DE102012008948A1 - Ceramic component for wing unit or space grid in building construction field, has terminal area fixedly connected to hollow ceramic body, and component surface comprising technical surface with average roughness in specific range - Google Patents

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    • E04B1/5825—Connections for building structures in general of bar-shaped building elements with a closed cross-section
    • E04B1/5831—Connections for building structures in general of bar-shaped building elements with a closed cross-section of substantially rectangular form

Abstract

The element has a hollow ceramic body (2) comprising two terminal areas (3), and a non-positive shock joint connection formed from two ceramic hollow bodies with an internal bulk head. The respective terminal area is fixedly connected to the hollow ceramic body, and comprises a sintered component surface with screw hole. The terminal area is embedded to an adjacent respective mounting recess (8) in the ceramic body. A component surface comprises a polished technical surface with average roughness in a range from 0.8-1.6 micrometer.

Description

Die Erfindung betrifft ein Keramikbauelement für ein Tragwerk oder Raumgitter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a ceramic component for a supporting structure or space grid according to the preamble of claim 1.

Aus DE 102 53 494 A1 ist ein Keramikbauelement zur Anordnung in einem Bauwerk oder einer ortsfesten Tragkonstruktion bekannt. Danach sind Keramikbauelemente an sich nicht oder nur sehr begrenzt auf Biegung und Zug beanspruchbar. Stabförmige Keramikbauelemente werden daher in ihrer montierten Anordnung an ihren Stirnenden oder an einigen Punkten zwischen ihren Stirnenden in einer ortsfesten Tragkonstruktion horizontal ausgerichtet abgestützt.Out DE 102 53 494 A1 a ceramic component for placement in a building or a fixed support structure is known. Thereafter, ceramic components are not or only to a limited extent on bending and train claimable. Rod-shaped ceramic components are therefore supported horizontally aligned in their mounted arrangement at their front ends or at some points between their front ends in a stationary support structure.

Damit das Keramikbauelement Biege- und/oder Zugbeanspruchungen aufnehmen kann, ist deshalb bekannt, dass ein einteiliger oder mehrteiliger Keramikkörper von mindestens einem Vorspannzugglied durchgriffen wird. Im Bereich der gegenüberliegenden Enden des Keramikkörpers sind Vorspannwiderlager abgestützt, die mit den Enden des durchgreifenden Vorspannzugglieds derart zusammenwirken, dass das Vorspannzugglied auf Zug und der Keramikkörper auf Druck vorgespannt wird. Die Vorspannzugstangen sind beispielsweise Metallstangen, die den Keramikkörper in Längsrichtung durchgreifen und in dem Keramikkörper ausgebildete Durchgangslöcher durchlaufen. Die Enden einer Vorspannzugstange sind mit Außengewinde versehen, auf die Vorspannwiderlager aufgeschraubt sind, die hierfür ein Innengewindeteil aufweisen.Thus, the ceramic component can absorb bending and / or tensile stresses, it is therefore known that a one-piece or multi-part ceramic body is penetrated by at least one biasing tension member. In the region of the opposite ends of the ceramic body are bias abutment supported, which cooperate with the ends of the sweeping biasing tension member such that the biasing tension member is biased to train and the ceramic body under pressure. The Vorspannzugstangen are for example metal rods, which pass through the ceramic body in the longitudinal direction and through holes formed in the ceramic body. The ends of a Vorspannzugstange are provided with external thread, are screwed onto the Vorspannwiderlager, which have a female thread part for this purpose.

Dieses so vorgespannte Bauelement ist auf Biegung und/oder Zug beanspruchbar. Es kann in horizontaler Lage mehr oder weniger freitragend in einer Tragkonstruktion montiert werden. Der Keramikkörper kann als länglicher Körper mit relativ großer Länge ausgebildet werden und an nur wenigen mit Abstand zueinander angeordneten Auflagepunkten abgestützt montiert werden.This so-biased device is claimable on bending and / or train. It can be mounted in a horizontal position more or less self-supporting in a supporting structure. The ceramic body can be formed as an elongated body with a relatively large length and mounted supported on only a few spaced support points.

Nachteilig ist jedoch das hohe Eigengewicht des Bauelementes. Ferner ist die Vorspanntechnik aufwendig.However, a disadvantage is the high weight of the device. Furthermore, the preloading technique is expensive.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Keramikbauelement zu schaffen, das als Baustein eines Konstruktions-Baukastensystems zum Aufbau von Tragwerken geeignet ist.The object of the invention is therefore to provide a ceramic component which is suitable as a building block of a construction kit system for the construction of structures.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is solved by the features of claim 1.

Hierdurch wird ein Keramikbauelement geschaffen, das mit mindestens zwei weiteren Keramikbauelementen verbindbar ist. Durch die erfindungsgemäße Anschlusstechnik mittels Bauteiloberflächen und lokalen Durchsteckverschraubungen wird eine Anbaubarkeit möglich, die flexibel ist bezüglich des Aufbaus von Tragwerken oder Raumgittern. Neben einem stabförmigen Grundbaustein sind Winkelbausteine ausbildbar, da an einem Keramikhohlkörper eine Anzahl Anschlussflächen für Stoßfugenverbindungen ausbildbar sind. Es wird folglich nicht mehr auf eine möglichst große Länge eines Keramikhohlkörpers abgestellt, so dass das durch die Keramik bedingte Eigengewicht gering ist. Die so gebildeten Tragwerke oder Raumgitter sind leichter als wenn sie aus Stahl hergestellt wären.As a result, a ceramic component is provided which is connectable to at least two further ceramic components. The connection method according to the invention by means of component surfaces and local push-through connectors makes it possible to mount in a manner that is flexible with regard to the construction of supporting structures or room gratings. In addition to a rod-shaped basic module angular components can be formed, as on a ceramic hollow body a number of connection surfaces for butt joints can be formed. Consequently, it is no longer placed on the largest possible length of a ceramic hollow body, so that the self-weight caused by the ceramic is low. The structures or space grids so formed are lighter than if they were made of steel.

Der modulare Aufbau ermöglicht eine individuelle statische Auslegung einer Konstruktion. Die Montage ist vor Ort in Werkstatthallen möglich, so dass auch eine Anpassung an örtliche Gegebenheiten möglich ist.The modular design allows an individual static design of a construction. The assembly is possible on site in workshops, so that an adaptation to local conditions is possible.

Die erfindungsgemäße Anschlusstechnik mit vereinzelten Durchsteckverschraubungen für jede Stoßfuge stellt sicher, dass eine große Flächenpressung an den Verbindungspunkten entsteht. Der geschlossene Kraftfluss an den Stoßfugen bewirkt, dass die Keramik nur unter Druckspannungen steht, während Zugkräfte jeweils lokal über eine Durchsteckschraube abgeleitet werden. Zudem werden nur im Bereich von Anschlussflächen Verbindungselemente eingesetzt.The connection method according to the invention with isolated push-on connectors for each butt joint ensures that a large surface pressure is created at the connection points. The closed flow of force at the butt joints causes the ceramic to be under compressive stress only, while tensile forces are dissipated locally via a through-bolt. In addition, only in the area of connection surfaces connecting elements are used.

Dadurch, dass die Anschlussfläche eine mit dem Keramikhohlkörper versinterte Bauteiloberfläche ist, wird der Keramikhohlkörper quasi zusammengebacken, also urgeformt mit den Anschlussflächen. Dabei ist die Formgebung für den Keramikhohlkörper unabhängig von der Anbringung und Ausbildung der Anschlussflächen. Daraus folgt ein monolithisches Verhalten des Gesamtsystems trotz modularem Aufbau Due to the fact that the connection surface is a component surface which is sintered with the ceramic hollow body, the ceramic hollow body is quasi collated, that is to say urgeformt with the connecting surfaces. The shape of the ceramic hollow body is independent of the attachment and design of the pads. This results in a monolithic behavior of the entire system despite modular design

Als Tragwerke oder Raumgitter sind beispielsweise Gestelle und Gerüste des allgemeinen Maschinenbaus und des Messmaschinenbaus ausbildbar.For example, frames and frameworks of general mechanical engineering and of measuring machine construction can be formed as structures or space grids.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.Further embodiments of the invention are described in the following description and the dependent claims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the accompanying drawings.

1 zeigt schematisch eine Stirnansicht eines Keramikhohlkörpers, 1 shows schematically an end view of a ceramic hollow body,

2 zeigt schematisch eine Seitenansicht des Keramikhohlkörpers gemäß 1, 2 schematically shows a side view of the ceramic hollow body according to 1 .

3 zeigt einen Schnitt A-A der 2, 3 shows a section AA the 2 .

4 zeigt schematisch eine Seitenansicht von zwei Keramikhohlkörpern mit einer Stoßfuge, 4 schematically shows a side view of two ceramic hollow bodies with a butt joint,

5 zeigt einen Schnitt der 4, 5 shows a section of the 4 .

6 zeigt schematisch eine Draufsicht von drei Keramikhohlkörpern mit zwei Stoßfugen, 6 shows schematically a plan view of three ceramic hollow bodies with two joints,

7 zeigt einen Ausschnitt X von 6 in vergrößerter Darstellung, 7 shows a section X of 6 in an enlarged view,

8 zeigt eine perspektivische Ansicht der Endabschnitte von zwei Keramikhohlkörpern mit Stoßfuge, 8th shows a perspective view of the end portions of two ceramic hollow bodies with butt joint,

9 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Raumgitters aus einer Mehrzahl Keramikbauelementen, 9 shows a perspective view of a space grid of a plurality of ceramic components,

10 zeigt schematisch einen Schnitt einer Stoßfugenverbindung. 10 schematically shows a section of a butt joint.

Die Erfindung betrifft ein Keramikbauelement für ein Tragwerk oder Raumgitter 1 (vgl. 9), das in Modulweise aus verschiedenen Komponenten aufgebaut ist. Die Komponenten können dabei allesamt Keramikbauelemente sein, wie sie nachfolgend beschrieben sind.The invention relates to a ceramic component for a structure or space grid 1 (see. 9 ), which is constructed in modules of different components. The components can all be ceramic components, as described below.

Wie 1 bis 5 in Verbindung mit 10 zeigen, umfasst ein Keramikbauelement jeweils einen Keramikhohlkörper 2 mit mindestens zwei Anschlussflächen 3 zum Verbinden des Keramikhohlkörpers 2 mit einem anderen Keramikhohlkörper 2 und mit jeweils einem eine Anschlussfläche 3 durchgreifenden Verbindungselement 4.As 1 to 5 combined with 10 show a ceramic component each comprise a ceramic hollow body 2 with at least two connection surfaces 3 for connecting the ceramic hollow body 2 with another ceramic hollow body 2 and with one each a pad 3 thorough connection element 4 ,

Für eine kraftschlüssige Stoßfugenverbindung 5 zweier Keramikhohlkörper 2 mit innenliegender Durchsteckverschraubung 6 (vgl. 10) ist die jeweilige Anschlussfläche 3 eine fest mit dem Keramikhohlkörper 2 versinterte Bauteiloberfläche mit einem Schraubenloch 7. Benachbart zu dem jeweiligen Schraubenloch 7 ist eine Montageausnehmung 8 in den Keramikhohlkörper 2 eingelassen.For a non-positive butt joint 5 two ceramic hollow bodies 2 with internal push-in fitting 6 (see. 10 ) is the respective pad 3 one fixed to the ceramic hollow body 2 Sintered component surface with a screw hole 7 , Adjacent to the respective screw hole 7 is a mounting recess 8th in the ceramic hollow body 2 admitted.

Die Bauteiloberfläche der Anschlussfläche 3 weist eine geschliffene technische Oberfläche mit einer Mittenrauheit (Ra) im Bereich von 0,8 bis 1,6 μm auf und ist als Pressfläche für die Stoßfugenverbindung 5 ausgebildet.The component surface of the connection surface 3 has a ground technical surface with a center roughness (Ra) in the range of 0.8 to 1.6 microns and is used as a pressing surface for the butt joint 5 educated.

Der Keramikhohlkörper 2 ist vorzugsweise ein stabförmiger Profilkörper, wie die 1 bis 5 zeigen. Durch die Anbindung mehrerer solcher Keramikhohlkörper 2 kann eine gewünschte Stablänge erzeugt werden, wobei auch unterschiedlich lange Keramikhohlkörper 2 jeweils stirnseitig aneinander befestigt zu einer Gesamtlänge verbunden sind. Gemäß 4 und 5 sind beispielsweise zwei Keramikhohlkörper 2 aneinander gefügt.The ceramic hollow body 2 is preferably a rod-shaped profile body, like the 1 to 5 demonstrate. By connecting several such ceramic hollow body 2 a desired rod length can be generated, with ceramic hollow bodies of different lengths as well 2 each frontally attached to each other are connected to a total length. According to 4 and 5 are for example two ceramic hollow body 2 joined together.

Wie 6 und 7 zeigen, kann der Keramikhohlkörper 2 auch als ein würfelförmiger Profilkörper 9 ausgebildet sein. Ein solcher würfelförmiger Profilkörper 9 kann vier Anschlussflächen 3 aufweisen, über die andere Keramikbauelemente auch winkelig miteinander verbindbar sind. Gemäß 6 und 7 beispielsweise mit einem Winkel von 90°.As 6 and 7 show, the ceramic hollow body 2 also as a cube-shaped profile body 9 be educated. Such a cube-shaped profile body 9 can have four connection surfaces 3 have, over the other ceramic components are also connected angularly with each other. According to 6 and 7 for example, with an angle of 90 °.

Die Anschlussfläche 3 kann an einer Bauteilscheibe vorgesehen sein, die eine Wandstärke besitzt, die beispielsweise dicker ist als die Wandstärke des Keramikhohlkörpers 2. Eine solche Bauteilscheibe kann gegenüber einer Stirnfläche 10 des Keramikhohlkörpers 2 vorstehen, um eine Lochachse mit einer hinreichenden Schraubenlochlänge zu erhalten. Wie 10 und die dort dargestellten Kraftlinien zeigen, beschränken sich die Druckspannungen in den Anschlussflächen 3 nicht auf das unmittelbar unter dem Schraubenkopf der Schraube 11 befindliche Gebiet, sondern breiten sich kegelförmig bis zu der Stoßfuge 12 der Stoßfugenverbindung 5 aus. Der Spannungskegel 13 in der jeweiligen Anschlussfläche 3 verbreitet sich folglich bei einer hinreichenden Dicke der Wandstärke der Anschlussfläche 3 vorteilhaft. Eine große wirksame Flächenpressung ist die Folge.The connection surface 3 may be provided on a component disc having a wall thickness, which is thicker than the wall thickness of the ceramic hollow body, for example 2 , Such a component disk can with respect to an end face 10 of the ceramic hollow body 2 protrude to obtain a hole axis with a sufficient screw hole length. As 10 and the force lines shown there, the compressive stresses are limited in the connection surfaces 3 not on the immediately under the screw head of the screw 11 area, but spread conical up to the butt joint 12 the butt joint 5 out. The tension cone 13 in the respective connection area 3 thus spreads at a sufficient thickness of the wall thickness of the pad 3 advantageous. A large effective surface pressure is the result.

Die Keramikhohlkörper 2 können an Stirnenden und/oder an Stellen zwischen den Stirnenden Bauteiloberflächen als Pressflächen für Stoßfugenverbindungen 5 aufweisen. Wie 9 zeigt, können neben den vorstehend beschriebenen Keramikbauelementen 2, 9 kombinierte Komponenten ausgebildet werden mit beispielsweise einer schräg verlaufenden Anschlussfläche 3. Die Ausbildungsvarianten sind vielfältig und ermöglichen folglich den Aufbau von individuell gestaltbaren Tragwerken oder Raumgittern 1.The ceramic hollow body 2 can at front ends and / or at locations between the front ends of component surfaces as pressing surfaces for butt joints 5 exhibit. As 9 shows, in addition to the ceramic devices described above 2 . 9 Combined components are formed with, for example, a sloping pad 3 , The training variants are diverse and therefore allow the construction of individually designed structures or space grids 1 ,

Der Keramikhohlkörper 2 besteht beispielsweise aus einer oxidischen oder nichtoxidischen technischen Keramik. Besonders bevorzugt ist beispielsweise ein Siliciumcarbid-, Siliciumnitrid- oder Zirkonoxidwerkstoff. Für die Durchsteckverschraubung 6 kann ein Metall oder im Falle hoher Temperaturbelastungen auch beispielsweise Zirkonoxid als Werkstoff verwendet werden.The ceramic hollow body 2 consists for example of an oxide or non-oxide technical ceramics. For example, a silicon carbide, silicon nitride or zirconium oxide material is particularly preferred. For push-through fitting 6 For example, it is also possible to use a metal or, in the case of high temperature loads, for example zirconium oxide as a material.

Die gegenüber Stahl verschleißfestere und leichtere Keramik ermöglicht insbesondere den Aufbau statisch komplizierter Tragwerke oder Raumgitter als Gestelle und Gerüste für den allgemeinen Maschinenbau und den Messmaschinenbau.The steel, which is more wear-resistant and lighter in terms of steel, makes it possible, in particular, to construct structurally complicated supporting structures or space grids as frames and frameworks for general mechanical engineering and measuring machine construction.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10253494 A1 [0002] DE 10253494 A1 [0002]

Claims (6)

Keramikbauelement für ein Tragwerk oder Raumgitter (1) mit einem Keramikhohlkörper (2) mit mindestens zwei Anschlussflächen (3) zum Verbinden des Keramikhohlkörpers (2) mit mindestens einem anderen Keramikhohlkörper (2) und mit jeweils einem eine Anschlussfläche (3) durchgreifenden Verbindungselement (4), dadurch gekennzeichnet, dass für eine kraftschlüssige Stoßfugenverbindung (5) von zwei Keramikhohlkörpern (2) mit einer innenliegenden Durchsteckverschraubung (6) die jeweilige Anschlussfläche (3) eine fest mit dem Keramikhohlkörper (2) versinterte Bauteiloberfläche mit einem Schraubenloch (7) aufweist, benachbart zu dem jeweils eine Montageausnehmung (8) in den Keramikhohlkörper (2) eingelassen ist, und die Bauteiloberfläche eine geschliffene technische Oberfläche mit einer Mittenrauheit (Ra) im Bereich von 0,8 bis 1,6 μm als Pressfläche für die Stoßfugenverbindung (5) aufweist.Ceramic component for a structure or space grid ( 1 ) with a ceramic hollow body ( 2 ) with at least two connection surfaces ( 3 ) for connecting the ceramic hollow body ( 2 ) with at least one other ceramic hollow body ( 2 ) and with one each a pad ( 3 ) thorough connecting element ( 4 ), characterized in that for a non-positive butt joint connection ( 5 ) of two ceramic hollow bodies ( 2 ) with an internal push-in fitting ( 6 ) the respective pad ( 3 ) one fixed to the ceramic hollow body ( 2 ) sintered component surface with a screw hole ( 7 ), adjacent to the respective one mounting recess ( 8th ) in the ceramic hollow body ( 2 ), and the component surface has a ground technical surface with a center roughness (Ra) in the range of 0.8 to 1.6 μm as a pressing surface for the butt joint ( 5 ) having. Keramikbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Keramikhohlkörper (2) ein stabförmiger oder würfelförmiger (9) Profilkörper ist.Ceramic component according to claim 1, characterized in that the ceramic hollow body ( 2 ) a rod-shaped or cube-shaped ( 9 ) Profile body is. Keramikbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussfläche (3) an einer Bauteilscheibe vorgesehen ist, die eine Wandstärke besitzt, die dicker ist als die Wandstärke des Keramikhohlkörpers (2).Ceramic component according to claim 1 or 2, characterized in that the connection surface ( 3 ) is provided on a component disc which has a wall thickness which is thicker than the wall thickness of the ceramic hollow body ( 2 ). Keramikbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Keramikhohlkörper (2) an Stirnenden und/oder an Stellen zwischen den Stirnenden Bauteiloberflächen als Pressflächen für Stoßfugenverbindungen (5) aufweist.Ceramic component according to one of claims 1 to 3, characterized in that the ceramic hollow body ( 2 ) at front ends and / or at locations between the front ends of component surfaces as pressing surfaces for butt joints ( 5 ) having. Keramikbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Keramikhohlkörper (2) aus einer oxidischen oder nichtoxidischen technischen Keramik besteht.Ceramic component according to one of claims 1 to 4, characterized in that the ceramic hollow body ( 2 ) consists of an oxide or non-oxide technical ceramic. Keramikbauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als technische Keramik ein Siliciumcarbid-, Siliciumnitrid- oder Zirkonoxidwerkstoff vorgesehen ist.Ceramic component according to claim 5, characterized in that a silicon carbide, silicon nitride or zirconium oxide material is provided as the technical ceramic.
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DE10253494A1 (en) 2002-11-16 2004-05-27 Möding Keramikfassaden GmbH Ceramic element for arrangement in a building

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