DE10126429B4 - Schlaucheinrichtung zum Transportieren von Fluiden - Google Patents

Abstract

Schlaucheinrichtung zum Transportieren von Fluiden, mit
– einem mehrlagigen Schlauch, der ein flexibles Gewindeinnenrohr (2) aus PTFE, eine erste Umhüllung (3) aus vulkanisiertem Material und darüber eine als Gewebeeinlage (4) ausgebildete Verstärkungslage aufweist,
– mindestens einer Anschlußeinrichtung (6), die einen mit einem Außengewinde (9) versehenen, in ein Ende des Gewindeinnenrohrs (2) eingeschraubten Stutzen (7) und eine mit dem Ende des Schlauches (1) verpreßte Hülse (8) aufweist, wobei das Außengewinde (9) des Stutzens (7) zu dessen Einschraubende hin konisch verjüngt ist und wobei sich das Gewindeinnenrohr (2) beim Einschrauben des zur Montage vorgewärmten Stutzens (7) plastisch verformt mindestens über einem Längenabschnitt des Außengewindes (9) flächendeckend an letzterem flächig anlegt, und
– einer über der Gewebeeinlage (4) angeordneten zweiten Umhüllung (5) aus vulkanisiertem Material.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Schlaucheinrichtung zum Transportieren von Fluiden.
• Es sind eine Vielzahl von Schlaucheinrichtungen bekannt. So beschreibt die DE 35 35 878 A1 beispielsweise eine Schlauchverbindung mit einem einschraubbaren Anschlußstutzen. Der Schlauch der bekannten Schlaucheinrichtung ist mehrlagig aufgebaut. Die innerste Lage besteht aus einem wellenförmig ausgebildeten Innenschlauch aus einem geringfügig verformbaren biegsamen Kunststoff. Über dem Innenschlauch ist eine Schicht aus einem Elastomer und eine weitere Schicht aus einem geflechtartigen Material angeordnet. Zur Befestigung des Stutzens am Schlauch wird eine auf der Außenschicht angeordnete Hülse mit dem Stutzen verpreßt, wobei eine Verformung des Schlauchmaterials auftritt. Der dadurch entstehende Wulst verhindert, daß der Stutzen aus dem Schlauch herausziehbar ist.
• Die DE 19 43 167 A1 beschreibt ebenfalls eine mehrlagige Schlauchverbindung. Der Schlauch wird in eine Kupplung eingeschoben und mit der Kupplung verquetscht. Dadurch entsteht eine teils reibschlüssige, teils formschlüssige Verbindung zwischen Schlauch und Kupplung.
• Die DE 40 03 379 A1 beschreibt eine Schlauchverbindung für die Anwendung unter Hochdruck. Zur Herstellung einer entsprechenden Verbindung wird eine zylindrische Hülse über das Schlauchende geschoben und ein konturierter Stutzen in das Schlauchende eingesteckt. Anschließend wird ein Expandierwerkzeug in den Stutzen geführt, um den Stutzen von innen aufzuweiten und den Schlauch zwischen der Hülse und dem Stutzen zu verquetschen. Dieses Verfahren erfordert einen großen mechanischen Kraftaufwand. Im übrigen ist die Befestigungsmethode eine übliche Quetschverbindung.
• Den bekannten Schlaucheinrichtungen mangelt es insbesondere an chemischer Beständigkeit. Darüber hinaus sind sie häufig nur mit hohem Aufwand herstellbar.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schlaucheinrichtung zu schaffen, die Dichtigkeit und mechanische Stabilität unter hohen Drücken und hohen Temperaturen bei gleichzeitiger großer chemischer Beständigkeit gewährleistet und dennoch in einfacher Weise und in jeweils angepaßter Länge herstellbar ist.
• Zur Lösung dieser Aufgabe ist die eingangs genannte Schlaucheinrichtung erfindungsgemäß gekennzeichnet durch
  einen mehrlagigen Schlauch, der ein flexibles Gewindeinnenrohr aus PTFE, eine erste Umhüllung aus vulkanisiertem Material und darüber eine als Gewebeeinlage ausgebildete Verstärkungslage aufweist,
  mindestens eine Anschlußeinrichtung, die einen mit einem Außengewinde versehenen, in ein Ende des Gewindeinnenrohrs eingeschraubten Stutzen und eine mit dem Ende des Schlauches verpreßte Hülse aufweist, wobei das Außengewinde des Stutzens zu dessen Einschraubende hin konisch verjüngt ist und wobei sich das Gewindeinnenrohr beim Einschrauben des zur Montage vorgewärmten Stutzens plastisch verformt mindestens über einem Längenabschnitt des Außengewindes flächendeckend an letzterem flächig anlegt, und
  eine über der Gewebeeinlage angeordnete zweite Umhüllung aus vulkanisiertem Material .
• Die Erfindung schafft dadurch die Voraussetzung dafür, daß zwei Fluidübergabepunkte, wie beispielsweise Behälter- oder Leitungsanschlüsse, in besonders einfacher Weise miteinander verbunden werden können und die Verbindung eine hohe mechanische und thermische Belastbarkeit aufweist.
• Zur Aufnahme hoher Druckkräfte ist der Schlauch mehrschichtig aufgebaut. Das Gewindeinnenrohr, das aus PTFE besteht, ist temperaturfest und darüber hinaus resistent gegen aggressive Medien. Daher wird die Gewindeform auch bei hohen Temperaturen beibehalten, so daß der Kontakt mit dem eingeschraubten Stutzen nicht beeinträchtigt wird. Auch eignet es sich ohne weiteres für den Transport von empfindlichen Getränken, wie Milch, Saft oder Wein.
• Die erste Umhüllung paßt sich eng an die Gewindegänge des Gewindeinnenrohres an. Sie sorgt im Verein mit der Gewebeeinlage, die vorzugsweise aus Kevlar oder Edelstahl besteht, und der zweiten Umhüllung für die gewünschte mechanische Stabilität und Druckfestigkeit. Die Vulkanisierung sorgt für einen stabilen Verbund unter Einbindung des Gewindeinnenrohres. Trotz der sehr guten Festigkeitseigenschaften bleibt ein hohes Maß an Flexibilität erhalten.
• Die aus der Hülse und dem Stutzen bestehende Anschlußeinrichtung kann an ein freies Ende dieses mehrlagigen Schlauchs angeschlossen werden, ohne daß der Schlauch dazu in besonderer Weise vorzubereiten ist. Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, daß der Schlauch in großen Längen vorgehalten werden kann, wobei die benötigte Schlauchlänge von diesem Schlauchvorrat, wie jede andere Meterware, einfach abgeschnitten wird. Der Schlauch muß dazu an der gewünschten Stelle lediglich mit einem geeigneten Schneidewerkzeug glatt und vorzugsweise achssenkrecht durchtrennt werden und erfordert keine weitere vorbereitende Bearbeitung. Auf den so zugeschnittenen Schlauch wird dann die Anschlußeinrichtung montiert. Dabei wird zuerst die Hülse auf das zugeschnittene Schlauchende aufgesteckt, sodann der Stutzen in den Schlauch eingeschraubt und anschließend die Hülse mit dem Schlauch samt eingeschraubtem Stutzen verpreßt, wodurch eine extrem zuverlässige Anbindung der Anschlußeinrichtung an den Schlauch entsteht.
• Sobald der Schlauch an beiden Enden mit entsprechenden Anschlußeinrichtungen versehen worden ist, steht er zum Einbau zur Verfügung. Die Art der gewünschten Kupplung wird durch Wahl des entsprechenden Stutzens berücksichtigt. Bei dem Stutzen handelt es sich häufig um einen Anschweißstutzen, an den das gewünschte Kupplungsteil angeschweißt ist.
• Das Außengewinde des Stutzens ist zum Einschraubende hin konisch verjüngt. Durch den Konus des Gewindeabschnitts wird beim Einschrauben eine zusätzliche Verpressung des Gewindeinnenrohres einerseits mit dem Stutzen und andererseits mit der ersten Umhüllung erzielt und die Dichtigkeit weiter verbessert.
• Das Gewindeinnenrohr liegt mindestens über einem Längenabschnitt des Außengewindes flächendeckend an letzterem an. Auch dies trägt dazu bei, die Dichtigkeit zu verbessern. Hierzu wird der Stutzen bei der Montage vorgewärmt, so daß er den Kunststoff des Gewindeinnenrohres erweicht. Die flächendeckende Berührung zwischen dem Stutzen und dem Gewindeinnenrohr ergibt sich dann ganz automatisch durch den konischen Gewindeverlauf des Stutzens.
• Vorteilhafterweise liegt. der Öffnungswinkel des konischen Außengewindes zwischen 1° und 5°, wodurch ein besonders günstiges Verhältnis zwischen Einschraubtiefe, Einschraubkraft, Verpressung und Dichtigkeit erzielt wird. Bei der Festlegung des Winkels sind Materialeigenschaften wie Dehnbarkeit, Reibkoeffizienten etc. zu berücksichtigen. Der angegebene Wertebereich hat sich in der Praxis für die verwendeten Materialien und Dimensionierungen als besonders günstig erwiesen.
• Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Hülse an ihrem freien Ende mit einem Bund versehen, der in eine zugehörige Nut des Stutzens eingepreßt ist. Durch die Verpressung der Hülse nach dem Einschrauben des Stutzens wird die Verpressung des Schlauchs und damit eine Verspannung der flexiblen Schichten erzeugt. Außerdem wird der Stutzen durch den Eingriff des umlaufenden Bundes der Hülse in die zugehörige Nut mit der Hülse verriegelt und zusätzlich gesichert.
• Vorzugsweise ist die Nut des Stutzens außenseitig von einer Anschlagfläche begrenzt, an der der Bund der unverpreßten Hülse zur Anlage kommt. Wie erwähnt, wird bei der Montage erst die Hülse auf das Schlauchende aufgesteckt und sodann der Stutzen eingeschraubt. Während dieses Montagevorganges kommt der Bund an der Anschlagfläche zur Anlage. Dadurch wird gewährleistet, daß Hülse und Stutzen korrekt relativ zueinander positioniert sind.
• Vorteilhafterweise ist die Hülse so ausgebildet, daß sie im wesentlichen die Einschraublänge des Stutzens überdeckt. Die Anpassung der Hülsenlänge an die Einschraublänge des Stutzens bewirkt einerseits, daß die Verpressung über den Bereich der Einschraublänge des Stutzens gewährleistet ist, und andererseits, daß die Hülse nicht unnötig lang ist und Bereiche überdeckt, in denen keine wirksame Verpressung stattfindet.
• Bei einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist die Hülse auf ihrer Innenseite mit radial umlaufenden Rippen versehen. Dies hat den Vorteil, daß bei der Verpressung der Hülse in radialer Richtung in den Rippenbereichen besonders hohe Vorspannungen erzeugt werden, die wiederum zu einer verbesserten Dichtigkeit und Stabilität bei hohen Drücken führen.
• Ferner ist es vorteilhaft, die Gewebeeinlage des Schlauchs, wie ebenfalls bereits erwähnt, aus Kevlar zu fertigen. Kevlar weist eine besonders hohe Festigkeit auf, die durch seine Anordnung in richtungsorientierten Geweben noch verstärkt wird. Bei geeigneter Anordnung der Gewebelagen um den Schlauch, beispielsweise in einvulkanisierten Kreuzlagen, kann dessen Druckfestigkeit nochmals deutlich verbessert werden. Neben Kevlar ist aber auch der Einsatz von Edelstahlgeweben mit ähnlichen Vorteilen möglich.
• Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht wenigstens eine der Umhüllungen aus Kautschuk. Der Vorteil dieser Ausführung liegt in den Verarbeitungseigenschaften. Kautschuk ist besonders einfach vulkanisierbar und bietet eine hohe Elastizität sowie hohe Widerstandsfähigkeit. Eine elastische Zwischen- bzw. Außenschicht kann zudem bei Biegungen des Schlauchs die Spannungen zwi schen den einzelnen Materialschichten verringern. Ein zusätzlicher Vorteil einer äußeren Kautschukumhüllung liegt in der mechanischen Schutzfunktion gegen Stöße, Quetschungen, Schnitte etc, die häufig wünschenswert ist.
• Eine wesentliche Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß das Gewindeinnenrohr auf seiner Außenseite einen in die Gewindegänge eingelegten elektrischen Widerstands-Heizdraht trägt. Dies bietet die Möglichkeit, auch solche Flüssigkeiten und pastöse Materialien zu transportieren, die erst bei höheren Temperaturen eine für den Transport erforderliche Viskosität aufweisen.
• Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
• 1 zeigt eine Schlaucheinrichtung in einer axialen Schnittansicht.
• Die Schlaucheinrichtung weist einen Schlauch 1 auf, der mehrlagig aufgebaut ist. Er umfaßt ein Gewindeinnenrohr 2 aus PTFE. Das Gewindeinnenrohr 2 ist eingebettet in eine erste Umhüllung 3, die von einer Gewebeeinlage 4 umgeben ist. Letztere wiederum liegt in einer zweiten Umhüllung 5. Die Umhüllungen 3 und 5 bestehen aus Kautschuk und sind vulkanisiert. Der Schlauch 1 erhält auf diese Weise eine hohe mechanische Stabilität und Druckfestigkeit bei ausreichender Flexibilität.
• Die Schlaucheinrichtung umfaßt ferner eine Anschlußeinrichtung 6, die einen Stutzen 7 und eine Hülse 8 aufweist. Der Stutzen 7 ist mit einem Außengewinde 9 versehen, das in das Gewindeinnenrohr paßt und zum Einschraubende des Stutzens hin konisch verjüngt ist. Dies gilt nicht nur für den Außendurchmesser des Gewindes, sondern auch für dessen Innendurchmesser. Der Öffnungswinkel α beträgt 2°.
• Die Hülse 8 ist mit dem Schlauch 1 und dem Stutzen 6 verpreßt. Sie trägt einen Bund 10, der in verpreßtem Zustand, wie dargestellt, in eine Nut 11 des Stutzens 7 eingreift. Auf diese Weise kommt es zu einer Verriegelung der Hülse 8 mit dem Stutzen 7. Außerdem wird der Schlauch 1 zwischen der Hülse 8 und dem Stutzen 7 sehr zuverlässig verpreßt. Eine Lösung der Anschlußeinrichtung 6 vom Schlauch 1 ist selbst unter hohem Druck nicht möglich.
• Bei der Montage wird erst die Hülse 8 auf den Schlauch 1 aufgeschoben. Sodann wird der Stutzen 7 in das Gewindeinnenrohr 2 des Schlauches eingeschraubt. Er ist vorher erwärmt worden, so daß der Kunststoff des Gewindeinnenrohres 2 erweicht und sich flächendeckend an das Außengewinde 9 des Stutzens 7 anlegt. Durch die konische Ausbildung des Außengewindes 9 wird das Gewindeinnenrohr 2 gegen die erste Umhüllung 3 verspannt.
• Der Stutzen 7 wird soweit in den Schlauch 1 eingeschraubt, daß eine von der Nut 11 gebildete Anschlagfläche 12 am Bund 10 der Hülse 8 zur Anlage kommt. Dies gewährleistet, daß der Stutzen 7 und die Hülse 8 ihre korrekte Relativposition eingenommen haben. Die Hülse 8 überdeckt dabei im wesentlichen das gesamte Außengewinde 9 des Stutzens 7.
• Um die Verpressung des Schlauches 1 zwischen der Hülse 8 und dem Stutzen 7 zu verbessern, trägt die Hülse 8 auf ihrer Innenseite eine Mehrzahl von umlaufenden Rippen 13. Die Hülse 8 geht somit nicht nur eine kraftschlüssige, sondern auch eine formschlüssige Verbindung mit dem vulkanisierten Kautschuk der zweiten Umhüllung 5 ein. Außerdem erhöht sich partiell die Flächenpressung zwischen dem Außengewinde 9 des Stutzens 7 und dem Gewindeinnenrohr 2.
• Die Montage der Anschlußeinrichtung 6 auf dem Schlauch 1 läßt sich also in einfacher Weise, gegebenenfalls vor Ort durchführen. Eine Vorbereitung des Schlauches 1 ist nicht erforderlich. Der Schlauch muß lediglich auf Länge geschnitten sein.
• Im vorliegenden Fall handelt es sich bei dem Stutzen 7 um einen Anschweißstutzen, der mit dem jeweils gewünschten Kupplungselement verschweißt wird.
• 1 zeigt ferner einen elektrischen Widerstands-Heizdraht 14, der auf die Außenseite des Gewinderohres 2 ge wickelt ist, und zwar derart, daß er in den Gewindegängen des Gewinderohres liegt. Er leitet also Wärme direkt durch das Gewinderohr 2 hindurch in das Transportfluid ein und macht letzteres ggf. erst transportfähig oder auch nur leichter transportfähig. Eine Aufheizung zäher Flüssigkeiten oder pastöser Materialien auf größenordnungsmäßig 60°C bis 70°C ist ohne weiteres möglich.
• Im Rahmen der Erfindung sind durchaus Abwandlungsmöglichkeiten gegeben. Dies gilt insbesondere für das vulkanisierbare Material sowie für das Material der Gewebeeinlage. Für letztere kommt beispielsweise auch Edelstahl in Frage. Ferner kann unter Umständen auf die umlaufenden Rippen auf der Innenfläche der Hülse verzichtet werden.

Claims (9)

1. Schlaucheinrichtung zum Transportieren von Fluiden, mit – einem mehrlagigen Schlauch, der ein flexibles Gewindeinnenrohr (2) aus PTFE, eine erste Umhüllung (3) aus vulkanisiertem Material und darüber eine als Gewebeeinlage (4) ausgebildete Verstärkungslage aufweist, – mindestens einer Anschlußeinrichtung (6), die einen mit einem Außengewinde (9) versehenen, in ein Ende des Gewindeinnenrohrs (2) eingeschraubten Stutzen (7) und eine mit dem Ende des Schlauches (1) verpreßte Hülse (8) aufweist, wobei das Außengewinde (9) des Stutzens (7) zu dessen Einschraubende hin konisch verjüngt ist und wobei sich das Gewindeinnenrohr (2) beim Einschrauben des zur Montage vorgewärmten Stutzens (7) plastisch verformt mindestens über einem Längenabschnitt des Außengewindes (9) flächendeckend an letzterem flächig anlegt, und – einer über der Gewebeeinlage (4) angeordneten zweiten Umhüllung (5) aus vulkanisiertem Material.
2. Schlaucheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel (α) des konischen Außengewindes (9) zwischen 1° und 5° liegt.
3. Schlaucheinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (8) an ihrem freien Ende einen Bund (10) aufweist, der in eine zugehörige Nut (11) des Stutzens (7) eingepreßt ist.
4. Schlaucheinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (11) des Stutzens (7) außenseitig von einer Anschlagfläche (12) begrenzt ist, an der der Bund (10) der unverpreßten Hülse (8) zur Anlage kommt.
5. Schlaucheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (8) im wesentlichen die Einschraublänge des Stutzens (7) überdeckt.
6. Schlaucheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (8) auf ihrer Innenseite mit umlaufenden Rippen (13) versehen ist.
7. Schlaucheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebeeinlage (4) aus Kevlar oder Edelstahl besteht.
8. Schlaucheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Umhüllungen (3; 5) aus Kautschuk besteht.
9. Schlaucheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewindeinnenrohr (2) auf seiner Außenseite einen in die Gewindegänge eingelegten elektrischen Widerstands-Heizdraht (14) trägt.