Schlauch

Schlauch mit Kupplung.jpg Schlauch bezeichnet eine flexible Leitung zur Förderung fester, flüssiger und gasförmiger Stoffe. Wird ein Schlauch mit Kupplungen versehen, spricht man von Schlauchleitung.

Verwendung

In nahezu allen Bereichen des täglichen Lebens und der Technik sind Schläuche in vielfältigen Varianten anzutreffen. Sie dienen als Schlauchleitungen dem 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.

Materialien

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

Naturkautschuk (Gummi)
Synthetische Kautschuke (z.B. EPDM, NBR, SBR)
Kunststoffe (z.B. PVC, PUR - Polyurethan, PA - Polyamid, PE - Polyethylen)
Glasfasern
Metalle (Anmerkung: reine Metallschläuche werden manchmal auch als flexible Rohre bezeichnet)
Pflanzenfasern
tierische Rohstoffe
technische Gewebe

Herstellung

Schläuche werden auf viele verschiedene Arten hergestellt.

Extrusion

Es gibt grundsätzlich 2 Methoden, Schläuche zu extrudieren.

Bei der einen werden die Schläuche direkt mit einem Werkzeug hergestellt. Es kommt der fertige Schlauch aus dem Extruder. 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 Kunststoffolien, 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 spiralförmig aufgewickelt und entlang der Kante verschweißt wird. Diese Schläuche sind innen und außen oft mehr oder weniger gewellt, je nach Profilform. Oft werden diese Schläuche durch Gewebeeinlagen, Drahtspiralen oder Kunststoffspiralen verstärkt.

Verschweißen

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 Kunststoffolien (Breite im Zentimeterbereich) spiralförmig aufgewickelt und überlappend verschweißt. Meist werden diese Schläuche mit einer Stahl- oder Kunststoffspirale verstärkt.

Vulkanisierung

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 die Auswahl der 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.

Vernähen

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

Verklemmen

Meist werden dünne endlose Gewebestreifen in einem U-Profil aus Metall spiralförmig zu einem Schlauch verklemmt.

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

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

Anwendung	Materialien
Gartenschlauch	Kunststoff, Gummi, Kunstfasern
Isolierung für elektrische Leitungen	Kunststoff, Gummi
Sanitärarmaturen	Metall, Gummi, Kunststoff
Wärmedämmung für Heizungsrohre	Kunststoff
Hydraulikanlagen	Metall, 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
Servolenkung
Bremsschlauch
Kabelbaum
Luftvorwärmung
Heizung
Motorsteuerung (Unter-und Überdruckschläuche)

Physik

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 mit zunehmender Länge des Schlauches ab.

Mathematik

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

Eine der wichtigsten mathematischen 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.

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