DE102010026165A1 - Device for manufacturing pipe from prepregs, has resilient hose whose clearance is smaller than cross-section and outer dimension of pipe such that hose attached on pipe forwardly exerts force on pipe to form smooth surface of pipe - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft Einrichtungen zur Herstellung eines Rohres aus einem gewickelten Faserverbundwerkstoff in Verbindung mit einer Einrichtung zum Aushärten und mit der Einrichtung in Verbindung mit der Einrichtung zum Aushärten hergestellte Rohre.The invention relates to devices for producing a tube from a wound fiber composite material in conjunction with a device for curing and with the device in connection with the device for curing produced tubes.
Rohre aus einem Faserverbundwerkstoff werden unter anderem durch Wickeln eines Bandes auf einen sich drehenden Dorn hergestellt. Danach wird das Rohr ausgehärtet und der Dorn entfernt. Durch ein dabei auftretendes partielles Schrumpfen und eine eventuelle Gasbildung entsteht keine glatte Oberfläche. Die Oberfläche ist uneben und/oder porig.Tubes made of a fiber composite material are produced inter alia by winding a strip on a rotating mandrel. Thereafter, the tube is cured and the mandrel removed. Due to a partial shrinkage and possible gas formation, no smooth surface is created. The surface is uneven and / or porous.
Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rohr mit glatter Oberfläche aus einem gewickelten Faserverbundwerkstoff in Verbindung mit einer Einrichtung zum Aushärten einfach herzustellen.The specified in
Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.This object is achieved with the features listed in
Die Einrichtungen zur Herstellung eines Rohres aus einem gewickelten Faserverbundwerkstoff in Verbindung mit einer Einrichtung zum Aushärten zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass Rohre mit glatter Oberfläche und faltenfrei leicht herzustellen sind.The devices for producing a tube from a wound fiber composite material in conjunction with a device for curing are characterized in particular by the fact that tubes with a smooth surface and without wrinkles are easy to produce.
Dazu ist zur Behandlung des Rohres in der Einrichtung zum Aushärten das aus dem gewickelten Faserverbundwerkstoff bestehende Rohr mittels einer Vorrichtung zum Aufbringen eines elastischen Schlauchs in diesem elastischen Schlauch platziert.For this purpose, the existing of the wound fiber composite material tube is placed by means of a device for applying an elastic tube in this elastic tube for treatment of the tube in the means for curing.
Weiterhin ist die lichte Weite des elastischen Schlauchs kleiner als der Querschnitt und damit der Außenabmessung des Rohres, so dass der auf das Rohr aufgebrachte elastische Schlauch eine Kraft auf das Rohr vor und während der Behandlung des Rohres in der Einrichtung zum Aushärten ausübt und eine glatte Oberfläche des behandelten Rohres vorhanden ist.Furthermore, the inside diameter of the elastic tube is smaller than the cross-section and thus the outside dimension of the tube, so that the elastic tube applied to the tube exerts a force on the tube before and during the treatment of the tube in the curing device and a smooth surface the treated pipe is present.
Das Rohr besteht aus einem gewickelten Faserverbundwerkstoff. Zur Realisierung kann dazu beispielsweise wenigstens eine Bahn, ein Streifen oder ein Band des Faserverbundwerkstoffes auf einer Trägerplatte angeordnet sein. Ein Dorn wird über diese Bahn, diesen Streifen oder dieses Band gerollt und dabei die Bahn auf die Umfangsfläche des Dorns aufgewickelt. Natürlich kann die Bahn, der Streifen oder das Band auch in einer weiteren Variante auf einem sich drehenden Dorn aufgewickelt werden.The tube consists of a wound fiber composite material. To realize this, for example, at least one web, a strip or a band of the fiber composite material can be arranged on a carrier plate. A mandrel is rolled over this web, strip or tape, winding the web onto the peripheral surface of the mandrel. Of course, the web, the strip or the tape can also be wound in a further variant on a rotating mandrel.
Ein typischer Faserverbundwerkstoff ist ein bekannter faserverstärkter Kunststoff. Die Fasern sind beispiels- und bekannterweise Polyethylen-Fasern, Aramidfasern, Kohlenstofffasern oder Glasfasern.A typical fiber composite is a known fiber reinforced plastic. By way of example and by way of example, the fibers are polyethylene fibers, aramid fibers, carbon fibers or glass fibers.
Vorteilhafterweise befindet sich der zum Rohr gewickelte Faserverbundwerkstoff in dem elastischen Schlauch, dessen lichte Weite kleiner als der Querschnitt und damit der Außenabmessung des Rohres ist. Der Schlauch ist einstückig ausgebildet und besitzt eine nahtlose Wand, so dass dieser gleichmäßig auf den Umfang des Rohres wirkt. Die lichte Weite des Schlauchs ist dabei so gewählt, dass auch nach der Behandlung in der Einrichtung zum Aushärten durch den elastischen Schlauch eine Kraft auf das Rohr aus dem gewickelten Faserverbundwerkstoff wirkt. Es wird eine glatte und faltenfreie Oberfläche des Rohres erreicht.Advantageously, the fiber composite wound into the tube is located in the elastic tube whose inside width is smaller than the cross section and thus the outside dimension of the tube. The hose is integrally formed and has a seamless wall so that it acts evenly on the circumference of the tube. The clear width of the tube is chosen so that even after treatment in the device for curing by the elastic tube, a force acts on the tube from the wound fiber composite material. It is achieved a smooth and wrinkle-free surface of the tube.
Dadurch ist ein mit der Einrichtung hergestelltes Rohr vorhanden. Es handelt sich dabei um ein aus gewickeltem Faserverbundwerkstoff bestehendes und in einem aufgebrachten elastischen Schlauch in der Einrichtung zum Aushärten behandeltes Rohr, so dass das Rohr durch den elastischen Schlauch eine glatte und faltenfreie Oberfläche aufweist.As a result, a tube made with the device is present. It is an existing from wound fiber composite material and treated in an applied elastic tube in the curing device tube, so that the tube has a smooth and wrinkle-free surface through the elastic tube.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 9 angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in the
Die Vorrichtung zum Aufbringen des elastischen Schlauchs ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 2 eine den elastischen Schlauch aufweitende Vorrichtung, so dass das Rohr aus dem gewickelten Faserverbundwerkstoff in den aufgeweiteten elastischen Schlauch einschiebbar ist.The device for applying the elastic tube is according to the embodiment of
Die Vorrichtung zum Aufbringen des elastischen Schlauchs besteht nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 3 aus einem einseitig abgeschlossenem und eine Öffnung aufweisenden Rohrstück zur Aufnahme des Rohres aus dem gewickeltem Faserverbundwerkstoff. Weiterhin ist an das nichtabgeschlossene Ende des Rohrstückes ein Ende oder ein Endenbereich des elastischen Schlauchs luftdicht gekoppelt. Darüber hinaus ist das andere Ende des elastischen Schlauchs verschlossen und an die Öffnung über einen Einfüllstutzen eine drucklufterzeugende Einrichtung angeschlossen. Die Öffnung befindet sich dazu in der Wand des Rohrstücks. Das Rohrstück und der elastische Schlauch weisen dabei einen Hohlraum auf. Mittels der drucklufterzeugenden Einrichtung wird der elastische Schlauch aufgeblasen, so dass das im Rohrstück angeordnete Rohr einfach aus dem Rohrstück in den Hohlraum des Schlauchs gleiten kann. The device for applying the elastic tube consists according to the embodiment of
Die Vorrichtung zum Aufbringen des elastischen Schlauchs besteht nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 4 aus einem eine Öffnung aufweisenden Rohrstück zur Aufnahme des elastischen Schlauchs. Weiterhin sind die Enden oder die Endenbereiche des elastischen Schlauchs luftdicht mit dem jeweiligen Ende oder Endenbereich des Rohrstücks verbunden. Darüber hinaus ist an die Öffnung über einen Stutzen eine vakuumerzeugende Einrichtung angeschlossen, so dass der elastische Schlauch durch den Luftdruck zum Einschieben des Rohres aufgeweitet ist. Die Öffnung befindet sich dazu in der Wand des Rohrstücks. Dabei wird die Wand des elastischen Schlauchs mittels des vorhandenen Luftdrucks gegen die Innenwand des Rohrstücks gedrückt. Die lichte Weite vergrößert sich und das Rohr ist leicht in das Rohrstück mit dem elastischen Schlauch einführbar. In Fortführung sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 5 die Endenbereiche des elastischen Schlauchs durch Umschlagen mit dem Rohrstück verbunden, wobei sich jeweils ein Bereich des Rohrstücks im Umschlag befindet. Damit ist eine einfache Verbindung des Schlauchs mit dem Rohrstück vorhanden.The device for applying the elastic tube consists according to the embodiment of
Mit Schellen auf dem umgeschlagenen Schlauch und dem Rohrstück kann die luftdichte Verbindung verbessert werden.With clamps on the folded hose and the pipe section, the airtight connection can be improved.
Das Rohrstück ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 6 vertikal angeordnet, so dass das Rohr von oben in das Rohrstück mit dem elastischen Schlauch einführbar ist. Damit können insbesondere lange und/oder dünnwandige Rohre leicht in dem aufgeweiteten Schlauch im Rohrstück eingeschoben werden. Das erfolgt vorteilhafterweise durch das Wirken der Normalkraft, so dass auch Beschädigungen des Rohres vermeidbar sind.The pipe section is arranged vertically according to the embodiment of
Günstigerweise besteht nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 7 der elastische Schlauch aus einem Kunststoff insbesondere Silikon.Conveniently, according to the embodiment of claim 7, the elastic hose made of a plastic, in particular silicone.
Das Rohr aus dem gewickeltem Faserverbundwerkstoff ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 8 ein Rohr aus gewickeltem Prepreg.The tube of the wound fiber composite material according to the embodiment of
Prepreg ist die englische Kurzform für preimpregnated fibres, was so viel wie vorimprägnierte Fasern bedeutet. Als Prepreg wird ein Halbzeug bezeichnet, das aus Endlosfasern und einer ungehärtetem duroplastischen Kunststoffmatrix besteht. Als Fasern werden alle bekannten Verstärkungsfasern eingesetzt. Das sind insbesondere Glasfasern, Kohlenstofffasern und Aramidfasern. Die Matrix besteht aus einer Mischung von Harz und Härter. Durch spezielle Reifeverfahren und Zuschlagsstoffe wird die gewünschte Klebrigkeit eingestellt. Als Harz wird insbesondere Harz auf Epoxidharzbasis eingesetzt.Prepreg is the English short form for preimpregnated fibers, which means as much as preimpregnated fibers. A prepreg is a semi-finished product consisting of continuous fibers and an uncured thermosetting plastic matrix. As fibers all known reinforcing fibers are used. These are in particular glass fibers, carbon fibers and aramid fibers. The matrix consists of a mixture of resin and hardener. By special maturing procedures and additives the desired stickiness is adjusted. The resin used is in particular epoxy resin-based resin.
Die Einrichtung zum Aushärten ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 9 ein Autoklav.The device for curing is an autoclave according to the embodiment of
Ein Autoklav wird auch zum Aushärten von Prepreg entsprechend der Weiterbildung des Patentanspruchs 8 verwendet. Das Aushärten erfolgt bei erhöhten Temperaturen im Unterdruck. Dabei erhöht sich durch den Druck der Faservolumenanteil. Die Rohrwandung wird zusammengepresst, wobei Lufteinschlüsse weitestgehend vermieden werden, sich die Abmaße aber verringern. Der zum thermischen Bearbeiten des Rohres verwendete Autoklav ist bekannterweise ein gasdicht verschließbarer Druckbehälter. In diesen Autoklaven werden üblicherweise Drücke von bis zu 10bar und Temperaturen von bis zu 400°C erzeugt. Der hohe Druck führt zum Verpressen gewickelten Prepregs. Meist wird das Bauteil gleichzeitig evakuiert, um überschüssige Luft aus den gewickelten Prepregs zu entfernen.An autoclave is also used for curing prepreg according to the embodiment of
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen jeweils prinzipiell dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is illustrated in principle in the drawings and will be described in more detail below.
Es zeigen:Show it:
Eine Einrichtung zur Herstellung eines Rohres
Die
Zur Realisierung des Rohres
Das aus dem Prepreg bestehende Rohr
Die Vorrichtung
Die
Im Rohrstück
Die Vorrichtung
Die
An den Stutzen
Das Rohrstück
Der elastische Schlauch
Das Rohr
Der auf das Rohr
Das Rohr
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DE201010026165 DE102010026165A1 (en) | 2010-07-03 | 2010-07-03 | Device for manufacturing pipe from prepregs, has resilient hose whose clearance is smaller than cross-section and outer dimension of pipe such that hose attached on pipe forwardly exerts force on pipe to form smooth surface of pipe |
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