DE7528575U - Mehrlagiger wellschlauch - Google Patents

Description

: t ι t I · · ι · •

DIPL.-ING. R. LEMCKE DipJ.-lng. H-JJ Broinrrier' j ...^: Λ Patentanwalt Vi/

Karlsruhe 1

Metallschlauch-Fabrik Pforzheim (vorm. Hch. Witzen-

mann) Gesellschaft mit beschränkter Häftling,

7550 Pforzheim. Östliche Karl-Friedrich-Straße 134

Mehrlagiger Wellschlauch

Die Neuerung betrifft einen Wellschlauch, insbesondere Ringwellschlauch, mit einem einlagigen, dichten Innenwellschlauch, der von zumindest einer äußeren Lage in' Form eines gewellten Bandes umgeben ist, wobei die Wellen des' Bandes in die des Innenschlauches und der gegebenenfalls angrenzenden weiteren Lagen eingreifen.

Mehrlagige We11schläuche haben gegenüber der einlagigen

57§ 10.-03,77

Bauart gleicher Wandstärke den Vorteil, daß die in den federnden Wellen als Zug- und Druckspannungen auftretenden Biegespannungen wesentlich geringer sind, da der federnde Querschnitt in viele neutrale Pasern aufgelöst wird. Die Spannungsspitzen in den einzelnen Blechlagen sind um ein Mehrfaches geringer, so daß man "bei gleicher Gesamtwandstärke eine wesentlich höhere Belastbarkeit erhält. Auch besteht die Möglichkeit, lediglich die innere, das Medium führende Lage aus hochwertigem, korrosionsbeständigem V/erkstoff herzustellen und für die übrigen Lagen einfachere V/erkstoff e zu verwenden.

Bei der Herstellung der bisher bekannten mehrlagigen Wellschläuche besteht die Problematik, dai3 die einzelnen Lagen nur im Falle des Wendelwellscnlauches kontinuierlich aufgebracht werden können. Man wickelt dabei ein Band, dessen Breite sich zumindest über einen Wellenberg und ein Wellental erstreckt, schraubengangförmig um den Innenwellschlauch herum mit einer Band— Steigung, die mit der des InnenwellSchlauches identisch ist. Allerdings muß dabei ein fester Zusammenhang zwischen der Breite des aufgewickelten Bandes und der tfberlappungsbreite an den Bandlängskanten in Kauf genommen werden. Denn soweit sich die Bandbreiten über mehr als einen Wellenberg und ein Wellental erstrecken, kommt es an den Bandlängskanten zu einem Überlappen und zu einer Erhöhung der Lagenzahl. Schließlich erfordern die bisher bekannten mehrlagigen Wellschläuche mit zunehmender Lagenzahl stark ansteigende Umformkräfte, also kostspielige Fertigungseinrichtungen, wodurch in der Praxis die Gesamtwanddicke und die maximale Lagenzahl eng begrenzt werden.

7528575 10.03.77

Hiervon ausgehend, liegt die Aufgabe der vorliegenden Neuerung..- darin, einen mehrlagigen Wellschlauch zu entwickeln, der sowohl als Ring- wie auch als V/endelwellschlauch in einem kontinuierlichen Herstellungsverfahren mit zusätzlichen Lagen versehen v/erden kann. Dabei soll mit geringeren Umformkräften ausgekommen werden, als dies bislang bei der Herstellung von Meiirlagenwellschläuc_hen möglich ist.

Ausgehend von eirem mehrlagigen Wellschlauch der eingangs erwähnten Art, wird diese Aufgabe neuerungs.^e- maß dadurch gelöst, daß das Band vorgewellt ist und seine Wellen schräg zur Bandlängserstreckung verlaufen.

Während bisher die Wellen des aufzuwickelnden Bandes stets parallel zur BandlängserStreckung verliefen und dadurch die Bandsteigung festlegten, gelingt es durch die -neu^run^s^emäße schräge Anordnung der bellen auf dem Band, auch Ringwellschläuche kontinuierlich mit weiteren Lagen zu umgeben. Bei Wendelwellschläuchen ergibt sich der Vorteil, daß man die Steigung des Bandes wesentlich steiler als die der "wellen des Innenschlauches wählen kann und so bei Verwendung eines entsprechend breiten Bandes mehrere Wellen gleichzeitig überdecken kann, ohne dabei die bisher übliche Überlappung in Kauf nehmen zu müssen; insbesondere bietet sich auch die Möglichkeit, ein Band im entgegengesetzten Steigungssinn zum Innenschlauch aufzuwickeln. Da jedes Band für sich vorprofiliert wird, kommt man außerdem mit geringen Umformkräften aus.

Bezüglich des Schrägungswinkels sind zwei Weiterge-

7528575 10.03.77

staltungen des Nouerung^gedankens zu unterscheiden. So ist es in zahlreichen Anwendungsfällen zweckmäßig, den Sohrägungswinkel kleiner 90° zu wählen, so daß das Band den Innenschlauch schrauTDengangförmig umgilbt, Dabei ist es bei Wendelwellschläuchen zur Ausschaltung des bei Innendruck auftretenden Dralleffektes günstig, daß der Innenschlauch von einer ungeraden lagenzahl η umgeben ist, wobei (n + 1)/2 Lagen einschließlich der äußeren Lage eine Bandsteigung im Richtungssinne des Innenschlauches und (n -1)/2 Lagen eine entgegengesetzte Bandsteigung aufweisen. Der äußeren Lage, die dieselbe Steigung wie der Innenschlauch aufweist, kommt dabei die Aufgabe zu, ein Abheben der darunter befindlichen Lage infolge nicht auszuschließender iorsion des Schlauches zu verhindern. Bei Ringwellschläuchen ist es günstig, eine gerade Lagenzahl vorzusehen, damit keine Drallwirkung eintritt.

Zum anderen kann es in zahlreichen Anwendungsfällen zweckmäßig sein, daß der Schrägungswinkel genau 90 beträgt und das Band in Axialrichtung des Innenschlauches verläuft und mit in Umfangsrichtung benachbarten Bändern eine den Innenschlauch umgebende Lage bildet. Auch bei dieser Bauweise ist sowohl für Ring- wie auch für V/endelwellschläuche eine kontinuierliche Herstellung möglich, indem beispielsweise endlose, senkrecht zu ihrer Längserstreckung gewellte Bänder kontinuierlich aufgebracht werden. Dabei besteht zweckmäßigerweise jede Lage aus jeweils zwei Bändern mit etv/a halbkreisförmigem Querschnitt. Die Trennfuge zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Bändern verläuft insbesondere bei biegebeanspruchten We11schläuchen in der neutralen Biegezone. Besonders zweckmäßig ist es,

7528575 10.03,77

. ■ ,in

■J · i

Il ·

Krümmung und Wellenprofil radial benachbarter Bänder ao {Abzustimmen, daß sie sich untereinander verklemmen. Schließlich ist es bei Wellsohläuchen mit axial verlaufenden Bändern günstig, die Bänder durch die Wellenberge übergreifende oder in den Wellentälern verlaufende Ringe, Manschetten od. dgl. radial abzustützen und die an die Abstützelemente angrenzenden Bänder aus verschleißminderndem Werkstoff herzustellen.

Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich wiederum ■ auf beide Weitergestaltungen des Feuerungsgedanke_na:. »

So ist es zur Verstärkung des Schlauches bei starker Innendruck- und Bewegungsbeanspruchung vorteilhaft, daß radial benachbarte Wellen nur jeweils im Übergangsbereich Innenwelle-Flanke satt aneinander anliegen und die Wellenhöhe des Bandes größer als die des Innenschlauches ist. Gleichzeitige Innendruck- und Bewegungsbeanspruchung führt nämlich an den Innenwellen des Schlauches zur höchsten Materialbeanspruchung und deshalb zu Ermüdungsrissen in diesem Bereich. Im Bereich des Wellenberges wird das Band hingegen aufgrund seiner größeren Wellenhöhe entlastet und seine lebensdauer erhöht.

Bei umflochtenen We11schläuchen ist es zweckmäßig, daß das äußere Band abgeflachte Außenwellen aufweist. Dadurch wird der Geflechtsverschleiß verringert, da die Auflagefläche des Geflechtes auf der Außenwelle größer ist.

Je nach Anwendungsfall können sich die seitlichen Band-

7528575 10.03,77

kanten mehr oder veniger weit überlappen; insbesondere ist bei Sohläuchen mit axial verlaufenden Bändern die Möglichkeit gegeben, durch versetzt angeordnete Bänder, die sich in Umfangsrichtung nicht schließen, eine asymmetrische Verteilung der Biegesteifigkeit über den Umfang herbeizuführen. Beispielsweise ist es bei Balg-Stoßdämpfern für Kraftfahrzeuge häufig erwünscht, in zwei senkrecht aufeinanderstellenden Ebenen unterschiedliche Biegesteifigkeiten zu haben.

Die Bandenden sind vorzugsweise an den Schlaucharmaturen befestigt. Doch können die Bänder auch untereinander und mit dem Innenschlauch verbunden werden. Zur Abstützung des äußeren Bandes in radialer Richtung eignet sich vürallem eine Umflechtung des Schlauches, besonders dann, wenn das Band nahezu axial zum Innenschlauch verläuft.

Die Vorrichtung zur Herstellung eines neuerungsgeiriäßen Schlauches ist dadurch gekennzeichnet, daß jedes Band schräg durch ein Profilierwerk mit mehreren Schnecken hindurchläuft, deren Drehachse in Abhängigkeit vom Schneckendurchmesser parallel oder schräg zur Schlauchachse angeordnet ist und deren Schneckensteigung mit der Wellensteigung des Schlauches übereinstimmt und daß die Ummantelung des Innenschlauches mit dem profilierten Band mittels hyperbolischer, über den Umfang des Innenschlauches verteilt angeordneter Wickelschnecken erfolgt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Neuerung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger

7528575 10.03.77

~^/:~ yll

zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele; darin zeigt!

Fig. 1 eine schematische Darstellung des neuerun^c

gemäßen Profilier- und Wickelvorganges bei einem Ringwellschlauch;

j Pig. 2 eine Ansicht gemäß dem Pfeil A in Fig. 1;

Fig. 3 die gleiche Darstellung bei einem Wendelwellschlauch;

t ■ Fig. 4 einen Innenwellschlauch mit einem in

( Axialrichtung des Schlauches verlaufenden,

ί vorprofilierten Band;

Fig. 5 einen Querschnitt durch einen dreilagigen

Wellschlauch mit axialem Verlauf der Lagen und

Fig. 6 einen Wellschlauch, "bei dem die Wellen

des Bandes im Übergangsbereich Innenwel3.e-Flanke eng anliegen.

Mit 1 ist ein Ringwellschlauch "bezeichnet, auf den kontinuierlich ein vorgewelltes Band 2 aufgebracht werden soll. Das Aufbringen soll durch schraubengangförmiges Umwickeln des Wellschlauches 1 erfolgen; der Schrägungswinkel zwischen den Wellen und der Bandlängskante soll also kleiner 90° sein.

Das Band 2 wird tangential zugeführt, und zwar mit einem Steigungswinkel et , der sich nach der Breite b des Bandes 2 und nach dem gewünschten tTberlappungstiereich an den E^ndlängskanten riclitet. Die Wellung des Bandes 2 wird durch ein Profilierwerk, das schematisch durch zwei schneckenförmig profilierte Walzen 3 und 4

7528575 10.03.77

-S-

angedeutet ist, aufgebracht, wobei der Schrägungswinkel der V/eilen in der V/eise auf die Bandsteigung abgestimmt ist, daß die Wellen parallel zu denen des Schlauches 1 verlaufen.

Während das Profilwerk 3> 4 das Band 2 kontinuierlich dem Schlauch 1 zuführt, wird dieser entsprechend den in Fig. 1 eingezeichneten Pfeilen gedreht und zugleich axial vorgeschoben, wobei die Geschwindigkeit dieser beiden.Bewegungen auf die Zuführgeschwindigkeit des Bandes 2 abgestimmt ist. Die schraubenförmige Bewegung des Schlauches 1 wird durch hyperbolische Wickelschnecken 5, 6 und 7 erzeugt, die zugleich das zulaufende Band 2 um den Schlauch herumwickeln und anpressen, so daß es zu einem innigen Verbund zwischen den Wellen des Schlauchen und des Bandes kommt.

Dieselbe Anordnung wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, kommt auch zum Aufwickeln eines vorgewellten Bandes auf einen Wendelwellschlauch in Betracht^ vergl. Fig. 3. Dabei muß lediglich wieder dafür gesorgt werden, daß die Vorwellung des Bandes 2¹ im Profilierwerk 3', 4' mit den Wellen des ankommenden Schlauches 1¹ fluchtet.

Läßt man das Band 2 unter einem Steigungswinkel von 90 , also parallel zur Achse des Wellschlauches 1 zulaufen, so umgibt das Band lediglich noch einen seiner Breite entsprechenden Umfang des Wellschlauches, wobei man aus Zweckrrtäßigkeitserwägungen höchstens den halben Schlauchumfang durch ein und dasselbe Band abdeckt. Man. kommt dann zu den in Fig. 4 und 5 dargestellten AusfUhrungsformen. Um den gesamten Schlauchumfang ab-

7528575 1 o. 03.77

zudecken, müssen entsprechend der Bandbreite zwei oder mehrere in Umfangsrichtung benachbarte Bänder aufgebracht werden, wobei selbstverständlich auch Überlappungen möglich sind. Da die Bänder mangels einer Umwicklung keinen*" radialen Halt mehr haben, empfiehlt es sich, sie durch an sich bekannte Fügeverfahren miteinander zu verbinden oder radiale Stützringe oder ein Außengeflecht vorzusehen. Auch ist es bei dieser. Anordnung besonders vorteilhaft, die Krümmung und das Wellenprofil der aufgebrachten Bänder so zu bemessen, daß sie leicht klemmend auf.dem inneren Wellschlauch bzw. auf die radial innerhalb liegenden Bänder aufgesetzt werden können.

Selbstverständlich werden zur Herstellung der in Fig. und ⁵ dargestellten mehrlagigen Wellschläuche keine Schneckenwalzen zur Vorprofilierung der Bänder 2 benötigt. Die Profilierung kann in diesem Fall durch die üblichen Verformungswerkzeuge erfolgen.

Die Querschnittdarstellung in Fig. 5 zeigt, daß jede auf den Innenwellschlauch 1 aufgebrachte Lage aus drei gleichen Bändern 8a, 8b, 8c bzw. 9a, 9b, 9c besteht. Die Bänder radial benachbarter Lagen sind jeweils in Umfangsrichtung um eine halbe Teilung versetzt, so daß die Spalte zwischen den einzelnen Schalen überbrückt werden.

Fig. 4 zeigt eine Lage 10 auf einem Innenwellschlauch 1, deren Wellen so profiliert sind, daß sie lediglich an

7528575 10.03:77

_ 10 -

der Innenwelle und im Übergangsbereich Innenwelle-Flanke anliegen. Diese Bauart eignet sich besonders bei innendruck- und bewegungsbeanspruchten Schläuchen. An den Außenwellen ist das Band 10 abgeflacht, damit eine gegebenenfalls aufgebrachte Umflechtung möglichst großflächig am Schlauch anliegt.

Soll der Schlauch bei äußerem Überdruck eingesetzt werden, so stützen sich die in diesem Fall auf der Schlauchinnenseite angebrachten Bänder an den Außenwellen und den hieran anschließenden Übergar.gsbereich ab, während sie an den Innenwellen etwas Luft aufweisen. Ein derartiges Anbringen von Schalen an der Schlauchinnenseite kann beispielsweise in ler V/eise verwirklicht werden, daß ein Kunststoffschlauch in vorhandene gewellte Bänder hineinextrudiert wird.

Zusammenfassend liegen die Vorteile der vorliegenden Neuerung darin, daß man kontinuierlich sowohl mehrlagige Ring-'wie auch V/endelwellschläuche herstellen kann und die Steigung des aufzubringenden Bandes unabhängig von der Wellensteigung des Basisschlauches frei wählbar ist.

Selbstverständlich eignet sich die Neuerung gleichermaßen auch für Kompensatoren oder Bälge.

7528575 10.03.77

Claims (16)

Ansptfüohe

1. Wellschlauch., insbesondere Ringwellschlauch, mit einem einlagigen, diohten Innenwellschlauch, der von zumindest einer äußeren lage in Form eines gewellten Bandes umgeben ist, wobei die Wellen des Bandes in die des Innenschlauches und der gegebenenfalls angrenzenden weiteren Lagen eingreifen, dadurch gekennzeichnet,

daß das Band (2, 8, 9, 10) vorgewellt ist und seine Wellen schräg zur Bandlängserstreckung verlaufen.

2. Wellschlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrägungswinkel kleiner 90° ist und das Band (2) den Innenschlauch (1) schraubengangförmig umgibt.

3. Wellschlauch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenschlauch (1) von einer ungeraden Lagenzahl (n) umgeben ist, v/obei (n + i)/2 Lagen einschließlich der äußeren Lage eine Bandsteigung im Richtungssinn des Innenschlauches und (n -i)/2 Lagen eine entgegengesetzte Bandsteigung aufweisen.

4. Wellschlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrägungswinkel 90° beträgt und daß das Band (8a) in Axialrichtung des Innenschlauches (1) verläuft und mit in Umfangsrichtung benachbarten Bändern (8b, 8c) eine den Innenschlauch umgebende Lage-

7528575 10.03.77

•J · J _

bildet.

5. We.11schlauch nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede lage aus jeweils zwei Bändern (8) rnit etwa halbkreisförmigem Querschnitt besteht.

6. V/ellsohlauch nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennfuge zv/ischen in Umfangsrichtung benachbarten Bändern in der neutralen Biegezone des Wellschlauches verläuft.

7. Wellschlauch nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Krümmung und Wellenprofil radial benachbarter Bänder so abgestimmt sind, daß sie sich untereinander verklemmen.

8. Wellschlauch nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder (9a, 9b, 9c) gegenüber ihren radial benachbarten Bändern (8a, 8b, 8c) in Umfangsrichtung versetzt sind.

9. Wellschlauch nach Ansprtich 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder durch die Wellenberge übergreifende oder in den Wellentälern verlaufende Ringe, Manschetten od. dgl. radial abgestützt sind.

10. Wellschlauch nach Anspruch 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Abstützelemente angrenzenden Bänder aus verschleißminderndem Werkstoff hergestellt sind.

7528575 10.03-.77

11. We11schlauch nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß radial benachbarte Wellen nur jeweils im Übergangsbereich Innenwelle-Planke satt aneinander anliegen.

12. Wellschlauch nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenhöhe des Bandes größer als die des Innenschlau— ches ist.

13· Wellschlauch nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Band abgeflachte Außenwellen auf v/eist.

14. V/ellschlauch nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die seitlichen Bandkanten überlappen.

1p. V/ellschlauch nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandenden an den Schlaucharmaturen befestigt sind.

16. Wellschlauch nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Band durch eine Umflechtung des Schlauches in radialer Richtung gehalten ist.

7528575 10.03.77