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Die Erfindung betrifft einen Krümmerschlauch.
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Der hier zu betrachtende Krümmerschlauch weist in der Regel eine ein Elastomer aufweisende Schicht und wenigstens eine textile Verstärkung auf. Solche Krümmerschläuche dienen zum Leiten gasförmiger oder flüssiger Medien, die innen mit Unterdruck gegenüber der den Krümmerschlauch umgebenden Atmosphäre beaufschlagt werden.
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Um die Unterdruckbeständigkeit zu gewährleisten, ist es bisher üblich, derartige Krümmerschläuche entweder sehr dickwandig oder mit einer in die Wandung eingebetteten Drahtspirale auszuführen. Anstelle der Spirale können auch einzelne Drahtringe verwendet werden. Sehr dickwandige Krümmerschläuche ohne eine solche Drahtversteifung benötigen entsprechend viel Elastomermaterial, sind dadurch teuer, schwer, steif aber trotzdem nur sehr begrenzt unterdruckstabil.
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Krümmerschläuche mit Drahtspirale oder Drahtringen sind hingegen zufriedenstellend unterdruckstabil. Sowohl die Drahtspirale als auch die Drahtringe verursachen einen hohen Fertigungsaufwand, der die Herstellung erheblich verteuert.
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Bei geraden Schläuchen, also nicht bei Krümmern, ist aus
DE 35 06 169 zudem bekannt, vorgefertigte Profile in den Schlauch einzubetten. Ebenso ist bei geraden Schläuchen aus
DE 1 978 060 bekannt, die Schlauchwandung mit kleinen wulstartigen Falten nach Art eines Wellschlauchs zu versehen, die zur Stabilisierung dienen. Schließlich beschreibt
DE 7227123 einen Krümmer aus Elastomeren mit innen unter Vorspannung eingelegten Verstärkungselementen.
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Die bekannten Maßnahmen sind verhältnismäßig teuer.
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Aufgabe der Erfindung ist es, unterdruckstabile Krümmerschläuche zu beschreiben, die kostengünstig herstellbar sind.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Krümmerschlauch mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.
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Der erfindungsgemäße Krümmerschlauch umfasst eine Schlauchwandung mit einer Innenseite und einer Außenseite, wobei die Schlauchwandung wenigstens eine ein Elastomermaterial aufweisende Lage umfasst. Ferner weist der Krümmerschlauch eine, insbesondere in dem Elastomermaterial eingebettete, textile Verstärkung auf, insbesondere ein Gewebe oder Gelege. Die Schlauchwandung umfasst wenigstens eine, insbesondere die Schlauchwandung umlaufende und bevorzugt die Wandstärke der Schlauchwandung lokal vergrößernde, Versteifungsrippe. Der erfindungsgemäße Krümmerschlauch weist wenigstens eine Krümmung auf, kann aber auch mehr als eine Krümmung umfassen.
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Die wenigstens eine Versteifungsrippe ist bevorzugt mit der Schlauchwandung nicht lösbar verbunden, in die Schlauchwandung integriert oder einstückig mit der Schlauchwandung ausgebildet. Die Versteifungsrippe kann insbesondere als rippenartiges Elastomerprofil in Gestalt eines Profilstreifens aus ähnlichem oder identischem Elastomermaterial wie die Schlauchwandung ausgebildet sein und dabei an definierten Umfangspositionen auf- oder untergelegt oder angepresst werden. Ein solcher Profilstreifen wird bei einem nachfolgenden Vulkanisiervorgang dann mit der mindestens einen Elastomerlage verbunden und bildet die wenigstens eine Versteifungsrippe aus. Dazu kann vorgesehen sein, dass das für die Versteifungsrippe verwendete Elastomerprofil vorgefertigt wird und beim Anbringen an der oder Einarbeiten in die Schlauchwandung zumindest teilweise bereits vulkanisiert ist. Die Schlauchwandung weist nach einer bevorzugten Ausführungsform mindestens eine Lage elastomerbeschichtetes Gewebe auf. So ist es beispielsweise möglich, dass die wenigstens eine Versteifungsrippe an die Schlauchwandung durch einen Vulkanisierungsprozess oder dergleichen angeformt werden kann. Andere Verbindungsarten z.B. Kleben, zur Verbindung von Schlauchwandung und Versteifungsrippe sind natürlich ebenso denkbar.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Versteifungsrippe in die Schlauchwandung eingebettet und von mindestens einer textilverstärkten Elastomerschicht überdeckt ist.
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Die Versteifungsrippe kann ihrerseits z.B. in einem Extrusionsprozess oder einem Formpressvorgang vorgefertigt und sehr variabel geformt sein.
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So kann der Querschnitt des die Versteifungsrippe ausbildenden Profilstreifens z.B. halbkreisförmig, elliptisch, trapezförmig, quadratisch oder rechteckig oder in beliebiger anderer Form ausgebildet sein.
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Außerdem kann die Härte des Elastomers der Schlauchwandung und/oder der wenigstens einen Versteifungsrippe je nach Bedarf gewählt werden. Bevorzugt wird dazu ein Elastomermaterial eingesetzt, das eine Shore A Härte zwischen 50 und 80 aufweist. Das verwendete Elastomermaterial umfasst bevorzugt wenigstens ein Material aus der folgenden Gruppe: VMQ, CR, CSM, NBR.
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In die Versteifungsrippe kann zusätzlich ein Verstärkungsprofil eingebettet sein, welches Metall, bevorzugt Stahldraht oder Kunststoff umfasst oder daraus besteht. Zudem ist es möglich, als Verstärkungsprofil auch ein beliebiges anderes Profil aus Metall oder Kunststoff in die Versteifungsrippe einzubetten.
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Die Position der Versteifungsrippe(n) an der Wandung des Krümmerschlauches ist frei wählbar. So kann die mindestens eine Versteifungsrippe im Inneren der Wandung, außen auf der Wandung oder auch - sofern die Wandung aus mehreren Schichten besteht - zwischen einzelnen Schichten der Wandung positioniert werden. Die Innenseite der Schlauchwandung kann auch unprofiliert ausgebildet sein.
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Ebenso sind die Winkellagen und die Abstände der Versteifungsrippen zueinander gemäß den konstruktiven Anforderungen an den Krümmerschlauch frei wählbar.
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Wenn auch in den meisten Fällen eine Ausrichtung der Profilstreifen in radialer (Umfangs-) Richtung zu bevorzugen ist, so ist es aber auch möglich, die Streifen bzw. zusätzliche Streifen in axialer Richtung vorzusehen.
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Des Weiteren können an einem Krümmerschlauch natürlich auch Versteifungsrippen unterschiedlicher Form in gemischter Anordnung eingesetzt werden.
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So kann es beispielsweise sinnvoll sein, im Mittenbereich einer Schlauchkrümmung ein besonders steifes Profil für die Versteifungsrippen - möglicherweise mit eingebettetem Metalldraht - anzuordnen, seitlich neben diesem Profil dann weniger steife Profilstreifen für die Versteifungsripen mit ggf. abweichender Form.
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Selbstverständlich kann auch der Umschlingungswinkel der Versteifungsrippe(n) um den Krümmerschlauch den spezifischen Anforderungen entsprechend gewählt werden. Da die Unterdruckstabilisierung der Schlauchwandung in erster Linie nur im Bereich des Außenradius und der daran angrenzenden Seitenbereiche erfolgen muss, kann auch eine nur teilweise Umschlingung gewählt werden, die z.B. auf ca. 300 Winkelgrad begrenzt ist, so dass die - oder zumindest einzelne - Versteifungsrippen im Bereich des Innenradius ausgespart sind. Die Form des Krümmerschlauches ist absolut beliebig. Der Querschnitt ist bevorzugt kreisförmig, kann aber z.B. auch elliptisch sein.
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Der Schlauch kann im Durchmesser zylindrisch oder konisch verlaufen und eine oder mehrere Krümmungen aufweisen. Sowohl die Radien als auch die Winkel der Krümmungen können beliebig sein. Ebenso sind der Durchmesser, die Länge und die räumliche Anordnung des Krümmerschlauches an die jeweiligen Anforderungen frei anpassbar.
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Weist der Schlauch mehrere Krümmungen auf, dann ist es denkbar, nur eine dieser Krümmungen mit Versteifungsrippen zu versteifen. Natürlich können aber auch mehrere oder alle Krümmungen Versteifungsrippen aufweisen. Zudem ist es möglich, dass auch an die Krümmungsbereiche angrenzende, nicht gekrümmte Schlauchbereiche mit Versteifungsrippen versteift sind.
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Der Krümmerschlauch weist bevorzugt an jedem Ende jeweils einen Anschlussbereich auf, um dort einen Anschlussstutzen aufzunehmen bzw. dort anzuschließen.
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Der erfindungsgemäße Krümmerschlauch ist nicht nur kostengünstig herstellbar und unterdruckstabil, bevorzugt ist er bis zu einem Unterdruck von mindestens 80 mbar formbeständig, sondern bietet bei Bedarf die Möglichkeit, trotz einer hohen Unterdruckstabilität elastische Bewegungen zuzulassen, wie es beispielsweise bei der Aufklappbewegung einer Motorabdeckung der Fall ist. Dazu ist die Schlauchwandung elastisch ausgebildet, so dass sie eine Bewegung der Anschlussbereiche relativ zueinander zulässt. Die beschriebene elastische Beweglichkeit des Krümmungsbereiches kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass die Wandung neben oder zwischen der oder den Versteifungsrippe(n) vergleichsweise dünn gestaltet wird, so dass sie sich bei Bedarf einwölben oder falten kann. Die Anschlussbereiche weisen bevorzugt eine Wandstärke auf, die größer ist als die der angrenzenden Schlauchwandung.
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Auf diese Weise wird ein Krümmerschlauch geschaffen, der die Herstellung mit glatter und strömungsgünstiger Innenfläche ermöglicht, unterdruckstabil ist und trotzdem noch bei Bedarf mit einer gewissen Beweglichkeit ausgestattet werden kann.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der 1 - 6C näher erläutert.
- 1 - zeigt eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Krümmerschlauchs,
- 2 - zeigt eine Schnittdarstellung des in 1 gezeigten Krümmerschlauchs in einer ersten Ausführungsform,
- 3 - zeigt eine Schnittdarstellung des in 1 gezeigten Krümmerschlauchs in einer zweiten Ausführungsform,
- 4 - zeigt den in 1 dargestellten Krümmerschlauch in einer seitlichen Ansicht,
- 5 - zeigt den in 1 dargestellten Krümmerschlauch in einer seitlichen Ansicht mit elastischer Verformung,
- 6A - zeigt eine Schnittansicht eines ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels für die Anordnung einer Versteifungsrippe an der Schlauchwandung,
- 6B - zeigt eine Schnittansicht eines zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels für die Anordnung einer Versteifungsrippe an der Schlauchwandung;
- 6C - zeigt eine Schnittansicht eines dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels für die Anordnung einer Versteifungsrippe an der Schlauchwandung.
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Die in 1 dargestellte Ausführungsform zeigt eine perspektivische Ansicht des Krümmerschlauchs 1, wobei der Krümmerschlauch 1 um etwa 90° gekrümmt ist, d.h. die Flächen der Enden E1, E2 des Krümmerschlauchs 1 sind jeweils in einer Ebene angeordnet, die hier beispielhaft gegeneinander, bevorzugt um etwa 90°, geneigt sind. An den Enden sind jeweils Anschlussbereiche 4, 5 angeordnet, mit denen der Krümmerschlauch 1 in eine hier nicht dargestellte Leitung bzw. in ein Leitungssystem eingebunden werden kann. Zwischen den Anschlussbereichen 4, 5 ist eine Schlauchwandung 2 angeordnet. Diese Schlauchwandung 2 besteht aus einem Elastomermaterial, in das bevorzugt eine textile Verstärkung, insbesondere ein Gewebe oder ein Gelege, eingebettet ist. Dadurch bekommt die Schlauchwandung eine gewisse Festigkeit, ohne ihre Elastizität einzubüßen. Das Elastomermaterial umfasst bevorzugt ein Material aus der folgenden Gruppe: VMQ, CR, CSM, NBR.
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Besteht ein Druckunterschied zwischen dem Inneren des Krümmungsschlauchs 1 (bzw. der Leitung oder des Leitungssystems) und dem Äußeren, so wirkt eine einseitige Kraft auf die Schlauchwandung 2, die, insbesondere wenn im Inneren ein Unterdruck herrscht, zu einer unerwünschten Verformung der Schlauchwandung 2 führen kann. Um eine solche Verformung zu vermeiden, ist die Schlauchwandung 2 in diesem Ausführungsbeispiel durch zwei Versteifungsrippen 3a, 3b versteift worden. Auch eine einzige Versteifungsrippe kann für den erfindungsgemäßen Krümmerschlauch genügen. Die Versteifungsrippen 3a, 3b verhindern gerade bei einem Unterdruck im Inneren des Krümmerschlauchs 1, dass die Schlauchwandung 2 nach innen gedrückt wird und so den Querschnitt des Krümmerschlauchs 1 verringert, wodurch der Durchfluss des Mediums gestört oder gar behindert wird. Die Versteifungsrippen 3a, 3b sind so ausgelegt, dass sie den Querschnitt des Krümmerschlauchs 1 im Wesentlichen aufrechterhalten, also die Schlauchwandung 2 des Krümmerschlauchs 1 versteifen. Bevorzugt sind die Versteifungsrippen 3a, 3b so ausgelegt, dass der Krümmerschlauch 1 bis zu einem Unterdruck von mindestens 80 mbar formbeständig bleibt.
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Die 2 zeigt das Schnittbild eines erfindungsgemäßen Krümmerschlauchs 1 gemäß 1. Zwischen den Enden A, B mit den Anschlussbereichen 4, 5 ist die Schlauchwandung 2 angeordnet, die den Innenraum des Krümmerschlauchs 1 gegenüber dem Umfeld abschließt. Dabei ist die Wandstärke der Anschlussbereiche 4, 5 größer als die der angrenzenden Schlauchwandung 2. Dies führt zu besonders formstabilen Anschlussbereichen 4, 5, so dass der Krümmerschlauch 1 gut und vor allem dicht auf die freien Enden der Leitung bzw. des Leitungssystems, die mit dem Krümmerschlauch 1 verbunden werden sollen, aufgeschoben werden können. Die Elastizität und die damit verbundene Beweglichkeit kommen dabei im Wesentlichen allein aus der Schlauchwandung 2.
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An der Schlauchwandung 2 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwei umlaufende Versteifungsrippen 3a, 3b, bevorzugt nicht lösbar, mit der Schlauchwandung 2 verbunden. Der Querschnitt der hier gezeigten Versteifungsrippen 3a, 3b ist trapezförmig; dabei kann auch ein anderer Querschnitt gewählt werden, wie bspw. rund, elliptisch, rechteckig, quadratisch, halbrund, dreieckig. Dabei bestehen die Versteifungsrippen 3a, 3b in diesem Ausführungsbeispiel aus identischem Material. Bevorzugt ist das Material der Versteifungsrippen 3a, 3b im Wesentlichen mit dem der Schlauchwandung 2 identisch.
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Die in 3 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich im Wesentlichen von der in 2 gezeigten dadurch, dass die Versteifungsrippen 3a, 3b selbst noch verstärkt sind. Der Kern 31a der Versteifungsrippe 3a, 3b (s. 6A - 6C) besteht aus einem Draht, bevorzugt einem Metalldraht, der in das Versteifungsrippenmaterial eingebettet ist und die Steifigkeit der Rippen 3a, 3b noch erhöht. Dadurch kann die Druckbelastung (Unterdruckbelastung) des Krümmerschlauchs 1 erhöht werden und/oder der Querschnitt der Versteifungsrippen 3a, 3b für die gleiche Belastung verringert werden.
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Die 4 und 5 zeigen den Krümmerschlauch der 1 in einer Seitenansicht. Die Ebenen der Enden E1, E2 sind gegeneinander um etwa 90° geneigt. Zwischen den Abschlussbereichen 4, 5 ist die Schlauchwandung 2 angeordnet, die mit zwei umlaufenden Verstärkungsrippen 3a, 3b versteift worden ist. Die 4 zeigt den Krümmerschlauch 1 in einer entspannten Lage, während er in der 5 elastisch verformt ist. In den Figuren ist das Ende E1 als fest dargestellt, während sich das Ende E2 mit dem Anschlussbereich 4 aus der Ruhelage 4' heraus zu dem Anschlussbereich 5 hin bewegt hat, was durch den Pfeil P angedeutet wird. Die Bewegung kann zum einen dadurch bewirkt worden sein, dass sich das am Abschlussbereich 4 angeordnete Leitungsende (nicht gezeigt) bewegt hat oder zum anderen dadurch, dass ein in der Leitung herrschender Unterdruck eine Volumenverkleinerung des Innenraums des Krümmerschlauchs 1 bewirkt hat. Die Volumensverkleinerung wird zum einen dadurch bewirkt, dass sich der Querschnitt der Schlauchwandung 2 zwischen dem Abschlussbereich 4, 5 und den Verstärkungsrippen 3a, 3b und zwischen den Verstärkungsrippen 3a, 3b leicht verringert und zum anderen, dass sich die Abschlussbereiche 4, 5 annähern, wobei die Annäherung im Wesentlichen der Krümmung des Krümmerschlauchs 1 folgt. Dadurch, dass sich dabei der Querschnitt des Krümmerschlauchs 1 nur wenig ändert, wird der Durchfluss des Mediums nicht wesentlich beeinflusst.
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In den 6 werden Ausführungsbeispiele für die Verbindung der Schlauchwand 2 mit den Versteifungsrippen 3a, 3b dargestellt. Gezeigt wird in den Figuren nur eine Versteifungsrippe 3a in der Version mit dem Verstärkungsprofil 31a, das in dem Material der Versteifungsrippe 3a eingebettet ist. Bei dem Verstärkungsprofil 31a handelt es sich bevorzugt um einen metallischen Draht, besonders bevorzugt um einen Stahldraht; es kann sich bei dem Verstärkungsprofil 31a allerdings auch um einen Kunststoffdraht oder um einen glasfaser- oder kohlenstofffaserverstärkten Draht handeln.
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Die Schnittansicht der 6A zeigt eine Schlauchwand 2, die durch die Versteifungsrippe 3a, die von innen her, also aus dem Innenraum I heraus, in eine Vertiefung der Schlauchwand 2 geführt wird oder von innen her so gegen die Schlauchwand 2 gepresst wird, dass sich diese nach außen, in den Außenraum D hinein, wölbt. In dieser Position wird die Versteifungsrippe 3a, insbesondere nicht lösbar, mit der Schlauchwand 2 verbunden. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, insbesondere wenn die Versteifungsrippe 3a und die Schlauchwandung 2 aus demselben Material gefertigt sind, die Verstärkungsrippe 3a und die Schlauchwandung 2 durch Vulkanisieren miteinander zu verbinden. Bevorzugt wird in diesem Ausführungsbeispiel die Versteifungsrippe 3a so angeordnet, dass die Innenseite der resultierenden Schlauchwandung 2, 3a unprofiliert ausgebildet ist.
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Alternativ hierzu zeigt die 6B eine Ausführungsform, bei der die Schlauchwandung 2 zweischichtig ausgeführt ist: einer Innenschicht 22 und einer Außenschicht 21. Bevorzugt weist mindestens eine der Schichten 21, 22 ein elastomerbeschichtetes Gewebe auf. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Versteifungsrippe 3a an der Außenschicht 21 so angeordnet, wie es zu 6A beschrieben worden ist. Auf dieses Ensemble 21, 3a wird auf der Innenseite I die Innenschicht 22 angeordnet, so dass letztendlich die Versteifungsrippe 3a zwischen den Schichten 21, 22 der Schlauchwandung 2 angeordnet wird.
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Eine weitere Möglichkeit, die Versteifungsrippe 3a an der Schlauchwandung 2 anzuordnen, zeigt die 6C. Hier wird die Versteifungsrippe 3a von außen, also von der Außenseite A her, auf der Schlauchwandung 2 angeordnet. Dadurch wird die zum Innenraum I liegende Seite der Schlauchwandung 2 nicht beeinflusst, so dass keine besonderen Aufwendungen erfolgen müssen, um eine, eventuell unprofilierte, Innenwand nicht zu beeinträchtigen.
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Die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sollen die Erfindung lediglich beispielhaft erläutern. So zeigen die Abbildungen Krümmerschläuche 1 mit rundem Querschnitt, wobei ein erfindungsgemäßer Krümmerschlauch 1 durchaus auch andere Querschnitte wie auch andere Krümmungsradien oder andere Krümmungsstärken aufweisen kann. Ebenfalls wird die Anzahl der Versteifungsrippen 3a, 3b bei einem erfindungsgemäßen Krümmerschlauch 1 nicht auf zwei begrenzt, es sind beliebig viele Versteifungsrippen 3a, 3b denkbar. Die gezeigten Anschlussbereiche 4, 5 sind als Aufsteckverbindungen dargestellt. Erfindungsgemäß können sie beispielsweise auch als Anschraubflansche oder Schraubverbindung ausgeführt sein. Ebenfalls müssen die Versteifungsrippen 3a, 3b nicht vollständig umlaufend sein. Es ist, gerade bei kleineren Ausführungen, denkbar, die Versteifungsrippe 3a, 3b nur teilweise umlaufend auszugestalten. Hier ist es von Vorteil, die Versteifungsrippen 3a, 3b im Außenbereich der Krümmung anzuordnen, da dort die Fläche der Schlauchwandung 2 relativ groß ist und hier besonders stabilisiert werden muss.
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Zusätzlich ist es denkbar, die Versteifungsrippen nicht nur annähernd radial, sondern auch z.B. ungefähr axial an der Krümmerwandung anzuordnen, um dadurch neben der Versteifungswirkung gegen Unterdruck noch einen zusätzlichen Scheuerschutzeffekt zu erreichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3506169 [0005]
- DE 1978060 [0005]
- DE 7227123 [0005]
