DE19837497A1

DE19837497A1 - Flexibler strangförmiger Hohlkörper

Info

Publication number: DE19837497A1
Application number: DE19837497A
Authority: DE
Inventors: Silvia Enders; Holger Ullrich; Thomas Fritz
Original assignee: Trinova Aeroquip GmbH; Aeroquip Vickers International GmbH
Current assignee: Trinova Aeroquip GmbH; Eaton Fluid Power GmbH
Priority date: 1998-08-13
Filing date: 1998-08-13
Publication date: 2000-02-24
Also published as: US6807989B2; US20030172982A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen flexiblen strangförmigen Hohlkörper mit einem von einem Mantel umschlossenen Innenraum zum Transport von Medien. DOLLAR A Es ist vorgesehen, daß in den Mantel (12) eine Sperrschicht (26) integriert ist, die für flüchtige Moleküle des zu transportierenden Mediums undurchlässig ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen flexiblen strangförmigen Hohlkörper mit einem von einem Mantel umschlossenen In nenraum zum Transport von Medien.

Flexible strangförmige Hohlkörper der gattungsgemäßen Art sind bekannt. Diese nachfolgend auch als Schlauch be zeichneten strangförmigen Hohlkörper werden in vielen Ge bieten der Technik zum Transport von flüssigen oder gas förmigen Medien eingesetzt. Bei der Anwendung in klima technischen Anlagen, beispielsweise in Kraftfahrzeugen, werden derartige Schläuche zum Transport von Kältemitteln eingesetzt. Kältemittel haben die Eigenschaft, daß diese flüchtig sind, die, wenn diese in die Erdatmosphäre ge langen, zu schädlichen Einflüssen führen. Um das zu ver meiden, sollen natürliche Kältemittel, zum Beispiel CO₂ eingesetzt werden. Bei bekannten Kältemittelschläuchen ist nachteilig, daß diese gegenüber natürlichen Kältemit teln, insbesondere gegenüber Kohlendioxid CO₂, nicht diffusionsdicht sind und eine hohe Permeabilität auf weisen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen flexiblen strangförmigen Hohlkörper der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der eine geringe Permeabilität im besonderen gegen CO₂, aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen flexiblen strangförmigen Hohlkörper mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, daß in den Mantel des Hohlkör pers eine Sperrschicht integriert ist, die für flüchtige Moleküle des zu transportierenden Mediums undurchlässig ist, wird eine Permeation durch den flexiblen strang förmigen Hohlkörpers verhindert, zumindest auf einen vernachlässigbar kleinen Wert reduziert. Somit wird es möglich, insbesondere wenn vorzugsweise die flexiblen strangförmigen Hohlkörper als Kältemittelschlauch ein gesetzt werden, Kältemittel zu transportieren, ohne daß flüchtige Bestandteile der Kältemittel in die Atmosphäre gelangen können. Eine geringe Permeationsrate gewähr leistet gleichzeitig eine zuverlässige Funktion einer mit dem Kältemittel zu versorgenden Kälteanlage.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgese hen, daß die Sperrschicht auf einer äußeren Mantelfläche einer inneren Lage des Mantel angeordnet ist. Hierdurch wird vorzugsweise möglich, die Sperrschicht in den Mantel zu integrieren ohne daß dieser einen Querschnitt des In nenraums des Hohlkörpers beeinträchtigt. Die innere Man telfläche der inneren Lage des Mantels kann somit auf das zu transportierende Medium abgestimmt werden, so daß ein möglichst geringer Strömungswiderstand gegeben ist. Die auf der äußeren Mantelfläche der inneren Lage aufgebrach te Sperrschicht verhindert dennoch ein durchdiffundieren von flüchtigen Bestandteilen des zu transportierenden Me diums durch den Mantel. Falls diese durch die inneren Lage des Mantels diffundieren, stoßen diese dann auf die Sperrschicht und können den Mantel nicht passieren. Somit ist eine geringe Permeabilität des Mantels gewährleistet.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Sperrschicht aus Metall oder einem Kunststoff besteht. Hierdurch kann in einfacher Weise in Abstimmung auf das zu transportierende Medium, insbeson dere Kältemittel ein Werkstoff ausgesucht werden, der eine besonders gute Sperrwirkung gegenüber flüchtigen Be standteilen des zu transportierenden Mediums aufweist.

Ferner ist bevorzugt, wenn die Sperrschicht aus schuppen artig angeordneten Teilelementen besteht, die in Längser streckung des Hohlkörpers und/oder koaxial zu einer Längsachse des Hohlkörpers überlappen. Hierdurch wird eine dichte Anordnung der Sperrschicht erreicht, die dar über hinaus eine Flexibilität des Hohlkörpers nicht be ziehungsweise nur unwesentlich beeinträchtigt. Die schup penartige Anordnung der Teilelemente läßt insbesondere eine Biegebeanspruchung des flexiblen Hohlkörpers nach wie vor zu. Aufgrund der Überlappung der Teilelemente wird bei einer Biegebeanspruchung eine Dichtheit der Sperrschicht nicht beeinträchtigt. Die schuppenartige Anordnung der Teilelemente führt dazu, daß bei einer Biegebeanspruchung des flexiblen strangförmigen Hohl körpers die Sperrschicht nicht bricht. Ein Brechen be ziehungsweise Beschädigen der Sperrschicht würde zu einer Erhöhung der Permeationsrate führen.

Die schuppenartige Ausbildung kann sehr vorteilhaft durch Erzeugen einer entsprechenden Kristallstruktur während eines vorzugsweise vorgesehenen Aufdampfens einer metal lischen Sperrschicht erreicht werden.

Ferner ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Sperrschicht mit der äußeren Mantel fläche der inneren Lage des Mantels kraftschlüssig ver bunden ist. Hierdurch wird erreicht, daß während eines späteren bestimmungsgemäßen Einsatzes des flexiblen strangförmigen Hohlkörpers ein Lösen der Sperrschicht verhindert werden kann, so daß eine erreichte geringe Permeabilität aufrechterhalten bleibt. Bevorzugt ist vor gesehen, daß zur Erhöhung einer Haftfestigkeit zwischen der Sperrschicht und der Mantelfläche, die Mantelfläche physikalisch und/oder chemisch behandelt ist. Hierdurch läßt sich vorzugsweise insbesondere eine Aufrauhung er zielen, die einen besseren Haftverbund mit der nachträg lich aufgebrachten Sperrschicht gewährleistet.

Insbesondere ist bevorzugt, wenn eine Erhöhung der Haft festigkeit zwischen der Sperrschicht und der Mantelfläche durch eine Polarisierung oder Aktivierung des Materials des Mantels zumindest im Oberflächenbereich der Mantel fläche der inneren Lage des Mantels erhalten wird. Hier durch lassen sich entsprechend dem Material des Mantels, der bevorzugterweise aus einem Polymer besteht, polare Gruppen in die molekulare Grundstruktur des Mantels ein bauen, die eine Verbesserung der Beschichtung der Mantel fläche mit der Sperrschicht gewährleisten.

Darüber hinaus ist in bevorzugter Ausgestaltung der Er findung vorgesehen, daß zwischen der Sperrschicht und der Mantelfläche ein zusätzlicher Haftvermittler angeordnet ist. Dieser zusätzliche Haftvermittler führt zu einer be sonders festen und dauerhaften kraftschlüssigen Verbin dung zwischen der Sperrschicht und dem Mantel, so daß auch bei relativ starker mechanischer Beanspruchung wäh rend des bestimmungsgemäßen Einsatzes der Haftverbund zwischen der Sperrschicht und dem Mantel erhalten bleibt, und die geringe Permeabilität aufrechterhalten werden kann.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Kältemittel schlauch und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Abschnitt eines Kältemittelschlauchs.

Fig. 1 zeigt einen Kältemittelschlauch 10 in einem Quer schnitt. Der Kältemittelschlauch 10 umfaßt einen insge samt mit 12 bezeichneten Mantel, der einen Innenraum 14 umschließt. Der Mantel 12 wird von einem flexiblen strangförmigen Hohlkörper gebildet, der einen vorzugswei se kreiszylindrisch ausgebildeten Innenraum 14 um schließt. Nach weiteren Ausführungsbeispielen kann der Innenraum 14 auch eine andere Form, beispielsweise oval oder dergleichen aufweisen. Der Mantel 12 ist mehrlagig ausgebildet. Um eine Innenlage 18 ist eine Mittellage 20 angeordnet, an die sich eine Außenlage 22 anschließt. Zwischen der Mittellage 20 und der Außenlage 22 ist eine Verstärkungslage 24 angeordnet. Die Lagen 18, 20 und 22 des Mantels 12 bestehen beispielsweise aus einem polyme ren Material. Die Verstärkungslage 24 besteht beispiels weise aus einer flexiblen gewebearmierten Schicht.

Auf eine äußere Mantelfläche 16 der inneren Lage 18 ist eine Sperrschicht 26 aufgebracht. Die Sperrschicht 26 ist vollflächig mit der Mantelfläche 16 kraftschlüssig ver bunden. Die Sperrschicht 26 kann beispielsweise derart erzielt werden, daß zunächst die innere Lage 18 erzeugt wird, auf diese die Sperrschicht 26 aufgebracht wird und der nachfolgende Schichtaufbau auf die Sperrschicht 26 erfolgt.

Die Sperrschicht 26 besteht beispielsweise aus einem Me tall oder einem Kunststoff. Das Material der Sperrschicht 26 wird auf ein durch den Innenraum 14 des Kältemittel schlauchs 10 zu transportierendes Kühlmittel abgestimmt. Als Kältemittel kommt beispielsweise Kohlendioxid CO₂ in Betracht.

Um eine gute Haftfestigkeit zwischen der Sperrschicht 26 und der inneren Lage 18 zu erreichen, kann die Mantel fläche 16 aufgerauht sein. Dies kann beispielsweise phy sikalisch, durch mechanisches Angreifen einer geeigneten Vorrichtung oder chemisch durch Laugen, Säuren oder der gleichen erfolgen. Durch die hierdurch erzielte Rauhig keit wird ein Haftverbund mit der Sperrschicht 26 verbes sert. Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel kann zwi schen der Sperrschicht 26 und der Lage 18 und/oder der Lage 20 ein Haftvermittler eingebracht werden. Die Mantelfläche 16 kann zur Erhöhung der Haftfestigkeit auch polarisiert oder aktiviert sein.

In Fig. 2 ist ein schematischer Längsschnitt durch den Kältemittelschlauch 10 gezeigt. Gleiche Teile wie in Fig. 1 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht nochmals erläutert. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in Fig. 2 die innere Lage 18 nicht dargestellt, so daß quasi in den aufgeschnittenen Hohlraum 14 auf die Sperr schicht 16 geblickt wird. Diese ist an sich von der inne ren Lage verdeckt (links in Fig. 2 angedeutet). Anhand des Längsschnittes soll eine weitere Ausführungsvariante verdeutlicht werden, bei der die Sperrschicht 26 aus ein zelnen Teilelementen 30 besteht, die schuppenartig an der Mantelfläche 16 anliegen. Die Mantelfläche 16 kann wie derum, wie bereits bei dem zu Fig. 1 erläuterten Ausfüh rungsbeispiel, mechanisch und/oder chemisch aufgerauht sein. Ferner kann ein zusätzlicher Haftvermittler vorge sehen sein der entweder zwischen der inneren Lage und der Sperrschicht 26 und/oder der mittleren Lage 20 und der Sperrschicht 26 angeordnet ist. In Fig. 2 ist mit einem Pfeil 32 eine gedachte Transportrichtung eines Kältemit tels durch den Innenraum 14 angedeutet. Die vorzugsweise vorgesehene schuppenförmige Anordnung (nach einer weite ren Ausführungsvariante kann auf die Überlappung verzich tet werden) der Teilelemente 30 der Sperrschicht 26 kann so erfolgen, daß diese sowohl in Transportrichtung 32 überlappen als auch koaxial zu einer Mittelachse 34 (Fig. 1) überlappen. Durch die schuppenförmige Anordnung der Sperrschicht 26 wird eine Flexibilität des Kältemit telschlauchs 10 durch Einbringen der Sperrschicht 26 nur unwesentlich beeinflußt. Die schuppenförmig angeordneten Teilelemente 30 können einer Biegebeanspruchung des Man tels 12 ohne weiteres folgen. Durch das Überlappen der Teilelemente 30 in Transportrichtung 32 und/oder in koa xialer Richtung zur Längsachse 34 kann einer Biegung des Mantels 12 in allen Raumrichtungen durch die Sperrschicht 26 gefolgt werden.

Insgesamt wird deutlich, daß durch das Integrieren der Sperrschicht 26 in den Mantel 12 ein Kältemittel trans portiert werden kann, wobei flüchtige Bestandteile des Kältemittels nicht durch den Mantel 12 diffundieren kön nen. Dieser erhält durch die Sperrschicht 26 eine äußerst geringe Permeabilität für die Moleküle des zu transpor tierenden Kältemittels. Andererseits wird in umgekehrter Richtung ein Diffundieren von Molekülen in den Innenraum 14 durch die Sperrschicht 26 ebenfalls verhindert.

Claims

1. Flexibler strangförmiger Hohlkörper mit einem von einem Mantel umschlossenen Innenraum zum Transport von Medien, dadurch gekennzeichnet, daß in den Mantel (12) eine Sperrschicht (26) integriert ist, die für flüchtige Moleküle des zu transportierenden Mediums undurchlässig ist.

2. Flexibler strangförmiger Hohlkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschicht (26) auf einer äußeren Metallfläche (16) einer inneren Lage (18) des Mantels angeordnet ist.

3. Flexibler strangförmiger Hohlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschicht (26) aus Metall besteht.

4. Flexibler strangförmiger Hohlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschicht (26) aus Kunststoff besteht.

5. Flexibler strangförmiger Hohlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschicht (26) aus schuppenförmig angeordneten Teilelementen (30) besteht.

6. Flexibler strangförmiger Hohlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilelemente (30) in Transportrichtung (32) des Mediums überlappen.

7. Flexibler strangförmiger Hohlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilelemente (30) koaxial zu einer Längsachse (34) des Mantels (12) überlappen.

8. Flexibler strangförmiger Hohlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschicht (26) mit der Mantelfläche (16) kraftschlüssig verbunden ist.

9. Flexibler strangförmiger Hohlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche (16) physikalisch und/oder chemisch zur Erhöhung einer Haftfestigkeit der Sperrschicht (26) behandelt ist.

10. Flexibler strangförmiger Hohlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche (16) aufgerauht ist.

11. Flexibler strangförmiger Hohlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Mantels (12) zumindest im Ober flächenbereich der Mantelfläche (16) polarisiert ist.

12. Flexibler strangförmiger Hohlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Mantels (12) zumindest im Ober flächenbereich der Mantelfläche (16) aktiviert ist.

13. Flexibler strangförmiger Hohlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Sperrschicht (26) und der Mantelflä che (16) ein Haftvermittler angeordnet ist.

14. Flexibler strangförmiger Hohlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (12) aus wenigstens einer Lage (18, 20, 22) aus polymerem Werkstoff besteht.

15. Flexibler strangförmiger Hohlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (12) dreilagig ist.

16. Flexibler strangförmiger Hohlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen wenigstens zwei Lagen (20, 22) des Man tels (12) eine Verstärkungslage (24) angeordnet ist.

17. Verwendung eines flexiblen strangförmigen Hohl körpers nach einem der Ansprüche 1 bis 16 zum Trans port eines Kältemittels, insbesondere von Kohlendi oxid CO₂.

18. Verwendung eines flexiblen strangförmigen Hohl körpers nach einem der Ansprüche 1 bis 16 in kälte technischen Anlagen von Kraftfahrzeugen.