DE2700863A1

DE2700863A1 - Wendelrohr

Info

Publication number: DE2700863A1
Application number: DE19772700863
Authority: DE
Inventors: Dennis Willard Sullivan
Original assignee: Parker Hannifin Corp
Current assignee: Parker Hannifin Corp
Priority date: 1976-02-26
Filing date: 1977-01-11
Publication date: 1977-09-01
Also published as: AU2106377A; SE7700070L; JPS52109620A; FR2342450A1; FR2342450B1; CA1106296A; GB1559417A; BR7700131A; US4009734A; AU504676B2

Description

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FABKEB HANNIFIN CORPORATION Cleveland, Ohio (V. St. A.)

Wendelrohr

Die Erfindung betrifft ein druckfestes Wendelrohr zum Fortleiten eines Druckmittels.

Wendelrohre zum Fortleiten von unter hohes Druck stehenden Medien werden häufig zusammen mit pneumatischen Geräten verwendet. Bei Verwendung von biege- und zugelastischen Wendelrohren ist es nicht notwendig, zum Einrollen und Aufbewahren des Rohrs bei nicht benutztem Gerät Haspeln oder Gegengewichte zu verwenden. Man kann das Bohr mit Hilfe von verschiedenartigen Einrichtungen in Form einer Wendel halten, u. a. mit Hilfe von Einrichtungen, die auf der Außenseite des Bohre angreifen, oder mit Hilfe eines Drahtes, der in dem aus Gummi oder Kunststoff bestehenden Bohr eingebettet ist und gewährleistet, daß die das Bohr einzurollen trachtenden Kräfte stärker sind als in einem nur aus Gummi oder Kunststoff bestehenden Bohr. Durch die Verwendung dieser eingebetteten Drähte wird das Problem aber nicht vollständig gelöst, weil diese Drähte bei wiederholtem Gebrauch des Bohre leicht brechen.

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Ee ist zwar schon vor einiger Zeit erkannt worden, daß die Verwendung von an der Außenseite des Rohrs angreifenden Einrichtungen oder von Bewehrungsdrähten nicht zweckmäßig ist, doch gibt es auf der Grundlage von Gummi oder Kunststoff nur wenige Werkstoffe, aus denen Wendelrohre hergestellt werden können, welche die gewünschte Einrollneigung haben. In der US-FS 3 021 871 ist ein aus Nylon bestehendes, druckfestes Wendelrohr beschrieben, das in pneumatischen Geräten zum Fortleiten von Druckmitteln verwendbar ist und die gewünschte Einrollneigung besitzt. In der genannten Patentschrift wird gesagt, daß Kunetstoff-Wendelrohre beispielsweise aus Polyvinylchlorid, Polyäthylen und Polystyrol nicht brauchbar sind, weil sie die gewünschten Eigenschaften, insbesondere ein genügendes elastisches Gedächtnis, nicht besitzen. Beispielsweise wird dort gesagt, daß Polystyrol zwar biegsam ist, aber nicht so steif, daß das Wendelrohr genügend elastisch ist, und daß keiner der genannten drei Kunststoffe eine so hohe Zugfestigkeit hat, daß ein aus ihm hergestelltes Rohr von praktisch brauchbarer Wandstärke den erforderlichen Betriebsdrücken gewachsen ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Wendelrohrs, welches die erforderliche Einrollneigung besitzt und sich daher selbst wieder einrollen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß daa Rohr nahtlos ist und aus einem Gemisch aus einem Polyester mit chemisch verlängerten Ketten und etwa 10 bis 50 Gew.9&, auf das Gesamtgewicht des Gemisches bezogen, eines Polybutylenterephthalat-Polymerisats besteht.

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Dae eelbeteinrollende Wendelrohr gemäß der Erfindung kann beispielsweise zum Fortleiten von Druck-Mitteln unter Drüoken von etwa 6,33 bis H kp/cm dienen und hat eine genügende Einrollneigung und ein genügendes elastisches Gedächtnis. Vorzugsweise wird das Rohr aus einem thermoplastischen Material hergestellt, das ein Gemisch von etwa 75 bis 90 f> des Polyesters mit ehemisoh verlängerten Ketten und etwa 10 bis 25 f> des Polybutylenterephthalat-Polymerisats enthält.

Ein aus diesem Material hergestelltes Wendelrohr mit einer für die zu erwartenden Drücke genügenden Wandstärke hat ein wünschenswertes elastisches Gedächtnis und eine höhere Hitzebeständigkeit und entwiokelt im Falle seiner Entzündung keine giftigen Dämpfe.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der beigefügten Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt

Fig. 1 ein auf Zug beanspruchtes Wendelrohr gemäß der Erfindung und

Fig. 2 in einer Seitenansicht einen Teil eines anderen Wendelrohrs, das in aufeinanderfolgenden Lagen weggebrochen ist.

Fig. 1 zeigt ein Wendelrohr aus einem Kunststoff, der ein Gemisch enthält, das auf sein Gesamtgewicht bezogen aus etwa 50 bis 90 Gew.£ eines Polyesters mit chemisch verlängerten Ketten und etwa 10 bis 50 Gew.56 eines Polybutylenterephthalat-Polymerisats besteht. In einer bevorzugten Aueführungeform beträgt der Anteil des Polybutylenterephthalat-Polymerieats in dem Gemisch etwa 10 bis 25 G*w.£.

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Beispiele von chemisch verlängerte Ketten aufweisenden Polyestern, die in den zur Herstellung der erfindungsgemäßen Wendelrohre verwendeten Gemischen enthalten sein können, sind beispielsweise in der US-PS 3 651 014, der US-PS 3 766 146 und der US-PS 3 763 109 angegeben, auf deren Offenbarungen hier ausdrücklich Bezug genommen wird. Zur Erzeugung von Polyestern mit chemisch verlängerten Ketten wird ein Gemisch polymerisiert, das ein langkettiges Glykol, eine oder mehrere Dicarbonsäuren oder Ester oder esterbildende Derivate derselben und ein oder mehrere aliphatieche Diole mit niedrigem Molekulargewicht enthält. Zu den langkettigen Glykolen gehören jene mit einem Molekulargewicht von etwa 400 bis etwa 4000 und einem Kohlenstoff-Sauerstoff-Verhältnis über etwa 2 : 5. Zu diesen Glykolen gehören beispieleweise das PoIy(I,2- und 1,3-propylenoxid)glykol_t das Poly(tetramethylenoxid)glykol und dergleichen. Die zum Erzeugen der Polyester mit chemisch verlängerten Ketten verwendeten Dicarbonsäuren haben ein Molekulargewicht unter etwa 300 und können aromatische, aliphatisch^ oder cycloaliphatische Dicarbonsäuren sein. Zu diesen Dicarbonsäuren gehören beispielsweise die Terephthalsäure, Isophthalsäure, Dibenzoesäure und dergleichen. Zu den zur Erzeugung der Polyester mit chemisch verlängerten Ketten verwendeten Diolen mit niedrigem Molekulargewicht gehören beispielsweise acyclische, alicyclische und aromatische Dihydro— zyverbindungen. Bevorzugt werden Diole mit 2 bis 15 Kohlenstoffatomen, wie Äthylenglykol, Propylenglykol, Tetrarmethylenglykol und dergleichen.

Verschiedene Copolyester dieser Arten sind im Handel von E.I. du Pont de Nemours Company unter dem allgemeinen Warenzeichen "Hytrel" erhältlich. Diese "Hytrel¹*-

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Polyesterelastomere können zur Herstellung des biegsamen Wendelrohrs gemäß der Erfindung verwendet werden, wobei "Hytrel 6345", ein Polymerisat mit einer Durometer D-Härte von 63, ein besonders bevorzugtes Beispiel eines Polyesters mit chemisch verlängerten Ketten ist.

Die Verwendung von Hytrel-Polyesterelastomeren zur Herstellung von Rohren und Schläuchen ist zwar bekannt, doch war bisher die Herstellung von selbsteinrollenden Wendelrohren aus diesem Material nicht gut gelungen, weil der Polyester mit chemisch verlängerten Ketten zu weich ist und das aus ihm hergestellte Wendelrohr hinsichtlich der Einrollneigung und des elastischen Gedächtnisses nicht die gewünschten Eigenschaften hat. Die Nachteile dieser Materialien können beseitigt werden, wenn man das Wendelrohr aus einem Kunststoff herstellt, der ein Gemisch aus dem Polyester mit chemisch verlängerten Ketten und einem Polybutylenterephthalat-Polymerieat ist. Es hat sich gezeigt, daß ein Gemisch, das außer dem Hytrel-Polyester etwa 10 bis 50 Gew.£ eines Polybutylenterephthalat-Polymerisate enthält, zu einem biegeelastischen Wendelrohr verarbeitet werden kann, welches hinsichtlich der Einrollneigung und des elastischen Gedächtnisses die gewünschten Eigenschaften besitzt.

Polybutylenterephthalat-Polymerisate werden durch die Kondensation von Terephthalsäureester^ beispielsweise des Dimethy!terephthalate, und von 1,4-Butandiol erzeugt und sind im Handel erhältlich, beispielsweise von der General Electric Company unter dem Handelsnamen "Valox 310" in Form eines nichtverstärkten Polymerisats mit einem spezifischen Gewicht von 1,31 bei etwa 22,8 ⁰C, einer Zugfestigkeit von etwa 363 kp/cm² (bei Bestimmung gemäß ASTM D638) und einem spezifischen Volumen von etwa 0,757 cmvg.

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- B t

Zur Herstellung eines rohrförmigen Ausgangematerials für das Wendelrohr gemäß der Erfindung wird ein Gemisch der vorstehend beschriebenen Art mit einer üblichen Vorrichtung und nach einem üblichen Verfahren extrudiert. Die Abmessungen des extrudierten Rohrstranges, beispielsweise sein Innendurchmesser und seine Wandstärke, werden im Hinblick auf den Verwendungszweck des Wendelrohrs bestimmt. Beispielsweise soll der Rohrstrang eine im Hinblick auf die zu erwartenden Druckmittel-Innendrücke genügende Wandstärke besitzen. Diese Innendrücke können bis zu U kp/cm betragen und liegen bei pneumatischen Geräten zuzuführenden Druckmitteln im allgemeinen im Bereich von 6,33 bis 8,4 kp/cm . Andererseite darf die Wandstärke nicht so groß sein, daß das Gewicht des Rohrs ein Selbsteinrollen des Rohrs verhindert. Im allgemeinen haben erfindungsgemäße Wendelrohre einen Innendurchmesser von etwa 5 bis 25,4 mm, vorzugsweise von etwa 6,35 bis 19 mm, und eine mittlere Wandstärke von etwa 0,254 bis 2,54 mm. Derartige Rohre sind Betriebsdrücken bis zu etwa 14 kp/cm bei Zimmertemperatur und bis zu etwa 7 kp/cm bei 83 C gewachsen.

Das in Fig. 1 dargestellte Wendelrohr kann aus dem extrudierten Rohrstrang nach jedem geeigneten bekannten Verfahren hergestellt werden, beispielsweise indem der Rohrstrang in mehreren Windungen um einen erhitzten Dorn von gegebenem Durchmesser gewickelt und dadurch warmverformt wird. Zum Härten des wendelförmig gewickelten Rohrstranges wird dieser dann abgekühlt. Das Wendelrohr behält die ihm auf diese Weise erteilte Form, sofern es nicht über seinen Erweichungspunkt erhitzt wird, und es erfährt durch die Einwirkung von Druckluft oder durch Strecken des Rohres keine bleibende Verformung. Wenn man daher das der Einwirkung von Streck- oder das Luftdruckkräften unterworfene Wendelrohr von diesen Kräften entlastet, kehrt es im wesentli-

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oben in seine ursprüngliche Wendelform zurück. Dieses elastische Gedächtnis bzw. diese Einrollneigung des erf indungsgemäflen Wendelrohrs ist von den Eigenschaften des situ seiner Herstellung verwendeten Kunststoffgemisches abhängig.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrene zur Herstellung eines Wendelrohrs gemäß der Erfindung beschrieben. Dabei sind alle Mengen auf Gewiohtsbasis angegeben. Sin Gemisch von 80 Teilen "Hytrel 6349" (von S.I. du Font de Nemours Company erhältlicher Polyester mit chemisch verlängerten Ketten, Durometer D-Härte 63) und 20 Teilen eines Folybutylenterephthalat-Polymerisats (von der General Electric Company unter der Handelsbezeichnung "Valox 310" erhältlioh) wird gemischt und dann zu einem Rohrstrang extrudiert» der einen Innendurchmesser von 6,35 mm, einen Außendurchmesser von 9»53 mm und eine mittlere Wandstärke von 1,6 bis etwa 1,8 mm hat. Zum Herstellen des Wendelrohrs wird der Bohrstrang um einen Dorn mit einem Durchmesser von 76,2 mm gewickelt, wobei zum Erweichen des Kunststoffes heißes Wasser durch den Rohrstrang geleitet wird. Nach genügendem Erweichen des Rohrstranges wird kalte Luft oder kaltes Wasser durch ihn hindurchgeleitet, so daß der Kunststoff gekühlt und gehärtet wird, während der Rohrstrang in der Form einer Wendel gehalten wird.

Zur Bestimmung der Einrollneigung und des elastischen Gedächtnisses eines in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellten Wendelrohrs wurde ein aus neun vollständigen Windungen bestehender Probekörper folgender Prüfung unterworfen:

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1) Es wurde das Gewicht des Probekörpers bestimmt, während er mit aufeinanderliegender! Windungen auf einer ebenen Fläche lag.

2) Der Probekörper wurde ohne Zusatzgewicht in der Luft aufgehängt. Dann wurde die Höhe des Probekörpers sofort nach dem Aufhängen, sowie nach 1 Minute, nach 5 Minuten und nach 15 Minuten gemessen.

3) An dem aufgehängten Probekörper wurde ein Zusatzgewicht von 454 g angebracht. Dann wurde seine Höhe erneut gemessen, und zwar sofort nach dem Anbringen des Zusatzgewichte, sowie nach 1 Minute, nach 5 Minuten und nach 15 Minuten.

4) Danach wurde das Zusatzgewicht abgenommen und die Höhe des Probekörpers sofort nach dem Abnehmen des Zusatzgewichts sowie nach 5 Minuten und nach 19 Stunden gemessen.

5) Nun wurde ein Zusatzgewicht von 908 g an dem Probekörper angebracht und seine Höhe erneut gemessen, und zwar 1 Minute, 5 Minuten und 15 Minuten nach dem Anbringen des Zusatzgewichts.

6) 15 Minuten nach dem Aufhängen des Zusatzgewichte von 908 g wurde dieses abgenommen und die Höhe des Probekörpers sofort nach dem Abnehmen des Zusatzgewichts, sowie 1 Minute, 5 Minuten, 15 Minuten und 19 Stunden danach gemessen.

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Die Prufungsergebnisse sind nachstehend angegeben: Zustand des Probenkörpers Höhe der Wendel

Aufliegend 92 mm

Ohne Zusat«gewicht aufgehängt Sofort nach dem Aufhängen Nach 1 Hinute
Nach 5 Hinuten
Nach 15 Hinuten

Nach dem Anbringen eines Zusatzgewichte von 454 g Sofort nach dem Anbringen des Zusatzgewichts Nach 1 Hinute Nach 5 Hinuten Nach 15 Uinuten

Nach dem Abnehmen des Zus at zge wichte von 454 g, Sofort nach dem Abnehmen des Zusatzgewichts Nach 5 Hinuten Nach 19 Stunden

Nach dem Anbringen eines Zusatzgewichts von 908 g Sofort nach dem Anbringen des Zusatzgewichts Nach 5 Hinuten Nach 15 Hinuten

Nach dem Abnehmen des Zusatzgewichts von 908 g Sofort nach dem Abnehmen des Zusatzgewichte Nach 1 Hinute Naoh 5 Hinuten Nach 15 Hinuten Nach 19 Stunden

121	niTH
121	mm
124	IBD*
124	ffllH
324
356	XQm*.
368	DUII
381	mjfl
191	mm,
149	unn
141
578	mm
622	nun
654	mm
279	mm
203	mm
171	mim
159	mm
149

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Aus den vorstehend angegebenen Prüfungsergebnissen geht hervor, daß das nach dem beschriebenen Verfahrensbeispiel hergestellte Wendelrohr ein brauchbares elastisches Gedächtnis besitzt»

Das in Fig. 2 gezeigte Rohr 10 nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt ein Innenrohr 11, welches die vorstehend genannte Zusammensetzung hat ι d. h. aus einem Gemisch aus einem Polyester mit chemisch verlängerten Ketten und, auf das Gesamtgewicht des Gemisohes bezogen, etwa 10 bis 50 i» eines Polybutylenterephthalat-Polymerisats, wie es vorstehend beschrieben wurde, besteht. Das Rohr 10 besitzt ferner einen Außenmantel 13 und eine Verstärkungslage 12 aus Spinnfäden. Die Verstärkungslage 13 kann mit dem Außenmantel 13 verklebt sein oder nicht und kann in Form einer Umflechtung oder einer wendeiförmigen Wicklung auf dem Innenrohr 11 angebracht werden, ehe dieses zu einer Wendel verformt wird.

Der Außenmantel 13 kann aus jedem beliebigen Kunststoff hergestellt werden, der für die Herstellung von Rohren geeignet ist, oder aus demselben Gemisch wie das Innenrohr. Zu den bekannten Kunststoffen, aus denen der Außenmantel 13 hergestellt werden kann, gehören beispielsweise die vorstehend beschriebenen Polyester mit chemisch verlängerten Ketten, ferner Polyamide (Polyhexamethylenadipamid) und andere nylonartige Materialien, Polyester, wie das Polyäthylenterephthalat, Polyolefine, wie das Polyäthylen und Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyacrylnitril, Polystyrol, Polyurethane und Kautschuke. Die Auswahl des zur Herstellung des Außenmantels verwendeten Kunststoffes erfolgt im Hinblick auf den Verwendungszweck des Rohrs und die gewünschten Eigenschaften des

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Außenmantels. Natürlich muß bei der Auewahl des verwendeten Materials und der Dicke der Verstärkungslage und des Außenmantels der Einfluß dieser Materialien auf das elastische Gedächtnis und die Einrollneigung des Wendelrohrs mitberücksichtigt werden. Das elastische Gedächtnis des Wendelrohrs wird durch die Verstärkungslage und den Außenmantel nicht wesentlich beeinträchtigt. Das Verstärkungsmaterial kann beispielsweise aus Spinnfäden aus Nylon, Acron, Kevlar oder Reyon bestehen.

Während das in Fig. 2 gezeigte Rohr eine Verstärkungslage und einen Außenmantel besitzt, kann der Erfindungsgedanke allgemein auf Wendelrohre mit und ohne Verstärkungslage und/oder Außenmantel angewendet werden. Diese verschiedenen Lagen können miteinander verklebt sein oder einander ohne Verklebung berühren.

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Claims

- νί -

Patentansprüche:

(ΐ. Druckfestee, biegeelastisches Wendelrohr,
das sum Portleiten eines Druckmittels dient und eine
Wiedereinrollneigung besitzt, dadurch gekennzeichnet,
daß das Rohr nahtlos ist und aus einem Gemisch aus einem
Polyester mit chemisch verlängerten Ketten und, auf das
Gesamtgewicht des Gemisches bezogen, etwa 10 bis 50 Gew.£ eines Polybutylenterephthalat-Polymerisats besteht.
2. Wendelrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Folybutylenterephthalat-Polymerisats in dem Gemisch etwa 10 bis 25 Gew.^ beträgt.
3. Wendelrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Polyester mit chemisch verlängerten Ketten ein Polyester ist, zu dessen Erzeugung ein Gemisch eines langkettigen Glykole, einer oder mehrerer Dicarbonsäuren oder ihrer Ester oder esterbildenden Derivate und eines oder mehrerer aliphatischen Diole mit niedrigem Molekulargewicht polymerisiert worden ist.
4. Wendelrohr nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Wandstärke von etwa 0,254 bis 2,54 mm und einen Innendurchmesser von etwa 5 bis 25,4 mm hat.
5. Wendelrohr nach Anspruch 2, zum Fortleiten von unter hohem Druck stehenden Druckmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyester eine Durometer D-Härte von etwa 63 hat.
6. Wendelrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Polybutylenterephthalat-Polymerisat ein spezifisches Gewicht von etwa 1,31

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ORIGINAL INSPECTED

bei 22,8 ⁰C, ein spezifisches Volumen von etwa 0,757 cmvg und eine Zugfestigkeit von etwa 563 kp/cm besitzt.
7. Wendelrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (11) von einer aus Spinnfäden bestehenden Verstärkung (12) umgeben ist.
8. Wendelrohr nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die aus Spinnfäden bestehende Verstärkung (12) von einem Mantel (13) aus Kunststoff umgeben ist.

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