DE3603060A1 - Verfahren zur verformung eines schlauches - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur bereichsweisen Verringerung des Durchmessers eines Schlauches aus thermoplastisch verformbarem Material.

Thermoplastisch verformbare Schläuche werden in der Technik vielseitig verwendet. In der Mehrzahl der Fälle dienen die Schläuche zum Hindurchleiten von flüssigen Medien, wobei die Anschlußenden der Schläuche meistens mittels Schlauchschellen mit starren Stutzen verbunden werden. Schläuche für derartige Zwecke sind üblicherweise nicht zur Übertragung von axialen Kräften vorgesehen.

In besonderen Fällen dienen Schläuche auch zur Aufnahme von Einrichtungen, die gegen das Umgebungsmedium abgesichert werden müssen. Ein derartiger Einsatzzweck ist z. B. ein Unterwasserkabel, bei dem Schallempfänger entlang dem Schlauch verteilt in dessen Inneren angeordnet sind und von einem Schleppschiff nahe der Wasseroberfläche oder wesentlich unterhalb der Wasseroberfläche gezogen wird. Da ein derartiges Streamerkabel bis zu mehreren Kilometern lang sein kann, kann ein derartiger Schlauch auch dazu dienen, die axialen Zugkräfte aufzunehmen. Um diese Kräfte in den Schlauch einzuleiten, ist üblicherweise eine Halterung vorgesehen, die mit dem Schlauch mittels Schlauchschellen verbunden wird. Ein zu dem genannten Zweck verwendeter Schlauch weist im allgemeinen einen Durchmesser von etwa 5 bis 10 cm auf. Die axialen Kräfte können mehrere 10⁴N betragen. Eine hierfür geeignete Klemmanordnung ist i. a. relativ voluminös.

Zur Erhöhung der Zugfestigkeit von Schläuchen für derartige Anwendungen werden vorzugsweise Schläuche verwendet, die eingelagerte Fäden aufweisen, die z. B. aus Stahl bestehen können oder bei neueren Ausführungen aus Aramid. Diese Fäden sind normalerweise in Axialrichtung der Schläuche angeordnet. Es hat sich gezeigt, daß mit üblichen Schlauchschellen ein gleichmäßiges Festklemmen aller eingelagerter Fäden nur schwer möglich ist, und daß die an sich durch den Schlauch übertragbare Kraft wegen der mangelhaften Verbindungen der im Schlauch eingelagerten Fäden mit dem thermoplastischen Werkstoff des Schlauches relativ gering ist.

Dieser Nachteil der mangelhaften Verbindung kann überwunden werden, wenn der Schlauch im Anklemmbereich radiale Abstufungen aufweist. Derartige Abstufungen sind jedoch nach dem Stand der Technik sehr schwierig herzustellen. Insbesondere ist es fast nicht möglich, derartige radiale Abstufungen an einem fertigen Schlauch vorzunehmen, der z. B. beim Einsatz auf See verkürzt oder verlängert werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur bereichsweisen Verringerung des Durchmessers eines Schlauches aus thermoplastisch verformbarem Material anzugeben, das einfach und kostengünstig anzuwenden ist, auch an fertigkonfektionierten Schläuchen noch anwendbar ist und eine dauerhafte beträchtliche Verringerung des Durchmessers eines Schlauches an beliebiger Stelle ermöglicht. Eine weitere Aufgabe liegt darin, ein Verfahren zur Ankopplung eines thermoplastisch verformbaren Schlauches an einer Halterung anzugeben, das eine erhöhte Zugfestigkeit der Kupplungsstelle ermöglicht und ein Aufbringen einer Schlauchklemme in der Weise gestattet, daß deren Außendurchmesser nicht größer als der Durchmesser des nichtbeeinflußten Schlauches ist.

Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht das Schrumpfen des Durchmessers eines an sich nichtschrumpfenden Schlauches mittels eines handelsüblichen Schrumpfschlauches. Die Vorteile dieses Verfahrens ergeben sich insbesondere bei der Ausbildung einer Verankerung zur Einleitung von Kräften in einen Schlauch. Die Verringerung des Durchmessers kann so groß sein, daß eine aufgebrachte Schlauchschelle nicht über den ursprünglichen Schlauchdurchmesser hinausragt. Die Erfindung ermöglicht eine Erhöhung der zu übertragenden Zugkraft und ist auch für eine nachträgliche Verringerung des Durchmessers eines Schlauches geeignet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen üblichen Schlauch für die Zwecke der Erfindung,

Fig. 2 einen Schlauch mit eingesetzter Verankerung,

Fig. 3 eine Darstellung von Fig. 2 mit aufgesetztem Schrumpfschlauch,

Fig. 4 eine Darstellung von Schlauch, Verankerung und Schrumpfschlauch nach Erhitzung der Anordnung,

Fig. 5 eine Schlauchkupplungsanordnung mit aufgesetzter Schlauchschelle,

Fig. 6 einen Schlauch mit eingelagerten Verstärkungsfäden.

Fig. 1 zeigt den Längsschnitt eines Schlauches 1, der aus einem thermoplastisch verformbaren Material besteht, z. B. PUR (thermoplastisches Polyurethan). Im Normaltemperaturbereich verhält sich ein derartiger Schlauch elastisch, während er über seiner Erweichungstemperatur zunächst in einem plastischen Zustand übergeht, in dem Verformungen stattfinden können, die nach Wiedererkalten nicht wieder in den ursprünglichen Zustand zurückkehren.

Im folgenden ist das Anbinden einer Verankerung an ein Ende eines derartigen Schlauches angegeben. Fig. 2 zeigt den ersten Verfahrensschritt, nämlich die Einführung eines Verankerungsteils in das Ende des Schlauches. Das Verankerungsteil besteht vorzugsweise aus einem metallischen Körper, der einen ersten Bereich 6 mit einem Außendurchmesser, der etwa dem Innendurchmesser des Schlauches 1 entspricht, aufweist, sowie einen zweiten Bereich 7 enthält, der in Zugrichtung gesehen an den ersten Bereich, gegebenenfalls mit einer Übergangszone, anschließt und einen Außendurchmesser aufweist, der beträchtlich geringer als der Durchmesser des ersten Bereiches ist. Die Verankerung 2 dient zur Einleitung von Zugkräften in den Schlauch 1.

Im nachfolgenden Verfahrensschritt gem. Fig. 3 wird über das Äußere des Schlauches 1 ein handelsüblicher Schrumpfschlauch geschoben, der vorzugsweise sowohl einen Teilbereich des ersten Bereiches als auch einen Teilbereich des zweiten Bereiches umschließt. Derartige durch Vernetzen thermoplastischer Polyolefine hergestellter Schrumpfschläuche haben die Eigenschaft, daß sie bei Erwärmung über die Schrumpftemperatur ihren Durchmesser beträchtlich verringern. Es sind handelsübliche Schrumpfschläuche bekannt, die ihren Durchmesser bei Erwärmen über die Schrumpftemperatur auf wenigstens ein Viertel verringern. Das Schrumpfen erfolgt dabei im wesentlichen in radikaler Richtung.

Die in Fig. 3 dargestellte Anordnung wird nunmehr einer Erwärmung über die Schrumpftemperatur und die Erweichungstemperatur des Schlauches unterzogen. Durch das Zusammenziehen des Schrumpfschlauches wird nun der bei dieser Temperatur sich im thermoplastischen Zustand befindliche Schlauch ebenfalls zusammengedrückt, wobei sich dessen innere Oberfläche an die Oberfläche der Halterung anlegt. Nach ausreichend langer Einwirkungszeit ist der Schrumpfvorgang beendet und die gesamte Anordnung kann abgekühlt werden, wobei der durch die Schrumpfung hervorgerufene Zustand im kalten Zustand bestehen bleibt. Dieser Zustand ist in Fig. 4 dargestellt.

Es ist notwendig, daß die Temperatur des Schlauches 1 während der Schrumpfung des Schrumpfschlauches 3 über die Erweichungstemperatur gebracht wird, damit ein thermoplastisches Verformen möglich ist. Diese Temperatur liegt je nach verwendetem Schlauch bei etwa 140°C. Die Temperatur, bei der der Schrumpfschlauch zusammenschrumpft, liegt bei 125 bis 140°C. Bei einem ausgeführten Beispiel war es ausreichend, die gesamte Anordnung auf 140°C zu erwärmen und diesen Zustand für etwa eine halbe Stunde aufrechtzuerhalten. Die Zeitdauer ist jedoch nicht festgelegt, sondern hängt von der Geschwindigkeit der Erwärmung des Verankerungsteils 2 ab, da möglichst die gesamte Anordnung gleichmäßig erwärmt werden soll. Das Verankerungsteils 2 kann ein massiver Körper sein, es kann sich dabei jedoch auch um ein Rohr handeln.

Die in Fig. 4 dargestellte Anordnung zeigt, daß der Schlauch 1 nach Abkühlung der Anordnung in seiner äußeren Gestalt der Form des Verankerungsteils 2 folgt. Durch das geringfügige Überstehenlassen des Schrumpfschlauches 3 über den Schlauch 1 (s. Fig. 3) umschließt der Schrumpfschlauch gemäß Fig. 4 auch die vordere Stirnseite des Schlauches 1. Dadurch wird der Schlauch 1 an dieser kritischen Stelle eng an das Verankerungsteil 2 angedrückt.

Der Schrumpfschlauch 3 kann nun, z. B. durch Aufschneiden, entfernt werden, ohne daß sich der Schlauch 1 wieder rückverformt. Bei Aufbringen einer Zugkraft auf die Halterung 2 an der Seite mit dem kleineren Durchmesser läßt sich über den Übergangsbereich 9 bereits eine beträchtliche Kraft auf den Schlauch 1 übertragen. Zur weiteren Erhöhung dieser übertragbaren Kraft kann eine Schlauchklemme 4 vorgesehen werden, die den Schlauch auf die Verankerung 2 im Bereich des kleineren Durchmessers festklemmt. Die Gleichmäßigkeit der Festpressung von Fäden im Schlauch, insbesondere bei Verwendung eines Klemmkonus, kann vorteilhaft verbessert werden, wenn der Konus beim Aufklemmen auf den Schlauch über dessen Erweichungstemperatur erhitzt wird.

Die Erfindung läßt sich vorteilhaft auch bei Schläuchen 1 verwenden, die in axialer Richtung eingelagerte Verstärkungsfäden 5 aufweisen. Bei einer für höchste Ansprüche ausgebildeten Art bestehen diese Fäden aus Aramid, das z. B. unter dem Namen Kevlar im Handel bekannt ist. Diese Fäden weisen bei hoher Flexibilität eine Zugfestigkeit auf, die der von Stahl entspricht. Wenn ein derartiger Schlauch nach dem erfindungsgemäßen Verfahren im Durchmesser verringert wird, werden daher auch die Verstärkungsfäden der Form des Verankerungsteils 2 folgen, so daß sich aufgrund dieser Radialkomponente des Verlaufs der Fäden erhöhte Zugkräfte auf einen derartigen Schlauch übertragen lassen. Ein Schlauch mit eingelagerten Verstärkungsfäden 5 ist in Fig. 6 dargestellt.

In einer weiteren Ausführungsform läßt sich die zu übertragende Kraft noch weiter erhöhen, indem vor dem Einbringen des Verankerungsteils in den Schlauch 1 dessen Innenfläche mit einer Heißkleberschicht 8 versehen wird, die ihre Klebeigenschaft bei Erhitzen des Schlauches erhält. Diese Klebeschicht ermöglicht gleichzeitig eine Abdichtung zwischen dem Raum hinter dem Verankerungsteil und dem Außenraum des Schlauches 1.

Obgleich nur ein einfaches Ausführungsbeispiel der Erfindung angegeben ist, ist das erfindungsgemäße Verfahren auch bei anderen Anwendungen einsetzbar, bei denen es sich um die Verringerung des Durchmessers eines thermoplastischen Schlauches handelt. Das Verankerungsteil kann im übrigen beliebige Formen, z. B. mehrfache Durchmesserverringerungen, quadratische Querschnitte oder anderes aufweisen. Zur Verbindung zweier Schläuche wird vorteilhaft eine hantelartige Halterung 2 verwendet, deren im Durchmesser vergrößerte Bereiche jeweils in das Ende der zu verbindenden Schläuche geschoben werden. Auf diese Weise lassen sich auch beschädigte Schleppkabel oder -schläuche wieder zusammenfügen. Beim Einsatz der Erfindung zur Anbindung von Streamerkabeln ergibt sich durch den verringerten Durchmesser im Klemmbereich weiterhin der Vorteil, daß der Strömungswiderstand durch annäherndes Erhalten des Außendurchmessers des Streamerkabels verringert wird und daß gleichzeitig ein derartiges Kabel gleichmäßiger auf Trommeln aufrollbar ist.

Es ist nicht notwendig, daß der Schrumpfschlauch nach Ausführung des Schrumpfvorganges von der zu der schrumpfenden Anordnung entfernt werden muß, sondern kann in besonderen Fällen auch auf der Anordnung verbleiben, insbesondere wenn der Schrumpfschlauch noch weitere Teile der Halterung 2 umschliessen soll.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht insbesondere die Übertragung einer erhöhten Zugkraft bei Schläuchen mit eingelagerten Verstärkungsfäden.

• Bezugszeichenliste: 1 Schlauch
  2 Halterung
  3 Schrumpfschlauch
  4 Schelle
  5 Fäden
  6 erster Bereich
  7 zweiter Bereich
  8 Klebeschicht
  9 Übergangsbereich

Claims (7)

1. Verfahren zur bereichsweisen Verringerung des Durchmessers eines Schlauches (1) aus thermoplastisch verformbarem Material, dadurch gekennzeichnet, daß der im Durchmesser zu verringernde Bereich des Schlauches unterhalb seiner Erweichungstemperatur mit einem Schrumpfschlauch (3) überzogen wird, daß dieser Bereich anschließend über die Erweichungstemperatur des Schlauches und die Schrumpftemperatur des Schrumpfschlauches erhitzt wird, und daß der Schlauch anschließend unter seine Erweichungstemperatur abgekühlt wird.

2. Verfahren zur Befestigung einer Zughalterung (2) an einem thermoplastisch verformbaren Schlauch (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Zughalterung (2), die einen ersten Abschnitt mit einem Durchmesser, der annähernd dem Innendurchmesser des Schlauches (1) entspricht und einen in Zugrichtung anschließenden zweiten Abschnitt mit verringertem Durchmesser aufweist, unterhalb der Erweichungstemperatur des Schlauches (1) in diesen soweit eingeschoben wird, daß der zweite Abschnitt wenigstens teilweise innerhalb des Schlauches (1) liegt, daß ein Schrumpfschlauch (3) über den Schlauch (1) im Bereich des zweiten Abschnittes geschoben wird, daß dieser Bereich über die Erweichungstemperatur des Schlauches und die Schrumpftemperatur des Schrumpfschlauches erhitzt wird, und daß der Schlauch anschließend unter seine Erweichungstemperatur abgekühlt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrumpfschlauch nach dem Abkühlen von dem Schlauch entfernt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Außenseite des Bereiches des Schlauches mit verringertem Durchmesser eine Schlauchklemme (4) aufgebracht wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Innenseite des Schlauches und der Zughalterung eine heißklebende Schicht (8) vorgesehen ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch Verstärkungsfäden (5) aufweist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch in Axialrichtung verlaufende aus Aramid bestehende Fäden (5) aufweist.