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Die Erfindung bezieht sich auf flexible Schläuche, und insbesondere, jedoch nicht ausschliesslich, auf
Saugschläuche.
Unter Saugwirkung stehende Schläuche müssen ausreichend robust sein, um sowohl Quetschbean- spruchungen als auch Verschleisseinwirkungen während der Benutzung zu widerstehen, und sie müssen gleichzeitig geringes Gewicht haben sowie ausreichende Biegsamkeit, um sich in enge Krümmungen legen oder zur Aufbewahrung aufspulen zu lassen ; es hat sich aber als schwierig erwiesen, einen Schlauch zu schaffen, der diese einander offensichtlich widersprechenden Forderungen erfüllt.
Saugschläuche haben üblicherweise eine Verstärkung in der Form einer in einem Rohr aus Polymermaterial eingebetteten Drahtwendel ; um ein Zusammendrücken des Schlauches im Betrieb zu verhindern, muss das
Einbettungsmaterial ausreichend widerstandsfähig oder dickschichtig sein, und/oder die Drahtwendel muss mit entsprechend geringer Ganghöhe gewickelt sein. Diese Ausführung hat jedoch den Nachteil, dass die
Widerstandsfähigkeit des Schlauches weitgehend auf Kosten seines Leichtbaues und seiner Biegsamkeit geht, d. h., dass das Gewicht des Schlauches erhöht und seine Biegsamkeit vermindert werden, wodurch auch das Aufrollen des Schlauches beeinträchtigt wird. Ähnliche Schwierigkeiten ergeben sich auch bei mit Stützwendeln versehenen
Lieferschläuchen, d. h.
Schläuchen, die unter einem den Atmosphärendruck übersteigenden Innendruck arbeiten, wobei die Stützwendel dem Schlauch Widerstandsfähigkeit gegen von aussen einwirkende Quetschbean- spruchungen verleihen soll.
Es ist anderseits auch bekannt, bei mit einer Stützwendel versehenen Schläuchen, bei denen überdies eine
Verstärkungsanordnung zur überbrückung der zwischen den Windungen der Stützwendel vorhandenen
Zwischenräume vorgesehen ist, die Verstärkungsanordnung dem jeweiligen speziellen Verwendungszweck des
Schlauches entsprechend auszubilden und z. B. zur Erzielung einer gegen aggressive Flüssigkeiten beständigen
Schlauchauskleidung zwischen den Windungen der Stützwendel ein Gewebe anzuordnen, das eine Polyamidfolie trägt.
Die Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, einen flexiblen Schlauch der vorstehend geschilderten allgemeinen Art zu schaffen, der bei möglichst geringem Gewicht einerseits ausreichende Biegsamkeit und anderseits hohe Verschleissfestigkeit hat. Die Schlauchausbildung soll insbesondere so getroffen werden, dass die als Stütze für den Schlauchaufbau vorgesehene Wendel, z. B. Drahtwendel, nicht mit einer die Biegsamkeit beeinträchtigenden und das Schlauchgewicht vergrössernden geringen Ganghöhe gewickelt werden muss.
Ein gemäss der Erfindung ausgebildeter flexibler Schlauch mit einer Stützwendel und einer mehrlagigen
Verstärkungsanordnung zur überbrückung der zwischen den Windungen der Stützwendel vorhandenen
Zwischenräume zeichnet sich dadurch aus, dass die Verstärkungsanordnung eine imprägnierbare dünne Tragfolie mit offener Struktur aus einer Vielzahl von im wesentlichen unorientiert liegenden, an ihren Kreuzungspunkten miteinander verbundenen Fasern aufweist, die eine Verstärkungsmateriallage abstützt.
Durch die Verwendung eines ungewebten Materials für die Tragfolie, die dadurch einen hohen Elastizitätsmodul aufweist, wird eine Verstärkungsanordnung mit grosser Biegsamkeit und geringer Dicke erhalten. Die Erfindung ermöglicht die Herstellung von Schläuchen mit dünnen Wandungen oder von Schläuchen, die im Vergleich zu Schläuchen gleicher Festigkeit eine dickere Auskleidung und/oder Umhüllung aufweisen können, wodurch eine erhöhte Robustheit und Verschleissfestigkeit erzielt wird. Anderseits kann durch die erfindungsgemässe Ausbildung bei einer vorgegebenen Wandstärke ein Schlauch mit grösserer Festigkeit erhalten werden, bei dem die Stützwendel grössere Steigung haben kann als bei den bekannten Ausführungen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die dünne Tragfolie samt der Verstärkungsmateriallage in Form zumindest eines Streifens ausgebildet. Die Verstärkungsmateriallage kann in an sich bekannter Weise mehrere Verstärkungsfäden umfassen, die von der dünnen Tragfolie getragen sind. Alternativ kann erfindungsgemäss die Verstärkungsanordnung eine von der dünnen Tragfolie abgestützte Lage aus gewebtem Material umfassen.
Die Verstärkungsanordnung kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung radial innerhalb der Stützwendel angeordnet sein ; sie kann auch, wie an sich bekannt, radial ausserhalb der Stützwendel angeordnet sein. Ferner können sowohl an der radial inneren als auch an der radial äusseren Seite der Stützwendel Verstärkungsanordnungen vorgesehen werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind, wie an sich bekannt, mindestens zwei Stützwendeln vorgesehen ; diese Stützwendeln können durch die vorerwähnte Verstärkungsanordnung voneinander getrennt und/oder von ihr sowohl auf der radial inneren als auch der radial äusseren Seite, oder aber nur auf der radial inneren oder der radial äusseren Seite umgeben sein. Beide Stützwendeln können entweder mit Linksgang oder mit Rechtsgang gewunden sein, und die Windungen der einen Stützwendel können so angeordnet sein, dass sie in der Art einer zweigängigen Schraube zwischen den Windungen der andern Wendel liegen.
Es kann wünschenswert sein, die Verstärkungsanordnung zumindest teilweise in Latex oder ein anderes Polymermaterial einzubetten, so dass der Latex oder das andere Material zwischen den Windungen der ein- oder mehrfachen Stützwendel eindringt und sich mit ihnen verbindet. Wenn sich Verstärkungsanordnungen sowohl auf der radial inneren als auch auf der radial äusseren Seite der Stützwendel befinden, kann das Polymermaterial die gegenseitige Verbindung der beiden Verstärkungsanordnungen bewirken sowie auch ihre Verbindung mit den Wendelwindungen.
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solchen Rohr oder an dessen Oberfläche angeordnet sein.
In Schläuchen, in denen sich die Stützwendel nächst einem Rohr aus Polymermaterial befindet, kann sie nächst einer radial inneren Fläche des Rohres liegen, um dieses gegen radial nach innen gerichtete Kräfte abzustützen, oder nächst einer radial äusseren Fläche des Rohres, wobei sie in diesem Falle mit dem Rohr verbondet oder in sonstiger Weise an ihm befestigt sein kann, um das
Rohr gegen radial nach innen gerichtete Kräfte abzustützen.
Erfindungsgemässe Schläuche können mit einer inneren Auskleidung und/oder einer Umhüllung versehen sein, die beispielsweise durch Extrudieren polymeren Materials oder unter Verwendung eines vorgeformten
Streifens aus Polymermaterial erhalten werden kann. Wenn das Material in Streifenform verwendet wird, dann kann es wendelförmig oder alternativ längsgerichtet angeordnet sein.
Sowohl die innere Auskleidung als auch die Umhüllung können eine oder mehrere Komponenten, je nach der Natur des Schlauches, aus einem oder mehreren Materialien umfassen, für die nachstehende Beispiele angeführt sind :
Thermoplastisches Material :
Polyvinylchlorid, fluoriertes Äthylen-Propylen-Polymere, Polytetrafluoräthylen, Polytetrafluorchloräthylen,
Polyvinyliden, Polyäthylen, Polypropylen, Polyamide, Polyurethan.
Thermoplastischer Gummi : Polyester-Elastomeres"Hytrel", Styrol-Butadien-Elastomeres"Cariflex", Ionomere"SurlynA".
Elastomere :
Naturgummi, Äthylen-Propylen-Dien-Polymere, Styrol-Butadien-Gummi, Chloropren-Gummi, Nitril-
Butadien-Gummi, Butyl-, Chlor-butyl-oder Brombutyl-Gummi"Viton","Hypalon"usw.
Textilstoffe :
Gewebte oder ungewebte Textilstoffe auf natürlicher oder synthetischer Basis, wie Baumwolle, Reyon, Nylon,"Terylen", Polypropylen usw. Die Stoffe können als solche verwendet oder mit einem der vorstehend angeführten Thermoplasten, thermoplastischen Gummis oder Elastomeren imprägniert oder beschichtet werden.
Die Erfindung bezieht sich daher nicht nur auf Schläuche, die mittels eines einen Vulkanisiervorgang enthaltenden Verfahrens hergestellt werden, sondern auch auf solche, deren Herstellung einen einfachen Erwärmungsvorgang, beispielsweise von Thermoplasten, umfasst, oder von einem Verbondungsvorgang auf der Oberfläche einer jeden Lage abhängig sind, z. B. durch Anwendung von Klebstoffen auf Lösungsmittelbasis, um die Lagen miteinander zu vereinigen.
Wenn die Bestandteile des Schlauches so geartet sind, dass es nötig ist, sie während eines Erwärmungsprozesses zusammenzuhalten, dann kann dies bewirkt werden, indem auf den zusammengesetzten Schlauch eine Lage oder eine Folie aus thermoplastischem Material aufgebracht wird, deren Erweichungstemperatur höher ist als die zur Formung der übrigen Komponenten des Schlauches erforderliche Temperatur ; dadurch hindert die thermoplastische Umhüllung die einzelnen Bestandteile des Schlauches an einem Auseinanderstreben. Die thermoplastische Lage oder Folie kann vor dem Erhitzen wendelförmig oder in anderer Form auf den Schlauch aufgebracht und mit seiner Aussenfläche verbondet werden, um eine permanente Umhüllung zu bilden, oder sie kann lediglich zum vorübergehenden Zusammenhalten dienen.
Jedwede Auskleidungen, Umhüllungen oder Zwischenlagen des Schlauches können je nach Zweckmässigkeit mittels eines Sprühverfahrens unter Verwendung von pulverförmigen Polymerteilchen, durch Giessen oder durch ein Heiss-Schmelzverfahren, aber auch durch Extrudieren oder mittels anderer üblicher Technologien hergestellt werden. Auch das streifenförmige Verstärkungsmaterial kann mittels ähnlicher Verfahren imprägniert werden.
Zum Herstellen langer Schläuche der beschriebenen Art kann ein flexibler Dom, zum Herstellen kurzer Schläuche ein starrer oder ein flexibler Dorn verwendet werden.
Nachstehend werden einige beispielsweise Ausführungsformen und weitere Vorteile der Erfindung an Hand schematischer Zeichnungen beschrieben. Fig. l zeigt die Wand einer einfachen Ausführungsform eines erfindungsgemässen Schlauches im Längsschnitt. Fig. 2 stellt eine modifizierte Form des Schlauches nach Fig. l dar und Fig. 3 ist eine schematische perspektivische Schnittansicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung, in der einige Teile weggeschnitten sind, um den Innenaufbau des Schlauches zu zeigen.
Fig. l ist ein Schnitt durch die Wandung eines Saug- und Druckschlauches für Wasser. Eine innere Stützwendel-10--aus galvanisiertem hochfestem Stahldraht, der mit grosser Steigung um einen Dom gewickelt wurde, dient innerhalb der Struktur des Schlauches als Widerstand gegen Quetschkräfte und Differenzdrücke. Eine erste, mit --11-- bezeichnete Verstärkungsanordnung ist aus Streifenmaterial gebildet, das wendelförmig und mit geringfügiger Überlappung um die Stützwendel --10-- gewunden ist.
Die Verstärkungsanordnung umfasst mehrere Verstärkungsgame--12--, die sich in der Längsrichtung des Streifens erstrecken und im Streifen von einer ungewebten Tragfolie -13-- und einer Latexumhüllung getragen sind ; die Verstärkungsanordnung --11-- wird nachstehend noch näher beschrieben. Eine zweite, allgemein mit - bezeichnete Verstärkungsanordnung ist im entgegengesetzten Sinne zur Anordnung-11-
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gegenüber den radial ausserhalb der Folie --13-- der ersten Verstärkungsanordnung-11-liegenden Fäden - -12--.
Die Breite des für die erste und die zweite Verstärkungsanordnung verwendeten Streifenmaterials ist so gewählt, dass die Verstärkungsglieder der Streifen für den gegebenen Schlauchdurchmesser im optimalen Winkel liegen, um den kombinierten, auf den Schlauch einwirkenden radialen und axialen Kräften zu widerstehen, wie dies in der Fachwelt wohlbekannt ist. über die Verstärkungsanordnungen --11 und 14-ist eine zweite Stützwendel --15-- aus galvanisiertem mittelfestem Stahldraht so gewunden, dass ihre Windungen zwischen jenen der ersten Stützwendel liegen und den Anordnungen-11 und 14--Wellenform verleihen, um sie sicher in ihrer Lage zu halten sowie auch, um analog der Stützwendel-10-den Quetschkräften und den Differenzdrücken zu widerstehen.
Fig. 2 zeigt den Aufbau gemäss Fig. 1 in abgeänderter Form für höhere Beanspruchungen durch Hinzufügen innerer und äusserer Lagen--16 bzw. 17--, wobei die Innenlage--16--die Form eines längsgerichteten
Streifens mit einer Längsfuge hat und aus gewebtem oder ungewebtem Polypropylen-Textilstoff besteht ; die äussere Lage-17-ist in analoger Weise gelegt und aus einem Polyvinylchlorid-Textilstreifen gefertigt.
Gemäss Fig. 3 umfasst ein weiterer Schlauchaufbau eine innere Auskleidung-100-, die durch wendeiförmiges Wickeln eines kalandrierten unvulkanisierten Gummistreifens um einen nicht gezeigten Dom erhalten wurde. Um die Auskleidung --100-- wird eine erste Verstärkungsanordnung-101-gelegt, indem ein vorstehend in Verbindung mit Fig. l beschriebener und dort mit --11-- bezeichneter Verstärkungsstreifen wendelförmig um die Auskleidung --100-- gewunden wird.
Sodann werden zwei Stützwendeln --102, 103-- aus Stahldraht, beide entweder mit Linksgang, wie dargestellt, oder mit Rechtsgang um die erste Verstärkungsanordnung-101-gewunden, um dem fertigen
Schlauch seine Widerstandsfähigkeit gegen Quetschkräfte und Differenzdrücke zu verleihen. Jede der
Stützwendeln ist mit einem Steigungswinkel in der Grössenordnung von 65 bis 85'gewunden und die
Windungen der einen Stützwendel liegen zwischen jenen der andern. Dann werden die Stützwendeln --102, 103--in eine Kautschukmasse-104-eingebettet, indem um den teilweise geformten Schlauch ein kalandrierter, unvulkanisierter Gummistreifen gewunden wird.
Eine zweite Verstärkungsanordnung --105-- wird um die so eingebetteten Stützwendeln gelegt, indem ein Verstärkungsstreifen ähnlich dem als erste Verstärkungsanordnung --101-- verwendeten Streifen wendelförmig verlegt wird. Hierauf wird eine äussere Umhüllung --106-- durch wendelförmiges Herumwinden eines kalandrierten unvulkanisierten Gummistreifens aufgebracht. Vor dem in bekannter Weise erfolgenden
Vulkanisieren in einem offenen Dampfautoklaven wird eine nicht dargestellte Haltewicklung aus
Nylon-Textilstoff um den Schlauch gewunden und nach dem Vulkanisieren wieder entfernt ; es wird dann auch der Dom ausgeworfen.
Der für die erste und die zweite Verstärkungsanordnung verwendete Streifen umfasst eine ungewebte Tragfolie, die durch Erwärmen einer dünnen Schicht von im wesentlichen unorientiert liegenden Nylonfasern unter leichtem Druck hergestellt wurde, um ein Verbonden an den Kreuzungspunkten der Fasern zu bewirken.
Die von der Tragfolie getragenen Verstärkungsglieder haben die Form von sich in Längsrichtung des
Streifens erstreckenden Nyloncords, und die Cords sowie die Folie sind mit Latexlösung imprägniert, um die Cords und die Folie miteinander zu verbonden.
Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist ein Schlauch im wesentlichen gemäss Fig. 3 aufgebaut, jedoch ist die Lage --104-- aus einbettendem Gummi weggelassen. Die Mischungen und die Dicken der Auskleidung sowie der Umhüllungen sind so gewählt, dass eine zufriedenstellende Verfestigung des Schlauches auch ohne die einbettende Mischung erzielbar ist. Aus den in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen geht hervor, dass die für die Herstellung der ersten und der zweiten Verstärkungsanordnung verwendeten Streifen mit einer ausreichenden Latexmenge versehen werden können, um zu gewährleisten, dass während des Vulkanisierens eine genügende Adhäsion zwischen den beiden Anordnungen an ihren Berührungsflächen erzielt wird.
Die verschiedenen Komponenten des Schlauches können alle unter Verwendung einer einzigen Mehrkopfmaschine auf einem starren oder einem flexiblen Dom aufgebaut werden. Die Mehrkopfmaschine kann auch dazu dienen, die temporäre Nylonumhüllung zum Zusammenhalten der Schlauchkomponenten während des Vulkanisierens aufzubringen. Da die beschriebenen Verstärkungsstreifen sehr geringe Dicke haben, kann die Mehrkopfmaschine ausreichende Mengen von Streifenmaterial stapeln, um grosse Längen von Schläuchen in einem einzigen Herstellungsgang zu erzeugen.
Verglichen mit üblichen Schläuchen können erfindungsgemässe Schläuche mit relativ dünnen Wandungen hergestellt werden, und sie können gute Schmiegsamkeit, verbunden mit hohem Widerstand gegen auf die Schlauchwand wirkende Quetschkräfte und Differenzdrücke aufweisen. Umgekehrt ergibt die Verwendung von Verstärkungsstreifen der vorstehend beschriebenen Art bei gegebener Wandstärke einen Schlauch mit grösserer Festigkeit als Schläuche, die mit üblichen Verstärkungsstreifen versehen sind, und wenn der Schlauch gleiche Festigkeit hat, dann kann er eine dickere Auskleidung und/oder Umhüllung aufweisen, um erhöhte Robustheit und grössere Verschleissfestigkeit zu erzielen.
Die dünne Tragfolie an sich hat an der Festigkeit des
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Verstärkungsstreifens in seiner Längsrichtung keinen wesentlichen Anteil, verglichen mit dem der Verstärkungsglieder, aber im Verband des zusammengebauten Schlauches liefert sie einen wichtigen Beitrag zur gesamten Widerstandsfähigkeit und Robustheit der Verstärkungsanordnung, und dank der flexiblen Natur des dünnen Folienmaterials wird dieser Vorteil ohne nennenswerten Verlust an Biegsamkeit erzielt. Die Verstärkungsanordnung bildet daher einen sehr wirksamen Schlauchwandungsteil zwischen benachbarten Windungen der einfachen oder mehrfachen Stützwendel, und die Steigung der Wendel braucht daher nicht so gering zu sein, wie dies bei Verwendung üblicher Materialien erforderlich ist.
Das ungewebte Material ergibt eine Folie mit hohem Elastizitätsmodul, verleiht zusätzliche Widerstandsfähigkeit und wirkt als Brücke sowohl zwischen den Drahtwindungen als auch über den fensterartigen Zwischenräumen, die von dem Netzwerk der einander gegenüberliegenden wendelförmigen Lagen von Verstärkungsgarnen gebildet sind, oder von dem gewebten Textilmaterial, besonders bei weitmaschiger Webart.
Wenngleich die Erfindung an Hand von Schläuchen beschrieben wurde, die zwei Verstärkungsanordnungen, zwei aus Draht geformte Stützwendeln sowie innere und äussere Decklagen aufweisen, ist es doch offensichtlich, dass die Erfindung in ihrem weitesten Sinne auch auf Schläuche anwendbar ist, die eine kleinere oder grössere Anzahl von Verstärkungsanordnungen oder Stützwendeln haben und/oder bei denen die Anordnungen oder Wendeln in einer von der vorstehenden Beschreibung abweichenden Aufeinanderfolge angeordnet sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Flexibler Schlauch mit einer Stützwendel und einer mehrlagigen Verstärkungsanordnung zur Überbrückung der zwischen den Windungen der Stützwendel vorhandenen Zwischenräume, dadurch ge-
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