DE2339475C3 - Saug- und Austragsschlauch - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Saug- und Austragsschlauch, insbesondere für öl, mit einem schlauchförmigen Träger, der eine Mehrzahl von Lagen verstärkender Fäden aufweist, die innerhalb jeder Lage parallel zueinander verlaufen und diejenigen jeder nächsten benachbarten Lage kreuzen mit einer äußeren Deckschicht sowie einer zwischen Träger und Deckschicht vorgesehenen Mehrzahl von in axialer Richtung einander ringförmig oder schraubengangförmig abwechselnden Abschnitten aus einem ersten faserhaltigen Verstärkungsmaterial und einem die Schlauchflexibilität weitgehend beeinflussenden, biegsameren elastomeren zweiten Material.

Ein Schlauch der genannten Art ist aus der DT-OS 21 30 388 bekannt bei dem axial abwechselnde Abschnitte von Kautschuk und dicht gepackten umhüllten Drähten direkt über einer Trägerschicht angeordnet sind. Derartige Schläuche sind einigermaßen biegsam, wobei allerdings bei stärkeren Biegungen die Gßfahr einer inneren Schädigung des Schläuche durch die Drahteinlage besteht
Ein weiterer Schlauch ist aus der DT-OS 18 10 396

ίο bekannt bei dem über einer tragfähigen Schicht aus lagenweise angeordneten Gummi, Textilwerkstoff und schraubenförmig gewickelten Fasermaterialien oder Drähten eine Zwischenschicht aus axial abwechselnden Abschnitten von porösem Kunststoff und Gummi unter der Schlauchdecke vorgesehen ist wodurch der Schlauch schwimmfähig gemacht ist Die mechanischen Eigenschaften dieses ,Schläuche werden im wesentlichen durch die innere Tragschicht bestimmt die aus zahlreichen Lagen bestehen muß und die Biegsamkeit des Schlauchs begrenzt

Ziel der Erfindung ist daher ein Schlauch mit einer solchen Struktur, bei der bei guter Biegsamkeit eine relativ geringe Beschädigungsgefahr besteht
Dieses Ziel wird mit einem Schlauch der eingangs genannten Art erreicht der dadurch gekennzeichnet ist daß die Verstärkungsmaterialabschnitte durch eine Faserverstärkungsschicht aus einer Mehrzahl von Faserlagsn über einem gegenüber dem zweiten Material weniger biegsamen ersten Material mit einer Shore-A-Härte von 70° bis 90° gebildet werden, wobei das Fasermaterial einen Zugmodul aufweist, der größer als 50 g je Denier ist

Einem derartigen Schlauch gibt die unterteilte und mit härterem Material »unterlegte« Faserverstärkungsschicht die erforderlichen Eigenschaften hinsichtlich hoher Druckbeständigkeit und geringer Drehung in günstigerem Maße als eine Körperversteifung aus Metall oder Glasfasern, die nur geringe Biegungen zuläßt oder eine unterteilte Drahtbandagierung ohne gesonderten Unterschutz, bei der also die durchgehende

Trägerschicht von ausreichender Härte zur Vermeidung

von Beschädigungen durch die Drahtwicklung sein muß, was insgesamt die Flexibilität herabsetzt

Das Fasermaterial der Verstärkungsschicht kann aus

vielen unterschiedlichen Materialien ausgewählt werden. Es kann ein Metall sein oder aus Graphit oder Kohlenstoff bestehen. Gegenwärtig werden Textilfasermaterialien vorgezogen, die beispielsweise aus einem Polyamid, Polyaramid, Polyolefin, »Modacryl« (modifizierte Acrylharze) oder Polybenzimidazol bestehen. Das Fasermaterial ist vorteilhaft ein Einzelfaden bzw. monofiles Material, dessen Zugmodul möglichst mindestens 90 g je Denier beträgt. Insbesondere werden Polyesterendlosfasern bevorzugt; ein besonderes Beispie! ist das Fasermaterial, das von I.C.I. Fibres Limited unter der Bezeichnung »Macrofil« vertrieben wird und einen Zugmodul von 93 g je Denier besitzt

Die Verstärkungsfäden in dem Radialinnenaufbau des Schlauchs können aus Glasfasermaterial, Metalldraht oder Textilmaterial insbesondere den oben erwähnten

Textilmaterialien stehen. Gegenwärtig werden jedoch Metalldraht oder Glasfasern für die Verstärkungsfäden

vorgezogen.

Der Einlagenaufbau kann axial abwechselnde Ringe

f>5 aus dem ersten und dem zweiten Material aufweisen oder benachbarte Streifen aus dem ersten und dem zweiten Material, die sich schraubengangförmig durch die Schlauchkonstruktion winden. Im ersten Fall sind die

Fasern der Verstärkungsschicht vorteilhaft um die Ringe aus dem ersten Material im wesentlichen im rechten Winkel zur Schlauchachse gewickelt; im zweiten Fall sind die Fasern auf den Streifen aus dem ersten Material gewickelt, und zwar :m wesentlichen unter demselben Steigungswinkel wie dieser Streifen.

Es gibt keine kritische Abhängigkeit zwischen der axialen Breite der Abschnitte aus dem ersten und dem zweiten Material. Vorzugsweise ist jedoch die axiale Breite der Abschnitte aus dem ersten Material um das drei- bis sechsfache größer als die der Abschnitte aus dem zweiten Material.

Das erste und das zweite Material, die zwischen zwei verstärkende Bandagen geschichtet sind, können jeweils aus einer großen Anzahl von Stoffen ausgewählt werden. Das erste steifere Material kann daher ein hartes Kautschuk- oder Kunststoffmaterial oder glasfaserverstärktes Harz sein. Das zweite flexiblere Material kann ein weiches Kautschuk- oder Kunststoffmaterial sein. Beispielsweise bestehen beide Materialien ₂g aus Kautschuk, wobei das erste Material ein Kautschuk mit einer Shore-A-Härte von etwa 70° bis 90° und das zweite Material ein flexiblerer Kautschuk mit einer Shore-A-Härte von etwa 30° bis 50° ist

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Be-Schreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert

F i g. 1 zeigt einen axialen Schnitt durch die Wand eines Teils einer ersten Ausführung eines erfindungsgemäßen Schlauchs;

Fig.2 zeigt einen axialen Schnitt durch die Wand eines Teils einer zweiten Ausführung des erfindungsgemäßen Schlauchs; und

Fig.3 ist ein axialer Schnitt durch die Wand eines Teils einer dritten Ausführung des erfindungsgemäßen Schlauchs.

Der Schlauch gemäß F i g. 1 enthält eine innere Einlage 1 aus Kautschukmaterial, das gegenüber einem Angriff durch das durch den Schlauch geförderte Fluid widerstandsfähig ist Diese Einlage ist mit einer Schicht 2 aus Gewebe belegt Vier Schichten 4 bis 7 aus verstärkenden Metalldrahtfäden (alternativ können zwei Schichten oder 6 Schichten verwendet werden) umschließen die Schicht 2. Die Fadenschichten sind mit einer weiteren Schicht 8 aus Textilgewebe ummantelt Die vorgenannten Schichten bilden den Radialinnenaufbau des Schlauchs, der herkömmliche Konstruktion aufweist.

Dieser Innenaufbau wird von einem Einlagenaufbau ummantelt, der in axialer Richtung des Schlauchs abwechselnd angeordnete Abschnitte aus einem harten Kautschukmaterial 9 und einem flexibleren weichen Kautschukmaterial 10 aufweist. Diese Abschnitte können einander abwechselnde Reifen aus Material sein, das unter einem Winkel von 90° zur Schlauchachse um diesen herum angeordnet ist oder die Abschnitte werden durch das Bewickeln des Schlauchs mit zwei benachbarten Materialstreifen gebildet. Im letzten Fall liegt der Steigungswinkel gegenüber der Schlauchachse vorteilhaft zwischen 70° und 90°. Es soll bemerkt werden, daß die Abschnitte 10 aus weichem Kautschuk radial dicker sind als die Abschnitte aus hartem Kautschuk, wobei aber die Abschnitte aus hartem Kautschuk in axialer Richtung etwa dreieinhalbmal so breit sind wie die Abschnitte aus weichem Kautschuk. (15

Um die Abschnitte aus hartem Kautschuk ist eine Faserverstärkungsschicht 11 gewunden, die aus drei Lagen von Fasern mit einem Zugmodul von mindestens 50 g je Denier besteht; vorteilhaft besteht die Faserverstärkungsschicht 11 aus Polyesterendlosfasern, die als »Macrofil« bekannt ist und einen Zugmodul von 93 g je Denier besitzt Wenn die Abschnitte 9 und 10 Ringe sind, sind die Fasern dieser Lagen im wesentlichen im rechten Winkel zur Schlauchachse um Abschnitt 9 gewickelt während sie, wenn die Abschnitte 9 und 10 schraubenförmig gewickelt sind, unter demselben Winkel zur Schlauchachse um Abschnitt 9 gewickelt sind wie der Steigungswinkel der Abschnitte 9 und 10. Schließlich sind die Schichten 11 und die Abschnitte 10 aus weichem Kautschukmaterial mit einer Deckschicht 12 aus verschleißfestem Kautschuk ummantelt

Bei einer speziellen Ausführung des beschriebenen Sichlauchs besteht das harte Kautschukmaterial 9 aus einer herkömmlichen Verbindung aus Ton und Rußfüllmasse (etwa 120 Gewichtsteile Gesamtfüllmasse zu 100 Gewichtsteilen Kautschuk) und ist auf herkömmliche Weise hergestellt und gehärtet Der gehärtete Kautschuk besitzt eine Shore-A-Härte von 80°. Das weiche Kautschukmaterial 10 ist eine herkömmliche Verbindung aus Styrol-Butadien und Regeneratkautschuk (etwa zwei Gewichtsteile Styrol-Butadien Kautschuk zu einem Gewichtsteil Regenerat) mit Harz- und Rußfüllmasse (etwa vier Gewichtsteile Gesamtfüllmasse zu zehn Gewichtsteilen Gesamtkautschuk) und ist auf konventionelle Weise hergestellt und gehärtet. Der gehärtete Kautschuk besitzt eine Shore-A-Härte von 40°.

F i g. 2 zeigt eine modifizierte Schlauchkonstruktion. Der Schlauch besitzt eine widerstandsfähige Kautschukinneneinlage 12, eine Schicht 13 aus Textilgewebe, Schichten 14 bis 17 aus verstärkenden Metalldrahtfäden, die in Kautschuk eingelagert sind, eine Schicht 18 aus Pufferkautschuk, eine Schicht 19 aus Textilgewebe und eine Schicht 20 aus Pufferkautschuk, wobei diese Schichten zusammen den Radialinnenaufbau des Schlauchs bilden.

Hartes Kautschukfüllmaterial 21 erstreckt sich um einen Teil des Radialinnenaufbaus entweder als ein schraubenförmig gewickelter Streifen oder als eine Reihe axial zueinander auf Abstand stehender Ringe. Über das Material 21 ist eine Faserversteifungsschicht 22 gewickelt, die aus 3 Lagen einer Faser besteht, die einen Zugmodul von mindestens 50 g je Denier besitzt und vorteilhaft aus Polyester besteht. Wenn Ringe aus dem Material 21 verwendet werden, werden die Fasern in der Schicht 22 im wesentlichen in rechtem Winkel zur Schlauchachse gewickelt, während sie, wenn das Material 21 schraubenförmig gewickelt ist, im wesentlichen mit demselben Steigungswinkel gewickelt werden. Eine Gewebeschicht 23 bedeckt die Schicht 20, das Material 21 und die Schicht 22. Die Räume zwischen den Abschnitten des Materials 21 sind mit weichem Kautschukfüllmaterial 24 gefüllt das schraubenförmig gewickelt bzw. in Form von Ringen angebracht ist. Schließlich ist eine Schicht 25 aus verschleißfestem Kautschuk oder einem Kunststoffmaterial vorgesehen, die das Gefüge umschließt

Um Schläuchen unterschiedlicher Wandstärke ausreichende Flexibilität und einen ausreichenden Abstand der zwei verstärkenden Bandagen zu geben, muß die radiale Stärke der Schicht der einander abwechselnden Kautschuke größer werden als die Wandstärke anwächst Für einen Schlauch mit 20,32 cm Innendurchmesser und einer Wandstärke von etwa 4,44 cm hat sich eine Dicke für die weiche Kautschukschicht von etwa

1,9 cm als geeignet erwiesen.

Gemäß einer weiteren Modifikation kann ein erfindungsgemäß aufgebauter Schlauch so ausgelegt werden, daß er entlang seiner Länge unterschiedliche Steifigkeit besitzt. Vorteilhaft ist beispielsweise ein Schlauch vorgesehen, der an seinem einen Ende steifer ist und der in Richtung auf sein anderes Ende fortschreitend flexibler wird. Gemäß einer erfindungsgemäßen Konstruktion wird diese variable Steifigkeit entweder durch Änderung der Dicke des Einlagenaufbaus erzielt, so daß dieser im Bereich, wo größere Steifigkeit erforderlich ist, dicker ist, oder durch Verwendung unterschiedlicher Breiten des ersten und des zweiten Materials in dem Einlagenaufbau, indem das Verhältnis der Breite des weniger flexiblen Materials zur Breite des flexibleren Materials in den Bereichen, in denen größere Steifigkeit erforderlich ist, größer ist. Ebenfalls kann eine Kombination aus der Änderung der radialen Stärke und der Änderung des axialen Breitenverhältnisses Verwendung finden.

In F i g. 3 ist ein spezielles Beispiel eines Schlauchs dargestellt, bei dem beide Wege zur Erzielung einer sich ändernden Steifigkeit angewendet sind. Der Schlauch enthält eine Inneneinlage 26 aus Nitrilkautschuk, eine Schicht 27 aus Gewebe und dann 4 Schichten 28 bis 31 aus Metalldrahtverstärkung.

Über die ersten 3,05 m vom Ende 32 des Schlauchs wird dann ein Streifen aus hartem Kautschuk 33 mit einer Shore-A-Härte von etwa 80° (mit einem Steigungswinkel von etwa 80°) gewickelt, der in axialer Richtung eine Breite von 12,7 cm und in radialer Richtung eine Dicke von 2,54 cm aufweist, wobei benachbarte Windungen des Streifens ohne Zwischenraum stumpf aneinandergefügt sind. Über die nächsten 1,53 m des Schlauchs wird ein 12,7 cm breiter und 2,22 cm dicker Streifen des harten Kautschuks 33 gewickelt, wobei zwischen benachbarten Windungen ein 0,635 cm breiter Spalt verbleibt, in den ein 0,635 cm breiter und 2,54 cm dicker Streifen aus flexiblerem weichem Kautschuk 34 gewickelt wird, der eine Shore-A-Härte von etwa 45° besitzt. Auf den nächsten 1,53 m ist der Streifen aus hartem Kautschuk 33 12,7 cm breit und 1,91 cm dick, während der dazwischenliegende Streifen aus weichem Kautschuk 34 1,27 cm und 2,22 cm dick ist; auf den nächsten 1,53 m ist der Streifen aus hartem Kautschuk 33 12,7 cm breit und 1,59 cm dick und der dazwischenliegende Streifen aus dem weichen ίο Kautschuk 34 1,91 cm breit und 1,91 cm dick; schließlich ist der Streifen aus hartem Kautschuk 33 auf den letzten

1.53 m 12,7 cm breit und 1,27 cm dick, während der dazwischenliegende Streifen aus weichem Kautschuk 34

2.54 cm breit und 1,59 cm dick ist Auf diese Weise nimmt die radiale Stärke der harten Kautschukschicht 33 in den 5 Zonen fortschreitend in den Stufen 2,54,2,22, 1,91, 1,59 und 1,27 ab, wobei das Verhältnis der Breite des harten Kautschuks 33 zur Breite des weichen Kautschuks 34 in den 5 Zonen ebenfalls fortschreitend

ίο in den Stufen 5:0,5:1/4,5:1/2,5:3/4 und 5:1 abnimmt. Die Biegsamkeit des Schlauchs nimmt somit von dessen einem Ende zu dessen anderem Ende zu.

Auf die Abschnitte aus hartem Kautschuk in dieser Schicht werden dann 4 Lagen aus Polyesterfadengewebe 35 gewickelt, wobei die Fäden mit im wesentlichen demselben Steigungswinkel wie der Streifen aus hartem Kautschuk verlaufen. Auf den Schichtabschnitten aus weichem Kautschuk sind keine Fäden vorgesehen, so daß die Fäden auf den Abschnitten aus hartem Kautschuk die Schlauchoberfläche in diametraler Richtung im wesentlichen glätten, da die Abschnitte aus weichem Kautschuk in radialer Richtung dicker als die Abschnitte aus hartem Kautschuk sind. Auf die Polyesterfäden und den weichen Kautschuk wird dann

eine Deckschicht 36 aus Styrol-Butadien-Kautschuk aufgebracht, wonach der Schlauch auf herkömmliche Weise gewickelt werden kann und die Härtung vollendet werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Saug- und Austragsschlauch mit einem schlauchförmigen Träger, der eine Mehrzahl von Lagen verstärkender Fäden aufweist, die innerhalb jeder Lage parallel zueinander verlaufen und diejenigen jeder nächsten benachbarten Lage kreuzen, mit einer äußeren Deckschicht sowie einer zwischen Träger und Deckschicht vorgesehenen Mehrzahl von in axialer Richtung einander ringförmigen oder schraubengangförmig abwechselnden Abschnitten aus einem ersten faserhaltigen Verstärkungsmaterial und einem die Schlauchflexibilität weitgehend beeinflussende biegsameren, elastomeren zweiten Material, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsmaterialabschnitte (9, 11) durch eine Faserverstärkungsschicht (11) aus einer Mehrzahl von Faserlagen über einem gegenüber dem zweiten Material weniger biegsamen ersten Material mit einer Shore-A-Härte von etwa 70° bis etwa 90° gebildet werden, wobei das Fasermaterial einen Zugmodul aufweist, der größer als 50 g je Denier ist

2. Schlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial einen Zugmodul von mehr als 90 g je Denier besitzt.

3. Schlauch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial aus einem Polyamid, Polyaramid, Polyolefin und Polybenzimidazol oder aus Modacryl (modifizierte Acrylharze), Graphit, Kohlenstoff und Metall oder aus Polyesterendlosfasern besteht

4. Schlauch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern jeweils parallel zur Wickelrichtung der ring- oder schraubengangförmigen Abschnitte verlaufen, wobei die schraubengangförmigen Streifen mit einem Wicklungswinkel in bezug auf die Schlauchachse von mehr als 70° gewickelt sind.

5. Schlauch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die axiale Breite der Abschnitte (9) aus dem ersten Material vorzugsweise um das drei- bis sechsfache größer als die der Abschnitte (10) aus dem zweiten Material ist.

6. Schlauch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine von einem Schlauchende zum anderen kontinuierlich verlaufende Änderung der radialen Stärke der Abschnitte (9) aus dem ersten Material oder des Verhältnisses der axialen Breite des ersten Materials zu der des zweiteti Materials.