DE29823963U1 - Flexible strand-shaped hollow body - Google Patents
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Dr. jur. Alf-Olav Gleiss, Dipl.-Ing. PA Rainer Große, Dipl.-Ing. PA Dr. Andreas Schrell, Dipl.-Biol. PA Dr. Frhr. v. Uexküll, Dipl.-Chem. PA Torsten Armin Krüger RA Dr. Wilhelm Heuer, Dipl.-Phys. PA* Torsten Bettinger, LLM. RADr. jur. Alf-Olav Gleiss, Dipl.-Ing. PA Rainer Große, Dipl.-Ing. PA Dr. Andreas Schrell, Dipl.-Biol. PA Dr. Frhr. v. Uexküll, Dipl.-Chem. PA Torsten Armin Krüger RA Dr. Wilhelm Heuer, Dipl.-Phys. PA* Torsten Bettinger, LLM. RA
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76532 BADEN-BADEN76532 BADEN-BADEN
15710 GL-Iu15710 GL-Iu
11. November 199911 November 1999
Die Erfindung betrifft einen flexiblen strangförmigen Hohlkörper mit einem von einem Mantel umschlossenen Innenraum zum Transport von Medien.The invention relates to a flexible, strand-shaped hollow body with an interior space enclosed by a casing for transporting media.
Flexible strangförmige Hohlkörper der gattungsgemäßen Art sind bekannt. Diese nachfolgend auch als Schlauch bezeichneten strangförmigen Hohlkörper werden in vielen Gebieten der Technik zum Transport von flüssigen oder gasförmigen Medien eingesetzt. Bei der Anwendung in klimatechnischen Anlagen, beispielsweise in Kraftfahrzeugen, werden derartige Schläuche zum Transport von Kältemitteln eingesetzt. Kältemittel haben die Eigenschaft, daß diese flüchtig sind, die, wenn diese in die Erdatmosphäre gelangen, zu schädlichen Einflüssen führen. Um das zu vermeiden, sollen natürliche Kältemittel, zum Beispiel CO2 eingesetzt werden. Bei bekannten Kältemittelschläuchen ist nachteilig, daß diese gegenüber natürlichen Kältemitteln, insbesondere gegenüber Kohlendioxid CO2, nicht diffusionsdicht sind und eine hohe Permeabilität aufweisen. Flexible, strand-shaped hollow bodies of the generic type are known. These strand-shaped hollow bodies, also referred to below as hoses, are used in many areas of technology for transporting liquid or gaseous media. In air conditioning systems, for example in motor vehicles, such hoses are used to transport coolants. Coolants have the property of being volatile, which leads to harmful effects when they enter the earth's atmosphere. To avoid this, natural coolants, such as CO2, should be used. The disadvantage of known coolant hoses is that they are not diffusion-tight compared to natural coolants, especially carbon dioxide CO2, and have a high permeability.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen flexiblen strangförmigen Hohlkörper der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der eine geringe Permeabilität im besonderen gegen CO2/ aufweist.It is therefore an object of the invention to provide a flexible strand-shaped hollow body of the generic type which has a low permeability, in particular against CO2/.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen flexiblen strangförmigen Hohlkörper mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, daß der Mantel an seiner dem Innenraum zugewandten Mantelfläche eine Sperrschicht aufweist, die für flüchtige Moleküle des zu transportierenden Mediums undurchlässig ist, wird eine Permeation durch den flexiblen strangförmigen Hohlkörper verhindert, zumindest auf einen vernachlässigbar kleinen Wert reduziert. Somit wird es möglich, insbesondere wenn vorzugsweise die flexiblen strangförmigen Hohlkörper als Kältemittelschlauch eingesetzt werden, Kältemittel zu transportieren, ohne daß flüchtige Bestandteile der Kältemittel in die Atmosphäre gelangen können. Eine geringe Permeationsrate gewährleistet gleichzeitig eine zuverlässige Funktion einer mit dem Kältemittel zu versorgenden Kälteanlage.According to the invention, this object is achieved by a flexible, strand-shaped hollow body with the features mentioned in claim 1. Because the casing has a barrier layer on its casing surface facing the interior, which is impermeable to volatile molecules of the medium to be transported, permeation through the flexible, strand-shaped hollow body is prevented, or at least reduced to a negligible value. This makes it possible, particularly when the flexible, strand-shaped hollow bodies are preferably used as a refrigerant hose, to transport refrigerant without volatile components of the refrigerant being able to escape into the atmosphere. At the same time, a low permeation rate ensures reliable functioning of a refrigeration system to be supplied with the refrigerant.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Folie um die den Innenraum ausbildende Lage des Mantels gelegt ist, wobei sich vorzugsweise in Längserstreckung des Hohlkörpers verlaufende Kanten der Folie überlappen. Hierdurch wird es in einfacher Weise möglich, die Sperrschicht in den Mantel zu integrieren. Entsprechend einer axialen Erstreckung des mit der Sperrschicht zu versehenden Hohlkörpers wird die Folie in einem Stück um die Lage des Mantels gelegt. Durch die Überlappung der in Axialrichtung verlaufenden Längskanten wird erreicht, daß bei einer Biegebeanspruchung des Hohlkörpers die Überlappung erhalten bleibt, so daß eine Beeinträchtigung der Permeabilität nicht gegeben ist.In a preferred embodiment of the invention, the film is placed around the layer of the casing forming the interior, with edges of the film preferably extending in the longitudinal extension of the hollow body overlapping. This makes it easy to integrate the barrier layer into the casing. The film is placed in one piece around the layer of the casing in accordance with an axial extension of the hollow body to be provided with the barrier layer. The overlap of the longitudinal edges extending in the axial direction ensures that the overlap is maintained when the hollow body is subjected to bending stress, so that the permeability is not impaired.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Folie um die Lage des Mantels gewickelt ist, wobei die Folie vorzugsweise spiralförmig gewickelt ist. Hierdurch läßt sich in einfacher Weise ein mit einer Sperrschicht versehener Mantel des Hohlkörpers erzielen, indem die Folie, beispielsweise als Endlosband, spiralförmig um die als Trägermaterial dienende Lage gewickelt wird. Insbesondere ist bevorzugt, daß bei der spiralförmigen Wicklung der Folie diese in einem Abschnitt überlappen. Hierdurch wird sichergestellt, daß bei einer Biegebeanspruchung des flexiblen Hohlkörpers ein Überdeckungsgrad der gewickelten Folie erhalten bleibt, so daß eine Erhöhung der Permeabilität nicht gegeben ist.According to a further preferred embodiment of the invention, the film is wound around the layer of the casing, the film preferably being wound spirally. This makes it easy to obtain a casing of the hollow body provided with a barrier layer by winding the film, for example as an endless belt, spirally around the layer serving as the carrier material. In particular, it is preferred that the spiral winding of the film overlaps in one section. This ensures that when the flexible hollow body is subjected to bending stress, the degree of coverage of the wound film is maintained, so that there is no increase in permeability.
Ferner ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Folie mit der Mantelfläche des Mantels kraftschlüssig verbunden ist. Hierdurch wird erreicht, daß während eines späteren bestimmungsgemäßen Einsatzes des flexiblen strangförmigen Hohlkörpers ein Lösen der Folie von der Mantelfläche verhindert werden kann, so daß eine erreichte geringe Permeabilität aufrechterhalten bleibt. Bevorzugt ist vorgesehen, daß zur Erhöhung einer Haftfestigkeit zwischen der Folie und der Mantelfläche, die Mantelfläche physikalisch und/oder chemisch behandelt ist. Hierdurch läßt sich vorzugsweise insbesondere eine Aufrauhung erzielen, die einen besseren Haftverbund mit der nachträglich aufgebrachten Folie gewährleistet. Furthermore, in a preferred embodiment of the invention, the film is connected to the outer surface of the jacket in a force-locking manner. This ensures that during a later intended use of the flexible, strand-shaped hollow body, the film can be prevented from detaching from the outer surface, so that the low permeability achieved is maintained. It is preferably provided that the outer surface is physically and/or chemically treated to increase the adhesive strength between the film and the outer surface. This preferably makes it possible in particular to achieve a roughening which ensures a better adhesive bond with the subsequently applied film.
Insbesondere ist bevorzugt, wenn eine Erhöhung der Haftfestigkeit zwischen der Folie und der Mantelfläche durchIn particular, it is preferred if an increase in the adhesive strength between the film and the outer surface is achieved by
eine Polarisierung oder Aktivierung des Materials des Mantels zumindest im Oberflächenbereich der Mantelfläche erhalten wird. Hierdurch lassen sich entsprechend dem Material des Mantels, der bevorzugterweise aus einem Polymer besteht, polare Gruppen in die molekulare Grundstruktur des Mantels einbauen, die eine Verbesserung der Beschichtung der Mantelfläche mit der Folie gewährleisten. a polarization or activation of the material of the jacket is achieved at least in the surface area of the jacket surface. This allows polar groups to be incorporated into the molecular basic structure of the jacket depending on the material of the jacket, which preferably consists of a polymer, which ensure an improvement in the coating of the jacket surface with the film.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß zwischen der Folie und die als Trägermaterial dienende Lage ein Haftvermittler angeordnet ist. Hierdurch läßt sich in einfacher Weise eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Folie und dem Trägermaterial erreichen, so daß während des bestimmungsgemäßen Gebrauches des flexiblen Hohlzylinders, insbesondere bei Biegebeanspruchung, die um das Trägermaterial angeordnete Folie in ihrer Position verbleibt. Insbesondere wenn der Haftvermittler nur auf den zwischen der das Trägermaterial bildenden Lage und den Berührungsflächen der Folie mit der Lage gebildeten Bereichen aufgetragen ist, während in den sich überlappenden Bereichen der Folie kein Haftvermittler aufgetragen ist, kann die auf dem Trägermaterial aufgewickelte Folie ohne weiteres einer Biegebeanspruchung des flexiblen Hohlkörpers folgen, ohne daß es zu mechanischen Spannungen in der Folie kommt, die ein eventuelles Ablösen hervorrufen. Die geringe Permeabilität bleibt somit durch den festen Verbund der Folie mit dem Trägermaterial und der erhalten gebliebenen Flexibilität weiter gegeben.In a preferred embodiment of the invention, it is further provided that an adhesion promoter is arranged between the film and the layer serving as the carrier material. This makes it easy to achieve a force-fit connection between the film and the carrier material, so that during the intended use of the flexible hollow cylinder, in particular when subjected to bending stress, the film arranged around the carrier material remains in its position. In particular, if the adhesion promoter is only applied to the areas formed between the layer forming the carrier material and the contact surfaces of the film with the layer, while no adhesion promoter is applied to the overlapping areas of the film, the film wound on the carrier material can easily follow a bending stress on the flexible hollow body without mechanical stress occurring in the film, which could cause it to detach. The low permeability is thus maintained by the firm bond between the film and the carrier material and the flexibility that is retained.
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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further preferred embodiments of the invention result from the remaining features mentioned in the subclaims.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below in exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. They show:
Figur 1 einen teilweisen Querschnitt durch einen Kältemittelschlauch;Figure 1 shows a partial cross-section through a refrigerant hose;
Figur 2 eine schematische Perspektivansicht eines Kältemittelschlauchs in einem weiteren Ausführungsbeispiel undFigure 2 is a schematic perspective view of a refrigerant hose in a further embodiment and
Figur 3 einen teilweisen Längsschnitt durch den Kältemittelschlauch gemäß Figur 2.Figure 3 shows a partial longitudinal section through the refrigerant hose according to Figure 2.
Figur 1 zeigt einen Kältemittelschlauch 10 in einem Querschnitt. Der Kältemittelschlauch 10 umfaßt einen - hier nur teilweise dargestellten - insgesamt mit 12 bezeichneten Mantel, der einen Innenraum 14 umschließt. Der Mantel 12 wird von einem flexiblen strangförmigen Hohlkörper gebildet, der einen vorzugsweise kreiszylindrisch ausgebildeten Innenraum 14 umschließt. Nach weiteren Ausführungsbeispielen kann der Innenraum 14 auch eine andere Form, beispielsweise oval oder dergleichen aufweisen. Der Mantel 12 ist mehrlagig ausgebildet, wobei in Figur 1 nur eine innere Lage 18 dargestellt ist, an die sich eine mittlere Lage, eine äußere Lage sowie wenigstens eine Verstärkungslage, die beispielsweise zwischen der mittleren Lage und der äußeren Lage angeordnet ist, an-Figure 1 shows a refrigerant hose 10 in a cross-section. The refrigerant hose 10 comprises a jacket - only partially shown here - designated overall by 12, which encloses an interior space 14. The jacket 12 is formed by a flexible, strand-shaped hollow body, which encloses a preferably circular-cylindrical interior space 14. According to further embodiments, the interior space 14 can also have a different shape, for example oval or the like. The jacket 12 is designed in multiple layers, with only one inner layer 18 being shown in Figure 1, to which a middle layer, an outer layer and at least one reinforcing layer, which is arranged, for example, between the middle layer and the outer layer, are attached.
schließen. Die Lagen des Mantels 12 bestehen beispielsweise aus einem polymeren Material. Die Verstärkungslage besteht beispielsweise aus einer flexiblen gewebearmierten Schicht.close. The layers of the jacket 12 consist, for example, of a polymer material. The reinforcement layer consists, for example, of a flexible fabric-reinforced layer.
Auf eine äußere Mantelfläche 16 der inneren Lage 18 ist eine Sperrschicht 20 aufgebracht. Die Lage 18 dient somit als Trägermaterial für die Sperrschicht 20. Die Sperrschicht 20 ist hierbei als Folie 22 ausgebildet, die um die Lage 18 gelegt ist. Die Sperrschicht 20 besteht somit im Ausgangszustand aus einem im wesentlichen rechteckigen Folienabschnitt, dessen Länge einer axialen Erstreckung des mit der Sperrschicht 20 zu versehenden Hohlkörpers 10 entspricht. Die Breite der Folie ist größer als ein Umfang der Mantelfläche 16 der Lage 18. Hierdurch wird erreicht, daß bei - wie in Figur 1 dargestellt - die Lage 18 umschließende Folie 22 die in axialer Richtung einer Längsachse 24 verlaufenden Längskanten 2 6 beziehungsweise 28 der Folie 22 überlappen. Ein zwischen den Längskanten 26, 28 liegender Überlappungsbereich 30 ist so gewählt, daß bei einer Biegebeanspruchung des flexiblen Hohlkörpers 10 die Überlappung jederzeit gewährleistet bleibt.A barrier layer 20 is applied to an outer surface 16 of the inner layer 18. The layer 18 thus serves as a carrier material for the barrier layer 20. The barrier layer 20 is in this case designed as a film 22 which is placed around the layer 18. In its initial state, the barrier layer 20 thus consists of a substantially rectangular film section, the length of which corresponds to an axial extension of the hollow body 10 to be provided with the barrier layer 20. The width of the film is greater than a circumference of the surface 16 of the layer 18. This ensures that - as shown in Figure 1 - the film 22 enclosing the layer 18 overlaps the longitudinal edges 26 and 28 of the film 22 running in the axial direction of a longitudinal axis 24. An overlap region 30 located between the longitudinal edges 26, 28 is selected such that the overlap is ensured at all times when the flexible hollow body 10 is subjected to bending stress.
Die Folie 22 besteht beispielsweise aus einer Metallfolie oder einer Kunststoffolie. Das Material der Folie 22 wird auf ein durch den Innenraum 14 des Kaltemittelschlauchs 10 zu transportierendes Kühlmittel abgestimmt. Als Kältemittel kommt beispielsweise Kohlendioxid CO2 in Betracht.The film 22 consists, for example, of a metal film or a plastic film. The material of the film 22 is matched to a coolant to be transported through the interior 14 of the coolant hose 10. Carbon dioxide CO 2 can be considered as a coolant, for example.
Die Sperrschicht 20 wird im Endzustand des Kaltemittelschlauchs 10 von der mittleren Lage des Mantels 12 umgriffen. Diese mittlere Lage kann beispielsweise durchIn the final state of the refrigerant hose 10, the barrier layer 20 is surrounded by the middle layer of the jacket 12. This middle layer can be formed, for example, by
Strangextrudieren auf die Sperrschicht 20 aufgebracht werden. Hierdurch kann ein Ausgleich einer Dickendifferenz durch den Überlappungsbereich 30 erfolgen.Extrusion can be applied to the barrier layer 20. This allows a difference in thickness to be compensated for by the overlap region 30.
Um eine gute Haftfestigkeit zwischen der Sperrschicht 20 und der Lage 18 zu erreichen, kann die Mantelfläche 16 mit einem Haftvermittler beschichtet sein. Hierdurch wird eine Haftung zwischen den unmittelbar in Berührungskontakt stehenden Bereichen der Mantelfläche 16 und der Folie 22 erreicht. Im Bereich der Überlappung 30, das heißt in dem Bereich, in dem die Oberseite der Folie 22 und die Unterseite der Folie 22 übereinanderliegen, ist kein Haftvermittler aufgetragen. Hierdurch wird erreicht, daß einerseits eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Sperrschicht 20 und der Lage 18 auch bei einer Biegebeanspruchung des Kaltemittelschlauchs IO erhalten bleibt und durch die Überlappung 30 eine Beeinträchtigung der Flexibilität des Kaltemittelschlauchs IO durch die Sperrschicht 20 auf ein Minimum reduziert ist.In order to achieve good adhesion between the barrier layer 20 and the layer 18, the outer surface 16 can be coated with an adhesion promoter. This achieves adhesion between the areas of the outer surface 16 that are in direct contact with the film 22. No adhesion promoter is applied in the area of the overlap 30, i.e. in the area where the top of the film 22 and the bottom of the film 22 lie on top of one another. This ensures that, on the one hand, a force-fit connection between the barrier layer 20 and the layer 18 is maintained even when the coolant hose IO is subjected to bending stress, and, on the other hand, the overlap 30 reduces any impairment of the flexibility of the coolant hose IO by the barrier layer 20 to a minimum.
Figur 2 zeigt in einem weiteren Ausführungsbeispiel einen Kältemittelschlauch 10, auf dessen als Trägermaterial dienende Lage 18 die Sperrschicht 20 als spiralförmig aufgewickelte Folie 22' angeordnet ist. Die Folie 22' wird hierbei als Endlosband spiralförmig um die Mantelfläche 16 der Lage 18 gewickelt, wobei es zur Ausbildung eines Überlappungsbereiches 30' kommt.Figure 2 shows a further embodiment of a refrigerant hose 10, on whose layer 18 serving as a carrier material the barrier layer 20 is arranged as a spirally wound film 22'. The film 22' is wound spirally as an endless band around the outer surface 16 of the layer 18, whereby an overlap region 30' is formed.
In der in Figur 3 gezeigten Längsschnittdarstellung wird die Überlappung der Folie 22' zwischen den einzelnen Wickellagen deutlich. Zwischen der Lage 18 und der Sperrschicht 20 ist ein Haftvermittler 32 aufgebracht. DieserIn the longitudinal section shown in Figure 3, the overlap of the film 22' between the individual winding layers is clearly visible. An adhesion promoter 32 is applied between the layer 18 and the barrier layer 20. This
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Haftvermittler 32 greift nur an den Bereichen 3"4\ der einzelnen Lagen der Folie 22' an, die in unmittelbaren Berührungskontakt mit der Lage 18 gelangen. Im Bereich der Überlappungen 30' liegen die Wickellagen der Folie 22' übereinander. Hierdurch wird gewährleistet, daß während einer Biegebeanspruchung des Kältemittelschlauchs 10 dessen Flexibilität durch die Sperrschicht 20 nicht beeinträchtigt ist. Eine auf die Sperrschicht 20 beispielsweise durch Strangextrudieren aufgebrachte nächste Lage des Mantels 12 führt zu einem Dickenausgleich der durch die überlappende Wicklung der Folie 22' sich ergebenden Dickenschwankungen.Bonding agent 32 only acts on the areas 3"4\ of the individual layers of the film 22' that come into direct contact with the layer 18. In the area of the overlaps 30', the winding layers of the film 22' lie on top of one another. This ensures that when the refrigerant hose 10 is subjected to bending stress, its flexibility is not impaired by the barrier layer 20. A next layer of the jacket 12 applied to the barrier layer 20, for example by extruding, results in a thickness compensation of the thickness fluctuations resulting from the overlapping winding of the film 22'.
Insgesamt wird deutlich, daß durch das Integrieren der Sperrschicht 20 in den Mantel 12 ein Kältemittel transportiert werden kann, wobei flüchtige Bestandteile des Kältemittels nicht durch den Mantel 12 diffundieren können. Dieser erhält durch die Sperrschicht 20 eine äußerst geringe Permeabilität für die Moleküle des zu transportierenden Kältemittels. Andererseits wird in umgekehrter Richtung ein Diffundieren von Molekülen in den Innenraum 14 durch die Sperrschicht 20 ebenfalls verhindert.Overall, it is clear that by integrating the barrier layer 20 into the casing 12, a coolant can be transported without volatile components of the coolant being able to diffuse through the casing 12. The barrier layer 20 gives the casing an extremely low permeability for the molecules of the coolant to be transported. On the other hand, diffusion of molecules into the interior 14 in the opposite direction is also prevented by the barrier layer 20.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 20000217 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20020422 |
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| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20041014 |
|
| R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20060908 |
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| R071 | Expiry of right |