DE2420753B2

DE2420753B2 - Elektrisch leitfähiger Schlauch

Info

Publication number: DE2420753B2
Application number: DE19742420753
Authority: DE
Inventors: Karlheinz 2000 Hamburg Ehlers; Horst Dipl.-Chem. Dr. 3540 Korbach Sempf
Original assignee: Continental Gummi Werke AG
Current assignee: Continental AG
Priority date: 1974-04-29
Filing date: 1974-04-29
Publication date: 1978-05-24
Also published as: FR2269018A1; GB1505888A; DE2420753A1; IT1037652B; FR2269018B3; DE2420753C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektrisch leitfähige Schläuche insbesondere zum Durchleiten von Treibstoffen in Betankungsanlagen, mit in ihre Wandung eingebetteten textlien Verstärkungseinlagen und einem an diese angrenzenden Mantel aus einem elektrisch leitfähigen Gummi oder gummiähnlichen Kunststoff.

Für die Treibstoffübergabe auf Flugfeldern und in Ölhäfen oder in kleinerem Maßstab auch an den Zapfsäulen für Straßenkraftfahrzeuge ist nach den geltenden Richtlinien der zuständigen gewerblichen Berufsgenossenschaften die Verwendung elektrisch leitfähiger Schläuche vorgeschrieben, um die Gefahr von Funkenüberschlägen an den metallischen Schlaucharmaturen als Folge statischer Aufladungen auszuschließen. Zu diesem Zweck können nach bekannten Vorschlägen durchlaufende metallische Leiterelemente in Form von Einzeldrähten, Geflechten, Kabeln Litzen od. dgl. in die Schlauchwandung eingebettet und beiderseits mit den Endarmaturen verbunden werden. Die direkte metallische Stromleitung gewährleistet dabei die Einhaltung niedriger Widerstandswerte praktisch unabhängig von der Schlauchlänge. Andererseits kann sich die erwünschte gute Leitfähigkeit aber auch nachteilig auswirken, wenn die Möglichkeit zu Berührungen mit Fremdstromquellen besteht und unter Umständen Starkstrom in die Schlauchleitung übertritt. Wie die Erfahrung gezeigt hat, können die dünnen Leiterelemente sich unter der Wirkung der Stromwärme dann so erhitzen, daß sie die Schlauchwandung durchbrennen und den geförderten Treibstoff ausfließen lassen und entzünden. Dies gilt auch für den Fall, daß der Kontakt der durchlaufenden metallischen Leiter zu den Anschlußarmaturen über den nur schwach leitfähigen Schlauch-Aulien- bzw. Innenmantel hergestellt wird. Ganz im Gegensatz zu der bisher vorherrschenden Meinung ist es daher anzustreben, den Durchgangswiderstand von Betankungsschläuchen nicht möglichst weit zu senken, sondern vielmehr einen für starke Fremdströme undurchlässigen Mindestwiderstand nicht zu unterschreiten. Nach neueren, auf diesen Erkenntnissen fußenden Sicherheitsvorschriften wird für auf Flugfeldern oder auch in der näheren Umgebung elektrischer Bahnen und anderer Starkstrom-Anlagen eingesetzte Betankungsschläuche schon auf einen Abschnitt von 1 m Länge eine Mindestwiderstand von \0* Ohm gefordert. Das bedeutet aber ein grundsätzliches Verbot metallischer Einlagen gleich welcher Art in solchen Schläuchen. Da Lösungen in dieser Richtung nur noch mit Hilfe von Halbleitern zu verwirklichen

lü sind, zwingt die Erfüllung der verschärften Sicherheits-Bestimmungen zur vollständigen Abkehr von den bisher geltenden Vorstellungen.

Es ist möglich und auch schon - beispielsweise mit der deutschen Patentschrift 9 47 127 — vorgeschlagen

is worden, den Gummi der Schlauchwandung durch Zumischen von Ruß, Metallpulver, Metalioxiden oder anderen losen Teilchen in feiner Verteilung stromleitend zu machen. Die nach diesem Verfahren erreichbaren Leitwerte sind aber begrenzt und können nicht beliebig gesteigert werden, weil der Gummi mit höherem ivlischungsanteil solcher leitfähigen Teilchen verstrammt und die daraus hergestellten Schläuche für den Gebrauch zu hart und biegesteif ausfallen und zur Brüchigkeit neigen. Wenn es auch gelingt, den

2^r> vorgeschriebenen Durchgangswiderstand von 10⁶ Ohm als Anfangswert einzuhalten, so hat sich doch gezeigt, daß dieser Wert durch Quellung des elasiomeren Schlauchwerkstoffes unter dem Einfluß der durchströmenden Flüssigkeiten, wobei die Rußverkettung als

jo Folge von Molekülverschiebung aufbricht, schon nach verhältnismäßig kurzer Gebrauchsdauer überschritten und damit die ordnungsgemäße Stromableitung in Frage gestellt wird. Da vor allem der Innengummi der Betankungsschläuche besonders auslaugungsfest sein

i^r> muß, verbietet sich das Einlagern von Ruß in dieser Wandungszone schon von vornherein. Andererseits kann aber auch der Außengummi nicht allzuviel Rußanteile enthalten, weil er infolge unvermeidlicher häufiger Berührung mit ölen und anderen Schmierstoffen starker Quellung unterliegt und sein Widerstand bis zum Tausendfachen des Wertes im trockenen Zustand ansteigen kann.

Als weiterer erschwerender Umstand für die Erfüllung der behördlichen Auflagen kommt die oft

■»> unterschiedliche Längenbemessung der Schläuche hinzu. Wenn sich ein Widerstandswert zwischen 10⁴ und 10⁶ Ohm für einen vergleichsweise kurzen Schlauch von etwa 3 bis 5 m Länge noch einstellen und auch für längere Zeit einhalten läßt, so versagt die gleiche Konstruktion aber für Schlauchlängen von 30 m oder darüber und könnte in diesen Größenordnungen nicht mehr die vorgeschriebenen Mindestleitwerte erbringen. Umgekehrt wäre es nicht möglich, eine mit dem vorgeschriebenen Widerstandswert hergestellte länge-

^r>^r> re Schlauchleitung wesentlich zu verkürzen oder in getrennten Teilstücken zu verwenden, ohne damit gleichzeitig den Widerstand in unzulässigem Maße zu senken.

Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, die

ω) elektrische Leitfähigkeit von Treibstoff fördernden Schläuchen ohne jede Verwendung metallischer Elemente auf einen definierten engen Toleranzbereich zwischen 10⁴ und 10* Ohm einzustellen und unabhängig von der Schlauchlänge, von Quellungserscheinungen

""> und anderen Gebrauchseinwirkungen über die gesamte Lebensdauer des jeweiligen Schlauches innerhalb dieser Grenzwerte zu halten. Zum Lösen dieser Aufgabe wird — ausgehend von Schläuchen der eingangs geschilder-

ten Art — gemäß der Erfindung eine mit den Verstärkungseiniagen haftend verbundene durchlaufende Zwischenschicht aus einem elektrisch leitfähigen Elastomer mit im Vergleich zu dem Mantel wesentlich niedrigerem elektrischen Durchgangswiderstand und extrem dünner Schichtstärke vorgesehen. Die beispielsweise aus einer mit Ruß hochgefüllten Gummimischung mit einer etwa der Fadenstärke der Einlagen entsprechenden Schichtstärke hergestellte Zwischenschicht kann einen elektrischen Durchgangswiderstand in einer Größenordnung zwischen 10¹ und 10² gegenüber dem des Außen- und/oder des Innenmantels von einer etwa 10⁴ Ohm- cm entsprechenden Größenordnung aufweisen.

Das leitende Element in den erfindungsgemäßen Schläuchen ist von der extrem dünnen Zwischenschicht als Bindeglied zwischen den textlien Einlagin und dem Außengummi gebildet, wobei die haftende Verbindung mit den Einlagen eine wesentliche Voraussetzung für das Eintreten der erstrebten Wirkung ist. Die Gesamtleitfähigkeit bzw. der Widerstandswert ist mit der Zusammensetzung des Schichtwerkstoffes unter Berücksichtigung der in Frage kommenden Umfangslänge des Schlauchquerschnittes sehr genau einzustellen. Die unvermeidlich hohe Härte der Zwischenschicht bleibt angesichts ihrer filmartigen, einem hauchdünnen Aufstrich vergleichbaren geringen Schichtstärke ohne Rückwirkung auf das Biegeverhalten des fertigen Schlauches, und da sie stoffschlüssig an die Fäden der Verstärkungseinlagen gebunden ist, sind ihren Molekühlen Verschiebungen gegeneinander weitgehend verwehrt. Dies schützt sie vor mechanischen Überdehnungen und der Gefahr unbemerkter Unterbrechungen. Die zwangsläufig sich einstellende enge Anpassung der Zwischenschicht an die Struktur der Verstärkungseinlagen verleiht ihr noch dazu einen von der glattzylinderischen Form abweichenden welligen Verlauf, der sich günstig auf ihre Geschmeidigkeit und ihr Biegeverhalten auswirkt.

Die anfänglich eingestellte Leitfähigkeit bleibt unbeeinflußt von Einwirkungen des geförderten Mediums und von Quellungserscheinungen in anderen Bereichen der Schlauchwandung. Sie läßt sich auch für alle vorkommenden Längenabmessungen innerhalb des verfügbaren Toleranzbereiches halten, so daß von einem Schlauch größerer Länge, beispielsweise in der Größenordnung von 30 bis 40 m, und einem geforderten Durchgangswiderstand zwischen 10⁴ und 10⁶ Ohm ein wesentlich kürzeres Teilstück abgetrennt und ebenfalls mit einem Widerstandswert innerhalb dieser Grenzen sofort in Gebrauch genommen werden kann. Das Einbinden der Schlauchenden erfordert weder besondere Geschicklichkeit noch über das übliche hinausgehenden Aufwand. Die Unterbringung der leitenden Zwischenschicht im Innern des Schlauchquerschnittes wirkt sich dabei als Schutzmaßnahme aus; denn das Vorhandensein sowohl des Außen- als auch des Innengummis schließt in jedem Falle die gefährliche Möglichkeit aus, einen Anschluß mit zu niedrigem Übergangswiderstand herzustellen. Wenn der Außengummi eine im Vergleich zu der Zwischenschicht auf den Verstärkungseinlagen wesentlich geringere elektrische Leitfähigkeit aufweist, wird die elektrische Halbleiterverbindung ohne weiteres Zutun mit dem Aufschieben der metallischen Außenararr.turen hergestellt. In ähnlicher Weise könnte stattdessen der Innengummi schwach leitfähig hergestellt sein, wenn beispielsweise der Außengummi eine besondere Färbung aufweisen soll oder aus anderen Gründen nicht leitfähig ausgebildet werden kann.

Die Leitfähigkeit der Zwischenschicht kann ohne

ίο Rücksicht auf die Werkstoff härte und ihr mechanisches Verhalten allein auf die elektrischen Belange ausgerichtet werden. Zum Einbringen in den Schichtenaufbau der Schlauchwandung können je nach den vorhandenen Betriebseinrichtungen verschiedene Verfahren angewandt werden. So ist es beispielsweise möglich, die Zwischenschicht in einer Strangpresse zu bilden und unmittelbar auf den umflochtenen oder umklöppelten Schlauchrohling aufzuspritzen. Wahlweise könnte sie aber auch stattdessen in Lösungsform aufgestrichen, als Folienstreifen oder -band wendelig gewickelt oder auf die Innenseite des in Plattenform vorliegenden Außengummis aufdoubliert und mit diesem zusammen auf den Schlauchrohling aufgebracht werden. An ein bestimmtes Verfahren ist die Erfindung nicht gebunden. Wenn

2^r> die mit dem Rußanteil in der Mischung sehr stark ansteigende Härte sonst auch eine Grenze setzte, so kann diese mit der erfindungsgemäßen Ausbildung einmal durch die extrem dünne Schichtstärke und zum anderen durch die haftende Bindung unmittelbar an die äußeren Fäden der Verstärkungseinlagen praktisch außer acht gelassen werden. Die Erfindung ertullt daher in vollkommenem Maße die von den ölgesellschaften der ganzen Erde vertretenden Forderungen nach größtmöglicher Sicherheit und Ausschaltung aller

ü Gefahrenquellen in der Behandlung flüssiger Treibstoffe.

Neben ihren elektrischen Eigenschaften wirkt sich die Zwischenschicht auch festigkeitsmäßig vorteilhaft aus, indem sie aufgrund ihrer höheren Härte den Schlauch

■to gegen Zusammenfallen bei Unterdruckbeanspruchungen versteift. Die höhere Scheiteldruckfestigkeit erlaubt es aber, bei gleicher Wandstärke die Saugleistung zu erhöhen oder bei gleicher Saugleistung die Wandstärke zu vermindern, was wiederum Kostensenkungen in der

■!> Herstellung und Gewichtseinsparungen zur Folge hat.

Da Betankungsschläuche im Gebrauch vorwiegend von Hand bewegt werden müssen, kommt den hierauf hinzielenden Erleichterungen besondere Bedeutung zu.

Die Erfindung ist nicht auf Betankungsschläuche

W beschränkt, sondern mit Vorteil in allen solchen Fällen anwendbar, in denen eine mehr oder weniger ausgeprägte elektrische Leitfähigkeit bei gleichzeitigem Verzicht auf metallischen Einlagen gefordert wird. So hat sich beispielsweise bei der Förderung von

« Flüssiggasen gezeigt, daß aus der Reaktion der in die Schlauchwandung eindiffundierenden Flüssigkeiten, Ammoniak od. dgl. mit den metallischen Leitern Salze gebildet werden, die ihrerseits die Fasern der Verstärkungseinlagen angreifen und in der Folge zu Zerstörun-

Wi gen des Schlauches führen können. Dieser Gefahr wird mit dem Einsatz der erfindungsgemäßen Schläuche begegnet.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrisch leitfähiger Schlauch insbesondere zum Durchleiten von Treibstoffen in Betankungsanlagen, mit in seine Wandung eingebetteten textlien Verstärkungseinlagen und einem an diese angrenzenden Mantel aus einem elektrisch leitfähigen Gummi oder gummiähnlichen Kunststoff, gekennzeichnet durch eine mit den Verstärkungseinlagen haftend verbundene durchlaufende Zwischenschicht aus einem elektrisch leitfähigen Elastomer mit im Vergleich zu dem Mantel wesentlich niedrigeren elektrischen Durchgangswiderstand und extrem dünner Schichtstärke.

2. Schlauch nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Durchgangswiderstand der Zwischenschicht eine Größenordnung zwischen 10' und 10² und der des Mantels eine Größenordnung von 10⁴ Ohm- cm aufweist.

3. Schlauch nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einer mit Ruß hochgefüllten Gummimischung hergestellte Zwischenschicht eine höchstens der Fadenstärke der Einlagen entsprechende Schichtstärke aufweist.