HOSE, ESPECIALLY A HYDRAULIC-PRESSURE HOSE

Abstract: 1. Hose, particularly hydraulic pressure hose, in the wall (1) of which a reinforcement, e. g. a reinforcing fabric, is embedded, the reinforcement having at least one electrical measuring wire (3), the ends of which are led outside the wall to electrical connectors (4, 5), characterised in that the resistance of the measuring wire (3) is variable in dependence upon mechanical forces acting upon it.

Description: Schlauch, insbesondere Hydraulikdruckschlauch Die Erfindung bezieht sich auf einen Schlauch, insbesondere Hydraulikdruckschlauch, in dessen Wandung eine Armierung, z.b. ein Armierungsgewebe, eingebettet ist. Druckschläuche, wie sie z.B. in Hydraulikanlagen bei Maschinen Verwendung finden, bestehen aus einer Umhüllung, z.B. aus Kunststoff, in die oft ein Verstärkungsgewebe oder Verstärkungsdrähte eingebettet ist bzw. sind. Diese Verstärkungen können im Zuge des Extrudierens während der Schlauchherstellung in den Mantel eingebracht werden. Druckschläuche sind vielfältigen Belastungen ausgesetzt; so werden die Hydraulikschläuche beispielsweise von Baggern oder ähnlichen Maschinen nicht nur von innen her mit dem Druck der Hydraulikflüssigkeit belastet, es treten auch ständige Biegebeanspruchungen auf. Ueberdies kommt es gelegentlich zu plötzlich auftretenden Stossbeanspruchungen, etwa durch Steinschlag, Anstossen eines Baggerarmes an Hindernisse etc. Auch sind Beschädigungen durch Einklemmen des Schlauches zwischen bewegte Teile möglich. Durch diese Beanspruchungen wird die Lebensdauer des Schlauches verkürzt und bei Verletzungen kann es nicht nur zu Spontanbrüchen sondern auch zu späteren Brüchen kommen, die völlig überraschend auftreten, falls die Verletzung des Mantels nicht bemerkt wurde. Besonders in Bereichen der Technik mit hohen Sicherheitsanforderungen, wie z.B. im Bergbau, wären ständige Informationen über den Zustand von Hydraulikschläuchen, Kühlwasserschläuchen, Lutten zur Bewetterung und Staubab- saugung und dgl. mehr wünschenswert. Es ist zwar bekannt, auf mechanisch beanspruchte Teile Dehnmessstreifen z.B. aufzukleben, um auf diese Weise über die Widerstandsänderung der Dehnmessstreifen Aufschluss über den Spannungszustand des beanspruchten Teiles zu erhalten. Auf Schläuche angewandt, ergibt sich jedoch kein befriedigendes Ergebnis, da nur ausgesuchte Stellen des Schlauches messtechnisch erfasst werden und im rauhen Betrieb mancher Maschinen ein besonderer mechanischer Schutz für die Dehnmessstreifen erforderlich wäre. Aus der DE-OS 33 05 234 geht ein zugfester Draht als bekannt hervor, in den ein Lichtwellenleiter mit einer Ummantelung aus einer inhomogen strukturierten Kunststoffschicht eingebettet ist. Mittels eines Licht Durchgangsprüfgerätes kann der Draht auf Zug, Bruch oder Biegung überwacht werden, da sich bei diesen Beanspruchungen auch die Dämpfung des Lichtwellenleiters ändert. Weiters ist es aus der DE-OS 29 37 824 bekannt geworden, in analoger Weise, d.h. unter Verwendung eines Lichtwellenleiters, Bauteile aus Kunststoff oder Beton zu überwachen. Die Verwendung von Lichtleitfasern zur Brucnüerwachung bruchgefährdeter Bauteile geht aus der EP-A 25 815 hervor und die DE-OS 30 47 308 zeigt ganz allgemein die Verwendung von Lichtleitfasern bei akustischen oder druckempfindlichen Sensorelementen. Aus der GB-PS 1 545 209 und 1 545 210 sind Dehnungs Messwertgeber bekannt geworden, bei welchen ein Messdraht zwischen zwei Endstücken, an welchen die Kraft angreift, in verschiedener Weise, z.B. spiralförmig geführt ist. Der Messdraht nimmt hiebei die gesamte Zugkraft auf. Zum Schutz vor äusseren Einflüssen kann die Anordnung von einer Schutzhülle umgeben sein. Die flberwachung eines mechanisch beanspruchten Schlauches durch Messdrähte ist durch die Patentschriften jedoch nicht nahegelegt. Es ist ein Ziel der Erfindung, einen armierten Schlauch zu schaffen, der die Möglichkeit einer ständigen Uber- wachung seiner mechanischen Belastung bietet und dennoch einfach und ohne wesentlich erhöhten Kostenaufwand herstellbar ist. Starke mechanische Beanspruchungen von Schläuchen sollen rechtzeitig erkannt werden, sodass Abhilfe, z.B. durch Auswechseln des entsprechenden Schlauchstückes, geschaffen werden kann. Dieses Ziel lässt sich mit einem Schlauch der eingangs genannten Art erreichen, bei welchem erfindungsgemäss die in die Wandung eingebettete Armierung zumindest einen elektrischen Messdraht aufweist, dessen elektrischer Widerstand sich unter dem Einfluss mechanischer Kräfte ändert, wobei die Enden des Messdrahtes aus der Wandung zu elektrischen Anschlüssen geführt sind. Die Bestimmung des Widerstandes des Messdrahtes ist einfach und zuverlässig durchführbar und der Messdraht bzw. Messdrähte kann bzw. können bei der Schlauchherstellung zugleich mit der Armierung während der Extrusion in die Wandung eingebracht werden, sodass kein zusätzlicher Arbeitsgang im Herstellungsverfahren erforderlich ist. Änderungen des Widerstandes sind ein Hinweis auf mechanische Beanspruchungen des Schlauches und soferne diese Beanspruchung einen festgelegten Maximalwert überschreiten, kann z.B. ein Alarmsignal gegeben oder eine Notabstellung der Maschine vorgenommen werden. Auch kann aus den Änderungen des Widerstandes auf die Restlebensdauer des Schlauches geschlossen werden. Um Kräfte sowohl in Längsrichtung als auch in Umfangsrichtung des Schlauches gleichermassen aufnehmen zu können, empfiehlt es sich, wenn der Messdraht innerhalb der Wandung wendelförmig verläuft. Will man bevorzugt Kräfte in Längsrichtung der Schlauchwandung erfassen, kann der Messdraht in einem Schlauchstück in Längsrichtung zick-zack um den Umfang verlaufen. Die Empfindlichkeit der Messung kann erhöht werden, falls der Messdraht als langgestreckter Dehnmessstreifen ausgebildet ist. Die Erfindung samt ihren weiteren Vorteilen und Merkmalen ist im folgenden an Hand beispielsweiser Ausführungsformen näher erläutert, die in der Zeichnung veranschaulicht sind. In dieser zeigen Fig.1 in schaubildlicher, schematischer Darstellung ein Schlauchstück nach der Erfindung mit einem wendelförmig verlaufenden Messdraht und Fig.2 in einer.ebensolchen Ansicht ein Schlauchstück nach der Erfindung, bei welchem der Messdraht in Längsrichtung zick-zack verläuft. Wie Fig. 1 zeigt, weist ein Schlauch eine Wandung 1 auf, die vorzugsweise aus Kunststoff besteht und den Hohlraum 2 des Schlauches umgibt und in der eine nicht gezeigte Verstärkung, wie ein Gewebe, Drahteinlagen od.dgl. eingebettet ist. Gemäss der Erfindung ist in der Wandung 1 ausserdem ein wendelförmig verlaufender Messdraht 3 eingebettet, der an den Enden des Schlauchstückes aus der Wandung 1 geführt und mit elektrischen Anschlüssen 4,5 versehen ist. Die beiden Enden des Messdrahtes 3 sind über die Anschlüsse 4,5 mit dem Eingang einer Widerstandsmesseinrichtung 6 verbunden. Hiebei kann es sich um eine Messbrücke mit Verstärker handeln. Die Messeinrichtung liefert ein Signal s, das dem Widerstand des Messdrahtes proportional ist. Bei Beanspruchung des Schlauchmantels 1, z.B. bei Dehnung durch Druckerhöhung, Quetschen von aussen, Längszug oder Biegung mit kleinem Biegeradius werden zumindest Teile des Messdrahtes 3 mit Zugspannungen belastet, sodass sich dessen Widerstand ändert. Massgeblich hiefür ist der sogenannte k-Faktor, welcher das Verhältnis der relativen Widerstandsänderung R/R zur relativen Längenänderung 1/1 angibt. Dieser Faktor beträgt für Konstantan-Draht etwa 2, kann bei Halbleitern aber um zwei Zehnerpotenzen höher liegen. Die Widerstandsänderung führt zu einer Änderung des Ausgangssignales der Messanordnung, sodass das Signal s repräsentativ für die mechanische Belastungen des Schlauches ist. Auf diese Weise lässt sich eine Ge fährdung des Schlauches rechtzeitig erkennen, bzw. es kann über das Signal s, händisch oder automatisch, eine Maschine, z.B. eine Pumpe, abgeschaltet werden. Ein langsames Ansteigen des Widerstandes des Messdrahtes 3 ohne gerade auftretende mechanische Belastung lässt auch einen Schluss über die zu erwartende Rest lebensdauer des Schlauches zu. stücke zu überwachen sein. In diesem Fall werden die einzelnen Messstellen zweckmässigerweise mit einem Scanner abgetastet. Auch kann die Verarbeitung des Signales s in einem Mikroprozessor erfolgen, in dem z.B. auch ein Mittelwert der Schlauchbelastung (gemittelt über die Zeit und mehrere Schlauchstücke einer Maschine) errechnet werden kann, der wiederum Auskunft über die Gesamtbelastung der Maschine selbst gibt. Bei der Ausführung nach Fig.2 verläuft der Messdraht 3 zick-zack in Längsrichtung eines Schlauchstückes 1 und es ist evident, dass bei dieser Ausführungsform die grössten Widerstandsänderungen des Messdrahtes beim Auftreten von Zugspannungen in Längsrichtung des Schlauches erfolgen, d.h. bei Aufbringen von Zug auf den Schlauch oder bei Knicken des Schlauches. Die messtechnische Auswertung kann wiederum mittels eines Brückenverstärkers erfolgen. Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass an Stelle eines Messdrahtes auch ein langgestreckter Dehnmessstreifen in den Mantel eingebettet sein kann, wodurch die Empfindlichkeit der Anordnung beachtlich gesteigert wird. Der Messdraht muss keinesfalls kreisförmigen Querschnitt aufweisen, er kann z.B. bandförmig sein. Da ein Armierungsdraht des Schlauchmantels als Messdraht verwendet wird bzw. ein Messdraht gleichzeitig eine Armierungsfunktion haben kann, ergibt sich kein zusätzlicher Aufwand bei der Herstellung des Schlauches. Es sei noch erwähnt, dass der Messdraht in möglichst engen Wendeln in der Schlauchwandung verlaufen soll, falls man bevorzugt Kräfte in Querrichtung der Schlauchwandung erfassen will.

Claims: Patentansprüche. 1. Schlauch, insbesondere Hydraulikdruckschlauch, in dessen Wandung eine Armierung, z.B. ein Armierungsgewebe, eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Wandung (1) eingebettete Armierung zumindest einen elektrischen Messdraht (3) aufweist, dessen elektrischer Widerstand sich unter dem Einfluss mechanischer Kräfte ändert, wobei die Enden des Messdrahtes (3) aus der Wandung zu elektrischen Anschlüssen geführt sind. 2. Schlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messdraht (3) innerhalb der Wandung (1) wendelförmig verläuft (Fig.1). 3. Schlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messdraht (3) in einem Schlauchstück in Längsrichtung zickzack uw den Umfang verläuft (Fig.2). 4. Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Messdraht als langgestreckter Dehnmessstreifen ausgebildet ist.

Inventors: SCHELLENBERG, EDUARD, DIPL.-ING., STEINBRUCKER, GERHARD, DIPL.-ING.
Applicants: VOEST-ALPINE AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1985
Main classification: F16L11
IPC codes: G01B7, F17D5, G01M3, F16L11