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Biegsamer Schlauch
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Die Erfindung betrifft einen biegsamen Schlauch, wie sie üblicherweise
aus natürlichem oder synthetischem Kautschuk oder aus plastischen Materialien hergestellt
werden, insbesondere einen Schlauch, der durch Spiralen aus Draht, Draht und Textilmaterialien
oder dergleichen oder durch eine Umhüllung aus Draht oder Draht und Textilmaterialien
verstärkt ist.
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Solche biegsamen Schläuche sind für die verschiedensten #wecke unter
Hochdruckverfahrensbedingungen geeignet, wie sie bei hydraulisch betriebenen Anlagen
in zahlreichen Fällen auftreten, ihre Kosten sind jedoch im allgemeinen sehr hoch,
da sie bei komplexen Herstellungsverfahren hergestellt werden, die in allen Fällen
folgende Stufen umfassen: Extrusion eines Rohrmaterials (wie Kautschr3t), Befestigung
des Rohres auf einem Dorn und Umwickeln mit einer Spiralwicklung oder mehreren Spiralen
aus Draht, die in ein biegsames Material
(wie Kautschuk) eingebettet
sind, Anwendung von Klebstoff, Aufbringen einer Bedeckung aus einem biegsamen Material
entweder durch Extrusion oder durch Einhüllen und Verfestigen der Anordnung in einem
Autoklaven während die Anordnung auf dem Dorn aufsitzt und von außen gehalten wird,
und schließliche Entfernung der Anordnung aus dem Autoklaven und Entfernung der
äußerlichen Halterung von dem Schlauch.
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Gegenstand der Erfindung ist ein biegsamer Schlauch, der auf eine
weniger komplexe Art hergestellt wird, während gleichzeitig sichergestellt wird,
daß der Schlauch in geeigneter Weise verstärkt wird und beispielsweise in Hochdruckanlagen
zum Einsatz kommen kann, in denen er eine technisch annehmbare Lebensdauer aufweist
und nicht nur den hohen Drücken sondern auch plötzlichen und scharfen Druckimpulsen
widerstehen kann.
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Gemäß einem Merkmal der Erfindung besteht ein biegsamer Schlauch aus
einem natürlichen oder synthetischen Kautschuk oder einem plastischen Material und
ist aus einem Basisschlauch, verstärkenden Materialien, von denen mindestens einige
aus Metall in Streifen oder Bandform bestehen, und einem Hüllenschlauch zusammengesetzt,
wobei die einzelnen Teile des Schlauches durch Induktionsheizung aneinandergebunden
worden sind.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Verfahren zur Herstellung
eines biegsamen Schlauches dadurch'gekennzeichnet, daß man zunächst einen Schlauch
aus einem elastomeren Material extrudiert, diesen Schlauch mit einem Metallfaden
oder einer bandartigen metallischen Verstärkung, die in ein damit verträgliches
elastomeres Material eingebettet ist, umhüllt, einen Hüllenschlauch aus einem verträglichen
elastomeren Material aufbringt, die auf diese Weise gebildete Anordnung durch ein
Induktionsheizungssystem führt, um sicherzustellen, daß das Material, in das die
Verstärkung eingebettet ist, durch die Wärmeübertragung von der durch Induktion
erhitzten
metallischen Verstärkung Schmelztemperatur erreicht und
den Schlauch, die Umhüllung und die Verstärkung miteinander verbindet, und das den
Schlauch aus dem Induktionsheizungssystem entfernt.
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Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beispielsweise beschrieben. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine Abbildung einer
Vorrichtung zur Herstellung eines verstärkenden Streifens zur Verwendung bei der
Schlauchherstellung, Fig. 2 eine Abbildung einer Vorrichtung zur Herstellung eines
verstärkten Schlauches, Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Ausbildung eines
verstärkten Schlauchteils im Schnitt, um den Schlauchaufbau zu zeigen und Fig. 4
eine vergrößerte Darstellung einer Ausbildung eines Verstärkungsbandes, wie es im
Schlauch von Fig. 3 angewendet wurde.
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In der nachstehenden Beschreibung wird auf die Herstellung eines Kunststoffschlauches
aus Polyvinylchlorid Bezug genommen. Die Erfindung ist natürlich nicht auf die Herstellung
von Schläuchen aus diesem Material beschränkt.
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Zur Herstellung eines verstärkten biegsamen Kunststoffschlauches wie
er in Fig. 3 gezeigt ist, wird ein Schlauch 10 aus Polyvinylchlorid extrudiert und
bildet die Innenwand des herzustellenden Schlauches. Das Verstärkungsmaterial in
Bandform, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, wird hergestellt. Es besteht aus einer Reihe
von Drähten 11, die in ein verträgliches Material 12 eingebettet
(oder
damit überzogen) sind, wobei in diesem Fall das Material 12 ebenfalls aus Polyvinylchlorid
besteht. Wie die Abbildung zeigt, umfasst das Verstärkungsband 13 vier Drähte 11,
wobei der Überzug 12 jedes Drahtes 11 an den Überzug eines benachbarten Drahtes
11 gebunden ist.
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Eine Anzahl von Verstärkungsbändern 13 ist direkt rechtsläufig um
den Schlauch 10 gewickelt, um eine schraubenförmig gewickelte erste Schicht 14 zu
bilden, in der die Steigung der Wicklung derart ist, daß die Bänder 13 aneinanderstoßen.
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Eine weitere Reihe von Verstärkungsbändern 13 wird dann in gleicher
Weise auf die erste Schicht 14 gewickelt, jedoch wird in diesem Fall in Iiinksrichtung
gewickelt, um die zweite Schicht 15 zu bilden.
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Die so erhaltene Anordnung wird dann weiter verstärkt, indem eine
Flechtschicht 16 aus Verstärkungsstreifen 13 auf die zweite Schicht 15 aufgebracht
wird. Um den Verbundkörper zu vervollständigen, wird ein Überzug oder eine Umhüllung
17 aus einem synthetischen Material, im vorliegenden Fall aus Polyvinylchlorid,
über die Anordnung extrudiert.
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Die zur Herstellung der Verstärkungsbänder 13 der Fig. 4 verwendete
Vorrichtung und des Schlauches von Fig. 3 ist jeweils in den Fig. 1 und 2 gezeigt.
Um ein Verstärkungsband 13 herzustellen, wird eine Anzahl von Drähten 11 (im vorliegenden
Fall 4) von Haspeln 18 durch ein Überzugsbad 19 geführt, in dem ein Überzug aus
Polyvinylchlorid auf die Drähte 11 aufgebracht wird.
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Die überzogenen Drähte werden dann dicht nebeneinander angeordnet,
so daß sich die Überzüge berühren, wobei sie flach angeordnet sind. Die Drahtüberzüge
werden auf diese Weise miteinander verbunden, da das Polyvinylchlorid erhärtet und
das in Fig. 4 gezeigte Band ergibt.
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Um den verstärkten Schlauch herzustellen, wird die Vorrichtung
von
Fig. 2 verwendet. Der vorher extrudierte Schlauch 10 wird von einer Zufuhrtrommel
21 über eine erste Führung 22 geführt. Diese Führung ist im Erzeigersinn drehbar
und trägt eine Montageplatte 23, auf der vier Haspeln 24 befestigt sind, die jede
einen Verstärkungsstreifen 13 tragen. Wenn die Führung 22 und die Montageplatte
23 sich drehen, werden die Verstärkungsbänder 13 schraubenförmig auf den Schlauch
10 gewickelt und bilden die erste Schicht 14. Im Abstand zu der ersten Führung 22
ist eine zweite Führung 25 angeordnet, die in Uhrzeigergegenrichtung umläuft und
eine Montageplatte 26 trägt, auf der vier Haspeln 27 befestigt sind, die Verstärkungsbänder
13 tragen, die beim Umlauf der Führung 25 bewirkt, daß die Verstärkungsbänder 13
schraubenförmig gegen die Uhrzeigerrichtung über die erste Schicht 14 gewickelt
werden und die zweite Schicht 15 bilden. Die Führungen 28 für die Verstärkungsbänder
sind zwischen den Haspeln 27 und dem Schlauch 10 angeordnet. Die Umlaufrichtung
der Führungen 22 und 25 kann gewünschtenfalls umgekehrt werden.
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Angrenzend an die zweite Führung 25 und unterhalb davon ist eine Montageplatte
29 angeordnet, auf der in nicht gezeigten Schienen in der Platte 29 eine Vielzahl
von Haspeln 30 angeordnet ist, die jede ein Verstärkungsband 13 tragen. Die Haspeln
30 werden in bekannter Weise um die Schienen getrieben, um die Verstärkungsbänder
um die zweite Schicht 15 zu winden und die dritte Schicht 16 zu bilden. Unterhalb
der Montageplatte 29 befindet sich ein Extrúderkopf 31, durch den der Polyvin;#dchloridüberzug
über die ausgewickelte Schicht 16 extrudiert werden kann.
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Unterhalb des Extruderkopfes 31 befindet sich eine Induktionsheizung
32, durch die die vereinigte Schlauchironstruktion gefiihrt wird. Die vereinigte
Schlauchkonstruktion wird durch die
Induktionsheizvorrichtung 32
mit einer solchen Geschtrindigleit geführt und die induzierte Heizwirkung der Heizvorrichtung
32 ist so gewählt, daß sichergestellt ist, daß der Überzug aus dem Polyvinylchloridmaterial
um die Drähte 11 auf Schmelztemperatur gebracht wird und dadurch die Haterialschichten
der Schlauchkonstruktion verbindet ohne daß der innere Schlauch 10 oder der Überzug
17 zerstört werden. Wenn die Schlauchkonstruktion die Induktionsheizung verläßt,
hat sie die Form eines röhrenförmigen verstärkten Schlauches.
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Ein Vorteil der Herstellung eines röhrenförmiges verstärkten Schlauches
in der vorstehend beschriebenen Art liegt darin, daß beim Überziehen jedes Drahtes
der Verstärkung mit synthetischem Material dieser Draht von seinem Nachbarn isoliert
wird. Da jeder Draht in einem Verstärkungsband die gleiche Länge hat, können sich
die Drähte nicht kreuzen was bei bekannten Verstärkungen durch ungleiche Längen
der einzelnen Drähte, die zu einem Schutzüberzug gewickelt sind, vorkommt.
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Ein gleichmäßiger Überzug durch das synthetische Material ist erfindungsgemäß
sichergestellt. Dadurch wird eine erhöhte Druckfestigkeit bei der Schlauchverwendung
erreicht, die durch die feste Einschließung der Drähte in den synthetischen Materialien
erreicht wird, die die Schwächungseffekte bei Draht verringern, wie sie bei Drahtstücken
auftreten, die bei üblichen Schlauchkonstruktionen vorliegen, wenn solche Schläuche
Druckimpulsen oder Stoßbeanspruchungen unterworfen werden.
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Bei einer Abänderung der beispielsweise beschriebenen AusführungF
form der Erfindung werden einzelne mit synthetischem Material überzogene Drähte
zur Herstellung der Schichten 14 und 15 verwendet. In diesem Fall verwendet man
vorzugsweise mehr als vier Haspeln 24 und 27 auf ihren jeweiligen Montageplatten
23 und 26. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird ein Kabel aus einer Mehrzahl
von Einzeldrähten verwendet, um die dritte Schicht 16 zu biYbn, und ein Überzugsschlauch
17 aus synthetischem Material wird über diese Kabelverstärkung aufgebracht. Auch
die derart gebildete Anordnung wird dann durch ein Induktionsheizsystem geführt,
um sicherzustellen, daß das Material, indem die Verstärkungsdrähte eingebettet sind,
durch Übertragung von Wärme aus den durch Induktion erhitzten metallischen Verstärkungsdrähten
11 Schmelztemperatur erreicht und auf diese Weise eine Bindung zwischen dem Schlauch,
überzogenem Draht und dem Überzugsmaterial hergestellt wird.
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Bei Anwendung dieser Ausführungsform der Erfindung ist es möglich,
Schläuche herzustellen ohne Dorne, Heizung von außen, Befestigungsmaterialien und
Zemente zu verwenden, wodurch das Produktionsverfahren vereinfacht wird.
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Es m1lte darauf geachtet werden, daß die Erwärmungs- und Verweilzeit
der Anordnung im Erwärmungsbereich nicht so lange ist, um einen Abbau des Materials
zu bewirken, das den inneren Schlauch 10 und den Überzug 17 bildet. Natürlich muß
auch der Überzug uffi die Drähte 11 so ausgewählt sein, daß beim Schmelzen eine
hochfeste Bindung zwischen dem inneren Schlauch 10 und dem Überzug 17 ausgebildet
wird.
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Die Erfindung kann auch auf die Herstellung von Schläuchen aus anderen
Materialien als Polyvinylchlorid angewendet werden, beispielsweise aus
Polytetrafluoräthylenpolymers Polymidv Polyestem und dergleichen.
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Anstelle der Verwendung von Metalldrähten, die jeder getrennt überzogen
werden, ist es auch möglich Gruppen von Drähten zu verwenden, die zusammen überzogen
werden oder ein Streifenmaterial (aus Metall) oder Kombinationen von Metalldrähten
und -streifen und Textilfäden zu verwenden wie kontinuierliche synthetische Garne
die als Einzelfaden oder in Form von Nehrfachfäden vorliegen können. Bei Verwendung
von Drähten oder Streifen oder Kombinationen von Drähten mit Streifen und/oder Textilmaterialien
können diese überzogen werden während sie Seite an Seite liegen, so daß sie dann
ein Streifenmaterial bilden. Sie können auch verzwirnt oder miteinander verdreht
werden.
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Es können auch mehr oder weniger Drähte als vorstehend beschrieben
zur Bildung der Schichten verwendet werden, und die Wicklung der Schrauben kann
in bestimmtem Abstand vorliegen, wenn das erwünscht ist. Es können außerdem auch
mehr oder weniger als die drei beschriebenen verstärkenden Schichten ausgebildet
werden. Kombinationen von Textilgeflechten mit Draht oder auch Draht allein und
Wicklungen aus Textilien und Draht oder Draht allein angewendet werden, wobei jede
Schicht getrennt von einer dünnen Schicht aus synthetischem Material umgeben wird,
das anschließend auf seine Schmelztemperatur gebracht wird, um eine Bindung zwischen
den Schichten durch die induzierte Wärme in der Metallkomponente der benachbarten
Schichten auszubilden.
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Der Vorteil der Anwendung der Erfindung liegt außer der Vermeidung
von Dornen und Autoklaven darin, daß die Verstärkung verhältnismäßig einfach anzuwenden
ist, wobei die Spannung in der Verstärkung derart sein kann, daß ein "cheese cutting"
des Schlauches vermieden wird. Spannungskräfte in den Verstärkungen können durch
Aufbringen von aufeinanderfolgenden Verstärkungsschichten und durch Umwickeln aufeinanderfolgender
Schichten
im und gegen den Uhrzeigersinn bei gleichem und entgegengesetztem Drall verringert
werden und auch durch die innerlich Wärme erzeugende Konsulidierung der Schichten
der Anordnung die unter Ausschluß von Luft erreicht wird, so daß kein Abbau der
Schlauchmaterialien durch Oxydation festgestellt werden konnte.
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Die Schmelzverbindung ergibt an den kritischen Grenzflächen der Anordnung
eine extrem wirksame Bindung die sicherstellt, daß eine Aufspaltung des Schlauches
nicht erfolgt, wenn dieser hohen Drücken und Temperaturen und hohen Impulsdrucken
unterworfen wird.
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