EP1728017A2 - Flexibler schlauch, insbesondere ladeluftschlauch - Google Patents

Flexibler schlauch, insbesondere ladeluftschlauch

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EP1728017A2
EP1728017A2 EP04821746A EP04821746A EP1728017A2 EP 1728017 A2 EP1728017 A2 EP 1728017A2 EP 04821746 A EP04821746 A EP 04821746A EP 04821746 A EP04821746 A EP 04821746A EP 1728017 A2 EP1728017 A2 EP 1728017A2
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EP
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flexible hose
layer
hose
hose according
layers
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EP04821746A
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Andreas Seyler
Gerhard Hummel
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Veritas AG
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • Y10T428/139—Open-ended, self-supporting conduit, cylinder, or tube-type article
    • Y10T428/1393—Multilayer [continuous layer]

Definitions

  • the invention relates to a flexible hose, in particular charge air hose, with at least three layers, one layer being designed as a reinforcing layer and two layers having an elastomeric material.
  • charge air hoses to transfer hot air from the engine to the air cooler has been known for a long time.
  • the charge air temperatures are approx. 200 ° C, with an overpressure of 2.5 bar.
  • Four-layer charge air hoses are known for these temperature ranges, comprising an inner layer made of FPM, an intermediate and outer layer made of silicone and a reinforcing layer, e.g. made from an aramid fiber.
  • the use of silicone is indispensable for use in the high temperature range, since the conventional rubber compounds are not stable at these temperatures and pressures.
  • hoses made from the above materials are relatively expensive to manufacture because the materials used, especially the FPM, as well as the silicone, are expensive. At the same time, the use of four shifts increases costs. Here, however, four layers are necessary to achieve a combination of all the desired properties, especially since sili . con must be protected from the aggressive fuel film. As a result, these hoses are used in particular in engines that also require higher temperature resistance.
  • hoses are also known which are primarily suitable for use in areas with low temperature.
  • hoses with a three-layer structure have proven their worth, comprising an interior inner layer made of AEM (ethylene-acrylate rubber), a reinforcing layer and an outer layer made of AEM.
  • AEM ethylene-acrylate rubber
  • these hoses are cheap to manufacture, they are only suitable for the so-called cold area.
  • the object of the present invention is therefore to provide a hose which is suitable for temperature ranges below 200 ° C. and is inexpensive to produce.
  • a flexible hose in particular charge air hose, with at least three layers, one layer being designed as a reinforcement layer and two layers having an elastomeric material, in that one of the three layers contains acrylate rubber (ACM) and that the reinforcement layer Contains aramid fibers.
  • ACM acrylate rubber
  • the hose according to the invention is characterized by good resistance to the ambient atmosphere and the materials used in a temperature range up to 200 ° C, at the same time offers sufficient strength and durability and is inexpensive to manufacture.
  • the ACM material used is characterized by particularly good aging and ozone resistance.
  • aramid fibers can be used as the reinforcement layer.
  • the aramid fibers used give the hose sufficient strength while at the same time maintaining flexibility of the hose.
  • aramid fibers have proven to be particularly suitable for absorbing pressure waves.
  • the reinforcement layer can contain Kevlar®. This material has proven to be particularly suitable in practice. Kevlar® is a Dupont product consisting of poly (p-phenylene terephthalamide), which is characterized by good temperature resistance, good tensile strength and a good modulus of elasticity with low density.
  • the reinforcement layer can contain Nomex®.
  • Good properties of the hose could also be obtained using Nomex®.
  • Nomex® is also manufactured by Dupont and consists of poly (m-phenylene isophthalamide). This material is characterized in particular by good thermal properties and flame-resistant properties.
  • the reinforcement layer can advantageously contain a combination of Kevlar® and Nomex®. This makes it possible to combine the advantages of both materials without the need for an additional layer.
  • the reinforcement layer can be formed as a middle layer. In this way, the reinforcement layer is protected from both sides against damage and against influences from the ambient atmosphere.
  • the reinforcement layer can advantageously be braided, wound or knitted. All of the methods mentioned have proven particularly suitable in practice. In this context, knitting is characterized in particular by the lower material consumption compared to the other two methods mentioned, which in turn is reflected in the total cost of the hose.
  • the inner layer and the outer layer can contain ACM.
  • ACM has proven itself in this context Material that is suitable for both the inside and outside view has been proven to meet the requirements of the respective layer well. By using one and the same material for both layers, the production is simplified at the same time, since different raw materials do not have to be stored and the coextrusion can also be simplified.
  • a further preferred embodiment can provide that the hose can be used from room temperature to a maximum of 200 ° C.
  • the flexible hose can advantageously be designed in the form of a corrugated tube. This makes it possible to increase the flexibility of the hose even further. At the same time, the hose can be used in a wide variety of applications.
  • Figure 1 is a three-dimensional view of a charge air hose.
  • the hose 1 shown in Figure 1 consists of three successively arranged layers. For the sake of clarity, the individual layers are shown alone in the initial area, ie one area of each layer is exposed.
  • the hose 1 comprises an inner layer 2, a reinforcing layer 3, and an outer layer 4.
  • the inner layer 2 consists of ACM and is provided with a reinforcing layer made of Kevlar® lying directly on it.
  • the reinforcement layer can completely encase the inner layer 2, for example if it is woven, but can also be designed as an open braid so that the outer layer 3 applied to the reinforcement layer has direct contact with the inner layer through the open braid.
  • Such an open braid e.g. B. knitted fabric, can therefore for better adhesion between see the individual layers contribute.
  • the outer layer also consists of ACM.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen flexiblen Schlauch, insbesondere Ladeluftschlauch, mit mindestens drei Schichten, wobei eine Schicht als Verstärkungsschicht ausgebildet ist und zwei Schichten ein elastomeres Material aufweisen, wobei eine der drei Schichten Acrylat-Kautschuk (ACM) enthält.

Description

Flexibler Schlauch, insbesondere Ladeluftschlauch
Die Erfindung betrifft einen flexiblen Schlauch, insbesondere Ladeluftschlauch, mit mindestens drei Schichten, wobei eine Schicht als Verstärkungsschicht ausgebildet ist und zwei Schichten ein elastomeres Material aufweisen.
Der Einsatz von Ladeluftschläuchen zur Weiterleitung von heißer Luft von dem Motor zum Luftkühler sind seit langem bekannt. Die höhere Motorleistung der modernen Turbokraftfahrzeuge verlange hierbei immer stärkere Ladeluft-Drücke. Hiermit verbunden sind auch höhere Ladelufttemperaturen, welche die Ladeluftschläuche extrem beanspruchen. Die Ladelufttemperaturen liegen bei ca. 200°C, bei einem Überdruck von 2,5 Bar. Für diese Temperaturbereiche sind vierschichtige Ladeluftschläuche bekannt, umfassend eine Innenschicht aus FPM, eine Zwischen- und Außenschicht aus Silikon und eine Verstärkungsschicht, z.B. aus einer Aramidfaser. Der Einsatz von Silicon ist für den Einsatz im Hochtemperaturbereich unverzichtbar, da die herkömmlichen Gummimischungen bei diesen Temperaturen und Drucken nicht beständig sind.
Die aus den oben genannten Materialien hergestellten Schläuche sind in der Herstellung relativ kostenintensiv, da die verwendeten Materialien, insbesondere das FPM, wie auch das Silicon, teuer sind. Gleichzeitig erhöht auch der Einsatz von vier Schichten die Kosten. Hierbei sind vier Schichten jedoch notwendig um eine Kombination aller gewünschter Eigenschaften zu erzielen, insbesondere da Sili- . con vor dem aggerssiven Kraftstofffilm geschützt werden muss. Folglich werden diese Schläuche insbesondere in solchen Motoren eingesetzt, die auch die höhere Temperaturbeständigkeit erfordern.
Gleichzeitig sind auch Schläuche bekannt, die sich in erster Linie für den Einsatz in Bereichen mit niedriger Temperatur eignen. In diesem Zusammenhang haben sich Schläuche mit einem dreischichtigen Aufbau bewährt, umfassend eine In- nenschicht aus AEM (Ethylen-Acrylat-Kautschuk), eine Verstärkungsschicht und einer Außenschicht aus AEM. Diese Schläuche sind zwar in der Herstellung billig, sind jedoch nur für den sogenannten Kaltbereich geeignet.
Sobald die Höchsttemperaturen des für den Kaltbereich geeigneten Schlauch ü- berschritten werden, ist es daher notwendig den teureren Schlauch einzusetzen, selbst wenn die für diesen Schlauch geeignete Temperatur nicht erreicht wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher einen Schlauch bereitzustellen, welcher für Temperaturbereiche unterhalb von 200°C geeignet ist und kostengünstig herzustellen ist.
Diese Aufgabe wird durch einen flexibler Schlauch, insbesondere Ladeluftschlauch, mit mindestens drei Schichten, wobei eine Schicht als Verstärkungsschicht ausgebildet ist und zwei Schichten ein elastomeres Material aufweisen, dadurch gelöst, dass eine der drei Schichten Acrylat-Kautschuk (ACM) enthält und dass die Verstärkungsschicht Aramidfasern enthält.
Der erfindungsgemäße Schlauch zeichnet sich durch gute Beständigkeit gegen die Umgebungsatmosphäre sowie die durchgeführten Materialien in einem Temperaturbereich bis zu 200°C aus, bietet gleichzeitig eine ausreichende Festigkeit und Haltbarkeit und ist preisgünstig in der Herstellung. Das eingesetzte Material ACM zeichnet sich durch eine besonders gute Alterungs- und Ozonbeständigkeit aus.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können als Verstärkungsschicht A- ramidfasern eingesetzt werden. Hierbei verleihen die eingesetzten Aramidfasern dem Schlauch eine ausreichende Festigkeit bei gleichzeitiger Beibehaltung einer Beweglichkeit des Schlauches. Darüber hinaus haben sich Aramidfasern als besonders geeignet zum Abfangen von Druckwellen bewährt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Verstärkungsschicht Kevlar® enthalten. Dieses Material hat sich in der Praxis als besonders geeignet erwiesen. Bei Kevlar® handelt es sich um ein Erzeugnis von Dupont bestehend aus Poly(p-phenylenterephtalamid), welches sich durch gute Temperaturbeständigkeit, gute Zugfestigkeit sowie durch einen guten Elastizitätsmodul bei geringer Dichte auszeichnet.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann die Verstärkungsschicht Nomex® enthalten. Auch unter Einsatz von Nomex® konnten gute Eigenschaften des Schlauches erhalten werden. Auch Nomex® wird von Dupont hergestellt und besteht aus Poly(m-phenylenisophtalamid). Dieses Material zeichnet sich insbesondere durch guter thermische Eigenschaften sowie flammenresisten- te Eigenschaften aus.
Vorteilhafterweise kann die Verstärkungsschicht eine Kombination aus Kevlar® und Nomex® enthalten. Hierdurch ist es mögliche die Vorteile beider Materialien zu kombinieren, ohne das eine zusätzliche Schicht notwendig wird.
Gemäß einer weiteren Ausführuπgsform kann die Verstärkungsschicht als mittlere Schicht ausgebildet sein. Auf diese Weise wird die Verstärkungsschicht von beiden Seiten gegen Beschädigungen, sowie gegen Einflüsse der Umgebungsatmosphäre geschützt.
Vorteilhafterweise kann die Verstärkungsschicht geflochten, gewickelt oder gestrickt ist. Alle genannten Verfahren haben sich in der Praxis als besonders geeignet bewährt. In diesem Zusammenhang zeichnet sich insbesondere das Stricken durch den geringeren Materialverbrauch im Vergleich zu den beiden anderen genannten Verfahren aus, was sich wiederum in den Gesamtkosten des Schlauches niederschlägt.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Innenschicht und die Außenschicht ACM enthalten. ACM hat sich in diesem Zusammenhang als ein sowohl für die Innen- wie auch Außensicht geeignetes Material erwiesen, dass die jeweils an die betreffende Schicht gestellten Anforderungen gut erfüllt. Durch die Verwendung ein und des gleichen Materials für beide Schichten wird gleichzeitig die Herstellung vereinfacht, da nicht verschiedene Rohstoffe gelagert werden müssen und auch die Koextrusion vereinfacht werden kann.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform kann vorsehen, dass der Schlauch von Raumtemperatur bis maximal 200°C einsetzbar ist.
Vorteilhafterweise kann der flexible Schlauch wellrohrförmig gestaltet sein. Hierdurch ist es möglich die Flexibilität des Schlauches noch weiter zu erhöhen. Gleichzeitig ist der Schlauch in den verschiedensten Anwendungen einsetzbar.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine dreidimensionale Ansicht eines Ladeluftschlauchs.
Der in Figur 1 dargestellt Schlauch 1 besteht aus drei aufeinanderfolgend angeordneten Schicht. Hierbei sind zur besseren Verdeutlichung die einzelnen Schichten in dem Anfangsbereich jeweils allein dargestellt, also jeweils ein Bereich jeder Schicht freigelegt.
Im einzelnen umfasst der Schlauch 1 eine Innenschicht 2 , eine Verstärkungsschicht 3, sowie eine Außenschicht 4. Die Innenschicht 2 besteht aus ACM und ist mit einer unmittelbar daraufliegenden Verstärkungsschicht aus Kevlar® versehen. Hierbei kann die Verstärkungsschicht die Innenschicht 2 vollständig umhüllen, z.B. wenn diese gewebt ist, kann jedoch auch als offenes Geflecht ausgebildet sein, so dass die auf der Verstärkungsschicht aufgebrachte Außenschicht 3 durch das offenen Geflecht direkten Kontakt zur Innenschicht aufweist. Ein solches offenes Geflecht, z. B. gestricktes Gewebe, kann daher zur besseren Haftung zwi- sehen den einzelnen Schichten beitragen. Die Außenschicht besteht hierbei auch aus ACM.

Claims

Ansprüche . Flexibler Schlauch, insbesondere Ladeluftschlauch, mit mindestens drei Schichten, wobei eine Schicht als Verstärkungsschicht ausgebildet ist und zwei Schichten ein elastomeres Material aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass eine der drei Schichten Acrylat-Kautschuk (ACM) enthält.
2. Flexibler Schlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsschicht Aramidfasern enthält.
3. Flexibler Schlauch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsschicht Kevlar® enthält.
4. Flexibler Schlauch nach Anspruch 1oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsschicht Nomex® enthält.
5. Flexibler Schlauch nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsschicht eine Kombination aus Kevlar® und Nomex® enthält.
6. Flexibler Schlauch nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsschicht als mittlere Schicht ausgebildet ist.
7. Flexibler Schlauch nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsschicht geflochten, gewickelt oder gestrickt ist.
8. Flexibler Schlauch nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschicht und die Außenschicht ACM enthalten.
9. Flexibler Schlauch nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch von Raumtemperatur bis maximal 200°C einsetzbar ist.
10. Flexibler Schlauch nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch wellrohrförmig gestaltet ist.
EP04821746A 2004-03-05 2004-11-26 Flexibler schlauch, insbesondere ladeluftschlauch Withdrawn EP1728017A2 (de)

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