DE2237561A1 - Elektrisch leitfaehiger biegsamer schlauch - Google Patents

Description

• Elektrisch leitfähiger biegsamer Schlauch Die Erfindung bezieht sich auf elektrisch loitfähige -biegsame Schläuche insbesondere für die Urderung von Treibstoffen und anderen brennbaren Flüssigkeiten oder Gasen, die in ihre Wandung eingebettete textile Verstärkungseinlagen und wenigstens eine an diese angrenzende Schicht eines leitfähigen Gummis oder gummiähnIichenKunststoffes aufweisen.
• Für den Transport brennbarer Flüssigkeiten und Gase oder auch die pneumatische Forderung pulveriger Stoffe in biegsamen Schlauchleitungen ist in der Regel eine bestimmte Mindest-Leitfähigkeit der Schläuche vorgeschrieben, um die aus der Reibung des strömenden Mediums an den Schlauchinnenwandungen entstehende statische Zlektrizität ohne Funkenbildung gefahrlos über die metallischen Änschlußarmaturen ableiten zu bönnen. In besonderem Maße gilt dies für Betankunge- und sogenannte Bunkerschläuche, wie sie an Tankstellen, auf Flugplätzen und fUr die Treibstoffilbergabe auf Schiffen und in ölhäfen Verwendung finden. Es ist naheliegend und auch schon nach verschiedenen Lsungsvorschlägen bekannt, metallische Leiterelemente in Form von Einzeldrähten, Gen echten, Kabeln, Litzen od. dgl in die Schlauchwandungen einzuarbeiten oder auf deren Mantelfläche aufzubringen und vor der Inbetriebnahme der Schlauchleitung beiderseits mit den Endarmaturen au verbinden. Der praktischen Verwirklichung einer brauchbaren Schlauchkonstruktion stehen Jedoch erhebliche Schwierigkeiten entgegen. Da das Biegeverhalten und die Knickfestigkeit der Schläuche nicht übermäßig beeinträchtigt werden dürfen, sind die technischen Möglichkeiten stark eingeengt. Es entfällt auch von vornherein die Verwendung -steifer Drahtwendeln und ähnlich gestalteter Leiter, die zu bleibenden Verformungen des Schlauches nach Überrollen durch Fahrzeuge oder Abknicken in allzu engen Krümmungsbogen führen.
• Eine weitere Verschärfung der Problemstellung ergibt sich aus dem Wunsch nach grdßtmöglicher Sicherheit mit der Aufrechterhaltung der ursprünglichen Leitfähigkeit selbst nach Beschädigung oder teilweiser Zerstörung der Schlauchwand und des Bruch einzelner Leitoreloxente.
• Nach der deutschen Patentschrift 1 088 295 ist es bekannt, die elektrische Leitfähigkeit der Schläuche unter Wahrung ihrer erwünschten Biegsamkeit durch Beizwirnen dünner netallischer Leiterdrähte zu den Fäden der textilen Verstärkungseinlagen zu gewährleisten, wobei gleichzeitig infolge der Auflösung der metallischen Komponente und ihrer Verteilung über den gaßacten Schlauchquerschnitt sit einer Vielzahl von Berührungspunkten der Leiter untereinander auch eine praktisch unbegrenzte Sicherheit gegen Unterbrechangen des Stromdurchganges geboten ist. Wenn sich Schläuche dieser Art ii Gebrauch swar ausgezeichnet bcwährt haben, so bietet doch der Aufbau der Verstärkungseinlagen in Verbindung mit den eigens herzurichtenden Leiterelementen herstellungstechnische Schwierigkeiten und beansprucht einen erheblichen Zeit- und Kostenanteil ii lahien des gesamten Fertigungsablaufes. Trotz ihrer guten Eigenschaften ließen die bekannten Schläuche daher schon seit langen den Wunsch nach durchgreifenden Vereinfachungen und Verbilligungen in der Herstellung entstchen. Es kommt hinzu, daß grundsätzlich für alle mit eingebetteten Leiterelementen verschenen Schläche stets das Froblen der Kontaktbildung im Bereich der Anschlußarmaturen zu lösen ist.
• Es ist-beispielsweise nach der deutschen Patentschrift 947 127 - andererseits bekannt, die elastomere Komponente der Schlauchwandung unter Vorlicht auf durchlaufende netallieche Leiter durch Zumischen von fluß, Metallpulver, Metalloxiden oder anderen losen Teilchen in feiner Verteilung leitflhig zu gestalten. Die auf diese Weise erreichbaren Viderstandawerte sind aber auf höhere Größenordnung begrenzt und können nicht beliebig vermindert werden, weil die Mischungen durch die Einlagerung größerer Mengen solcher leitfähiger Teilchen verhärten und brüchig werden und die daraus hergestellten Schläuche einmal von Anfang an in ihren nechanischen Verhalten nicht sehr befriedigen und weiterhin in Gebrauch unerwünschte Veränderungen ihrer chemischen und elektrischen Eigenschaften unter der Einwirkung des durchströmenden Mediums erfahren. Wenn es auch ohne größere Schwierigkeiten gelingt, die Mischungen auf den behördlich vorgeschriebenen Durchgangswiderstand von 106 Ohm als Höchstgrenze einzustellen, so läßt es sich doch trotz aller Gegenmaßnahmen nicht verhindern, daß dieser Wert mit zunehmender Quellung nach längerer Gebrauchsdauer des Schlauches um Größenordnungen von Zehner-Potenzen überschritten wird. Diese Erscheinung, die praktisch die Unterbindung des Stromdurchganges bedeutet, wirkt sich um so nachhaltiger aust Je größer die freie Länge der Schläuche zwischen den Anschlußarmaturen ist. Ein erschwerender Umstand in dieser Hinsicht ist das allgemeine Bestreben, für viele Einsatzzwecke, insbesondere auf Schiffen und in Häfen, von vornherein nur noch in grdßeren Längen etwa von mindestens 100 m aufwärts einstückig gefertigte Schläuche zu verwenden.
• Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, die Herstellung technisch einwandfreier leitfähiger Schläuche von hohem Gebrauchswert zu vereinfachen und ohme größere Abweichungen von üblichen Verfahren zu ermbglichen und dabei die rein metallische Durchgangsverbindung mit ihrer für viele Einsatzzwecke unerwünschten hohen Leitfähigkeit durch einen unter allen Umständen zwischen definierten Grenzwerten gehaltenen Gesamtwiderstand zu ersetzen.
• Zur L8sung dieser Aufgabe ist - ausgehend von Schläuchen der eingangs geschilderten Art - torgesehen, daß über die ganze Schlauchlänge serlaufende draht- oder bandförmige metallische Leiterelemente in - auf die Mittelachse des Schlauchquerschnittes bezogen - wechselnden Ebenen in wenigstens stellenweiser Berührung mit einer den Schlauchaußen-oder -innenmantel bildenden leitfähigen Schicht in die Schlauchwandung eingebettet sind, wobei wahlweise mehrere in Winkelabständen über den Unfang des Schlauchquerschnittes verteilte Leiterelemente parallel oder im wesentlichen parallel zur Schlauchlängsachse oder stattdessen ein oder mehrere Leiterelemente unter eine spitzen Winkel gegen die Schlauchlängsachse gerichtet in schraubangan6artigenVindungen angeordnet sein können. Die Leiterelemente, die von unterschiedlicher Beschaffenheit und beispielsweise aus Textilfäden durch Verzwirnten oder Umwickeln zugeordneten Dritten oder aus Streifen einer mit einem metallischen Belag versehenen Gumii- oder Kunststoffolie gebildet sein können, sind zweckmäßig unterhalb einer Verstärkungseinlage angeordnet, so daß sie sich schon beim Aufbauen des Schlauchrohlings unter der Einwirkung der Fadenspannungen ohne besondere zusätzliche Maßnahmen in den ir ihr Biegeverhalten erwünschten Wellungen verformen Ebenso ist es für die Biegetüchtigkeit der Schlauchleitung von Vorteil, wenn die Leiterelemente eine im Vergleich zu den Fäden der Verstärkungeeinlagen höhere elastische Dehnung aufweisen.
• Die Erfindung verbindet den Vorteil durchlaufender Leiterelemente aus Werkstoffen mit metallischer oder ähnlich hoher Leitfähigkeit mit des leicht beherrschbaren hohen Übergangswiderstand leitfähiger elastonerer Mischungen in Einbindebereich der Endarmaturen. Die Länge der Schlauchleitung bleibt daher ohne praktische Rückwirkung auf den Gesamtwiderstandswert. Da selbst nach starker quellung des elastomeren Werkstoffes unter dein chemischen Einfluß aggressiver Flüssigkeiten die Leitfähigkeit zwischen den Armaturen stets ihren Anfangswert behält1 können sich Xnderungen des Mischungswiderstandes nur innerhalb der Schlauchanschilisse an beiden Inden der Schlauchleitung auswirken. Diese Bereiche sind aber in Vergleich zu der gesaiten Schlauchlänge so kurz, daß auch unter der Annahme ungünstigster tristände die zulässige Höchstgrenze in keines Falle überschritten werden kann. Es kommt hinzu, daß die Schlauchenden an den Armaturteilen unter hoher Flächenpreseung gegen Bewegungen, Biegungen und Dehnungen festgelegt und sowohl auf ihrer Innen- als auch ihrer Außenmantelfläche gegen unmittelbar schädigende Einfltisse des durchgeleiteten Mediums, der Außenatosphäre1 durch Belichtung, UV-Strahlung oder auch mechanischen Abrieb abgedeckt sind. In Endergebnis schafft die Erfindung eine Schlauchleitung, die trotz guter, weder mechanisch noch chemisch zu beeinflussender Leitfähigkeit ii ganzen doch den behördlich geforderten Leitungswiderstand von wenigstens 103 Ohm aufweist und unabhängig von ihrer Länge und Einsatzdauer Gewähr für die Einhaltung eines Höchstwiderstandes von 106 Ohm mit dem nötigen Sicherheitsabstand bietet. Sie erfüllt damit auch die sorge schriebenen Bedingungen für die Verlegung von Schlauchleitungen in korrosinsgefährdeten Anlagen und in der ähe von Eisenbahnen mit elektrisch gesteuerten Signal einrichtungen, für die im Hinblick auf die mögliche Weiterleitung von Krischströmen ein Schutzwiderstand von nindestens 103 Ohm obligatorisch ist.
• Die Einbindung der erfindungsgemäßen Schläuche erfordert keinerlei zusätzliche Maßnahmen, sondern kann vielmehr in gleicher Weise wie die anderer, nicht-ieitfähiger Schläuche vorgenommen werden. Die Kürze der für den Stromübergang zu den metallischen Armaturteilen verfügbaren Strecke erlaubt es, die Einlagerung leitfähiger Teilchen in die Elastomermischung auf ein Mindestmaß zu beschränken und dadurch sowohl die mechanischen Eigenschaften der fertigen Schläuche als auch ihr Verhalten gegenüber chemischen Angriffen des Leitungsmediums, insbesondere ihre Quellbeständigkeit nicht weiter ungünstig zu beeinflussen.
• Die Einbettung der Leiterelemente bietet fertigungstechnisch keine Schwierigkeiten und kann ohne größeren Aufwand im Rahmen der üblichen Verfahrensschritte vorgenommen werden. Bei Verwendung von Draht-Faden-Kombinationen wirkt sich gegenüber den bekannten Schläuchen der Verzicht auf die beispielsweise nach der deutschen Patentschrift 1 159 711 zwingend vorzusehende Verflechtung mit den Verstärkungseinlagen außerordentlich vereiniachend aus. Streifenformige Leiter können zur Erzielung einer erwünschten Durchbindung über ihre ganze Länge mit Durchbrechungen versehen 6ein, durch welche der Werkstoff der Schlauchwandung im Verlauf der abschließenden Wärmebehandlung hindurchtreten und neben einem besseren Zusammenhang der einzelnen Schichten untereinander gleichzeitig auch zu einer wirksamen Fixierung der Streifen beitragen kann. Ihre Anordnung unmittelbar unterhalb einer Verstärkungseinlage bringt es mit sich, daß die Leiterelemente in jedem Falle unter der radial nach innen gerichteten Druckeinwirkung der beim Flechtvorgang auflaufenden Textilfäden eine in Längsrichtung fortschreitende Wellung annehmen. Dies im Verein mit ihrer vergleichsweise hohen Dehnungsfähigkeit macht sie gegen Brüche als Folge von Überdehnungen, beim Aufrollen, Knicken oder Walkbeanspruchungen der Schläuche unempfindlich, so daß der Stromdurchgang unter allen Umständen gewährleistet ist.
• Zur Verdeutlichung der Erfindung ist ein Ausführungabeispiel in der Zeichnung schematisch dargestellt In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 das Anschlußende eines Betankungsschlauches im Teilschnitt mit den Hauptteilen der Anschlußarmatur und Fig. 2 eine Einzelheit aus Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.
• Der gezeichnet. Schlauch ist aus einer Schlauchseele 1, zwei diese umgebenden, in zwei Lagen aufgebrachten Verstärkungseinlagen 2 und einer Außenhlllle 3 aufgebaut. Die Schlauchseele 1 besteht aus eines treibstoffbeständigen Gummi, während die Außenhülle 3 aus einer abriebfesten Gussimischung hergestellt ist. Durch Einlagern fein verteilter leitfähiger Teilchen sind beide Gummischichten 1 und 3 in begrenztem Maße elektrisch leitfähig gemacht. Da die aus Textil fasern llickig geflochtenen Verstärkungzeinlagen 2 eine stoffschlüssige Durchbindung der elastomeren Komponente zulassen, besteht auch eine durchgehende elektrische Verbindung der Schichten untereinander.
• Zwischen den beiden Lagen 2 sind mehrere Uber den Umfang verteilte, ii wesentlichen parallel zur Schlauchlängsache ausgerichtete Leiterelemente 4 angeordnet. Die Leiterelemente haben die Form dünner Streifen von flach-rechteckigen Querschnitt, die aus einer mit im Vakuum aufgedaipften Metallbelag versehenen Gummi- oder Kunststoffolie geschnitten und Uber ihre ganze Länge mit eingestanzten Durchbrechungen versehen sind, so daß der in die Verstärkungseinlagen 2 während des Vulkanisiervorganges einfließende Gummi der benachbarten Schichten 1 und 3 hindurchtreten kann. Die zunächst auf die innere Geflechtslage aufgelegten Streifen 4 verformen sich gesäß der Darstellung in Fig. 2 bein Aufbringen der zweiten Lage wellenförmig, so daß sie absolut geiessen eine wesentlich größere Länge als der Schlauch selbst aufweisen.
• Die Endarmatur enthält einen in den Schlauch eingeschobenen Nippel 5 und eine AußenhUlse 6, die beide in nicht weiter dargestellter Weise sit eines Rohrflansch oder eines anderen Anschlußteil zusammenhängen.
• Die elektrische Verbindung zwischen den Leiterelementen 4 und den metallischen Armaturteilen wird durch die anliegenden Endbereiche der Gummischichten 1 und 3 hergestellt.

Claims (8)

PatentansprUches

1. Elektrisch leitfähiger biegsamer Schlauch insbesondere für die Forderung von Treibstoffen und anderen brennbaren Flüssigkeiten oder Gasen, der in sein. Wandung eingebettete textile Verstärkungseinlagen und wenigstens eine an diese angrenzende Schicht eines leitfähigen Gummis oder gummiähnlichen Kunststoffes aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß über die ganze Lunge des Schlauches verlaufende draht- oder bandförmigo metallische Leitereiemente (4) in - auf die Mittelachse des Schlauchquerschnittes bezogen -wechselnden Ebenen in wenigstens stellenweiser Berührung mit einer den Schlauchaußen- oder -innenn an tel bildenden leitfiihigen Schicht (1, 3) in die Schlauchwandung eingebettet sind.

2. Schlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere in Winkelabständen über den Ümfang des Schlauchquerschnittes verteilte Leiterelemente parallel oder im wesentlichen parallel zur Schlauchlängsachse ausgerichtet vorgesehen sind.

3. Schlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Leiterelement unter einen spitzen Winkel gegen die Schlauch längsachse gerichtet in schraubengangartigen Windungen angeordnet ist.

4. Schlauch nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterelemente (4) eine im Vergleich zu den Fäden der Verstärkungseinlagen (2) höhere elastische Dehnung aufweisen.

5. Schlauch nach den Anspriichen 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Leiterelemente (4) unterhalb einer Verstärkungseinlage (2) angeordnet sind.

6. Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterelemente aus Textil fäden von im Vergleich zu den Fäden der Verstärkungseinlagen höherer elastischer Dehnung durch Verzwirnten oder Umwickeln zugeordneten Drähten gebildet sind.

7. Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Leiterelemente aus Streifen einer nit eine. metallischen Belag verschenen Gummi- oder Kunststoffolie gebildet sind.

8. Schlauch nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Streifen über ihre ganze Länge nit Durchbrechungen versehen sind.