DE10011044C1 - Hohlkörperbauteil - Google Patents

Abstract

Beschrieben wird ein Hohlkörperbauteil, bei dem im Innenraum eines dünnwandigen, rohrartigen Teiles im Abstand zueinander angeordnete Distanzscheiben vorgesehen sind, die dazu dienen, Zuganker in einer vorbestimmten Lage zu halten, ehe der Hohlraum mit einer Kunststoffmasse ausgefüllt wird, die außerordentlich große Festigkeit aber geringes Gewicht hat und die Eigenschaft aufweist, Distanzscheiben und Zuganker mit dem Außenrohr zu verkleben. Solche Bauteile zeichnen sich durch hohe Festigkeit bei geringem Gewicht aus.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hohlkörperbauteil mit einer Ver­ stärkungsanordnung im Inneren.

Solche Hohlkörperbauteile wer­ den auf verschiedenen Gebieten dort verwendet, wo es auf Ein­ sparung von Gewicht ankommt. Sie sind in Form von strangge­ pressten oder gezogenen Profilen, insbesondere aus Aluminium bekannt, so z. B. in Form von Rohren mit Kreisquerschnitt, de­ ren Innenraum durch axial verlaufende Rippen und einen zent­ ralen zylindrischen Rohrkern verstärkt ist. Solche Bauteile können beispielsweise als Umlenkwalzen in der Textil- oder Papierindustrie, oder auch Träger oder Traversen im Leicht­ bauwesen verwendet werden. Rohre dieser Art werden beispiels­ weise von der Firma Alemard unter der Marke Alveotube ver­ trieben.

Bekannt sind aber auch aus dem Kraftfahrzeugbau Hohlplatten als Verkleidungsdecken oder Bodenplatten, die durch eine kreuzweise verlaufende Rippenanordnung im Inneren versteift sind.

Alle diese bekannten Hohlkörperbauteile weisen zwar ein ge­ ringes Gewicht, aber auch die Eigenschaft auf, dass sie nicht schalldämmend sind und ihr Einsatz aus diesem Grund für man­ che Anwendungszwecke nicht möglich ist. Sie sind auch da nicht geeignet, wo es auf äußerst feste Wandungen ankommt, wie beispielsweise bei Verkleidungsplatten zum Zweck einer Panzerung. Die bisher für einen solchen Zweck verwendeten Platten oder Konstruktionselemente allerdings sind durch ein sehr hohes Gewicht gekennzeichnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Hohlkörperbauteile der eingangs genannten Art so auszubilden, dass sie trotz ei­ nes geringes Gewichtes auch für solche Zwecke eingesetzt wer­ den können, für die bisher nur Voll- oder Spezialbauteile aufwendiger Art verwendet werden können.

Die Erfindung besteht bei einem Hohlkörperbauteil der ein­ gangs genannten Art darin, dass die Verstärkungsanordnung aus Zugankern besteht, die an gelochten und auf Abstand zueinan­ der angeordneten Zwischenscheiben gehalten und in eine Kunst­ stoffmasse eingegossen sind, welche die gelochten Zwischen­ scheiben durchsetzt und den Innenraum ausfüllt.

Durch diese Ausgestaltung können erfindungsgemäß beispiels­ weise stangenartige Träger- oder Wellenbauteile geschaffen werden, die eine außerordentlich hohe Biege- und Zugfestig­ keit aufweisen, die auf die - ähnlich wie bei Spannbeton - im Inneren des Bauteile angeordneten Zuganker zurückzuführen ist. Der zwischen den Zugankern und im Innenraum des Bauteils angeordnete Kunststoff gibt eine außerordentlich gute Schall­ dämmung, fixiert aufgrund seiner Klebewirkung innerhalb des Bauteils die Zuganker und die Zwischenscheiben und sorgt aber auch für eine außerordentlich hohe Stabilität gegen örtliche Krafteinwirkungen, so dass das neue Bauteil auch für Zwecke verwendet werden kann, für die bisher Hohlkörperbauteile nicht vorgesehen werden konnten. Als Kunststoffmasse kann da­ bei ein ausgeschäumter Kunststoff mit großer Festigkeit, aber sehr geringem spezifischem Gewicht, verwendet werden, das beispielsweise in der Größenordnung des spezifischen Gewich­ tes von Wasser liegen kann, so dass ein äußerst stabiles, a­ ber doch noch sehr leichtes Bauteil geschaffen wird.

In Weiterbildung der Erfindung werden die Distanzscheiben zweckmäßig dem Hohlkörperquerschnitt angepasst und die Zugan­ ker vorgespannt. In Weiterbildung der Erfindung können die Zuganker auch wendelförmig verlegt werden, so dass sich das neue Hohlkörperbauteil ganz besonders für die Ausbildung von Antriebswellen eignet. Dabei kann auch vorgesehen werden, dass die Zuganker wendelförmig mit gleicher Steigung, aber entgegengesetztem Steigungswinkel, verlegt werden. Die Zugan­ ker überkreuzen sich dann, erlauben aber den Einsatz des Hohlkörperbauteils als Antriebswelle für beide Antriebsdreh­ richtungen.

Für rechteckige, plattenförmige Bauteile kann erfindungsgemäß vorgesehen werden, dass die Zuganker längs und quer oder auch diagonal zu den Seitenwänden verlaufend verlegt werden. In diesem Fall werden zusätzliche Distanzscheiben zur Veranke­ rung an den Seiten erforderlich. Es lassen sich auf diese Weise aber beispielsweise Türen äußerster Stabilität, aber geringen Gewichts, herstellen oder auch Panzer- und Verklei­ dungsplatten, die beispielsweise für militärische Zwecke, insbesondere für Hubschrauber, verwendet werden können, wo die Panzerung wegen des üblicherweise zu großen Gewichtes nicht in ausreichendem Maße vorgesehen werden kann.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein stangenförmiges Hohlkörperbauteil nach der Erfin­ dung mit Kreisquerschnitt,

Fig. 2 ein Trägerbauteil mit quadratischem Querschnitt,

Fig. 3 ein Hohlkörperplattenbauteil mit längs und quer ver­ legten Zugankern, und

Fig. 4 die schematische Darstellung eines Bauteiles, ähnlich Fig. 3, jedoch mit diagonal im Inneren verlegten Zug­ ankern.

In der Fig. 1 ist ein rohrförmiges oder stangenförmiges Hohl­ körperbauteil gezeigt, das aus einem Außenrohr 1 mit verhält­ nismäßig geringer Wandstärke und aus einer in dessen Innen­ raum angeordneten Verstärkungsanordnung besteht. Das Außen­ rohr 1 besteht aus Metall oder auch aus einem schlagfesten Kunststoff. Bevorzugt wird jedoch ein Rohr 1 aus Stahl oder Aluminium.

Im Inneren dieses Rohres 1 sind im gleichmäßigen Abstand a zueinander vier Distanzscheiben 2 angeordnet, deren Außenkon­ tur dem Innenquerschnitt des Rohres 1 angepaßt ist. Die Distanz­ scheiben 2 weisen daher Kreisform auf. Sie sind zentral mit einer Öffnung 3 größeren Durchmessers versehen, in der ein Innenrohr 4 gehalten ist. In den Distanzscheiben 2 sind außerhalb dieses Innenrohres 4 mehrere gleichmäßig auf einem gemeinsa­ men Durchmesser verteilte Bohrungen 5 angeordnet. Beim Aus­ führungsbeispiel je acht Bohrungen. Vier dieser Bohrungen dienen dabei jeweils zur Aufnahme von Verankerungsköpfen 6 von stangen- oder kabelartigen Zugankern 7, die achsparallel durch den Innenraum des Rohres 1 und durch die jeweils in den Distanzscheiben 2 vorgesehenen Bohrungen geführt und dadurch zunächst in ihrer Lage gehalten sind. Die übrigen vier Boh­ rungen 5 in jeder Distanzscheibe 2 bleiben leer und dienen dazu, den zwischen den Distanzscheiben und Zugankern 7 sowie den im Innenrohr 4 verbleibenden Hohlraum innerhalb des Roh­ res 1 mit einer Kunststoffmasse auszuschäumen, die dann auch dazu dient, aufgrund ihrer Klebekraft die gesamte Anordnung von Distanzscheiben 2, Innenrohr 4 und Zugankern 7 stabil in­ nerhalb des Rohres 1 zu halten.

Als Kunststoff hat sich dabei besonders vorteilhaft ein Kunststoff erwiesen, der im aufgeschäumten Zustand in den Hohlraum hereingedrückt werden kann und der im ausgehärteten Zustand eine außerordentlich hohe Festigkeit aufweist. Das spezifische Gewicht dieses Kunststoffes liegt bei 1. Ein sol­ cher Kunststoff wird von der Anmelderin unter der Bezeichnung M 120 auch für andere Zwecke verwendet.

Vor dem Ausschäumen der Hohlräume mit der Kunststoffmasse werden die Zuganker 7 in an sich bekannter Weise unter Zug­ spannung gesetzt. Die beiden äußeren Distanzscheiben 2, an denen die Zuganker verankert sind, setzen nach der Aushärtung des eingeschäumten Kunststoffes diesen unter Druck, so dass das gesamte Bauteil - ähnlich wie ein Spannbetonbauteil - äu­ ßerst stabil, biege- und schlagfest ist. Da der eingeschäumte Kunststoff über eine außerordentliche Härte verfügt - er lässt sich mechanisch wie ein metallischer Werkstoff bearbei­ ten - wird das gesamte Teil auch sehr schlagfest, obwohl die Wandstärke des Rohres 1 sehr gering gewählt werden kann. Das gesamte Bauteil ist, obgleich außerordentlich stabil und bie­ gefest, relativ leicht. Versuche habe gezeigt, dass das Ge­ wicht eines Bauteiles nach der Erfindung weniger als die Hälfte als ein gleiches Bauteil aufweist, das vollständig aus Metall besteht. Die Biegefestigkeit liegt in der Größenord­ nung von etwa zwei Drittel eines Vollbauteiles.

Die Fig. 2 zeigt ein Bauteil ähnlichen Aufbaus, nur dass hier das Außenrohr 10 quadratischen Querschnitt aufweist. Die vor­ gesehenen Distanzscheiben 12 sind daher auch mit einer quad­ ratischen Außenkontur versehen. Bei diesem Ausführungsbei­ spiel weisen die Distanzscheiben 12 zwölf Bohrungen 15 auf, die auch längs den Kanten eines Quadrates verteilt angeordnet sind. Die jeweils den Ecken des Quadrates zugeordneten Boh­ rungen 15 sind dabei zur Anordnung der Befestigungsköpfe 16 von vier Zugankern 17 vorgesehen, die zusätzlich zu einem zentral angeordneten Innenrohr 14 achsparallel innerhalb des Rohres 10 verlaufen. Auch hier wird der verbleibende Hohlraum mit einer Kunststoffmasse ausgefüllt, die durch die freiblei­ benden Bohrungen 15 in den gesamten Innenraum des Rohres 10 eindringen kann und dann für die Fixierung des Zugangs 17 und der Distanzscheiben 12 sorgt.

Fig. 3 zeigt nun ein Bauteil, das ähnlich wie jenes nach Fig. 2 aufgebaut ist. Hier ist ein - gestrichelt dargestelltes - Außenrohr 20 mit dünner Wandstärke und mit rechteckigem Quer­ schnitt vorgesehen, in das nun ähnlich, wie beim Ausführungs­ beispiel nach Fig. 2, Distanzscheiben 22 mit dem Innenquer­ schnitt des Rohres 20 in angepaßter Form eingesetzt sind. Die Distanzscheiben 22 sind ebenso gelocht wie die Distanzschei­ ben der beiden vorher beschriebenen Ausführungsbeispiele. Ein Teil der Bohrungen 25 wird zur Anordnung der Befestigungsköp­ fe 26 für Zuganker 27 ausgenützt, die hier nur schematisch durch ihre angedeuteten Längsachsen 27 gezeigt sind. Diese Zuganker verlaufen in Längsrichtung des in Fig. 3 gezeigten Bauteiles.

Zusätzlich sind bei diesem Ausführungsbeispiel aber im Be­ reich der Seitenwände des Rohres 20 weitere Distanzscheiben 22a vorgesehen, die rechtwinklig zu den Distanzscheiben 22 verlaufen und auf der Innenseite des Rohres 20 vorgesehen sind. An diesen Distanzscheiben 22 sind nun Befestigungsköpfe 26a von Zuganker 27a angebracht, die rechtwinklig zu den Zug­ ankern 27 verlaufen und am anderen Ende der Distanzscheiben 22a' verankert sind. Durch diese Ausgestaltung lässt sich der Innenraum des Rohres 20 beliebig mit sich kreuzenden Zugan­ kern 27 bzw. 27a ausfüllen, die dann alle durch den über die Öffnungen 25 eingebrachten Kunststoffschaum in ihrer vorgege­ benen Lage fixiert und gehalten sind. Solche Bauteile lassen sich beispielsweise zur Herstellung von Türen oder Bodenplat­ ten verwenden. Sie sind aber auch besonders geeignet zur Pan­ zerung von Fahrzeugen oder Luftfahrzeugen, wie eingangs schon erwähnt wurde.

Die Fig. 4 zeigt die schematische Darstellung eines Bauteiles ähnlich Fig. 3, jedoch mit Zugankern 37 und 37a, die diagonal zu den Längsseiten eines hier nicht gezeigten Außenrohres mit rechteckigem Querschnitt verlaufen und jeweils an Distanz­ scheiben 32 und an rechtwinklig dazu verlaufenden Halteschei­ ben 32a in ihrer Lage gehalten sind, ehe sie durch den in das nicht gezeigte Außenrohr eingeführten Kunststoff endgültig in ihrer Lage fixiert sind.

Die Distanzscheiben 32 könnten auch, wie bei 32a angedeutet, diagonal im Rohrinneren verlaufen, um jeweils einen recht­ winkligen Durchgang zumindest einer Serie von Zugankern 37 zu erlauben.

Alle Bauteile weisen eine außerordentlich hohe Stabilität auf und zeichnen sich durch relativ geringes Gewicht aus.

Claims (9)

1. Hohlkörperbauteil mit einer Verstärkungsanordnung im Innen­ raum, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsanordnung aus Zugankern (7, 17, 27) besteht, die an gelochten und auf Abstand angeordneten Zwischenscheiben (2, 12, 22) gehalten und in eine Kunststoffmasse eingegossen sind, welche die gelochten Zwischenscheiben durchsetzt und den Innenraum ausfüllt.

2. Hohlkörperbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffmasse aus einem eingeschäumten Kunststoff mit großer Festigkeit aber geringem spezifischen Gewicht be­ steht.

3. Hohlkörperbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzscheiben (2, 12, 22) dem Innenquerschnitt des Hohlkörpers angepasst sind.

4. Hohlkörperbauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuganker (7, 17, 27) vorgespannt sind.

5. Hohlkörperbauteils nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Zuganker wendelförmig verlegt sind.

6. Hohlkörperbauteil nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Zuganker (27, 27a) sich überkreuzend ver­ legt und zusätzliche Distanzscheiben (22a) quer zu den ersten Distanzscheiben (22) angeordnet sind.

7. Hohlkörperbauteil nach Anspruch 6 für rechteckige Bauteile, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuganker (27, 27a) in der Längs- und Querrichtung des Bauteils (20) verlegt sind.

8. Hohlkörperbauteil nach Anspruch 6 für rechteckige Bauteile, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuganker (37, 37a) diagonal zu den Innenflächen des Bauteils verlegt sind.

9. Hohlkörperbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffmasse an den Innenwänden und an den einge­ legten Verstärkungsteilen fest anhaftet.