Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Ver
bindung eines Schlauches, insbesondere eines Druckschlauches mit
einer Armatur. Der Druckschlauch, insbesondere Hochdruckschlauch,
ist mit einer zwischen einer Außenschicht und einer Innenschicht
aus Kunststoff oder Gummi angeordneten Einlage eines druckresisten
ten Geflechts auf Kunststoff- oder Stahldrähten aufgebaut und die
zur Verbindung mit diesem vorgesehene Armatur umfaßt eine in den
Schlauch einschiebbare Tülle und eine über den Schlauch aufschieb
bare, durch Verpressen im Durchmesser reduzierbare Hülse. Die
Erfindung betrifft auch eine nach dem Verfahren hergestellte
Schlauchverbindung.
Verbindungen eines Druckschlauches mit einer Armatur, bevorzugt
einer Preßarmatur, sind in großer Zahl mit unterschiedlichen Nenn
weiten im Bereich hydraulischer Kraftaggregate, pneumatischer
Kraftaggregate sowie Förderleitungssysteme bspw. bei Kränen, Fahr
zeugen sowie Arbeitsmaschinen, ebenso wie in Flugzeugen im Zusammen
wirken mit Hydraulikaggregaten, Kompressoren und Fördereinrichtungen
vorhanden. Sie müssen im Interesse der von ihrer Funktion abhängigen
Sicherheit bspw. in Lenk-, oder Bremssystemen mit absoluter Zuver
lässigkeit arbeiten. Dabei ist zu berücksichtigen, daß in Hydraulik
systemen gelegentliche Druckspitzen auftreten können, die bspw. ein
Vielfaches des System-Nenndruckes betragen können. Sowohl durch
Druckspitzen, als auch als Folge pulsierender Drücke darf es bei
den Verbindungen zwischen Druckschlauch und Armatur nicht zum
Ausreißen des Schlauches bzw. der Armatur kommen.
Außer der vorerwähnten Zuverlässigkeit der Verbindung soll diese
eine Reihe weiterer Forderungen erfüllen. So sollen bspw. im Bereich
einer vorgenannten Verbindung keine Querschnittsänderungen oder
vorspringende Kanten im Strömungsverlauf zwischen Schlauch und
Armatur vorhanden sein.
Weiterhin müssen mit Rücksicht auf vielfach äußerst beengte Ein
bauräume, wie sie bspw. bei Walzgerüsten vorliegen, die Armaturen
und kompletten Schlauchleitungen möglichst leicht und platzsparend
ausgeführt sein.
Aus der DE-OS 40 03 379 A1 ist eine Schlauchverbindung für Hoch
druck-Installationen und ein Verfahren für deren Herstellung be
kannt, bei welcher ein Nippel, versehen mit nach außen vorstehenden
Wülsten oder Rippen zunächst in den inneren Durchmesser des Schlau
ches expandiert wird. Gleichzeitig wird der Schlauch gegen Aus
dehnung durch ein zylindrisches manschettenartiges Teil mit einer
glatten inneren Oberfläche gehalten. Das manschettenartige Teil wird
sodann einer nach innen gerichteten Formation ausgesetzt, bspw.
mittels eines Kröpfungswerkzeuges, wobei im Falle von ringförmigen
eingewalzten Ausbauchungen diese derart angeordnet werden, daß der
tiefste Punkt einer ringförmigen Ausbauchung zwischen Scheitelpunk
ten von benachbarten Wülsten oder Rippen liegt. Durch geeignete
Koordination der Expansion des Nippels und der nachfolgenden Kon
traktion des manschettenartigen Teils kann eine Hochdruckverbindung
auch für einen Schlauchtyp realisiert werden, der mittels einer
Metalleinlage verstärkt ist, wobei Verschiebungen und strukturelle
Veränderungen in der Verstärkungshülle vermieden werden.
Nachteilig ist dabei eine Schwächung des Schlauches bei dessen
Ausführung ohne metallische Verstärkungseinlage am Übergangbereich
zwischen dem gequetschten Schlauch, insbesondere am Ende der äußeren
Manschette und dem unverformt anschließenden Schlauchteil. Wegen
der geringen Scherfestigkeit in Verbindung mit Materialermüdung ist
dort die Bruchgefahr besonders aktuell.
Bei der Ausführung mit Stahlgewebeeinlage gemäß Fig. 4 kann es zum
Ausreißen der Einlage aus den eingewalzten Gummischichten kommen,
da deren Scherfestigkeit unbefriedigend ist.
Zur Abhilfe wurde mit der DE-OS 25 57 026 eine Verbindung eines
Schlauches mit einem Anschlußstück vorgeschlagen, bei der ein mit
Stahlgewebeeinlage versehener Schlauch verwendet wird, bei dem
innerhalb der Verbindung diese Schichten im Bereich von Tülle und
Hülse entfernt bzw. nahezu entfernt sind, so daß mit Hülle und Hülse
vorgesehene Vorsprünge unmittelbar mit der Stahlgewebeschicht in
Berührung kommen. Dadurch soll eine formschlüssige Verbindung der
Tülle mit der Hülse verwirklicht werden.
Ähnlich wie beim vorgenannten Dokument DE-OS 40 03 379 A1 wird auch
bei dieser Verbindung, nachdem Hülse und Tülle am Schlauch in
Montagestellung gebracht sind, die Tülle um 1/5 bis 1/8 ihres
Innendurchmessers unter Verwendung eines konischen Aufweitwerkzeuges
aufgeweitet. Hierbei wird das Material der Tülle teilweise bis zu
20% ihres Durchmesser gedehnt, woraus eine annährend 16%ige Dehnung
des Materials am Umfang resultiert. Dabei ist nicht auszuschließen,
daß bei Dehnung des Materials im kalten Zustand nachteilige Gefü
geänderungen, bspw. Risse im Materialgefüge entstehen, die bei
anschließender Dauerbeanspruchung zu schwerwiegenden Schäden an der
Armatur führen können. Als weiterer Nachteil zeigt sich, daß die
innenliegende Hülse und damit die Sicherheit der Verbindung nicht
kontrollierbar sind. Besonders nachteilig ist, daß 45° sowie 90°
Bogenarmaturen so überhaupt nicht verarbeitet werden können.
Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Schlauch
verbindung der im Obergriff von Anspruch 1 genannten Art weiter
zuentwickeln und zu verbessern, um die Bruchsicherheit der quer
schnittsoptimierenden Verbindung signifikant zu erhöhen, zugleich
sowohl die Feld- als auch Werkstattarbeit bei der Montage zu er
leichtern und deren Zuverlässigkeit zu optimieren sowie eine Über
prüfbarkeit der korrekten Verbindung zu ermöglichen.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren mit den im Kennzeichnungs
teil von Anspruch 1 angegebenen Arbeitsschritten vorgeschlagen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unter
ansprüchen.
Dadurch, daß die Innenschicht des Schlauches auf einem der Tülle
etwa entsprechenden Kontaktbereich unter Vergrößerung des Innen
durchmesser entsprechend einer mit der Form der Tülle etwa kon
gruenten Innenform ausgeschält wird, ergeben sich beim nachfolgenden
Verpressen der Hülse mit einer vorgegebenen konzentrischen Anpress
kraft gegen die Tülle äußerst hohe Festigkeitswerte, die ein Zerrei
ßen oder einen Bruch der erfindungsgemäßen Verbindung selbst unter
äußerst erschwerten Verbindungen verhindern.
Weil infolge der Ausschälung von überschüssigem Gummi oder Kunst
stoff bis auf eine vergleichsweise dünne Restschicht - abgesehen
vom Dichtbereich ohne Restschicht - sowohl ein Formschluß zwischen
den Elementen der Armatur als auch eine Mediendichtigkeit durch die
Restschicht gewährleistet ist, können Alterungserscheinungen,
Ermüdung oder geringe Scherfestigkeit der Weichauflagen auf dem
druckresistenten Geflecht die Zuverlässigkeit der fertigen Ver
bindung nicht beeinträchtigen.
Die Außenschicht des Schlauches wird im Bedarfsfall in einem der
Hülse etwa entsprechenden Kontaktbereich unter Verringerung des
Durchmessers bis auf eine vergleichsweise dünne Restschicht abge
schält.
Weil die Verpressung der Hülse meßbar ist, kann die Verbindung
problemlos nach dem Verpressen kontrolliert werden. Ein aus Ver
suchen und Erfahrung vorher festgelegtes Maß der Verformung der
Hülse und der Tülle kann dabei für alle weiteren Montagearbeiten
zugrundegelegt werden.
Weitere vorteilhafte bzw. zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung
sind entsprechend den Unteransprüchen vorgesehen.
Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen schematisch
dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch die Hochdruck-Schlauchverbindung,
wobei in der Darstellung oberhalb der Mittelachse x-x die
Verbindung lediglich vormontiert, jedoch noch nicht
hergestellt ist, während unterhalb der Mittelachse eine
fertige Verbindung gezeigt ist;
Fig. 2a bis 2c zeigen teilweise in Ansicht (Fig. 2a) und teilweise im
Schnitt (Fig. 2b, Fig. 2c) Einzelteile der Verbindung.
Fig. 1 zeigt unterschiedliche Phasen bei der Herstellung einer
Verbindung eines Druckschlauches 1 mit einer zwischen einer Außen
schicht 2 und einer Innenschicht 4 aus Kunststoff oder Gummi an
geordneten Einlage 6 eines druckresistenten Geflechts aus Kunst
stoff- oder Stahldrähten, und einer Armatur 10 umfassend eine in
den Schlauch 1 einschiebbare Tülle 7 und eine über den Schlauch 1
aufschiebbare, durch Verpressen im Durchmesser reduzierbare, z. B.
eine Medienabdichtung ausbildbare Hülse 8.
Die Darstellung der Verbindungsteile 1, 8 und 7 oberhalb der Mittel
achse x-x zeigt diese lediglich in vormontiertem Zustand, d. h. vor
dem Verpressen der Hülse 8.
Die Innenschicht 4 des Schlauches 1 ist auf einem der Tülle 7
entsprechenden Kontaktbereich unter Ausbildung einer konisch/zylin
derförmigen Vergrößerung des Innendurchmessers entsprechend einer
mit der Form der Tülle 7 kongruenten Innenform ausgearbeitet,
bevorzugt auf Maß und Form geschliffen, so daß der Innendurchmesser
der Tülle 7 im wesentlichen dem Innendurchmesser des Schlauches 1
entspricht.
Die Außenschicht 2 des Schlauches 1 ist in einem der Hülse 8 ent
sprechenden Kontaktbereich unter Verringerung des Außendurchmesser
bis auf eine vergleichsweise dünne Restschicht 3 abgeschält. Je nach
Einzelfall braucht die Außenschicht nicht notwendigerweise abge
schält werden.
Die Bearbeitung des Schlauches zur Vorbereitung der Verbindung
erfolgt demnach in einem Ausmaß, daß sowohl die Hülse 8 als auch
die Tülle 7 ohne Zwang, ggfs. mit geringem Zwang oder durch "passi
ves Aufweiten" über das entsprechend vorbereitete Schlauchende
geschoben werden können und daß der Innendurchmesser der Hülse
möglichst genau dem Innendurchmesser des Schlauches entspricht oder
größer als dieser ist. Sofern der Schlauch ein kabelführender
Schlauch ist, kann hierdurch die Zahl der in den Schlauch eingezoge
nen Kabel erhöht werden. Sofern der Schlauch ein medienführender
Druckschlauch ist, können hierdurch Strömungsverluste infolge von
Turbulenzen vermieden oder vermindert werden. Ebenso werden Abrieb
und Verschleißverluste an der Tülle 7 bei abrasiven Fördermedien
herabgesetzt.
Durch die Schlauchausschälungen außen und innen wird ein verbes
serter Formschluß zwischen Hülse 8 und Tülle 7 mit der Gewebeeinlage
6 erreicht und eine Schwächung der Verbindung bspw. in Folge zuneh
mender Alterung des Gummi- oder Kunststoffmaterials vermieden. Die
stehenbleibenden Restschichten 3b und 5b dienen dann lediglich der
Herstellung einer Abdichtung gegen das die Verbindung durchfließende
Medium bzw. gegen Korrosion von außen.
Nach der Vorbereitung des Schlauchendes 9 durch Abschälen der
Außenschicht 3 und Ausschälen der Innenschicht 4 bis auf die Rest
schichten 3b, 5b wird das so vorbereitete Schlauchende 9 außen mit
der Hülse 8 und innen mit der Tülle 7 armiert und die Hülse 8 mit
einer vorgegebenen konzentrischen Anpreßkraft gegen die Tülle 7
verpreßt.
Zur Kontrolle einer korrekten Ausführung und insbesondere der Ver
pressung der Verbindung wird der Außendurchmesser der Hülse 8 bevor
zugt an mehreren Stellen unter Verwendung einer Rachenlehre abgeta
stet. Diese Maßnahme ist umkompliziert und dient der Erfüllung
höchster Ansprüche an die Sicherheit der Verbindung. Eine andere
und ggfs. bessere Prüfmethode ist die Messung der Durchmesserver
änderung der Tülle 7 mittels Prüfdorn; 0,2 bis 0,5 mm Verengung ist
ein guter Anhaltspunkt für eine sichere Verbindung.
Wie insbesondere die Einzeldarstellung der für die Verbindung
erforderlichen Elemente zeigt, weist die in Fig. 2a dargestellte
Tülle 7 in ihrem vorderen Außendurchmesserbereich 15 eine konische
Verjüngung 16 auf. Weiterhin ist deren rückwärtiger, zylinderförmiger
Bereich mit ringförmigen Rillen 17 versehen. Diese erhöhen nach Art
einer Wellenform die Festigkeit zwischen der inneren Restschicht
3 der Gummiauflage und der Tülle 7 bzw. zwischen der Tülle und der
Gewebeeinlage bei vollständiger Entfernung der Innenschicht 5a.
Die in der Fig. 2b gezeigte Hülse 8 weist innerhalb der Bohrung 11
an dem dem Schlauch 1 zugewandten Endbereich 13 eine konische
Erweiterung 14 mit einem Winkel α2 auf, der nach dem Verpressen der
Verbindung auf einen Winkel α1 reduziert ist. Diese dient der Er
leichterung der Montage bzw. der unterschiedlichen Druckverteilung
im Dichtbereich 5b nach der Endpressung zum Schonen desselben und
der in diesem Bereich dünnwandigen Hülse 7. Ferner weist die Hülse
8 in ihrer Bohrung 11 umlaufende Vorsprünge 12 auf. Die inneren
Vorsprünge 12 der Hülse 8 weisen die Kontur von stumpfen Pyramiden
auf, die fußseitig mit zylinderförmigen Rillen 24 beabstandet sind.
Die Tülle 7 weist in ihrem rückwärtigen Bereich weiterhin eine
kreisförmige Nut 18 auf, die mit einem kompatiblen Innenvorsprung
19 mit dem dem Schlauch abgewandten Ende 20 der Hülse 8 beim Preß
vorgang zusammenwirkt. Mit diesen Elementen, der Tülle 7 und der
Hülse 8 in Verbindung mit dem entsprechend der Fig. 2c vorgearbei
teten Schlauchende 9 ist die erfindungsgemäße Schlauchverbindung
nach dem vorgenannten Verfahren herstellbar.
Dabei ist es von Bedeutung, daß die innere Ausschälung 21 entspre
chend der Form der Tülle 7 einen ersten zylinderförmigen Bereich
22 und einen unmittelbar anschließenden konisch verjüngten Bereich
23 aufweist, die durch einen exakten Schliff mit einem entsprechen
den Formwerkzeug in an sich bekannter Weise herstellbar sind.
Die auf dem Einlagengeflecht 6 verbleibende Restschicht 3b der
Außenschicht 2 des Schlauches 1 soll gemäß der Darstellung in Fig.
2c eine ausreichende Dicke aufweisen, um die Dichtigkeit zu gewähr
leisten.
Gleiches gilt für die Innenschicht. Die auf dem Einlagengeflecht
6 verbleibende Restschicht 5b im Inneren des Schlauches 1 soll eine
ausreichende Dichtigkeit gewährleisten. Die Außenschicht 2 und die
Innenschicht 4 des Schlauches aus Gummi oder Kunststoff kann eine
Härte zwischen 60° Shore und 95° Shore haben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Verbindung
eines Schlauches, insbesondere eines Druckschlauches 1 mit einer
Armatur 10 und die damit hergestellte Schlauchverbindung ist unkom
pliziert, verursacht keine Verengung der Innendurchmesser im Bereich
der Verbindung, genügt höchsten Sicherheitsanforderungen und ist
insbesondere nach ihrer Herstellung problemlos einer Überprüfung
auf Qualität und Funktionalität zugängig. Ferner lassen sich nunmehr
Bogenarmaturen ohne oder mit minimaler Querschnittsverengung als
Verbindungselemente einsetzen.
Die erfindungsgemäße Schlauchverbindung wird nachfolgend anhand
eines Vergleichsbeispiels erläutert:
- 1. Beispiel für einen typischen bisherigen Leitungsquerschnitt:
HD-Verbindung Rohr-Schlauch-Rohr mit 250 bar Betriebsdruck nach
DIN 20 066, d. h. die Verbindung darf frühestens bei 1000 bar
bersten:
- - Rohr 18×2 (LW 14,0 mm)
- - Schlaucharmatur NW16-2SN nach Verpressen LW12,0-12,5 mm
- - Schlauch LW 15,9 mm (NW16-2SN gem. DIN : 250 bar BD)
- - Schlaucharmatur NW16-2SN nach Verpressen LW12,0-12,5 mm
- - Rohr 18×2 (LW 14,0 mm)
Leitungsquerschnitt als LW ist somit: 14/12,3/15,9/12,3/14 mm
- 2. Beispiel für einen Leitungsquerschnitt gemäß der Erfindung:
HD-Verbindung Rohr-Schlauch-Rohr mit 250 bar Betriebsdruck,
d. h. die Verbindung darf frühestens bei 1000 bar bersten:
- - Rohr 18×2 (LW 14,0 mm)
- - Schlaucharmatur NW13-2SN nach Verpressen LW12,6-12,8 mm
- - Schlauch LW 12,7 mm (NW13-2SN gem. DIN: 275 bar BD)
- - Schlaucharmatur NW13-2SN nach Verpressen LW12,6-12,8 mm
Rohr 18×2 (LW 14,0 mm)
Leitungsquerschnitt als LW ist somit: 14/12,7/12,7/
12,7/14 mm.
Man kann also mit der erfindungsgemäßen Schlauchverbindung bei
ähnlichem minimalen Innendurchmesser den Schlauch eine Nenn
weite kleiner wählen, was zu erheblichen Kosteneinsparungen
führt.
Bezugszeichenliste
1
Schlauch, Druckschlauch
2
Außenschicht Gummi
3
a Restschicht
3
b Restschicht
4
Innenschicht
5
a Restschicht
5
b Restschicht
6
Gewebeeinlage
7
Tülle
8
Hülse
9
Schlauchende
10
Armatur
11
Bohrung Hülse, konisch
12
Vorsprünge
13
Endbereich
14
Konische Erweiterung
15
vorderer Durchmesser-Bereich
16
konisch Verjüngung
17
Rillen
18
kreisförmige Nut
19
Vorsprung innen
20
schlauchabgewandtes Ende
21
innere Ausschälung
22
zylinderförmiger Bereich
23
konisch verjüngter Bereich
24
Rillen