DE2722928C2

DE2722928C2 - Flexibler Kunststoffschlauch

Info

Publication number: DE2722928C2
Application number: DE2722928A
Authority: DE
Inventors: Eugen Helmut 7205 Böttingen Stahl
Original assignee: Hansgrohe SE
Current assignee: Hansgrohe SE
Priority date: 1977-05-20
Filing date: 1977-05-20
Publication date: 1983-01-05
Also published as: FR2391410A1; CA1086666A; NO781381L; ATA361478A; DK218378A; GB1583437A; NL7805419A; SE7805367L; IT1103273B; JPS53145119A; NL174868B; AT357833B; US4233097A; IT7849457A0; JPS5635795B2; NL174868C; SE430625B; FR2391410B1; BE867266A; US4172474A

Description

Die brfindung betrifft einen flexiblen Kunststoffschlauch, insbesondere Brauseschlauch, bestehend aus einem Innen- und einem Außenschiauch aus thermoplastischem bzw. elastomerem Material sowie einem zwischen Innen- und Außenschlauch wendelförmig mit axialem Abstand verlaufenden Vet itärkungsband aus relativ hartem, thermoplastischem bzw. elastomerem Material mit beiderseits auf der Außenfläche radial abstehenden, ununterbrochenen Versteifungsrippen, die mit dem Außenschlauch einen wendeiförmigen Hohlraum bilden.

Bei einem bekannten Schlauch dieser Art (CH-PS 4 05 836) sind sowohl Außenschlauch als auch Innenschlauch aus gewickelten, an den Kanten zusammengeschweißten Folienbändem gebildet, die zwischen den wendelförmig verlaufenden Windungsgängen der Einlage miteinander verschweißt sind. Zwischen den Windungsgängen des Verstärkungsbandes ist kein von Windung zu Windung reichender freier, d. h. lediglich mit Luft gefüllter Hohlraum vorhanden.

Bei diesem bekannten Schlauch handelt es sich um einen schwimmfähigen Saugschlauch, der im Vergleich mit einem Brauseschlauch einen verhältnismäßig großen Innendurchmesser von etwa 38 mm aufweist Bei so dicken Schläuchen fällt nicht nur die äußere Welligkeit weniger auf, sondern es wird auch eine geringere Flexibilität erwartet als bei dünneren Schläuchen, wie z. B. Wassersch'äuchen, die einen Innendurchmesser von nur 25 mm oder weniger aufweisen. Während bei solchen Saugschläuchen die Flexibilität dann als ausreichend angesehen wird, wenn der Schlauch einen Biegeradius von 10—15cm zuläßt, wird beispielsweise bei Wasserschläuchen, insbesondere bei Brauseschläuchen, eine weit höhere Flexibilität erwartet, nämlich eine solche, die einen Biegeradius von 2.5 bis 3 cm zuläßt.

Bei dem aus der CH-PS 4 05 836 bekannten Schlauch resultiert die Radialstabilität aus der Querschnittsform der Verstärkungseinlage, wobei dort allerdings mehr Wert auf die Schwimmfähigkeit dieser Verstärkungseinlage gelegt ist als auf deren Querschnittsform. Als wichtig wird dort nur der Lufteinschluß angesehen, der die Schwimmfähigkeit erhöht.

Bekanntlich weisen T-, U- und Doppel-T-Profile. wenn sie aus hartem bzw. steifen Material bestehen, eine besonders hohe Biegefestigkeit auf. die auf dem Stauch-Zugverhältnis zwischen dem inneren und äuße-

ι' ren Biegeradius beruht. Aus diesem Grunde sind solche bekannten T-, Doppel-T- und U-Profile als Stützwendel oder Verstärkungsband für Schläuche mit kleinem Durchmesser von beispielsweise 25,4 mm oder weniger, ungeeignet. Bei kleinem Schlauchdurchmesser und somit kleinem Wickelradius unterliegen nämlich die im Bereich des äußeren Biegeradius liegenden Zonen einer sehr starken Streckbeanspruchung, welcher im Bereich des inneren Biegeradius eine ebenso starke Stauchbeanspruchung gegenübersteht, so daß sich an der Inneiiseite Falten "rseben und im Bereich des Außenradius Überdehnungen ergeben können, welche den Stützeffekt, der ja gerade auf der Biegefestigkeit beruht, völlig zunichte machen. Es ist auch schon beobachtet worden, ·. daß sich die radial nach außen stehenden Schenkel des bekannten U-Profils beim Aufwickeln auf einen kleinen Schlauchdurchmesser in bezug auf die radiale Profilmit- '■'■ telebene nach innen oder außen flachlegen, so daß weder die erwünschte Radialstabilität noch der zur % Erzielung einer besseren Schwimmfähigkeit beabsich- ;^;. tigte Lufteinschluß erreicht werden können.
f. Bei einem anderen bekannten Schlauch (DE-AS 22 61 126) der insbesondere als Staubsaugerschlauch ί gedacht ist, ist auf den extrudierten Innenschlauch entweder direkt oder unter Einschluß von axialverlau-.' fenden Verstärkungsfäden eine Drahtwendel gewickelt. die sich in einem durch den Innen- und Außenschlauch gebildeten wendeiförmigen Hohlraum befindet, dessen j Axialerstreckung im Vergleich zum Windungsabstand der Drahtwendel gering ist Zwischen die Drahtvendel und parallel zu ihr ist ein Band aus relativ hartem thermoplastischem bzw. elastomerem Material gewik- ; kelt. Innenschlauch, Band und Außenschlauch sind miteinander fest verbunden, während die Drahtwendel sich in dem wendeiförmigen Hohlraum frei bewegen kann. Um diese Beweglichkeit der Drahtwendel zu gewährleisten, ist es erforderlich, daß diese aus einem Material besteht, das mit den Materialien des Innen- und Außenschlauches und des Bandes keine mechanische Verbindung eingeht. Dabei bestehen Innen- und Außenschlauch iind das Band aus Polyvinylchlorid, im folgenden kurz PVC genannt, während die Drahtwendel aus Polyamid. Polyolefin oder gar aus Metal! besteht. Bei diesem bekannten Kunststoffschlauch dient die Drahtwendel als einziges Stabilisierungselement. Das Band, das zwischen die Windungen der Drahtwende! gewickelt ist und seitlich nicht ganz bis an die Drahtwer.delwindungen heranreicht, dient ausschließlich zur Vermeidung von nach innen gerichteten Falten des Innenschlauches in den zwischen den Drahtwendelwindungen liegenden Bereicn. wenn der Schlauch einer Biegung unterworfen wird, und besteht ebenfalls aus weichem und deshalb elastischen Material. Mit dem Band soil aiso erreicht werden, daß trotz ausgezeichneter Festigkeit des Schlauches auch dann, wenn dieser einer Biegung unterworfen wird, eine möglichst glatte Innenfläche bestehen bleibt, ohne daß der Schlauch seme hohe FlcxibiliM: einbüßt. Bei diesem bekannten Kunststoffschlauch ist diese Aufgabe aber πμγ teilweise gelost, wil sich narrlich beim Biegen des Schlauches an den StelU μ, wodic Drahtwendel auf dem Innenschlauch aufliegt, nach innen gerichtete Falten des Innenschlauches bilden, lic zv/angsläufig von den auf dem inneren Biegeradius d<'s Schlauches liegenden Abschnitten der Drahtwendel^ iti'l'ingen hervorgerufen werden. Hinzu kommt, daß dieser bekannte Schlauch auf seiner AuUcnscitc eine sehr ausgeprägte Wellenform besit/.t. die nicht für jeden Ai, vendungsfall für günstig angesehen werden kann Ferner ist bei diesem bekannten Kunststoffschlauch eine ausgeprägte Knickgefahr bei Biegungen mit kleinem Raums gegeben und ebensosehr die Gefahr, daß sich der Außenschlauch vom Band bzw. vom Innenschlauch löst, weil beim Biegen des Schlauches die radialen Spannkräfte, denen die Drahtwendelwindungen widerstehen müssen, von den Drahtwendeln direkt oder über eine Zwischenlage indirekt radial nach außen gerichtet auf den Außenschlauch einwirken und zudem im Bereich des äußeren Biegeradius noch axial gerichtete Zugkräfte auf den Außenschiauch einwirken. Diese gleichzeitig auftretenden Spannkräfte können zu einem Ablösen des Außenschlauches vom Band bzw. vom Innenschlauch führen. Dies wiederum hat aber zur Folge, daß bei engen Biegungen des Schlauches die Gefahr besteht, daß sich der Innenschlauch knickartig abflacht, was im Extremfall zu einer Verringerung des Durchiaßquerschnittes auf den Wert Null führen kann. Des weiteren ist zu bemerken. d?B dieser bekannte Schlauch in seiner einfachsten Ausführungsform aus r -idestens vier verschiedenen Elementen besteht, närr.üoh aus dem Innenschlauch, der Drahtwendel, dem Band und dem Außenschlauch, die alle in einer bestimmten zeitlichen und räumlichen Reihenfolge zusammengefügt weruen müssen. Nnch der DE-OS 22 61 126 soll dies in der Weise geschehen, daß zunächst durch Aufspritzen einer etwa 0,5 mm starken PVC-Schicht auf einen Dorn der Innenschlauch gebildet und anschließend in einer ersten Wickelstation die Bewickelung des Innens^hlauches mit der Drahtwendel erfolgt. In einer zweiten Wickelstation wird danach das Hart-PVC-Band aufgewickelt, über welches schließlich der Außenschlauch extrudiert wird.

Neben einer Reihe anderer Kunststoffschiäuche. die zum Teil aus spiralig oder wendelförmig überlappend gewickelten Bändern mit eingelegten Stützwendeln und über die Stoßstellen gewickelten flachen Verstärkungsbänder bestehen (US-PS 27 98 508). ist auch ein flexibler Kunststoffschlauch mit Wendel und axialen Ver'tärkungsfäden bekannt (DE-Gbm 69 37 013). bei dem die glatte Innenwandung des Schlauches aus einem zylind ischen, extrudierten Innenschlauch besteht, auf welchem die axialen Verstärkungsfäden aufliegen, über welche die Wendel extrudiert oder gewinkelt itt und bei dem die Außenseite des Schlauches aus einem die Wendel und die Fäden schlüssig umfassenden, aufextrudierten Außenschlauch besteht. Bei all diesen bekannten Kunststoffschläuchen wird die Draht· oder Stützwendel dazu benutzt, dem Schlauch eine radiale Stabilität zu

so verleihen, die sich zugleich nicht nachteilig auf die Flexibilität des Schlauches auswirken soll. Abgesehen von den bei der Biegung des Schlauches durch die Stütz oder Drahtwendel hervorgerufenen, nach innen gerichteten B^;c.fefalten. die zum Teil eine wesentliche Verkleinerung des Durchlaßquerschnittes zur Folge haben können, wird Hie Herstellung solcher Schläuche dadurch, daß jeweils mehrere Wickelelemente mög liehst gleichzeitig und zum Teil in schweißfähigem Zustand aufgebracht und miteinander vereinigt werden

wi müssen, umständlich jnd aufwendig fs sind dazu zum Teil teuere ur.d komplizierte Wickelvomchtungen in mehrfacher Ausführung erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugru.ide, einen flexiblen Schlauch der eingangs genannten Art mit ""' höherer Radialstabilität und höherer Flexibilität zu schaffen, d .r einfacl, herstellbar ist und d^ssi.;i Innenschlauch beim Biegen im Rahmen der eigenen Flexibilität keine Bicgcfalten entlang des inneren

Biegeradius bildet, sondern zumindest nahezu glatt bleibt.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß der Außenschlauch in dem zwischen den Windungsgängen des fest mit dem Innenschlauch verbundenen ·, Verstärkungsbandes liegenden Bereich vom Innenschlauch einen radialen Abstand aufweist, daß der dadurch gebildete, wendelförmig verlaufende Hohlraum sich durch eine in bezug auf die radiale Bandmittelebcne symmetrisch divergierende Neigung der Vcrsteifungs- m rippen radial nach außen konisch verengt, und daß die Versteifungsrippen eine sich nach außen verjüngende Querschnittsform aufweisen.

Durch die erfindungsgemäße Profilierung der Versteifungsrippen des Verstärkungsbandes sind die vorer- |-, wähnten Nachteile und die für eine Wendelwicklung ungünstigen Eigenschaften der bekannten Verstärkungsprofile beseitigt. Das erfindungsgemäße Verstärkungsbandprofil läßt sich ohne weiteres auf einen Innenschlauch mit einem verhältnismäßig kleinen 2» Außendurchmesser von etwa 10 mm aufwickeln. Dabei wird sogar noch der überraschende Effekt erzielt, daß die durch das Wickeln erzeugte Biegespannung, die in den Verstärkungsrippen herrscht, dem Schlauch eine weitaus größere Radialstabilität verleiht, als dies j> aufgrund der normalen Biegefestigkeit des profilierten Verstärkungsbandes zu erwarten wäre. Durch das Vorhandensein des leeren Hohlraumes zwischen den einzelnen Windungsgängen des Verstärkungsbandes und dessen besondere Querschnittsprofilierung ist ein jo Schlauch geschaffen, der bei kleinem Innendurchmesser nicht nur eine extrem hohe Flexibilität, sondern auch eine extrem hohe Radialstabilität und zugleich ein besonders günstiges Faltverhalten des Innenschlauches beim Biegen aufweist. Abgesehen davon ist es von ü besonderem Vorteil, daß dies ohne zusätzliche Drahtwendel, d. h. nur mit einem Verstärkungsband als Stabilisierungselement erzielt wird, wobei sich das Verstärkungsband während des Extrudierens des Innenschlauches auf diesen aufwickeln läßt. Außerdem ist das Verstärkungsband bestens geeignet, auf seiner Außenseite mit einer Metallfolie oder Metallbeschichtung versehen zu werden, die dem Schlauch insgesamt ein metallisches Aussehen verleiht. Der erfindungsgemäße Schlauch ist somit nicht nur aufgrund seiner 4", besonderen Eigenschaften bezüglich Flexibilität, Radialstabilität und Faltenbildung beim Biegen den bekannten Schläuchen überlegen, sondern auch hinsichtlich der Einfachheit seiner Herstellung und somit seines Preises.

Sehr wesentlich tragen auch die Versteifungsrippen > <i zur Flexibilität des Schlauches bei. Dabei können die Spitzen der Versteifungsrippen mit dem aufextrudierten Außenschlauch stoffschlüssig verbunden werden. Sie sind nämlich aufgrund ihrer verhältnismäßig geringen Wanddicke seitlich flexibel, d. h., sie können sich beim Biegen des Schlauches, je nachdem, ob sie in der Zone des inneren Biegeradius oder in der Zone des äußeren Biegeradius liegen, aufeinander zubewegen, dort, wo der Außen- und Innenschlauch einer Stauchung unterliegt, und sie können sich voneinander wegbewe- m) gen, dort, wo der Außenschlauch und der Innenschlauch auf Zug beansprucht werden. Beim Biegen des Schlauches ändern sich somit die Breiten der wendeiförmigen Hohlräume, so daß sich weder eine extreme Faltenbildung am inneren Biegeradius noch eine * Abflachung des Schlauches im Bereich des äußeren Biegeradius ergibt Dazu trägt auch die Tatsache bei, daß nicht nur zwischen den einzelnen Windungen des Verstärkungsbancles wechselweise dehnbare und komprimierbare Hohlräume vorhanden sind, sondern daü solche Hohlräume auch /wischen den Versteifungsrippen des Verstärkungsbandcs und dem Außenschlauch vorhanden sind, die sich beim Biegen des Schlauches querschnitismäüig verändern können.

Nach einer Ausführiingsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Versteifungsrippen auf der Außenseite des Verstärkungsbandes von dessen Längskanten um etwa V₁ bis V₄ seiner Breite zur Mitte hin versetzt angeordnet sind. Die bevorzugte Ausführungsform ist jedoch dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsrippen entlang der beiden wendelförmig verlaufenden Längskanten des Verstärkungsbandes angeordnet sind, weil sich bei dieser Ausführungsform die durch den durchsichtigen Außenschlauch sichtbare Außenfläche des Verstärkungsbandes und ggf. auch die einander zugekehrten Flächen der Versteifungsrippen mit einem Metallstreifen oder mit einem metallisierten Kunststoffstreifen sehr einfach belegt werden können, damit der fertige Schlauch ein metallisches Aussehen besitzt.

Als vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn der Divergenzwinkel jeder Versteifungsrippe in gestrecktem Zustand des Verstärkungsbandes etwa 15° bis 20" beträgt, wobei es weiter zur Erhöhung der Flexibilität des Schlauches beiträgt, wenn die Versteifungsrippen eine sich nach außen verjüngende Querschniltsform aufweisen.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Verstärkungsband auf der zwischen den Versteifungsrippen liegenden Außenseite zwei durch einen Zwischensteg getrennte, rillenartige Vertiefungen aufweist. Diese rillenartigen Vertiefungen können auch als Nuten bezeichnet werden. Sie können so angeordnet sein, daß sie unmittelbar -i^ben den Versteifungsrippen verlaufen. Diese rillenartigen Vertiefungen sind in mehrfacher Hinsicht vorteilhaft. Durch sie wird bei einer gegebenen Verstärkungsbanddicke die radiale Höhe der Versteifungsrippen vergrößert. In diesen rillenartigen Vertiefungen können z. B. Verstärkungsfäden eingelegt werden.

Nach einer anderen Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, daß die Versteifungsrippen auf den einander zugekehrten Seiten im Bereich der dazwischenliegenden Bandoberfläche jeweils eine hinterschnittene Nut aufweisen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche 2,3 und 10 bis 13.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Abschnitt des Innenschlauches mit axialen Verstärkungsfaden und teilweise aufgewickeltem Verstärkungsband,

F i g. 2 eine erste Querschnittsform des gestreckten Verstärkungsbandes,

Fig.3 und 3a zwei andere Querschnittsformen des gestreckten Verstärkungsbandes,

F i g. 4 die bevorzugte Querschnittsform des Verstärkungsbandes,

F i g. 5 eine gestreckte, komplette Schlauchwandung, bestehend aus Innenschlauch, Verstärkungsband und Außenschlauch,

Fig.6 einen Längsschnitt durch einen Schlauchbogen

in Fig. i ist ein Abschnitt eines halbfertigen Kunststorfschlauches 1 dargestellt bei dem auf einen Innenschlauch 2 aus Weich-PVC ein profiliertes

Verstärkungsband .3 spiralförmig aufgewickelt ist. und zwar unter Einschluß axiai verlaufender Verstärkungsfaden 4. die unmittelbar auf der Außenfläche des Innenschlauches 1 aufliegen. Wie aus F i g. 5 und 6 ersichtlich ist. weist der fertige Kunststoffschlauch noch einen Außenschlauch 5 auf. der auf das Vcrstärkiinjrs-

band aufextrudicrt ist.

In den I· i g. 2, 3. 3a und 4 sind verschiedene Querschnittsformen des Verslärkungsbandcs 3 bzw. .30 und 31 dargestellt, von denen sich diejenige der I·" i g. 4 als am vorteilhaftesten erwiesen hat.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Flexibler Kunststoffschlauch, insbesondere Brauseschlauch, bestehend aus einem Innen- und einem Außenschiauch aus thermoplastischem bzw. elastomerem Material sowie einem zwischen Innen-und Außenschlauch wendelförmig mit axialem Abstand verlaufenden Verstärkungsband aus relativ hartem, thermoplastischen bzw. elastomerem Material mit beiderseits auf der Außenfläche radial abstehenden, ununterbrochenen Versteifungsrippen, die mit dem Außenschlauch einen wendeiförmigen Hohlraum bilden, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenschlauch (S) in dem zwischen den Windungsgängen des fest mit dem Innen- _fi schlauch (2) verbundenen Verstärkungsbandes (3, 3", 31) liegenden Bereich vom Innenschlauch (2) einen radialen Abstand aufweist, daß der dadurch gebildete, wendelförmig verlaufende Hohlraum (19) $ich durrh eine im bezug auf die radiale Bandmittelebene symmetrisch divergierende Neigung der Versteifungsrippen (6, 7, 8, 8") radial nach außen konisch verengt, und daß die Versteifungsrippen (6, 7, 8, 8") eine sich nach außen verjüngende Querschnittsform aufweisen. ₂·>

2. Kunststoffschlauch nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die axide Breite des wendeiförmigen Hohlraums (19) etwa der halben Breite des Verstärkungsbandes (3,31) entspricht.

3. Kunststoffschlauch nach Anspruch 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß die radiale, von der Crundfläciie bis zur Spitze der Versteifungsrippen (6, 7, 8, S') gemessene Hol·, etwa ²Λ der Breite des Verstärkungsbandes (3,31) entspricht.

4. Kunststoffschlauch naci Anspruch 1. 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsrippen (8") auf der Außenseite des Verstärkungsbandes (31) von dessen Längskanten um etwa V₄ bis V₁ seiner Breite zur Mitte hin versetzt angeordnet sind.

5. Kunststoffschlauch nach Anspruch 1 oder 2 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsrippen (6, 7,8) wie an sich bekannt, entlang der beiden Wendelförmig verlaufenden Längskanten des Verstärkungsbandes (3) angeordnet sind.

6. Kunststoffschlauch nach Anspruch 1.2.3,4 oder

5, dadurch gekennzeichnet, daß der Divergenzwinkel jeder Versteifungsrippe (6, 7, 8) in gestrecktem Zustand des Verstärkungsbandes (3) etwa 15 bis 25° beträgt.

7. Kunststoffschlauch nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsband (3) auf der zwischen den Versteifungsrippen (8) liegenden Außenseite zwei durch einen Zwischensteg (11) getrennte rillenartige Vertiefungen (10) aufweist.

8. Kunststoffschlauch nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einer der rillenartigen Vertiefungen (10) ein flexibler, nichtelastischer Textilfaden (16) eingelegt ist.

9. Kunststoffschlauch nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsband (3) mit eingebetteten Textilfaden oder Textilgeflechten versehen ist.

10. Kunststoffschlauch nach Anspruch I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsrippen (7) auf den einander zugekehrten Seiten im Bereich der dazwischenliegenden Bandoberfläche jeweils eine hinterschnittene Nut (9) aufweisen.

11. Kunststoffschlauch nach den Ansprüchen 1 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem Innenschlauch (2) aufliegende Grundfläche (13) des Verstärkungsbandes (3) mit wenigstens einer im Querschnitt zumindest annähernd dreieckförmigen, in die Außenfläche des Innenschlauches (2) eindringenden parallel zu den Versteifungsrippen (6, 7, 8, 8") verlaufenden Krallrippe (14,15) versehen ist.

12. Kunststoffschlauch nach den Ansprüchen 1 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsband (3) mit dem Innenschlauch (2) verschweißt ist

13. Kunststoffschlauch nach einem oer Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Wanddicke des Innenschlauches (2) von etwa 0,5 mm der Innendurchmesser des Schlauches der doppelten bis dreifachen Breite des Verstärkungsbandes (3) entspricht