DE19730838A1 - Schlauchsystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schlauchsystem mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Schlauchsy­ stems und eine bevorzugte Verwendung hierfür.

Ein Schlauchsystem der gattungsgemäßen Art ist aus der DE 41 07 134 A1 bekannt. Das dort angegebene Schlauchsystem wird als Vorrichtung zur Erzeugung einer Zugkraft mittels Druckmittel verwendet. Der Schlauchkörper ist dabei von einem Netzwerk umgeben, das Maschen aufweist, die sich in radialer Ausdehnung axial zusammenziehen. Die Maschen werden durch sich über die gesamte Länge des Schlauches erstreckende, vorzugs­ weise nicht oder nur geringfügig dehnbare aber elastische Stränge gebildet, wobei jeweils benachbarte Stränge sich in vorgegebenen Abständen derart wechselseitig umschlin­ gen, daß jeder Strang in etwa zickzackförmig verläuft und die so gebildeten Maschen in etwa langgestreckte rhom­ bische Form aufweisen. Das Netz kann aber auch durch mit­ einander verkettete Seile gebildet werden, die den Schlauch umspannen. Diese Zugseile können aus Stahllitze oder aus einem synthetischen Material mit hoher Zugfe­ stigkeit und Flexibilität bestehen. Das so gebildete Netzwerk kann auch in die Wandung des Schlauches inte­ griert sein. An mindestens einem Ende des Schlauchkörpers ist ein Druckmittelanschluß angebracht, so daß in diesen beispielsweise Druckluft eingeführt werden kann. Durch Aufblasen des Schlauches dehnt sich dieser aus und ver­ kürzt sich dadurch über die Länge. Das so gebildete Netz verändert über die Länge des Schlauches beim Aufblasen desselben die Maschenstruktur und Maschengröße in Abhän­ gigkeit von der Druckbeaufschlagung. Im mittleren Bereich des Schlauches sind die Maschen besonders groß, während sie zu den Enden hin immer kleiner werden.

Es ist weiterhin aus der Fachzeitschrift "MM Maschinen­ markt das Industriemagazin" Nr. 20 vom 12.05.1997 aus dem Artikel von Dipl.-Ing. Axel Thallemer und Roman Riedmül­ ler bekannt, ein gattungsgemäßes Rohrsystem aus Luftkam­ mern als sog. Muskel zur Spannung von Dach und Wänden von Gebäuden zu verwenden, die eine hohe Flexibilität und Elastizität ermöglichen sowie eine lange Lebensdauer bei Wechselbelastungen sicherstellen. Diese Rohrsysteme die­ nen als pneumatische Muskel und werden computergesteuert mit Druckluft als Druckmedium beaufschlagt. Verwendet wird dazu ein Polyamidgewebe mit innenliegendem Silikon­ schlauch. Die Zugkräfte des Außengewebes sind im Gleich­ gewicht mit dem auf die Membran lastenden Innendruck. Der Luftdruck in den Muskeln kann zwischen 0,3 und 1 bar va­ riiert werden. Somit ist die Kraft stufenlos regulierbar.

Das Gewebe weist die gleichen Nachteile wie das oben an­ gegebene Netzwerk auf, da auch dieses Flächengebilde durch rechtwinkliges Verkreuzen von mindestens zwei Fa­ densystemen gebildet ist, von denen das eine parallel zur Webkante, das andere quer hierzu verläuft und sich Schuß und Kette gegeneinander verschieben können. Es bilden sich also über die Länge des Schlauches gesehen beim Auf­ blasen desselben ebenfalls unterschiedliche Maschengrö­ ßen. Dies hat den Nachteil, daß bei besonders langen Schlauchsystemen die Schläuche in der Mitte - durch grö­ ßere Maschen bedingt - eher aufbersten als an ihren En­ den.

Ausgehend vom dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Schlauchsystem so weiterzubilden, daß die Reiß- bzw. Berstfestigkeit erhöht wird und verhindert wird, daß sich die Maschengrößen unterschiedlich über die Länge des Schlauches ausdehnen können.

Gemäß einer weiteren Aufgabe soll ein Verfahren angegeben werden, um ein solches Schlauchsystem herstellen zu kön­ nen. Ferner soll nach einer weiteren Aufgabe der Erfin­ dung eine bevorzugte Verwendung eines solchen Schlauch­ systems angegeben werden.

Die Aufgabe löst die Erfindung durch Ausgestaltung eines Schlauchsystems mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkma­ len. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Schlauchsy­ stems, insbesondere des Stützgeflechtes, sind in den An­ sprüchen 2 bis 16 angegeben. Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung eines Schlauchsystems ist im Anspruch 17 angegeben. Ein vorteilhafter weiterer Verfahrensschritt ist im Anspruch 18 und eine bevorzugte Verwendung ist im Anspruch 19 angegeben.

Das Schlauchsystem nach der vorliegenden Erfindung ist durch die Bildung eines festen Stützgeflechtes gekenn­ zeichnet, dessen Maschengröße konstant ist und auch beim Aufblasen konstant bleibt. Sind nur drei Kreuzungspunkte festgelegt, so bilden die Maschen jeweils dreieckförmige Felder. Im Falle der Festlegung von vier Kreuzungspunkten nehmen die Maschen rhombische Form an. Es ist aber auch möglich, weitere Verkreuzungspunkte zur Bildung eines einzigen Maschenfeldes vorzusehen. Entscheidend ist le­ diglich, daß die Gesamtmaschengröße, also die Länge zwi­ schen den Verkreuzungspunkten, sich nicht verändern kann. Dadurch wird ein in sich wesentlich stabileres Flächenge­ bilde geschaffen als bei herkömmlichen Schlauchsystemen, die dem gleichen Zweck dienen. Eine Veränderung der Ma­ schengröße ist bei Druckbeaufschlagung nicht möglich, wohl aber eine Veränderung des Maschenfeldes in seiner Größe. Dies bewirkt das gewünschte Zusammenziehen des Schlauchsystems über die gesamte Länge, ohne daß der Schlauch selbst wesentlich belastet wird.

Das erfindungsgemäß ausgebildete Schlauchsystem kann dar­ über hinaus beispielsweise auch als Feuerwehrschlauch oder als ein anderer aufrollbarer Schlauch ausgebildet sein oder als volumenaussteifendes Element im Verbund mit aufblasbaren Körpern oder aufzubringender Außen- oder Innenhaut, z. B. bei aufblasbaren Hallen oder Wänden, sowie als Schwimmkörper dienen.

Sowohl der innenliegende Schlauch als auch das umgebende Stützgeflecht können zusammengedrückt, also flach aufge­ rollt werden.

Der Schlauch kann beispielsweise ein flexibler Silikon­ schlauch sein, während das Stützgeflecht aus Polyamid­ fäden oder aus Metalldrähten geflochten ist.

Bedingt durch die Verwendung des sehr festen Stützge­ flechtes kann darüber hinaus die Wandstärke des Schlau­ ches dünn ausgelegt sein, wodurch Gewicht gespart wird, was insbesondere bei der Verwendung als Stützelement in durch Luftdruck aufgestellten Zelten, Traglufthallen, Luftfahrtschiffen, Schlauchbooten usw. förderlich ist. Diese Schlauchsysteme werden dabei an den Beschlägen be­ festigt oder weisen Ösen oder Schlaufen auf, an denen die übrigen Teile befestigbar sind. Selbstverständlich kann ein solches Schlauchsystem - bei Verwendung eines ent­ sprechenden Kunststoffes für den Schlauch - auch in der Chemie als Druckschlauch eingesetzt werden, um beispiels­ weise Säuren umpumpen zu können.

Bei der Verwendung als Stützträger oder zum Stabilisieren und Spannen von durch Luft selbsttragenden Konstruktionen bei Freilufthallen, wie sie eingangs beschrieben sind, werden die Schlauchsysteme über die Druckmittelanschlüsse mit einem Steuersystem verbunden, über das der Druck des eingefüllten Druckmediums, vorzugsweise Preßluft, in gewünschter Weise geregelt wird.

Bei normaler Ausführung in Verbindung mit Stützträgern sind die innenliegenden Schläuche rund ausgeführt und bestehen aus Kunststoff, z. B. Silikon. Es ist aber auch möglich, mehrere Schläuche, z. B. mit segmentartigem Querschnitt, zu einem gesamten Schlauchverbund zusammen­ zufassen und dann mit dem Stützgeflecht zu überziehen. Dies hat den Vorteil, daß selbst bei Ausfall eines einzi­ gen Schlauchelementes, z. B. wenn dieses durchlöchert wird, die Stützwirkung des gesamten Verbundes erhalten bleibt, da durch Druckausgleich und Nachregelung die Stützwirkung voll erhalten bleibt. Ebenso läßt sich die Erfindung auch auf Schlauchsysteme anwenden, deren Schlauch eine polygone Querschnittsform aufweist. Dies ist dann von Vorteil, wenn durch die polygone Form beson­ dere Festigkeits- und Trageigenschaften erzielt werden sollen. Das Stützgeflecht paßt sich in allen Fällen der äußeren Form des Einzelschlauches bzw. des Schlauchver­ bundes an.

Zweckmäßigerweise werden die Stützgeflechte als Rundge­ flechte ausgebildet und während des Fertigungsprozesses direkt auf den Schlauch gefertigt. Grundsätzlich können sie aber auch später auf den entspannten Schlauch aufge­ zogen werden. Für die Herstellung des Geflechtes wird nach Anspruch 18 eine Klöppelmaschine verwendet, wie sie beispielsweise als elektronisch gesteuerte Klöppelma­ schine aus der DE 36 07 530 A1 bekannt ist.

Die Klöppelmaschinen haben den Vorteil, daß sie es ge­ statten, in einem einzigen Arbeitsgang ununterbrochen ein Rundgeflecht herzustellen, das den Anforderungen an das erfindungsgemäße Stützgeflecht entspricht. Die hohe Fe­ stigkeit des Stützgeflechtes wird dadurch erreicht, daß der Torchongrund, der auch Grundgeflecht oder Droschel­ grund genannt wird, in seiner Festigkeit dadurch ver­ stärkt wird, daß zwischen den Ganzschlägen jeweils eine Drehung erfolgt. Die Schläge können auch ein Halbschlag, Doppelschläge, Meterfadenvoll- oder -halbschläge sein.

Um auf einfache Weise an dem Stützgeflecht Teile, z. B. Planen oder Seile, befestigen zu können, können an diesem Ösen befestigt oder in Flechttechnik solche eingearbeitet sein. Es können an dem Stützgeflecht aber auch z. B. Druckknopfelemente befestigt sein, auf die Gegendruck­ knopfelemente an Folien oder an sonstigen zu befestigen­ den Planen aufgedrückt werden. Das Schlauchsystem dient dabei als Trägersystem für die entsprechende Wand.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der einzi­ gen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels ergän­ zend erläutert, wobei der obere Abschnitt das Kreuzge­ flecht in seiner natürlichen Größe und der untere Ab­ schnitt das Geflecht vergrößert darstellt.

In der einzigen Zeichnung ist ein Kunststoffschlauch 1, z. B. ein Silikonschlauch, eingezeichnet, der z. B. einen Innendurchmesser von ca. 35 mm aufweist und der sich durch Druckbeaufschlagung mittels Preßluft oder eines anderen gasförmigen oder flüssigen Druckmediums auf ca. 60 mm aufweiten läßt. Die Wandstärke beträgt ca. 1 mm. Es handelt sich also um einen sehr elastischen Schlauch, der bei übermäßiger Druckbeaufschlagung im Mittenbereich - bezogen auf seine Länge - zuerst bersten würde, da hier eine natürliche Schwachstelle gegeben ist. Dies verhin­ dert das ihn umgebende Stützgeflecht 6, das als Rundge­ flecht ausgebildet ist und den Schlauch vollständig um­ gibt. Das Stützgeflecht weist konstante Maschengrößen auf, die jeweils durch die vier Verkreuzungspunkte 7, 8, 9, und 10 festgelegt sind. Zur Erhöhung der Stabilität werden die paarigen Fadenanordnungen 2a, 2b zwischen den Ganzschlägen jeweils gedreht, so daß die Maschengröße sich nicht verändern kann. Entsprechend der Schenkellänge können auch mehrere Drehungen vorgesehen sein. Gleichzei­ tig ist aber durch die Maschenfelder 3 eine hohe Beweg­ lichkeit bei Wahrung des Kontraktionsprinzips gewahrt. Die Fadenanordnungen 2a, 2b sind mit den Fadenanordnungen 11a, 11b, also praktisch vier Fäden miteinander ver­ kreuzt, wobei zwei linke und zwei rechte Drehungen vorge­ sehen sind, die zwei Halbschläge, also einen Ganzschlag bilden.

Wird nun der Schlauch mit einem Druckmedium beaufschlagt, z. B. mit Druckluft zwischen 0,5 und 1 bar, so dehnt sich der Schlauch aus und bewirkt, daß die Maschenfelder 3 des Stützgeflechtes 6 sich in Form und Fläche verändern. Da­ durch verkürzt sich das gesamte Stützgeflecht über die Länge wesentlich und trägt zu einer gewünschten Verkür­ zung des Schlauchsystems bei. Wenn hingegen der Druck niedriger eingestellt wird, wird das Stützgeflecht gewis­ sermaßen gleichmäßig entsprechend verlängert, so daß bei Benutzung als Zugelement jeweils erhöhte oder weniger große Zugkräfte auf die Anschlußenden ausgeübt werden.

Im Ausführungsbeispiel ist ferner dargestellt, daß Ösen 4 und 5 eingearbeitet sind. Diese können mehrfach vorgese­ hen sein, um an dem Stützgeflecht auf einfache Weise an­ dere Teile befestigen zu können.

Claims (19)

1. Schlauchsystem, bestehend aus mindestens einem elasti­ schen, mit Druckmittel beaufschlagbaren Schlauch und ei­ nem diesen umgebenden textilen Flächengebilde, das min­ destens am oberen und unteren Ende des Schlauches fest mit diesem verbunden ist, dadurch gekennzeich­ net, daß das textile Flächengebilde (2) ein aus unela­ stischen Fäden bestehendes Stützgeflecht (6) ist, das durch Kreuzen oder Umschlingen von Fäden in schräger Richtung gebildete, im wesentlichen polygone Maschen mit konstanter Maschengröße aufweist, deren Maschenfelder (3) sich in Abhängigkeit von der Druckbeaufschlagung des Schlauches ändern, ohne daß sich die Maschengröße verän­ dert, wobei die Fäden an den Kreuzungen miteinander ver­ knotet oder derart miteinander verkreuzt sind, daß sie sich an der Verkreuzung nicht auseinanderziehen lassen.

2. Schlauchsystem nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Stützgeflecht (6) aus mono­ filen Fäden oder multifilem Material besteht.

3. Schlauchsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander an den Kreu­ zungspunkten (7, 8, 9, 10) verkreuzten oder umschlungenen Fäden als Einzelfaden oder Gruppen von Fäden mindestens paarig ausgeführt sind und daß diese zwischen den Ver­ kreuzungspunkten mindestens einmal verdreht sind.

4. Schlauchsystem nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützge­ flecht (6) über die Länge des Schlauches ein gleichmäßi­ ges oder ein abweichendes Verkreuzungsmuster aufweist.

5. Schlauchsystem nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (1) ein Kunststoffschlauch, z. B. ein Silikonschlauch, ist.

6. Schlauchsystem nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Faden­ stärke und das Material des Fadens dem Schlauch (1) der­ art angepaßt sind, daß das Stützgeflecht druckmäßig mit einem Mehrfachen des Druckes des Schlauches (1) belastbar ist, bevor das Stützgeflecht (6) zerreißt oder aufber­ stet.

7. Schlauchsystem nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand­ stärke des Schlauches (1) und die Fadenstärke und das Muster und die Struktur des verkreuzten Stützgeflechtes (6) derart aufeinander abgestimmt sind, daß das Schlauch­ system als Druckschlauch mit flüssigem oder gasförmigem Druckmedium mit einem Druck von ca. 0,5 bar bis ca. 6,5 bar beaufschlagbar ist.

8. Schlauchsystem nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens das eine Schlauchende mit einer Druckeinstell- oder Re­ gelvorrichtung verbunden ist, während das andere Ende verschlossen ist.

9. Schlauchsystem nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch rund ist und einen Durchmesser von ca. 1 cm bis ca. 20 cm oder einen polygonen Querschnitt mit entsprechenden Ab­ messungen der einzelnen Wandabschnitte aufweist.

10. Schlauchsystem nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schläuche (1) gemeinsam in einem Stützgeflecht angeordnet sind und die Einzelschläuche (1) voneinander derart von der Druckmittelquelle entkoppelt sind, daß im Falle der Undichtigkeit eines der Schläuche die anderen mit dem gewünschten Druck beaufschlagt bleiben.

11. Schlauchsystem nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schläuche hintereinander oder ineinander verschachtelt, eine gemeinsame Säule bildend, angeordnet sind.

12. Schlauchsystem nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden Kunststoffäden oder Metalldrähte sind.

13. Schlauchsystem nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützge­ flecht ein Rundgeflecht oder als Überziehnetz auf den Schlauch aufziehbar oder bei der Herstellung um diesen herum geflochten ist.

14. Schlauchsystem nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Stützgeflecht (2) nach außen vorstehend an bestimmten Positionen Halteösen (4, 5) vorgesehen sind.

15. Schlauchsystem nach Anspruch 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Halteösen (4, 5) als Halte­ schlaufen in das Stützgeflecht eingearbeitet bzw. vorste­ hend eingearbeitet sind.

16. Schlauchsystem nach Anspruch 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ösen als Metall- oder Kunst­ stoffringe in das Stützgeflecht eingezogen sind.

17. Verfahren zur Herstellung eines Schlauchsystems nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Stützgeflecht um den Schlauch auf einer Klöppelmaschine oder einer Rundwirkmaschine mit multiaxialem Fadenversatzsystem durch Rotationsflechten aufgebracht wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Torchongrund des Kreuzgeflechtes durch mindestens eine Drehung zwischen den Halb- oder Ganzschlägen stabilisiert wird.

19. Schlauchsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß es als Trag- oder Zugprofil in Verbindung mit aufblasbaren Flächen oder dreidimensionalen Elementen, wie Traglufthallen, Zelten oder großräumigen Konstruktionen mit Außenfolien, als Stütz- und/oder Verstrebungs- oder Verstärkungselement eingesetzt ist.