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Die Erfindung bezieht sich auf den Befestigungsflansch eines
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Gummischlauches mit mehreren Schichten von Verstärkungsein lagen aus
Metall oder Textilfasern und einer Innen- und Aufenschicht aus Gummi. Die Einlagen
im Flansch sind radio nach außen gerichtet. Zwischen den Einlagen liegen starre
koaxial angeordnete Ringscheiben aus Stahl, die über dünne Gummischichten an den
Einlagen haften. Ferner durchdringen axiale Bohrungen für Verbindungsbolzen den
Flansch. Solche Schläuche haben stets mehr als 4 Einlagenschichten. Die Zahl der
Einlagen schichten kann bis 20 betragen.
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Befestigungsflansche mit dem oben umrissenen Aufbau sind bekannt.
Sie dienen zum Verbinden von Schläuchen, die eine überdurchschnittliche lichte Weite
von ca. 1 m aufweisen. Solche Schläuche mit Flansch können einen betaächtlichen
Betriebsdruck aufnehmen. Ferner kann eine robuste Behandlung unter den verschiedenen
Einsatzbedingungen ebenfalls hingenommen werden. Diese Befestigungsflansche lagen
üblicherweise relativ weit über die Schlauchoberfläche finius und können daher bei
der Anwendung solcher Schläuche stören. Bei höheren Drücken erweist es sich weiterhin
als ein Problem, daß die zwischen den Einlagen angeordneten starren Ringscheiben
radial eingeknickt werden können. Dadurch werden Schäden eingeleitet, die den Schlauch
unbrauchbar machen. Weiterhin können die Verstärkungseinlagen bei starken Zugbeanspruchungen
und/oder sei inneren Druckstößen an den Kanten der starren Ringscheiben beschädigt
werden. Treten derartige Beanspruchungen häufig auf, so muß mit Schäden im Flansch
gerechnet werden, bevor die übliche Lebensdauer erreicht ist. Bei len bisherigen
Befestigur,sflanschen ist auch nicht gewährleistet, daß alle EinlagensshicI ten
weitgehend gleichmäßig zur Kraftaufnahme herangezogen werden, so daß die tatsächliche
Belastbarkeit des Schlauches geringer ist, als sich dies aus den vorhandenen Xerstärxungseinlagen
an sich ergibt.
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Mißerdem werden bei gleichzeitiger Einwirkung von Innen druck und
äußeren Zugkräften an den Einlagen so hohe Kräfte auf die ingscheiben übertragen,
so daß die Steifigkeit der r bishe crl Xitlgscheiben gegen Einknicken überschritten
wird. Auch die Aufhängung der Ringscheiben an den Bolzen reicht zur Aufnahme diesr
Kräfte nicht aus, da wegen des begrenzten £lanschhöhe keine ausreichende Lochleibung
geschaffen werden kann.
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Aufgabe der Brfis,dung ist es, die vorstehenden Nachteile zu beseitigen,
insbesondere sollen der Flanschbereich stärker als bisher belastbar sein. Weiterhin
soll ein derartiger Flansch leicht herstellbar sein. Schließlich soll der Flansch
nur wenig über die Schlauchoberfläche hinausgehen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ringscheiben
im Flansch eine Mindesdicke von 1,5 mm bei sechs Einlagenschichten und eine um ca.
0,4 mm größere Dicke pro weiteres Einlagenpaar aufweisen und die Ringscheiben an
den den Sehlauchenden zugekehrten inneren Kanten abgerundet sind.
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In Verbindung mit diesen Angaben ist davon ausgegangen, daß die radiale
Höhe des Metallringes ca. 60 mm beträgt. Diese Höhe ist bei Schläuchen, deren Durchmesser
in der Größenordnung von 100 cm liegt, üblich. Weiterhin wird bei den Ringen von
einem Werkzeugstahl ausgegangen, der für diesen Zweck überwiegend verwendet wird.
Er wird mit ST 37 bezeichnet und ist damit für diese Anwendung in allen wesentlichen
Eigenschaften festgelegt. Schließlich ist auch die Festigkeit der Fasereinlagen
festgelegt. Es wird ein Material verwendet, das höchste Beanspruchungsfähigkeit
aufweist. Als Belastbarkeit ist dabei ein Wert um 500 daN/cm Gewebebreite anzusehen.
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Die Belastl)arkeit t eines einzelnen Cordfadens bis zum Bruch beträgt
100 daN.
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Wird von diesen an sich üblichen Werten der Ringbreite und den Eigenschaften
des Stahls abgewichen, so führt dies in ohne weiteres übersehbarer Weise zu einer
leichten Verschiebung der Grenzwerte für die Ringeliclew Bei den als gegeben angesetzten
Voraussetzungen ist die um ca. 0,4 mm zunehmende Ringdicke pro Lagenpaa nicht ganz
konstant. Um in allen Parametern in gleicher Weise bis gerade unter den Wert der
Maxiamalbelastbarkeit zu kommen, ist beim Übergang von 6 zu 8 Lagen eine Zunahme
an Dicke von 0,5 angebracht, während sie beim Übergang von 12 zu 14 Lagen nur etwa
0,3 mm beträgt.
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Bei dem angegebenen Wandstärken für die Ringscheiben handelt es sich
um den unteren Grenzwert. Zwar ist mit erheblich dicheren Ringscheiben da Ziel auch
zu erreichen. Dem stehen jedoch ein unerwünschter Aufwand an Material entgegen.
Auch ist die Zunahme der Flanschdicke aus mehreren Gründen unerwünscht, o daß gerade
dem unteren Grenzwert die entscheidende Bedeutung zukommt.
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Bei den vorgenannten Bedingungen sind die dickewandigen Ringscheiben
in der Lage, bei einseitiger Belastung in radialer Richtung erhebliche Kräfte aufzunehmen,
ohne einzuknicken. Auch Verwindungsvorgänge können nicht zu einem Knickvorgang führen.
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Zweckmäßigerweise werden jeweils mindestens 2 Einlagenschichten zwischen
2 Ringscheiben zusammengefaßt. Die Ringscheiben üben überall einen so gleichmäßigen
Anpreßdruck aus, daß auch bei mehr als 2 Einlagenschichten zwischen 2 Ringscheilben
ein sicheres Tragen bewirkt wird.
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Die große Wandstärke der Hingscheiben hat ferner zur Folge, daß die
dem Schlauchende zugekehrte Kante an der Innenseite mit einen relativ großen Radius
abgerundet sein kann. Dadurch wird eine Schonung der Einlagen beim Übergang von
der radialen in die axiale Richtung bewirkt. Ein zusätzlicher Vorteil derartig dicker
Ringscheiben besteht darin, daß die hinter einanenden durch Ringscheiben getrennten
Einlagenschichten lei<'htei' ane naiider geführt werdeii kann en. Eine derartig
in Paketen untergliederte Einlagenschicht läßt sich darüber hinaus auch leicht herstellen,
da solche Mehrschichtenpakete leichter zu hand @aben sind. Da man nach der Erfindung
mit verhältnismäßig wenig dicken Ringscheiben auskommt, ist eine Versiegelurtg der
Einlagenenden im äußeren Flanschrand erheblich einfacher.
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Nach einem weite den Merkmal der Erfindung können die radialen Oberflächen
der Ringscheiben mit Ringnuten und Ringrippen versehen sein, die miteinander im
Eingriff stehen. Dadurch wird die sichere Anordnung des Schlauchendes zwischen den
radialen Ringscheiben ver@essert.
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Ein anderer erfinderischer Gedanke besteht darin, daß die Ringscheiben
in radialer Richtung nach außen eine ansteigende Wandstärke aufweisen. Obgleich
diese Maßnahme zunäch st die Vermutung erweckt, die Einlagen des Schlauches würden
nun leichter aus dem Flansch herausseeogell, tritt in Wirklichkeit das Gegenteil
zu. Dieses beruht darauf, datS der Schl uchrohling beim Überführen in eine radiale
Gestalt am Schlauchende in den außen liegenden Zonen eine Verjüngung erfährt.
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Durch die in radialer Richtung ansteigende Wandstärke der Ringscheiben
wird dieser Gestaltung Rechnung getragen, so daß dann überall ein weitgehend gleichmäßiger
anpreßdruck zwischen den Ringscheiben und den Einlagenpaketen entsteht.
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Weiterhin kann die radial außen liegende Ringkante beidseitig mit
Ringrippen versehen sein. Dies führt zu einer stärkeren Zusammenfassung am äußersten
Umfang. Dadurch wird die Gefahr unterdrückt, daß Feuchtigkeit oder aggressive Chemikalien
in die Verstärkungen eindringen, wenn die äußere Schutzschicht beschädigt worden
ist.
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Ein anderer Vorteil kann nach der Erfindung dadurch bewirkt werden,
daß die zwischen je 2 Ringscheiben angeordnete Anzahl von Einlagen unterschiedlich
ist. Dabei sollte die Anzahl in der Mitte ein Minimum sein. Diese Maßnahme steigert
ebanfalls die Belastbarkeit des Ringflnnsthes. in @hnlicher R chtung wirkt eine
Maßnahme, die erfinduiigsgemäß darin besteht, daß der innere lichte Durchmesser
der Ringscheibe zum Schiauch ende hin etwas abnimmt. Diese Ringscheiben greifen
also mehr in die Schlauchwand hinein und könnten daher eine größere Anpreßfläche
aufweisen, ohne daß dabei nachteile entstehen.
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Bei der koaxialen Anordnung der Ringsciieiben liegeit diese natürlich
hintereinander.
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Diese vergrößerte endständige Ringscheibe ist auch insofern nützlich
als sie beim Zusammenführen zweier Flansche zu einem Schutz für den Flansch selbst
führt.
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Die Erfindung wild in Verbindung mit den Abbildungen 1, 2 und 3 beispielsweise
beschrieben. Die Zeichnungen stellen den Flanschquerschnitt nicht rnaßstäblich dar,
um übersichtlicher zu sein.
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Abl. i stellt den Querschnitt durch den Teil eines Schlauchflansches
dar. Der Schlauch besitzt eine Innenwand 1 und eine Außenwand 2, dazwischen liegen
übereinander geschichtete Gewebeeinlagen 3. Diese Einlagen 3 werden bei 4 getrennt
und laufen Jeweils itt zwei Gruppen 5 und 6 in den Flansch ein.
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Dieser weist dur hgehende Bohrungen 7 zur Befestigung auf.
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Im Flansch sind zwei Ringscheiben 8 und 9 angeordnet. Die dem Schlauch
zugekehrte Seite des Flansches weist einen Anpreßring 10 auf. Der Flansch selbst
ist rundum mit einer abdichtenden Gummimasse 11 umgeben. Die Ringscheiben 8 und
9 haben eine Wandstärke von 2,5 mm und sind daher im hohen Maße verformungssteif.
Die Ringscheiben 8 und 9 sind an den dem Schlauchende zugekehrten inneren Kanten
12 und 13 abgerundet, so daß dLe Einlagen 3 beim Herumführengeschont werden. Die
beiden Einlagenpakete 5 und 6 können erheblichen radial nach inne gerichteten Zugkräften
unterworfen werden, ohne daß sie Schaden erleiden. Die Gewebeeinlagen sind unter
einander und an den Ringscheiben durch Vulkanisation miteinander verbunden.
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Gemäß Abb. @ sind an den Ringscheiben 14 und 15 Ringnuten 16 und Ringrip@en
17 vorgesehen. Dadurch werden die Einlagen 1-'-mit größeren Sit-kerheit in ihren
Positionen gehalten. Nach Abb. 3 nehmen die Ringscheiben 19 und 20 nach außen an
Wandstärke zu. Dadurch werden die Einlagenpakete 21 und 22 einem gleichbleibenden
Flächendruck unterworfen.
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