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Wellrohr mit Zugentlastung und Verfahr@n zu dessen Herstellung aus
Kunststoff
Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft Wellrohre,
bzw. Wellschläuche, mit wellenförmig ausgebildeter Wandung, wobei die durch die
Wellen gebildeten Ringe konzentrisch um die Rohr-, bzw.
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Schlauchachse verlaufen. Sie betrifft im weiteren auch ein Verfahren
zur Herstellung solcher Wellrohre, bzw. -schläuche, aus Kunststoff.
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Wellrohre und Wellschläuche sind in der Praxis in verschiedenen Ausführungsformen
bekannt. Sie können aus Metall oder aus Kunststoff bestehen. Solche Rohre und Schläuche
finden unter anderem als Schutzhüllen für Strom- und Lichtleiter Verwendung. So
werden zum Beispiel die elektrischen Leitungen bei Werkzeugmaschinen und Nutzfahrzeugen
in Wellrohren aus Kunststoff verlegt. Die Rohre ermöglichen dabei eine grosse Freiheit
in der Anordnung der Leitungen, da sie durch die wellenförmige Gestalt des Rohrmantels
flexibel sind und mit relativ kleinen Radien gebogen werden können. Die Wellenringe
des Rohrmantels geben dem Rohr im weiteren eine höhere Druckfestigkeit, und es kann
je nach Materialwahl nur durch relativ grosse Lasten von aussen verformt werden.
Dies verhindert das Einklemmen und Beschädigen von in den Rohren oder Schläuchen
verlaufenden Leitungen.
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Durch die wellenförmige Gestalt des Mantels weisen solche Rohre oder
Schläuche jedoch den Nachteil auf, dass sie unter Zugbelastung in Längsrichtung
relativ grosse Längenveränderungen zulassen. Solche Längenveränderungen sind beim
Einsatz von Wellrohren im Bereiche des Maschinenbaues, der Elektrotechnik, der chemischen
Industrie und des Fahrzeugbaues als Schutzrohre in vielen Fällen unerwünscht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Wellrohr, bzw.
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Wellschlauch zu schaffen, welches eine hohe Biegefähigkeit aufweist
und eine wesentlich erhöhte Festigkeit gegen Längen-
massveränderungen
unter Zug- und Druckbelastung aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass in Richtung
der Längsachse des Rohres an der Rohrwandung mindestens eine Längsrippe angeordnet
ist, und diese Rippe die einzelnen Wellenringe miteinander verbindet. Die Rippe
kann dabei durchlaufend ausgebildet sein, oder jeweils nur zwei nebeneinander liegende
WeJlenringe miteinander verbinden.
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Eine in alle Biegerichtungen gleichartige Flexibilität ergibt sich
insbesondere dann, wenn die Rippe jeweils nur zwei Wellenringe miteinander verbindet,
und die Rippe, welche zwischen den jeweils beiden nächsten Wellenringen angeordnet
ist um ein frei wählbares Winkelmass entlang des Umfanges versetzt ist. Als zweckmässig
haben sich Versetzungen um 60° oder 90° erwiesen. Eine besonders grosse Steifigkeit
ergibt sich, wenn die Rippe die äusseren Wellenvertiefungen vollständig ausfüllt.
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Wenn die Aussenform des Wellrohres nicht verändert werden soll, erweist
es sich als zweckmässig, die inneren Wellenspitzen der Wellenringe miteinander zu
verbinden. Dies kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, wenn die Rippe aus
einer ein- oder mehrfachen Faser besteht, und diese Faser mit den Wellenspitzen
verklebt oder verschweisst ist. Als Rippen können Kunststoff-, Glas-, Kohle-, Metall-
oder ähnliche Fasern Verwendung finden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es auch besonders vorteilhaft,
wenn das Wellrohr aus Kunststoff besteht. Dies ermöglicht eine Anpassung der Materialeigenschaften
an die praktischen Erfordernisse in einem sehr weiten Bereich.
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Erfindungsgemässe Wellrohre mit durchlaufender Rippe lassen sich in
allen Bereichen neben der Längsrippe biegen wie ein gewöhnliches Wellrohr. Eine
Längenveränderung des Rohres, insbesondere unter Zugbelastung ist jedoch nicht möglich,
da die einzelnen Wellenringe über die Längsrippe miteinander
verbunden
sind, und dadurch eine am Umfang des Rohres parallel zur Rohrachse verlaufende durchgehende
Rippe geschaffen wird. Dadurch wird die für Faltenrohre und Faltenschläuche charakteristische
Längenveränderung infolge der Harmonikawirkung wirksam unterbunden. Befindet sich
die Rippe beim Biegen des Rohres auf dem äussersten Biegeradius, so kann die Biegefähigkeit
eingeschränkt sein. In vorteilhafter Weise wird eine durchlaufende Rippe immer in
die neutrale Biegeebene der jeweiligen Biegung des Rohres gelegt. Es kann aber auch
gewünscht sein, die Biegefähigkeit von Rohren in bestimmten Ebenen einzuschränken.
Dies kann durch bestimmte Anordnungen der Längsrippen erreicht werden, so dass die
Biegefähigkeit des Rohres nur noch in einer vorbestimmten Ebene erhalten bleibt.
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Abhängig von der Zug-, bzw. Druckbelastung, welcher das Rohr standhalten
soll, kann der Rohrmantel auch mit mehreren Rippen ausgerüstet werden. Werden zwei
Rippen angeordnet, und befinden sich diese an gegenüberliegenden Seiten des Rohres
auf einer Ebene, welche durch die Mittelachse des Rohres geht, so wird die volle
Flexibilität des Rohres erhalten, wenn die Biegung senkrecht zu dieser Ebene erfolgt.
Je nach Anforderung können die Rippen auch an anderen Stellen des Umfanges angeordnet
werden.
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Wird die Rippe nicht durchlaufend ausgebildet, sondern von Wellenring
zu Wellenring, z.B. um 900, versetzt, so bleibt die Flexibilität des Wellrohres
in allen Biegeebenen erhalten und ist in allen Richtungen gleichartig. Gleichzeitig
werden aber auch bei dieser Lösungsmöglichkeit Längenveränderungen des Rohres infolge
der liarmonikawirkung zwischen den Wellenringen verhindert. -Die-Rippen können dabei
in den inneren oder äusseren Wellenvertiefungen angeordnet sein.
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Die Herstellung erfindungsgemässer Wellrohre, bzw. Wellschläuche,
aus Kunststoff erfolgt in der Weise, dass in bekannter Weise ein Rohr mit glatten
Wänden extrudiert wird,
und dieses Rohr in noch plastischem Zustande
in eine Aussenform eingeführt wird, welche das Wellenprofil für die Rohrwände aufweist.
Unter Druckeinwirkung vom Innern des Rohres oder Saugeinwirkurig von aussen wird
die Rohrwandung in die Wellenform gepresst, und dadurch das Wellrohr in der gewünschten
Form gebildet. Ceniäss der vorliegenden Erfindung wird im gleichen Arbeitsschritt
mindestens eine durchlaufende Längsrippe oder Rippen zwischen jeweils zwei Wellenringen
dadurch gebildet, dass Material des Innenprofils in die äusseren Wellenvertiefungen
verdrängt wird. Die Aussenform weist dazu im Wellenprofil mindestens eine durchlaufende
Längsnute oder eine Mehrzahl von kleinen Nuten auf, welche das Ringprofil der Wellen
mindestens teilweise unterbrechen.
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Wird die Rippe durch eine oder mehrere Fasern gebildet, so wird die
Faser in den Hohlraum des Rohres eingebracht und mit diesem in die Aussenform eingeführt.
Die Faser wird während oder nach der Formung der Wellen an die inneren Wellenspitzen
angelegt und mit diesen verklebt oder verschweisst. Dies kann noch während der Phase
erfolgen, in welcher das Rohrmaterial plastisch ist, oder später unter Inanspruchnahme
zusätzlicher Hilfsmittel.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Teilausschnitt aus einem Wellrohr mit zwei
durchlaufenden Rippen an der Aussenseite, und Fig. 2 ein Wellrohr mit entlang des
Umfanges versetzten Rippen, welche jeweils zwei Wellenringe miteinander verbinden,
und Fig. 3 einen Teilausschnitt aus einem Wellrohr mit einer mehrfachen Faser als
Rippe.
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Das in Figur 1 dargestellte Wellrohr 1 erstreckt sich entlang einer
Längsachse 2. Es wird durch die Wandung 3 gebildet, welche aus äusseren Wellenringen
4 und inneren Wellenringen 8 besteht. Diese Ringe 4 und 8 sind miteinander verbunden
und
konzentrisch um die Längsachse 2 angeordnet. Dadurch ergibt sich die Wellenstruktur
der Wandung 3 des Rohres 1. Im dargestellten Beispiel ist das Rohr 1 mit zwei Längsrippen
6 und 7 versehen. Diese Längsrippen 6 und 7 verbinden die äusseren Wellenringe 4
miteinander und füllen die äussere Wellenvertiefung 5 vollständig aus. Die beiden
Rippen 6 und 7 sind im gezeigten Beispiel so angeordnet, dass Ebenen welche je durch
die Rippen 6,- 7 und die Längsachse 2 gelegt werden, einen Winkel von 1200 einschliessen.
Dadurch wird die durch die Wellenstruktur der Wandung 3 gegebene Biegefähigkeit
des Rohres 1 nur unwesentlich beeinträchtigt. Die Längendeformation des Rohres 1
in Richtung der Längsachse 2 wird praktisch vollständig verhindert.
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Das Rohr 1 besteht aus Kunststoff und wird durch Einpressen in eine
negative äussere Form hergestellt. Diese Form weist im Bereiche der Längsrippen
6 und 7 Nuten auf, welche die Formstücke für die äusseren Wellenvertiefungen 5 unterbrechen.
Wird nun das vorerst glatte und noch plastisch verformbare Rohr durch Innendruck
an die Aussenform angepresst, so wird im gleichen Arbeitsschritt Material des Innenprofils
8 in diese Nuten in der Aussenform verdrängt, und dadurch die äusseren Wellenvertiefungen
ausgefüllt. Dadurch bilden sich die Längsrippen 6 und 7, welche die äusseren Wellenringe
so miteinander verbinden, dass sie in Richtung der Längsachse 2 nicht mehr auseinandergezogen,
bzw. zusammengestossen werden können.
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Auf gleiche Art kann auch das in Figur 2 dargestellte Wellrohr hergestellt
werden. Die Rippe 6 ist hier nicht durchlaufend, sondern verbindet jeweils nur zwei
nebeneinander liegende Wellenringe 4. Im gezeigten Beispiel sind die Rippen 6 jeweils
um 90° entlang des Umfanges des Rohres 1 versetzt.
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Dadurch ist in der gleichen Mantellinie nur jeweils jedes vierte Wellenringpaar
miteinander verbunden. Die Rippe 6 füllt den Zwischenraum zwischen den Wellenflanken
12, 13 aus und verbindet die jeweils benachbarten äusseren Wellenspitzen 10 miteinander.
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Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Dabei wird
die Rippe durch eine Mehrfachfaser 9 gebildet Die Faser 9 verbindet die inneren
Wellenspitzen 11 miteinander und verläuft parallel zur Rohrachse 2. Die inneren
Wellenspitzen 11 und die Mehrfa<'hfaser 9 sind im gezeigten Beispiel miteinander
verschweisst. Die Mehrfachfaser 9 ist eine synthetische Faser.