DE2245569A1

DE2245569A1 - Hoechstdruckschlauch

Info

Publication number: DE2245569A1
Application number: DE2245569A
Authority: DE
Inventors: John S Harnevious; Horst Hildebrandt
Original assignee: Aeroquip GmbH
Current assignee: Aeroquip GmbH
Priority date: 1972-09-16
Filing date: 1972-09-16
Publication date: 1974-04-04
Also published as: FR2200463B1; GB1440084A; AT330533B; IT995385B; BE804865A; FR2200463A1; ATA789573A

Description

Hö chs tdruck s chiauch

Die Erfindung bezieht· sich auf einen Höchstdruckschlauch mit einer Schlauchseele aus einem Elastomer, einer eine oder mehrere um die Schlauchseele geflochtene oder gewickelte Stahldrahtlagen aufweisenden Bewehrung und einer Schlauchaßendecke.

Schläuche für höhere und höchste Drücke bestehen aus einer im allgemeinen aus einem Elastomer, beispielsweise aus Gummi gefertigten Schlauchseele, einem die Seele umgebenden Druckträger aus zwei bis vier geflochtenen oder gewickelten Stahldrahtlagen, die mehr oder weniger eng durch dünne Gummizwischenlagen miteinander verklebt sind, und einer Außendecke, die wiederum normalerweise aus Gummi hergestellt ist. Während die Schlauchseele zur Leitung des im Schlauch geführten Mediums dient, nimmt der Druckträger die vom Medium aufgebrachte Druckbelastung auf. Der Druckträger bestimmt auch den Hält des Schlauches in der Armatur. Die Außendecke dient dem Schutz des Druckträgers gegen mechanische Beschädigung und/oder Korrosion.

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Wie oben bereits angedeutet, v/eist der Druckträger bzw. die Bewehrung eines Höchstdruckschlauches in der Regel paarweise gegenläufige Lagen von Stahldraht auf, der wendelförmig um die Schlauchseele gewickelt ist. Für besonders hohe Drücke werden auch sechs Lagen oder drei Paar Lagen Stahldraht verwendet. Je mehr Drahtlagen die Bewehrung des.Höchstdruckschlauches aufweist, desto steifer wird er. Dies ist für viele Einsätze, in denen ein zumindest in gewissen Grenzen flexibler Schlauch erwünscht ist, von erheblichem Nachteil. .Andererseits besteht die Forderung nach immer höher belastbaren Höchstdruckschläuchen, insbesondere für Hydraulikanlagen in Schwermaschinen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Höchstdruckschlauch zu schaffen, der auörordenüLch hohen Druckwerten standzuhä-ten vermag, jedoch gleichzeitig die gewünschte Flexibilität aufweist.

Bei einem Höchstdruckschlauch der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Verhältnis von Wandstärke der Schlauchseele zur Stärke der Bewehrung größer ist als 1:1,1.

Eine derartige Bemessung eines Höchstdruckschlauches führt zu einer verhältnismäßig geringen Wandstärke der elastomeren Schlauchseele und damit wird auch der Durchmesser der Stahl-

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drahtlagen verringert. Hieraus resultiert der von der Erfindung angestrebte Erfolg, wobei von der Erkenntnis ausgegangen wird, daß sich bei einer Durchmess erverrxngerung der Bewehrung günstigere Verhältnisse im Hinblick auf den im Inneren der Schlauchseele herrschenden Druck gegenüber der Druckträgerfleche einstellen. Diese Verhältnisse können mit einem starren Rohr verglichen werden, das bei gleichbleibender Wandstärke einer um so höheren Druckbelastung standhält, je kleiner der Innendurchmesser ist.

Beim erfindungsgemäßen Höchstdruckschlauch kann trotz geforderter hoher Druckbelastung die Anzahl der Stahldrahtlagen in Grenzen gehalten werden, was zur Beibehaltung einer ausreichenden Flexibilität führt. Außerdem besitzt der erfindungsgemäße Höchstdruckschlauch bei gleicher Druckbelastbarkeit einen geringeren Aifendurchmesser als bisher be-

kannte und verwendete Hochstdruckschläuche. Wo bei herkömmlichen Schläuchen zwei oder drei Paar Stahldrahtlagen verwendet werden mußten, um die geforderte Belastbarkeit zu erzielen, benötigt der erfindungsgemäße Höchstdruckschlauch bei gleicher Belastbarkeit lediglich ein bis zwei Paar Stahldrahtlagen. ·

Die oben beschriebenen Verhältnisse werden am nachstehenden Beispiel deutlich. Bei herkömmlichen Schläuchen beträgt

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das Verhältnis von Wandstärke der Schlauchseele zu Stärke der Bewehrung 1 : 1,1 bis 1 : 0,75. Sin gemäß der Erfindung besonders günstiges Verhältnis von Wandstärke der Schlauchseele zur Stärke der Bewehrung beträgt etwa 1 : 1,5. Die Wandstärke einer elastomeren Schlauchseele bei herkömmlichen Schläuchen beträgt - bezogen auf Nennweite 32 - in der Regel 4 mm. Beim erfindungsgemäßen Schlauch ist die Wandstärke auf 2 mm reduziert. Auch hieraus ergibt sich deutlich die weitaus günstigere Relation zwischen dem im Innern der Schlauchseele herrschenden Druck und der diesem gegenüberstehenden Druckträgerfläche beim erfindungsgemäßen Höchstdruckschlauch. Bei herkömmlichen Höchstdruck schläuden war offenbar davon ausgegangen worden,daß eine bestimmte Wandstärke für eine elastomere Schlauchseele erforderlich ist, um eine Einbettung der ersten Stahldralltlage zu gewährleisten und einem Einschneiden der Druckträgerdrähte beim Aufbringen des Druckträgers entgegenzuwirken. Bei der Erfindung ist hingegen von der Erkenntnis ausgegangen worden, daß die Schlauchseele lediglich die Funktion erfüllen muß, das hindurchströmende Medium zu leiten. Die Schlauchseele kann daher in ihrer Wandstärke außerordentlich gering gehalten werden, beispielsweise für eine Nennweite von 32 nur 2 mm betragen.

Besonders günstige Verhältnisse sind zu erzielen, wenn gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ein

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durch ein besondere* Verfahren molekular ausgerichteter Stahldraht für die Bewehrung vorgesehen ist. Ein derartiger Draht ist insofern als besonders günstig anzusehen, als mit ihm die beim erfindungsgemäßen Höchatdruckscnlauch kleineren Biegehalbmesser der Stahldrahtlagen ermöglicht werden können.

Bine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Bewehrung aus vier paarweise gegenläufigen Lagen aus wendelförmig gewickeltem Stahldraht besteht. Ein derart ausgebildeter Höchstdruckschlauch. weist eine äußere ordentlich hohe Druckbelastbarkeit auf bei gleichzeitig verhältnismäßig hohem Flexibilitätsgrad,

In bezug auf die Schlauchaußendecke ist eine günstige Dimensionierung dann gegeben, wenn erfindungsgemäß das Verhältnis von Wandstärke der Schlauchseele zu der der Schlauchaußendecke etwa 1 : 1 beträgt.

Neben den oben angeführten Vorteilen des. erfindungsgemäßen Höchstdruckschlauchs tritt der weitere Vorzug eines erwünschten neutralen Dämpfungsverhaltens im Hinblick auf . das Zusammenwirken von Schlauch und Schlaucharmatur. Dieses erweist sich insbesondere dann als günstig, wenn der er findungsgemäße Schlauch mit einer_taus einem Nippel und einer Hülse bestehenden Schlauchfassung verbunden wird, die dadurch

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gekennzeichnet ist, daß gegen die Innenwand der Hülse wenigstens ein aus Federmaterial gebildeter Federring gelegt ist, der so aufgeschnitten ist, daß sich dio Schnittenden beim Aufquetschen der Hülse unter Veiüeinerung des Ringdurchmessers bis zum festen Einschließen des Schlauchs längs einander verschieben können. In diesem Zusammenhang erweist sich ferner von Vorteil, wenn die Hülse im Bereich des Schlaucheinführendes von der Außenseite her mit einer querschnittsvermindernden Hut versehen ist, welche die konische Kammer vom Einführende her wenigstens teilweise überlappt. Die Hülse ist im Bereich der querschnittsvermindernden Nut von innen her aufwölbbar mit Hilfe des beim QuetschVorgang verdrängten elastomeren Gummimaterials. Auf diese Weise erfahren die axialen und radialen Kräfte in diesem Bereich einen günstigen Übergang, so daß ein vorzeitiger Bruch der Bewehrung durch Biege- und Scherkräfte vermieden v/ird.

Der erfindungsgemäße Höchstdruckschiuch eignet sich ferner für Schlauchfassungen, bei der die auf das Schlauchende aufpreßbare Hülse Bereiche verminderten Querschnitts aufweist, die beim Aufpressen der Hülse nicht unter Preßdruck gesetzt werden und durch Aufnahme von beim Aufpressen verdrängten Materialanteilen aufwölbbar sind,und die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Hülsenbereiche verminderten Querschnitts in der Nähe der Hülsenenden vor-

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gesehen sind, und c£3 in dem zwischen diesen Hüls ent) er eichen gelegenen Axialbereich die Innenwand der Hülse mit Querrippen versehen ist, die beim Aufpressen der Hülse unmittelbar in den Druckträger des Schlauches eindringen können.

Vorzugsweise ist die Hülse an der Innen- und Außenwand mit ringförmigen Rippen versehen, die jeiireils paarweise in Radialebenen angeordnet sind.

Bei dieser Schlauchfassung ist beim Aufpressen der Hülse durch die an sich bekannten Querrippen an der Innenseite der Hülse ein fest verzahnender direkter Eingriff mit (fern freigelegten Druckträger erzielbar, und das verdränge Material kann nach vorn und hinten aus der Griffzone in die an den Enden der Hülse liegenden geschwächten Hülsenbereiche ausweichen, so daß trotz der für die erzielte Festigkeit wichtigen Unnachgiebigkeit der Hülse in der Griffzone Störungen und Zerrungen durch ein einseitiges axiales Wegwandern von elastomerem Material nicht auftreten können. Auch wird durch das nach vorn ausweichende Material eine zusätzliche Sicherheit gegen abziehende Äräfte geschaffen.

Diese beschriebene besonders günstige Kombination von direktem zahnartigem Eingriff in die den Druckträger bildende Drahtarmierung mit beiderseitigem Ausweichen zeigt die erfindunggemäße Schlauchfassung insbesondere auch dann, wenn in der vielfach gerade bei hohen und höchsten

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Nenndrücken bewährten Weise das Schlauchende bis über den Bereich, der beim Einbinden in die Griffzone der Fassung zu liegen kommt, von der Schlauchaußendecke und auf einem kürzeren Stück auch noch von der Schlauchseele befreit ist, so daß ein beiderseitiger direkter Kontäc t zwischen der Armierung und den Metallteilen der Fassung erzielt wird. Außerdem wird in der Entspannungszone am Übergang der Fassung in den flexiblen Schlauch, wo auch noch die Schlauchaußendecke unterhalb des geschwächten Hülsenbereiches vorhanden ist, ein besonders vorteilhafter weicher Übergang geschaffen, der das Schlauchmaterial bei Biege- und Zugbeanspruchungen im praktischen Betrieb sehr schont und gleichwohl ein festes Anliegen der Schlauchseele gegen das abgeschrägte und mit einem Radius versehene Nippelende bewirkt, ohne daß die Schlauchseele durch Wulstbildung an dieser Stelle den ursprünglichen Querschnitt in unerwünschter Weise verengt.

Zwei Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Schlauchfassung in ungequetschtem Zustand.

Fig. 2 zeigt eine Schlauchfassung nach dem Einführen eines Schlauchendes und dem Verquetschen des Schlauchendes mit der Schlauchfassung.

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Fig. 3 zeigt eine andere Schiauchfassung vor Montage ohne' Schlauch.

Fig. 4 zeigt eine Schlauchfassung nach Fig. 3 mit eingequetschtem Schlauch.

Die in Fig. 1 dargestellte Sohlauchfassung besteht aus einem inneren Nippel 3a und aus einer äußeren Hülse 5a. Die Hülse 5a ist über das Nippel 3a geschoben und greift mit einem Bund 7a in eine; Ausnehmung 9a des Nippels. Damit ist die Hülse 5a axial gegenüber dem Nippel 3a festgelegt. Die Hülse 5a ist mit zwei nutenförmigen Kammern 11a, 11a* versehen. Die nutenförmige Kammer 11a dient als Lagerung für einen Federring 13a, und öle nutenförmige Kammer 11a*, die von größerer axialer Länge ist, lagert drei Federringe 13a¹.Die Federringe 13a¹ können aber auch zu einem einzigen Federring mit mehreren, beispielsweise drei Federwindungen zusammengefaßt sein.

In die Außenwandung 15a cte* Hülse 5a ist eine querschnittsvermindernde Nut 17a eingedreht, die sich ein kurzes Stück hinter dem Schlaucheinführende 19a bannend, bis in den Bereich der Kammer 11a¹ erstreckt. Die Kammer 11a^f weitet sich zum Schlaucheinführungsende hin ein wenig konisch auf.

An äar Innenwand der Hülse 5a sind mehrere Rippen 21a vorgesehen, welche auf Nuten 23a in .der Außenwand 25a des Nippels 3a gerichtet sind. Weiterhin ist an der Außenwand 25a

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des Nippels 3a ein ringförmiger Bund 27a angebracht, welcher mit einer schrägen Andruckfläche 29a in den Wirkbereich des Federringes 13a eingreift.

Die Federringe 13a und 13a¹ sind schräg aufgeschnitten, wie aus Fig. 1 zu entnehmen ist. Damit können die Federringe 13a und 13a· beim Aufquetschen der Hülse 11a im Durchmesser verringert werden, wobei sich die Schnittenden 31a in entgegengesetzten Richtungen aneinander verschieben können.

In der Schi audtafas sung nach Fig. 1 soll ein Schlauch 33 a festgequetscht werden, welcher aus einer inneren Schlauchseele 35a, einer aus Draht bestetaiden Armierung 37a und einer Außendecke 39abestdit. Das in die Schlauchfassung eingeschobene Schlauchende ist von dem Bund 27a an nach vorn von der Schlauchseele befreit. Die Außendecke ist bis zu den hinteren Federringen 13a¹ entfernt.

Beim Zusammenquetschen der Schlauchfassung drücken sich die Rippen 21a in die Armierung ein. Der Federring 13a wird im Durchmesser verkleinert, und von ihm wird der Bund 27a in Richtung auf das Schlaucheinführende 19a weggedrückt. Auf diese Weise wird die Schlauchseele 35a abgedichtet und erhält die Bewehrung 37a eine zusätzliche Sicherung gegen ein Herausrutschen.

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Der mit Hilfe der Nut 17a im Querschnitt verminderte Bereich der Hülse ist durch diese Querschhittsverminderung so dünn geworden, daß das fließende Gummimaterial die Hülse in dem Bereich der Nut 17a nach außen aufwölben kann, womit eine Aufnahmekammer für das verdrängte.Gummimaterial entsteht und. die Hülse sich nicht längt. Zur Verbesserung des GMteff ektes kann zwischen die Außendecke 3Sfeund die Hülse noch eine FdtLe 41a gefügt werden, die den Gleitmodul des Gummimaterials in axialer Richtung optimal bemißt.

In Fig. 2 ist deutlich dargestellt anhand eines Federringes 39a·, wie sich die Schnittenden in Längsrichtung des Ringes gegeneinander verschieben. Als Material für die Federringe kommt vorzugsweise Rundmaterial in Betracht, wie es in der Zeichnung dargestellt ist. Es ist selbstverständlich auch möglich, Federringe mit einem anderen Materialquerschnitt einzusetzen. Auch die Art der Schlitzung der Federringe hat Einfluß auf die zustandekommende Verbindung. Vorzugsweise werden die Schlitzenden unter einem sehr spitzen Winkel gegenüber der Längsrichtung des Federdrahtes verlaufen. ■ ' '

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Die in Fig. 'j dargestellte Schlauchfassung v/sist einen Schlauchnippel 1 auf, v/elcher eich am einen Ende zu einem Schraubenschluß über einen Bund 5 fortsetzt. Die Innenwand 7 des Schlauchnippels ist glatt zur Erzielung eines gleichmäßigen Durchlasses des im Schlauch'geführten Mediums. Die Außenwand des Scblauchnippels ist mit mehreren Nuten 9 versehen.

Zu dem Nippel 1 gehört eine Hülse 11 . Mit einem Kragen 1? kann diese Hülse 11 in eine Atisdrehung 15 des Nippels greifen, womit die Hülse axial gegenüber dem Nippel 1 festgelegt ist. Im Bereich einer Griffzone A weist die hülse auf der Innenseite ringförmige Rippen 17 auf, welche eine relativ große Höhe besitzen können. Beiderseits der Griffzone A ist der Querschnitt der Hülse durch Eindrehen von Hüten 19 ,19 ' vermindert. Das gesamte schlauchseitige Hülsenende rechts von der Griffzone A ist in Fig.3 mit B bezeichnet. Der Bereich B stellt eine Art Entspannung s zone dar.

Sin in der Schlaucbfassung festzulegendes Schlauchende ist

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im vordersten Bereich sowohl von der Außendecke 21 als auch von der Schlauchseele 23 befreit. Nur die aus Stahldraht bestehende Armierung 25 reicht deshalb bis an den Kragen 13 der Hülse 11 heran. Die Außendecke 21 ist sogar von der Griffzone A an entfernt.

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Nach dein Einschieben des Schlauches 27 zwischen ITippel 1 und Hülse 11 wird die Hüte hydraulisch gegen Schlauch 27 und Nippel 1 gedrückt. Der hydraulische Druck wird dabei auf das innen gelegene Hülsenende 29 und die Griffzone A ausgeübt. Beim Aufpressen drücken sich die Rippen 17 in die Armierung 25 des Schlauches 27 ein. Damit ist ein inniger Kontakt zwischen Hülse 11 und Armierung 25 hergestellt. Der Gummi der Schlauchseele 23 im Bereich der Griffzone A wandert beim Anpressen der Hülse im Kaltfluß nach rechts und nach links und wölbt die Hülse im Bereich der Nuten 19 nach außen auf. Die Auswölbungen 31 ,31 ' sind in Fig. 4 deutlich zu erkennen.

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Claims

Patentansprüche

Γ 1.JHöchstdruckschlauch mit einer Schlauchseele aus einem Elastomer, einer eine oder mehrere um die Schlauchseele geflochtene oder gewickelte ftahldrahtlagen aufweisenden Bewehrung und einer Schlauchaußendecke, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Wandstärke der Schlauchseele zur Stärke der

Bewehrung größer als 1 : 1,1 beträgt.
2. Ilöchstdruckschlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Wandstärke der Schlauchseele zur Stärke der Bewehrung eise 1 : 1,5 beträgt.
3. Höchstdruckschlauch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch ein besonderes Verfahren molekular ausgerichteter Stahldraht für die Bewehrung vorgesehen ist.
4. Höchstdruckschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrung aus vier paarweise gegenläufigen Lagen aus wendelförmig gewickeltem Stahldraht besteht.

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5. Hoch s tdruck s chi auch nach einem der Ansprüche 1 "bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der "Wandstärke von Schlauchseele zu der der Schlauchaußend.ecke etwa 1 : 1 bet3ⁿägt.
6. rlöchstdruckschlauh nach einem der Ansprüche 1 bis 4 für eine Schiauchfassung, die eine innere Seele, einen diesen umgebenden Druckträger, vorzugsweise in Form einer Armierung, und eine den Druckträger umgebende Außendecke aufweisen, mit einem in das Schlauchende einführbaren Nippel und einer auf das Schlauchende aufpreßbaren Hülse, in welcher Bereiche verminderten Querschnitts vorgesehen sind, die beim Aufpressen der Hülse nicht unter Preßdruck gesetzt werden und durch Aufnahme von beim Aufpressen verdrängten Materialanteilen aufwölbbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsenbereiche (19 , 19 ') verminderten Querschnitts in der Nähe der Hülsenenden vorgesehen sind und daß in dem zwischen diesen Hülsenbereichen (19 ■, 19 ^!) gelegenem Axialbereich (Griffzone A ) die Innenwand der Hülse (11 ) mit Querrippen (17 ) versehen ist, die beim Aufpressen der Hülse unmittelbar in den Druckträger des Schlauches eindringen können.

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