DE60305088T2

DE60305088T2 - Leitung

Info

Publication number: DE60305088T2
Application number: DE60305088T
Authority: DE
Inventors: Diane Gibson
Original assignee: Smiths Group PLC
Current assignee: Smiths Group PLC
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2003-02-24
Publication date: 2006-09-14
Anticipated expiration: 2023-02-25
Also published as: EP1344969A3; EP1344969A2; ES2260528T3; US20030172981A1; GB0206074D0; EP1344969B1; GB0304086D0; GB2386935A; DE60305088D1; GB2386935B; US6679296B2; ATE325979T1

Description

Die Erfindung betrifft eine Leitung mit einem inneren, spiralförmigen Stützelement und einer äußeren Hülle, welche eine spiralförmig um die Außenseite des Stützelements gewickelte und daran befestigte erste Schicht und eine um die Außenseite der ersten Schicht spiralförmig gewickelte zweite Schicht umfasst.
Die Erfindung betrifft insbesondere eine Leitung mit schallabsorbierenden Eigenschaften.
Leitungen mit schallabsorbierenden Eigenschaften werden oft in Anwendungen verwendet, bei denen sie sich aus einer Umgebung mit sehr großem Lärm erstrecken, um die Übertragung dieses Lärms zu vermeiden. Um die größten schallabsorbierenden Eigenschaften zu erreichen, sollte die Leitung eine hohe Dämpfung des Öffnungslärms, also des entlang der Länge der Leitung durch ihre Bohrung übertragenen Lärms, und eine große Dämpfung des radial abgestrahlten Lärms, also des durch die Wände der Leitung übertragenen Lärms, haben. Es ist schwierig, kostengünstige, leichtgewichtige Leitungen bereitzustellen, die eine große Dämpfung sowohl des Öffnungslärms als auch des radial abgestrahlten Lärms haben. In manchen Fällen mag die Leitung eine größere Öffnungsdämpfung und geringere radiale Abstrahlungsdämpfung benötigen, während in anderen Fällen die Leitung größere radiale Abstrahlungsdämpfung und geringere Öffnungsdämpfung benötigt. Die Notwendigkeit, für diese unterschiedlichen Anwendungen spezialisierte Leitungen herzustellen, erhöht die Herstellungskosten. Die Leitung kann mit einer inneren Schicht von schallabsorbierendem Schaum versehen werden, wie beispielsweise in der GB 2218772 beschrieben. Bei dieser bekannten Leitung sind überlappende Teile eines spiralförmigen Schaumstreifens in einen spiralförmigen Metallkanal gequetscht, und dieser ist durch eine äußere, auf den Kanal aufgeschrumpfte Hülle bedeckt. Die US 5795634 beschreibt eine lärmreduzierende Leitung mit einer Vielzahl von Schichten, die offenzelligen und geschlossenzelligen Schaum enthalten.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Leitung bereit zu stellen.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird eine Leitung der eingangs genannten Art bereit gestellt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die erste Schicht die Innenseite der Leitung bildet, die zweite Schicht direkt um die erste Schicht gewickelt ist, und die erste und zweite Schicht beide aus einem permeablen, offenzelligen thermoplastischen Gummimaterial sind.
Die erste Schicht hat vorzugsweise eine wesentlich höhere Permeabilität als die zweite Schicht. Die erste Schicht kann eine Vielzahl von zwischen 2 mm und 3 mm weiten Löchern, und die zweite Schicht wenigere, kleinere, weniger als 1 mm weite Löcher haben. Die erste und zweite Schicht bestehen vorzugsweise im Wesentlichen aus der gleichen chemischen Zusammensetzung. Die erste und zweite Schicht sind vorzugsweise extrudierte Schichten und der Extrusionsausstoß der ersten Schicht ist vorzugsweise geringer als der der zweiten Schicht. Die erste Schicht kann auf das innere Stützelement gewickelt werden, solange sie warm ist, so dass sie sich mit dem Stützelement verbindet. Das innere Stützelement kann ein plastikbeschichteter Draht sein. Die Leitung kann eine Vielzahl von Fäden aus nicht elastischem Material enthalten, die sich axial entlang der Leitung zwischen den zwei Schichten erstrecken. Die Leitung kann einen Faden aus nicht elastischem Material enthalten, der sich zwischen den zwei Schichten spiralförmig um die Leitung erstreckt.
Eine schalldämpfende Leitung entsprechend der vorliegenden Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Diese zeigen:
1 eine teilweise aufgeschnittene seitliche Draufsicht auf die Leitung;
2 eine Endansicht der Leitung entlang des Pfeils II aus 1;
3 eine vergrößerte seitliche Draufsicht, wobei Teile der zwei Schichten zurückgezogen sind; und
4 eine vergrößerte seitliche Querschnittsdraufsicht auf einen Teil der Leitung.
Die Leitung umfasst ein inneres Stützelement in Form eines in spiralförmiger Konfiguration gewickelten plastikbeschichteten Stahldrahts 1. Der Draht 1 ist steif genug, um die strukturelle Hauptstütze der Leitung bereit zu stellen, während er es ermöglicht, dass die Leitung gebogen und axial zusammengedrückt werden kann. Typischerweise hat der Draht 1 einen Durchmesser von 1 mm und ist in einer Spirale mit einem Durchmesser von ungefähr 80 mm und einer Steigung von ungefähr 11 mm gewickelt. Es ist selbstverständlich, dass die Leitung einen Bereich von unterschiedlichen Durchmessern haben kann, typischerweise etwa 60 mm bis 80 mm, und dass der Durchmesser und die Steigung des Drahts ebenso variiert werden können.
Der Draht 1 stützt eine Hülle, die eine innere Schicht 2 aus einem chemisch geschäumten EPDM/PP-basierten thermoplastischen Gummi enthält. Die Schicht 2 ist aus einem ungefähr 24 mm breiten Streifen 3 gebildet, der spiralförmig mit der gleichen Steigung wie der Draht 1 gewickelt ist, so dass er ungefähr die Hälfte der Breite der benachbarten Windungen überlappt. Der Streifen 3 ist extrudiert und um den Draht 1 gewickelt, während er noch warm ist, so dass er sich mit dem Draht und mit den benachbarten Windungen des Streifens verbindet. Alternative kann der Streifen 3 extrudiert und in Rollenform gelagert werden, bevor er in einer späteren Stufe um den Draht gewickelt wird. In diesem Fall würde ein Kleber oder Lösungsmittel benötigt, um den Streifen mit dem Draht zu verbinden. Der innere Streifen 3 wird bei relativ geringem Ausstoß extrudiert, so dass die geschäumte Schmelze gestreckt wird, wenn sie um den Draht 1 gewickelt wird. Dies verleiht dem Material eine offenzellige Struktur, wobei die Zelltaschen sehr stark gebrochen sind, so dass die Schicht 2 eine Vielzahl von bis zu 2 bis 3 mm weiten Löchern aufweist. Dies macht die innere Schicht 2 hochporös.
Die Leitung hat 18 dünne Fäden 5 aus Nylon oder einem ähnlich hochfesten, nicht elastischen Material, die sich axial entlang der Leitung auf der Oberseite der inneren Schicht 2 und gleichmäßig beabstandet um die Leitung erstrecken. Der Zweck dieser Fäden 5 ist, als axiale Verstärkung zu dienen, um eine axiale Aufweitung der Leitung zu verhindern; hierbei können unterschiedliche Mengen an Fäden verwendet werden. Die Leitung hat ebenso zwei weitere Fäden 6 aus dem gleichen Material, die auf der Oberseite der inneren Schicht 2 und die axialen Verstärkungsfäden 5 kreuzend, zwischen den Windungen des Drahts 1 spiralförmig um die Leitung gewickelt sind. Der Zweck dieser weiteren Fäden 6 ist, eine spiralförmige Verstärkung bereitzustellen, um ein Verdrehen der Leitung zu verhindern und die axialen Fäden 5 in die Täler zwischen den Windungen des Drahts 1 zu ziehen.
Die letzte Komponente der Leitung ist eine zweite, äußere Schicht 7, die aus demselben chemisch geschäumten thermoplastischen Gummimaterial wie die innere Schicht 2 besteht. Die äußere Schicht 7 wird durch einen Streifen 8 der gleichen Breite wie der innere Streifen 3 bereitgestellt und auf die gleiche Weise gewickelt wie der Streifen 3 der inneren Schicht. Der Streifen 8 wird bei der gleichen Temperatur wie der innere Streifen 3 extrudiert, aber mit einem höheren Ausstoß, so dass die geschäumte Schmelze nicht so stark wie der innere Streifen gestreckt wird, wenn sie auf die Leitung aufgewickelt wird. Die äußere Schicht 7 hat auch eine offenzellige Struktur, aber der höhere Ausstoß führt dazu, das die Zelltaschen ungebrochen sind, so dass die Schicht eine geringere Porosität mit wenigeren, weniger als 1 mm weiten Löchern hat. Der äußere Streifen 8 ist spiralförmig parallel zum inneren Streifen 3 auf der Oberseite der Verstärkungsfäden 5 und 6 gewickelt. Der äußere Streifen 8 wird direkt auf den inneren Streifen 3 extrudiert, so dass er sich mit diesem verbindet und die Fäden 5 und 6 in ihrer Stellung festhält.
Die Leitung kann einfach auf herkömmlichen Maschinen hergestellt werden.
Die sehr poröse Natur der inneren Schicht 2 ermöglicht es, Öffnungslärm hocheffizient zu absorbieren, wogegen die weniger poröse Natur der äußeren Schicht 7 auch Öffnungslärm absorbiert, aber weniger effizient, und ausreichend nicht-porös ist, um den radial abgestrahlten Lärm in größerem Ausmaß als die innere Schicht einzudämmen. Deshalb stellt die Kombination der zwei porösen Schichten 2 und 7 sicher, dass die Wände der Leitung eine große Menge an Lärm absorbieren, so dass sie eine große Dämpfung sowohl des Öffnungslärms als auch des radial abgestrahlten Lärms erlaubt. Obschon beide Schichten 2 und 7 porös sind, wird die Leitung im Allgemeinen in Niedrigdruck-, Hochvolumen-Anwendungen verwendet, so dass eine sehr geringe Abgabe von Gas durch die Wände der Leitung stattfindet. Auf Grund der Konstruktion der Leitung bleibt diese ausreichend flexibel, leichtgewichtig und kostengünstig in der Herstellung. Die inneren und äußeren Schichten sind kompatibel und können einfach miteinander verbunden werden, da sie die gleiche chemische Zusammensetzung aufweisen.
Auch wenn die maximale Lärmdämpfung durch die Kombination der inneren und äußeren Schichten mit unterschiedlicher Porosität erreicht wird, kann es in manchen Anwendungen vorzuziehen sein, dass die Leitung eine starke Dämpfung des Öffnungslärms aufweist, wobei eine geringere Dämpfung des radial abgestrahlten Lärms akzeptabel ist. Unter diesen Umständen kann die Leitung mit gleicher, großer Porosität der inneren und äußeren Schichten hergestellt werden. Andererseits kann, falls die Anwendung eine starke Dämpfung des radial abgestrahlten Lärms benötigt, aber eine geringere Dämpfung des Öffnungslärms akzeptabel ist, die Leitung mit einer inneren und äußeren Schicht mit der gleichen, geringen Porosität hergestellt werden. Deshalb kann die Leitung lediglich durch die Wahl der Materialen oder der Extrusionsraten der Materialen, aus denen die inneren und äußeren Streifen hergestellt werden, einfach für die individuellen Anforderungen angepasst werden.

Claims

Leitung mit einem inneren, spiralförmigen Stützelement (1) und einer äußeren Hülle, welche eine spiralförmig um die Außenseite des Stützelements (1) gewickelte und daran befestigte erste Schicht (2) und eine um die Außenseite der ersten Schicht (2) spiralförmig gewickelte zweite Schicht (7) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (2) die Innenseite der Leitung bildet, die zweite Schicht (7) direkt um die erste Schicht (2) gewickelt ist, und die erste und zweite Schicht (2 und 7) beide aus einem permeablen, offenzelligen thermoplastischen Gummimaterial sind.
Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (2) eine wesentlich höhere Permeabilität als die zweite Schicht (7) hat.
Leitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (2) eine Vielzahl von zwischen 2 mm und 3 mm weiten Löchern (4) hat, und die zweite Schicht (7) wenigere, kleinere, weniger als 1 mm weite Löcher hat.
Leitung nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Schicht (2 und 7) im Wesentlichen aus der gleichen chemischen Zusammensetzung bestehen.
Leitung nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Schicht (2 und 7) extrudierte Schichten sind.
Leitung nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Stützelement ein plastikbeschichteter Draht (1) ist.
Leitung nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung eine Vielzahl von Fäden (5) aus nicht elastischem Material enthält, die sich axial entlang der Leitung zwischen den zwei Schichten (2 und 7) erstrecken.
Leitung nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung einen Faden (6) aus nicht elastischem Material enthält, der sich zwischen den zwei Schichten (2 und 7) spiralförmig um die Leitung erstreckt.