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Gummischlauch Die Erfindung betrifft Gummischläuche für alle Zwecke,
insbesondere für die Leitung von Saug- oder Druckluft, von Druckwasser, von Dampf
u. dgl. Gedacht ist mit in erster Linie an Brems- und Heizdampfschläuche, insbesondere
für die Zwecke der Eisenbahn.
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Solche Schläuche versieht man, um ihnen höhere Festigkeiten zu geben,
mit Gewebeeinlagen. Es ist auch schon bekanntgeworden, statt Gewebe Fadenschichten,
d. h. innerhalb ein und derselben Schicht parallel zueinander und mehr oder weniger
nahe beieinander verlaufende gestreckte Fäden einzulegen. Man hat dann beim Einlegen
mehrerer solcher Fadenschichten übereinander dieselben einzeln oder (gewissermaßen
zur Bildung je einer nach Art einer Gewebeschicht allseitig gleichwirkenden Doppelschicht)
zu je zwei unmittelbar und mit gekreuzten Fäden aufeinanderfolgend durch Gewebeeinlagen
oder dickere Gummilagen voneinander getrennt gehalten.
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Gemäß der Erfindung wird dagegen vorgeschlagen, mehr als zwei Schichten
gestreckter und gleichgerichtet nebeneinanderliegender Fäden in der Gummimasse unmittelbar,
d. h. ohne mehr Zwischengummi als nötig, aufeinander folgen zu lassen.
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So gewinnt man den Vorteil, daß bei gegebener Anzahl Fadenschichten
durch das Zusammendrängen derselben für die äußere Gummischicht, von deren Stärke
in hohem Maße die Lebensdauer des Schlauches abhängt, gegebenenfalls auch für die
innere Gummischicht, die sogenannte Seele, mehr von dem Gesamtquerschnitt frei wird
oder bei gegebener Gesamtwandstärke und gegebener Stärke der äußeren und inneren
Gummischicht mehr Fadenschichten eingelegt werden können. Es läßt sich also bei
gleicher Gesarntwandstärke die Lebensdauer des Schlauches erhöhen, ohne in anderer
Beziehung etwas einzubüßen, oder, gleichfalls ohne Einbuße, die Festigkeit erhöhen,
oder es läßt sich ohne Einbuße in anderer Beziehung eine geringere Wandstärke erzielen
und damit ein biegsamerer, leichterer und demnach auch handlicherer Schlauch herstellen
und die Herstellung entsprechend verbilligen. Zudem wird durch das radiale Zusammendrängen
der Fadenschichten die Zugfestigkeit- des Schlauches begünstigt.
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An Hand der Zeichnung sei die Erfindung beschrieben.
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Abb. z zeigt einen Schlauch nach der Erfindung oben in Ansicht und
in den nachfolgenden Teilen von oben nach unten in stufenweisen Schnitten, welche
nacheinander die Fadenschichten offenlegen.
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Abb. a zeigt einen Querschnitt des Schlauches.
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Abb. 3 und q. zeigen zwei Einzelfadenschichten in solcher Lage der
Fäden zueinander, wie sie sie beim Übereinanderschichteh beispielsweise haben.
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Die Herstellung des dargestellten Schlauches vollzieht sich z. B.
wie folgt: Es werden zur Bildung einer Einzelfadenschicht Fäden, parallel nebeneinandergelegt,
in eine entsprechend dünne Gummifläche eingebettet
oder durch Güi-.milösung
zu einer geschlossenen Fläche miteinander verbunden. Jede der Abb. 3 und 4 zeigt
eine solche Einzelfadenfläche. Sie ist quer zu ihrer Fadenrichtung im wesentlichen
wie eine bloße Gummifläche elastisch dehnbar, in der Fadenrichtung hat sie hingegen
nur die im Vergleich dazu verschwindende Dehnbarkeit der Fäden.
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Zwei so hergestellte Stoffflächen werden mit gekreuzten Fäden (Fläche
nach Abb. 3 auf Fläche nach Abb. 4 ohne Fadendrehung) aufeinandergelegt und mittels
Gummilösung zu einer Fadendoppelschicht miteinander verbunden. So erhält man gewissermaßen
Ketten- und Schußfäden, die aber nicht miteinander verschlungen sind.
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Eine derartige Doppelschicht ist in den beiden Fadenrichtungen nicht
dehnbar, wohl aber in den Richtungen dazwischen, und zwar nach den Mittelrichtungen
hin ansteigend. Sie wird, im. Bedarfsfalle (im Falle bloß aneinandergehefteter Fäden)
mit Gummilösung beiderseits überstrichen, um die Schlauchseele a in einer oder mehreren
Schichten gewickelt, sodann wird die den äußeren Gummimantel b bildende Platte umgelegt
und, das Ganze in der an sich bekannten Weise eingewickelt, durch Vulkanisieren
in eine ununterbrochene Gummimasse mit gekreuzt eingebetteten Fadenlagen verwandelt.
Dabei empfiehlt sich, die Fadenrichtungen schräg, z. B. mit 45° Schräge, zur Schlauchachse
verlaufen zu lassen.
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Die Festigkeit gegen radial von innen nach außen gerichtete Drucke
ist größer als im Falle kreuzweise verschlungener Fäden, weil jeder Faden ohne Krümmungen
um die benachbarten gekreuzten Fäden herum in seiner ganzen Länge gestreckt liegt,
eine Nachgiebigkeit durch weiteres Strecken also nicht besteht. Eine größere Haltbarkeit
liegt darin begründet, daß die Beanspruchungen sich nicht in einem Pressen des Gummis
zwischen den Fäden, wo sie sich kreuzen, und in Reibungen der Fäden aneinander äußern
können. Die größere Festigkeit gegen axiale Verdrehungen ist außer auf den zur Achse
schrägen Verlauf gleichfalls auf die Gestrecktheit der Fäden zurückzuführen, denn
ein Verdrehen verlangt unter anderem auch eine Verlängerbarkeit der Fäden, die sie
aber über die völlig gestreckte Lage hinaus nicht besitzen.
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Außerdem -schließt die Strecklage der Fäden Überbeanspruchungen der
elastischen Dehnbarkeit, welche den Gummi sehr bald spröde und rissig machen, aus,
da die Dehnbarkeit durch das baldige Auftreten des Widerstandes der Fäden - gleich
in voller Höhe - wirksam begrenzt ist. Trotzdem ist die zulässige und erforderliche
Biegsamkeit des Schlauches völlig ungehindert, denn der Widerstand der Fäden gegen
Strecken wird erst nach der zulässigen elastischen Dehnung der zwischen den Fäden
befindlichen Gummiteile wirksam, dann aber gleich in einem solchen Maße, daß gegen
Biegungen über das erlaubte N,Iaß hinaus eine außerordentlich hohe Festigkeit besteht.
Dies bedeutet übrigens auch eine außerordentlich hohe Festigkeit gegen Knickungen,
welcher man, zumal im Falle-von Bremsschläuchen, besondere Bedeutung zuzumessen
hat.
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Die Größe der Festigkeiten gegenüber den möglichen Beanspruchungen
kann man einmal durch die Stärke und Zugfestigkeit, durch die Dichtigkeit der Fäden
in den einzelnen Schichten und durch die Anzahl der Schichten, sodann aber auch
dadurch beeinflussen, daß man den Fadenkreuzungswinkel und die Winkel der Fadenrichtungen
zu den Achsenebenen mehr oder weniger groß wählt.
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Verliefen die Fäden alle axial, so wäre zwar die axiale Zugfestigkeit
die höchstmögliche, es wäre aber auch jede axiale Dehnbarkeit und überdies jede
Biegsamkeit beseitigt. Im übrigen verhielte sich der Schlauch so, als wenn er nur
aus Gummi bestünde, d. h. es wären die sonstigen Festigkeiten nicht erhöht. Verliefen
die Fäden alle senkrecht zu den Axialebenen, so wäre zwar die Festigkeit gegen radial
von innen nach außen gerichtete Drucke die höchstmögliche, im übrigen würde aber
der Schlauch so wirken, als bestünde er bloß aus Gummi, d. h. die sonstigen Festigkeiten
wären nicht erhöht.
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Sind diese beiden Fälle in einem Schlauch gleichzeitig verwirklicht,
so hat derselbe die höchstmögliche radiale Druckfestigkeit und zugleich die höchstmögliche
axiale Zugfestigkeit, jedoch ist er ohne alle elastische Nachgiebigkeit in diesen
Richtungen und ohne Biegsamkeit. Dieser Sonderfall nach der Erfindung hat daher,
von Ausnahmen abgesehen, kaum praktische Bedeutung, denn in den weitaus meisten
Gebrauchsfällen wird man zum mindesten den axialen Verlauf von Fäden vermeiden wollen,
weil man den Schlauch wenigstens etwas biegsam und axial dehnbar wünscht. Die für
die wichtigsten Gebrauchsfälle günstigste Anordnung der Fäden ist die des sowohl
zu den Achsen- als auch zu den radialen Ebenen schrägen Verlaufs aller Fäden, etwa
von Lage zu Lage abwechselnd in den beiden. Windungsrichtungen um die Schlauchachse
herum, und ein besonders günstiger Sonderfall hierunter is wieder der, daß die Fäden
alle eine Schräge von etwa 45° zu den axialen und radialen Ebenen haben, denn diese
in der Zeichnung dargestellte Anordnung bedeutet sowohl
hohe Festigkeiten
gegenüber allen Beanspruchungen als auch das beste Verhältnis der Festigkeiten zueinander,
dabei ist die elastische Nachgiebigkeit hinsichtlich aller Beanspruchungen gewahrt.
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Statt die Einzelfadenschichten gemäß den Abb. 3 und q. zunächst zu
einer Fadendoppelschicht mit gekreuzten Fäden zu verbinden, kann man auch die Einzelfadenschicht
unmittelbar als solche auf den Schlauchkern wickeln. Das erstere Verfahren hat aber,
den Vorteil, daß die Fadendoppelschicht; da sie infolge der Fadenkreuzung nach zwei
Richtungen unelastisch ist, sich besser für das Aufwickeln eignet.
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Die Abb-. i und 2 lassen eine Einlage von vier Einzelfadenschichten
c, d, e und f er-
kennen. Hierin ist natürlich nur ein Beispiel zu sehen.
Auf ein anderes Beispiel von besonderer praktischer Bedeutung (Bremsschläuche)'
sei noch hingewiesen. Bei demselben. denke man sich den gleichen Einlageraum, wie
ihn die Abb. i und :2 in natürlicher Größe darstellen, mit wesentlich mehr Einlageschichten,
etwa mit zehn Einzelfadenschichten oder, was ja im Endergebnis auf dasselbe hinausläuft
und nur einen Unterschied im Herstellungsverfahren bedeutet, mit fünf Fadendoppelschichten,
ausgefüllt. Dabei haben die Fäden natürlich eine entsprechend geringere Dicke, als
die Abb. 2 sie darstellt.