Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Wickelkörpern zylindrischen, ovalen oder elliptischen Querschnitts
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Wickelkörpern zylindrischen, ovalen oder elliptischen Querschnitts und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Zur Herstellung guter und in jeder Beziehung einwandfreier Laminate ist in erster Linie eine gleichmässige Glas- und Harzverteilung bei unbedingter Vermeidung von Lunkerstellen, Nestbildungen und Luftblasenanreicherung Voraussetzung. Diese Forderungen werden besonders bei Rohren und Behältern verlangt, die optimalen, mechanischen und auch elektrischen Anforderungen unterworfen sind.
Zwecks Erzielung dieser Voraussetzungen ist eine unbedingt gleichbleibende Fadenspannung und die gleichmässige Benetzung aller Filamente auch bei grossen Abzugsgeschwindigkeiten der Rovings erforderlich.
Hierzu gehört in erster Linie eine flächenförmige Ausrichtung der Rovings bereits vor Beginn der Harzbenetzung bis zur Auflage auf den Wickelkörper.
Nach dem Stand der einschlägigen Technik werden diese Voraussetzungen bisher nicht bzw. nicht ausreichend erfüllt. Bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art ist sowohl die Führung der Rovings als auch die am Ende entstehende, meist runde Strangbildung von Nachteil. Die Deckung auf dem Wickelkörper ist fehlerhaft; der Materialverbrauch ist grösser.
Auch bewirkt eine auf den Spulenaufnahmen angeordnete und auf die Spulen direkt wirkende Bremse keinen Ausgleich bei der zwangläufigen Veränderung des Spulendurchmessers. Die fehlende Regulierung für die auftretenden Zugspannungsänderungen, besonders durch das Wachsen des Wickelkörpers, bewirkt, dass vorwiegend die unteren Schichten der harzgetränkten Rovings gedrückt und das Harz herausgequetscht wird, was eine Harzverarmung in den Innenlagen zur Folge hat. Auch hat man bisher nicht berücksichtigt, die Führung der Rovings während des Aufspulprozesses dem Wickelwinkel automatisch anzupassen. Es ist ausserdem von ausschlaggebender Wichtigkeit, dass die Rovings
2 vor ihrer Harzbenetzung durch eine intensive Vortrocknung so entfeuchtet werden, dass eine erneute Kondensatbildung nicht mehr auftreten kann.
Diese ausreichende Vortrocknung der Rovings wurde kaum beachtet, die bisher mittels Heizplatten durchgeführt wurde, wobei die aus der Heizzone kommenden Rovings laufend wieder der Atmosphäre ausgesetzt wurden, wodurch einer nachteiligen Kondensatbildung Vorschub geleistet wurde. Ungenügende Luftblasenfreiheit der Rovings sowie des Harztränkbades wirken sich ebenfalls nachteilig aus.
Mit dem Verfahren gemäss der Erfindung und der Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens sollen diese aufgezeichneten Nachteile vermieden werden.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ausreichend vorgetrocknete und anschliessend flächenförmig gerichtete Rovings durch eine mit Walkeffekten erzielenden Mitteln versehene Harzbenetzungsanlage gezogen, vom überschüssigen Harz befreit und über heb- und senkbare Nutwalzenpaare sowie ein schwenkbares Endnutenwalzenpaar von oben und von unten auf einen drehbaren Dorn, sich gegenseitig überlappend aufgewickelt werden.
Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einem Ständer zur Aufnahme eines drehbaren Wickeldorns, eines Motorgetriebes und zweier parallel zum Wickeldorn angeordneter Führungsschienen, und mit einem an den Führungsschienen vorschiebbaren, Organe zur Bildung, Behandlung und Aufwicklung von Rovings aufweisenden Wickeltisch ist dadurch gekennzeichnet, dass ein mit einem Gebläse versehender Heiss luftb eh älter zur Aufnahme und Trocknung von Spulen mit ihren abgezogenen Rovings vorgesehen ist, dass ein Spreizorgan, Harzbenetzungsorgane und Harzabstreifer für die Rovings sowie Vakuumbehälter zur Entlüftung des zu verwendenden Harzes und der aufzuwickelnden Rovings vorgesehen sind, und dass die Vorrichtung Organe zur Überlappung und zur Wickelwinkeleinstellung der Rovings sowie Mittel zur Verstellung des Abstandes dieser Organe zum Wickelkörper besitzt.
Durch die flächenförmige Ausrichtung der Rovings, z. B. bei einem 60ends-Rovings auf eine Bandbreite von etwa W10 mm wird erreicht, dass ein Faden neben dem anderen liegt und somit eine einwandfreie und ausreichende Harzbenetzung erfolgen kann. Ohne dieses Ausrichten würde sich unbedingt ein Rundroving bilden, der nur eine periphere Benetzung zulassen würde, wobei der Kern an Harz verarmt bliebe und die Luftzufuhr in das Laminat gefördert würde.
Anstelle der vorbeschriebenen Querstromdüsen kann die Harzbenetzung auch auf die Art erfolgen, dass die Rovings zwischen zwei endlosen, flexiblen, wellenförmigen, durch die Zugwirkung oder einen Antrieb zu bewegenden Bändern hindurchgezogen werden, die unter der Einwirkung von Druckrollen stehen, um das in den durch die gewellten Bänder gebildeten Hohlräumen befindliche Harz abwechselnd zu komprimieren und wieder freizugeben, wobei die aufeinanderstossenden Erhöhungen der gewellten Bänder als Harzabstreifer wirksam werden. In beiden Fällen kann ein sogenanntes Walken der Rovings während der Harzbenetzung erzielt werden.
Es ist weiterhin bekannt, dass die Rovings im Zuge der Harzbenetzung eine erhebliche Menge feinst verteilter Luft einschleusen, was besonders bei der Herstellung elektrischer Isolationsrohre nachteilig ist.
Zur Erzielung eines möglichst luftfreien Laminats mit den besten Harz- und Glaswerten kann das Harz vor seinem Einsatz als Benetzungsmittel durch Passieren eines Vakuumbehälters ausreichend entlüftet und die benetzten Rovings unmittelbar vor dem Wickelprozess durch das Passieren weiterer Vakuumbehälter von restlichen Lufteinschüssen befreit werden.
Die beispielsweise ober- und unterhalb des Wickelkörpers vorgesehenen, feststehenden bombierten Nutwalzen können zwischen heb- und senkbaren Armpaaren angeordnet sein, um den Abstand von den Endnutwalzen bis zum Wickelkörper auch im Zuge des sich vergrössernden Durchmessers des letzteren immer gleichhalten zu können. Das letzte Nutwalzenpaar kann zu diesem Zweck in einem Führungsring schwenkbar angeordnet sein, um automatisch und/oder zwangsgelenkt einen immer gleichbleibenden Wickelwinkel beizubehalten. Beispielsweise können Erhöhungen und Vertiefungen der korrespondierenden Nutwalzenpaare zueinander versetzt vorgesehen sein, damit sich die Rovings vor und während des Aufwickelns auf den Wickelkörper gegenseitig überlappen, und somit eine gut abdeckende Rovingauflage erzielt wird.
Die Abzugsgeschwindigkeit der Rovings von den Spulen soll immer in Relation zur Harzbenetzung derselben stehen. So kann z. B. die Zugspannung der Rovings durch die Verlagerung der versetzt zueinander anzuordnenden Querstromdüsen verändert werden; so ist dieselbe z. B. bei geringen Abständen dieser Querstromdüsen grösser und bei weiteren Abständen derselben geringer.
Der Antrieb und die Steuerung des horizontal bewegbaren Wickeltisches sowie des drehbaren Wickelkörpers kann sowohl elektromechanisch wie auch vollautomatisch elektronisch erfolgen.
In der Zeichnung ist die erfindungsgemässe Vorrichtung beispielsweise dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 die Vorrichtung in einer Seitenansicht teilweise im Schnitt,
Fig. la die Querstromdüsen im Querschnitt,
Fig. 2 den Ablauf der Rovings von den Spulen durch die Harzbenetzungsvorrichtung sowie ihre Führung auf den Wickelkörper in der Draufsicht und
Fig. 3 die Harzbenetzung durch endlose, gewellte, flexible Bänder.
Nach der Zeichnung ist 1 der über das Gebläse la mit Heissluft zu beschickende Aufnahme- und Trocknungsbehälter für die etagenförmig angeordneten Spulen 2 mit den abgezogenen Rovings 2a. 3 ist eine Führungs- und Spreizwalze für diese Rovings, die anschlie ssend im Zuge ihrer Harzbenetzung über versetzt zueinander angeordnete, feststehende Querstromdüsen 4, 4a mit Harzaustrittsschlitzen x, xl gezogen werden.
Das zur Benetzung dienende Harz wird hierbei über die Leitung 4b in diese Düsen gepumpt. Das überschüssige Harz 7 wird in einer Wanne 6 aufgefangen und über Leitbleche 6a, 6b in den Vakuumbehälter 8, 9 geleitet, der mit einer Vakuumpumpe 10 ausgerüstet ist.
5 und 5a sind an sich bekannte drehbare Abquetschwalzen, zwischen denen die mit Harz angereicherten Rovings hindurchgezogen und vom überschüssigen Harz befreit werden. Bevor die Rovings 2a aufgewickelt werden, müssen sie feststehende, zwischen auf und ab beweglichen Armen 17, 17a, 1 6a gelagerten Nutwalzen 18, 18a, 18b, 19, 19a, 19b über- und unterlaufen, um am Ende dieser Nutwalzenstrecke die in dem Ring 17b schwenkbar gelagerten Endnutrollen 19, 19a zu passieren, welche nur einen geringen, etwa 5 mm betragenden Abstand von dem Wickelkörper 20 aufweisen. Die Vertiefungen und Erhöhungen der jeweils zugeordneten Nutwalzenpaare sind versetzt zueinander angeordnet, um eine deckungsintensive Überlappung der Rovings zu erzielen.
Die Verstellung der die Nutwalzen tragenden Armpaare 16a, 17 und 17a zum Wickelkörper hin oder von diesem hinweg erfolgt mittels des Spindeltriebes 16, 16b. 21 ist der in Drehung zu versetzende Dorn mit der aus den harzgesättigten Rovings bestehenden Wikkelauflage 20. 22, 22a sind Vakuumbehälter, die von den benetzten Rovings zwecks nochmaliger Harzentlüftung unmittelbar vor dem Wickelprozess durchlaufen werden. 15 ist die feststehende Plattform mit den Kraftübertragungsgliedern 14, 14a, auf welcher die gesamte Vorrichtung auf einer Platine 11, und zwar in den Rollenlagern 12, 12' horizontal beweglich angeordnet ist. Der Antrieb erfolgt über eine Zahnstange 13 bzw. über Ketten oder Keilwellen. M ist der Antriebsmotor für alle beweglichen Maschinenteile sowie den Dorn 21.
Nach Fig. 3 sind 23 und 24 gewellte, endlose, flexible, durch die Zugwirkung oder getrennt anzutreibende Bänder mit Andrückrollen 25, 26. Zwischen den in einem Harzbad liegenden gewellten Bändern werden die Rovings 2a hindurchgezogen und durch die Volumveränderungen der Hohlräume mit Harz benetzt wie auch vom überschüssigen Harz befreit.
Method and device for the production of bobbins with a cylindrical, oval or elliptical cross section
The invention relates to a method for the production of bobbins with a cylindrical, oval or elliptical cross section and a device for carrying out the method.
In order to produce good laminates that are flawless in every respect, an even distribution of glass and resin with absolute avoidance of voids, nest formation and accumulation of air bubbles is a prerequisite. These requirements are particularly required for pipes and containers that are subject to optimal mechanical and electrical requirements.
In order to achieve these prerequisites, it is essential that the thread tension remains constant and that all filaments are evenly wetted, even when the rovings are taken off at high speeds.
This primarily includes a two-dimensional alignment of the rovings before the start of the resin wetting until they are placed on the winding body.
According to the state of the art, these prerequisites have not yet been met or not met sufficiently. In the known devices of this type, both the guidance of the rovings and the mostly round strand formation that occurs at the end are disadvantageous. The coverage on the winding body is faulty; the material consumption is greater.
Also, a brake arranged on the reel mounts and acting directly on the reels does not compensate for the inevitable change in the reel diameter. The lack of regulation for the tensile stress changes that occur, especially due to the growth of the wound body, has the effect that predominantly the lower layers of the resin-soaked rovings are pressed and the resin is squeezed out, which results in resin depletion in the inner layers. Also, up to now no consideration has been given to automatically adapting the guidance of the rovings to the winding angle during the winding process. It is also very important that the rovings
2 before they are wetted with the resin, they must be dehumidified by intensive pre-drying in such a way that the formation of condensation again can no longer occur.
This sufficient pre-drying of the rovings, which was previously carried out by means of heating plates, was hardly taken into account, the rovings coming from the heating zone being continuously exposed to the atmosphere again, which promoted the disadvantageous formation of condensation. Insufficient freedom from air bubbles in the rovings and in the resin soaking bath also have a disadvantageous effect.
With the method according to the invention and the device for carrying out this method, these recorded disadvantages are to be avoided.
The process is characterized in that sufficiently pre-dried and then planarly directed rovings are pulled through a resin wetting system provided with a fulling effect, freed from excess resin and raised and lowered via pairs of grooved rollers and a pivotable pair of end grooved rollers from above and below onto a rotatable mandrel are wound up overlapping each other.
The device for performing this method with a stand for receiving a rotatable winding mandrel, a motor gear and two guide rails arranged parallel to the winding mandrel, and with a winding table which can be advanced on the guide rails and which has organs for the formation, treatment and winding of rovings, is characterized in that a With a fan provided hot air b eh older for receiving and drying bobbins with their withdrawn rovings is provided that a spreader, resin wetting organs and resin stripper for the rovings as well as vacuum containers for venting the resin to be used and the rovings to be wound are provided, and that the device Has organs for overlapping and for setting the winding angle of the rovings and means for adjusting the distance between these organs and the wound body.
Due to the planar alignment of the rovings, e.g. B. with a 60-end rovings on a bandwidth of about W10 mm, it is achieved that one thread lies next to the other and thus perfect and sufficient resin wetting can take place. Without this alignment, a round roving would necessarily be formed, which would only allow peripheral wetting, the core would remain depleted in resin and the air supply into the laminate would be promoted.
Instead of the cross-flow nozzles described above, the resin wetting can also take place in such a way that the rovings are pulled through between two endless, flexible, wave-shaped belts to be moved by the pulling action or a drive, which are under the action of pressure rollers in order to move the in the Corrugated belts formed cavities to compress alternately and to release again, the abutting elevations of the corrugated belts act as a resin scraper. In both cases, so-called fulling of the rovings can be achieved during the resin wetting.
It is also known that the rovings introduce a considerable amount of finely distributed air in the course of the resin wetting, which is particularly disadvantageous in the production of electrical insulation pipes.
To achieve a laminate that is as air-free as possible with the best resin and glass values, the resin can be adequately vented before it is used as a wetting agent by passing it through a vacuum container and the moistened rovings can be freed of residual air by passing through further vacuum containers immediately before the winding process.
The fixed cambered grooved rollers provided for example above and below the bobbin can be arranged between raisable and lowerable pairs of arms in order to be able to keep the distance from the end grooved rollers to the bobbin always the same even as the diameter of the latter increases. For this purpose, the last pair of grooved rollers can be pivotably arranged in a guide ring in order to automatically and / or automatically maintain a constant winding angle. For example, elevations and depressions of the corresponding grooved roller pairs can be provided offset from one another so that the rovings overlap one another before and during the winding onto the winding body, and thus a well-covering roving layer is achieved.
The withdrawal speed of the rovings from the bobbins should always be in relation to the resin wetting of the same. So z. B. the tensile stress of the rovings can be changed by shifting the cross-flow nozzles, which are offset from one another; so the same z. B. larger at small distances between these cross-flow nozzles and smaller at further distances.
The drive and control of the horizontally movable wrapping table as well as the rotatable wrapping body can be done electromechanically as well as fully automatically electronically.
The device according to the invention is shown, for example, in the drawing. Show it:
1 shows the device in a side view, partially in section,
Fig. La the cross-flow nozzles in cross section,
2 shows the flow of the rovings from the bobbins through the resin wetting device and their guidance onto the bobbin in plan view and FIG
3 shows the resin wetting by endless, corrugated, flexible belts.
According to the drawing, 1 is the receiving and drying container for the tiered bobbins 2 with the pulled rovings 2a to be charged with hot air via the fan 1a. 3 is a guide and spreading roller for these rovings, which are then drawn in the course of their resin wetting via stationary cross-flow nozzles 4, 4a with resin outlet slits x, xl, which are arranged offset to one another.
The resin used for wetting is pumped into these nozzles via line 4b. The excess resin 7 is collected in a trough 6 and passed via guide plates 6a, 6b into the vacuum container 8, 9, which is equipped with a vacuum pump 10.
5 and 5a are rotatable squeeze rollers, known per se, between which the rovings enriched with resin are pulled through and freed from excess resin. Before the rovings 2a are wound up, they have to run over and under the fixed groove rollers 18, 18a, 18b, 19, 19a, 19b mounted between up and down movable arms 17, 17a, 16a in order to avoid the in the ring at the end of this groove rollers 17b to pass pivotably mounted end nut rollers 19, 19a which are only at a small distance of approximately 5 mm from the winding body 20. The depressions and elevations of the respectively assigned pair of grooved rollers are arranged offset from one another in order to achieve a high overlap of the rovings.
The adjustment of the arm pairs 16a, 17 and 17a carrying the grooved rollers towards or away from the winding body takes place by means of the spindle drive 16, 16b. 21 is the mandrel to be set in rotation with the winding support 20 consisting of the resin-saturated rovings. 22, 22a are vacuum containers through which the wetted rovings pass through immediately before the winding process for the purpose of renewed resin ventilation. 15 is the stationary platform with the force transmission members 14, 14a, on which the entire device is arranged on a plate 11 in the roller bearings 12, 12 'so that it can move horizontally. It is driven by a rack 13 or by chains or splined shafts. M is the drive motor for all moving machine parts as well as the mandrel 21.
According to FIG. 3, 23 and 24 are corrugated, endless, flexible bands with pressure rollers 25, 26 to be driven separately by the pulling action or. The rovings 2a are pulled through between the corrugated bands lying in a resin bath and wetted with resin as a result of the changes in volume of the cavities also freed from excess resin.