DE2633801C2 - Biegsamer Schlauch - Google Patents

Description

Aus der DE-OS 20 62418 sind Schläuche mit einem Durchmesser von 700 mm und mehr bekannt, deren Armierung aus zwei Decken oder Deckenpaaren besteht, die voneinander durch eine Kautschukschicht von beträchtlicher Dicke getrennt sind. Die in einem Winkel von etwa 80" gelegten Metallkabel der Armierungsdekken weisen eine beträchtliche Kompressionsbeständigkeit bei geringer Dehnung auf. Diese Schläuche sind beständig gegen Unterdruck und sind auch in geringem Maße biegbar. Sie sind jedoch nicht brauchbar bei höheren Innendrücken und Zugbeanspruchungen.

Die Aufgabe gemäß der Erfindung besteht darin, Schläuche für den Flüssigkeitstransport unter hohem Druck (20 bar und mehr) bei beträchtlichen Durchmessern von 500 mm und mehr, ohne Eindellung ausreichend biegbar zu gestalten, wobei Zugspannungen in Längsrichtung und Unterdruckbeanspruchungen aufzunehmen sind.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ergibt sich aus der Anordnung der Kabel gemäß Anspruch 1.

Die Deckenpaare, die der Innenwand am nächsten liegen, haben im wesentlichen die Aufgabe, dem Schlauch die gewünschte Festigkeit gegenüber dem Druck der transportierten Flüssigkeit zu geben. Sie bestehen aus Kabeln mit hoher mechanischer Festigkeit, wobei die Kabel gegenüber Fasern nicht die Nachteile haben, sowohl die Steifigkeit des Schlauchs in Längsrichtung zu erhöhen als auch geringere Festigkeit gegenüber Biegungen und Wechselbelastungen aufzuweisen.

Die Kautschukschicht muß eine beträchtliche Dicke aufweisen, um eine Verbindung zwischen den Deckenpaaren der Armierung herzustellen oder eine leichte Bewegung der Deckenpaare gegeneinander zu ermöglichen und zusätzlich die Stauchfestigkeit des Schlauchs zu erhöhen. Ihre Dicke, die von dem Innendurchmesser des Schlauchs abhängt, beträgt ungefähr das 0,03fache, wenn der innere Durchmesser 500 mm beträgt, und das 0,05- bis 0,07fache, wenn er kleiner, beispielsweise 200 mm beträgt

Der von dieser Kautschukschicht gebildete Zylinder soll in radialer Richtung nicht zusammendrückbar sein; deshalb werden in die Kautschukschicht Metallringe, die über die ganze Länge des Schlauchs verteilt sind, eingebettet

Die Aufgabe des äußeren Deckenpaares liegt im wesentlichen darin, zusammen mit der Kautschukschicht, auf der sie liegen, und mit den inneren Deckenpaaren dem Schlauch die anderen benötigten mechanischen Eigenschaften außer der Druckfestigkeit zu geben. Diese Decken bestehen aus Kabeln, die in einem Winkel zwischen 40 und 70° angeordnet sind.

Diese Kabel bestehen aus einem Material, beispielsweise Stahl, das eine sehr hohe Bruchfestigkeit und einen hohen Dehnungsmodul aufweist, so daß einerseits die Anzahl der Deckenpaare begrenzt wird und sich andererseits eine ausreichende Zeitstandfestigkeit ergibt

Zur Verbesserung der Biegsamkeit des Schlauches in Längsrichtung bei gleichbleibender Zeitstandfestigkeit kann man die unter (3) angeführten Deckenpaare aus elastischen Kabeln herstellen, die beispielsweise eine Bruchdehnung von mindestens 4,5% aufweisen.

Der Lagenwinkel dieser Kabel, der in den verschiedenen Deckenpaaren derselbe ist, beträgt zwischen 40 und 70°. Die Biegsamkeit der Schläuche in Längsrichtung ist ungenügend, wenn die Deckenpaare aus elastischen Kabeln mit Lagenwinkeln unter 40° bestehen. Die Zugfestigkeit ist ungenügend, wenn der Lagenwinkel 70° überschreitet.

so Der Lagejiwinkel wird in Abhängigkeit der Arbeitsbedingungen des Schlauches zwischen 40 und 70° gewählt. Wenn der Schlauch beispielsweise großen Zugkräften in Längsrichtung ausgesetzt wird und wenn aus diesem Grund die Zugbeständigkeit in Längsrichtung die wichtigste Eigenschaft ist, die der Schlauch aufweisen soll, werden die Kabel in einem Winkel von etwa 40° angeordnet; wenn andererseits die Zugkräfte nicht sehr groß sind und wenn der Schlauch vor allem Biegungen und Unterdrucken standhalten soll, werden die Kabel in einem Winkel von etwa 70° angeordnet.

Die folgenden Ausführungsbeispiele, zeigen in den F i g. 1 und 2 jeweils Teilschnitte des erfindungsgemäßen Schlauchs:
Der Schlauch gemäß Fig. 1 mit einem Innendurchmesser von 400 mm soll Zugkräfte in Längsrichtung von 15,00 bis 20,00 kN aufnehmen und sehr vielen Biegungen ohne Schaden standhalten.
Seine Armierung besteht aus dem Deckeninnenpaar 1

und dem Außenpaar 2, die voneinander durch die Kautschukschicht 3 von 14 mm Dicke getrennt sind.

Das Deckenpaar 1 besteht aus Metallkabeln, die in einem Winkel von 54° angeordnet sind, wobei die mechanische Festigkeit auf einen Innendruck von etwa 20 Bar ausgelegt ist

Das Deckenpaar 2 besteht aus elastischen Metallkabeln, die in einem Winkel von 45° angeordnet sind.

In die Schicht 3 sind Metallringe 4, verteilt über die gesamte Länge des Schlauchs, eingebettet; ihr kreisförmiger Querschnitt weist einen Durchmesser von 10 mm auf.

Wenn dieser Schlauch einer Zugbeanspruchung in Längsrichtung unterworfen wird, neigt das Deckenpaar 2 dazu, sich zu verlängern und die durch diese Deckenpaare gebildete Schraubenwendel dazu, den Durchmesser des Schlauches zu vermindern; diese Durchmesserverminderung wird jedoch durch die mit Ringen 4 verstärkte Schicht 3 verhindert

Obwohl die Kabel des Deckenpaars 2 nur einen relativ geringen Winkel mit der Längsrichtung bilden, kann sich der Schlauch in geringen Radien biegen: Ein Schlauch von 8 m Länge kann zu einem Winkel von 90° ohne die geringste Tendenz zur Eindellung gebogen werden. Ferner kann er einer hohen Wechselbiegungszahl ohne Schaden unterworfen werden. Schließlich hält dieser Schlauch ohne Beschädigung Unterdrucke von über 10 Bar aus.

Obwohl der Schlauch Kräfte in Längsrichtung aushalten muß, unter deren Wirkung er die Neigung zur Dehnung besitzt, wird das Deckenpaar 2 aus elastischen Metallkabeln hergestellt. Die Erfahrung hat gezeigt, daß die auftretende Dehnung schwach ist und keinen Nachteil darstellt, daß jedoch die Biegbarkeit in Längsrichtung wie auch die Beständigkeit gegen Wechselbiegung verbessert werden.

Der gleiche Schlauch, jedoch ohne Ringe in der Schicht 3 hergestellt, kann noch Kräfte in Längsrichtung von 40,00 bis 60,00 kN aushalten.

Der Schlauch nach F i g. 2, der einen Innendurchmesser von 400 mm aufweist, ist für geringere Kräfte in Längsrichtung in der Größenordnung von 10,00 bis 20,00 kN ausgelegt, wobei aber noch ausreichend Biegewechselfestigkeit vorhanden ist.

Seine Armierung besteht aus einem inneren Deckenpaar 5 und einem äußeren Deckenpaar 6, die durch eine 22 mm starke Schicht 7 voneinander getrennt sind.

Das Deckenpaar S besteht aus Metallkabeln, die in einem Lagenwinkel von 54° angeordnet sind.

Das Deckenpaar 6 besteht aus elastischen Metallkabein, die in einem Lagenwinkel von 60° angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (5)

Patentansprüche:

1. Biegsamer Schlauch, der starken Zugkräfte ohne Verlängerung oder Verformung widersteht und der einen hohen Widerstand gegen äußeren Druck aufweist, dessen Armierung aus wenigstens zwei Lagen aus metallischen Kabeln besteht, die durch eine Kautschukschicht voneinander getrennt sind und bei dem die Kabel der inneren Lage unter einem Winkel zwischen 50 und 55° zur Schlauchlängsachse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kabel mindestens eines äußeren Deckenpaares unter einem Winkel zur Schlauchachse angeordnet sind, der von demjenigen der Kabel mindestens eines inneren Deckenpaares verschieden ist und der in Abhängigkeit vom Verwendungszweck des Schlauches zwischen 40° bei größerer Beanspruchung auf Zug als auf inneren Druck und 70° bei größerer Beanspruchung auf inneren Druck als auf Zug beträgt

2. Biegsamer Schlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kabel des äußeren Deckenpaares bzw. der äußeren Deckenpaare als elastische Kabel mit einer Bruchdehnung von mindestens 4,5% ausgebildet sind.

3. Biegsamer Schlauch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die zwischen den inneren und den äußeren Deckenpaaren befindliche Kautschukschicht feste Verstärkungsringe eingebettet sind.

4. Biegsamer Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Kabel des äußeren Deckenpaares bzw. der äußeren Deckenpaare zur Schlauchlängsachse bei größerer Beanspruchung auf Zug als auf inneren Druck zwischen etwa 40 und 50° beträgt

5. Biegsamer Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Kabel des äußeren Deckenpaares bzw. der äußeren Deckenpaare zur Schlauchlängsachse bei größerer Beanspruchung auf inneren Druck als auf Zug zwischen etwa 60 und 70° beträgt.