichten verhindern, daß sich deren Drähte aneinander reiben, was zu einem Abrieb und damit zu einer Verkürzung der Lebensdauer des Schlauches führen würde. Unter der Wirkung hohen DrucKcs im Schlauch besteht jedoch die Gefahr, daß sich die kreisrunden Verstärkungsdrähte von vergleichsweise geringem Durchmesser in den Schlauchgummi einschneiden, was zu einer frühzeitigen Zerstörung insbesondere der vorgesehenen dünnen Zwischenschicht führt, da sich die Drähte der beiden Verstärkungsschichten von beiden Seiten her in die Zwischenschicht einschneiden. Deswegen ist die gewünschte lange Lebensdauer des bekannten Schlauches nicht gewährleistet.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Hochdruckgummischlauch der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß er unter Beibehaltung seiner Flexibilität eine verbesserte Druckfestigkeit und eine erhöhte Lebensdauer aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Metalldrähte langgestreckten Querschnitt mit zwei sich axial erstreckenden parallelen Umrißkanten aufweisen, ihre kleinste Querschnittsabmessung in radialer Richtung zwischen den parallelen Umrißkanten haben und ein Verhältnis von kleinster Querschnittsabmessung zu größter Querschnittsabmessung zwischen 1: 2 und 1 : 5 besitzen.

Es ist allerdings bereits bekannt, einen Gummischlauch auf seiner Außenseite mit einer schraubenlinienförmig gewickelten Verstärkungsschicht aus einem Kunststoffband zu versehen, das langgestreckten Querschnitt mit zwei sich axial erstreckenden parallelen Umrißkanten aufweist. Eine sol-he Querschnittsforni des Verstärkungsbandwickels läßt eine verbesserte Druckabnahme" erwarten. Die seillichen Anlageflächen sind jedoch nicht halbkreisförmig oder konvex, sondern bilden eine seitlich vorspringende Spitze. Eine solche Ausbildung mit Spitzen ist wegen der erhöhten Gefahr des Einschneiden in den Schlauchwerkstofi jowie wegen der Gefahr, daß sich benachbarte Verstärkungswindungen übereinanderschieben, nachteilig. Im übrigen läßt sich mit einer einzigen Verstärkungsschicht, die zudem von einem Kunststoffband eebildet wird, nicht die erwünschte I; jch^i- -:ckfestiskeit des Schlauches erzielen.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung mit Metalidrähten \on langgestrecktem, seitlich halbkreisförmig gerundetem Querschnitt werden an den radial nach innen bzw. nach außen weisenden Flächen der Verstärkungsdfähte vergleichsweise große Druckaufnahmeflächen gebildet, die zu einer im wesentlichen gleichmäßigen Verteilung und Aufnahme des Druckes durch die Verstärkungsschichten führen und örtlich erhöhte Spannungen, wie sie bei Verwendung son kreisrunden Verstärkungsdrähien auftreten und ein Einschneiden der Drähte in den Schlauchgummi begünstigen, vermieden. Außerdem führt die langgestreckte Querschnittsform der Verstärkungsdrähte dazu, daß bei gleich starken Verstärkungsschichten je Längeneinheit des Schlauches mehr Verstärkungsmaterial ab bei Verwendung von im Querschnitt kreisrunden Verstärkungsdrähten vorhanden ist. Es ist daher ersichtlich, daß der erfindungsgemäße Schlauch bei guter Flexibilität druckfestcr als der bekannte Schlauch ist und außerdem eine erhöhte Lebensdauer aufweist. Dabei hat sich herausgestellt, daß die Einhaltung der genannten Relation zwischen der kleinsten und der größten Querschnittsabmessung der Metalldrähte zu einer optimalen Berücksichtigung der Anforderungen hinsichtlich Flexibilität, Druckfestigkeit und Lebensdauer führt.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

F ig. la und 2a betreffen den bekannten Schlauch mit zwei Verstärkungsschichten aus Metalldrähten von kreisförmigem Querschnitt, wobei F i g. 1 a die Anordnung der Drähte nebeneinander in einem Schnitt gemäß Linie A-A nach F i g. 2a wiedergibt;

F i g. Tb und 2b sind den Fig. la bzw. 2a entsprechende Darstellungen für das erfindungsge-näßc Ausführungsbeispiel.

F i g, 2a zeigt perspektivisch einen Hochdruckgummischlauch bekannter Art, bei dem Teile der Verstärkungsdrähte aus Metall nach außen abgewickelt sind:

F i g. 2b zeigt perspektivisch einen Teil eines erfindungsgemäßen Hochdruckgummischlauchs, bei dem Teile der Verstärkungsdrähte aus Metall ebenfalls nach außen abgewickelt sind.

In Fig. la ist der Durchmesser jedes der zylindrischen Metalldrähte mit d bezeichnet, und die Strecke L gibt den Abstand zwischen beiden Enden

der bis jetzt gebräuchtichen, nebeneinander angeordneten zylindrischen Metalldrähte an. In Fig. Ib ist die größte Querschnittsabmessung eines erlindungsgemäß verwendeten Drahtes mit D und die kleinste Abmessung mit d bezeichnet, und die Strecke L entspricht dem Abstand zwischen beiden Enden der nebeneinander angeordneten erfindungigemäßen Metalldrähtt.

Im folgenden werden die Verstärkungsquerschnitte der Meialldrähte und die Zahl der Reibungsstellen zwischen benachbarten Metalldrähten bei den bis jetzt gebräuchlichen Runddrähten und den gemäß der Erfindung verwendeten Drähten für den Fall verglichen, daß die Drähte innerhalb der gleichen Strecke L nebeneinander angeordnet sind.

Es sei angenommen, daß die Zahl der innerhalb der Strecke L nebeneinander angeordneten zylindrischen Metalldrähte gleich η i.st; dann ergibt sich die Zahl der innerhalb der gleichen Strecke L nebeneinander angeordneten Metalldrähte mit flacher Querschnittsform aus dem Ausdruck dnjD Daher kann man die Verstärkungsquerschnitte der zylindrischen und der abgeflachten Metalldrähte wie folgt ermitteln:

Zylindrischer Draht (Fig. la)

⁷¹ d²n. (1)

-- d²n \-(D-d)d\

Draht mit flachem Querschnitt (F i g. I b)

dn

D (2)

(2) - (1) > 0
d.h. (2) Xl).

Die Zahl der Reibungsstellen zwischen zylindrischen Drähten bzw. Drähten von flacher Querschnittsform läßt sich wie folgt ermitteln:

Zylindrischer Draht (F ig. la)
n-\.

Draht mit flachem Querschnitt (Fig. 1 b)

dnjD - 1 (4)

d. h. (4) < (3).

Der vorstehende Vergleich zeigt, daß es bei der crfindungsgemäßen Verwendung von Metalldrähten mit flacher Querschnitt.sfunu möglich ist, den Verstärkungsquerschnitt der Metalldrähte zu vergrößern, und daß sich daher auch die Druckfestigkeit des verstärkten Schlauchs erhöht, wenn man voraussetzt, daß : der erfindungsgemäße Schlauch den gleichen Außendurchmesser hat wie ein mit den gebräuchlichen Runddrähten verstärkter Schlauch. Somit ermöglicht die Erfindung die Herstellung von Hochdruckgummischläuchen, bei denen die die Verstärkungsschichten

ic bildenden Drähte eine kleinere Zahl von Windungen bilden.

Wenn Schläuche, die mit schraubenlinienförmig gewickelten Metalldrähten verstärkt sind, einem Innendruck ausgesetzt werden, ergeben sich gewisse Ände-

rungen der Winkellage der Drahtwindungen, so daß häufig Reibung zwischen benachbarten Metalldrähten auftritt und die Schläuche infolge von Ermüdungserscheinungen nur eine kurze Lebensdauer erreichen. Wenn man dagegen gern?': der Erfindung Metall-

drähte von flacher Querschriitrsform verwendet, prangert sich die Zahl der Reibungsstellen, so daß solche Schläuche eine längere Lebensdauer e.reichen.

Wenn Hochdruckschläuche einem hohen Innendruck und anderen hohen Beanspruchungen ausgesetzt werden, wie es sich bei solchen Schläuchen nicht \ermeiden läßt, führen ferner schon geringfügige, bei der Herstellung der Schläuche auftretende Beschädigungen zu einer erheblichen Verkürzung der Lebensdauer der Schläuche. Bei einem ertindungsgemäßen Hochdruckschlauch ist jedoch die Zahl der verwendeten Meialldrähte klein, und die Drähte haben parallele ebene Flächen, so daß auf die Drähte ei: gleichmäßiger Druck wirkt und eine Verlagerung der Metalldrähte infolge des Eindringens der Drähte in die innere oder

die mittlere Gummischicht verhinder'. wird. Infolgedessen verlängert sich die Lebensdauer solcher Schläuche.

Versuche haben gezeigt, daß die Verwendung von Metalldrähten, bei denen gemäß Fig. Ib das Verhältnis zwischen d und D zwischen 1 : 2 und _t : 5 liegt, unter Berücksichtigung dei Erfordernisse einer wirtschaftlichen Herstellung und der Erzielung einer langen Lebensdauer notwendig ist, daß die Druckfestigkeit erfindungsgemäßer Schläuche um 10 bis

25',',', höher ist als diejenige von mit schraubenlinienförmig gewickelten Runddrähten verstärkten Schläuchen bekannter Art und daß die ertindungsgemäßen Schläuche außerdem Druckstößen auf hervorragende Weise standhalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Hochdtuckgummischlauch mit mindestens zwei Verstärkungsschichten aus gegenläufig schraubenlinienförmig gewickelten Metalldrähten, deren benachbarte Windungen innerhalb jeder Verstärkungsschicht mit halbkreisförmigen Anlageabschnitten· seitlich aneinanderliegen, und mit einer zwischen den Verstärkungsschichten angeordneten Gummischicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalldrähte langgestreckten Querschnitt mit zwei sich axial erstreckenden parallelen Umrißkanten aufweisen, ihre kleinste Querschnittsabmessung (d) in Radialrichtung zwisehen den parallelen Umrißkanten haben und ein Verhältnis von kleinster Querschnittsabmessung (d) zu größter Querschnittsabmessung (D) zwischen 1 : 2 und I : 5 besitzen.