Schlauch

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Dieser Artikel erläutert den Begriff Schlauch in der Technik und Mathematik. Zu weiteren Bedeutungen siehe Schlauch (Begriffsklärung)
Ein Stück einer Schlauchleitung für Wasser mit einer Kupplung

Schlauch bezeichnet eine flexible Leitung zur Förderung fester, flüssiger und gasförmiger Stoffe. Wird ein Schlauch mit Kupplungen versehen, wird das als Schlauchleitung bezeichnet; dafür kann auch eine Quetschverschraubung eingesetzt werden.

Verwendung[Bearbeiten]

In nahezu allen Bereichen des täglichen Lebens und der Technik sind Schläuche in vielfältigen Varianten anzutreffen. Sie dienen als Schlauchleitungen zum Transport fester, flüssiger und gasförmiger Stoffe, wo Rohrleitungen aus physikalischen oder ökonomischen Gründen nicht eingesetzt werden können, beispielsweise an beweglichen Ausgangs- und Zielorten, an schwer zugänglichen Stellen oder wenn Rohre zu schwer oder zu teuer wären. Auch als Schutzummantelung oder zur Isolation finden Schläuche Anwendung. Vor allem in der Antike nutzte man Schläuche auch zur Lagerung von Flüssigkeiten.

Ein Schlauch mit vorgegebenen Maßen, Formen und Biegungen, der als Bauteil für ein bestimmtes Gerät vorgesehen ist, wird Formschlauch genannt.

Maße[Bearbeiten]

Vergleichbar wie bei Rohren werden bei Schläuchen Maßangaben verwendet, um den Innendurchmesser anzugeben. Historisch bedingt sind dazu noch häufig Maße in Zoll anzutreffen, beispielsweise „½-Zoll-Schlauch“. Die Normung von Durchmessern erfolgte in der ersten Hälfte des 18. Jahrhunderts im Zuge der Industriellen Revolution vor allem in England, das das Zollmaß verwandte. Erst 1875 einigten sich wichtige europäische Länder auf die Meterkonvention. Ebenso wie bei Bildschirmdiagonalen und Fahrzeugreifen ist das Zoll auch bei Schlauchgrößenangaben umgangssprachlich noch stark verbreitet. Korrekt ist die Angabe der Nennweite nach EN ISO 6708 durch die Bezeichnung DN (engl. Diameter Nominal) gefolgt von einer, ungefähr dem Innendurchmesser in Millimeter entsprechenden, dimensionslosen Zahl. Für den Haushaltsgebrauch (Gartenschlauch, etc.) ist es hinreichend genau, diese DN-Zahl als ungefähres Maß in Millimetern anzunehmen.

Zoll EN ISO DN ungefähres
Maß in
Millimetern
Innendurchmesser
¼ DN 6 6,3
½ DN 12 12,7
¾ DN 19 19
1 DN 25 25,4
DN 32 31,7
DN 38 38,1
2 DN 50 50,8

Zusätzlich zum Innendurchmesser kann für jeden Schlauch auch der Außendurchmesser (OD = Outside Diameter), die Wandstärke und die Länge angegeben sein. Die Bezeichnung DN 6-15 kann beispielsweise bedeuten, dass der Schlauch einen Nenndurchmesser (Innendurchmesser) von 6 (etwa 6 mm) und eine Länge von 15 Metern hat.

Materialien[Bearbeiten]

Schläuche können je nach Verwendungszweck aus verschiedenen Werkstoffen und aus Kombinationen daraus gefertigt werden:

Herstellung[Bearbeiten]

Schläuche werden auf viele verschiedene Arten hergestellt.

Es gibt grundsätzlich verschiedene Methoden, Schläuche zu extrudieren.

Bei der einen werden die Schläuche direkt mit einem Werkzeug hergestellt. Aus dem Extruder kommt der fertige Schlauch. Diese Schläuche sind in der Regel innen und außen glatt. Man spricht von Glattschläuchen. Pneumatikschläuche werden z. B. auf diese Weise hergestellt, aber auch viele Kunststofffolien, die erst als Blasfolienschläuche hergestellt und dann der Länge nach aufgeschnitten zur Folie werden. Viele auf diese Weise hergestellte Schläuche sind mit einer Gewebeinlage verstärkt.

Bei einer anderen Technik wird nicht der komplette Schlauch extrudiert, sondern ein Endlosprofil, das dann wendelförmig aufgewickelt und entlang der Kante verschweißt wird. Diese Schläuche sind innen und außen oft mehr oder weniger gewellt, je nach Profilform. Oft werden sie durch Gewebeeinlagen, Draht- oder Kunststoffwendel verstärkt.

Eine weitere Möglichkeit der Schlauchfertigung ist die Extrusion auf einen Dorn. Das kann ein flexibler Kunststoffdorn oder ein starrer Metalldorn sein. Bei der Fertigung auf einem Metalldorn ist man in der Länge des zu fertigenden Schlauches begrenzt, da ein solcher Dorn auch wieder entfernt werden muss. Bei der Herstellung mittels flexibler Dorne sind auch größere Längen möglich. Das Entfernen der Dorne ist dann der letzte Arbeitsschritt in der Herstellung. In manchen Bereichen werden diese Dorne auch erst nach der Extrusion eingeschoben. Die Dorne begrenzen zudem den Innendurchmesser des Schlauches.

Bei Kunststoffschläuchen ist das Verschweißen meist ein Schritt in der Herstellung. Bei extrudierten Schläuchen wird das extrudierte Profil zu einem Schlauch verschweißt, siehe oben. Bei Folienschläuchen werden bereits vorgefertigte Kunststofffolien (Breite im Zentimeterbereich) wendelförmig aufgewickelt und überlappend verschweißt. Meist werden diese Schläuche mit einer Stahl- oder Kunststoffwendel verstärkt.

Eine oder mehrere Lagen Material werden hier zu einem Schlauch vulkanisiert. Die Schläuche bestehen aus einer Seele (Innenlage) mit den benötigten Eigenschaften, einem Trägermaterial darüber und einer weiteren Schicht auf der Außenseite als mechanischem Schutz. Je nach Anforderung können Aufbau und Zusammensetzung stark variieren. Durch geeignete Materialien kann man so Schläuche für fast alle Ansprüche herstellen. Die Schläuche werden meist erst auf einem Dorn gewickelt und dann vulkanisiert. Anschließend wird der Dorn wieder entfernt. Das Vulkanisieren kann aber auch bei einlagigen Produkten erforderlich werden, wenn der ausgewählte Werkstoff vernetzt werden muss um definierte Eigenschaften oder Beständigkeiten zu erhalten.

Die Materialien werden wendelförmig oder der Länge nach zu einem Schlauch vernäht.

  • Verklemmen

Meist werden dünne endlose Gewebestreifen in einem U-Profil aus Metall wendelförmig zu einem Schlauch verklemmt. Das U-Profil wird auch als Klemmprofil bezeichnet. Daher der Begriff Klemmprofilschlauch oder CP-Schlauch (Clamp Profile).

  • Wickeln

Es werden mehrere Lagen Material auf einem Dorn aufgewickelt. Durch Überlappung und Kombination der Materiallagen und Verklemmen dieser an den Enden erhält man nach Entfernung des Dorns einen Schlauch.

Anwendungsbeispiele[Bearbeiten]

Feuerwehrschlauch

Schon in der Antike wurden Vorräte in flexiblen Behältern aus Leder oder Tierdärmen aufbewahrt, die als Schläuche bezeichnet wurden (Beispiel: Weinschlauch). Einige allgemeine moderne Anwendungen:

Anwendung Materialien
Gartenschlauch Kunststoff, Gummi, Kunstfasern
Schwitzschlauch (Bewässerung) Recyclingprodukt aus Altreifen
Isolierung für elektrische Leitungen Kunststoff, Gummi
Sanitärarmaturen Metall, Gummi, Kunststoff
Wärmedämmung für Heizungsrohre Kunststoff
Hydraulikanlagen Metallgeflechte, Garngeflechte bei Dehnschläuchen, Gummi
Betonpumpen Metall, Gummi, Kunststoff
Gasanlagen Gummi, Naturfasern, Kunststoff
Gasabsaugung Naturfasern, Kunststoff, Gewebe
Schüttguttransport Gummi, Kunststoff, Metall
Feuerwehr Gummi, Kunstfasern, Naturfasern, Metall (Saugschlauch)

Auch beim Auto und sonstigen Fahrzeugen sind Schläuche an vielen Stellen unverzichtbar. Beispiele:

  • Schlauchreifen
  • Scheibenwaschanlage
  • Luftansaugschlauch
  • Kühlwasserschlauch
  • Kraftstoffschlauch
  • Servolenkung
  • Bremsschlauch, Siehe auch: Stahlflexleitung
  • Kabelbaum
  • Luftvorwärmung
  • Heizung
  • Motorsteuerung (Unter-und Überdruckschläuche)

Physik[Bearbeiten]

Schläuche sind vielfachen mechanischen und thermischen, oft auch chemischen und elektrischen Beanspruchungen ausgesetzt. In Hydraulikanlagen (wozu auch die Bremsanlage beim Auto gehört) übertragen sie hohe Drücke, in Feuerwehrsaugschläuchen herrscht starker Unterdruck. Kühlwasserschläuche werden durch pulsierende Druckschwankungen, Temperaturen über 100 °C und chemische Zusätze belastet, Öl- und Hydraulikschläuche durch aggressive Bestandteile der Öle. Luftansaugschläuche können bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten stark abkühlen. Beim Einsatz in der pneumatischen Förderung müssen Schläuche starken Verschleiß aushalten.

Bei all diesen Belastungen müssen Schläuche flexibel bleiben, dürfen sich nicht zusammenziehen oder ausdehnen, nicht verspröden oder erweichen und müssen resistent gegen chemische Einflüsse sein.

Der Durchmesser eines Schlauches beeinflusst nur die Durchflussmenge; nicht jedoch den Druck. Letzterer nimmt bei fließendem Medium mit zunehmender Länge des Schlauches ab.

Mathematik[Bearbeiten]

Topologisch gesehen sind Schläuche Hohlzylinder, egal wie sie verlegt oder vorgeformt werden oder welche Querschnittsform sie haben. Luftschläuche in Fahrzeugreifen sind aus dieser Sicht Tori.

Eine der wichtigsten physikalischen Größen eines Schlauches ist der sogenannte Druckverlust. Bei jeder Förderung durch einen Schlauch entstehen Reibungsverluste, die bei der Auslegung berücksichtigt werden müssen.

Diese Reibungsverluste sind abhängig vom Fördergut, dem Schlauchdurchmesser, der Fördergeschwindigkeit, der Oberflächenbeschaffenheit der Schlauchwand, und sehr stark von der Verlegungsform. Ein gerade verlegter Schlauch erzeugt einen erheblich geringeren Druckverlust als einer, der in vielen Bögen verlegt ist.

Bei einseitig offenen Schläuchen wirkt auf den Schlauch nur der Druckverlust. Er ist dann fast unabhängig vom Druck, den das Fördergerät (z. B. eine Pumpe) erzeugen kann.

Siehe auch[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]