DE2424665C3

DE2424665C3 - Druckschlauch mit Verstärkungseinlagen

Info

Publication number: DE2424665C3
Application number: DE2424665A
Authority: DE
Inventors: Eduard 3500 Kassel Leichsenring
Original assignee: Aeroquip GmbH
Current assignee: Aeroquip GmbH
Priority date: 1974-05-21
Filing date: 1974-05-21
Publication date: 1981-10-08
Also published as: JPS51111915A; DE2424665B2; ES434516A1; IN144384B; GB1510874A; IT1031325B; BR7502788A; NL178347C; DE2424665A1; NL7500910A; FR2272321A1; BE826905A; ZA753145B; FR2272321B1; SE7500477L; NL178347B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckschlauch mit Innenseele und Außenmantel aus Gummi oder gummiähnlichem Kunststoff und mit parallelen Verstärkungseinlagen. die vorzugsweise paarweise um die Innenseele im entgegengesetzten Sinn schraubengangförmig gewickelt sind und wobei die Schraubengangwindungen jeder Verstärkungseinlage einen Winkel der Schlauchlängsachse bilden, der in sämtlichen Verstär- " kungseinlagen übereinstimmt und mit der Schlauchlängsachse einen Winkel von 50—60° einschließt.

Ein derartiger Druckschlauch ist aus der US-PS 04 461 bekannt. Sämtliche Verstärkungseinlagen sind im gleichen Winkel gewickelt, für den ein Winkelbereich «0 von 50—60° oder sogar von 40—70° angegeben wird. Ziel dieser Maßnahme ist es, den Schlauch so zu gestalten, daß er sich bei Belastung wie eine Einheit verhält, wobei sich die verschiedenen Verstärkungseinlagen wie eine Einheit bewegen sollen. Bei einer solchen '>"> Konstruktion ist klar, daß die Bedeckung der äußeren Verstärkungseinlagen geringer ist als die durch die inneren Verstärkungseinlagen erzielte Bedeckung, so daß auf keinen Fall eine gleichmäßig anteilige Verteilung der Betriebsbelastung auf die einzelnen Verstärkungseinlagen damit erreichbar ist.

Nach der DE-OS 18 15 507 ist die für die Dimensionierung von dünnwandigen Rohren gültige Kesselformel auf die Berechnung von Verstärkungseinlagen von Druckschläuchen bereits angewendet worden, bei denen der etwa im neutralen Bereich liegende Wicklungswinkel von zwei aufeinanderfolgenden gegenläufig gewendelten Verstärkungseinlagen mit der Schlauchlängsachse um 2—4° differiert Bei Druckbelastung solcher Schläuche wurde jedoch festgestellt, daß sich die Verstärkungseinlagen verschiedenen Durchmessers relativ zueinander verdrehen und sich in verschiedenem Maße dehnen.

Aus der DE-PS 16 50 142 ist ein Druckschlauch bekannt, der mehrere aus parallelen Fadenlagen bestehende Verstärkungseinlagen aufweist, wobei die Fäden der einzelnen Lagen identischen Durchmesser besitzen und die einzelnen Fadenlagen mit unterschiedlichem Wickelwinkel die Innenseele umlaufen. Dabei v/erden die abweichenden Winkel der Fadenlagen so gewählt, daß die Länge der Fäden pro Windung in den einzelnen Lagen übereinstimmt und daß der mittlere Wicklungswinkel aller Lagen im neutralen Bereich liegt Bei dieser Konstruktion ist es nachteilig, daß sich die einzelnen Fadenlagen der Verstärkungseinlagen bei Druckbeanspruchung des Schlauches unterschiedlich gegeneinander bewegen. Es ist bekannt, daß eine Schlauchlängung oder Schlauchkürzung dann vermieden wird, wenn die Fadenlage im neutralen Winkel, der etwa 55° beträgt, gewickelt wird. Bei kleinerem Wickelwinkel und Druckbeanspruchung wird der Schlauch bzw. die Fadenlage kurzer. Bei größerem Wickelwinkel, als dem neutralen Winkel entspricht, tritt bei Druckbeanspruchung eine Längung des Schlauches auf. Werden nun die einzelnen Fadenlagen mit unterschiedlichem Wickelwinkei gewickelt, so tritt Reibung zwischen den einzelnen Verstärkungseinlagen im Bereich der Vulkanisationszwische/'schichten auf, die die Lebensdauer des Druckschlauches erheblich beeinträchtigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine im wesentlichen gleichmäßige anteilige Verteilung der Betriebsbelastung auf die einzelnen Verstärkungseinlagen bzw. Verstärkungseinlagen-Paare sicherzustellen.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem Druckschiauch der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht, daß die Fäden unterschiedlicher Verstärkungseinlagen oder Verstärkungseinlagen-Paare von innen nach außen eine entsprechend dem Ergebnis aus der Einzelrohrberechnung wachsende Festigkeit besitzen, wobei das Material, die Durchmesser und/oder die Anzahl der Fäden der einzelnen Verstärkungseinlagen oder Verstärkungseinlagen-Paare untereinander variierbar sind.

Da sämtliche Fadenlagen im identischen Winkel gewickelt sind, kann auch keine Relativbewegung zwischen den Fadenlagen auftreten, so daß hier die Reibung vermieden wird. Es ist die Möglichkeit gegeben, insbesondere im neutralen Winkel oder etwa im neutralen Winkel zu wickeln, so daß auch die für besondere Anwendungsfälle besonders nachteilige Schlauchlängung oder -kürzung vermieden wird.

Durch die Ausbildung der Fäden der Verstärkungseinlagen oder Verstärkungseinlagen-Paare mit von innen nach außen wachsender Festigkeit entsprechend dem Ergebnis aus der Einzelrohrberechnung ist die Möglichkeit geschaffen, die Betriebsbc'astung gleich-

mäßiger auf die einzelnen Fadenlagen zu verteilen. Die Festigkeit einer Fadenlage oder eines Fadenlagen-Paares wird im wesentlichen durch das Material der verwendeten Fäden, deren Durchmesser und der Anzahl der Fäden pro Verstärkungseinlage bestimmt. Durch die gleichmäßigere Aufteilung der Betriebsbelastung auf die einzelnen Verstärkungseinlagen erhöht sich die Lebensdauer derartiger Druckschläuche, insbesondere bei pulsierender Beanspruchung. Bei gegebenem Material kann auf diese Weise der durch ι ο eine Verstärkungseinlage gebildete Querschnitt jeweils konstruktiv gewählt werden, wobei entweder nur der Durchmesser oder aber die Anzahl der Fäden oder aber beide Einflußgrößen in den einzelnen Verstärkungslagen oder Verstärkungseinlagen-Paaren variiert werden, is Bei Fäden aus Material gleicher Eigenschaften sind von innen nach außen pro Verstärkungseinlage oder Verstärkungseinlagen-Paar Fäden mit wachsendem Durchmesser vorgesehen.

Bei Fäden aus Material mit unterschiedlichen Eigenschaften sind von innen nach außen pro Verstärkungseinlage oder Versiärkungseinlagen-Paar Fäden aus Material abnehmender Bruchdehnung bei dynamischer Belastung vorgesehen.

Es können Fäden aus Draht, aus textlien Stoffen od. dgl. eingesetzt werden. In der Regel werden die Fäden in den einzelnen Verstärkungseinlagen aus identischem Material bestehen, wobei insbesondere durch den variablen Durchmesser ein Einfluß auf die Bruchdehnung genommen wird, und zwar derart, daß die inneren Lagen eine vergleichsweise höhere zulässige Dehnung aufnehmen können und sich an den äußeren Lagen abstützen, so daß die Beanspruchung in allen Verstärkungseinlagen etwa gleich wird. Bei der Konstruktion nach der Erfindung wird unter Umständen ein Schlauch geschaffen, dessen Berstdruck gegenüber Schläuchen aus dem Stand der Technik vergleichsweise kleiner, dessen Lebensdauer aber ganz erheblich größer ist Da der Berstdruck insbesondere bei dynamischer Beanspruchung keine wesentliche Eigenschaft eines Schlauches ist, ist dieser Nachteil gegenüber der erhöhten Lebensdauer vernachlässigbar. Es ist aber auch möglich, daß die Fäden der einzelnen Verstärkungseinlagen oder Verstärkungseinlagen-Paare aus Material mit unterschiedlichen Eigenschaften bestehen, wobei von innen nach außen Material abnehmender Bruchdehnung bei dynamischer Belastung vorgesehen ist. Es wird dabei im wesentlichen immer identisches Material, beispielsweise Draht, eingesetzt. Nur bestehen die Drähte der einzelnen Lagen aus unterschiedlichen Drahtsorten, wobei die Drahtfäden der inneren Lagen eine vergleichsweise größere Bruchdehnung aufweisen sollen, damit hier größere zulässige Dehnungen aufgenommen werden können und eine gleichmäßige Belastung der einzelnen ■>■> Verstärkungseinlagen erfolgt.

In besonders vorteilhafter Ausführungsform sind die von innen nach außen aufeinanderfolgenden Verstärkungseinlagen derart paarweise zusammengefaßt, daß in jedem zusammengefaßten Verstärkungseinlagen- bo Paar der Durchmesser der Fäden konstant ist und die Fadenanzahl wächst. Bekanntlich werden die beiden Lagen eines Fadenlagen-Paares mit umgekehrtem Drehsinn um die Innenseele herumgewickelt.

Eine besonders hohe Lebensdauer des Druckschlau- h", ches ergibt sich dann, wenn als gemeinsamer Winkel der Fäden sämtlicher Lagen etwa der neutrale Winkel gewählt ist.

Die Erfindung wird anhand einiger Beispiele weiter beschrieben, Die Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Ansicht auf die einzelnen Versiärkungseinlagen eines vierlagigen Druckschlauches,

F i g. 2 einen Ausschnitt aus einem Querschnitt zweier von innen nach außen aufeinanderfolgender Verstärkungseinlagenelemente und

F i g. 3 eine ähnliche Darstellung wie F i g. Z

Der Druckschlauch gemäß F i g. 1 besteht aus einer Innenseele 1 und vier Fadenlagen 2,3,4,5 sowie einem Außenmantel 6. Zwischen den einzelnen Fadenlagen befinden sich üblicherweise noch Vulkanisationsschichten, die aus Übersichtlichkeitsgründen hier nicht dargestellt sind. Jede Fadenlage 2 bis 5 besteht aus einer gewissen Anzahl von Fäden, beispielsweise aus Draht, die in einem bestimmten Wickelwinkel 7 zur Schlauchlängsachse 8 um die Innenseele bzw. um Vulkanisationsschichten vorangehender Fadenlagen herumgewickelt sind. Wie ersichtlich, sind sämtliche Fadenlagen im identischen Wickelwinkel, vorzugsweise im neutralen Wickelwinkel gewickelt. Die Fäden de ·. Lagen wechseln in ihrer Umiaufrichtung jeweils ab, so 'laß auf eine linksumlaufende Fadenlage eine rechtsumlaufende Fadenlage folgt und umgekehrt.

Die einzelnen Fadenlagen werden im allgemeinen nur in gerader Anzahl angeordnet, so daß sich zwei unmittelbar aufeinanderfolgende Fadenlagen, beispielsweise die Fadenlagen 2 und 3, zu einem Fadenlagenpaar zusammenfassen lassen. Auf diese Weise werden zweibis sechslagige Druckschläuche gebildet.

Die Konstruktion des Druckschlauches wird nun so durchgeführt, daß jede Verstärkungseinlage entsprechend der durch sie aufzunehmenden Belastung getrennt berechnet wird. Sie wird als ein einzelnes Rohr berechnet Das Ergebnis dieser Rechnung muß nun derart berücksichtigt werden, daß bei einem entsprechenden Material der Fadendurchmesser und die Fadenanzahl, also damit der Flächenquerschnitt festgelegt wird. Dabei handelt es sich um den Flächenijuerschnitt in einer Verstärkungseinlage. Es versteht sich, daß zu einem Material mit anderen Festigkeitseigenschai.en ein anderer Flächenquerschnitt gehört. Da die einzelnen Verstärkungseinlagen auf einem jeweils unterschiedlichen mittleren Durchmesser gewickelt werden, ergibt sich von innen nach außen bei Verwendung von Material konstanter Eigenschaften ein jeweils größerer erforderlicher Flächenquerschnitt, um identische Belastungsanteile in den einzelnen Lagen aufzunehmen. Dieser sich jeweils in den einzelnen Lagen bei einem bestimmten Material ergebenden erforderlichen Flächenquerschnitt wird dann getrennt für jede Lage aufgeteilt, und zwar durch die Wahl des Durchmessers und der Fadenanzahl pro Verstärkungseinlage. Fa wird sich beispielsweise empfehlen, den Durchmesser innerhalb eines Fadenlagenpaares nicht zu variieren, sondern lediglich in der äußeren Lage die Fadenanzahl zu erhöhen. In den Fig.2 und 3 sind die beiden Möglichkeiten, die auch kombiniert angewendet werden können, jeweils getrennt dargestellt. Gemäß Fig.2 finden in zi,ei aufeinanderfolgenden Verstärkungseinlagen Fäden mit identischem Durchmesser Verwendung, wobei die Fadenanzahl in der äußeren Lage erhöht ist. Gemäß Fig.3 ist die Fadenanzahl beibehalten und der Durchmesser in der äußeren Lage entsprechend größer gewählt. Dies gilt jeweils für ein bestimmtes Material. Variier: auch noch das Material der Fäden von Lage zu Lage oder von Verstärkungseinlagen-Paar zu Verstärkungseinlagen-Paar, dann erge-

ben sich die entsprechenden Verhältnisse.

In der Regel wird der Durchmesser der Fäden von innen nach außen wachsen, und zwar vorzugsweise jeweils von Verstärkungseinlagen-Paar zu Verstärkungseinlagen-Paar. Auf diese Weise wird selbst bei identischem Materialeinsatz in den Innenlagen eine größere zulässige Dehnung erzielt werden, die ausgenutzt wird, damit sich diese Verstärkungseinlagen an die äußeren Verstärkungseinlagen anlegen bzw. auf diesen abstützen. Somit wird eine gleichmäßigere Belastung der einzelnen Verstärkungseinlagen erreicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Druckscblauch mit Innenseele und Außenmante| aus G ummi oder gummiähnliehem Kunststoff und mit parallelen Verstärkungseinlage^ die vorzugsweise paarweise um die Innensele in entgegengesetztem Sinn sebraubengangförmig gewickelt sind und wobei die Schraubengangwindungen jeder Verstärkungseinlage einen Winkel mit der Schlauchlängsachse bilden, der in sämtlichen Verstärkungseinlagen übereinstimmt und mit der Schlauchlängsachse einen Winkel von 50—60° einschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden unterschiedlicher Verstärkungseinlagen oder Ver- is stärkungseinlagen-Paare von innen nach außen eine entsprechend dem Ergebnis aus der Einzelrohrberechnung wachsende Festigkeit besitzen, wobei das Material, die Durchmesser und/oder die Anzahl der Fäden der einzelnen Verstärkungseinlagen oder Verstärkungstinlagen-Paare untereinander variierbar sind.

2. Druckschlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Fäden aus Material gleicher Eigenschaften von innen nach außen pro Verstärkungseinlage oder Verstärkungseinlagen-Paar Fäden mit wachsendem Durchmesser vorgesehen sind.

3. Druckschiauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Fäden aus Material mit unterschiedlichen Eigenschaften von innen nach außen pro Verstärkungseinlage oder Verstärkungseinlagen-Paar Fäden aus Material abnehmender Bruchdehnung bei dynamischer Belastung vorgesehen sind.

4. Druckschlauch nach Kncpruch 1 bis 3, dadurch -15 gekennzeichnet, daß von innen na., α süßen aufeinanderfolgende Verstärkungseinlagen derart paarweise zusammengefaßt sind, daß in jedem zusammengefaßten Verstärkungseinlagen-Paar der Durchmesser der Fäden konstant ist und die Fadenanzahl wächst. ■")

5. Druckschlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als gemeinsamer Winkel (7) der Fäden sämtlicher Lagen etwa der neutrale Winkel gewählt ist.

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