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Verfahren zum Herstellen eines gewendelten Schlauchs
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und gewendelter Schlauch Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. auf einen gewendelten Schlauch nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 9.
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Derartige Schläuche, die im allgemeinen mit Querschnittsflächen in
der 2 Größenordnung von 50 bis 100 cm hergestellt werden, dienen der im allgemeinen
bleibenden Verlegung in Gebäuden, Maschinen oder Fahrzeugen als Luft-, Abluft- oder
Abgaskanäle. An diese Schläuche werden eine Vielzahl von Anforderungen gestellt,
insbesondere sollen sie zwar billig, also einfach herstellbar sein, aber zugleich
zugfest, einigermaßen flexibel, um spezielle Umlenkstücke zu vermeiden, und in vielen
Fäilen auch schwer entflammbar oder gar unbrennbar sein. Weiterhin soll der Schlauch
leicht von Gewicht und leicht zu verlegen sein.
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Die Forderungen der Schwerentflammbarkeit bzw. der Unbrennbarkeit
können im wesentlichen durch Verwendung von Metall als Schlauchmaterial erfüllt
werden. Beispielsweise sind Aluminium-Flachkanäle bekannt, die aus Aluminiumblech
bestehen, das zu einem Rechteckrohr gefaltet und mit einer in Längsrichtung verlaufenden
Falznaht versehen ist. Ein solches starres Rohr ist Schläuchen grundsätzlich darin
unterlegen, daß
es in bestimmten Längen geliefert wird, einen aufwendigen
Transport verursacht, schwierig und unter Aufwand verschiedener Werkzeuge zu installieren
ist und die Lagerhaltung verschiedener Kanalteile wie Rohrstücke, Umlenkstücke,
Übergangsstücke von Rund- auf Flachkanal usw. erfordert.
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Es sind auch mehr oder weniger flexibel biegbare Aluminiumrohre bekannt
(z.B. Rigoform-Rohre), die aus gewendeltem und gewelltem Aluminiumblech bestehen,
dessen Wellungen in Längsrichtung der gewendelten Streifen verlaufen und einander
im Randbereich überlappen, wodurch der Zusammenhalt zwischen benachbarten Windungen
hergestellt wird. Die Wellungen können in gewissem Umfang gedehnt bzw. zusammengestaucht
werden, was die Verlegung von Kurven ermöglicht. Die entsprechenden Rohre sind jedoch
nach wie vor verhältnismäßig steif und ein starkes Ziehen oder eine starke Überdehnung
der Kurven-Außenseite kann zu einem Lösen der nicht sehr zugfesten Verbindung zwischen
benachbarten Windungen führen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gleichzeitig zugfesten,
flexiblen, leicht transportierbaren und verlegbaren und im Bedarfsfall bei entsprechender
Materialgestaltung schwer entflammbar oder unbrennbar baubaren Schlauch zu schaffen.
Dies wird durch das im Anspruch 1 C gekennzeichnete Verfahren bzw. durch den im
Anspruch 9 gekennzeichneten Schlauch gelöst. Die Erfindung ist demnach insbesondere
durch die Verbindungskonstruktion der benachbarten Windungen der Wendel gekennzeichnet,
mit den ineinanderliegenden Falten, die an sich von beliebiger Konstruktion - beispielsweise
im Querschnitt flaschenförmig oder auch labyrinthartig - sein kann, für die aber
wesentlich ist, daß sie einen - querschnittsmäßig gesehen - zusammengedrückten Halsbereich
hat, der das Faltenvolumen abschließt, in welchem als Sperrkörper, der ein Herausschlupfen
der Falte des inneren Streifenmaterials aus der Falte des äußeren Streifenmaterials
verhindert, wiederum eine gefaltete Struktur angeordnet ist. Im Gegensatz beispielsweise
zu einem im Querschnitt runden Körper wie einem Draht, der obendrein den Schlauch
gewichtsmäßig schwer machen würde, oder einer Schnur, die bei ensprechendem Zug
von der inneren Falte leicht durch den "Hals" hinausgedrückt werden könnte, bildet
eine derartige Faltstruktur als Sperrkörper ein wesentlich größeres Hindernis, das
aus einer kleinen
Aufweitung des Halses nicht hinaustreten kann.
Diese Faltstruktur kann hierbei selbst die Innenfalte sein, sofern deren Material
ausreichend steif ist, oder kann eine spezielle bandförmige Einlage sein, die in
Form eines U-Profils bei der Bildung der Falte in diese eingelegt worden und anschließend
zusammen mit den Rändern mit der Falte zusammengedrückt worden ist. Sofern es sich
bei dem die äußere Falte bildenden Streifenmaterial um ein sehr flexibles Material
handelt, kann obendrein noch die Falte von außen her durch ein im Querschnitt bügelförmig
gebogenes Band zusammengehalten werden.
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Für die Faltstruktur im Falteninneren und für das gegebenenfalls hinzukommende
äußere Band eignen sich insbesondere metallische Folienbänder einer gewissen Steifigkeit.
Das den eigentlichen Schlauch bildende Material kann Kunststoff",, spwer entflammbarer
Kunststoff, mit Gewebe wie Glasfasergewebe kaschierte Aluminiumfolie, Reinaluminiumfolie,
Weißb lech folie oder Kupferfolie sein. Reinaluminiumfolie, Weißblechfolie oder
Kupferfolie ergibt einen vollständig unbrennbaren Schlauch.
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Der zunächst kreisförmige Querschnitt des hergestellten Schlauchs
kann bleibend weiterverformt werden, z.B. zu einer Rechteckform als Flachkanal oder
zu einem Anschlußstück, das einerseits rund und andererseits rechteckig ist. Die
entsprechende Zurechtbiegung des Materials erfordert keine große Kraft und kann
unter Umständen auch noch an der Baustelle durchgeführt werden.
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Weitere Einzelheiten, Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen und aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Durchführungs-
bzw. Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen: Fig. 1
eine schematische perspektivische Seitenansicht eines aus einem einzigen Band hergestellten
gewendelten Schlauchs während der Herstellung; Fig. 2 bis Fig. 6 schematisch Querschnitte
durch die Verbindung zwischen benachbarten Wendelwindungen herstellende Falten in
verschiedenen Herstellungsphasen; Fig. 7 bis 9 schematische Querschnitte durch fertiggestellte
Falten verschiedener Konfiguration.
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Fig. 1 zeigt die. Herstellung eines gewendelten Schlauchs aus einem
einzigen zu wendelnden Streifen aus einem halbsteifen Material, beispielsweise aus
40 mm breitem und 0,1 mm starkem Reinaluminiumfolienband aus eloxiertem Aluminium.
Ein aus diesem Material ohne Verwendung weiterer Mittel wie Klebemittel oder dergleichen
hergestellter Schlauch ist völlig unbrennbar und ist zugleich in gewissem Umfang
flexibel, da sich im Falle einer Biegung die Folie in der Biegungskehle zusammenfalten
kann. Die Faltzahl ist freilich nicht sehr hoch, derartige Schläuche beispielsweise
mit einem Durchmesser von 10 cm werden jedoch im allgemeinen einmal installiert,
wobei die erforderlichen Biegungen hergestellt werden, und bleiben dann für den
Rest ihres Gebrauchs in dieser Stellung.
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Reinaluminiumfolie von 0,1 oder 0,2 mm Stärke erfüllt also diese Anforderungen
an die Flexibilität bei gleichzeitiger Biegesteifigkeit, die für den Zusammenhalt
der benachbarten Windungen erforderlich ist. Für die Herstellung unbrennbarer Schläuche
können jedoch auch andere Metallfolien vergleichbarer Steifigkeit und Biegbarkeit
und für die Herstellung von Schläuchen, deren Brennbarkeit keine Rolle spielt, auch
vergleichbare Kunststoffolien verwendet werden.
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Ein entsprechender Metallfolienstreifen 1 wird gemäß einer Bewegungsrichtung
2 einer (nicht dargestseTften) Wendelführung bekannter Bauart zugeführt, die den
Streifen 1 auf eine Kreisbahn mit Längskomponente, also eine Schraubenlinienbahn
umlenkt. Vor Erreichen der Führung oder im Verlauf der geführten Wickelbewegung
drücken Rollen 3 zwei rinnenartige Falten 4, die auf der Streifenaußenseite als
Stege vorstehen, entlang den Rändern in den Streifen 1. Beim beschriebenen Beispiel
schiebt die WickelfUhrung die Falte des nacheilenden Rands der vorausgehenden Windung
in die Falte des voreilenden Rands der nachfolgenden Windung, so daß die Windungen
sich also mit einem Randbereich überlappen, in dem die beiderseitigen Stege bzw.
Falten ineinandergreifen. Dies ist in Fig. 1 an einer Eingriffstelle 5 angedeutet.
Alternativ wäre es auch möglich, die rinnenartigen Falten 4 erst in der bereits
gewickelten Anordnung im überlappenden Bereich aufeinanderfolgender Windungen für
beide Windungen gleichzeitig herzustellen, wodurch sich der gegenseitige Eingriff
der Falten 4 von selbst ergibt. Im Fall von Kunststoffolien kann es sich bei den
Rollen 3 um geheizte Rollen
handeln, die eine bleibende Formänderung
bewirken.
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Die ineinanderliegenden rinnen artigen Falten 4 werden nun an einer
Zusammendrückstation 6 durch Drückrollen 7, die in Pfeilrichtung auf die Falten
4 drücken, entlang der Kante ihres Ausbrechens aus der Fläche des Streifens 1 von
beiden Seiten her zusammengedrückt, so daß ein etwa flaschenartiger Stegquerschnitt
entsteht, der in der Zeichnung schematisch dreieckig dargestellt ist. Die Falten
4 sind somit zu einer Verbindungsstrukturlinie 8 umgestaltet, die in Schraubenlinienform
um den Schlauch läuft und die einzelnen Windungen der Schlauchwendel zusammenhält.
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Fig. 2 zeigt schematisch die Stufen der Herstellung des so gebildeten
Schlauchs. Der Zustand a) stellt den Zustand nach dem Passieren der Rollen 3, also
bereits mit den rinnenartigen Falten 4, vor. Der Zustand b) zeigt aufeinanderfolgende
Windungen, von denen die (in der Zeichnung) linke Windung des Streifens 1 mit ihrer
(in der Zeichnung) linken Falte 4 noch frei ist, während in der rechten Falte 4
bereits die linke Falte 4 der rechten Windung des Streifens 1 eingesetzt ist. An
der rechten Falte 4 der rechten Windung des Streifens 1, in den wiederum die entsprechende
Falte der Nachbarwindung eingreift, beginnt die Zusammendrückaktion der Druckrollen
7. Im Zustand c) sind die Verbindungsstrukturlinien 8 in Form der zusammengedrückten
Rinnen querschnittsmäßig dargestellt, wobei die Falten zusammengedrückt sind und
in der Fläche der Streifen 1, also der Schlauchoberfläche, in Anlehnung an den Flaschen
querschnitt als Hälse 9 zu bezeichnende Verengungsstreifen schraubenlinig umlaufen.
Die einzelne Verbindungstrukturlinie 8 besteht also bei dieser Ausführung aus einer
Außenfalte 10 und einer Innenfalte 11, wobei die Innenfalte 11 aufgrund der Herstellung
durch Zusammendrücken des Halses der ineinanderliegenden rinnen artigen Falten eine
etwa wurstartige Faltstruktur hat, die auch bei einem Längszug am Schlauch nicht
durch die selbst vorübergehend federnd leicht erweiterte Öffnung des Halses 9 herausschlupfen
und damit die Verbindung lösen kann. Voraussetzung hierfür ist, daß das Material
der Streifen 1 ausreichend steif ist, um einerseits die Öffnungsweite des Halses
bei Zug nicht zu groß werden zu lassen und andererseits die Faltstruktur der Innenfalte
11 nicht zu leicht plattdrücken zu lassen.
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Fig. 3 zeigt schematisch den Verfahrensablauf und Bandaufbau für den
Fall, daß die Steifigkeit des Materials der Streifen i zwar für die Innenfalte 11
ausreicht, nicht aber für die Formbeständigkeit der Außenfalte 10. In diesem Fall
wird außer dem Streifen 1 noch ein zusätzliches, gegenüber dem Streifen 1 festeres
Band 15 zugeführt, dessen Ränder in einer (nicht dargestellten) Vorstation zu einem
U-Querschnitt des Bands umgebördelt werden. Der U-Querschnitt ist so dimensioniert,
daß das Band 15 außen auf die rinnenartigen Falten 4 aufsetzbar ist. In Fig. 3 zeigt
der Zustand a) den Streifen 1 mit seinen Falten 4 und das Band 15 in U-förmiger
Gestalt, jeweils beispielsweise im Zustand des Einlaufens in die Wickelführung.
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Der Zustand b) zeigt bereits die Ineinanderschachtelung der zusammengehörenden
Falten 4 benachbarter Windungen des Streifens 1 und das Daraufsetzen des U-förmig
gebogenen Bands 15, an dessen freien Rändern dann die Drückrollen 7 anzugreifen
beginnen. Der Zustand c) stellt dann wieder den fertiggestellten Schlauch dar, dessen
Verbindungstrukturlinie 8 aus der Innenfalte 11 und der Außenfalte 10 durch das
mittlerweile zu einem Trapezquerschnitt zusammengedrückte Band 15 eingefaßt ist
und klammerartig zusammengehalten wird. Hierdurch ist die Öffnung des Halses 9 noch
unempfindlicher gegen einen am Schlauch angreifenden Längszug. Das Band 15 kann
beispielsweise aus 0,5 mm starkem halbweichem Aluminiumleg
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etwa einer Breite von 8 mm, bestehen. Je nach den Anforderungen genügt
auch eine weichere Legierung, aus der die Bänder dann leichter und schneller bearbeitet
werden können, was die Schlauchherstellung beschleunigt, oder es wird eine harte
Legierung benötigt, wodurch die Zugfestigkeit noch weiter erhöht wird.
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Fig. 4 zeigt die Herstellung eines Schlauchs aus aufeinanderfolgenden
Windungen von unterschiedlichem Material, nämlich aus einem Streifen 18 aus verhältnismäßig
leicht biegsamem Material und Streifen 19 aus einem steiferen Material. Die Biegung
eines derartigen Schlauchs erfolgt zunächst unter Faltung der Streifen 18 in der
Biegungskehle, während die Streifen 19 sich zunächst nur geringfügig wellen. Erst
bei noch stärkerer Biegung werden auch diese Streifen in Anspruch genommen.
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Hierdurch läßt sich die Zahl der maximal zulässigen Biegevorgänge
jeder Schlauch stelle erheblich erhöhen.
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In Fig. 4 zeigt der Zustand a) die zuzuführenden drei Materialien,
nämlich die Streifen 18 und 19 und das Band 15, jeweils nach der ersten Faltung.
Im Zustand b) sind bereits die Falten 4 der Streifen 18 und 19, die den Falten 4
nach den Fig. 1 und 2 entsprechen, ineinandergesetzt, jedoch hierbei so, daß die
Falten des Streifens 19 stets die Innenfalten und die Falten des Streifens 18 stets
die Außenfalten bilden. Gemäß Zustand c) wird nun aufeinanderfolgend zunächst noch
das Band 15 mit U-Querschnitt übergezogen, sodann werden an der Zusammendrückstation
6 wieder die freien Ränder des Bands 15 nach innen gedrückt, so daß wieder der flaschenartige
Querschnitt entsteht, der die Verbindungsstrukturlinie 8 ergibt, die bei der nächsten
Windung dargestellt ist. Bei dieser Ausführungsform laufen zwei Wendeln von Verbindungstrukturlinien
8 parallel zueinander um den Schlauch. Wiederum zeigt der Querschnitt einen Hals
9, der die aus dem steifen Material des Streifens 19 bestehende Innenfalte 11 ebenso
wie die aus dem flexiblen Material des Streifens 18 bestehende, zwischen der Innenfalte
11 und dem Band 15 eingeschlossene Außenfalte 12 am Herausgezogenwerden aus dem
Faltenquerschnitt hindert. Hierzu trägt der Klammereffekt des Bands 15 bei.
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Gemäß Fig. 5 werden wiederum der Streifen 18 aus dem biegsameren Material
und der Streifen 19 aus dem steiferen Material, jeweils mit entsprechenden Falten
4 versehen, verwendet. Weiterhin wird ein schmales Band 22 aus einem Material einer
Steifigkeit, die dem des Streifens 19 oder dem des Bands 15 entsprechen kann oder
auch dazwischen liegen kann. zugeführt, nachdem es zu der in Fig. 5 im Zustand a)
dargestellten U-Querschnittsform mit Längsflanschen an den Schenkelenden geformt
worden ist. Dieses Band 22 soll bei der Herstellung nach Fig o 5 die Innenfalte
bilden, die das Herausschlupfen der darum herumliegenden nunmehrigen Mittelfalte
verhindert, während die Außenfalte aus dem Streifen 19 gebildet wird, der hier ausreichend
steif ist, um den Klammereffekt des Bands 15 gemäß Fig. 4 zu erfüllen.
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In Fig. 5 zeigt der Zustand b), wie die Falten des weicheren Streifens
15 in die Falten des härteren Streifens 19 eingesetzt worden sind, während gemäß
den Zuständen c) zunächst noch das Band 22 in seiner gefalteten Form eingeführt
wird, an der Zusammendrückstation 6 von den Drückrollen 7 zum Flaschenquerschnftt
geformt wird und dann die
Verbindungsstrukturlinie 8 bildet, mit
einer speziellen, aus dem im übrigen keinen Teil der Schlauchwand darstellenden
Band 22 gebildeten Innenfalte 23, einer dem weicheren Streifen 18 angehörenden Mittelfalte
24 und einer dem steiferen Streifen 19 angehörenden Außenfalte 25.
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In Fig. 5 ist der Vorgang so dargestellt, daß das Band 22 zuerst gefaltet
und dann in die Falten 4 der Streifen 18 und 19 eingeschoben wird. Es ist auch möglich,
das Band 22 mit Hilfe einer Drückrolle in die Falten 4 der Streifen 18 und 19 einzuführen,
wobei diese Drückrolle zugleich den U-Querschnitt des Bands 22 herstellt.
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Fig. 6 zeigt die Herstellung eines Schlauchs wiederum aus Schlauchmaterial
einer - mit Ausnahme der Verbindungsstrukturlinien - einheitlichen Beschaffenheit,
jedoch mit flexiblerem Material als dem des Streifens 1 gemäß Fig. 1 und 2. Es sei
angenommen, daß der Folienstreifen 18 von hoher Biegsamkeit verarbeitet wird, der
beispielsweise aus einer mit Glasfasergewebe kaschierten dünnen Aluminiumfolie oder
auch aus einer Kunststoffolie bestehen kann. In diesem Fall werden sowohl das Band
15 als auch das Band 22 zusätzlich benötigt, um eine Verbindungsstrukturlinie ausreichender
Festigkeit zu erzielen. Fig. 6a) zeigt die Zustände der herangeführten Streifen
und Bänder, wobei speziell beim weichen Streifen 18 die Falten 4 leicht auch erst
nach der Herstellung der Überlappung der Randbereiche gemeinsam geformt werden können.
Zustand b) zeigt die Ineinanderfügung der Falten 4 des Streifens 18, woraufhin an
die ineinanderliegenden Falten die gegebenenfalls ebenfalls schon vorgefalteten
Bänder 15 und 22 herangeführt werden. Der Zustand c) deutet die Formänderung an
der Zusammendrückstation 6 aufgrund der Drückrollen 7 an, woraufhin als Verbindungsstrukturlinie
8 eine vierlagige Falte entsteht, mit einer Innenfalte 28 aus dem Material des Streifens
22, einer Mittelfalte 29 und einer Außenfalte 30 aus dem Material des Streifens
18 und der äußeren Klammer, die durch das Band 15 gebildet wird.
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Diese Strukturlinie 8 ist in Fig. 7 nochmal in vergrößertem Maßstab
schematisch im Querschnitt dargestellt. Wie bereits vorher, ist die querschnittsmäßig
flaschenförmige, an sich schraubenlinig umlaufende Struktur schematisiert etwa dreieckig
dargestellt. Die verschiedenen Lagen sind mit gegenseitigem Abstand dargestellt,
um sie in der
Zeichnung voneinander unterscheiden zu können, tatsächlich
sind sie jedoch im Bereich des Halses 9 stramm aneinandergepreßt. Das Band 22 weist
außer der Innenfalte 28 noch Flansche 31 auf, die außen an der Fläche der Streifen
18 entlangliegen. In Übereinstimmung mit Fig. 1 steht die so gebildete Strukturlinie
8 aus der Schlauchwand nach außen vor, so daß also der Eindruck einer Wendelrippe
entsteht. Für die Funktion des Schlauchs ist es auch möglich, daß die Falte in das
Schlauchinnere vorsteht.
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Die Innenfalte 28 verhindert, wie dargelegt, daß sich die Mittelfalte
29 und die Außenfalte 30 bei Zug zusammenschnüren und aus dem Hals 9 herausschlupfen.
Diese Funktion erfüllt die Innenfalte 28 dadurch, daß sie eine Faltstruktur hat,
die im Fall eines Drucks auf den Hals 9 aufgrund ihrer Verformbarkeit und ihrer
Größe nicht dazu neigt, eine Keilwirkung auf den Hals 9 auszuüben und ihn aufzuweiten.
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Überstehende Ränder 32 der beiden Windungen des Streifens 18 tragen
andererseits dazu bei, daß die Falten 29 und 30 auch nicht in Längsrichtung des
Schlauchs, um die Innenfalte 28 herumgleitend, aus der Falte herausgezogen werden.
Dies wird weiterhin durch das stramme Aneinanderliegen der verschiedenen Lagen im
Bereich des Halses 9 verhindert.
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Fig. 8 zeigt eine den Gesamtaufbau nach Fig. 6 und 7 verwendende Struktur,
die jedoch eine abgewandelte Innenfalte 35 besitzt. Diese Innenfalte ist in Form
einer lockeren randwulstartigen Rolle gestaltet, die aus dem Band 22 hergestellt
wird und in die ineinandergelegten Falten des Streifens 18 eingesetzt wird. Nach
dem Zusammendrücken unter Bildung des Halses 9 stellt auch diese Faltstruktur ein
Hindernis für ein Herausschlupfen der übrigen Falten dar. Der Aufbau nach Fig.
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7 wird indessen aus herstellungstechnischen Gründen bevorzugt.
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Fig. 9 zeigt wiederum eine abgewandelte Faltenform, bei der, ausgehend
von der Verbindungsbildung nach Fig. 6, insgesamt eine längere Falte gebildet wurde,
die vor dem Aufziehen des Bands 15 nochmal insgesamt umgeknickt wird, so daß der
Reibungsbereich des Halses 9 verlängert ist. Die Fig. 9 zeigt die durch das Band
15 gebildete Klammer nicht voll zugedrückt, so daß die verschiedenen Lagen der Falte
einzeln
sichtbar sind. Zur Herstellung der Verbindung zwischen
den Schlauchwindungen wird das Band 15 jedoch weitmöglichst zugedrückt.
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Gemäß einer nicht dargestellten Faltenbildung können die überstehenden
Ränder 32 der Streifen auch fehlen, insbesondere im Fall eines etwas rauhen Streifenmaterials.
Die Streifenränder liegen dann etwa im Bereich des Halses 9. Es ist auch möglich,
nur denjenigen Streifen seitlich im Bereich des Halses 9 enden zu lassen, der dem
Schlauchinneren zugewandt ist. Man erzielt durch eine solche Herstellung den Vorteil,
daß sich nicht der entsprechende Rand 32 aufstellen und als Strömungsbremse in den
Schlauch vorstehen kann.
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Die aus dem flexiblen Material der Streifen 18 hergestellten Schläuche
haben eine sehr hohe Zusammendrückbarkeit. Sie können beispielsweise vollkommen
zusammengedrückt unter minimalem Volumen aufwand transportiert und an der Baustelle
wirder auseinandergezogen werden. Die Querschnittsform der Schläuche kann unter
bleibender Formänderung der Verbindungsstrukturlinie(n) 8 an vorhandene Bedürfnisse
angepaßt werden.