Was bei der Auswahl industrieller Schläuche zu beachten ist

Ordnungsgemäß spezifizierte industrielle Schläuche spielen eine wichtige Rolle für den sicheren und zuverlässigen Betrieb von Fluidsystemen. Unpassende Schläuche können die Leistungsfähigkeit der Prozesse beeinträchtigen, die Sicherheit von Mitarbeitenden gefährden und zu Umsatzeinbußen führen.

Diese Probleme machen sich jedoch meist erst dann bemerkbar, wenn es bereits zu spät ist. Daher ist es umso wichtiger, beim Austausch von Schläuchen auf die richtigen Spezifikationen zu achten. Wenn in einer bestimmten Anwendung ein Schlauch schneller als vermutet Probleme verursacht und ausfällt, sollte dieser nicht durch einen identischen Schlauch ersetzt werden.

Sicherlich lässt sich aber auch ein Schlauch mit einer längeren Lebensdauer finden, der höhere Sicherheit und Zuverlässigkeit verspricht.

Die Auswahl ist entscheidend

Bei der Auswahl des richtigen Schlauchs dürfen Ingenieure nicht nur auf den Preis achten, sondern müssen verstehen, welche potenziellen Effekte der Schlauch auf den Systembetrieb haben kann. Hierbei müssen Anwendungsparameter wie Temperatur, chemische Kompatibilität und Spülbarkeit sowie Druck- und Durchflussanforderungen berücksichtigt werden, um die Eignung des Schlauchs zu ermitteln. Auch die Leistung des Schlauchs in vorherigen Anwendungen kann wichtige Rückschlüsse über seine Leistung in anspruchsvollen Szenarien und Umgebungen liefern.

Welcher Innenschlauch ist der richtige?

Von den vielen Faktoren, die bei der Schlauchauslegung zu beachten sind, zählt der Innenschlauch – also die innerste Schicht eines industriellen Schlauchs – zu den wichtigsten Punkten. Hierbei muss vor allem auch die Kompatibilität des Schlauchs mit den Prozess- und Systemmedien berücksichtigt werden. In diesem Artikel wird auf unterschiedliche Werkstoffe und den Aufbau von Innenschläuchen eingegangen. Außerdem geht es um die Auswahl von geeigneten Ersatzschläuchen für spezielle Anwendungen.

Bei der Auswahl von Innenschlauchwerkstoffen sollten einige Punkte beachtet werden:

• Ist der Innenschlauchwerkstoff gegenüber dem Prozessmedium chemisch beständig? Wie anfällig ist der Werkstoff für Korrosion und Verschleiß?
• Hält der Innenschlauchwerkstoff den Temperaturen des Prozessmediums stand?
• Trägt der Innenschlauchwerkstoff zur Vermeidung von Permeation und Adsorption bei? (Je nach Anwendung spielen Permeation beziehungsweise Adsorption möglicherweise keine Rolle.)
• Hält der Innenschlauchwerkstoff Ihren Systemreinigungsverfahren stand? Hierbei sind Faktoren wie Temperatur und Druck sowie die Beständigkeit des Werkstoffs gegenüber den eingesetzten Löse- und Reinigungsmitteln zu berücksichtigen.

All diese Informationen finden Sie zum Beispiel in Produktkatalogen oder erhalten Sie auf Nachfrage vom Hersteller.

Verschiedene Arten von Innenschläuchen

Bei der Auswahl von Ersatzschläuchen ist es wichtig, die Stärken und Schwächen der unterschiedlichen Innenschläuche genau zu kennen. Durch die Auswahl des richtigen Innenschlauchs für die spezifische Anwendung wird sicherstellt, dass der Schlauch während seiner gesamten Lebensdauer ordnungsgemäß funktioniert.

Als Leitfaden für die Auswahl haben wir hier die häufigsten Arten von Innenschläuchen noch einmal zusammengefasst:

Metall

Vorteile: Für die allgemeinen Anforderungen von Fluidsystemen sind Metallinnenschläuche (Abbildung 1) – meist aus Edelstahl 316L – nach wie vor der Standard. Sie sind in der Regel für Temperaturen zwischen 163 und 454 °C ausgelegt und eignen sich daher besonders gut für Anwendungen mit extremen Temperaturen. Flexible Metallschläuche eignen sich auch perfekt dafür, um eine Permeation oder Adsorption des Prozessmediums zu vermeiden.

Nachteile: Beim Einsatz von extrem ätzenden oder säurehaltigen Medien sind Metalle sehr korrosionsanfällig. Darüber hinaus neigen sie eher zu Materialermüdung und eignen sich daher nicht für Anwendungen mit kontinuierlichen Bewegungen und Vibrationen.

Silikon

Vorteile: Aufgrund ihrer Flexibilität und Reinheit werden Innenschläuche aus Silikon häufig in Hygieneanwendungen als bevorzugter Werkstoff eingesetzt. Unter normalen Umständen sind sie für Temperaturbereiche zwischen 18 und 260 °C geeignet.

Nachteile: Der größte Nachteil von Silikoninnenschläuchen besteht darin, dass Silikon stark absorbierend ist, weswegen leicht Verunreinigungen entstehen können. Jegliche absorbierte Fluide können in andere beförderte Fluide gelangen und diese verunreinigen. Selbst bei einer Sterilisierung der Silikoninnenschläuche lässt sich das absorbierte Fluid nicht vollständig entfernen. Hinzu kommt, dass es bei der üblicherweise verwendeten Methode der Dampfreinigung auch zu einer Beschädigung des Werkstoffs kommen kann. Silikon verfügt außerdem über eine eingeschränkte chemische Kompatibilität und kann daher nicht zusammen mit häufig verwendeten Lösemitteln eingesetzt werden. Beim Einsatz unter hohen Temperaturen kann es bei Silikoninnenschläuchen zudem zu frühzeitigen Ausfällen kommen, weil dadurch die Schlauchstruktur geschwächt wird und sich mit der Zeit auflöst.

Fluorpolymere

Vorteile: Innenschläuche aus Fluorpolymeren (Abbildung 2) kommen in Hygieneanwendungen immer häufiger als Alternative für Silikon zum Einsatz. Zu den gängigsten Fluorpolymeren zählen PTFE (Polytetrafluorethylen), PFA (Perfluoralkoxy-Polymer) und FEP (Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer), die bei Temperaturen zwischen 18 und 232 °C eingesetzt werden können. Ähnlich wie Innenschläuche aus Metall zeichnen sich Fluorpolymerinnenschläuche durch eine niedrige Adsorptionsrate aus, sind leicht zu reinigen und alterungsbeständig. Sie halten außerdem einer wiederholten Dampfreinigung problemlos stand und sind die chemisch inertesten Innenschläuche auf dem Markt.

Dank neuer Technologien sind Fluorpolymerinnenschläuche fast so flexibel wie Silikon. Mittels Verbundtechnologien und integrierten Glasfasergeflechten kann die Flexibilität zusätzlich gesteigert werden. Dabei wird kein Klebstoff eingesetzt, der in die Wand des Innenschlauchs eindringen und später den Prozess verunreinigen könnte.

Nachteile: In Innenschläuchen aus Fluorpolymer kommt es häufiger zu einer statischen Aufladung und Funkenbildung durch das transportierte Fluid. Dies kann den Schlauch beschädigen und ein Sicherheitsrisiko für Bediener darstellen. Das Problem kann mithilfe eines Innenschlauchs mit Kohlenstoffversatz umgangen werden. So werden elektrostatische Ladungen durch den Endanschluss des Schlauchs abgeleitet. Fluorpolymere zeichnen sich zwar durch eine niedrige Adsorptionsrate aus, sind aber immer noch absorbierender als Innenschläuche aus Metall. Wenn Permeation im jeweiligen Prozess zu einem Problem werden könnte, sollte die Wahl stattdessen also auf Metallinnenschläuche fallen.

Thermoplaste (wie Nylon)

Vorteile: In Hydraulikanwendungen kommen häufig Innenschläuche aus Thermoplasten (Nylon) (Abbildung 3) zum Einsatz, da sie für Temperaturbereiche zwischen 4 und 93 °C geeignet sind. Diese Art der Innenschläuche wird gern für allgemeine Zwecke eingesetzt, da sie kostengünstiger sind und außerdem Druckstößen besser standhalten als Metall- oder Fluorpolymerinnenschläuche.

Nachteile: Prozessmedien können Nyloninnenschläuche sehr viel einfacher durchdringen, da sie weich und porös sind. Im Vergleich zu anderen Materialien sind Thermoplaste außerdem nicht so beständig gegenüber hohen Temperaturen.

Gummi

Vorteile: Ähnlich wie Innenschläuche aus Thermoplasten zeichnen sich auch Innenschläuche aus Gummi (Abbildung 4) durch ihre Wirtschaftlichkeit und ein ähnliches Temperaturprofil aus. Sie können Quetschungen ohne dauerhafte Beschädigungen überstehen und können nahezu ohne Spezialausrüstung gefertigt werden. Auch was den Durchmesser von bis zu zwei Zoll betrifft, sind sie im Vergleich zu den anderen hier aufgeführten Werkstoffen die klaren Gewinner.

Nachteile: Innenschläuche aus Gummi können nicht in Hochdruckanwendungen eingesetzt werden und verschleißen schneller als anderen Werkstoffe.

Aufbau des Innenschlauchs

Neben der Auswahl des geeigneten Werkstoffs für den Innenschlauch muss auch berücksichtigt werden, ob die Schlauchwände glatt (und damit fest) oder gewellt sein sollen (für mehr Flexibilität im Innenschlauch). Hierbei spielen die Anforderungen an Flexibilität, Druck, Durchfluss und Spülbarkeit eine wichtige Rolle.

Glatte Oberfläche

Vorteile: Wie die Bezeichnung schon vermuten lässt, weisen Innenschläuche mit glatter Oberfläche (Abbildung 5) keine Furchen auf. Diese Art der Ausführung ist bei allen Innenschlauchwerkstoffen verfügbar, mit Ausnahme von Metallinnenschläuchen. Innenschläuche mit glatter Oberfläche eignen sich hervorragend, wenn eine präzise Durchflusskontrolle und eine gute Spülbarkeit besonders wichtig für Ihre spezifische Anwendung sind.

Nachteile: Der größte Nachteil von Innenschläuchen mit glatten Innenwänden besteht darin, dass die Schläuche besonders bei größerem Durchmesser leicht abknicken. Durch eine Verstärkung kann diesem Problem oft vorgebeugt werden.

Gewellte Oberfläche

Vorteile: Bei gewellten Innenwänden wird durch die Oberflächenbeschaffenheit sichergestellt, dass der Schlauch ohne Abknicken gebogen werden kann. Normalerweise weisen nur Innenschläuche aus Metall und Fluorpolymeren solche Innenwände auf.

Es gibt zwei Arten von gewellten Innenschläuchen – spiralförmig (Abbildung 6a) und ringförmig (Abbildung 6b). Die spiralförmige Ausführung wird insbesondere bei Fluorpolymerinnenschläuchen verwendet und ist eine Wellung, die sich als Spirale über die gesamte Länge des Schlauchs zieht. Damit wird der Durchfluss stromabwärts optimiert und eine optimale Spülbarkeit und Flexibilität gewährleistet. Die ringförmige Ausführung wird in der Regel bei Metallinnenschläuchen verwendet und besteht aus mehreren miteinander verbundenen Ringen mit tiefen Wellungen für maximale Flexibilität.

Nachteile: Flexible Metallschläuche sind nicht nur kostenintensiver als andere Arten von Innenschläuchen, sondern eignen sich zudem auch nicht für Anwendungen mit kontinuierlichen Bewegungen und Vibrationen, da sie unter diesen Umständen anfälliger für Materialermüdung sind.