DE2836624A1 - Flachschlauch - Google Patents

Description

litb MERTENS & KEIL

PATENTANWÄLTE

Frankfurt/M 21.8.1978

D 15 P

DUNLOP LIMITED

Ryder Street, St. James's

London S.W.l/England

"Flachschlauch"

Die Erfindung betrifft einen Schlauch der flachen Bauart, der in Form eines längen flachen Streifens entweder' auf eine Trommel aufgewunden oder gelegt (beispielsweise in Zick-Zack-Falten) aufbewahrt werden kann, wenn er nicht benutzt wird. Die Erfindung betrifft insbesondere jedoch nicht ausschließlich einen flach auslegbaren Beregnungsoder Berieselungsschlauch.

Bei Benutzung eines flach legbaren Beregnungsschlauches kann der Schlauch so angeordnet werden, daß er sich zwischen einem Wasserhydranten und einem wandernden oder verfahrbaren Beregnungskopf erstreckt, der langsam den zu beregnenden Boden überquert. Als Folge der Querbewegung des Beregnungskopfes liegt die Schlauchlinie, die gewöhnlich aus einem einzigen 200 m langen Schlauchstück oder aus zwei derartigen, zusammengeschlossenen Längen besteht, auf dem Boden in einer U-förmigen Schleife.

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Bei dieser Benutzung hat sich gezeigt, daß der Schlauch dazu neigt, Knicke an jenen Stellen seiner Länge zu bilden, wo er gekrümmt ist, und dieses Bestreben ist besonders ausgeprägt, wenn der Schlauch unter niedrigem Innendruck betrieben wird, der keinen merklichen inneren. Widerstand gegen das Knicken oder die Bildung von Klanken liefert.

In der einschlägigen Technik sind daher verschiedene Vorschläge zur Vermeidung der Bildung von Klanken (scharfen Knicken) gemacht worden, aber diese haben sich nicht als geeignet für Schläuche der flachen Bauart erwiesen, insbesondere nicht für flach liegende Beregnungsschläuche.

In einem Vorschlag für den Aufbau eines Schlauches zum Vermeiden der Knickbildung oder Klankenbildung wird die Schlauchwand mit einer besonderen Festigkeit (einem hohen Modul) ausgestattet, und zwar entweder durch Verwendung herkömmlichen Materials hohen Festigkeitswertes oder durch eine erhebliche Wandstärke; obgleich der Schlauch dank seiner Steifigkeit einen verbesserten Widerstand gegen Knickbeschädigung hat, bleibt er in jedem dieser Fälle nicht flach für das Aufwinden in Streifenform, wenn er drucklos ist.

Nach einem anderen Vorschlag soll ein Schlauch mit Verstärkungsgeflecht verwendet werden, aber dieses hat verschiedene Nachteile für einen flachen Beregnungsschlauch; so ist ein solcher Schlauch merklich teurer als ein herkömmlicher flacher Beregnungsschlauch mit einer einfachen GewebeverStärkung, die aus Kettgarnen und Schußgarnen besteht, wobei sich die Kettgarne im wesentlichen parallel der Längsrichtung des Schlauches erstrecken und die dazwischen gewobenen Schußgarne spiralförmig und im wesentlichen in Umfangsrichtung des Schlauches verlaufen. Vom

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technischen Gesichtspunkt aus ist eine geflochtene Verstärkung, die nur für eine einzige vorgegebene Beziehung zwischen Belastung in axialer Richtung und Belastung in Umfangsrichtung eine strukturell stabile Verstärkung ergibt, nicht zufriedenstellend wegen der hohen Axialbelastung, die dem Bregnungsschlauch intermittierend widerfährt, wenn er über einen rauhen Untergrund geschleppt und gezogen wird. Wenn zwei Schlauchstücke der Standardlänge von 200m voller Wasser sind, ist die von außen aufzubringende axiale Belastung, die für das Ziehen des Schlauches über einen rauhen Untergrund erforderlich ist, typischerweise wenigstens 30 mal so groß wie die normale axiale Last infolge des Hydralikdrucks und jede geflochtene oder geklöppelte Verstärkung, die unter einem Winkel eingelegt ist, der derartigen von außen aufgebrachten Belastungen angepaßt ist, ohne daß eine unzulässige Dehnung oder Streckung des Schlauches zugelassen wird, würde nicht in angemessener Weise die radiale Ausdehnung des Schlauches und irgendeiner ihm zugeordneten Bedeckung aus einem Polymer einschränken in jenen Zeiten, in denen von außen aufgebrachte Belastungen fehlen.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Schlauch des flach liegenden Typs anzugeben, der einen verbesserten Widerstand gegen Klankenbildung hat.

Gemäß einer Betrachtung der vorliegenden Erfindung enthält ein Schlauch des flach liegenden Typs einen Verstärkungsaufbau, der Kettelemente aufweist, die sich längs der Länge des Schlauches in einer zur Längsrichtung des Schlauches parallelen oder geneigten Richtung erstrecken, wobei die Kettelemente aus gefachten Garnen (plied yarns) bestehen, die aus Fäden oder Fasern aus einem Werkstoff gebildet sind, der so gewählt ist, daß die Garne einer Längsdehnung des Schlauches widerstehen; die Kettelemente haben einen hohen Verzwirnungs- oder Verdrillungsgrad, um zur Stabilität

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der Schlauchwand beizutragen, wenn sie während des Krümmens des Schlauches komprimiert wird; der Werkstoff der Fasern oder Fäden hat einen entsprechend hohen Modul.

Unter einem Werkstoff mit einem hohen Modul ist hier ein Werkstoff verstanden, dessen Modul größer als 1,2 g/Decitex und vorzugsweise von mehr als 1,7 g/Decitex aufweist, jeweils gemessen für eine Dehnung von 2%.

Wie in dieser Beschreibung angegeben, ist ein "Modul bei 2% Dehnung" definiert als
Spannung in g bei 2% Dehnung χ 50
Decitex des geprüften Garns

Zu geeigneten Werkstoffen zählt Diolen 164S (von der britischen Enkalon).

Mit einer hohen Verdrillung oder einem hohen Drall oder Verzwirnungsgrad ist ein Drall von mehr als 160 Drehungen je Meter und vorzugsweise von mehr als 200 Drehungen jeMeter

(Dreh./m) gemeint. Ein Drall im Bereich von 280 bis 480 Dreh./m wird als besonders vorzuziehen angesehen.

Das gefachte Garn kann eine Anzahl Einzelgarne, Zwirnfäden oder Kardelen enthalten, vorzugsweise 2, 3 oder 4 solcher Garne oder Kardelen, deren jedes bzw. jede beispielsweise aus einer Gruppe von 100 oder mehr Filamenten, Fasern oder Fäden besteht, die entweder verdrillt (verzwirnt oder verseilt) oder unverdrillt sind. Die Kettelemente können aus einem einzigen gefachten Garn oder aus zwei oder mehr gefachten Garnen bestehen, die dann zur Bildung eines verseilten Garnes oder eines Kordes miteinander verdrillt (verzwirnt) sind, wobei die verseilten Garne vorzugsweise einen Drall von wenigstens 160 Dreh./m haben und dieser Drall vorzugsweise entgegen dem Drall der Einzelgarne in jedem gefachten Garn gerichtet ist.

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Vorzugsweise ist das Maß der Drehung so, daß die rohrförmige Verstärkungsstruktur an sich, d.h. unabhängig von irgendeinem Polymeren oder sonstigen Werkstoff im zusammengebauten Schlauch, bei Belastung durch einen Innendruck von 0,7 MPa eine Dehnbarkeit in Axial- oder Kettrichtung von wenigstens 0,2% und vorzugsweise im Bereich von 0,3 bis 0,6 % hat.

Die Verstärkungsstruktur enthält vorzugsweise Schußelemente, die sich spiralförmig und im wesentlichen in Umfangsrichtung rund um den Schlauch erstrecken. Zwischen der Kette und irgendeinem in der Verstärkungsstruktur vorhandenen Schuß können weitere Elemente eingewoben oder dazwischengewoben sein; dies wird hier als Zwischengewebe bezeichnet. In diesem Falle wird die Form des Eingewobenen zwischen Kette und Schuß vorzugsweise so gewählt, daß bei Einfügung in einen Schlauchaufbau, der einem Innendruck ausgesetzt wird, die nachfolgende Spannung oder Belastung der Schußelemente die effektive Dehnbarkeit der Verstärkungsstruktur in Kettrichtung unter diejenige hinabdrückt, die die Verstärkungsstruktur hat, wenn sie nur in Kettrichtung belastet wird. In einem anderen Aufbau kann die Verstärkungsstruktur einen Schuß aufweisen, der nicht mit den Kettfaden verwoben ist.

Während der Druckaufnahme (während des Unterdrucksetzens) eines so zusammengesetzten Schlauches bis zu 0,7 MPa (100 psi) ist seine effektive Dehnbarkeit vorzugsweise kleiner als 1% und vorzugsweise größer als -0,5%.

Um dem Schlauch ein wesentliches Maß an Undurchdringlichkeit zu geben, kann die Verstärkung mit einer inneren und/ oder äußeren Schicht aus polymerem Werkstoff versehen werden,

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die z.B. Gummi oder ein thermoplastischer Werkstoff sein kann. Dieser Werkstoff kann die Zwischenräume (Maschen, Lücken) der Verstärkungsstruktur imprägnieren (tränken und ausfüllen).

Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Die Zeichnung zeigt im Teilschnitt einen Schlauch 10 mit dem erfundenen Aufbau.

Gemäß der Zeichnung besteht ein sich flach legender Wasserberegnungsschlauch mit einem Innendurchmesser von 11 cm aus einer inneren Auskleidungsschicht 10 und einer äußeren Deckschicht 11 - beide aus Nitril/Polyvinylchlorid -, zwischen die eine Verstärkungsstruktur eingebettet ist, die auch mit den Schichten verbunden ist. Diese Struktur besteht aus Kettelementen 12 in Form von Garnen, die sich parallel zur Längsrichtung des Schlauches erstrecken, und aus mit den Kettelementen verwobenen Schußelementen 13, die sich spiralig und im wesentlichen in Umfangsrichtung relativ zur Richtung des Schlauches erstrecken.

Die Kettelemente, 411 an der Zahl und je zu dreien (in Dreiergruppen) (drawn three ends per mail) pro "Masche" in die gewobene Verstärkung eingezogen, haben je die Form von aus Filamenten oder Fasern verseilten oder verzwirnten Garnen, die zwei gefachte und miteinander verdrillte, verzwirnte oder verseilte Garne enthalten. Jedes gefachte Garn besteht aus drei Litzen, Kardelen oder Fäden, die miteinander verzwirnt (verseilt oder verdrillt) sind und deren jede (Litze) ihrerseits aus einem schwach verdrillten oder gezwirnten (z.B. 60 Dreh./m) Bündel aus 1100 d'tex Polyesterfilamenten wie etwa Diolen 164S der Fa. British Enkalon besteht (die Titerangabe wird weiter unten wiederholt). Die Drehung der Litzen in jedem gefachten Garn beträgt

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280 Dreh./m und die gefachten Garne haben ihrerseits einen der Drallrichtung der Litzen entgegengesetzten Drall von 280 Dreh./m zur Bildung des verseilten Garnes. Die Kettelemente dieser Art werden in herkömmlicher Weise gemäß B.S. 946: 1970 (british standard) bezeichnet als verseilte Garne mit den Maßen: 110 tex Z 60 χ 3Z 280 χ 2 S 280. Jedes Schußelement enthält gefachte Garne 94 tex t O χ 14 S 60 Polyamid 6,6 (Nylontype 114 der Fa. ICI Limited) bei 25 Schlagen pro Meter und einem Drall von 60 Dreh./m. Schuß und Kette'sind so verwoben, daß sie eine flache rund gewobene Verstärkung (plain circular woven reinforcement) ergeben, in der die Kette eine Kräuselung oder Welligkeit von 10,8% hat.

Bei Benutzung eines solchen Schlauches über den normalen Druckbereich von 0,34 bis 1,03 MPa zeigt der Schlauch keine Klankenbildung bei einem Innendruck über 0,34 MPa und bei dem höheren Druck von 1,03 MPa ist die Streckbarkeit des Schlauches nur 0,3%.

Zusätzlich wurde gefunden, daß die Änderung der Streckbarkeit oder Dehnbarkeit beim Unterdrucksetzen des Schlauches von 0,34 bis 0,7 MPa größer als die Änderung in der Dehnbarkeit beim Unterdrucksetzen von 0,7 bis 1,03 MPa ist. Es wird vermutet, daß dies auf der Verwendung eines Kettgarnes mit einem hohen Werkstoffmodul von wenigstens 1,7 g je Decitex bei einem 2% Modul beruht, wie er oben benannt ist, und ferner auf dem Aufbau des Garnes in der oben beschriebenen Weise (oder wahlweise durch Herstellung des Garnes durch Doppeln mit einem hohen Drall). Da die Verstärkung getränkt und an beiden Seiten mit einem gummigleichen oder gummiähnlichen thermoplastischen Werkstoff mit guter Haftung an der Verstärkungsstruktur beschichtet ist, wirkt der daraus hervorgehende Schlauch nach Art einer Feder. Bei der Benutzung des Schlauches, die dazu führt,

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daß er gekrümmt wird, wird ein erster Teil der Schlauchwandung Druckkräften unterworfen und ein zweiter Teil, üblicherweise der dem genannten ersten Teil auf einem Durchmesser gegenüberliegende, Zugkräften ausgesetzt. Wegen des hohen Dralles in den Kettelementen ist der erstgenannte Teil der Schlauchwandung in der Lage, Druckkräfte auf stabile Weise aufzunehmen (zu absorbieren), während der den Kettelementen durch den hohen Drall bei niedriger Last verliehene Zugkraftmodul oder Spannungsmodul den zweiten Teil befähigt, sich verhältnismäßig leicht zu strecken im Vergleich mit einem Schlauch, dessen Verstärkung herkömmlichen Modul und Drall aufweist. Jede in den Kettelementen vorhandene Wellung oder Kräuselung unterstützt deren soeben beschriebenen Bewegungen während des Krümmens im Sinne eines weiteren Widerstandes gegen jedes Bestreben der Klankenbildung.

Für den Schlauch mit 11 cm Innendurchmesser liegt die bevorzugte Streckbarkeit bei einem Druck zwischen 0,34 und 0,7 MPa im Bereich von -01% bis 0,2% und der bevorzugte Bereich der Streckbarkeit bei Drücken von 0,7 bis 1,03 MPa ist 0,1% bis 0,3%.

In der Praxis zeigt sich beim Entwurf eines Schlauches nach der vorliegenden Erfindung, daß durch die Wahl der Spannungs-Dehnungseigenschaften des Garns aus dem Modul des Garnes heraus und seinem geometrischen Aufbau (insbesondere dem Drall) der gewünschte Bereich der Streckbarkeit zwischen zwei Drücken in jedem Durchmesser des Schlauches ausgewählt werden kann. So wird es beispielsweise für möglich gehalten, daß durch Verwendung einer Faser mit sehr hohem Modul und einem Aufbau eines verseilten oder verdrillten oder gezwirnten Garnes mit wenigstens 280 χ 280 Drehungen ein genügend hoher Widerstand gegen

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Klankenbildung geschaffen werden kann, wenn der Schlauch bei Drücken zwischen 0,34 und 1,03 MPa benutzt wird, wobei aber nahezu keine Streckung oder möglicherweise sogar ein Zusammenziehen (Schrumpfen) zwischen 0,7 und 1,03 MPa Betriebsdruck eintritt. Um im allgemeinen ein Zusammenziehen (Schrumpfen) zu erreichen, muß die Spannung in den Schußelementen wesentlich höher als die Spannung in den Kettelementen sein.

Es wird angenommen, daß für einen flachliegenden Beregnungs schlauch von 10 cm Innendurchmesser mit einer Verstärkungsstruktur, die zwischen inneren und äußeren Schichten thermo plastischen Werkstoffs eingebettet ist, also für einen Schlauch des oben beschriebenen Aufbaus, die Verwendung von Kett- und Schußelementen folgenden Aufbaus zu einem besonders günstigen Ergebnis führt:

Kette 370 Enden verdrillter Garne 110 tex Z 60 χ 2 Z 280 χ 2 S 280 mit 2 Enden pro Meile.

**
Schuß Polyamid 6,6

320 Schläge pro Meter 94 text t 0 χ 12 S 60

Welligkeit der Kette 6,7%

Diolen 164 S der Firma British Enkalon **

Nylon 6,6 Type 114 der Firma I.C.I. Limited.

Bei der Benutzung der erfundenen Verstärkungsstruktur in einem flachliegenden Schlauch, die Kettelemente aus einem Werkstoff hoher Festigkeit (eines hohen Moduls) und mit einem hohen Verdrillingsgrad enthält, wurde ein zweiter Vorteil zusätzlich zur Verbesserung des Widerstandes des-

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Schlauches gegen Klankenbildung gefunden. Es hat sich nämlich gezeigt, daß der Schlauch auch einen besseren Widerstand gegen "Schlängeln" bietet, das gewöhnlich eintritt, wenn ein herkömmlicher flachliegender Schlauch unter Innendruck gesetzt wird. Das Setzen des Schlauches unter Innendruck führt zu dem Bestreben, die Schlauchlänge zu vergrößern; da aber die erzeugten Spannungen und der unregelmäßige Verlauf des Schlauches auf rauhem Untergrund so sind, daß der Schlauch sich nicht allein in Richtung seiner Länge strecken wird, führt die zur Streckung oder Dehnung gehörende gespeicherte Energie zu einer Seitwärtsbewegung des Schlauches an einen oder mehreren Stellen seiner Länge. Die entstehende Seitwärtsbewegung und das Schlängeln ist besonders unerwünscht, denn es kann dazu führen, daß der Schlauch die angebauten Pflanzen beschädigt und die Bahn des ortsveränderlichen Beregnungskopfes verdirbt. In einem Schlauch gemäß der Erfindung und mit einer wesentlich verringerten Dehnbar- oder Streckbarkeit im Vergleich zu'herkömmlichen, flachliegenden Beregnungsschläuchen ist die Schlängelwirkung im wesentlichen ausgeschlossen und damit auch die daran geknüpften Unannehmlichkeiten.

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Claims (16)

PATENTANWÄLTE Frankfurt/Main Patentansprüche :

1. Schlauch der flach liegenden Bauart mit einer Verstärkung, die sich in Längsrichtung des Schlauches erstreckende Kettelemente in einer zur Längsrichtung des Schlauches parallelen oder geneigten Richtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kettelemente (12) gefachte Garne enthalten, insbesondere aus gefachten Garnen bestehen, die aus Fäden oder Fasern oder Filamenten gebildet sind, die aus einem Werkstoff mit hohem Modul bestehen, der einer Längsstreckung oder Dehnung des Schlauches Widerstand -leistet, und daß die Kettelemente mit einem hohen Drallmaß ausgestattet sind, derart, daß sie eine Stabilität in der Schlauchwand schaffen oder unterstützen, wenn sie während des Krümmens des Schlauches unter Druckspannung gesetzt werden.

2. Schlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente (12) einen Modul haben, der größer als 1,2 g/d'tex, gemessen für eine Dehnung oder Streckung von 2%, ist.

3. Schlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente (12) einen Modul haben, der 1,7 g/d'tex, gemessen für eine Dehnung oder Streckung von 2%, ist.

4. Schlauch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gefachten Garne (12) einen Drall von mehr als 160 Drehungen pro Meter haben.

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5. Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gefachten Garne (12) einen Drall von mehr als 200 Drehungen pro Meter haben.

6. Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gefachten Garne (12) einen Drall im Bereich von 280 bis 480 Drehungen pro Meter haben.

7. Schlauch nach .einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kettelemente (12) je zwei oder mehr gefachte Garne, die miteinander verzwirnt, verseilt oder verdrillt sind, aufweisen.

8. Schlauch nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die gefachten Garne (12) mit einem Drall von wenigstens 160 Drehungen pro Meter verdrillt sind.

9. Schlauch nach Anspruch 7_S dadurch gekennzeichnet, daß die gefachten Garne (12) mit einem Drall von wenigstens 200 Drehungen pro Meter verdrillt sind.

10. Schlauch nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die gefachten Garne (12) mit einem Drall in Bereich von 160 bis 480 Drehungen pro Meter miteinander verdrillt sind.

11. Schlauch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsstruktur Schußelemente (13) aufweist, die spiralig verlauf er. und sich im wesentlichen in Umfangsrichtung um den Schlauch erstrecken.

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12. Schlauch nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schußelemente (13) und die Kettelemente (12) miteinander verwoben sind.

13. Schlauch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Streckbarkeit im Bereich von -0,5% bis 1,0% hat, wenn er einem Innendruck bis zu 0,7 MPa unterworfen wird.

14. Schlauch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er eine rohrförmige Verstärkungsstruktur aufweist, die eine Dehnbarkeit in axialer Richtung von wenigstens 0,2% hat, wenn er einem Innendruck von 0,7 MPa ausgesetzt ist.

15. Schlauch nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,

daß die Dehnbarkeit der rohrförmigen Verstärkungsstruktur im Bereich von 0,3 bis 0,6% liegt.

16. Schlauch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsstruktur Zwischenräume oder Lücken oder Maschen hat, die durch einen polymeren Werkstoff, der eine innere und eine äußere Schicht (10, 11) des Schlauches bildet, imprägniert und geschlossen sind.

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