Auswahl des richtigen Schlauches

DIE QUAL DER WAHL

 

Der Schlauch als vielseitigstes Fördermittel

Einer Unmenge von festen, flüssigen und gasförmigen Medien stehen eine Vielzahl von verschiedenartigsten Schläuchen gegenüber. "Was des Einen Freud, ist des Anderen Leid". Freude für den Konstrukteur und den Anwender, denn es gibt für nahezu alle Einsatzfälle eine praktikable Lösung. Leid für den Magaziner und den Einkäufer, denn er steht vor einem, für ihn unüberschaubaren Angebot. Der nachfolgende Artikel kann keinen Schlauchfachmann aus dem Leser machen, dazu ist das Thema zu komplex, aber er soll versuchen etwas Licht in den Schlauchdschungel zu bringen und Hilfestellung bei der Auswahl, bei dem Eruieren der notwendigen Parameter und der Bestellung von Schläuchen, bzw. Schlauchleitungen zu geben.
Ein Schlauch ist in Kinderaugen "ein längliches Loch und schaut aus wie eine Schlange", in der Geometrie "ein Hohlzylinder" und im Lexikon "Ein nach allen Seiten biegsames Rohr, von verschiedener Fertigungsart, Festigkeit und Werkstoffart, zum Weiterleiten von Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen"


 

Der Schlauchaufbau

Schlauchaufbau
Schlauchaufbau

Normalerweise besteht ein Schlauch aus drei Schichten, der Seele, den Einlagen und der Decke. Die Seele bezeichnet die Materialschicht, die den Schlauch innen auskleidet. Das bedeutet, dass alle Fördermedien ausschließlich mit ihr in Berührung kommen. Als Einlagen werden die Komponenten bezeichnet, die zwischen der Seele und Decke liegen. Diese können Gewebe bzw. Textilien aus den verschiedensten Materialien, Stahldrähte, Spiralen sein. Sie dienen hauptsächlich der Unter- bzw. Überdruckaufnahme. Die Decke umschließt den Schlauch und schützt ihn vor allen äußeren Einflüssen.


 

Daten und Fakten zur Schlauchbestimmung

Um den geeigneten Schlauch zu finden bzw. zur Beratungsvorbereitung sind meist sehr viele Parameter im Vorfeld zu ermitteln.

Auswahl der Seele
Hier geht es um zwei Kriterien, nämlich die Festlegung des Innendurchmessers mittels der Abmessung des Armaturstutzens oder der notwendigen Durchflussmenge des Mediums und der Auswahl des Materials anhand der chemischen, thermischen und physikalischen Eigenschaften des Durchflussmediums. Dies sind im Einzelnen in Bezug auf die Durchflussmedien:

  • die maximalen Konzentrationen (auch des Reinigungsmittels)
  • die genauen chemischen Bezeichnungen
  • die maximalen Temperaturen
  • die abrasiven Eigenschaften, bzw. Körnung bei Feststoffen oder Fest/Flüssig-Mischungen
  • Voll- bzw. Leerschlauchsystem.

Auswahl der Einlagen
Die Einlagen bestimmen das Druck- und teilweise das Biegeverhalten des
Schlauches. Dazu benötigt man:

  • den maximalen Betriebsdruck einschließlich der Druckspitzen
  • den max. auftretenden Unterdruck
  • notwendige elektrische Leitfähigkeit (Brand- Explosionsschutz), diese wird meist durch Verbindung der Metallspiralen mit der Armatur erreicht
  • spezielle Einbaubedingungen bezüglich Biegeradius.

Auswahl der Decke
Die Decke hat die Aufgabe die Einlagen gegen alle äußeren Einflüsse, wie Fette, Öle, Chemikalien, Hitzestrahlung, Ozon, Scheuerungen zu schützen. Dazu sind nötig:

  • der Einsatzort
  • die Umgebungstemperatur
  • die chemischen Bedingungen (Öle, Fette)
  • die mechanische Beanspruchung
  • gewünschter Außendurchmesser (wegen Armaturen, Klemmschalen)

Sonstige Faktoren:

  • dynamische Beanspruchungen, wie Vibrationen
  • Einsatzbestimmung
  • geltende Vorschriften (Trinkwasserverordnung, Druckgeräterichtlinie, Lebensmittel-VO, DIN- oder EN-Normen).

All diese Informationen zu beschaffen sind wichtig zur Vorbereitung einer Fachberatung und Entscheidung, welcher Schlauch der geeignete für den speziellen Anwendungsfall darstellt.


 

Materialauswahl

Gummi, Kunststoff oder gar Metall, das ist eine der entscheidenden Fragen. Auch hier sind die Grenzen fließend und verändern sich aufgrund neuer Herstellungsverfahren und modifizierter Werkstoffe ständig.
Deshalb dringen Kunststoffschlauche heute in Anwendungsbereiche vor, die bis dato von Gummischläuchen dominiert wurden.
Gab es zum Beispiel früher ausschließlich Gummischläuche zur Förderung von Holzspänen, so wurden sie vor vielen Jahren durch PVC-Schläuche ersetzt. Diese waren preisgünstiger, leichter und flexibler. Durch die Anforderungen an das Brandverhalten und die Modifikationen des Kunststoffes Polyurethan werden heute in der Industrie fast ausschließlich PU-Spiralschläuche verwendet. Diese weisen die geforderten Werte bezüglich der Brennbarkeit auf, sind noch flexibler und erzielen durch ihre deutlich längeren Standzeiten eine deutliche Kostenreduzierung trotz höherer Einstandspreise.


 

Gummischlauch
Gummischlauch

Der Gummischlauch ist der Urvater aller Schläuche. Obwohl er viele Anwendungsfälle an andere Schläuche verloren hat, hat er auch heute noch seine volle Existenzberechtigung und bietet in sehr vielen Situationen die bestmöglichste Lösung. Vor allem, wenn Robustheit gefragt ist, kann er voll punkten. Er wird sehr oft eingesetzt für Druckluft, Wasser und Dampf, Nahrungsmittel, Öl, Benzin, Teer, Bitumen und Chemikalien.
Dafür gibt es die verschiedensten erprobten Gummimischungen, je nach Medium, Temperatur und Umweltbedingungen. Hervorzuheben ist der Werkstoff FPM (Fluor-Kautschuk), auch unter dem Markennamen Viton (eWZ DuPont Dow Elastomers) bekannt, der durch seine hervorragende Säuren- und Laugenbeständigkeit und die sehr hohe Einsatztemperatur viele extreme Bereiche abdecken kann. Außerdem zu erwähnen ist die Verbindung des Gummischlauches mit einer Kunststoffseele aus U-PE, einem sehr chemikalienbeständigen Polyethylen, das dem Schlauch sehr vielfältige Chemikalienbeständigkeiten verschafft.


Kunststoffschlauch
Kunststoffschlauch

Der Kunststoffschlauch kommt vor allem dann zum Einsatz, wenn es um sehr flexible Leitungen geht, großer Wert auf möglichst wenig Gewicht gelegt wird, oder die Transparenz des Schlauches gefordert wird, um das Fördermedium kontrollieren zu können. Darüber hinaus bietet er in vielen Standardanwendungen eine preislich günstigere Lösung, zum Beispiel beim Garten-, Druckluft-, Kompressorschlauch. Die Herstellung erfolgt mittels des Extrusionsverfahrens, wobei aus dem thermoplastischen Kunststoff meist in einem Arbeitsgang der Schlauch hergestellt wird und dabei gleichzeitig die Einlagen (Faden, Gewebe, Kunststoff- oder Stahlspirale) mit eingearbeitet werden.
Je nach Herstellungsart trifft man auf verschiedenartige Kunststoffschlauche. Hauptsächlich aber auf zwei Varianten: Glattschläuche (glatte Seele und Decke), einlagenlos oder mit oben genannten Einlagen werden hauptsächlich als kostengünstiger Ersatz für Gummischläuche verwendet für Wasser und Abwasser, Druckluft, Nahrungsmittel, Chemikalien und Pestizide.


PVC-Spiralschlauch
PVC-Spiralschlauch

Wellschläuche (Kunststoffspiralschläuche) werden durch Umspritzen einer Federdrahtspirale mit Kunststoff zu einem Profil hergestellt, das unmittelbar danach mittels Heißluft spiralförmig aneinander geschweißt wird. Dadurch entstehen äußerst flexible Schläuche, die beim Abbiegen den Querschnitt kaum verringern und auch kostengünstig in sehr großen Durchmessern (über 1000 mm) gefertigt werden können.

Hauptsächliche Werkstoffe sind PVC (Polyvinylchlorid) und PUR (Polyurethan). Vorteil von PVC ist der Materialpreis und seine gute Beständigkeit gegen Säuren, Laugen, Öle und Fette. Aufgrund der Weichmacheranteile und die problematischere Entsorgung wird, falls möglich, oft auf PUR umgestellt. Polyurethane können durch Additive sehr speziell modifiziert werden, wodurch der Einsatz sehr vielfältig sein kann. Besonders hervorzuheben sind die hohe Abriebfestigkeit, das günstige Brandverhalten (schwer entflammbar), das äußerst geringe Gewicht und die enorme Flexibilität.


 

Metallschlauch
Metallschlauch

Die Bedeutung der Metallschläuche nimmt immer mehr ab, da sie sehr oft durch spezielle Gummi- und vor allem Kunststoffschlauche ersetzt werden. Problematisch sind vor allem das Gewicht und die Flexibilität dieser Schläuche. Hergestellt werden sie durch Falzen und Wickeln eines Stahlprofiles, das mittels einer Dichtung aus Baumwolle, Gummi oder Glasfaser im Falz abgedichtet wird.


 

Edelstahl-Wellschlauch
Edelstahl-Wellschlauch

Eine Sonderform sind die sogenannten Wellschläuche aus Edelstahl, die meist mit Edelstahldraht umflochten werden. Sie bestehen aus einem dünnwandigen Edelstahlrohr, dessen Oberfläche wellenähnlich verformt werden. Dadurch sind diese Schläuche sehr flexibel, absolut dicht, in einem großen Temperaturfenster einsetzbar und gegenüber sehr vielen Medien beständig. Die Begrenzung des Einsatzes liegt natürlich im extrem hohen Anschaffungspreis. Metallschläuche finden ihren Einsatz bei Funken, Schweißgase, heiße Späne, scharfkantige Späne, abrasive Medien und als Wellschläuche relativ universell.


 

Klemmprofilschlauch
Klemmprofilschlauch

Durch die neuartige Konstruktion des Klemmprofilschlauches ist man in der Lage, Schläuche mit ganz außergewöhnlichen Eigenschaften zu fertigen. Es werden dazu Streifen aus den unterschiedlichsten Materialien mittels eines Klemmprofiles spiralförmig zu einem Schlauch verarbeitet. Diese Schläuche sind dadurch extrem flexibel und leicht, sehr stark stauchbar. Aufgrund der Tatsache, dass das Medium nur mit dem Streifenmaterial in Berührung kommt, stoßen diese Schläuche vor allem in Bezug auf Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit in ganz neue Dimensionen vor. Sie werden hauptsächlich im Unterdruckbereich als Absaugschläuche eingesetzt. Typische Anwendungsbereiche sind spezifische Absaugungen im Schweißbereich, der Chemie, sowie aggressiven, toxischen oder heißen Stoffen.


 

Armaturen und Einbindungen

Armatur Siloschlauch
Armatur Siloschlauch

Ohne die passenden Armaturen und geeigneten Einbindungen mit dem Schlauch kann "das System" meist nicht funktionieren. Es kann sogar bei hohen Drücken, Dampf, Chemikalien oder Lebensmittel zu einer Gefahrenquelle werden. Deshalb ist auch auf die Anschlussteile gesondertes Augenmerk zu richten. Besonders bei den Kunststoffspiralschläuchen wurden Schaleneinbandsysteme entwickelt, die genau zu dem äußeren Profil des Schlauches passen und exakt den Raum zwischen Schlauch und Klemmschale ausfüllen, sodass die Schlauchleitung absolut dicht ist und mittels Formschluss auch gegen Abrutschen gesichert ist. Diese Faktoren erhöhen die Betriebssicherheit und bieten ein Kostensparpotential.


 

Resümee

Die Gesetzgebung mit ihren immer neuen Forderungen, Verordnungen und Vorschriften sowie der weiter ausgedehnten Haftung machen es bei problematischen Anwendungen für den Nichtfachmann nahezu unmöglich, die passenden Komponenten der Schlauchleitung auszuwählen. Die Lösung besteht im exakten Dokumentieren der oben genannten Parameter und der darauffolgenden umfassenden Beratung eines kompetenten technischen Fachhändlers.

(Ein Artikel von Dipl.-Ing. Rudolf Goldhammer, Landshut)

Ansprechpartner

Thomas Klosik
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