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Anwendungsgebiet
der Erfindung
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Die Erfindung wird verwendet bei
Mehrkammerschläuchen,
bei denen in einer Baueinheit mehrere Leitungen vereint sind und
wenigstens eine Leitung einen Strömungskanal für ein Medium
ausbildet. Die Erfindung wird vorzugsweise verwendet bei Schläuchen für druckgasgespeiste
Atemgeräte.
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Charakteristik
des bekannten Standes der Technik
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Bekannt sind Schlauchbündel, bei
denen eine Mehrzahl von Leitungskanälen (Schläuchen) zusammengefasst ist.
Solcher Art Bündel
sind voluminös,
schwer und wenig flexibel. Ferner benötigen sie ein zusätzliches
Mittel, das die Bündel
zusammenfasst.
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Ebenso bekannt sind Mehrkammerschläuche, die
in einem Rohteil mehrere Leitungskanäle enthalten. Vorzugsweises
Anwendungsgebiet solcher Schläuche
sind Bewässerungsanlagen,
bei denen zunächst
eine Planlage des Schlauches am Boden sichergestellt werden soll
und zugleich aus mehreren Leitungssträngen die Beregnung in verschiedene
Richtungen ausgeführt
wird. Vorzugsweise werden die verschiedenen Leitungskanäle deshalb
in einer Ebene nebeneinander angeordnet. Daraus folgt auch, dass
solche Schläuche
bei Verformung in verschiedene Richtungen einen unterschiedlichen
Verformungswiderstand haben.
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Bekannt ist ferner, einen Schlauch,
der den größten Volumenstrom
erzeugt, mit einem weiteren Schlauch dergestalt zu kombinieren,
dass der geringer di mensionierte Schlauch den größeren spiralförmig umschlingt
und so eine einheitliche Leitungsführung erreicht wird.
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Sofern solche Schläuche nicht
ohnehin in allen Leitungskanälen
das gleiche Medium transportieren müssen, macht sich in jedem Fall
für jeden
einzelnen Leitungskanal ein gesonderter Anschluss erforderlich.
Dabei entsteht ein erheblicher Arbeitsaufwand und die baulichen
Abmessungen sind gleichfalls wegen der notwendigen Verbindungssicherheit groß.
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Die aus den allgemein bekannten Schlauchmaterialien
hergestellten Mehrkammerschläuche sind
nur in einem begrenzten Druck-Temperatur-Bereich einsetzbar. Dieser
wird vorzugsweise durch den Werkstoff eingeschränkt, der im Hinblick auf die
Festigkeit oder die untere bzw. obere Temperatureinsatzgrenze die
schlechtesten Parameter aufweist. Nach diesen richtet sich der Temperatureinsatzbereich
der gesamten Anordnung.
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Mit Hochdruck-Gewebeschläuchen ist
eine bessere Dimensionsstabilität
und Temperaturbelastbarkeit erreichbar. Diese Schläuche sind
sehr steif und behindern den Träger
des Atemgerätes
entsprechend stark. Die thermische Belastbarkeit ist nach wie vor
eingeschränkt.
Ein Schutz gegen Beschädigung
oder Zerstörung
des Schlauches ist nicht im erforderlichen Maß vorhanden. Zudem sind solche Schläuche schwer.
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Die bekannten Hochdruck-Gewebeschläuche sind
entweder für
einen höheren
Temperaturbereich, wie bei Hydraulikanlagen üblich, oder für niedrige
Temperaturen, wie bei im Freien arbeitenden Geräten üblich, ausgelegt. Auch Hochdruckgewebeschläuche werden
zumeist aus Kautschuk als Grundwerkstoff hergestellt und unterliegen
demgemäß der Gefahr
der Versprödung
beim Über- bzw. Unterschreiten
der jeweiligen Temperaturbereiche.
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Bekannt sind Atemgeräte, die
dem Träger
einen aus einem Reservoir bereitgestellten Vorrat an Atemgas zur
Verfügung
stellen. Typische Anwendungsfälle
solcher Atemgeräte
sind die bei Brand- und Katastropheneinsätzen verwendeten Druckluftatem-
sowie Tauchgeräte.
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Bei den vorgenannten Atemgeräten ist
es notwendig, über
Verbindungsschläuche
das Atemgas einer Regeleinheit zuzuführen, die auch als Lungenautomat
bezeichnet wird. Die Regeleinheit stellt dann das Atemgas innerhalb
einer zu tragenden Maske bereit. Neben der Atemgasversorgung muss sichergestellt
werden, dass der Verbindungsschlauch den Träger des Gerätes nur wenig behindert.
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Bei den bekannten Atemgeräten ist
diese Aufgabe durch Verwendung eines hochflexiblen Faltenschlauches
aus elastischen Werkstoffen, vorzugsweise unter Verwendung von Kautschuk-Gewebe-Material
gelöst
worden. Solche Schläuche
sind leicht, jedoch voluminös
und können
leicht zerstört werden.
Die Verwendung bei Tauchgeräten
ist wegen der mangelnden Dimensionsstabilität von vornherein ausgeschlossen.
Sofern solche Schläuche
durch Metall- oder
Kunststoffspiralen versteift sind, ist zwar die Dimensionsstabilität verbessert,
die grundsätzlichen Nachteile
jedoch sind nicht aufgehoben. Bei Tauchgeräten ist der Einsatz weiterhin
ausgeschlossen. Bei Geräten
für Brand-
und Katastropheneinsätze sind
solche Schläuche
wegen möglicherweise
auf diese einwirkenden hohen Temperaturen problematisch und können ein
Sicherheitsrisiko darstellen.
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Neben der Dimensionsstabilität sind die oben
erwähnten
Schläuche
bei niedrigen Temperaturen ebenfalls nur begrenzt einsetzbar. Die
bei der Schlauchherstellung verwendeten Werkstoffe, zumeist Kautschuk,
halten tiefen Temperaturen nicht dauerhaft oder überhaupt nicht stand.
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Ferner muss der Träger eine
Information über
den vorhandenen Vorrat an Atemgas erhalten. Diese Aufgabe ist am
einfachsten und sichersten dadurch zu lösen, dass der Träger im Sichtbereich
ein Manometer hat, über
das er Informationen zum Druckniveau im Atemgasreservoir erhält. Da im
Reservoir allgemein ein höheres
Druckniveau besteht, scheiden herkömmliche Leitungen aus dem Niederdruckbereich
von vornherein aus. Bei Atemgeräten für Brand- oder Katastropheneinsätze ist
außerdem die
thermische Belastbarkeit der Schläuche bedeutsam. Bei Tauchgeräten ist
weiterhin der äußere Druck,
die Möglichkeit
mechanischer Beschädigungen
und mögliche
Korrosion der Schläuche
zu beachten.
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Bekannte Atemgeräte benutzen dazu eine zweite
Schlauchleitung, die mit einem im Sichtbereich des Trägers angeordneten
Manometer verbunden ist. Die erforderliche zweite Leitung erschwert
die Handhabung der Atemgeräte.
Wird die zweite Leitung um die erste Leitung geschlungen, ist sie
vor Beschädigung
nicht ausreichend geschützt.
Sofern die zweite Leitung mit einem eigenen Schutzmantel versehen
ist, vergrößern sich
die Dimensionen und das Gewicht der Schläuche.
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Nach einem Vorschlag in
US 4,140,1 14 soll die Versorgung
eines Atemgerätes
durch die Kombination zweier Leitungen und einer zusätzlichen stromführenden
Leitung erfolgen, die jeweils als separate Leitungen ausgeführt und
durch einen zusätzlichen
Schutzmantel umschlossen sind. Diese Ausführung eines Schlauches, die
grundsätzlich
bei tragbaren Atemgeräten
einsetzbar wäre,
führt zu
entsprechend großen
Abmessungen, hohem Gewicht und eingeschränkter Handhabbarkeit.
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Bei diesem Vorschlag handelt es sich
lediglich um eine Zusammenfassung der ohnehin notwendigen Leitungen.
Der zusätzliche
Mantel führt
zu Hohlräumen
und muss, da es sich um eine Versorgungsleitung für Arbeiten
unter Wasser handelt, zusätzlich
perforiert werden.
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Aus WO 97/18 001 ist bekannt, dass
Atemgasschläuche
aus Wellrohr erzeugt werden können, das
zusätzlich
mit einem im Leitungskanal liegenden Heizelement zur Erwärmung der
Atemluft ausgestattet ist. Anstelle oder zusätzlich zum Heizelement könnte der
zweite Leitungskanal im Inneren des ersten Leitungskanals verlegt
sein. Wegen der allein zu übertragenden
Druckinformation kann die zweite Leitung als Kapillare ausgeführt sein,
muss aber in jedem Fall separat geführt werden. Dies ist jedoch
aus Sicherheitsgründen
nicht möglich.
Während
der erste Leitungskanal über
eine Druckmindereinrichtung Atemgas mit nur leicht erhöhtem Druck
enthält,
liegt im zweiten Leitungskanal der volle Druck des Atemgasreservoirs
an. Würde
der zweite Leitungskanal brechen oder anderweitig beschädigt werden,
baut sich im ersten Leitungskanal ein hö herer Druck auf, was zum Ausfall
des Gerätes
führen
wird. Aus Sicherheitsgründen
ist eine solche Bauweise nicht möglich.
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Das Verlegen einer Kapillare außerhalb
der ersten Leitung ist ebenfalls nicht möglich. Die Kapillare wäre ungeschützt, kann
mechanisch beschädigt werden
und würde
im Fall einer Undichtheit ein Sicherheitsrisiko darstellen. Weiterhin
wäre der
Verlust des Atemgasvorrats zu verzeichnen.
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Es ist ferner bekannt, dass Wellrohre
einen um etwa 40 % erhöhten
Strömungswiderstand
haben und darüber
hinaus akustische Nebeneffekte auftreten können.
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Die oben charakterisierten Lösungen für Schläuche von
druckgasgespeisten Atemgeräten sind
nicht geeignet, alle an solche Schläuche gestellten Anforderungen
optimal zu erfüllen.
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Aufgabe der
Erfindung
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Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung,
Mehrkammerschläuche
vorzugschlagen, die die oben aufgeführten Nachteile nicht haben,
insbesondere dimensionsstabil, trotzdem hoch flexibel, in einem
weiten Temperaturbereich einsetzbar und leicht und einfach herstellbar
sind. Es ist insbesondere Aufgabe der Erfindung, Schläuche für druckgasgespeiste Atemgeräte und Verfahren
zur Herstellung vorzuschlagen, die die oben aufgeführten Nachteile
nicht haben, bestehende Sicherheitsnormen erfüllen, leicht handhabbar und
leicht und einfach herstellbar sind.
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Wesen der Erfindung
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Das Wesen der Erfindung ergibt sich
aus den Merkmalen der Patentansprüche, der Beschreibung und den
Ausführungsbeispielen.
Ausführungsbeispiele
und Zeichnungen geben dabei am Anmeldetag bevorzugte Ausführungsformen
wieder und beschränken
die Erfindung nicht.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass
insbesondere die so genannten Wellrohre und/oder -schläuche aus
bruchfestem Material, vorzugsweise solche aus nichtrostendem Stahl,
hinsichtlich Druckfestigkeit, Flexibilität, Temperaturbeständigkeit
und spezifischem Gewicht gegebene Anforderungen leicht erfüllen können. Ferner
beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, dass eine Kombination aus
einem Wellrohr und/oder -schlauch und einer zweiten Leitung, die
als Kapillarleitung ausgeführt
ist, hinsichtlich aller bestehenden Anforderungen geeignet ist.
Die bruchgefährdete
Kapillarleitung ist durch Wellrohre und/oder -schläuche oder
zusätzliche
Mittel ausreichend geschützt
und die Flexibilität
des Wellrohres und/oder -schlauchs wird nicht eingeschränkt. Die
Erfindung ist jedoch nicht allein auf die Verwendung von Wellrohren
und/oder -schläuchen beschränkt.
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Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass
ein Mehrkammerschlauch ausgeführt
wird, der in einer Baueinheit alle Leitungen enthält, die
in derselben zu vereinigen sind. Das Wesen der Erfindung besteht
weiterhin darin, dass der Schlauch mit einem Kupplungsstück ausgestattet
ist, das in der Lage ist, alle herzustellenden Verbindungen bei
der Ausführung
eines einzigen Kupplungsvorganges zu erzeugen.
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Der Mehrkammerschlauch besteht wenigstens
aus einer ersten Leitung, die einen Strömungskanal ausbildet und einer
zweiten Leitung, die entweder gleichfalls einen Strömungskanal
ausbildet oder eine stromführende
Leitung ist.
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Das Wesen der Erfindung besteht ferner
darin, dass ein Schlauch für
druckgespeiste Atemgeräte
ausgeführt
wird, der in einer Baueinheit alle Leitungen, die seitens des Atemgerätes bzw.
seitens des Atemgasreservoirs sowie aus Sicherheits- oder Anzeigeerfordernissen
notwendig sind, zusammenfasst.
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Erfindungsgemäß wird eine erste Leitung, die
den eigentlichen Strömungskanal
bildet, mit wenigstens einer weiteren Leitung kombiniert. Die zusätzliche
Leitung kann einen Leitungskanal ausbilden oder eine elektrische
Leitung sein. Ebenso kann eine Mehrzahl von Leitungen mit dem ersten
Leitungskanal kombiniert sein.
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Die erste Leitung besteht aus einem
homogenen, rohrförmigen
Mantel aus flexiblen Werkstoff. Dies kann je nach Einsatzerfordernissen
Kunststoff oder Metall sein.
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Eine Ausführungsform der ersten Leitung
ist ein so genannter flexibler Schlauch, der durch eine Vielzahl
aneinander liegender, radial verlaufender Faltungen entsteht.
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In der bevorzugten Ausführungsform
ist die erste Leitung ein so genanntes Wellrohr und/oder -schlauch.
Dasselbe kann abhängig
von Einsatzerfordernissen entweder parallel- oder spiralgewellt ausgeführt sein.
Das Wellrohr und/oder -schlauch kann aus einem Kunststoff hergestellt
sein. Bevorzugt wird jedoch wegen der hohen Druck- und Gestaltfestigkeit
ein Wellrohr und/oder -schlauch aus metallischen Werkstoffen, hier
wiederum vorzugsweise ein Wellrohr und/oder -schlauch aus nichtrostendem
Stahl, das mit geringer Wanddicke ausgeführt werden und in Verbindung
mit einer geeigneten Geometrie der Wellen hochflexibel sein kann.
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Die Verwendung dünnwandiger Wellrohre oder -schläuche aus
nichtrostendem Stahl gewährleistet
den Einsatz der damit herzustellenden Schläuche bei höheren Drücken und gleichzeitig hoher
Flexibilität
der Schläuche.
Ein weiterer Vorteil ist die Korrosionsbeständigkeit, die bei entsprechender
Werkstoffauswahl auch gegenüber
aggressiven Chemikalien oder Seewasser gegeben ist. Hinsichtlich
der Dimensionierung der Wanddicke, der Festigkeitseigenschaften
und des Wellenprofils kann eine Optimierung erfolgen.
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Bei Atemgasschläuchen kann die zweite Leitung
als Kapillarleitung ausgeführt
werden, da sie lediglich eine Information über das Druckniveau liefern muss.
Wenigstens eine weitere Leitung wird mit der ersten Leitung kombiniert.
Dabei kann zur Erreichung einer kurzen Leitungslänge die zweite Leitung zur ersten
Leitung parallel verlaufend ausgeführt sein. Besteht die erste
Leitung wie schon beschrieben aus einem Wellrohr und/oder -schlauch,
dann kann eine Kapillare in ein Wellental des Wellrohres und/oder -schlauches
eingelegt und so annähernd
radial um dieses herum verlaufend ausgeführt werden, ohne dass die Flexibilität des Wellrohres
und/oder -schlauches nennenswert einge schränkt wird. Durch das Einwickeln
der Kapillarleitung in die Wellentäler erhöht sich der Durchmesser der
Gesamtanordnung nicht.
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Es ist ebenso möglich, die zweite Leitung als Kapillar-
oder elektrische Leitung ausgeführt
im Inneren der ersten Leitung anzuordnen und in die durch die Wellenberge
gebildeten Vertiefungen einzuwickeln. Dabei wird zugleich der Strömungswiderstand des
Wellrohres reduziert und auftretende akustische Nebeneffekte, wie
Pfeiftöne,
verhindert.
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Es ist ebenso möglich, sowohl außen als auch
innen Kapillar- oder elektrische Leitungen einzuwickeln. Wird im
Inneren eines Wellrohres eine mit Überdruck beaufschlagte Kapillarleitung
eingewickelt, sind besondere Vorkehrungen für den Fall eines Bruches der
Kapillarleitung notwendig. Dies gilt im Besonderen auch beim Einwickeln
von elektrischen Leitungen, sofern diese bei Strom- und/oder Spannungswerten
eingesetzt werden, die lebensbedrohlich sein können.
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Die beschriebene Lösung stabilisiert
sich durch das Umwickeln selbst, so dass eine Fixierung der Kapillarleitung
lediglich an den Enden der ersten Leitung notwendig ist. Dies kann
durch Schweißen, Löten, Kleben
oder Vergießen
erreicht werden.
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Besonders vorteilhaft ist eine Ausführung der Fixierung,
bei der die Höhe
der Fixierung die der Gipfelpunkte der Wellenberge nicht wesentlich überschreitet
und zugleich über
eine bestimmte Breite hinweg die Wellentäler vollständig ausfüllt. Dies ist am zweckmäßigsten
zu erreichen durch Verlöten oder
Vergießen.
Dabei entsteht ein zylindrischer Abschnitt, der für das spätere Anbringen
von Kupplungsstücken
zweckmäßig ist.
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Die Kapillarleitung kann mit ihren
Enden über die
Enden der ersten Leitung hinausstehen. Sie sind entweder parallel
oder koaxial zur Mittelachse der ersten Leitung ausgerichtet.
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Die verwendeten Kupplungsstücke sind
so ausgelegt, dass sie für
die erste und die Kapillarleitung je ein Anschlusselement ausbilden.
Dazu wird gegenüber
der ersten Leitung eine dichte Verbindung beliebiger Art ausgebildet.
Die Kapillarleitung wird mit dem Kupplungsstück verlötet, verpresst oder vergossen.
Mindestens die Verbindung des Kupplungsstücks mit der ersten Leitung ist
so ausgebildet, dass diese auch die auf den Schlauch einwirkenden
Axialkräfte
aufnehmen kann.
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Das Kupplungsstück besitzt auf der Anschlussseite
eine zu einem Kupplungsgegenstück kompatible
Außenkontur.
Diese kann beliebig ausgestaltet sein, sofern sie geeignet ist,
dichte und sichere Verbindungen zwischen beiden Leitungen herzustellen.
Insbesondere kann die Kupplungsseite nach bestimmten Anschlusssystemen
ausgelegt sein.
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Für
den Fall, dass die Kapillarleitung mit ihrem Ende zur Mittelachse
der ersten Leitung koaxial ausgerichtet ist, kann das Kupplungsstück rotationssymmetrisch
ausgeführt
sein und ist so einfach herstellbar. Die Kapillarleitung ist dabei
das am weitesten nach vorn herausstehende Anschlussteil, während die
erste Leitung mit peripheren Austrittsöffnungen ausgestattet sein
kann. Sofern die peripheren Austrittsöffnungen durch Querbohrungen
oder Durchbrüche
erzeugt sind, ist die im Zentrum liegende Kapillarleitung sichtbar.
Aus Sicherheitsgründen kann
diese deshalb so verlegt und/oder profiliert sein, dass sie im Bereich
der Durchbrüche
nicht sichtbar ist. Eine weitere Ausführungsform ist ein Anschluss der
Kapillarleitung im Gehäuse
des Kupplungsstückes,
wobei über
eine in das Gehäuse
eingebrachte Bohrung die Weiterführung
dieser Leitung zum zentral angeordneten Anschlusselement erfolgt.
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Die oben beschriebene Anordnung kann
je nach Erfordernis durch weitere Leitungen ergänzt sein. Dies können entweder
gasführende
oder auch elektrische Leitungen sein.
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Ist bei einem Anwendungsfall elektrische
Energie mit höheren
Leistungsanteilen zu übertragen, können die
Leitungen durch Litzen ausgeführt
sein. Je nach Erfordernis können
die Litzen analog der Kapillarleitung um die erste Leitung gewickelt
sein oder parallel zu dieser verlaufen. Handelt es sich hingegen um
Signalleitungen, können
diese auch als Flachleiter auf einem Trägersubstrat ausgeführt sein,
das dann elektrisch isoliert auf die oben beschriebene Anordnung
aufgebracht wird. Vorzugsweise kann die elektrische Isolierung durch
das Substrat des Leiters selbst realisiert sein. Diese Ausführungsform
elektrischer Leiter ist auch anwendbar, wenn eine Leistungsübertragung
im Bereich geringer Ströme
erfolgen muss.
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Besonders vorteilhaft ist die Verwendung
eines Wellrohres und/oder – schlauches
mit einer zweigängigen
Profilierung. Dann kann in einem Wellental die Kapillarleitung und
im weiteren Wellental eine weitere Leitung angeordnet werden. Ebenso
können zwei
Kapillar- oder zwei elektrische Leitungen eingelegt werden.
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Eine weitere Ausführungsform, die insbesondere
bei der Übertragung
elektrischer Signale im niedrigen Leistungsbereich anwendbar ist,
besteht darin, zusätzlich
zu den im Wellental angeordneten Leitungen unter Nutzung der verbleibenden
Profilkerben weitere Leitungen einzulegen.
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Die oben beschriebenen Anordnungen
sind zur Erhöhung
der Sicherheit und zur Verbesserung der Handhabbarkeit vorzugsweise
mit einer Schutzhülle
versehen. Eine solche Schutzhülle
kann durch Tauchen in einer Dispersion aus geeigneten Kunststoffen,
durch Aufschieben geeigneter Mittel, durch eine Bandage, durch Beschichten
oder auch durch Umspritzen erfolgen.
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Geeignete Schutzhüllen für Atemgasschläuche, die
an Tauchgeräten
Verwendung finden, sollten insbesondere den Schutz gegen mechanische
Beschädigungen
und Deformierungen verbessern. Bei Atemgasschläuchen, die für Geräte zur Brand-
und Katastrophenbekämpfung
eingesetzt werden, ist zusätzlich
eine erhöhte
Temperaturbeständigkeit
sicherzustellen. In diesem Fall hat sich eine Schutzhülle aus
Silikonkautschuken oder elastisch bleibenden Kunststoffen mit ausreichend
hoher Temperaturbeständigkeit
als zweckmäßig erwiesen.
Ebenso hat sich als zweckmäßig erwiesen,
die Schutzhülle
mit einer inneren Schicht aus einem Gewebe und/oder Netz oder dergleichen
zu versehen, während
die äußere Schicht
durch einen darüber
angeordneten Schlauch gebildet ist. Bei Atemgasschläuchen für erhöhte Temperaturbelastungen
kann das Gewebe aus einem thermisch hochbelastbaren Kunststoff sein. Derartige
Schläuche
sind dann wenigstens kurzzeitig bis zu Temperaturen von 470° K und darüber einsetzbar.
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Bei entsprechender Werkstoffwahl
ist es möglich,
die Schläuche
bis zu Einsatztemperaturen von etwa 210° K auch im Kältebereich einzusetzen. Insbesondere
wenn zwischen der kompakten Schlaucheinheit und einer äußeren Schutzhülle ein gewebe-
oder netzartiger Schlauch angeordnet ist, kann beim Verformen des
Schlauches eine Relativbewegung zwischen Schlauch und äußerer Hülle entstehen,
die die hohe Flexibilität
des Schlauches auch beim Vorhandensein einer äußeren Hülle sicher stellt.
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In Analogie zu bekannten Techniken
der Herstellung von Schläuchen
kann die Anordnung unter Zuhilfenahme von Tüllen und/oder Manschetten gegenüber den
Kupplungsstücken
gefasst und verbunden werden. Auf diese Weise wird nicht nur eine
dichte und sichere Verbindung hergestellt, sondern auch Beschädigungen
der äußeren Hülle vermieden.
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Das erfindungsgemäße Kupplungsstück ist so
ausgeführt,
dass es für
alle vorhandenen Leitungen den notwendigen Anschluss bereitstellen
kann. Dabei kann das Kupplungsstück
anschlussseitig beliebig ausgeführt
und insbesondere an bestehende Anschlusssysteme angepasst sein.
So können
die vorhandenen Anschlüsse
nebeneinander, koaxial zueinander oder in gemischter Bauweise angeordnet sein.
Ebenso kann durch die Form des Kupplungsstückes, durch zusätzlich vorhandene
Bauteile oder durch funktionell zugehörige, lose Teile eine Sicherung
des Kupplungsstückes
gegen unbeabsichtigtes Lösen
und/oder zur Sicherstellung (Codierung) des richtigen Anschlusses
in Verbindung mit einem kompatiblen Kupplungsgegenstück sichergestellt
werden.
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Die erfindungsgemäßen Schläuche sind in ihrer Anwendung
nicht auf Atemgeräte
beschränkt. Sie
können überall dort
eingesetzt werden, wo neben einem Volumenstrom zusätzlich Informationen über statische
Messgrößen und/oder
elektrisch zu übertragende
Signale und/oder Leistungsübertragung
erforderlich sind.
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Die erfindungsgemäßen Schläuche können durch die nachfolgend
beschrieben Arbeitsschritte, deren zeitlich aufeinander und/oder
gleichzeitig erfolgende Ausführung,
erhalten werden. Dabei wird zunächst
eine erste Leitung auf eine bestimmte Länge zugeschnitten. Eine zweite
Leitung, die vorzugsweise als Kapillarleitung ausgeführt ist,
wird gleichfalls auf Länge
zugeschnitten. Die zweite Leitung ist dabei zumeist etwas länger. Anschließend werden
beide Zuschnitte miteinander kombiniert, wobei die überstehenden
Enden der zweiten Leitung mit den Enden der ersten Leitung verbunden
werden. Die Verbin dung ist vorzugsweise fest und kann je nach Materialart
durch Kleben, Löten,
Verschweißen
oder Vergießen
erfolgen. Im einfachsten Fall ist auch durch Umwickeln mit Zwirn
eine feste Verbindung zu erreichen.
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In einem nachfolgenden Schritt kann
die Anordnung eine zusätzliche
Umhüllung
erhalten. Diese kann ein Zuschnitt eines Schlauches, eines netzförmigen Schlauches
oder ein geflochtener Schlauch sein. Ebenso kann eine Umwicklung
mit streifenförmigem
Material, ein Tauchen in verflüssigte
Kunststoffe oder Kautschuk erfolgen.
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Die so entstandene Anordnung wird
in einem weiteren Arbeitsschritt mit endseitig anzubringenden Kupplungsstücken versehen.
Diese werden auf die Anordnung aufgeschoben, wobei die erste und
die zweite Leitung jeweils eine Aufnahmebohrung haben und in Verbindung
mit dem Kupplungsteil jeweils dichte Verbindungen ausbilden. Die
Verbindung der ersten Leitung erfolgt dabei zumeist durch Verpressen
des Kupplungsstückes.
Eine alternative Lösung ist
das Verprassen mit Hilfe einer so genannten Presshülse, wie
sie aus der Schlauchherstellung allgemein bekannt ist. Für diesen
Fall besitzt das Kupplungsstück
zumeist eine konische Verlängerung,
die in die Bohrung der ersten Leitung hineinragt.
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Die zweite oder Kapillarleitung wird
in eine Bohrung eingeführt
und in derselben verlötet
oder verklebt.
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Eine weitere Ausgestaltungsform des
Verfahrens benutzt für
die erste Leitung ein so genanntes Wellrohr und/oder -schlauch.
Dasselbe kann nicht ohne weiteres mit einem Kupplungsstück dichte
Verbindungen ausbilden. Es wird deshalb mit einem endseitig aufzubringenden
Verguss versehen, durch den eine zylindrische Außenfläche entsteht, die mit dem Kupplungsstück abdichten
kann.
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Abhängig davon, welcher Werkstoff
für Wellrohr
und/oder -schlauch Verwendung findet, wird der Verguss bei Kunststoff-Wellrohren
und/oder -schläuchen
vorzugsweise mit einer niedrigschmelzenden Vergussmasse oder einem
Reaktionsharz erfolgen, während
bei einem metallischen Wellrohr und/oder -schlauch ein Verlöten mit
Weichlot in Frage kommt. Dabei kann zugleich eine dichte Verbindung
mit dem Kupplungsstück
erreicht werden.
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Eine andere Ausgestaltung des Verfahrens besteht
darin, dass in einem zusätzlichen
Arbeitsschritt in das Wellental ein spiralgewelltes Wellrohr und/oder
-schlauch die Kapillarleitung eingewickelt wird, so dass diese die
erste Leitung umschlingt.
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Vorzugsweise wird dabei eine größere Länge eines
Wellrohres und/oder -schlauches mit der Kapillarleitung umwickelt
und die entstehende Baueinheit als Bund oder Stange zur Weiterverarbeitung bereitgehalten.
In einem nachfolgenden Trennarbeitsgang erfolgt der Rohzuschnitt.
Wellrohr und/oder -schlauch und Kapillarleitung sind danach gleichlang.
Anschließend
wird die Kapillarleitung teilweise abgewickelt und gestreckt und
ein Teilstück des
Wellrohres und/oder -schlauches abgetrennt. Damit wird der notwendige Überstand
der Kapillarleitung über
das Wellrohr erreicht.
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Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens besteht
darin, dass die überstehenden
Enden der Kapillarleitung so profiliert werden, dass die Enden koaxial
zu den Enden der ersten Leitung ausgerichtet sind. Daraus ergibt
sich die Möglichkeit,
das Kupplungsstück
so auszulegen, dass die Leitungskanäle ebenfalls koaxial zueinander
liegen. Die unter hohem Druck stehende Kapillarleitung ist dabei
im Zentrum des Kupplungsstückes
angeordnet, wird zuerst verbunden und dichtet mit dem anschlusskompatiblen Kupplungsgegenstück besser
ab, als eine peripher angeordnete Verbindung.
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Die Kupplungsstücke können kupplungsseitig wie üblich ausgelegt
werden, wobei alle üblichen Ausführungsformen
realisierbar sind.
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Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens besteht
darin, dass vor dem Verbinden mit den Kupplungsstücken eine äußere Umhüllung wie
bereits beschrieben auf die Anordnung aufgebracht wird. Die Umhüllung kann
wie beschrieben aus einer Umflechtung oder einem Gewebeschlauch
bestehen. Zusätzlich
kann ein homogener Kunststoffschlauch über die Gewebearmierung gezogen
werden. Dabei ist es unerheblich, ob diese als Halbzeug vorgefertigt
ist oder durch Auftragsverfahren an der Anordnung selbst erzeugt
wird.
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Bei der zum Anmeldezeitpunkt bevorzugten Ausgestaltungsform
des Verfahrens wird in einem ersten Arbeitsschritt ein spiralgewelltes
Wellrohr und/oder -schlauch erzeugt und als Bund bzw. Stange zur
Verfügung
gestellt. Diese Herstelllänge
wird mit der die zweite Leitung bildenden Kapillar- oder elektrischen
Leitung umwickelt, wobei diese in einem Wellental liegt. Nachfolgend
wird die Kapillar- oder elektrische Leitung an den Schlauchenden
gegenüber
dem Wellrohr fixiert, wobei in Abhängigkeit von den vorhandenen
Werkstoffen und Einsatzbedingungen die Fixierung entweder durch
Verlöten
oder Vergießen
erfolgt.
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Die entstandene Baueinheit wird anschließend durch
einen Trennvorgang in die benötigten Rohlängen geteilt,
wobei die notwendige Länge
der Kapillar- oder elektrischen Leitung ausschlaggebend ist. Danach
wird die Kapillar- oder elektrische Leitung im Endbereich so weit
abgewickelt, dass der notwendige Überstand über das Ende der ersten Leitung
erreicht werden kann und der freigelegte Abschnitt der ersten Leitung
abgetrennt. Die Kapillarleitung wird danach so profiliert, dass
die Verbindung beider Leitungen mit einem Kupplungsstück möglich ist.
Vorzugsweise wird dabei ein Kupplungsstück aus einem lötbaren Werkstoff
verwendet und beide Leitungen mit demselben verlötet.
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Ist die zweite Leitung eine elektrische
Leitung, kann die erste Leitung (Wellrohr) auch direkt auf Länge geschnitten
und die elektrische Leitung anschließend aufgewickelt und Länge geschnitten
werden. Die Fixierung elektrischer Leitungen erfolgt an den Leitungsenden
vorzugsweise durch Vergussmassen und/oder Reaktionsharzen.
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Bei Verwendung eines Wellrohres aus
anderen Werkstoffen kann ebenso ein Verguss mit schmelzbaren Massen
oder Reaktionsharzen erfolgen.
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Der Schlauch wird anschließend mit
einer Umhüllung
versehen. Die Umhüllung
kann aus einer Umflechtung oder einer Gewebeschicht (Gewebeschlauch),
einem Schlauch aus flexiblem Material oder einer Kombination aus
den vorgenannten Möglichkeiten
bestehen. Eine bevorzugte Ausführungsform
ist die Kombination aus einem innen liegenden geflochtenen oder
Gewebeschlauch und einem außen
liegenden flexiblen Schlauch, der der Gesamtanordnung die gegebenenfalls
notwendige Sicherheit gegen äußere Beschädigungen
gibt.
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Vorzugsweise erfolgt die Ausstattung
des Schlauches mit der äußeren Umhüllung vor
dem Anbringen und Befestigen der Kupplungsstücke.
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Vorzugsweise werden bei der Durchführung des
Verfahrens Wellrohre und/oder -schläuche aus nichtrostendem Stahl
und Kapillarleitungen aus Kupfer oder kupferhaltigen Legierungen
verwendet. Für die
Umhüllung
werden vorzugsweise hochtemperaturbeständige Gewebe und Kunststoffmassen
eingesetzt, so dass eine Dauertemperatur über 370° K und eine kurzzeitige Temperaturbelastung über 470° K möglich ist.
Bei entsprechender Werkstoffwahl ist auch eine Anwendung im Kältebereich
bis etwa 210° K
möglich.
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Die nach den oben beschriebenen Verfahren hergestellten
Schläuche
für eine
Verwendung bei druckgasbetriebenen Atemgeräten sind daher insbesondere
bei Atemgeräten
für Katastrophen-
und Brandeinsätze
geeignet, bei denen stets die Gefahr besteht, dass eine überhöhte Umgebungstemperatur auftritt.
Die hohe Temperaturbelastungen aushaltenden Schläuche sind deshalb in Verbindung
mit entsprechend angepassten Atemgeräten bei solchen Einsatzfällen besonders
geeignet.
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Ausführungsbeispiele
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Die Erfindung wird nachstehend anhand
von 8 Ausführungsbeispielen
näher erläutert, die
in 1 bis 7 dargestellt sind.
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Ausführungsbeispiel 1
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In diesem Ausführungsbeispiel, dargestellt
in 1, ist eine einfache
Ausführungsform
der Erfindung beschrieben.
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Eine erste Leitung (1) ist
an ihrem Umfang (2) durch eine zweite Leitung (3),
ausgeführt
als Kapillarleitung, ergänzt.
Die Kapillarleitung steht mit ihrem Ende (4) gegenüber dem
Ende (5) der ersten Leitung (1) etwas über. Ein
Kupplungsstück
(6) ist auf das Schlauchende geschoben und stellt die Verbindungen
der ersten (1) und der zweiten Leitung (3) her.
Die erste Leitung (1) stößt an einem Bund (7)
innerhalb des Kupplungsstückes
(6) an, während
die zweite Leitung (3) in einer Bohrung (8) seitlich
davon verläuft.
Die Kapillarleitung ist mit dem Kupplungsstück (6) in der Bohrung
(8) fest verlötet,
während
bei der ersten Leitung (1) eine mit den üblichen
Mitteln hergestellte dichte Verbindung ausreichend ist. Die Anordnung
aus erster (1) und zweiter Leitung (3) ist durch
eine äußere Hülle (9)
eingefasst, wobei in 1 ein
Geflecht dargestellt ist. Ebenso kann dies ein übergeschobener Gewebeschlauch,
ein homogener Schlauch, eine Umspritzung oder dergleichen sein.
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Das Kupplungsstück (6) kann anschlussseitig
mit den üblichen
Mitteln zu einem Kupplungsgegenstück kompatibel ausgelegt werden.
Die in 1 dargestellte
Bauform ist lediglich beispielhaft. Insoweit kann eine Anordnung
der Anschlussstellen nebeneinander oder koaxial zueinander gewählt werden.
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Ausführungsbeispiel 2
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Dieses Ausführungsbeispiel und 2 beschreiben eine Form
der Erfindung, die gegenüber Ausführungsbeispiel
1 verbesserte Eigenschaften besitzt.
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Die erste Leitung besteht aus einem
Wellrohr und/oder -schlauch (10), das parallel oder spiralgewellt
sein kann. Über
den Gipfelpunkten (11) des Wellrohres und/oder -schlauches
(10) verläuft
eine Kapillarleitung (12). Die Anordnung ist durch eine äußere Hülle (13),
wie in Ausführungsbeispiel
1 beschrieben, verbunden. Wellrohr und/oder -schlauch (10)
und Kapillarleitung (12) sind in Abständen von mehreren Wellenbergen
jeweils im Bereich der Wellenberge (11) miteinander verbunden.
Dadurch wird die Kapillarleitung (12) fixiert und deren
Belastung bzw. die Gefahr von Beschädigungen verhindert. Vorzugsweise
können
die Fixierungspunkte (14) und (15) mit einem nicht
völlig
aushärtenden
Material ausgeführt
sein. Es ist ebenso möglich,
die Kapillarleitung durch Löten
oder Schweißen
fest zu verbinden.
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Die in diesem Ausführungsbeispiel
beschriebene Form des Schlauches hat gegenüber dem oben beschriebenen
wesentliche Vorteile. Das hochfeste Wellrohr und/oder -schlauch
kann dünnwandig
ausgeführt
werden und bietet so die Möglichkeit,
die Abmessungen des Schlauches zu minimieren. Weiterhin kann die
erhöhte
Festigkeit genutzt werden, die Medien mit erhöhtem Druck zu transportieren,
wodurch wiederum die Abmessungen minimiert werden können. Die
Flexibilität
des Wellrohres und/oder -schlauches (10) ist sehr hoch
und kann im Zusammenhang mit der Profilgeometrie, Wanddicke und den
erforderlichen Druck- bzw. Strömungsparametern
optimiert werden.
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Ausführungsbeispiel 3
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In diesem Ausführungsbeispiel ist eine bevorzugte
Ausführungsform
des Leitungsendes beschrieben. 3 zeigt
diese Ausführungsform.
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Wie bereits beschrieben, verläuft die
Kapillarleitung (16) längs
der ersten Leitung, die hier als Wellrohr und/oder -schlauch (17)
dargestellt ist. Am Ende (18) der ersten Leitung ist die
Kapillarleitung (16) an derselben festgelegt. Der Verbindungspunkt (19)
ist vorzugsweise eine feste Verbindung. Das überstehende Ende (20)
der Kapillarleitung (16) ist durch die Biegungen (21)
und (22) so profiliert, dass es in etwa im Bereich der
Mittelachse der ersten Leitung liegt. Die beiden Leitungsenden werden
dann mit einem in 3 nicht
dargestellten Kupplungsstück
abgeschlossen, wobei dieses zu beiden Leitungen dichte Verbindungen
ausbildet.
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Ausführungsbeispiel 4
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In diesem Ausführungsbeispiel ist eine verbesserte
Form der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele
erläutert. 4 zeigt die wesentlichen
Merkmale. Ein Wellrohr und/oder -schlauch (23) ist in spiralgewellter
Ausführung
auf eine vorgegebene Länge
gekürzt.
In das Wellental (24) ist eine Kapillarleitung (25)
eingelegt und durch fortlaufende Umschlingung im Wellental (24)
festgelegt. Am Ende (26) des Wellrohres und/oder -schlauches
(23) steht die Kapillarleitung (25) mit ihrem
Endstück
(27) hervor und ist durch die Biegungen (28) und
(29) so geformt, dass es in etwa koaxial zur Mittelachse
des Wellrohres und/oder -schlauches (23) liegt.
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Das Ende des Wellrohres und/oder
-schlauches (23) mit der eingelegten Kapillarleitung (25)
ist in einem Bereich (30) mit einem Mittel (31)
ausgefüllt, das
einerseits die Fixierung der Kapillarleitung (25) und andererseits
dem Ausfüllen
des Wellentals (24) dient. Bevorzugt wird ein Ausfüllen mit
Lot, jedoch kann ebenso eine geeignete Vergussmasse oder ein Gießharz eingesetzt
werden. Das Mittel (31) bildet einen in der Länge begrenzten
zylindrischen Mantel (32) aus, der gegenüber dem
in 4 nicht dargestellten
Kupplungsstück
eine zusätzliche
Dichtfläche ausbildet.
Zur Verbesserung der Abdichtung kann nach dem Einbringen des Mittels
(31) eine Bearbeitung des Außendurchmessers erfolgen.
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Ausführungsbeispiel 5
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In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Bauform
des Schlauches beschrieben, die neben den oben beschriebenen Formen
weitere Funktionen erfüllen
kann. 5 zeigt die grundsätzliche
Anordnung.
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Ein zweigängig spiralgewellt ausgeführtes Wellrohr
und/oder -schlauch (33) nimmt in seinem Wellental (34)
eine Kapillarleitung (35) auf. Im Wellental (36)
ist eine stromführende
Leitung (37) eingewickelt. Diese kann elektrische Signale
durchleiten oder in begrenztem Umfang Leistungsübertragung sicherstellen. Es
ist ebenso möglich,
auch anstelle der Kapillarleitung (351 eine einzelne Leitung
zusätzlich
einzuwickeln. Ebenso, dass Wellrohr und/oder -schlauch (33)
die zweite leitende Verbindung bilden. Eine weitere Möglichkeit
ist der Ersatz der Leitung (37) durch eine zweite Kapillarleitung.
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Durch eine zusätzlich aufgebrachte Umhüllung (38)
wird die Anordnung abgedeckt und zusätzlich fixiert.
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Innerhalb des Wellrohres und/oder
-schlauches (33) ist eine Kapillarleitung (39)
in den Wellenberg (40) und eine stromführende Leitung (41)
in den Wellenberg (42) eingewickelt. Insbesondere bei Verwendung
stromführender
Leitungen können
so auch bei einem nur eingängig
gewellten Wellrohr und/oder – schlauch
(33) Masse- und Signalleitung oder eine oder mehrere Kapillarleitungen
verlegt werden.
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Wird Wellrohr und/oder -schlauch
(33) als Masse benutzt, ergeben sich daraus noch weitergehende
Kombinationsmöglichkeiten.
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Ausführungsbeispiel 6
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In diesem Ausführungsbeispiel ist der Aufbau
eines Schlauches mit zusätzlicher
Funktionalität gegenüber dem
in Ausführungsbeispiel
5 beschriebenen, erläutert. 6 zeigt den Aufbau des Schlauches
im Querschnitt.
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Der zentral angeordnete erste Leitungskanal wird
wiederum durch ein Wellrohr und/oder -schlauch (39) gebildet.
Im Wellental (40) desselben ist wiederum eine Kapillarleitung
(41) eingewickelt. Auf den Wellenbergen (42) aufliegend
ist zusätzlich
ein isolierender Träger
(43), der seinerseits mehrere Leiterbahnen (44)
besitzt, aufgelegt. An seiner Außenseite (45) ist
eine isolierende Abdeckung (46) vorhanden, die bei entsprechender
Auslegung der Leiterbahnen (44) und der weiteren Bauelemente
auch entfallen kann.
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Die beschriebene Anordnung wird durch eine
Umhüllung
(47), aus textilem Material und/oder einem elastisch bleibenden
Kunststoffmantel bestehend, gegen mechanische Einflüsse geschützt.
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Die in 6 nicht
dargestellten Kupplungsstücke
sind so ausgelegt, dass sie neben der Verbindung der beiden gasführenden
Leitungen auch in der Lage sind, elektrische Verbindungen herzustellen.
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Ausführungsbeispiel 7
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In diesem Ausführungsbeispiel ist die bevorzugte
Ausführungsform
des Aufbaus eines Schlauches erläutert. 7 zeigt diesen Schlauch
im Querschnitt. Eine erste Leitung, die aus einem Wellrohr und/oder
-schlauch (48) besteht, wird mit einer Kapillarleitung
(49) umwickelt. Die Kapillarleitung (49) liegt dabei
im Wellental (50) des Wellrohres und/oder -schlauches (48). Über die
gesamte Anordnung ist ein netzartiger Schlauch (51) gezogen,
der die Elastizität
der Anordnung nicht mindert.
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Als äußere Umhüllung ist ein weichelastischer
schlauchförmiger
Mantel (52) über
den netzartigen Schlauch (51) geschoben.
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Dieser Aufbau erlaubt eine Relativbewegung zwischen
dem Leitungspaar und der äußeren Umhüllung. Der
dickwandige Mantel (52) schützt das Leitungspaar vor mechanischen
Einflüssen,
wie sie bei Rettungseinsätzen
vorkommen können.
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Der netzartige Schlauch (51)
besteht in einer bevorzugten Ausführungsform aus einem grobfädigen Gewebe,
das wiederum aus einem hochtemperaturbeständigen Kunststoff, wie beispielsweise PTFE,
hergestellt ist.
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Der Mantel (52) besteht
aus einem hochelastischen Kunststoff, vorzugsweise aus Silikonkautschuk
und ist deshalb gleichfalls hochtemperaturbeständig.
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Ein unter Verwendung eines Wellrohres und/oder
-schlauches (48) aus nichtrostenden Stahl, einer Kapillarleitung
(49) aus einer kupferhaltigen Legierung und Umhüllungsbauteilen
gemäß obiger
Beschreibung aufgebauter Schlauch ist wenigstens kurzzeitig bei
Temperaturen von 470° K
und darüber einsetzbar.
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Ausführungsbeispiel 8
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In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Verfahren
zur Herstellung eines Schlauches beschrieben, wie er im Wesentlichen
dem in Ausführungsbeispiel
7 beschriebenen entspricht. Die in den übrigen Ausführungsbeispielen beschriebenen
Schläuche sind
im Wesentlichen unter Anwendung des gleichen Verfahrens herstellbar,
wobei im Einzelfall Arbeitsschritte hinzukommen oder entfallen.
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In einem ersten Arbeitsschritt wird
ein spiralförmig
gewelltes Wellrohr und/oder -schlauch erzeugt und nachfolgend auf
Länge geschnitten.
Daran anschließend
wird in das Wellental des Wellrohres und/oder -schlauches eine Kapillarleitung
eingewickelt, die in den Abmessungen so gewählt ist, dass sie vollkommen
in das Wellental eingepasst werden kann. Nach dem Einwickeln wird
die Kapillarleitung auf Länge
geschnitten, wobei die Enden der Kapillarleitung vorzugsweise über die
Enden der ersten Leitung überstehen.
Nachfolgend werden die Enden der Kapillarleitung am Wellrohr und/oder
-schlauch festgelegt, wobei vorzugsweise eine Lötverbindung eingesetzt wird.
Das Festlegen kann auch vor dem endgültigen Festlegen der Länge der
Kapillarleitung erfolgen. Die überstehenden
Enden werden dann in Abhängigkeit
von der Ausgestaltung der zu verwendenden Kupplungsstücke in die
erforderliche Lage gebracht. Bei der dazu notwendigen Ausrichtung und/oder
Profilierung kann ein zusätzlicher
Biegearbeitsgang erfolgen, der das Ende der Kapillarleitung zusätzlich profiliert.
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Danach wird ein Abschnitt eines netzartigen Schlauches über die
Anordnung geschoben. Im nachfolgenden Arbeitsschritt wird auf die
Anordnung der äußere Schutzmantel
als Abschnitt entsprechender Länge
aufgeschoben.
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Die so entstandene Anordnung wird
in einem abschließenden
Arbeitsschritt mit separat erzeugten Kupplungsstücken versehen, die auf bekannte
Weise mit den Schlauchenden dicht verbunden werden. Dabei wird die
erste Leitung vorzugsweise durch Verpressen abgedichtet, während die
Kapillarleitung vorzugsweise im Kupplungsstück verlötet wird.
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Das beschriebene Verfahren kann auf
verschiedene Weise variiert werden. Beispielsweise kann ein entsprechendes
Wellrohr und/oder -schlauch als Halbzeug bezogen werden, wobei als erster
Arbeitsschritt der Zuschnitt einer Nutzlänge erfolgt. Weiterhin kann
nach Herstellen des Leitungspaares und Festlegen und/oder Profilieren
der Enden der Kapillarleitung an einem Ende bereits ein Kupplungsstück befestigt
werden.
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Ebenso kann die Umhüllung des
Schlauches bereits als Baueinheit vorgefertigt sein, indem das netzartige
Geflecht bereits in den Mantel eingezogen ist und die Baueinheit
lediglich noch zugeschnitten und auf die Leitungseinheit aufgeschoben
werden muss.