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Aufblasbares Element
Die Erfindung bezieht sich auf aufblasbare Elemente, die zur Errichtung von Gerüsten, Rahmenkonstruktionen oder auch - durch Nebeneinanderfügen - zur Herstellung vollwandiger Konstruktionen verwendet werden können. Solche aufblasbare Elemente können auch in zeltartigen Konstruktionen, die leicht transportabel und aufstellbar sein sollen, verwendet werden.
Bisher wurden aufblasbare Elemente verwendet, die nach dem Aufblasen eine gestreckte Form einnahmen, und die dann mittels verschiedenartiger Hilfseinrichtungen, z. B. durch Spannseile in andere Formen gebracht wurden. Diese Methode besitzt jedoch etliche Nachteile : schwierige Montage, schlechtes Aussehen und Unsicherheit. Es wurden auch schon aus zwei übereinandergelegten Teilen bestehende Elemente bekannt, welche Teile verschiedene Längseigenschaften besassen, so dass sich das aufgeblasene Element wölbte. Auch diese Art erwies sich als in der Praxis unbrauchbar, so dass sie sich nicht durchsetzen konnte.
Manche Elemente, z. B. die in der USA-PatentschriftNr. 3, 332, 177 beschriebenen, bestehen aus Folien thermoplastischen Materials mit verschiedener Dicke und haben keine Bewehrung.
Mangels eines ausreichenden mechanischen Widerstandes, können diese Elemente nur in leichten und kleinen Konstruktionen verwendet werden und sie können nur mit geringem Druck aufgeblasen werden, so dass sie nicht genügend steif gemacht werden können. Auch sind thermoplastische Materialien nur gering elastisch dehnbar, so dass sich beim Aufblasen solcher Elemente meist eine bleibende Dehnung einstellt. Weil man schliesslich Folien stark abweichender Stärke nicht zusammenfügen kann, ist es unmöglich, bestimmte Formen, wie z. B. schwach gekrümmte Bögen, herzustellen.
Aus der USA-Patentschrift Nr. 2,743, 510 bekanntgewordene Elemente sind aus zwei Teilen gekreuztem Gummituch hergestellt, von denen ein Teil gegenüber dem andern eine unterschiedliche Längsdehnung aufweist. Das Tuch besteht aus Polyamid-Nylon, jedoch wird das Polyamid zu einem Teil bearbeitet, um sich nur wenig oder gar nicht zu dehnen, während es zu einem andern Teil unbearbeitet bleibt.
Bei diesem Elemententyp werden Unterschiede in der Dehnungsfähigkeit durch Bearbeitung oder Nichtbearbeitung des Polyamides herbeigeführt. Um solche Elemente zu wölben, muss man sie stark aufblasen, wodurch wieder starke Tücher erforderlich sind, und weil der Unterschied immer der gleiche ist, so haben für einen bestimmten Aufblasdruck alle Elemente einen bestimmten Durchmesser und damit die gleiche Krümmung, so dass man nicht beliebige Formen herstellen kann. Weiters ergibt sich die Dehnung eines gekreuzten Tuches nicht nur aus der Verlängerung der einzelnen Fäden, sondern auch aus der Verformung der aus den sich kreuzenden Fäden gebildeten Maschen.
Da ausserdem diese Tücher nur einfach gummiert sind, und somit die Kett- und Schussfäden nicht durch Gummi getrennt
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sind, besteht keine Elastizität, die die Fäden in ihre ursprüngliche Lage zurückbringen würde. Dies hat eine dauernde Dehnung zur Folge und damit eine dauernde Verformung der Elemente, die umso grösser ist, da das nichtbearbeitete Nylon bekanntlich ein fliessendes Material ist, bei dem Dehnungen blei- bend und nicht elastisch sind.
Die Erfindung betrifft aufblasbare, sich während des Aufblasens krümmende Elemente, die eben- falls aus mindestens zwei verschiedene Dehnungscharakteristiken aufweisenden, elastischen Teilen bestehen, die aber gegenüber bekannten Elementen grosse Vorteile bieten, vor allem den, dass sie keine oder nur unbedeutende bleibende Deformationen aufweisen, dass sie durch einen bestimmten
Druck und einen bestimmten Durchmesser jede beliebige Krümmung annehmen können, und dass sie, aufgeblasen eine hohe Steifigkeit und mechanische Festigkeit aufweisen.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Teile mit mindestens zwei von zueinander parallelen Fäden gebildeten, übereinander gelegten und bezüglich der Längsrichtung symmetrisch ge- kreuzten Bahnen bewehrt sind, wobei die Bahnen des einen Teiles in einem andern Winkel zur Längsrichtung als die Bahnen des andern Teiles angeordnet sind.
Bisher wurden aufblasbare Elementemit Bezug auf die Herstellung von Konstruktionen oder Unter- stützen beschrieben, aber es ist zu bemerken, dass sie ein viel weiteres Anwendungsgebiet besitzen, z. B. zur Unterstützung von Brücken oder Tunnels während ihres Baues, oder auch für Werbezwecke, bzw. für dekorative Zwecke schlechthin.
Gemäss der Erfindung ist jeder Teil des aufblasbaren Elementes, die aus gasdichtem, elastischem
Material, wie Gummi bestehen, mit mindestens zwei Lagen"Cordtuch"verstärkt, welche Lagen über- einanderliegen und sich, bezogen auf die Längsrichtung, kreuzen, wobei der Winkel, unter dem die Lagen der Bewehrung des einen Teiles des aufblasbaren Elementes bezüglich der Längsrichtung ange- ordnet sind, verschieden ist vom entsprechenden Winkel der Bewehrung des andern Teiles. Unter dem Begriff"Cordtuch"ist eine Anordnung von Fäden, Seilen, Zwirnen u. dgl. zu verstehen, die parallel zu einander in ein elastisches Material eingebettet sind. Diese Tücher sind in der Gummiindustrie wohl bekannt. Die Fäden, Seile oder Zwirne usw. können aus natürlichen, künstlichen, sowie aus metallischen Stoffen wie auch aus Glas bestehen.
In einem Teil des aufblasbaren Elementes ist ein Cordtuch so angeordnet, dass seine Fäden usw. mit der Längsrichtung einen Winkel a einschliessen, und ihm ein weiteres Cordtuch überlagert ist, dessen Aufbauteile einen Winkel - a mit der Längsrichtung einschliessen.
Im andem Teil des aufblasbaren Elementes sind ebenfalls zwei übereinanderliegende Cordtücher vorgesehen, jedoch unter Winkeln b, die vom Winkel a abweichen.
In der Folge wird von den Winkeln a und b als von den Lagewinkeln der Cordtücher gesprochen, wobei festzuhalten ist, dass jeder Cordtuchlage mit einem Lagewinkel a oder b, eine Cordtuchlage mit Winkeln-a, bzw.--b überlagert ist.
Auf diese Weise sind in den einzelnen Teilen Netze ausgebildet, deren Diagonalen parallel, bzw. quer zur Längsrichtung des Teiles verlaufen. Diese Netze sind in ein elastisches Material eingebettet, und sind unter Krafteinwirkung deformierbar, nehmen aber ihre ursprüngliche Form wieder ein, wenn die Krafteinwirkung schwindet.
Wird ein aus diesen Teilen aufgebautes aufblasbares Element aufgeblasen, so bewirkt der Innendruck unterschiedliche Dehnungen der Einzelteile und damit eine Wölbung dieses Elementes. Im übrigen sind die Längenänderungen der Teile abhängig von den Winkeln a und b, während die Krümmung des gewölbten Elementes von der Differenz a - b abhängig ist.
Es ist bekannt, dass in einem aufgeblasenen Rohr mit einer schraubenförmigen Armierung, die theoretische Gleichgewichtslage dieser Armierung einem Winkel von 54044'mit der Längsrichtung entspricht. Es ist daher zweckmässig, den Winkel a kleiner als 550 und den Winkelb grösser als 55 zu wählen, so dass sich der eine der Elemententeile verlängert, während sich der andere verkürzt.
Die Längenänderung der Teile und damit die Krümmung hängen, wie bekannt, von den Eigenschaften des elastischen Materials, in das die Bewehrungen der Cordtücher eingebettet sind, von der Dicke und den Eigenschaften des Materials, das die beiden Tücher verbindet, ab.
An Hand der Zeichnungen werden nun Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Es zeigen : Fig. l einen Querschnitt durch die beiden Teile eines erfindungsgemässen Elementes vor dem Zusammenbau, Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf die Bewehrung der Teile, Fig. 3 und 4 den Zusammenbau der Teile, Fig. 5 ein aufgeblasenes Element nach der Erfindung, Fig. 6 einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform, die sich aus einer andem Zusammenbauweise der Teile nach Fig. l er-
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gibt, Fig. 7 eine weitere Zusammenbauweise der Teile nach Fig. l und Fig. 8 eine andere Ansicht des Elementes nach Fig. 6.
Die Teile A und B sind Gummiplatten, die mit je zwei Lagen-la, 2a bzw. Ib, aus Cordtuch bewehrt sind. Jede Cordtuchlage beinhaltet Drähte --3--, die zueinander parallel sind und in ein ela-
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--3-- der Lagen --la, 2a und lb, 2b-- tragenzeichnung --31a, 32a und 31b, 32b--.
Indiesem Ausführungsbeispiel sind die Cordtücher des Teiles A unter und die des Teiles B un- ter 750 angeordnet. Das heisst, die Drähte --31a-- bilden mit der Längsrichtung --L1 L2-- den Winkel a = 35 , und die Drähte --32a-- den Winkel -a = -350 mit dieser Richtung. Ähnlichesgilt fürdie Drähte --31b und 32b--, die die Winkel 750 bzw. -750 bilden. Alle diese Drähte bilden somit in das elastische Material eingebettete Netze.
Durch Kalt- oder Warmkleben, oder in anderer Weise werden nun die beiden Teile A und B wie in Fig. 3 und 4 dargestellt, zu einem an den Enden verschlossenen Rohr zusammengefügt, d. h. zu einem eingeschlossenen Raum.
Wenn man nun diesen Raum mit einem Gas, z. B. Luft füllt, wozu Ventile --4-- vorgesehen sind, und wenn man den Druck steigert, werden die Drähte-Sla und 32a-in ihre Gleichgewichtslage, d. i.
540441 gebracht. Die Netzmaschen flachen sich ab, so dass der vorher bestehende Winkel a = 350 grö- sser wird. Der Teil A verkürzt sich also.
Die Drähte --31b und 32b-- sind ebenfalls in der theoretischen Gleichgewichtslage festgelegt, jedoch die von ihnen gebildeten Netzmaschen verlängern sich so, dass der Winkel b der zunächst 750 betrug sich vermindert. Der Teil B verlängert sich also.
Die Längenänderungen der Netzmaschen zufolge der Änderungen der Orientierung der Bewehrungselemente sind also die Ursache für die Wölbung nach einem Kreisbogen des in Fig. 5 dargestellten Ele-
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<tb> --3-- <SEP> ausDruck <SEP> Radius <SEP> Einsenkung <SEP> für <SEP> eine <SEP> Last
<tb> 9/cd <SEP> m <SEP> von <SEP> 100 <SEP> kg, <SEP> in <SEP> mm
<tb> 240 <SEP> 3, <SEP> 25 <SEP> 300
<tb> 300 <SEP> 3, <SEP> 00 <SEP> 225
<tb> 350 <SEP> 2,70 <SEP> 200
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den der Elemente zylindrische Hülsen aus Metall mit einseitigem Boden anzubringen. Diese Hülsen können auch zum gegenseitigen Verbinden der Elemente dienen.
In den Beispielen nach den Fig. 6 bis 8 sind die Elemente A und B wie vorstehend geschildert ausgeführt, jedoch sind ihre Ränder miteinander verbunden, so dass sich zwei Hohlräume --5 und 6-- er- geben. Beide werden mit Luft gefüllt (Ventile --7 und 8--). Es können zwischen beiden auch Verbindungsöffnungen vorgesehen sein.
Im nicht aufgeblasenen Zustand stellen sich die erfindungsgemässen Elemente als weiche Bänder dar, die leicht gefaltet und gelagert werden können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Aufblasbares, sich während des Aufblasens krümmendes Element, bestehend aus mindestens zwei verschiedene Dehnungscharakteristiken aufweisenden, elastischen Teilen, d a du rc h g e kenn - zeichnet, dass diese Teile (A und B) mit mindestens zwei von zueinander parallelen Fäden (3) gebildeten, übereinandergelegten und bezüglich der Längsrichtung symmetrisch gekreuzte Bahnen (la und lb bzw. 2a und 2b) bewehrt sind, wobei die Bahnen des einen Teiles (A) in einem andern Winkel zur Längsrichtung als die Bahnen des andem Teiles (B) angeordnet sind.