DE69405163T2

DE69405163T2 - Biegsamer Schlauch

Info

Publication number: DE69405163T2
Application number: DE69405163T
Authority: DE
Inventors: Rod Anderson
Original assignee: Aflex Hose Ltd
Current assignee: Aflex Hose Ltd
Priority date: 1993-06-17
Filing date: 1994-04-12
Publication date: 1998-03-26
Anticipated expiration: 2014-04-13
Also published as: EP0629805A2; EP0629805A3; GB9406845D0; EP0629805B1; GB2279126B; ATE157435T1; DE69405163D1; GB9312461D0; GB2279126A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine biegsame, mit Auskleidung versehene Schlauchanordnung, insbesondere zur Verwendung in Nahrungsmittel- und Chemiefabriken.
Schlauchanordnungen, die eine Auskleidung aus Fluorkohlenstoff (PTFE, das Polytetrafluorethylen ist, PFA, das ein Perfluor- Alkoxy-Polymer ist, oder FEP, das ein Tetrafluormethylen- Hexafluorpropylen-Copolymer ist, wobei diese Kunststoffe sämtlich von DuPont unter dein Warenzeichen TEFLON geliefert werden) aufweisen, werden gewöhnlich in Nahrungsmittel- und Chemiefabriken verwendet, wo die chemische Beständigkeit und haftabweisende Beschaffenheit des Fluorkohlenstoffs ein Hauptvorteil ist.
Fluorkohlenstoffe sind jedoch keine vollständig biegsamen Materialien, und Schlauchkonstruktionen für Bohrungsgrößen oberhalb von ungefähr 20 mm machen die Auskleidung des Schlauchs entweder knickfest und beständig gegenüber Kollabieren unter Vakuum, aber sehr steif, oder biegsam, jedoch knickanfällig und nicht vakuumbeständig.
Eine Möglichkeit zur Lösung dieses Problems besteht darin, die Fluorkohlenstoff-Auskleidung zu wickeln, so daß dadurch der Schlauch sowohl biegsam als auch vakuum- und knickbeständig gemacht wird, jedoch wird dadurch ein anderes Problem eingeführt, weil Prozeßflüssigkeiten, die den Schlauch durchsetzen, sich in den Windungen sammeln können, so daß der Schlauch nicht mehr selbstentleerend und selbstreinigend ist und daher nur in solchen Situationen zur Verwendung in den vorgenannten Industriezweigen geeignet ist, in denen diese Eigenschaften nicht verlangt werden.
Eine andere Lösung für größere, mit Fluorkohlenstoff ausgekleidete Schlauchanordnungen besteht darin, die Auskleidung gegen Knicken und Vakuum zu verstärken, indem die Auskleidung äußerlich mit einem Kautschuküberzug, in den textile Geflechte oder Wickel eingebaut sind, und einer wendelförmigen Drahtverstärkung verbunden wird. Ein Nachteil dieser Konstruktion ist der, daß das Verbinden der Fluorkohlenstoff-Auskleidung mit dem Kautschuküberzug den resultierenden Schlauch steifer macht als er sonst wäre. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß das Verbinden es unmöglich macht, Endanschlüsse auf solche Weise anzubringen, daß die selbstreinigenden und selbstentleerenden Eigenschaften des Schlauchs erhalten bleiben. Beispiele von solchen "verbundenen" verstärkten Schlauchanordnungen sind in der US-PS 5 062 456 (Cooke et al.) und der US-PS 4 706 712 (Oglesby et al.) angegeben, die beide das Verbinden der Auskleidung mit einer oder mehreren äußeren Schichten beschreiben, wobei weiche Schichten (Textilmaterial oder Kautschuk) zwischen der Auskleidung und dem wendelförmigen Verstärkungsdraht vorgesehen sind.
Ein Beispiel einer verstärkten Schlauchanordnung, die eine innere Kautschukauskleidung hat, ihr Herstellungsverfahren und ein Verfahren zum Befestigen der Schlauchanordnung an einem Endanschluß sind in der DE-B-121 237 angegeben.
Es ist ferner bekannt, eine Fluorkohlenstoff-Auskleidung zu verstärken, indem ein Draht wendelförmig und direkt auf die Auskleidung gewickelt wird, um die Druckfestigkeit des Schlauchs zu erhöhen. In diesem Fall wird der Draht immer mit Berührungsganghöhe, also mit geschlossener Ganghöhe unter einem bestimmten Winkel gewickelt, und es gibt immer eine gerade Zahl, typischerweise 2, 4 oder 6, von wendelförmigen Windungen, die in entgegengesetzten Richtungen aufeinander gewickelt sind. Der Nachteil dieser Schlauchkonstruktion ist der, daß die geschlossene Ganghöhe und die Vielfachwendeln den Schlauch extrem steif machen.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen ausgekleideten Schlauch mit glatter Bohrung anzugeben, der knickfest, vakuumbeständig und biegsam und außerdem imstande ist, an Endanschlüssen auf eine solche Weise angebracht zu werden, daß ein vollständiges inneres Reinigungsvermögen und Selbstentleerungsvermögen sichergestellt sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine biegsame, mit Auskleidung versehene Schlauchanordnung mit glatter Bohrung angegeben, die mit einem Draht verstärkt ist, der wendelförmig und mit einer offenen Ganghöhe gewickelt ist, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung mit keiner äußeren Schicht verbunden ist und daß der Draht entweder unmittelbar auf die Außenseite der Auskleidung oder auf eine im wesentlichen in Radialrichtung steife Verstärkungsschicht, die die Auskleidung umgibt, gewickelt ist.
Typischerweise ist die Auskleidung eine Fluorkohlenstoff- Auskleidung entweder aus PTFE, PFA oder FEP.
Bevorzugt ist die Ganghöhe wenigstens das 1,25fache des Drahtdurchmessers.
Bevorzugt ist die Ganghöhe zwischen dem 1,25- und 20fachen des Drahtdurchmessers.
Bevorzugt ist der Draht ein Draht mit hoher Zugfestigkeit, der in einer einzigen Wendel gewickelt ist. Es wird bevorzugt, daß der Drahtdurchmesser nicht weniger als 0,5 mm beträgt.
Bevorzugt weist die Verstärkungsschicht ein Drahtgeflecht auf.
Es kann entweder der wendelförmige Draht oder das Geflecht zuerst auf die Außenseite der Auskleidung aufgebracht werden, wonach der/das jeweils andere aufgebracht wird, um die gewünschte Wirkung zu erzielen. Diese Konstruktion wird dann mit einem Kautschuküberzug überzogen, der den wendelförmigen Draht vollständig oder teilweise einkapselt. Somit besteht keine direkte Verbindung zwischen der Auskleidung und dem Kautschuküberzug, was bestimmte Vorteile bietet, die nachstehend im einzelnen erläutert werden.
Typischerweise sind das Drahtgeflecht und der wendelförmige Draht entweder aus rostfreiem Stahldraht oder Kohlenstoffstahldraht.
Typischerweise kann der Kautschuküberzug EPDM-, Neopren-, Nitril-, Hypalon- oder Siliconkautschuk sein.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren angegeben zum Herstellen einer biegsamen, mit Auskleidung versehenen Schlauchanordnung, die eine Auskleidung mit glatter Bohrung aufweist, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es den folgenden Schritt aufweist: wendelförmiges Wickeln eines Drahts mit einer offenen Ganghöhe entweder unmittelbar auf die Auskleidung oder auf eine im wesentlichen in Radialrichtung steife Verstärkungsschicht, die die Auskleidung umgibt, ohne jede Verbindung zwischen der Auskleidung und irgendeiner äußeren Schicht.
Bevorzugt weist die Verstärkungsschicht ein Geflecht auf, das entweder unmittelbar auf die Außenseite der Auskleidung oder über dem wendelförmigen Draht aufgebracht werden kann, woraufhin fakultativ ein äußerer Kautschuküberzug aufgebracht und vulkanisiert wird, so daß der Überzug um den wendelförmigen Draht herum geformt wird und diesen (aber nicht notwendigerweise das Geflecht) vollständig oder teilweise einkapselt.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren angegeben zum Anbringen eines Endanschlusses an einer mit Auskleidung versehenen Schlauchanordnung, die eine Auskleidung mit glatter Bohrung aufweist, die mit einem Draht verstärkt ist, der wendelförmig und mit einer offenen Ganghöhe entweder unmittelbar auf die Auskleidung oder auf eine im wesentlichen in Radialrichtung steife Verstärkungsschicht gewickelt ist, die die Auskleidung umgibt, ohne jede Verbindung zwischen der Auskleidung und irgendeiner äußeren Schicht, wobei das Verfahren folgendes aufweist: Anbringen des Anschlusses an einem Ende der Schlauchanordnung durch Hindurchführen der Auskleidung durch das Innere des Endanschlusses und anschließendes Aufweiten des Endes der Auskleidung, um eine Dichtfläche zu bilden, so daß die Schlauchanordnung mit dem so angebrachten Endanschluß keine Behinderung in der Bohrung und keine potentiellen Materialfangstellen besitzt.
Die Verstärkungsschicht, z. B. das Geflecht, ist bevorzugt an der Außenseite des Endanschlusses durch Crimpen oder Schweißen befestigt. Der wendelförmige Draht und der Kautschuküberzug können entweder einen Teil der Crimp- Sandwichkonstruktion bilden, oder sie können zurückgeschnitten bzw. abgesetzt sein, so daß das Geflecht selbständig gecrimpt oder geschweißt werden kann.
Typischerweise ist der Endanschluß aus rostfreiem Stahl oder Kohlenstoffstahl hergestellt.
Zweckmäßig ist der Endanschluß ein geflanschter Endanschluß, ein Endanschluß mit "Nockenwirkung" oder ein Sanitär-Endanschluß, wie sie den folgenden allgemeinen Spezifikationen entsprechen: DIN 11851, RHT, SMS und Triclover.
Bevorzugt wird der Endanschluß angebracht, indem der Kautschuküberzug und der wendelförmige Draht zurückgeschnitten werden, um das Geflecht und die Auskleidung freizulegen. Dann wird das Geflecht so weit zurückgeschnitten, wie es erforderlich ist, um das Einführen eines Endanschluß-Einsteckendes zwischen dem Ende des Geflechts und der Auskleidung zu ermöglichen, wobei das Geflecht bis zur Außenseite des Einsteckendes verläuft, während die Auskleidung durch die Bohrung des Einsteckendes hindurchgeht. Das Geflecht wird dann auf das Einsteckende gecrimpt oder damit verschweißt, während die Auskleidung aufgeweitet wird, um eine Dichtfläche zu bilden.
Ein Endanschluß, der wie oben beschrieben angeschlossen ist, ist als "integraler ausgekleideter und aufgeweiteter" Endanschluß bekannt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben und mit dem Stand der Technik verglichen; die zeichnungen zeigen in:
Fig. 1 und 2 zwei verschiedene bekannte Bauarten von verstärkten, mit Auskleidung versehenen Schlauchanordnungen;
Fig. 3 eine bekannte Konstruktion eines verstärkten Schlauchs, der eine Auskleidung mit glatter Bohrung hat, wobei ein typischer, mit Fluorkohlenstoff ausgekleideter Endanschluß angebracht ist; und
Fig. 4 einen Schlauch gemäß der Erfindung mit einer Auskleidung mit glatter Bohrung, wobei ein "integraler ausgekleideter und aufgeweiteter" Endanschluß angebracht ist.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 der vorliegenden Erfindung werden nachstehend bekannte Schlauchkonstruktionen im einzelnen beschrieben.
Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, können bereits existierende Schlauchkonstruktionen von dem Typ mit einer Auskleidung mit glatter Bohrung entsprechend Fig. 1 oder von dem Typ mit einer gewundenen Auskleidung entsprechend Fig. 2 sein. In jedem Fall besitzt der Schlauch eine Fluorkohlenstoff-Auskleidung 10 (10A), die von irgendeiner Art von äußerer Verstärkung umgeben ist, die mit 12 (12A) bezeichnet ist, so daß eine verstärkte Schlauchanordnung 14 (14A) gebildet ist. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schlauchanordnung mit einer Auskleidung mit glatter Bohrung des in Fig. 1 gezeigten Typs.
In Fig. 3 ist eine bekannte Konstruktion eines Schlauchs mit einer Auskleidung mit glatter Bohrung gezeigt, wobei die Konstruktion Beständigkeit gegenüber Knicken und Vakuum zeigt und eine Fluorkohlenstoff-Auskleidung 10 mit glatter Bohrung besitzt, die von einer Kautschuk- und Geflechtmatrix 13, in die ein wendelförmiger Draht 15 eingebettet ist, umgeben und damit verbunden ist. Diese Konstruktion kann aber nicht zu einem integralen, mit Auskleidung versehenen und aufgeweiteten Ende zusammengebaut werden, weil die Auskleidung mit dem äußeren überzug verbunden ist. Ein typisches Endanschluß-Einsteckende 16, das selbst mit Fluorkohlenstoff ausgekleidet ist, wird in die Bohrung der Auskleidung 10 eingesetzt, dann an dem Schlauch durch Crimpen einer Stahlhülse 18 radial nach innen befestigt, wobei der Schlauch und die Auskleidung 10 und 13 auf das Einsteckende 16 gepreßt werden. Wie aus Fig. 3 zu sehen ist, bildet diese Anordnung eine als Materialfangstelle wirkende Schulter 16A und eine Bohrungsbehinderung 16B, die eine Selbstentleerung verhindert.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich, umfaßt eine biegsame Schlauchanordnung mit einer Auskleidung gemäß der Erfindung eine Fluorkohlenstoff-Auskleidung 10 mit glatter Bohrung mit einer Verstärkungsschicht in Form eines äußeren Drahtgeflechts 20 aus rostfreiem Stahl. Auf die äußere Oberfläche des Geflechts 20 ist unmittelbar und in einer einzigen Wendel mit offener Ganghöhe ein Draht 21 gewickelt. Bei der gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist diese Konstruktion in einen Kautschuküberzug 22 eingebettet, der die wendelförmigen Windungen einkapselt und sie in ihrer Lage hält.
Die Fluorkohlenstoff-Auskleidung kann PTFE, PFA oder FEP aufweisen, und der Draht ist bevorzugt Kohlenstoffstahl oder rostfreier Stahl mit hoher Zugfestigkeit.
Typischerweise liegt die Ganghöhe x der einzigen Wendel zwischen dem 1,25- und dem 20fachen Drahtdurchmesser.
Dadurch, daß der wendelförmige Draht 21 mit offener Ganghöhe unmittelbar und sehr fest auf die Außenseite des rostfreien Stahldrahtgeflechts der Fluorkohlenstoff-Auskleidung des Schlauchs gewickelt ist, anstatt gesondert und lose in die Kautschuk/Geflecht-Matrix eingebettet zu sein, resultieren deutliche Verbesserungen der Biegsamkeit und Knickfestigkeit. Außerdem hat das Erzeugnis eine vollkommene Vakuumbeständigkeit, ohne daß die Außenseite der Auskleidung mit dem Überzug verbunden ist.
Da die Auskleidung 10 nicht mit dem Geflecht 20 verbunden ist, ist es möglich, ein Einsteckende 23 aus Stahl zwischen die Auskleidung 10 und das Geflecht 20 einzusetzen. Der wendelförmige Draht 21 und der Kautschuküberzug 22 werden zurückgeschnitten, und dann wird das Geflecht 20 an dem Schlauch durch Crimpen einer Stahlhülse 24 radial nach innen befestigt, so daß dadurch das Geflecht 20 auf das Einsteckende 23 gepreßt wird. Dann wird die Auskleidung 10 aufgeweitet, um die Dichtfläche 25 des Einsteckendes 23 zu bilden. Das führt zu einem Endanschluß, der keine Behinderung in der Bohrung hat und auch keine potentielle Fangstelle aufweist, an der sich geringe Materialmengen sammeln und eine Brutstätte für Bakterien bilden könnten. Der Fluiddurchfluß durch die Schlauchanordnung der Erfindung wird ohne jede Wirbelbildung optimiert.

Claims

1. Biegsame mit Auskleidung versehene Schlauchanordnung, die eine Auskleidung (10) mit glatter Bohrung aufweist, die mit einem Draht (21) verstärkt ist, der wendelförmig und mit einer offenen Ganghöhe gewickelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung mit keiner äußeren Schicht verbunden ist und daß der Draht entweder unmittelbar auf die Außenseite der Auskleidung oder auf eine im wesentlichen in Radialrichtung steife Verstärkungsschicht (20), die die Auskleidung umgibt, gewickelt ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Ganghöhe wenigstens das 1,25fache des Drahtdurchmessers beträgt

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Ganghöhe zwischen dem 1,25- und 20fachen des Drahtdurchmessers liegt.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung eine Fluorkohlenstoff-Auskleidung ist, die PTFE, PFA oder FEP aufweist.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, daß der Draht in einer einzigen Wendel gewickelt ist.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, daß der Draht ein Draht mit hoher Zugfestigkeit mit einem Durchmesser von nicht weniger als 0,5 mm ist.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (21) entweder ein rostfreier Stahldraht oder ein Kohlenstoffstahldraht ist.

8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsschicht Drahtgeflecht (20) aufweist.

9. Anordnung nach Anspruch 8, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das Material für das Drahtgeflecht (20) entweder rostfreier Stahldraht oder Kohlenstoffstahldraht ist.

10. Anordnung nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, ferner dadurch gekennzeichnet, daß der wendelförmige Draht auf die Außenseite der Auskleidung (10) aufgebracht ist und das Drahtgeflecht (20) anschließend auf die Außenseite des wendelförmigen Drahts aufgebracht ist.

11. Anordnung nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das Drahtgeflecht (20) auf die Außenseite der Auskleidung (10) aufgebracht ist und der wendelförmige Draht (21) auf die Außenseite des Geflechts (20) aufgebracht ist.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung aus Auskleidung, Draht und Geflecht mit einem Kautschuküberzug (22) überzogen ist, der den wendelförmigen Draht (21) vollständig oder teilweise einkapselt.

13. Anordnung nach Anspruch 12, ferner dadurch gekennzeichnet, daß der Kautschuküberzug EPDM-, Neopren-, Nitril-, Hypalon oder Siliconkautschuk ist.

14. Verfahren zum Herstellen einer biegsamen, mit Auskleidung versehenen Schlauchanordnung, die eine Auskleidung (10) mit glatter Bohrung aufweist, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es den folgenden Schritt aufweist:

wendelförmiges Wickeln eines Drahts (21) mit einer offenen Ganghöhe entweder unmittelbar auf die Auskleidung oder auf eine im wesentlichen in Radialrichtung steife Verstärkungsschicht (20), die die Auskleidung umgibt, ohne jede Verbindung zwischen der Auskleidung und irgendeiner äußeren Schicht.

15. Verfahren nach Anspruch 14, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsschicht ein Geflecht (20) aufweist, das entweder unmittelbar auf die Außenseite der Auskleidung (10) oder über dem wendelformigen Draht (21) aufgebracht werden kann.

16. Verfahren nach Anspruch 15, ferner dadurch gekennzeichnet, daß es den weiteren Schritt des Aufbringens und Vulkanisierens eines äußeren Kautschuküberzugs (22) auf die Anordnung aufweist, so daß der Überzug um den wendelförmigen Draht (21) herum geformt wird und diesen vollständig oder teilweise einkapselt.

17. Verfahren zum Herstellen einer biegsamen, mit Auskleidung versehenen Schlauchanordnung mit einem Endanschluß, wobei die Schlauchanordnung eine Auskleidung (10) mit glatter Bohrung aufweist, die mit einem Draht verstärkt ist, der wendelförmig und mit einer offenen Ganghöhe entweder unmittelbar auf die Auskleidung oder auf eine im wesentlichen in Radialrichtung steife Verstärkungsschicht (20) gewickelt ist, die die Auskleidung umgibt, ohne jede Verbindung zwischen der Auskleidung und irgendeiner äußeren Schicht, wobei das Verfahren folgendes aufweist: Anbringen des Anschlusses (23, 24) an einem Ende der Schlauchanordnung durch Hindurchführen der Auskleidung (10) durch das Innere des Endanschlusses und anschließendes Aufweiten des Endes der Auskleidung, um eine Dichtfläche (25) zu bilden, so daß die Schlauchanordnung mit dem so angebrachten Endanschluß keine Behinderung in der Bohrung und keine potentiellen Materialfangstellen besitzt.