WO2003048622A1 - Kunststoffschlauch, insbesondere pneumatikschlauch - Google Patents

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Klaus Zoller
Hans-Walter Brenner
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    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
    • F16L11/04—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
    • F16L11/12—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with arrangements for particular purposes, e.g. specially profiled, with protecting layer, heated, electrically conducting
    • F16L11/127—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with arrangements for particular purposes, e.g. specially profiled, with protecting layer, heated, electrically conducting electrically conducting
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L9/00—Rigid pipes
    • F16L9/12—Rigid pipes of plastics with or without reinforcement
    • F16L9/125—Rigid pipes of plastics with or without reinforcement electrically conducting

Definitions

  • Plastic hose especially pneumatic hose
  • the invention relates to a plastic hose, in particular a pneumatic hose, with at least two electrical lines extending along the hose body.
  • pneumatic devices and devices in particular also require electrical connections for the transmission of electrical control signals, sensor signals and supply voltages. In individual cases, this can lead to a large number of lines, hoses and cables making the installation, maintenance and repair of such devices complex, confusing and expensive. Corresponding problems also occur with hydraulic devices and devices and other devices in which both fluids and electrical signals have to be transmitted.
  • An object of the present invention is to provide a plastic hose for the transmission of fluidic media with additional electrical conductors, which, with simple and inexpensive production, enables easier contacting with very good flexibility.
  • the lines are designed as strips of a metallized braid made of plastic material or natural fibers, which are attached to the hose body at a distance from one another.
  • the metallized braid made of plastic material or natural fibers is extremely flexible, which means that the entire plastic hose is very flexible and durable, since the strip-shaped braid is extremely tear-resistant and practically follows every movement of the hose. Breaking this network is almost impossible. Very small bending radii of the plastic hose are possible without the conductivity being impaired by upsetting or stretching.
  • the width of the strip-shaped braid can extend over a large part of the circumference, so that good electrical conductivity is achieved even when the braid thickness is desired and the bursting pressure is increased at the same time. The width also allows easy contacting, both radially (circumferentially) and axially (on the front).
  • a particularly good flexibility with regard to the compression or stretching of the braid that occurs during bending is achieved in that the braid has fiber arrangements that run essentially at right angles to one another.
  • the fibers of one of the fiber arrangements preferably run in the longitudinal direction of the respective strip.
  • the strips can run in the longitudinal direction of the plastic tube or can be wound around it.
  • the distance between the strips is chosen to be very small in order to achieve the greatest possible conductivity, preferably less than 10% of the strip width.
  • the plastic hose is expediently provided with a tubular protective sheath made of plastic material and enclosing the strips.
  • the strips are expediently at least partially glued, welded or extruded to the tube body or to a protective layer surrounding it. Extruding has the particular advantage that the plastic tube can be produced in one operation during extrusion.
  • FIG. 1 An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description.
  • the single figure shows a perspective view of an end region of a plastic tube with the protective cover removed at the end as an exemplary embodiment of the invention.
  • the plastic hose 10 shown in perspective in the single exemplary embodiment can be used, for example, as a pneumatic hose, hydraulic hose or for the transfer of another liquid or gaseous medium.
  • electrical signals for example sensor signals, control signals or supply voltages, can be transmitted via this plastic tube by means of two strips 11, 12, which consist of a metallized mesh made of plastic material or natural fibers.
  • the metallized braid of the two strips 11, 12 has two fiber arrangements which run essentially at right angles to one another, the fibers of a fiber arrangement running in the longitudinal direction of the respective strip 11, 12, that is to say in the longitudinal direction of the plastic tube 10.
  • the two strips 11, 12 are attached to the outside of a hose body 13 made of plastic, which consists of a plastic material customary for such hoses, for example polyurethane, polyamide, polyethylene, polypropylene, PTFE or PVC. If the braid of the strips 11, 12 does not consist of natural fibers, one of the aforementioned plastic materials can be used for this, the braid being metallized in any case to achieve the required electrical conductivity.
  • two strips 11, 12 run parallel to one another in the longitudinal direction of the plastic hose 10 and are at a short distance from one another, which brings about the required electrical separation.
  • This distance can be very small, for example less than 10% of the width of a strip 11 or 12.
  • the strips 11, 12 are made as wide as possible in order to achieve the greatest possible electrical conductivity.
  • the invention is of course not limited to two strips 11, 12, rather the number of strips can also be larger in accordance with the number of desired electrical lines, the width of the strips correspondingly decreasing as the number increases.
  • the strips 11, 12 can be glued or welded to the tube body 13, but they can also be extruded when the tube body 13 is extruded, which should represent the cheapest manufacturing method. If necessary, an intermediate or protective layer can be arranged between the hose body 13 and the stiffeners 11, 12. In this case, the strips 11, 12 are of course attached to this protective layer.
  • the strips 11, 12 can also be attached to the tube body 13 in a helical shape.
  • the tubular body 13 provided with the strips 11, 12 is additionally surrounded by a tubular protective cover 14 made of non-conductive plastic material. This can be applied during extrusion or afterwards.
  • the thickness of the conductive braid can be very small and, for example, only be of the order of 1/10 mm. As a result, the overall diameter of the plastic hose 10 is changed almost completely compared to conventional hoses, and very small outer diameters can be realized.
  • the electrical contacting can be carried out very easily and can be carried out from the circumference or at the end, for example by means of a screw connection provided with corresponding contacts.
  • the protective cover 14 can either be removed at the contact point, or contact tips are used which come into contact with the strips 11, 12 through the protective cover 14.
  • Such conductive strips can also be arranged in several, for example two, layers one above the other, with electrically insulating intermediate layers being required for mutual insulation. Each layer can have one or more strips. If there is only one strip per layer, it can also be tubular. If there are several strips per layer, they can be radially aligned one above the other.

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Abstract

Es wird ein Kunststoffschlauch, insbesondere ein Pneumatikschlauch, vorgeschlagen, der mit wenigstens zwei sich entlang des Schlauchkörpers (13) erstreckenden elektrischen Leitungen versehen ist. Diese Leitungen sind als Streifen (11, 12) eines metallisierten Geflechts aus Kunststoffmaterial oder Naturfasern ausgebildet, die beabstandet voneinander am Schlauchkörper (13) angebracht sind. Hierduch wird eine gute Flexibilität des Kunststoffschlauchs (10) bei guter elektrischer Leitfähigkeit der Streifen und bei hoher Bruchsicherheit erreicht.

Description

Kunststoffschlauch, insbesondere Pneumatikschlauch
Die Erfindung betrifft einen Kunststoffschlauch, insbesondere einen Pneumatikschlauch, mit wenigstens zwei sich entlang des Schlauchkörpers erstreckenden elektrischen Leitungen.
Insbesondere pneumatische Einrichtungen und Geräte benötigen neben pneumatischen Schlauchanschlüssen auch elektrische An- Schlüsse zur Übertragung von elektrischen Steuersignalen, Sensorsignalen und Versorgungsspannungen. Dies kann im Einzelfall dazu führen, dass eine Vielzahl von Leitungen, Schläuchen und Kabeln die Installation, Wartung und Reparatur derartiger Einrichtungen aufwendig, unübersichtlich und teuer machen. Entsprechende Probleme treten auch bei hydraulischen Einrichtungen und Geräten und sonstigen Einrichtung auf, bei denen sowohl Fluide als auch elektrische Signale übertragen werden müssen.
Zur Lösung dieses Problems ist es beispielsweise aus der DE 19827883 AI bekannt, in der Wandung eines Pneumatik- schlauchs metallische Leiter zu integrieren. Um die Flexibi- lität zu erhalten, müssen diese Leiter einen sehr geringen Querschnitt aufweisen, was wiederum die Kontaktierung relativ kompliziert und aufwendig macht. Um diese überhaupt zu ermöglichen, muss die Außenkontur des Pneumatikschlauchs asymπiet- risch ausgestaltet werden, um bei der Kontaktierung die erforderliche Winkelpositionierung vorzugeben.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Kunststoffschlauch zur Übertragung von fluidischen Medien mit zusätzlichen elektrischen Leitern zu schaffen, der bei einfacher und kostengünstiger Herstellung eine einfachere Kontaktierung bei sehr guter Flexibilität ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Leitungen als Streifen eines metallisierten Geflechts aus Kunststoffmaterial oder Naturfasern ausgebildet sind, die beabstandet voneinander am Schlauchkörper angebracht sind.
Das metallisierte Geflecht aus Kunststoffmaterial oder Natur- fasern ist höchst flexibel, wodurch auch der gesamte Kunststoffschlauch sehr flexibel und dauerhaft ist, da das strei- fenförmige Geflecht äußerst abrissfest ist und praktisch jede Bewegung des Schlauches mitgeht. Ein Brechen dieses Geflechts ist nahezu ausgeschlossen. Es sind sehr kleine Biegeradien des Kunststoffschlauchs möglich, ohne dass die Leitfähigkeit durch Stauchen oder Überstrecken beeinträchtigt wird. Die Breite des streifenförmigen Geflechts kann sich über einen großen Teil des Umfangs erstrecken, so dass auch bei angestrebter geringer Geflechtdicke eine gute elektrische Leitfä- higkeit erreicht und der Berstdruck gleichzeitig erhöht wird. Die Breite erlaubt darüber hinaus eine einfache Kontaktierung, sowohl radial (umfangsseitig) als auch axial (stirnseitig) .
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Kunststoffschlauchs möglich.
Eine besonders gute Flexibilität im Hinblick auf das beim Biegen auftretende Stauchen oder Strecken des Geflechts wird dadurch erreicht, dass das Geflecht im Wesentlichen rechtwinklig zueinander verlaufende Faseranordnungen besitzt. Dabei verlaufen die Fasern einer der Faseranordnungen vorzugsweise in der Längsrichtung des jeweiligen Streifens.
Die Streifen können in der Längsrichtung des Kunststoffschlauchs verlaufen, oder um ihn herum gewendelt sein.
Der Abstand zwischen den Streifen wird zur Erzielung einer möglichst großen Leitfähigkeit sehr klein gewählt, vorzugsweise kleiner als 10 % der Streifenbreite.
Zum Schutz der Außenfläche des Kunststoffschlauchs gegen Abrieb, Kurzschlüsse zwischen den leitfähigen Streifen und un- erwünschte Kontaktierung mit metallischen Teilen, Masseleitern oder spannungsführenden Elementen ist der Kunststoffschlauch zweckmäßigerweise mit einer die Streifen einschließenden schlauchförmigen Schutzhülle aus Kunststoffmaterial versehen. Die Streifen werden zweckmäßigerweise wenigstens teilweise mit dem Schlauchkδrper oder mit einer ihn umgebenden Schutzschicht verklebt, verschweißt oder einextrudiert . Das Ei- nextrudieren hat den besonderen Vorteil, dass der Kunststoff- schlauch in einem Arbeitsgang beim Extrudieren erzeugt werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er- läutert. Die einzige Figur zeigt eine perspektivische Darstellung eines Endbereichs eines Kunststoffschlauchs mit end- seitig entfernter Schutzhülle als Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Der im einzigen Ausführungsbeispiel perspektivisch dargestellte Kunststoffschlauch 10 kann beispielsweise als Pneumatikschlauch, Hydraulikschlauch oder zur Übertragung eines sonstigen flüssigen oder gasförmigen Mediums eingesetzt werden. Zusätzlich können über diesen Kunststoffschlauch elekt- rische Signale, beispielsweise Sensorsignale, Steuersignale oder VersorgungsSpannungen, mittels zweier Streifen 11, 12 übertragen werden, die aus einem metallisierten Geflecht aus Kunststoffmaterial oder Naturfasern bestehen.
Das metallisierte Geflecht der beiden Streifen 11, 12 weist zwei im Wesentlichen rechtwinklig zueinander verlaufende Faseranordnungen auf, wobei die Fasern einer Faseranordnung in der Längsrichtung des jeweiligen Streifens 11, 12, das heißt, in der Längsrichtung des Kunststoffschlauchs 10, verlaufen. Die beiden Streifen 11, 12 sind an der Außenseite eines Schlauchkδrpers 13 aus Kunststoff angebracht, der aus einem für derartige Schläuche üblichen Kunststoffmaterial besteht, beispielsweise Polyurethan, Polyamid, Polyethyleή, Polypropylen, PTFE oder PVC. Sofern das Geflecht der Streifen 11, 12 nicht aus Naturfasern besteht, kann hierfür eines der vorgenannten Kunststoffmaterialien verwendet werden, wobei das Geflecht in jedem Falle zur Erzielung der erforderlichen elektrischen Leitfähigkeit metallisiert wird.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel verlaufen zwei Streifen 11, 12 parallel zueinander in der Längsrichtung des Kunststoffschlauchs 10 und weisen zueinander einen geringen Abstand auf, der die erforderliche elektrische Trennung be- wirkt. Dieser Abstand kann sehr klein sein, beispielsweise weniger als 10 % der Breite einer Streifens 11 bzw. 12. Dies heißt, die Streifen 11, 12 werden zur Erzielung einer möglichst großen elektrischen Leitfähigkeit so breit wie möglich gemacht. Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf zwei Streifen 11, 12 beschränkt, vielmehr kann die Zahl der Streifen entsprechend der Zahl der gewünschten elektrischen Leitungen auch größer sein, wobei die Breite der Streifen mit größer werdender Anzahl entsprechend abnimmt.
Die Streifen 11, 12 können mit dem Schlauchkörper 13 verklebt oder verschweißt sein, sie können jedoch auch beim Extrudieren des Schlauchkörpers 13 mit einextrudiert werden, was die günstigste Herstellungsmethode darstellen dürfte. Bei Bedarf kann noch eine Zwischen- oder Schutzschicht zwischen dem Schlauchkδrper 13 und den Steifen 11, 12 angeordnet sein. In diesem Falle werden die Streifen 11, 12 selbstverständlich auf dieser Schutzschicht angebracht.
Anstelle der Anordnung der Streifen 11, 12 in der Längsrichtung des Kunststoffschlauchs 14 können sie auch wendeiförmig am Schlauchkδrper 13 angebracht sein.
Der mit den Streifen 11, 12 versehene Schlauchkörper 13 ist noch zusätzlich mit einer schlauchförmigen Schutzhülle 14 aus nicht leitfähigem Kunststoffmaterial umgeben. Diese kann beim Extrudieren oder nachträglich aufgebracht werden. Die Dicke des leitfähigen Geflechts kann sehr gering sein und bei- spielsweise nur in der Größenordnung von 1/10 mm liegen. Dadurch wird der Gesamtdurchmesser des Kunststoffschlauchs 10 so gut wie nicht gegenüber herkömmlichen Schläuchen verändert, und es können sehr kleine Außendurchmesser realisiert werden.
Infolge der Breite der Streifen 11, 12 ist die elektrische Kontaktierung sehr einfach durchzuführen und kann vom Umfang her oder stirnseitig erfolgen, beispielsweise durch eine mit entsprechenden Kontakten versehene Verschraubung . Dabei kann die Schutzhülle 14 entweder an der Kontaktierungsstelle entfernt werden, oder es werden Kontaktspitzen verwendet, die durch die Schutzhülle 14 hindurch mit den Streifen 11, 12 in Kontakt gelangen. Derartige leitfähige Streifen können auch in mehreren, z.B. zwei übereinanderliegenden Schichten angeordnet sein, wobei elektrisch isolierende Zwischenschichten zur gegenseitigen Isolierung erforderlich sind. Dabei kann jede Schicht einen oder mehrere Streifen aufweisen. Bei nur einem Streifen pro Schicht kann dieser auch schlauchformig ausgebildet sein. Bei mehreren Streifen pro Schicht können diese radial fluchtend übereinander liegen.

Claims

Ansprüche
1. Kunststoffschlauch, insbesondere Pneumatikschlauch, mit wenigstens zwei sich entlang des Schlauchkorpers erstreckenden elektrischen Leitungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen als Streifen (11, 12) eines metallisierten Geflechts aus Kunststoffmaterial oder Naturfasern ausgebildet sind, die beabstandet voneinander am Schlauchkörper (13) an- gebracht sind.
2. Kunststoffschlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Geflecht der Streifen (11, 12) im Wesentlichen rechtwinklig zueinander verlaufende Faseranordnungen besitzt.
3. Kunststoffschlauch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern einer Faser nordnung in der Längsrichtung des jeweiligen Streifens (11, 12) verlaufen.
4. Kunststoffschlauch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen (11, 12) in seiner Längsrichtung verlaufen oder um den Schlauchkδrper (13) herum gewendelt sind.
5. Kunststoffschlauch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den Streifen (11 bzw. 12) wesentlich kleiner als die Streifenbreite ist, vorzugsweise kleiner als 10 % der Streifenbreite,
6. Kunststoffschlauch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einer die Streifen (11, 12) einschließenden schlauchfδrmigen Schutzhülle (14) aus Kunststoffmaterial versehen ist.
7. Kunststoffschlauch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen (11, 12) wenigstens teilweise mit dem Schlauchkörper (13) oder mit einer ihn umgebenden Schutzschicht verklebt, verschweißt oder ei- nextrudiert sind.
8. Kunststoffschlauch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauchkδrper (13) und/oder das Geflecht der Streifen (11, 12) aus Polyurethan, Polyamid, Polyethylen, Polypropylen, PTFE oder PVC besteht.
9. Kunststoffschlauch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen in mehreren übereinanderliegenden Sichten angeordnet und radial gegenein- ander isoliert sind, insbesondere durch elektrisch isolierende Zwischenschichten.
10. Kunststoffschlauch nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen jeweils radial fluchtend übereinander liegen.
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