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Mehradrige Schlauchleitung, insbesondere
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Hochdrtlekschlauchleitung für den untertägigen Bergbau Die Erfindung
betrifft eine mehradrige Schlauchleitung, insbesondere Hochdruckschlauchleitung
für den untertägigen Bergbau, mit einem endseitig Anschlußhülsen aufweisenden Schutzmantel
und einer Mehrzahl von darin angeordneten Einzelleitungen, die an Nippeln in von
den Anschlußhülsen gebildeten Kupplungshälften enden.
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Mehradrige Schlauchleitungen führen ein gasförmiges oder flüssiges
Medium und werden insbesondere zur Übertragung von Druckenergie, insbesondere von
Impulsen, eingesetzt. Hydraulische Hochdruckschlauchleitungen verwendet man im untertägigen
Bergbau zum Anschluß von Maschinen oder Ausbauvorrichtungen an eine Druckmittelquelle,
auch zur Ansteuerung von deren Ventilen.
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Die mehradringen Schlauchleitungen tragen an ihren Enden Kupplungshälften
, die an eine zugeordnete Kupplungshälfte einer weiteren Schlauchleitung oder an
eine entsprechende Kupplungshälfte an der Maschine oder Vorrichtung angeschlossen
werden.
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Der Schutzmantel bekannter mehradriger Schlauchleitungen besteht aus
einem Gummimaterial, das flammwidrig und selbstverlöschend eingestellt ist und das
eine metallische Armierung besitzt. Damit entspricht ein derartiger Schutzmantel
den bergbehördlichen Vorschriften. Die Anschlußhülsen an den Enden des Schutzmantels
sind Teil von Kupplungshälften, die gegenüber den Anschlußhülsen drehbar ausgeführt
sein müssen, um einen
leichteren Anschluß zu ermöglichen und ein
Abknicken der Einzelleitungen zu vermeiden. - Ein derartiger Schlauchmantel wird
in der Regel durch Aufspritzen einer Innengummiseele auf einen Dorn hergestellt,
wobei vor dem Klöppeln der Metallarmierung in der Regel eine Kühlung der Innengummiseele
mit flüssigem Stickstoff erfolgt, um diese Lage zweitweise zu verfestigen, damit
die Metallarmierung nicht in sie eindringen kann. Nach dem Klöppeln der Metallarmierung
erfolgt das Aufspritzen des Obergummis. Ein derartiger Schutzmantel besitzt einen
Außendurchmesser von mehreren Zentimetern und eine Wandstärke von mehreren Millimetern.
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Man kann nach diesem Verfahren auch dünnere Schläuche fertigen, die
als Einzelleitungen verwendet werden können, jedoch nur hinab bis zu einem Innendurchmesser
von ca.
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4 - 5 mm. Die Fertigung von Schläuchen mit geringerem Innendurchmesser
ist technisch außerordentlich schwierig und wirtschaftlich ausgeschlossen. Die dünnen
Einzelleitungen bekannter mehradriger Schlauchleitungen besteht demgegenüber aus
einem Kunststoffmaterial mit einer Einlage aus Kunststoff-Fasern, gegebenenfalls
in Form eines Geflechts.
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Derartige Einzelleitungen lassen sich hinab bis zu einem Innendurchmesser
von etwa 2 mm herstellen. Da sie brennbare Kunstfasern und gegebenenfalls auch brennbare
Elastomere enthalten, können sie von den Bergbehörden zur Verwendung untertage nicht
zugelassen werden.
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Die Nippel, an die die Einzelleitungen angeschlossen werden, bestehen
aus einem Automatenstahl, der in der-Regel vernickelt wird. Für den Anschluß der
Einzelleitungen weisen die Nippel einseitig kurze Zapfen auf, auf die die Einzelleitungen
aufgeschoben werden. Es versteht sich, daß die Zapfen jeweils eine durchgehende
Bohrung aufweisen müssen, die mit der weiterführenden Bohrung des Nippels in Verbindung
steht. Die auf einen derartigen Zapfen aufgeschobene Einzelleitung wird dann mit
einer Spannhülse auf dem Zapfen festgeklemmt. Aus dieser Anordnung ergeben sich
besondere Probleme. Zunächst ist die Bearbeitung der Zapfen an den Nippeln schwierig,
weil der Außendurchmesser dieser Zapfen im wesentlichen dem Innendurchmesser der
Einzelleitungen entsprechen muß, d.h. nicht mehr als 1 bis 2 mm betragen darf. Nichtsdestoweniger
muß
der Zapfen durchbohrt werden, wobei eine hinreichende Wandstärke
verbleiben muß, damit der Zapfen die auftretenden Beanspruchungen aufnehmen kann.
Die geringen Abmessungen und die daraus resultierende geringe Belastbarkeit verlangt
auch besondere Sorgfalt bei der Montage von Nippeln und Einzelleitungen. In betrieblicher
Hinsicht stört, daß durch die in die Enden der Einzelleitungen eingeschobenen Zapfen
der nutzbare Leitungsquerschnitt jeder Einzelleitungen ganz erheblich eingeschränkt
wird und zu Verstopfungen führen kann. Zwar besitzt die weiterführende Bohrung des
Nippels den gleichen oder einen größeren Querschnitt wie die Einzelleitung, das
ändert aber nichts daran, daß im Bereich des Zapfens praktisch eine Drossel vorhangen
ist, die auch bei den im Bergbau verwendeten Betriebsdrücken das Durchsatzvermögen
jeder Einzelleitung einschränkt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine mehradrige Schlauchleitung der
eingangs beschriebenen Gattung im Hinblick auf Herstellung, Montage und betriebliche
Eigenschaften zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß wenigstens ein Teil der Einzelleitungen
aus Kupferrohren besteht, deren Enden mit den zugeordneten Nippeln verlötet sind.
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Der Einsatz von Kupferrohren wengistens für einen Teil der Einzelleitungen
einer mehradrigen Schlauchleitung bringt ganz erhebliche Vorteile. Zunächst kann
auf die bisher verwendeten aus einem Kunststoffmaterial bestehenden und in der Regel
entzündbaren Einzelleitungen verzichtet werden. Als Kupferrohre können insbesondere
Kupferrohre nach DIN 1787 aus SF-Kupfer verwendet werden. Im übrigen sind derartige
Kupferrohre durch DIN 1754, Bl. 1,im Hinblick auf ihre Abmessungen sowie durch DIN
17671, Blatt 1 im Hinblick auf ihre Festigkeitseigenschaften genormt. Derartige
Kupferrohre
lassen sich vorteilhaft durch Silberlot mit Nippeln
aus einer Edelstahllegierung verbinden, wobei die Nippel vorzugsweise aus einem
X12CrMcSi7V-Stahl bestehen können.
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Der Einsatz von Kupferrohren vereinfacht zunächst die Herstellung
der Nippel und die Montage von Nippeln und Kupferrohren, wenn nach bevorzugter Ausführungsform
der Erfindung die Nippel eine durchgehende Stufenbohrung aufweisen, wobei der größere
Durchmesser der Stufenbohrung zur Aufnahme jeweils eines Endes eines Kupferrohres
im wesentlichen dem Außendurchmesser des Kupferrohrs und der kleinere Durchmesser
dem Innendurchmesser der Kupferrohres entspricht. Dann brauchen nämlich an den Nippeln
nicht mehr in aufwendiger Weise Zapfen hergestellt zu werden, sondern einfache Bohrungen,
deren Durchmesser auch verhältnismäßig groß ist, jedenfalls in der Crößenordnupg
von 3 bis 5 mm liegt. In diese Bohrung wird das Ende einer Einzelleitung eingeschoben
und dort verlötet. Je nach dem vorhandenen Spiel, das sehr gering sein kann, läßt
sich die Menge des eingesetzten Lotes sehr genau bemessen, so daß am Ende der Stufenbohrung
praktisch kein Lot in das Innere des ohne Querschnittsverengung durchgehenden Leitungsquerschnittes
einerseits der Einzelleitung und andererseits der weiterführenden Bohrung des Nippels
gelangen kann. Die Lötverbindung zwischen Nippel und Kupferrohr ist sehr fest, so
daß die Einzelleitungen auch ohne weiteres durch Zugkräfte belastet werden können.
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Im übrigen sind die Einzelleitungen aus Kupferrohren selbstverständlich
auch durch Biegung belastbar, und zwar ggf. auch
im Bereich des
Anschlusses an die zugeordneten Nippel.
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Es ist wünschenswert, daß eine mehradrige Schlauchleitung einen möglichen
Biegeradius von wenigstens 40 cm zulassen muß, derartige Biegeradien sind aber für
Einzelleitungen aus Kupfer kein Problem. Im übrigen sind einer entsprechenden Biegung
einer mehradrigen Schlauchleitung bereits durch den Schutzmantel Grenzen gesetzt,
der eine stärkere Bietung in der Regel nicht zuläßt. Im praktischen Betrieb liegen
die kleinsten Biegeradien bei ca. 50 cm, wenn nämlich Schildausbaugestelle transportiert
werden, an denen mehradrige Schlauchleitungen für Transportzwecke befestigt sind.
Im späteren Betrieb auftretende Biegeradien liegen in der Größenordnung von 2 m.
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Um jedoch die Biegung einer mehradrigen Schlauchleitung zu erleichtern,
kann es zweckmäßig sein, das Bündel der Einzelleitungen wenigstens einmal zu verseilen,
so daß es keine "äußeren" oder ~inneren" Einzelleitungen gibt.
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Während bei bekannten mehradrigen Schlauchleitungen die Längskräfte
hauptsächlich vom Schutzmantel aufgenommen werden mußten, weil die Einzelleitungen
wegen der empfindlichen Anschlüsse an die Nippel und wegen ihres Aufbaus praktisch
durch Zugkräfte nicht belastbar waren, können bei der erfindungsgemäßen Schlauchleitung
sämtliche Zugkräfte von den Einzelleitungen aufgenommen werden, so daß sich die
Möglichkeit ergibt, den Anschluß des Schutzmantels an die zugeordneten Kupplungshälften
einfacher
zu gestalten. Nach einem entsprechenden Vorschlag der
Erfindung soll der Schutzmantel gleitend in oder auf den AnschluBl~ulsen angeordnet
sein und die Länge des Schutzmantels kleiner sein als die Länge der Einzelleitungen.
Der Schutzmantel braucht hier nur das Bündel von Einzelleitungen zu schützen. Im
übrigen kann er sich in oder auf den Anschlußhülsen nach Maßgabe der jeweiligen
Umstände frei verdrehen und in Längsrichtung verschieben. Damit ist auch eine einfachere
Ausbildung der Anschlußhülsen und der Kupplungshälften möglich, weil die bisher
übliche klemmende Verbindung zwischen Anschlußhülse und Schutzmantel ebenso entfallen
kann, wie die Drehkupplung zwischen Anschlußhülse und Kupplungshälfte.
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Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel
der Erfindung erläutert; es zeigen: Fig. 1 teilweise einen Längsschnitt durch das
Ende einer mehradrigen Schlauchleitung mit angeschlossener Kupplungshälfte, Fig.
2 einen Längsschnitt durch einen Nippel mit angeschlossener Einzelleitung.
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Die in der Zeichnung dargestellte Schlauchleitung 1 weist einen Schutzmantel
2 aus einem begrenzt elastischen Material mit einer darin eingebetteten metallischen
Armierung 3 auf.
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Im Schutzmantel 2 sind mehrere Einzelleitungen 4 geführt, von denen
nur eine dargestellt ist. Jede Einzelleitung 4 endet in einem Nippel 5 mit einem
Radialflansch 6, der im größeren Abschnitt einer Stufenbohrung einer Zentrierscheibe
8 angeordnet und darin von. einer Haltescheibe 9 gehalten ist. Die Zentrierscheibe
8 und die Haltescheibe 9 sind in einem Kupplungsgehäuse 10 einer zweiteiligen Kupplung
untergebracht, wobei
die Haltescheibe 9 auf einer Schulter 11 des
Kupplungsgehäuses 10 aufliegt und die Zentrierscheibe 8 auf der gegenüberliegenden
Seite mit einem Sprengring im Kupplungsgehäuse gesichert ist. Am Kupplungsgehäuse
10 ist eine Überwurfmutter 12 angeordnet. Schlauchseitig schließt sich an das Kupplungsgehäuse
10 mit einem Übergang 13 eine Anschlußhülse 14 an, in der das Ende des Schutzmantels
2 gleitend geführt ist.
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Bei dem Schutzmantel 2 mag es sich um einen nach DIN 20022, Blatt
1, genormten Schlauch mit der Nennweite 40 handeln, der z.B. sechzehn Einzelleitungen
4 mit der Nennweite 2 und gegebenenfalls wenigstens eine weitere Einzelleitung mit
der Nennweite 5 enthält. Die Einzelleitung mit der Nennweite 5 ist ein herkömmlicher
Bergbauschlauch, während die Einzelleitungen 4 mit der Nennweite 2 aus Kupferrohren
bestehen. Dabei handelt es sich vorzugsweise um ein SF-Kupfer nach DIN 1787, mit
einer Zugfestigkeit von ca. 270 N/mm2. Die Nippel 5 bestehen aus einer Edelstahllegierung,
beim dargestellten Ausführungsbeispiel aus X12CrMol7V-Stahl. Sie sind mit den Einzelleitungen
4 unter Verwendung von Silberlot verbunden.
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Einzelheiten der Verbindung zeigt die Fig. 2. Man erkennt, daß jeder
Nippel 5 eine durchgehende Stufenbohrung 15 aufweist.
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Der Abschnitt 16 mit dem größeren Durchmesser der Stufenbohrung 15
befindet sich auf der der-Einzelleitung 4 zugewandten Seite des Nippels 5 und besitzt
einen Durchmesser, der im wesentlichen dem Außendurchmesser der Einzelleitung 4
entspricht. Der andere Abschnitt 17 der Stufenbohrung 15 besitzt einen Durchmesser,
der dem Innendurchmesser der Einzelleitung 4 entspricht. Die Länge des Abschnittes
16 mit dem größeren Durchmesser entspricht dem Ein- bis Zweifachen des Durchmessers.
In diesen Abschnitt 16
der Stufenbohrung 15 ist das Ende der Einzelleitung
4 eingeführt und damit durch Lötung verbunden. Die Teile werden wie üblich gesäubert
und dann erhitzt, worauf eine nach Maßgabe des vorhandenen Spiels genau bemessene
Lotmenge in den Bereich des Spaltes zwischen Einzelleitung 4 und Abschnitt 16 gebracht
wird. Das Lot fließt dann in den Ringspalt und verbindet nach Abkühlung die beiden
Teile zuverlässig. Bei entsprechender Bemessung der Lotmenge fließt das Lot nicht
über die zwischen den Abschnitten 16 und 17 der Stufenbohrung 15 gebildete Stufe
hinaus, so daß der Leitungsquerschnitt der Einzelleitungen 4 ohne Querschnittsverengung
oder Querschnittserweiterung in den Querschnitt des Abschnitts 17 der Stufenbohrung
15 übergeht. Eine sehr genaue Dosierung des Lotes kann dadurch erfolgen, daß dieses
in Form eines Ringes vor der Einzelleitung 5 in den Abschnitt 16 eingebracht oder
vor dem Zusammenfügen von Einzelleitung 4 und Nippel auf die Einzelleitung 4 so
aufgeschoben wird, daß der Ring gegen die Stirnfläche des Nippels anliegt. Beim
Erhitzen dieser Anordnung schmilzt der Ring und das Lot gelangt in den Spalt zwischen
Einzelleitung 4 und Abschnitt 16.
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Innerhalb des Schutzmantels 2 sind die gebündelten Einzelleitungen
4 so verlegt,daß sie wenigstens einmal verseilt sind.
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Dadurch läßt sich die Schlauchleitung insgesamt leichter biegen, denn
es gibt keine "äußeren" oder "inneren" Einzelleitungen.
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Der Schutzmantel 2 besitzt eine geringere Länge als die Einzelleitungen
und kann sich in seinen beiden Anschlußhülsen 14 sowohl verdrehen als auch in Längsrichtung
nach Maßgabe der gegebenen Umstände bewegen. Gleichzeitig ist dadurch auch sichergestellt,
daß der Schutzmantel 2 bei einer Biegung der Schlauchleitung keinerlei Stauchung
erfährt. Längskräfte, die von der Schlauchleitung übertragen werden müssen, werden
von denEinzelleitungen 4 aufgenommen, die dazu aber ohne weiteres in der Lage sind.
Die Längen der Anschlußhülsen 14 einerseits
und des Schutzmantels
2 andererseits sind so bemessen, daß bei allen betrieblichen Stellungen, insbesondere
bei einer Biegung, die Enden des Schutzmantels 2 in den Anschlußhülsen 14 bleiben,
wobei gegebenenfalls die Übergänge 13 als Widerlager zur Begrenzung der Biegung
dienen.
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Die obengenannte Edelstahllegierung X12CrMoS17V ist vergütet und hat
folgende Zusammensetzung: C o,lo bis o,17% Si max. 1,o% Mn max. 1,5% P max. o,o45%
S max. o,15 bis o,35% Cr 15,5 bis 17,5% Mo o,2o bis 0,30%