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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Balg, insbesondere Falten- oder Wellenbalg eines Übergangs zwischen zwei gelenkig miteinander verbundenen Fahrzeugen, vorzugsweise Schienenfahrzeugen, mit mehreren miteinander verbundenen Materialbahnen, die gemeinsam den Balg aufbauen, wobei jede Materialbahn eine Festigkeitslage aufweist.
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Derartige Bälge dienen dazu, einen tunnelförmigen Übergang zwischen einzelnen Fahrzeugteilen, beispielsweise zwischen zwei Wagons eines Eisenbahnzuges oder zwischen dem Vorder- und Hinterteil eines Gelenkomnibusses auszubilden, um Fahrgästen das Wechseln zwischen den einzelnen Fahrzeugteilen witterungsunabhängig zu ermöglichen bzw. erleichtern.
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Solche Bälge umgeben dabei in der Regel auch den Boden des Überganges, der bei Schienenfahrzeugen in der Regel als Gliederbrücke oder Brückenplattensystem ausgestaltet ist, sowie oft auch das die beiden Fahrzeugteile verbindende Gelenk.
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In den letzten Jahren wurden die Vorschriften und Normen im Zusammenhang mit Brandschutz bzw. Brandhemmung ständig verschärft. Dabei besteht die Forderung, dass der Boden eines derartigen Überganges eine vorgegebene Zeit einer vorgegebenen thermischen Belastung standhalten muss bzw. eine vorgegebene Temperatur an der Oberseite des Bodens innerhalb eines bestimmten Zeitraums bei Flammeinwirkung von unten, nicht überschritten werden darf. Übliche Normen dazu sind die ASTM E 119 bzw. die BS6853 in Kombination mit der Norm 135476-20.
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Verläuft der Balg unterhalb des Bodens kann durch entsprechende Ausgestaltung des Balges nicht nur das Durchschlagen von Flammen und damit die direkte Einwirkung derselben auf den Boden verhindert werden, sondern auch das Eindringen von Rauchgasen. Mit anderen Worten kann durch den Balg die Wärmeeinwirkung auf den Boden gebremst und dadurch die Einhaltung der Normen gewährleistet werden.
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STAND DER TECHNIK
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Aus dem Stand der Technik sind dabei unterschiedlichste Lösungen bekannt. In letzter Zeit kommt es dabei allerdings verstärkt zum Einsatz von Silikonmaterialien. So ist beispielsweise aus der
EP 2 404 748 A1 ein Balg bekannt, der aus einem Festigkeitsträger, beispielsweise einem Gewirk, einem Gewebe oder einem Gelege besteht, der an einer Seite mit einer Beschichtung auf Basis eines Silikonkautschuks versehen ist, um höhere Anforderungen an die Brandbeständigkeit zu erfüllen.
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Auch in der
DE 20 2014 003 031 U1 wird vorgeschlagen, bei einem Übergang mit doppeltem Balg, den inneren Balg durch ein Silikonmaterial auszubilden. Auch hier wird auf den dadurch erhöhten Brandschutz hingewiesen.
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Tests haben allerdings ergeben, dass Silikonmaterialien nur dann ausreichend als Flammbarriere herhalten können, wenn in ausreichender Dicke vorgesehen, andernfalls das Durchschlagen von Flammen nicht verhindert werden kann. In der Praxis führt dies aber dazu, dass derartige Bälge immer dicker werden, wodurch es vor allem bei Kurvenfahrten zu erhöhter Walkarbeit und dadurch Abnutzung kommt. Darüberhinaus ist zu berücksichtigen, dass derartige Bälge, die aus einzelnen Materialbahnen bestehen, die miteinander mittels einer Klemmvorrichtung verbunden werden. Je dicker die Materialbahnen sind, desto schwieriger ist es, die Materialbahnen mittels Klemmvorrichtung miteinander zu verbinden.
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Darüberhinaus ist der Einsatz von Silikonmaterialien mit hohen Kosten verbunden, die mit zunehmender Dicke das Gesamtprodukt Balg stark verteuern. Erforderlich ist eine erhöhte Brandbeständigkeit allerdings lediglich im Bodenbereich des Balgs.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Balg der eingangs erwähnten Art vorzusehen, welcher Balg einerseits einen gegenüber Silikonmaterialien erhöhten Widerstand gegenüber thermischen Belastungen aufweist. Eine weitere wesentliche der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist es, einen Balg vorzusehen, der trotz der Möglichkeit, erhöhten thermischen Widerstand zu bieten, dennoch entsprechend dünn baut, um die Abnutzung und den Widerstand gegen Bewegung, insbesondere in Kurvenfahrten im Betrieb klein zu halten, sowie die Fertigung des Balges, insbesondere das Klemmen der einzelnen Materialbahnen zu einem Balg nicht zu erschweren oder gar zu behindern.
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Schlussendlich ist es auch eine Aufgabe der Erfindung dies alles bei gleichzeitiger Reduktion der Kosten gegenüber Bälgen aus Silikonmaterialien zu ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird das bei einem Balg, insbesondere Falten- oder Wellenbalg eines Übergangs zwischen zwei gelenkig miteinander verbundenen Fahrzeugen bzw. Fahrzeugteilen, vorzugsweise Schienenfahrzeugen, mit mehreren miteinander verbundenen Materialbahnen, die gemeinsam den Balg aufbauen, wobei jede Materialbahn eine Festigkeitslage aufweist, dadurch erreicht, dass an einer Seite der Festigkeitslage zumindest einer der Materialbahnen zumindest eine Flammschutzlage aus Glasfasergewebe oder Silikatfasergewebe vorgesehen ist.
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Es hat sich gezeigt, dass Glasfasergewebe und Silikatfasergewebe wesentlich brandbeständiger sind (bis zu 1000°C), als Silikonmaterialien, insbesondere bei direkter Beflammung wesentlich länger das Durchschlagen von Flammen verhindert. Gleichzeitig kann die erfindungsgemäße Flammschutzlage sehr dünn ausgeführt werden, ohne dass darunter die Brandbeständigkeit leidet. Dies führt in weiterer Folge dazu, dass bei Einsatz von Glasfasergeweben bzw. Silikatfasergeweben einerseits der Widerstand des Balges gegen während der Fahrt auftretende Bewegungen dadurch nicht nennenswert erhöht wird und andererseits die Herstellung des Balgs, insbesondere die Herstellung der Klemmung unproblematisch ist. Schlussendlich betragen die Kosten beim Einsatz von Glasfasergeweben oder Silikatfasergeweben in etwa nur die Hälfte verglichen zu Silikonmaterialien bei gleichzeitig erhöhter Brandbeständigkeit.
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Um das Glasfaser- bzw. Silikatfasergewebe der Flammschutzlage vor Verschmutzung zu schützen, ist es bei einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Balgs vorgesehen, dass die zumindest eine Flammschutzlage zwischen der Festigkeitslage und einer weitern Festigkeitslage angeordnet ist. Die Gesamtdicke des Balges bleibt jedoch immer noch unterhalb jener eines Balges aus Silikonmaterialien.
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Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass die zumindest eine Flammschutzlage lediglich im Bodenbereich des Balgs angeordnet ist. Auf diese Art und Weise kann der restliche Balg, also dessen Seitenwände sowie Decke, auf herkömmlich Art und Weise aufgebaut sein und die erfindungsgemäßen Flammschutzlagen aus Glasfasergeweben oder Silikatfasergeweben kommen ausschließlich im Bodenbereich zum Einsatz, wodurch Kosten gespart und dennoch die gesteigerten Anforderungen der Brandschutznormen erfüllt werden können. Der Bodenbereich des Balgs ist dabei der zum Boden des Übergangs nächstliegende Bereich des Balgs.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist es vorgesehen, dass die zumindest eine Flammschutzlage an der Festigkeitslage befestigt, vorzugsweise mit dieser verklebt ist, besonders bevorzugt vollflächig verklebt ist. Damit ist gewährleistet, dass sämtliche Bewegungen, die der Balg im Betrieb durchmacht auch von der Flammschutzlage mitgemacht werden, ohne die Beweglichkeit des Balges einzuschränken. Die Befestigung kann auch über Vernähung oder Verkrimpung erfolgen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist es vorgesehen, dass die zumindest eine Flammschutzlage mit einer polyurethan- oder silikonhältigen Beschichtung versehen sind. Durch das Vorsehen von Beschichtungen kann die Widerstandsfähigkeit des Glasfaser- oder Silikatgewebes gegen die bei einem Balg auftretenden Wechselbelastungen verstärkt werden. In der Praxis hat sich gezeigt, dass insbesondere polyurethan- oder silikonhältige Beschichtungen die Dauerfestigkeit der Glasfaser- oder Silikatfasergewebe im Zusammenhang mit deren Einsatz im Balgbereich, dramatisch verbessern. Die Beschichtungen können auf der Flammschutzlage einseitig oder beidseitig vorgesehen sein.
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Eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass zumindest ein Endabschnitt einer Materialbahn mit einem Endabschnitt der benachbarten Materialbahn mittels einer Klemmvorrichtung verbunden ist. Durch den erfindungsgemäßen Einsatz von Glasfaser- und Silikatfasergeweben, können dabei weiterhin herkömmlich Klemmvorrichtungen zum Einsatz kommen, da trotz erhöhter Brandbeständigkeit die Festigkeitslage sowie die Flammschutzlagen nicht jene Dicke überschreiten, ab welcher ein Klemmen nicht mehr ausreichend sicher vorgenommen werden kann. Die Möglichkeit des gemeinsamen Verklemmens der Festigkeitslage mit der Flammschutzlage bzw. den Flammschutzlagen schützt darüberhinaus auch noch die Klemmvorrichtung selbst so dass das Eindringen von Rauchgasen und Flammen über den Bereich der Klemmvorrichtungen sehr wirkungsvoll unterbunden werden kann.
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Um die Beweglichkeit der geklemmten Materialbahnen weiter zu erhöhen, ist es bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Balgs vorgesehen, dass die Klemmvorrichtung lediglich die Festigkeitslagen der benachbarten Materialbahnen klemmt. Entsprechend ist in den Endabschnitten keine Flammschutzlage vorgesehen.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist es vorgesehen, dass zumindest zwei Materialbahnen rechteckig ausgebildet sind und die jeweils von einer Klemmvorrichtung erfassten Endabschnitte die Längskanten der Materialbahnen umfassen.
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Gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsvarianten der Erfindung ist es vorgesehen, dass die zumindest eine Flammschutzlage eine Dicke zwischen 0,7 mm und 1,4 mm aufweist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Festigkeitslage mit der zumindest einen Flammschutzlage vernäht ist. Das Vernähen kann auch zusätzlich zum Klemmen erfolgen.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist die Naht zur Verbindung der Festigkeitslage mit der zumindest einen Flammschutzlage zumindest abschnittsweise durch Fäden mit Metallseele gebildet. Während Fäden ohne Metallseele, die typischerweise lediglich aus Polyamid oder Polyester aufgebaut sind, in der Regel bis zu einer Temperatur von in etwa 300°C bis 400°C die Naht verlässlich halten, sich dann aber aufzulösen beginnen, halten Fäden mit einer Metallseele Temperaturen bis 900°C Stand. Typischerweise besteht die Seele eines solchen Fadens aus einem dünnen Drahtgeflecht aus nichtrostendem Stahl. Ein diese Metallseele umgebender Mantel des Fadens ist wiederum typischerweise aus Polyamid oder Polyester aufgebaut.
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Insbesondere in an den Bodenbereich anschließenden Bereichen des Balgs kann dieser zumindest einen bogenförmigen Abschnitt aufweisen. Die Materialbahnen sind in einem solchen bogenförmigen Abschnitt in zwei Richtungen gekrümmt, was eine besondere Beanspruchung der Materialbahnen, insbesondere bei den für einen Balg typischen Wechselbelastungen, mit sich bringt. Um die Belastung in einer der beiden Richtungen zu verringern, ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Balgs vorgesehen, dass der Balg einen bogenförmigen Abschnitt aufweist wobei jede Materialbahn im bogenförmigen Abschnitt aus zwei voneinander beabstandeten Seitenlagen und einer die beiden Seitenlagen verbindenden Dehnlage aufgebaut ist. Dabei weist jede Seitenlage und die Dehnlage jeweils eine Festigkeitslage auf und vorzugsweise auch eine Flammschutzlage.
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Um eine besonders widerstandsfähige Verbindung zwischen der Dehnlage und den Seitenlagen zu gewährleisten, ist es bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Balgs vorgesehen, dass die Dehnlage mit jeder der beiden Seitenlagen vernäht ist, wobei die Naht zur Verbindung der Dehnlage mit den Seitenlagen zumindest abschnittsweise durch Fäden mit Metallseele gebildet ist.
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Um zu garantieren, dass beim Einsatz in einem Übergang die Flammschutzlage keinen äußeren Einwirkungen wie Wind und Wetter ausgesetzt ist, ist erfindungsgemäß ein Übergang zwischen zwei gelenkig miteinander verbundenen Fahrzeugen, vorzugsweise Schienenfahrzeugen, vorgesehen, umfassend einen erfindungsgemäßen Balg, wobei eine außenliegende Seite der Materialbahnen durch die jeweilige Festigkeitslage gebildet ist.
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Ist der Balg als Einfachbalg ausgelegt, bietet es sich insbesondere an, die Flammschutzlage zwischen zwei Festigkeitslagen anzuordnen, um auch eine Verschmutzung der Flammschutzlage durch Einflüsse aus dem Inneren der Fahrzeuge zu vermeiden. Bei einem Doppelbalg kann es hingegen vorgesehen sein, den äußeren Balg des Doppelbalgs lediglich mit einer Festigkeitslage und einer Flammschutzlage zu versehen, da die Flammschutzlage dann ohnehin durch den inneren Balg des Doppelbalgs auch gegen Einflüsse aus dem Inneren der Fahrzeuge geschützt ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Im Anschluss erfolgt nun eine detaillierte Beschreibung eines erfindungsgemäßen Balgs anhand von Ausführungsbeispielen. Die Zeichnungen sind beispielhaft und sollen den Erfindungsgedanken zwar darlegen, ihn aber keinesfalls einengen oder gar abschließend wiedergeben.
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Dabei zeigt
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1 schematisch zwei Fahrzeugteile, die durch einen Übergang bildenden Balg miteinander verbunden sind
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2 den Balg in einer schematischen Einzelansicht
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3 eine Schnittansicht durch den Bodenabschnitt des Balgs mit Materialbahnen jeweils mit Flammschutzlage, wobei die Außenseite der Materialbahnen jeweils durch eine Festigkeitslage gebildet wird
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4 eine Schnittansicht analog zu 3, wobei die Materialbahnen jeweils zwei Festigkeitslagen und eine dazwischen angeordnete Flammschutzlage aufweisen
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5 einen Teil eines Balgs mit einem bogenförmigen Abschnitt
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6 einen Schnitt durch eine Materialbahn im bogenförmigen Abschnitt
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WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
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1 zeigt schematisch zwei Fahrzeugteile 1, 2, die durch einen einen Übergang 17 bildenden Balg 3 miteinander verbunden sind. Der Balg 3 ist im vorliegenden Beispiel so ausgebildet, dass er an der Unterseite des Fahrzeugs sowohl ein Gelenk 4 als auch einen Boden 5 des Übergangs 17 umgibt. Der Balg 3 ist aus mehreren Materialbahnen 6a, 6b, 6c, ... aufgebaut, die mittels Klemmvorrichtungen 7a, 7b, 7c, ... miteinander verbunden sind.
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2 zeigt den Balg 3 in einer Einzelansicht. Während es grundsätzlich denkbar ist, den gesamten Balg 3 durch Anordnung von Glasfasergeweben oder Silikatfasergeweben brandbeständiger zu machen, sieht eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung vor, lediglich den Bodenbereich 8 entsprechend zu verbessern.
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3 zeigt eine Schnittansicht des Bodenbereichs 8 des Balgs 3. Dabei sind die einzelnen Materialbahnen 6a, 6b, 6c gut zu erkennen, die jeweils über Klemmvorrichtungen 7a, 7b, 7c, 7d (schematisch dargestellt) miteinander verbunden sind. Die einzelnen Materialbahnen 6a, 6b, 6c bestehen jeweils aus einer Festigkeitslage 9, die beispielsweise aus chlorsulfoniertem Polyethylen (auch als CMS bezeichnet) oder aus einem Silikonmaterial hergestellt sein kann und dem Stand der Technik entspricht. Um die erhöhten Anforderungen an den Brandschutz im Bodenbereich des Übergangs 17 zu erfüllen, ist erfindungsgemäß an einer Seite der Festigkeitslage 9 eine erste Flammschutzlage 10 aus Glasfaser- oder Silikatfasergewebe vorgesehen. Um das Glasfaser- oder Silikatfasergewebe vor äußeren Einflüssen zu schützen, ist die außenliegende Seite der Materialbahnen 6a, 6b, 6c jeweils aus der Festigkeitslage 9 gebildet.
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D. h. im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Flammschutzlage 10 aus Glasfaser- oder Silikatfasergewebe an der Innenseite des Balgs 3, somit an der dem Boden 5 zugewandten Seite des Balgs 3 angeordnet. Dies ist bevorzugt dann der Fall, wenn der Balg 3 als Doppelbalg ausgeführt ist, dessen äußerer Balg im Aufbau der 3 entspricht. Ein zum Doppelbalg gehörender innerer Balg schützt dann die Flammschutzlage 10 darüberhinaus auch vor Einflüssen aus dem Inneren des Fahrzeugs.
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Die Flammschutzlage 10 ist dabei an der Festigkeitslage 9 z. B. über die Klemmvorrichtungen 7a, 7b, 7c, 7d oder durch Verkrimpen oder Vernähen fixiert.
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Alternativ dazu kann eine weitere Festigkeitslage 9' vorgesehen sein, wobei die Flammschutzlage 10 zwischen der Festigkeitslage 9 und der weiteren Festigkeitslage 9' angeordnet ist, wie in 4 dargestellt. Diese Variante ist insbesondere für Einfachbälge geeignet, da weder äußere Umwelteinflüsse noch Einflüsse aus dem Inneren des Fahrzeugs das Glasfaser- oder Silikatfasergewebe verschmutzen bzw. beeinträchtigen können.
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Die Flammschutzlage 10 ist dabei an der Festigkeitslage 9 und der weiteren Festigkeitslage 9' z. B. über die Klemmvorrichtungen 7a, 7b, 7c, 7d oder durch Verkrimpen oder Vernähen fixiert.
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Um die Beweglichkeit des Balgs 3 in diesem Fall zu verbessern, ist es, wie in 4 gezeigt, möglich, dass in Endabschnitten 11a, 11b, 11c der Materialbahnen 6a, 6b, 6c keine Flammschutzlage 10 vorgesehen ist, sodass nur die Festigkeitslagen 9 und weiteren Festigkeitslagen 9' geklemmt werden.
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Die Flammschutzlage 9 erstreckt sich bevorzugt über die gesamte Breite des Balgs 3 im Bodenbereich 8.
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Bei einer Vernähung kann insbesondere ein Faden mit Metallkern Verwendung finden, um die Brandbeständigkeit zu erhöhen.
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Insbesondere in den an den Bodenbereich 8 anschließenden Bereichen des Balgs 3 kann dieser bogenförmige Abschnitte 14 aufweisen, vgl. 5, die einen Ausschnitt mit zwei Materialbahnen 6a, 6b des Balgs 3 zeigt. Die Materialbahnen 6a, 6b sind im bogenförmigen Abschnitt 14 in zwei Richtungen 18a, 18b gekrümmt, was eine besondere Beanspruchung der Materialbahnen, insbesondere bei den für einen Balg typischen Wechselbelastungen, mit sich bringt. Um die Belastung in einer der beiden Richtungen 18a, 18b zu verringern, ist jede Materialbahn 6a,6b im bogenförmigen Abschnitt 14 aus zwei voneinander beabstandeten Seitenlagen 15 und einer die beiden Seitenlagen 15 verbindenden Dehnlage 16 aufgebaut ist.
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Dieser Aufbau ist in 6 gut zu erkennen, die einen Schnitt durch die Materialbahn 6a im bogenförmigen Abschnitt 14 zeigt. Dabei weist jede Seitenlage 15 und die Dehnlage 16 jeweils eine Festigkeitslage 9 auf und an der Innenseite eine Flammschutzlage 10.
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Um eine besonders widerstandsfähige Verbindung zwischen der Dehnlage 16 und den Seitenlagen 15 zu gewährleisten, ist die Dehnlage 16 mit jeder der beiden Seitenlagen 16 vernäht. Die Nähte sind aus Kostengründen teilweise mit gewöhnlichen Fäden 12 aus Polyamid oder Polyester ausgeführt. Um außerdem die Widerstandsfähigkeit der Naht bei Flamm- oder Hitzeeinwirkung zu erhöhen, sind die Nähte teilweise mit Fäden 13 mit einer Metallseele ausgeführt. Gleichzeitig wird mit diesen Nähten natürlich auch die jeweilige Festigkeitslage 9 mit der jeweiligen Flammschutzlage 10 verbunden bzw. wird die jeweilige Flammschutzlage 10 an der jeweiligen Festigkeitslage 9 fixiert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeugteil
- 2
- Fahrzeugteil
- 3
- Balg
- 4
- Gelenk
- 5
- Boden des Übergangs
- 6
- Materialbahnen(en)
- 7
- Klemmvorrichtung(en)
- 8
- Bodenbereich des Balgs
- 9
- Festigkeitslage
- 9'
- weitere Festigkeitslage
- 10
- Flammschutzlage
- 11
- Endabschnitt(e) der Materialbahn(en)
- 12
- Faden aus Polyamid oder Polyester
- 13
- Faden mit Metallseele
- 14
- Bogenförmiger Abschnitt des Balgs
- 15
- Seitenlage
- 16
- Dehnlage
- 17
- Übergang
- 18
- Krümmungsrichtungen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2404748 A1 [0006]
- DE 202014003031 U1 [0007]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- ASTM E 119 bzw. die BS6853 [0004]
- Norm 135476-20 [0004]
