DE2854570A1 - Verbundschlauch - Google Patents

Description

285A570

755GG

PARKER HANNIFIN CORPORATION
Cleveland, Ohio (U.St.A.)

Uerbundschlauch
Die Erfindung betrifft einen flexiblen Uerhundschlauch.

Flexible Schläuche aus elastomerem Gummi oder Kunststoff müssen gewöhnlich mit Garnen bewehrt werden, die aus Zelluloseregenerat, Dacron, Nylon oder dergleichen bestehen und in Form einer Umflechtung, Umwicklung oder eines Gestricks oder Gewirks verwendet werden können. Schläuche mit kleinem Durchmesser können oft schon durch eine Lage einer derartigen Bewehrung die erforderliche Berst- und Knickfestigkeit erhalten. Bei SchläuchenTmTt" großem" Durchmesser' kann jedoch zusätzlich zu der Bewehrungslage aus Garn eine Beuehrungslage aus Metalldraht erforderlich sein, damit der Schlauch genügend knickfest ist» Dabei führt die Verwendung eines elastomeren Gummis oder Kunststoffs für den Aussenschlauch zusammen mit einer Bewehrung aus Metalldraht manchmal zu einer Korrosion des Drahtes, weil das elastomere Material eine'relativ hohe Wasserdampfdurchlässigkeit besitzt. Diese Korrosion kann schließlich zum Bruch des Drahtes führen. Die genannten elastomeren Materialien haben ferner eine geringe Abriebfestigkeit, so daß der Außenschlauch nur geringen Beanspruchungen von außen gewachsen ist.

Da bei den bekannten Uerbundschläuchen dieser Art das Eindringen von Feuchtigkeit in den Uerbundschlauch zu einer Korrosion der Metallbewehrung führen kann und der Außen-

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schlauch nur eine gerinne Ahriehfestigkeit besitzt, besteht Ein Bedürfnis nach einem Verbundschlauch, der außen abriebfest ist und der eine vor Korrosion geschützte Drahtbewehrung enthält.

Diese Aufgabe der Schaffung eines Verbundschlauches dessen Drahtbewehrung vor Korrosion geschützt ist und dessen Außenschlauch eine hohe Abriebfestiykeit besitzt, wird erfindungsnpmäß durch die Verwendung eines Außenschlauches aus einem Elastomeren Thermoplasten gelöst, mit dem die Drahtbewehrung vorzugsweise unter Druck umspritzt wird, so daß der Außenschlauch mit der Drahtbewehrung formschlüssig verbunden wird. Im al]gemeinen sind Elastomere Thermoplaste flexibel und haben sie; nur eine geringe üJasserdampfdurchlässigkeit, so daß sie Ginn Korrosion der Drahtbewehrung verhindern. Sie haben ferner eine hohe Abr^ ebf estigkeit, se daß der Abrieb an der Grenzfläche zwischen Drahtbewehrung und Außenschlauch und der durch äußere Kräfte verursachte Abrieb des Außenschlauches nur gering ist.

Der flexible Verbundschlauch gemäß dEr Erfindung zeichnet sich daher durch eins hohe BerstfEstigkeit aus. Er besitzt einen Innenschlauch aus einem polymeren Thermoplast, eine Dder mehrere den Innenschlauch umgebende Bewehrungslagen aus Metalldraht und einen dip Bcwehrungslage oder Bewehrungslagen aus Metalldraht umgebenden Aussenschlauch aus einem elastDmEren Thermoplasten. «

In einer Ausführungsform der Erfindung besitzt der Verbundschlauch einen Innenschlauch aus einem polymeren Thermoplasten, eine diesen Innenschlauch umgebende Drahtbewehrungslage und einen Außenschlauch aus einem elastomeren Thermoplasten. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind anstelle der einzigen Drahtbewehrungslage zwei Drahtbewehrungslagen vorge-

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₁ zidischEn denen einE Zwischenlage angEordriEt ist_o

Bevorzugte Ausführungsfογπιεπ der Erfindung werden nachstehend an Hand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diessn ZEigt

Fig. 1 in εϊπεγ Seitenansicht, die teilweise zur Darstellung von aufEinandErfolgenden LagEn aufgebrochen ist, einen \7erbundachlauch gemäß der Erfindung mit εϊπεγ Drahtbewehrungslage,

Fig. 2 in Einer ebenfalls zur Darstellung von aufeinanderfolgenden Lagen aufgebrochenen SEitenansicht einen UErbundschlauch gEtnäß der Erfindung mit zuiei DrahtbEUjehrungslagEn und Einer zuischen diesen angeordneten Zwischenlage und

Fig. 3 in einer der Fig. 2 ähnlichen Darstellung Einen Uerbunijschlauch in dem die beiden Beujehrungslagen unter verschiedenen StEigungsuinkeln geuickelt sind.

Der in Fig. 1 gezeigte Verbundschlauch 1D besitzt einen Innenschlauch 12 aus einem polymeren Thermoplastsn, είπε dsn Innenschlauch umgebende Drahtbeuehrungslage 14 und einen Außenschlauch 1G aus Einem Elastomsren Thermoplasten.

Der Innenschlauch 12 kann aus jeden der polymeren Thermoplasten hergestellt werden, die in der Sohlauchindustrie für die Herstellung von bewehrten Schläuchen üblich sind, beispielsweise aus Nylon S/66, Nylon 11, Hytrel, Polyurethan oder dergleichen. Die Materialauswahl Für den Innenschlauch ist von dem V/eruiendungszweck des Uerbundschlauches und den für ihn geforderten Eigenschaften abhängig.

Die Bewehrungslage 14 kann aus jedem der in dsr Schlauch-

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Industrie üblichen Metalldrähte hergestellt werden, beispielsweise aus Kohlenstoffstahl, Kupfer, nichtrostendem Stahl, vermessingtern 3-fcahl oder Aluminium. Man kann den Innenschlauch mit dEm ausgewählten Draht gemäß Fig. 1 umflechten oder kann den Innenschlauch 12 mit dem Draht ujendelförmig umwickeln oder umstricken oder umwirken· (In der vorliegenden Beschreibung soll mit der Angabe, daß eine Bewehrungslage wendelförmig umwickelt ist, gesagt werden, daß der Innenschlauch mit einem Draht in einer Staigungsrichtung umwickelt und diese Drahtwendel mit einem zweiten Draht in der entgegengesetzten Steigungsrichtung wendelförmig umwickelt ist und daß beide Drahtwendeln eine Bewehrungslage bilden.) Wenn der Innenschlauch mit dem Bewehrungsdraht umflochten oder wendelförmig umwickelt ist, verläuft der Bewehrungsdraht unter einem Winkel von if8 bis 58 Grad zu der Längsachse des Innenschlauches. Während des Herun'legens des Bewehrungsdrahtes um den Innenschlauch kann der Bejjehrungsdraht auf Zug beansprucht werden, so daß er fEst an dem Innenschlauch angreift. Gewöhnlich benötigt man kenen Klebstoff zum materialschlüssigen l/erbinden des Bewehrungsdrahtes mit dem Innenschlauch, weil die Zugspannung des Bewehrungsdrahtes für eine genügende feste mechanische Verbindung sorgt.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die Bewehriingslnrje 1 if aus vermessingtem Stahldraht mit einem Durchmesser von 0,15 his B,53 mm und einer Zugfestigkeit von etwa 220Π N/mm". Der Innenschlauch 12 wird mit diesem vermessingten Stahldraht unter einem neutralen LJinkel von 5k° hk^x umflochten. Beim Umflechten des Innenschlauches 12 mit dem Qewehrungsdrahb wird auf diesen eine Zugkraft von 18 bis 13if N ausgeübt, so daß der Bewehrungsdraht fest an dem Innenschlauch angrelfb und zwischen diesem und der Bewehrungs lage kein Klnhshoff erforderlich ist. Dabei bedeckt der um

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den Innenschlauch herumgeflochtene Bewehrungsdraht 75 bis 1DD % der Fläche des Innenschlauches. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß der Verbundschlauch eine hohe Festigkeit, insbesondere Knickfestigkeit und/oder Durchschneidfestigkeit und/oder eine hohe Durchbrennbeständigkeit besitzt.

Der Außenschlauch 16 ist unter Druck extrudiert und besteht aus einem elastomeren Thermoplasten. Dieser hat zweckmäßig folgende Kennwerte:

1) Zugfestigkeit bei 25⁰C etwa 173 IM/mm und bei

IDD⁰C etwa 96 N/mm²;

2) Zugspannung bei 1DO % Dehnung

bei 25⁰C etwa 93 I\!/mm und bei 1OD⁰C etwa 45 l\)/mm²

3) Schmelzpunkt etwa 165⁰C,

sowie folgende, weniger wichtige Kennwerte:

4) Wärmeausdehnungskoeffizient etwa B,6 · 10 Zoll/Zoll/°C

5) Shore-Härte etwa 93A und 43D

6) Spezifisches Gewicht etwa 0,99

7) Bleibende Dehnung bei Zimmertemperatur und 100% Dehnung: kZ% (ASTH D412).

Der Thermoplast hat zweckmäßig einen oder mehrere dieser Kennwerte mit einer Toleranz von etwa +10%.

Die Drahtbewehrungslage 14 wird unter Druck mit dem Außenschlauch 16 umspritzt, so daß dieser in die Zwischenräume zwischen den Drähten der Bewehrungs'lage 14 gedruckt und mit ihr formschlüssig verbunden wird. Da der Außenschlauch unter Druck extrudiert wird, wird zwischen dem Außenschlauch und der Drahtbewehrungslage ein so fester Formschluß erhalten, daß dort kein Klebstoff erforderlich ist. Dieser Formschluß sorgivauch. dafür, daß der BewBhrungsdraht in der richtigen Lage gehalten wird. Der

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clrsht kann sich jedoch hoim Abbiegen des Schlauchss ct.uas bewegen damit an der Grenzfläche zwischen DrahtbewehruptjDlac;c unri Außennchlauch nur ein geringer Abrieb auftritt. Der genannte Formschluß verbessert ferner das Festhalten des Formstücks, das anschließend an dem öerbundschlauch angebracht wird, uieil der Fnrmschluß verhindert, daß beim Aufschmieden des Formstückes der Außenschlauch von der Bewehrungslane abgerissen wird. Ein von der Beuiehrungslage abgerissener Außenschlauch kann sich aufbauchen, Denn der Uerbunrischlauch unter Druck gesetzt wird, und/oder er kann beim Abbiegen des Verbundschlauches Falten bilden.

Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten dadurch, daß die erste Drahtbewehrungslage van einer zweiten Drahtbewehrungslage umgeben und zwischen den beiden Drahtbewehrungslagen eine sie voneinander getrennt haltende Zwischenlage vorgesehen ist. In Fjg. ? sind Schlauchbestandteile, die den vorstehend an Hand der Fig. 1 beschriebenen ähnlich sind, mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Diese Teile werden nicht noch einmal beschrieben.

Der in Fig. 2 gezeigte Verbundschlauch 11 besitzt eine zweite Drahtbewchrungslage 1G, welche die Drahtbewehrungslage 16 umgibt und von ihr durch die Zwischenlage 2D getrennt ist. Ähnlich wie die DrahtbeweHunngslage 18 aus jedem in der Schlauch industrie üblichen Metalldraht hergestellt wird, beispielsweise aus Kohlenstoffstahl, Kupfer, nichtrostendem Stahl, vermessingtem Stahl oder Aluminium, und kann sie aus einer Umflechtung oder Umwicklung oder einem Gestrick oder Gewirk um die Bewehrungslage 14 bestehen. Beim Flechten oder üJickeln des die zweite Bewehrungslage 1G bildenden Drahtes ist dieser wie bei der Bewebtungslage 14 gewöhnlich unter einem Winkel von kB bis 58 Grad gegenüber der Längsachse des Innenschlauches angeordnet,,

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Beim Herumlegen des Drahtes für die zweite Bewehrungslage um die erste Bewehrungslage 14 kann auf den Draht ebenfalls eine Zugspannung ausgeübt werden, su dsE se fest an ^r',?r Zujischenlage 2D und der BEwehrungslage 14 angreift.

Die Zwischenlage 20 kann aus polymeren Kunststoff hergestellt werden, beispielsweise aus Nylon 6/66, Nylon 11, Hytrel, Polyurethan oder dergleichen, oder aus einem gehärteten, teilgehärteten oder ungehärteten Elastomer, wie Hypalon, chlorsulfoniertem Polyäthylen, IMitril, Neopren oder dergleichen, oder aus einer te:: ti Inn llmflechtung beispielsweise aus Zellstoffregenerat, Dacron oder dergleichen, oder aus einem Gewebe, beispielsweise einem kalandrierten elasto-.nieren Gewebe, z.B. aus ZellstoffregenErat, Dacron oder dergleichen. Wenn die Zwischenlage 20 aus einem Polymerisat oder einem Elastomer besteht, kann die Bewehrungslage 14 mit aer Zwischenlage 20 umspritzt oder kenn diese in Bandform um die Bewehrungslage 14 herumgewickelt werden. Man kann die Bewehrabgsiage 14 aber mit dnr Zwischenlage 20 auch umflechten, umwickeln, umstricken oder umwirken. Eine aus einem Geweh-e, z.B. einem kalandrierten Elastomeren Gewebe, bestehende Zwischenlage kann entweder um die O°t..jehrungslage 14 herumgewickelt oder in deren Längsrichtung um sie herumgelegt werden. Wenn eine ader heide der Bewehrungslagen 14 und 18 wendelförmig gewickelt sind, kann das Material der Zwischenlage auch zwischen die Windungen jeder Bewehrungslage eintreten.

In der bevorzugten Ausführungsfnrm der Erfindung besteht jede der Bewehrungslagen 14 und 18 aus vermessingtem Stahldraht mit einem Durchmesser von 0,15 bis 0,53 mm und mit

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einer Zugfestigkeit von etwa 2200 N/mm". Wie in der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsfarm des Verbundschlauches mit nur einer Drahtbewehrungslage wird zur Bildung der Bewehrungslage 14 der Innenschlauch 12 mit dem vermessingtem Stahldraht unter einem neutralen Winkel von 54^D44' umflochten.

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Man kann den Draht Für die zweite und jede weitere BeuiehrunnslarjB unter einem neutralen üJinkel uon 54 44' oder einem Etwas größeren iilinkel anordnen, damit die weiter außen liegenden Bewehrungslagen wirksam belastet werden. Rpirn Flechten der Bewehrungslagen 14 und 18 wird auf den Draht pine Zugkraft van 18 bis 134 W ausgeübt, damit die Bewehrung] ane 14 Fest an dem Tnnenschlauch 12 angreift und zwischen, ihnen kein Klebstoff erfnrderlich ist, Lind damit jede äußere Bewehrungslage die Zwischenlage 20 berührt und an der van ihr umgebenen Bewehrungslage angreift. Dabei wird der vermessingte Stahldraht so angeordnet, daß jede llrnflochtung 75 bis 1DD % der Fläche der weiter innen angeordneten Sewehrungslnge bzw. des Innenschlauches bedeckt.

In der bevorzugten AusFührungsfarm der Erfindung besteht die Zwischenlage 2D aus gehärtetem Pleoprcn, das in Form eines dünnen Henries in der Längsrichtung auf die Bewehrungslage gelegt wird, ehe diese mit der Drahtbewehrungslage 1Ώ umflochten wird. Dieses Neoprenband hält die Bewehrungslagen und 18 voneinander getrennt und ermöglicht deren Bewegung relativ zueinander, so daß der Verbundschlauch sehr flexibel ist. Da die aus Neopren bestehenden Zwischenlage die an sie angrenzenden Bewehrungslagen voneinander getrennt hält, besitzt din Zwischenlage auch eine Verteilung von Innenspannunnen in dem l'prbiirrischlauch, so rioG die Ermüdung des Drahtes vermindert wird.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die DrahtbewehrungslagG 16 mit dem Außenschlauch 1S aus dem elastomeren Thermoplasten umspritzt, so daß zwischen ihnen ein Formscl.luß hergestellt wird, der bewirkt, daß der mehrfach drahtbewehrte Vernundschlauch alle vorstehend für den einfach rirahthewehrten Werbundschlauch angeführten Vorteile besitzt. lln^b^hf^;ngig davon, ob der Vrrhundschlauch ein- odor mehrfach drahtbewehrt ist, führt die Verwendung eines Außen-

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Schlauches aus einem. Elastomeren Thermoplasten zu zahlreichEn weiteren Uorteilen,, BEispielsweise ist der elastomere Thermoplast im allgemeinen flexibler als Nylon, Polyester, Hytrel oder Polyurethan, die bisher gewöhnlich für den Außenschlauch verwendet wurden, so daß ein sehr flexibler Uerbundschlauch erhalten wird. Ferner sind elastomere Thermoplaste im allgemeinen beständig gegen heißes Wasser und als Druckflüssigkeiten verwendete Phosphatester, so daß der Uerbundschlauch ohne nachteilige Wirkungen auch für Zwecke verwendet werden kann, bei denen Er mit heißem Wasser und/ oder mit derartigen DruckfJüssigkeiten in Berührung kommt. Schließlich hat der Elastomere Thermoplast eine geringe Wasserdampf durchlässigkeit, so daß er die Drahtbewehrungslagen vor der Korrosion schützt.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Außenschlauch 16 vorzugswEise aus dem elastomeren Thermoplasten, der von der Firma Monsanto Company, 2GD Springsidc Drive, Akron, Dhio it if 313 (U.St.Ao) unter dem Warenzeichen SAPdTDPRENE erhältlich ist. Dieses Material kann unter Druck Extrudiert werden und hat einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von etwa 8,G χ 1D~ Zoll/Zall/°C und einen Schmelzpunkt von 165⁰C. Das Material hat ferner eine Zugfestigkeit von 173 N/mm bei 25⁰C und von 96 N/mm bei 1DD C und bei εϊπεγ Dehnung von 1DD% eine Zugspannung von 93 N/mm² bei 25⁰C und von 45 N/mm² bei 1DD⁰C. Weitere typische Kennwerte des Materials sind Shore-Härten von 93A und 43D und ein spezifisches Gewicht von D,99_O Eine wichtige Eigenschaft des Materials ist ξείπε Elastische Erholung, die durch eine bleibende Dehnung von k2% nach einer Dehnung von 1D0% (ASTM D 412) bei Zimmertemperatur angegeben werden kann. Die Werte für die bleibende Druckverformung insbesondere bei erhöhten Temperaturen besagen, daß auch die Druckerholung des Materials groß ist. Es hat ferner₇eine sehr hohe Kriech- und Kaltfließbeständigkeit.

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f" Rahmen den F_rf ".ncungsgedenkens können die vorstehend ■Kschriehnnen AusFührungsheispiele vom Fachmann abgeändert

Die Erfinri'.ip-j schafft somit zum Fortleiten von unter Druck stehpnricn Druckmitteln einen flexiblen Uerbundschlauch von i-r'-^r FGE3tigkc?it mit einem Innsnschlauch (12) aus einem polymeren thermoplastischen Kunststoff, einer oder mehreren Drahtbeiijchrungslagen (14, 16) und oinen aua einen; elastomeren TlicrrriDplasten bestehenden Außenschlauch (1G), der formschlüssig t;,il der oder einer der Beuehrungslagen verbunden ist.

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Claims (1)

1. Patentansprüche:

   FlEXiblET Uerbundschlauch von hoher BErstfEstigkeit, gskennzEichnst durch είηεη aus Einem polymeren Thermoplasten bestehenden Innenschlauch, eine oder mehrere den Innenschlauch umg8benden Beuehrungslagen aus Metalldraht und einen die Beioehrungslage ader BeuJEhrungslagEn aus Metalldraht umgebendEn Außenschlauch aus einem elastomerp.n Thermoplasten.

   2. Uarbundschlauch nach Anspruch 1, dadurch gekEnnzEichn8t, daß diE Beuehrungslagen aus Metalldraht mit dem Außenschlauch aus dEm Elastomeren Thermoplasten unter Druck umspritzt sind, so daß der Außenschlauch formschlüssig mit der oder der äußersten Bewehrungslage aus Metalldraht verbund8n ist.

   3. Uerbundschlauch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gakenn- _ZEichnEt, daß dar Elastomere Thermoplast είπε ϊιαίπε Abriebfestigkeit und eins niedrige Dampfdurchlässigkeit besitzt.

   4. Uerbundschlauch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz8ichnet, daß der den Außenschlauch bildenda, elastomere Thermoplast mindestens είπε der nachstehenden Kennkarte besitzt:

   1) Zugfestigkεit bei 25°C etua 173 W/mm² und bei

   1DG°C etua 9G W/mm²;

   2) Zugspannung bei 1DD% Dehnung

   bei 25^DC etua 93 W/mm² und bei 1DO°C etwa k5 W/mm²

   3) Schmelzpunkt εΐω3 165⁰C.

   Uerbundschlauch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenschlauch von mindestens zuiei BeuEhrungslagen aus Metalldraht umgaben und zwischen einander benachbarten B_Guehrungslagen aus Metalldraht eine

   ORIGINAL INSPECTED

   Zwischenlage vorgesehen ist und daß die äußerste Bewehrungslage aus Metalldraht van dpm Außensnhlauch aus dem elastn-γπρ.γεπ Thermoplasten umgeben ist.

   G. Uerhundschlauch nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ZwischenlagE die einander benachbarte BetdehrungslagEn aus Metalldraht voneinander getrennt hält und ihnen gestattet, sich in der Längsrichtung relativ zueinander zu heuegen.

   7. l/erbunrischlauch nach Anspruch 5,oder fi, dadurch gekennzeichnet, daß der Metalldraht mindestens einer der Bewehrungslagen wendelförmig um den Innenschlauch hRrumgeuickelt ist und das Material der Zwischenlage in die Züjiochpnrüume zwischen den Windungen jedes der Bewehrungslagen aus uendelfärmig geuickeltt?m Metalldraht Eintritt.

   Cio \/Er^hundochlaucli nach Anspruch 5, 6 ader 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlage aus PJsaprnn hestcht.

   1D. Verhundsclilauch nach einem der Ansprüche h bin 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der mindestens zwei Bewehrungslagen der fetalldraht unter einem Winkel gegenüber der Längsachse dES Innenschlauches aufgebracht wird und dieser Winkel hei jeder folgenden newEhrungslage aus Metalldraht größEr ist als bei der vorhergehEnden.