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Beschreibung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf sir Verfahren und eine
Vorrichtung zum Hers:tellen von flexiblen Schläuchen durch schraubenförmiges 4wickeln
von Folienbändern, die durch Drahtwendei verstärkt und entlang ihren Kantenbereichen
festgelegt erden.
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Die bisher bekannten Schläuche dieser Art weisen Folienbänder aus
Kunststoff, kunststoff-beschichtetem Gewebe oder Verbundmaterialien mit wenigstens
einer Kunststoffauflage auf. Ihre Herstellung erfolgt mittels verschiedener Verfahren,
die auch zu unterschiedlichen Ausführungsformen führen. Nach einem dieser Verfahren
wird ein Folienband zusammen mit einem Verstärkungsdraht in einem Arbeitsgang auf
einem im entstehenden Schlauch angeordneten zylindrischen Dorn oder einer radial
verstellbaren Abstützvorrichtung derart schraubenförmig gewflckelt, daß die entstehenden
Bandwindungen einander überlappen und der Verstärkungsdraht innerhalb dieser überlappungen
angeordnet ist.
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Im fertigen Schlauch weist der Verstärkungsdraht demzufolge die Form
eines sich über die Schlauchlänge erstreckenden Drahtwendels mit gleicher Steigung
wie die Bandwindungen auf. Um den Zusammenhalt des Schlauches zu erreichen, werden
die Bandwindungen an den überlappungen miteinander verbunden. Hierbei ist es besonders
wichtig, daß diese Verbindungen sofort nach ihrer Herstellung eine ausreichende
Festigkeit aufweisen, um ein Auseinandersprengen dieser Verbindungen infolge des
als Feder wirkenden Drahtwendels zu vermeiden. Hierbei hat
sich
das Heißluftverschweißen als günstig ii und als wirtschaftlich erwiessen und stellt
aus diesem Grunde das am häufigsten angewendete Verfahren dar.
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Infolge der geringen Warmfestigkeit und der leichten Brennbarkeit
der Kunststoffe ist die Anwendung dieser Schläuche in höheren Temperaturbereichen
nicht möglich. Eine weitere Anwendungseinschränkung ergibt sich aus der geringen
chemischen Beständigkeit gegenüber verschiedenen Materialien. Diese Nachteile treffen
auch auf flexible Schläuche mit Folienbändern aus Kunststoff zu, die mittels anderer
Verfahren hergestellt werden.
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Durch Verwendung von Folienbändern aus Metall können diese Nachteile
behoben werden. Es wurden auch entsprechende Versuche durchgeführt, die jedoch zu
keinem Erfolg führten, weil die Verbindungen der Folienbänder an ihren überlappungen
nur mit ungenügender Wirtschaftlichkeit und Qualität hergestellt werden konnten
Die Anwendung der verschiedensten Formen des Preß- oder Schmelzschweißens führten
entweder zum Durchschmelzen der Folienbänder oder zu ungenügenden Arbeitsgeschwindigkeiten.
Überlappungen von Metallfolien, die mit einer Siegelschicht überzogen wurden, konnten
zwar schnell mittels Erwärmung versiegelt werden, wiesen aber ungenügende Festigkeit
auf.
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In der Praxis werden zwar flexible Metallschläuche verwendet, die
jedoch als sogenannte Wellrohre bezeichnet werden. Sie bestehen aus vorgewellten
Metallblechbändern, die schraubenförmig gewickelt und im überlappungsbereich durch
Falze verklammert werden. In der DE-OS 30 00 419 wird auch ein solches Wellrohr
beschrieben, das im überlappungsbereich mittels Punktschweißung verschweißt ist.
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Dieses Verbindungsverfahren kann hierbei angewendet werden, da die
Metallblechbänder von einer rören Dicke als die Folienbänder sind Diese Wo'rohre
weisen im Vergleich zu den bisher beschriebenen S,chlä!ichen aus Folienbändern mit
Drahtwendel nicht nur eine andersartige Konstruktion, sondern auch abweichende Eigenschaften
auf, die zur Anwendung in anderen Einsatzgebieten führen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zu schaffen, welche die wirtschaftliche Herstellung von nicht brennbaren
flexiblen Schläuchen aus Folienbändern mit Verstärkungsdraht ermöglichen.
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Bezüglich des Verfahrens wird dies dadurch erreicht, daß aus Aluminium
oder Aluminiumlegierungen gefertigte Folienbänder mittels Ultraschallschweißung
festgelegt werden Aufgrund der Verwendung von Aluminium oder dessen Legierungen
sind die Schläuche nicht brennbar und können in höheren Temperaturbereichen eingesetzt
werden. Die Anwendung der Ultraschallschweißung ermöglicht eine wirtschaftliche
Fertigung, die tatsächlich derjenigen der bisher bekannten Kunststoffschläuche entspricht.
Die Ultraschallschweißung ist praktisch eine Kaltschweißung und eignet sich daher
besonders für das Schweißen von dünnwandigen Teilen, wie beispielsweise Folien.
Da es zu keinem Schmelzvorgang des Materials kommt, besteht im Gegensatz zum herkömmlichen
Schweißen keine Gefahr des Durchschmelzens der Folie. Gleichzeitig ist bedingt durch
die hohe Festigkeit unmittelbar nach der Herstellung ein Auseinandersprengen der
Schweißverbindung infolge der Federwirkung des spiralig gewundenen Verstärkungodrahten
av ausgechio£n.
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I)fi 11Ur' 1i(tlwf ist durch weitere Vorteile gckcnnzc .chnet Es treten
keine Strukturveränderungen des Materials auf, das Schweißgut bedarf keiner Vorbereitung,
es ist lediglich ein niedriger Netzanschlußwert erforderlich, die Kosten für Installation
und Betrieb sind minimal und es kann eine hohe Schweißgechwindigkeit erreicht werden.
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Trotz dieser Vorzüge hat das Ultraschallschweißen bisher noch keinen
Eingang in die Fertigung von flexiblen Schläuchen gefunden. Beispielsweise beschreibt
die bereits erwähnte DE-OS 30 00 419 vom 8.1.1980 die Verwendung des Widerstandsschweißverfahrens
zum Verbinden der Überlappungen eines Wellrohres.
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Das neue Verfahren kann bei der Herstellung der verschiedensten Ausführungsformen
von flexiblen Schläuchen aus Metallfolienbändern mit Verstärkungsdraht angewendet
werden. Handelt es sich beispielsweise um Konstruktionen, bei denen der Verstärkungsdraht
nicht innerhalb der überlappungen sondern z.B. an der Innenseite des Schlauches
angeordnet ist, so wird dieser Verstärkungsdraht ebenfalls mittels Ultraschallschweißung
an den Folienbändern festgelegt.
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Zur Herstellung von gasdichten Schläuchen wird die Ultraschallschweißung
vorzugsweise in Form der Nahtschweißung durchgeführt.
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Bezüglich der Vorrichtung wird die Aufga£ iirc gelöst, daß eine Sonotrode
einer Ult rar'r.;3 lichweißvorrichtung die Druck- und Führungsvorrichfung oder die
AL-stütz- und Formungsvorrichtung bildet und ein Amboß als Teil der der Sonotrode
an der jeweil. anderen Schlauchseite gegenüberliegenden Vorrichtung ausgebildet
ist.
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Bei der Herstellung von Schläuchen mit innerhalb der überlappung des
gewickelten Folienbandes angeordnetem Drahtwendel wird vorzugsweise die Sonotrode
als Teil der außerhalb des Schlauches angeordneten Druck- und Führungsvorrichtung
und der Amboß als Teil einer entgegengesetzten, innerhalb des Schlauches befindlichen
Abstütz- und Formungsvorrichtung ausgebildet. Diese Anordnung ist auch vorteilhaft
für Schläuche mit auf der Schlauchinnenseite befindlichen Drahtwendel.
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Die Sonotrode überträgt den Schweißdruck und die Ultraschallschwingungen
während der Amboß zur Abstützung der Sonotrode dient.
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Bekanntlich ist die von der Sonotrode berührte Schweißkomponente in
ihrer Dicke in Abhängigkeit von ihrem Material und der Maschinenleistung begrenzt.Im
Falle einer Konstruktion eines Schlauches mit auf der Mantelaußenfläche angeordnetem
Drahtwendel, dessen Durchmesser diese maximale Dicke überschreitet, wird vorzugsweise
die Sonotrode der Ultraschallschweißvorrichtung als Teil der innerhalb des Schlauches
angeordneten Abstütz- und Formungsvorrichtung und der Amboß als Teil der außerhalb
des Schlauches angeordneten Druck- und Führungsvorrichtung ausgebildet.
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Im o1gcndcn wird die Erfindung anhand zweier Ausführungscipicle unter
Bezugnahme auf die Zeichnung kurz beuchriElben .
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Es zeigt, Fig.1 eine schematische Darstellung eines längsgeschnittenen
flexiblen Schlauches mit innerhalb von überlappungen des Folienbandes angeordnetem
Drahtwendel, und Fig.2 eine schematische Darstellung eines längsgeschnittenen flexiblen
Schlauches mit einem auf seiner Mantelaußenfläche angeordneten Drahtwendel.
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Fig.1 zeigt einen flexiblen Schlauch 1, der aus einem dünnen Aluminiumfolienband
2 von konstanter Breite und einem Verstärkungsdraht in Form eines Drahtwendels 3
besteht.
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Das Folienband 2 wird zusammen mit dem Verstärkungsdraht in hier nicht
dargestellter Weise auf einer im Inneren des entstehenden Schlauches 1 angeordneten
radial verstellbaren Abstütz- und Formungsvorrichtung 4, von der hier lediglich
eine Abstützrolle gezeigt ist, schraubenförmig aufgewickelt. Die dabei entstehenden
Bandwindungen 5 bilden entlang ihren Kantenbereichen eine kontinuierliche, spiralig
umlaufende überlappung 6, in der der Verstärkungsdraht in Form des Drahtwendels
3 eingebettet ist.
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Eine außerhalb des Schlauches 1 angeordnete Druck- und Führungsvorrichtung
7 für das Folienband 2 und den Verstärkungsdraht ist hier in Form einer profilierten
Rolle schematisch dargestellt. Diese Rolle dient gleichzeitig
als
Sonotrode 8 für eine nicht gezeigte !,ltraschallschweißvorrichtung. Während des
Wickeln: es Schlauches überträgt die Sonotrode 8 den Schweißdrucz und die Ultraschallschwingungen
auf die beidseitig {'es Drahtwendels 3 befindlichen Hälften der überlappung 6, wodurch
eine kontinuierliche Schweißnaht 9 hergestellt wird.
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Hierbei dient die Abstützrolle der Abstütz- und Formungsvorrichtung
4 als Amboß 10 zur Abstützung der Sonotrode 8.
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Fig.2 zeigt einen flexiblen Schlauch 11, der aus einem dünnen konstant
breiten Aluminiumfolienband 12 und einem auf der Mantelaußenfläche angeordneten
Verstärkungsdraht in Form eines Drahtwendels 13 besteht.
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Das schraubenförmige Wickeln des Folienbandes 12 geschieht ähnlich
wie in Fig.1 dargestellt, lediglich ohne Verstärkungsdraht Zur Bildung des Drahtwendels
13 wird dieser Verstärkungsdraht sodann auf die Mantelaußenfläche der durch das
Wickeln entstandenen Bandwindungen 14 des Folienbandes 12 aufgebracht.
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Im vorliegenden Fall ist die Steigung des Drahtwendels 13 geringer
als die der Bandwindungen 14. Da der Durchmesser des Drahtwendels 13 die Dicke des
Folienbandes 12 überschreitet, wird ein Teil einer im Inneren des Schlauches 11
angeordneten, hier lediglich durch. eine Rolle dargestellten Abstütz- und Formungsvorrichtung
16 als Sonotrode 17 ausgebildet. Eine außerhalb des Schlauches 11 angeordnete profilierte
Rolle als Teil einer Druck-und Führungsvorrichtung 18 dient als Amboß 19 für die
Sonotrode 17. Die Verschweißung erfolgt in bereits beschriebener Weise an den berührungsflächen
des Drahtwendels 13 und des Folienbandes 12 in Form einer kontinuierlichen Schweißnaht
20. Die zum Zusammenhalt der Bandwindungen 14 erforderliche Festlegung der Überlappung
15 erfolgte bere 1 t' vor der Verschweißung des Draht-
wendeis
13 mit dem Folienband 12 in rorm einer ebenfalls kontinuierlichen Schwcißnaht 21
mittels einer hier nicht gezeigten Sonotrode und eines Ambosses der Abstütz-und
Formungsvorrichtung 16 bzw. der Druck- und Führungsvorrichtung 18.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich nicht nur auf die soeben geschilderten
beiden Ausführungsbeispiele, sondern kann in mannigfacher Art und Weise variiert
werden.