DE102012013289B4 - Manufacturing method for a pipe and arrangement for manufacturing the pipe - Google Patents
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Abstract
Herstellungsverfahren für ein Rohr (13), insbesondere Lüftungs- oder Klimarohr, wobei ein das Rohr (13) zumindest teilweise ausbildender Rohrkörper aus einem aushärtbaren Faserverbundwerkstoff (P) hergestellt wird, wobei bei der Aushärtung des Faserverbundwerkstoffs (P) des Rohrkörpers eine Innenfläche eines ersten Ringsegments (11) des Rohrkörpers von außen druckbeaufschlagt gegen eine Außenfläche eines in das erste Ringsegment (11) eingebrachten Dorns (4) gedrückt wird, und wobei ein, insbesondere sich an das erste Ringsegment (11) anschließendes, zweites Ringsegment (12) des Rohrkörpers von innen druckbeaufschlagt gegen eine Innenfläche eines zumindest das zweite Ringsegment (12) umlaufenden Werkzeugs (2, 3) gedrückt wird, wobei an der Außenseite des ersten Ringsegments (11) ein dieses radial umlaufendes Druckstück (5, 6) überlappend mit dem Dorn (4) angebracht wird, und wobei das erste Ringsegment (11) durch thermische Expansion des Druckstücks (5, 6) gegen den Dorn (4) gedrückt wird.Production method for a pipe (13), in particular a ventilation or air conditioning pipe, wherein a pipe body at least partially forming the pipe (13) is produced from a curable fiber composite material (P), with an inner surface of a first one during the curing of the fiber composite material (P) of the pipe body Ring segment (11) of the tubular body, pressurized from the outside, is pressed against an outer surface of a mandrel (4) inserted into the first ring segment (11), and a second ring segment (12) of the tubular body, in particular adjoining the first ring segment (11) pressurized from the inside against an inner surface of a tool (2, 3) that encircles at least the second ring segment (12), with a radially encircling pressure piece (5, 6) overlapping with the mandrel (4) on the outside of the first ring segment (11) ) is attached, and wherein the first ring segment (11) is pressed against the mandrel (4) by thermal expansion of the pressure piece (5, 6) approx.
Description
Die Erfindung betrifft insbesondere ein Herstellungsverfahren für ein Rohr aus einem Faserverbundwerkstoff, sowie eine Anordnung zur Herstellung des Rohrs.The invention relates in particular to a production method for a pipe made from a fiber composite material, as well as an arrangement for producing the pipe.
Rohre aus Faserverbundwerkstoffen werden insbesondere wegen der damit erreichbaren Gewichtseinsparungen beispielsweise in Flugzeugen im Bereich der Lüftungs- und Klimaverrohrung verwendet. Im Hinblick auf den Verrohrungs- und Montageaufwand gibt es bei den bekannten Rohren aus Faserverbundwerkstoffen allerdings durchaus noch Verbesserungspotential.Pipes made of fiber composite materials are used in particular because of the weight savings that can be achieved with them, for example in aircraft in the area of ventilation and air conditioning piping. With regard to the piping and assembly effort, there is definitely still room for improvement in the known pipes made of fiber composite materials.
Aus der
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Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Herstellungsverfahren für ein Rohr aus einem Faserverbundwerkstoff anzugeben, welches eine besonders vorteilhafte Verrohrung und Montage ermöglicht. Darüber hinaus soll eine Anordnung zur Herstellung eines entsprechenden Rohrs angegeben werden.Proceeding from this, the present invention is based on the object of specifying a production method for a pipe made of a fiber composite material which enables particularly advantageous piping and assembly. In addition, an arrangement for producing a corresponding pipe is to be specified.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Herstellungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich insbesondere aus jeweiligen Unteransprüchen.This object is achieved by a manufacturing method with the features of
Nach Patentanspruch 1 ist ein Herstellungsverfahren für ein Rohr vorgesehen, bei welchem ein das Rohr zumindest teilweise ausbildender Rohrkörper aus einem aushärtbaren Faserverbundwerkstoff hergestellt ist. Bei dem Rohr handelt es sich insbesondere um ein Lüftungs- und Klimarohr, insbesondere zur Verwendung bei Luftfahrzeugen bzw. Flugzeugen, d. h. also im Luftfahrtbereich.According to
Der Begriff „ein das Rohr zumindest teilweise ausbildender Rohrkörper“ soll insbesondere so verstanden werden, dass der Rohrkörper, einen, nicht unbedingt zusammenhängenden, Abschnitt der gesamten Rohrwandung des Rohrs ausbildet, und insbesondere zumindest ein Segment, insbesondere ein Ringsegment, besonders bevorzugt zumindest ein axial endseitiges Ringsegment umfasst.The term “a pipe body at least partially forming the pipe” should be understood in particular to mean that the pipe body forms a, not necessarily contiguous, section of the entire pipe wall of the pipe, and in particular at least one segment, in particular a ring segment, particularly preferably at least one axially includes end ring segment.
Bei dem Faserverbundwerkstoff kann es sich beispielsweise um ein mit einem aushärtbaren Kunststoffmaterial, wie beispielsweise Harz, getränktes Gewebe handeln. Als Gewebe kommen beispielsweise Glas-, Karbonfasern und/oder andere Verstärkungsfasern in Betracht. Der Faserverbundwerkstoff kann auch eine mit Fasern, insbesondere Glasfasern, Karbonfasern oder sonstige Verstärkungsfasern versetzte Kunststoffmatrix umfassen. In Betracht kommen insbesondere sog. Prepregs.The fiber composite material can be, for example, a fabric impregnated with a curable plastic material, such as resin. For example, glass, carbon fibers and / or others can be used as the fabric Reinforcement fibers into consideration. The fiber composite material can also comprise a plastic matrix mixed with fibers, in particular glass fibers, carbon fibers or other reinforcing fibers. So-called prepregs are particularly suitable.
Unter dem Begriff „Aushärten“ und verwandten Begriffen sollen insbesondere Maßnahme verstanden werden, mit welchen das zunächst noch flexible, ungehärtete Kunststoffmaterial ausgehärtet, insbesondere verfestigt, wird. Insbesondere können diese Maßnahmen eine Beaufschlagung mit Temperatur und/oder Druck umfassen.The term “curing” and related terms are to be understood in particular to mean measures with which the initially still flexible, uncured plastic material is cured, in particular solidified. In particular, these measures can include application of temperature and / or pressure.
Nach dem Verfahren ist vorgesehen, dass bei der Aushärtung des Faserverbundwerkstoffs des Rohrkörpers eine Innenfläche, insbesondere ein Segment der Innenseite, eines, insbesondere endseitigen bzw. endständigen, ersten Ringsegments des Rohrkörpers von außen druckbeaufschlagt gegen eine Außenfläche eines in das erste Ringsegment eingebrachten Dorns gedrückt bzw. gepresst wird.According to the method, it is provided that during the hardening of the fiber composite material of the tubular body, an inner surface, in particular a segment of the inner side, of a, in particular end-side or terminal, first ring segment of the tubular body is pressurized from the outside against an outer surface of a mandrel introduced into the first ring segment . is pressed.
Die Formulierung „von außen druckbeaufschlagt“ soll insbesondere bedeuten, dass das erste Ringsegment von der Außenseite her mit einem Druck beaufschlagt wird, welcher bewirkt, dass die Wandung des Rohrsegments in Richtung zum, insbesondere auf den, Dorn gepresst bzw. gedrückt wird.The phrase “pressurized from the outside” is intended to mean in particular that the first ring segment is subjected to a pressure from the outside, which causes the wall of the pipe segment to be pressed or pressed in the direction of, in particular on the, mandrel.
Ferner ist nach dem Herstellungsverfahren vorgesehen, dass ein, insbesondere sich an das erste Ringsegment anschließendes, zweites Ringsegment von innen druckbeaufschlagt gegen eine Innenfläche eines zumindest das zweite Ringsegment umlaufenden Werkzeugs gedrückt bzw. gepresst wird.Furthermore, it is provided according to the production method that a second ring segment, in particular adjoining the first ring segment, is pressurized from the inside against an inner surface of a tool encircling at least the second ring segment.
Nach dem Verfahren wird die Innenseite bzw. Innenfläche des ersten Ringsegments bei der Aushärtung an die Außenfläche des Dorns gedrückt. Dadurch kann erreicht werden, dass die Innenfläche bzw. Innenseite des ersten Ringsegments eine durch die Oberflächenrauhigkeit der Außenfläche des Dorns definierbare Rauhigkeit erhält. Entsprechendes gilt für das Werkzeug im Zusammenhang mit der Außenseite des zweiten Ringsegments.According to the method, the inside or inside surface of the first ring segment is pressed against the outside surface of the mandrel during curing. It can thereby be achieved that the inner surface or inner side of the first ring segment is given a roughness that can be defined by the surface roughness of the outer surface of the mandrel. The same applies to the tool in connection with the outside of the second ring segment.
Werden beispielsweise Dorne bzw. Werkzeuge aus Metall verwendet, können gegenüber Bereichen, in welchen der Rohrkörper bei der Aushärtung z. B. mit einem Schlauch oder einem Druckstück mit Druck beaufschlagt wird, vergleichsweise geringe Oberflächenrauhigkeiten erzeugt werden.If, for example, mandrels or tools made of metal are used, can compared to areas in which the tubular body during curing z. B. is pressurized with a hose or a pressure piece, comparatively low surface roughness can be generated.
Der Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens liegt insbesondere darin, dass im ersten Ringsegment eine definierte, vergleichsweise glatte Innenfläche, und im zweiten Ringsegment eine definierte, vergleichweise glatte Außenfläche erzeugt werden können. Sind die ersten und zweiten Ringsegmente im Durchmesser aneinander angepasst, d. h. liegt der Außendurchmesser des zweiten Ringsegments im Bereich des Innendurchmessers des ersten Ringsegments, so kann ein Rohrsystem bereitgestellt werden, welches eine einfache Verbindung zweier aufeinanderfolgender Rohre durch Ineinanderstecken eines ersten Rohrsegments in ein zweites Rohrsegment eines darauffolgenden Rohrs ermöglicht.The advantage of the proposed method is in particular that a defined, comparatively smooth inner surface can be generated in the first ring segment, and a defined, comparatively smooth outer surface can be generated in the second ring segment. Are the first and second ring segments matched in diameter, i. H. If the outside diameter of the second ring segment is in the range of the inside diameter of the first ring segment, a pipe system can be provided which enables a simple connection of two successive pipes by plugging a first pipe segment into a second pipe segment of a subsequent pipe.
Die bei der Aushärtung durch Anpressen an den Dorn bzw. das Werkzeug erreichten vergleichsweise glatten Oberflächen, d. h. Außenflächen der zweiten Ringsegmente bzw. Innenflächen der ersten Ringsegmente ermöglichen eine vergleichsweise dichte, insbesondere luftdichte, Verbindung zweier aufeinanderfolgender Rohre. Damit kann mit dem vorgeschlagenen Herstellungsverfahren ein Rohrsystem aus Rohren aus Faserverbundwerkstoffen bereitgestellt werden, bei welchem nach Art eines Stecksystems zwei Rohre in einfacher Weise miteinander verbunden werden können. The comparatively smooth surfaces achieved during hardening by pressing against the mandrel or the tool, i.e. H. Outer surfaces of the second ring segments or inner surfaces of the first ring segments enable a comparatively tight, in particular airtight, connection between two successive tubes. With the proposed manufacturing method, a pipe system made of pipes made of fiber composite materials can thus be provided, in which two pipes can be connected to one another in a simple manner in the manner of a plug-in system.
Zusätzliche Maßnahmen, wie etwa Überwurfmuffen und dgl., zur Abdichtung bzw. festen Verbindung zweier Rohre, insbesondere Rohrenden, können, müssen jedoch nicht zwangsweise getroffen werden.Additional measures, such as union sleeves and the like, for sealing or securely connecting two pipes, in particular pipe ends, can, but do not necessarily have to be taken.
Bei dem Herstellungsverfahren kann vorgesehen sein, dass als Faserverbundwerkstoff ein Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff, insbesondere ein Faser-Harz-Verbundwerkstoff, verwendet wird. Insbesondere kann es ich bei dem Faserverbundwerkstoff um unter dem Begriff „Prepreg“ bekannte Halbzeuge, also insbesondere Prepregmaterialien, handeln.In the production method it can be provided that a fiber-plastic composite material, in particular a fiber-resin composite material, is used as the fiber composite material. In particular, the fiber composite material can be semi-finished products known under the term “prepreg”, ie in particular prepreg materials.
Bei dem Herstellungsverfahren ist vorgesehen, dass an der Außenseite des ersten Ringsegments ein dieses radial umlaufendes Druckstück überlappend mit dem Dorn angebracht wird, und dass das erste Ringsegment durch thermische Expansion des Druckstücks gegen den Dorn gedrückt wird.In the production method it is provided that a radially circumferential pressure piece is attached to the outside of the first ring segment, overlapping with the mandrel, and that the first ring segment is pressed against the mandrel by thermal expansion of the pressure piece.
Die Verwendung eines solchen Druckstücks hat den Vorteil, dass dieses gegen die Innenseite eines bei der Herstellung des Rohrs ohnehin verwendeten Werkzeugs abgestützt werden kann. Das erste Ringsegment kann mit einem entsprechenden Druckstück in besonders einfacher Weise unter Ausbildung ausreichender Druckkräfte gegen die Außenfläche bzw. den Außenmantel des Dorns gedrückt werden.The use of such a pressure piece has the advantage that it can be supported against the inside of a tool used in any case in the manufacture of the pipe. The first ring segment can be pressed against the outer surface or the outer jacket of the mandrel in a particularly simple manner with the formation of sufficient pressure forces with a corresponding pressure piece.
Die Eigenschaften des Druckstücks sind vorzugsweise derart gewählt, dass dieses im Zustand vor der Aushärtung des Rohrs, insbesondere also im kalten Zustand, in einfacher Weise in ein Werkzeug eingepasst bzw. eingelegt werden kann. Ferner ist das Druckstück vorzugsweise derart ausgebildet, dass sich das Druckstück bei der Aushärtung des Faserverbundwerkstoffs unter Temperaturerhöhung durch thermische Expansion derart ausdehnt, dass das erste Ringsegment gegen den Dorn gedrückt wird, während das Druckstück an der dem Ringsegment abgewandten Seite an einem Festpunkt, beispielsweise an einer Innenseite eines Werkzeugs oder einer Werkzeughälfte, abgestützt ist. Das bedeutet insbesondere, dass das Druckstück den im kalten Zustand zwischen dem Werkzeug und dem Dorn ausgebildeten Freiraum ausfüllt so dass das erste Ringsegment druckbeaufschlagt wird.The properties of the pressure piece are preferably selected in such a way that it can be fitted or inserted into a tool in a simple manner in the state before the pipe was cured, in particular in the cold state. Furthermore, the pressure piece is preferably designed in such a way that the pressure piece expands during the hardening of the fiber composite material with an increase in temperature due to thermal expansion in such a way that the first ring segment is pressed against the mandrel, while the pressure piece on the side facing away from the ring segment at a fixed point, for example an inside of a tool or a tool half is supported. This means in particular that the pressure piece fills the free space formed between the tool and the mandrel in the cold state so that the first ring segment is pressurized.
Das Druckstück, das insbesondere auch als eine Druckbeilage bezeichnet werden kann, kann insbesondere mehrere Einzelelemente umfassen. Insoweit kann das Druckstück bei der Durchführung des Herstellungsverfahrens aus mehreren Elementen, insbesondere Einzelelementen zusammengesetzt sein bzw. werden.The pressure piece, which can in particular also be referred to as a printed supplement, can in particular comprise several individual elements. In this respect, the pressure piece can be or will be composed of several elements, in particular individual elements, when carrying out the production process.
Die Einzelelemente sind vorzugsweise derart aneinander angepasst, dass das Druckstück ringförmig vollständig, und im Wesentlichen ohne Lücken um die Außenseite des ersten Ringsegments gelegt werden kann. Bevorzugt umfasst das Druckstück zwei Halbschalen, insbesondere in symmetrischem Aufbau. Die Verwendung eines zwei- oder mehrteiligen Druckstücks kann im Hinblick auf eine vereinfachte Herstellung von Vorteil sein.The individual elements are preferably adapted to one another in such a way that the pressure piece can be placed around the outside of the first ring segment in a completely ring-shaped manner and essentially without gaps. The pressure piece preferably comprises two half-shells, in particular with a symmetrical structure. The use of a two-part or multi-part pressure piece can be advantageous with regard to simplified production.
Nach einer Variante des Herstellungsverfahrens ist vorgesehen, dass das zweite Ringsegment durch einen flexiblen Schlauch, insbesondere einen Silikonschlauch, von innen druckbeaufschlagt wird. Dabei kann die Beaufschlagung mit Druck dadurch erreicht werden, indem der Schlauch bzw. das Rohr, insbesondere der den Schlauch umfassende Bereich des Rohrs, bei der Aushärtung mit einem Überdruck oder Unterdruck beaufschlagt wird. Mit beiden Vorgehensweisen kann erreicht werden, dass sich der Schlauch aufbläht bzw. ausdehnt, so dass die Wandung des Schlauchs gegen die Innenseite des zweiten Ringsegments gedrückt wird. Insbesondere bei ausreichender Beaufschlagung mit Druck kann erreicht werden, dass die Wandung des Rohrkörpers des zweiten Ringsegments an eine Innenfläche des Werkzeugs gedrückt bzw. gepresst wird. Dadurch kann, wie bereits erwähnt, durch eine definierte Innenfläche des Werkzeugs, eine definierte, vergleichsweise glatte Außenfläche für das zweite Segment erreicht werden.According to a variant of the manufacturing method, it is provided that the second ring segment is pressurized from the inside by a flexible hose, in particular a silicone hose. In this case, the application of pressure can be achieved in that the hose or the pipe, in particular the region of the pipe comprising the hose, is subjected to an overpressure or underpressure during curing. With both procedures it can be achieved that the hose inflates or expands, so that the wall of the hose is pressed against the inside of the second ring segment. In particular, when there is sufficient pressure applied, it can be achieved that the wall of the tubular body of the second ring segment is pressed or pressed against an inner surface of the tool. As a result, as already mentioned, a defined, comparatively smooth outer surface for the second segment can be achieved through a defined inner surface of the tool.
In einer besonders bevorzugten Variante ist der Druckschlauch derart ausgebildet und wird bei der Durchführung des Verfahrens derart angeordnet, dass der Druckschlauch das zweite Ringsegment und den Dorn durchgreift. Hierzu weist der Dorn bevorzugt einen axial mittigen Durchbruch auf, durch den der Druckschlauch hindurchgeführt werden kann. Der Durchgriff durch das zweite Ringsegment kann insbesondere dadurch ermöglicht werden, indem das Werkzeug im Bereich des zweiten Ringsegments an einer Innenfläche mit dem Faserverbundwerkstoff belegt wird, so dass sich gewissermaßen ein innerer Hohlraum zumindest im Bereich des zweiten Ringsegments ergibt.In a particularly preferred variant, the pressure hose is designed in such a way and when the method is carried out is arranged in such a way that the pressure hose extends through the second ring segment and the mandrel. For this purpose, the mandrel preferably has an axially central opening through which the pressure hose can be passed. The penetration through the second ring segment can in particular be made possible by the fact that the tool is covered with the fiber composite material in the area of the second ring segment on an inner surface, so that, to a certain extent, an inner cavity results at least in the area of the second ring segment.
Die Variante, bei welcher der Schlauch sowohl den Dorn als auch das zweite Segment durchsetzt, ist im Hinblick auf eine schnelle und effiziente Durchführung des Herstellungsverfahrens von Vorteil. Was den Durchgriff durch den Dorn betrifft, so drückt der Druckschlauch lediglich an eine Innenwandung des an sich formstabilen, insbesondere aus Metall hergestellten, Dorns. Mit einem auch den Dorn durchgreifenden Druckschlauch können insbesondere im Hinblick auf Form und Struktur bevorzugte Übergangsbereiche zwischen erstem Ringsegment und weiteren Segmenten, insbesondere Zwischensegmenten, des Rohrkörpers, insbesondere dem zweiten Ringsegment, erhalten werden.The variant in which the tube penetrates both the mandrel and the second segment is advantageous with regard to a quick and efficient implementation of the manufacturing process. As far as the penetration through the mandrel is concerned, the pressure hose only presses against an inner wall of the mandrel, which is inherently dimensionally stable, in particular made of metal. With a pressure hose which also extends through the mandrel, transition areas between the first ring segment and further segments, in particular intermediate segments, of the tubular body, in particular the second ring segment, can be obtained, particularly with regard to shape and structure.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Herstellungsverfahrens werden der Dorn außenseitig und innenseitige Formflächen, insbesondere zweier Druckhalbschalen, des Werkzeugs getrennt mit dem Faserverbundwerkstoff belegt. Ferner ist vorgesehen, dass der belegte Dorn, insbesondere mit Druckstück, in ein an die belegten Formflächen unmittelbar anschließendes, radial aufgeweitetes Segment des Werkzeugs eingelegt wird.According to an advantageous embodiment of the manufacturing method, the mandrel on the outside and inside mold surfaces, in particular two pressure half-shells, of the tool are covered separately with the fiber composite material. Furthermore, it is provided that the loaded mandrel, in particular with a pressure piece, is inserted into a radially expanded segment of the tool directly adjoining the occupied mold surfaces.
Zum Einlegen des Dorns kann beispielsweise bei zweiteiliger Ausgestaltung des Druckstücks, zunächst eine erste Hälfte des Druckstücks in das Werkzeug eingelegt werden. Sodann kann der belegte Dorn und daraufhin eine zweite Hälfte des Druckstücks eingelegt bzw. eingepasst werden, so dass das das erste Ringsegment vollständig vom Druckstück, d. h. von den Hälften des Druckstücks, umgeben ist bzw. umlaufen wird.In order to insert the mandrel, for example in the case of a two-part design of the pressure piece, a first half of the pressure piece can first be inserted into the tool. The occupied mandrel and then a second half of the pressure piece can then be inserted or fitted so that the first ring segment is completely separated from the pressure piece, i.e. H. is surrounded or rotated by the halves of the pressure piece.
In einer, insbesondere bei der vorbeschriebenen Vorgehensweise anwendbaren, Variante des Herstellungsverfahrens kann ferner vorgesehen sein, dass der Dorn mit Druckstück zwischen zwei Werkzeughälften des Werkzeugs eingespannt wird, indem vorzugsweise der Dorn mit Druckstück in eine erste Werkzeughälfte eingesetzt wird, und danach eine den Dorn und Druckstück umgreifende zweite Werkzeughälfte mit der ersten Werkzeughälfte verbunden wird.In a variant of the manufacturing process that can be used in particular with the procedure described above, provision can also be made for the mandrel with pressure piece to be clamped between two tool halves of the tool by preferably inserting the mandrel with pressure piece into a first tool half, and then one for the mandrel and Pressure piece encompassing the second tool half is connected to the first tool half.
Die beschriebenen Varianten zum Belegen und Zusammensetzen des Werkzeugs zur Herstellung und Aushärtung des Rohrs ermöglichen besonders einfache und kostengünstige Herstellungsverfahren, bei gleichzeitig hoher Qualität der Rohre, insbesondere der Innenflächen des ersten Segments und der Außenflächen des zweiten Segments.The variants described for covering and assembling the tool for the production and curing of the pipe enable particularly simple and inexpensive production processes with high quality of the pipes at the same time, in particular the inner surfaces of the first segment and the outer surfaces of the second segment.
Insbesondere bei Verwendung eines wie vorab beschriebenen Werkzeugs, kann es von Vorteil sein, wenn, insbesondere vor der Verbindung der, insbesondere zwei, Werkzeughälften, oder aber auch nach Verbindung der, insbesondere zwei, Werkzeughälften der Druckschlauch in eine das innenseitig mit Faserverbundwerkstoff belegte Werkzeug und den außenseitig mit Faserverbundwerkstoff belegten Dorn axial mittig durchgreifende Rohrhöhlung eingelegt oder eingezogen bzw. eingeführt ist bzw. wird. Bei der Rohrhöhlung kann es sich insbesondere um einen zylindrischen, freien Innenraum bzw. Hohlraum im Inneren des Werkzeugs handeln. Das bedeutet insbesondere, dass der Druckschlauch entweder vor dem Zusammensetzen der Werkzeughälften oder nach dem Zusammensetzen, und insbesondere Verbinden, der Werkzeughälften eingelegt bzw. eingezogen werden kann.In particular when using a tool as described above, it can be advantageous if, in particular before the connection of the, in particular two, tool halves, or also after connection of the, in particular two, tool halves, the pressure hose in a tool covered on the inside with fiber composite material and the mandrel, which is covered on the outside with fiber composite material, is or will be inserted or drawn in or introduced through axially centrally penetrating pipe cavity. The tube cavity can in particular be a cylindrical, free interior or cavity in the interior of the tool. This means in particular that the pressure hose can be inserted or retracted either before the tool halves are assembled or after the tool halves are assembled, and in particular connected.
Es zeigt sich insbesondere, dass mit dem vorgeschlagenen Verfahren ein Rohr, insbesondere ein Rohrsystem, hergestellt werden kann, welches eine besonders einfache Verbindung zweier aufeinander folgender Rohre ermöglicht. Insbesondere können zwei nach dem Herstellungsverfahren hergestellte Rohre dadurch verbunden werden, dass ein zweites Segment des einen Rohrs in ein erstes Segment eines darauffolgenden Rohrs eingesteckt wird. Aufgrund der vorgeschlagenen Lage der Druckflächen, d. h. die Außenfläche des Dorns bzw. die Innenfläche des Werkzeugs, ergeben sich vergleichsweise glatte Rohroberflächen, die insbesondere eine luftdichte Verbindung zweier Rohre im Steckverbund ermöglichen.It has been shown in particular that the proposed method can be used to produce a pipe, in particular a pipe system, which enables a particularly simple connection of two consecutive pipes. In particular, two pipes produced according to the manufacturing method can be connected by inserting a second segment of one pipe into a first segment of a subsequent pipe. Due to the proposed location of the printing surfaces, i. H. the outer surface of the mandrel or the inner surface of the tool result in comparatively smooth pipe surfaces, which in particular enable an airtight connection between two pipes in the plug-in connection.
Es ist ein Rohr vorgesehen, insbesondere ein Lüftungs- und/oder Klimarohr, bevorzugt für die Luftfahrt bzw. Luftfahrtanwendungen. Der, entsprechend der obigen Erläuterungen zu verstehende, Rohrkörper des Rohrs ist insbesondere nach einem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Herstellungsverfahren, und/oder Ausgestaltungen und Varianten desselben, hergestellt. Wegen Vorteilen und vorteilhaften Wirkungen wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.A pipe is provided, in particular a ventilation and / or air conditioning pipe, preferably for aviation or aviation applications. The tubular body of the tube, which is to be understood in accordance with the above explanations, is manufactured in particular according to a manufacturing method proposed according to the invention and / or configurations and variants thereof. For advantages and advantageous effects, reference is made to the above statements.
Bei dem nach dem Herstellungsverfahren oder einer Ausgestaltung desselben hergestellten Rohr kann es möglich sein, dass dieses ein endseitiges erstes Ringsegment und ein, insbesondere sich daran anschließendes, zweites Ringsegment umfasst, wobei das erste Ringsegment als eine, insbesondere radial aufgeweitete, Muffe, insbesondere Außenmuffe, insbesondere Steckmuffe, ausgebildet ist. Insbesondere aufgeweitete Muffen eignen sich besonders gut für die Implementierung von Stecksystemen, bei welchen zur Verbindung zweier Rohre zueinander korrespondierende, insbesondere zueinander komplementäre, Muffen aufeinanderfolgender Rohre ineinander gesteckt werden.In the case of the pipe produced according to the production method or an embodiment of the same, it may be possible that this comprises a first ring segment at the end and a, in particular adjoining, second ring segment, the first ring segment as a, in particular radially widened, socket, in particular an outer socket, in particular socket, is formed. In particular, widened sleeves are particularly well suited for the implementation of plug-in systems in which, in order to connect two pipes, sleeves of successive pipes that correspond to one another, in particular that are complementary to one another, are plugged into one another.
Insbesondere bei der vorweg beschriebenen Rohrvariante mit Außenmuffe kann es von Vorteil sein, wenn das zweite Ringsegment, insbesondere eine Außenseite des zweiten Ringsegments, an einer vom ersten Ringsegment abgewandten Seite des Rohrs als eine, optional im Durchmesser reduzierte, Innenmuffe ausgebildet ist.In the case of the pipe variant with an outer sleeve described above, it can be advantageous if the second ring segment, in particular an outer side of the second ring segment, is designed as an inner sleeve, optionally with a reduced diameter, on a side of the pipe facing away from the first ring segment.
Sind die Außenmuffe des ersten Ringsegments und die Innenmuffe des zweiten Ringsegments, insbesondere wie weiter oben angedeutet, im Durchmesser aneinander angepasst, so kann ein Rohr mit einem weiteren Rohr in einfacher Weise durch eine Steckverbindung verbunden werden. Das erleichtert die Montage von Rohrleitungssystemen, insbesondere Lüftungs- und/oder Klimatisierungsverrohrungen. Wegen weiterer Vorteile wird insbesondere auf die obigen Ausführungen verwiesen.If the diameter of the outer sleeve of the first ring segment and the inner sleeve of the second ring segment are matched to one another, in particular as indicated above, a pipe can be connected to another pipe in a simple manner by a plug connection. This facilitates the assembly of piping systems, in particular ventilation and / or air conditioning piping. For further advantages, reference is made in particular to the statements above.
Nach Anspruch 11 ist eine Anordnung zur Herstellung eines Rohrs, insbesondere eines der weiter oben vorgeschlagenen Rohre, vorgesehen. Die Anordnung kann auch bei der Durchführung des weiter oben beschriebenen Herstellungsverfahrens verwendet werden.According to
Die Anordnung umfasst ein Werkzeug mit einer ersten Halbschale und einer zweiten Halbschale, einen Dorn und ein Druckstück. Die erste und zweite Halbschale sind derart ausgebildet, dass diese zur Ausbildung einer zylinderförmigen Höhlung miteinander verbunden werden können. Bei der Anordnung ist vorgesehen, dass eine Innenfläche des aus erster und zweiter Halbschale zusammengesetzten Werkzeugs, ein sich in axialer Richtung über eine gewisse Länge erstreckendes, radial aufgeweitetes Segment umfasst, in welches der Dorn und das Druckstück zumindest teilweise eingesetzt werden können. Bevorzugt befindet sich das radial aufgeweitete Segment an einem axialen Ende des Werkzeugs, oder anders ausgedrückt, es ist von Vorteil, wenn das radial aufgeweitete Segment nach Zusammensetzen des, ggf. aus mehreren Hälften oder Segmenten zusammensetzbaren, Werkzeugs an einem axialen Endbereich des Werkzeugs ausgebildet ist bzw. wird. Insbesondere dadurch können Rohre mit axial endseitigen Außenmuffen hergestellt werden.The arrangement comprises a tool with a first half-shell and a second half-shell, a mandrel and a pressure piece. The first and second half-shells are designed such that they can be connected to one another to form a cylindrical cavity. The arrangement provides that an inner surface of the tool composed of the first and second half-shells comprises a radially widened segment extending in the axial direction over a certain length, into which the mandrel and the pressure piece can at least partially be inserted. The radially expanded segment is preferably located at an axial end of the tool, or in other words, it is advantageous if the radially expanded segment is formed at an axial end region of the tool after the tool, which can optionally be composed of several halves or segments, has been assembled or will. In particular, this allows pipes to be produced with axially end outer sleeves.
Die vorgeschlagene modular aufgebaute Anordnung ermöglicht eine besonders einfache und schnelle Herstellung eines entsprechenden Rohrs. Zunächst können die Werkzeughälften und der Dorn mit dem Faserverbundmaterial belegt werden. Verwiesen wird hier auch auf obige Ausführungen. Sodann kann der Dorn mit Druckstück in eine Hälfte des Werkzeugs eingesetzt werden. Bevorzugt ist bzw. wird der Dorn derart mit Faserverbundmaterial belegt, dass der auf den Dorn aufgelegte Faserverbundwerkstoff, insbesondere in einem Überstehenden Bereich bzw. Überlappungsbereich, mit unmittelbar anschließendem Fasermaterial des belegten Werkzeugs überlappt. Auf diese Weise ist insbesondere eine Feste Verbindung zwischen dem Fasermaterial des belegten Dorns und dem Fasermaterial des belegten Werkzeugs möglich.The proposed modular arrangement enables a particularly simple and rapid production of a corresponding pipe. First, the tool halves and the mandrel can be covered with the fiber composite material. Reference is also made to the above statements. The mandrel with the pressure piece can then be inserted into one half of the tool. Is preferred or the mandrel is covered with fiber composite material in such a way that the fiber composite material placed on the mandrel, in particular in a protruding area or overlap area, overlaps with directly adjoining fiber material of the occupied tool. In this way, a fixed connection between the fiber material of the loaded mandrel and the fiber material of the loaded tool is possible in particular.
Nach Einsetzen des Dorns, und ggf. des Druckstücks kann die zweite Halbschale mit der ersten Halbschale des Werkzeugs verbunden werden. In diesem Stadium, oder ggf. vor vollständigem Einsetzen des Druckstücks bzw. vor Befestigen bzw. Aufsetzen der zweiten Halbschale kann, wie bereits ausgeführt, der Druckschlauch eingesetzt bzw. eingeführt werden. Hier wird auch auf obige Ausführungen verwiesen.After inserting the mandrel and, if necessary, the pressure piece, the second half-shell can be connected to the first half-shell of the tool. At this stage or, if necessary, before the pressure piece is fully inserted or before the second half-shell is fastened or placed on, the pressure hose can, as already stated, be inserted or introduced. Reference is also made here to the above statements.
Nach einer Variante der Anordnung ist das Druckstück aus zumindest zwei Halbschalen gebildet, und wobei die zusammengesetzten Halbschalen einen inneren Durchmesser aufweisen, der im Wesentlichen einem äußeren Durchmesser einer äußeren Formfläche des Dorns entspricht. Ein solches Druckstück kann und lässt sich in einfacher Weise in das Werkzeug einlegen.According to a variant of the arrangement, the pressure piece is formed from at least two half-shells, and the assembled half-shells have an inner diameter which essentially corresponds to an outer diameter of an outer shaped surface of the mandrel. Such a pressure piece can and can be inserted into the tool in a simple manner.
Bei insbesondere zweiteilig ausgebildetem Druckstück kann zunächst eine Hälfte des Druckstücks in das Werkzeug eingesetzt werden, gefolgt von einem Einsetzen des belegten Dorns und einem weiteren Schritt des Einsetzens der zweiten Hälfte des Druckstücks.In the case of a two-part pressure piece, in particular, one half of the pressure piece can be inserted into the tool, followed by inserting the loaded mandrel and a further step of inserting the second half of the pressure piece.
Wegen weiteren Vorteilen und Ausgestaltungen wird auf die obigen Ausführungen verwiesen, die hier mutatis mutandis Anwendung finden.For further advantages and refinements, reference is made to the above statements, which are used mutatis mutandis here.
Nach einer Variante der Anordnung ist der Dorn hohlzylinderartig ausgebildet, und weist an einem axialen Ende vorzugsweise einen sich radial nach außen erstreckenden, insbesondere umlaufenden, Flansch auf. Durch die hohlzylindrische Ausgestaltung kann beispielsweise der Druckschlauch in einfacher Weise in das Werkzeug eingesetzt bzw. eingelegt werden. Verwiesen wird auch auf obige Ausführungen. Der umlaufende Flansch kann insbesondere zur Ausrichtung des Dorns am Werkzeug, insbesondere an jeder der Werkzeughälften, dienlich sein. Außerdem kann der Flansch dazu verwendet werden oder dazu dienen, etwaige sich radial erstreckende Flansche oder Laschen an das erste Ringsegment anzuformen. Wegen weiterer Vorteile und vorteilhafter Wirkungen wird insbesondere auch auf die Ausführungen weiter oben und weiter unten verwiesen.According to a variant of the arrangement, the mandrel is designed in the manner of a hollow cylinder and, at one axial end, preferably has a radially outwardly extending, in particular circumferential, flange. Due to the hollow-cylindrical configuration, for example, the pressure hose can be easily inserted into the tool. Reference is also made to the above statements. The circumferential flange can be useful in particular for aligning the mandrel on the tool, in particular on each of the tool halves. In addition, the flange can be used or serve to mold any radially extending flanges or tabs onto the first ring segment. Because of further advantages and advantageous effects, reference is made in particular to the statements above and below.
Die hierin beschriebene Erfindung ermöglicht es insbesondere im Endbereich eines FVK Rohres (FVK = Faser verstärkter Kunststoff), oder eines in Struktur und Aufbau ähnlichen Rohres, einen glatten Rohrendbereich zu schaffen. Insbesondere ist es möglich, im Rohrendbereich eine definierte Innenfläche herzustellen, wohingegen der in axialer Richtung vom Rohrendbereich weglaufende Teil des Rohres zumindest größten Teils, vorzugsweise im Wesentlichen vollständig einen definierten Außenbereich abbildet, d. h. eine definierte Außenfläche aufweist. Definierte Innenfläche und Außenfläche sollen dabei bedeuten, dass entsprechende Flächen insbesondere definierte oder im Wesentlichen definierte Werte hinsichtlich Oberflächenrauheit usw. aufweisen.The invention described herein makes it possible, in particular in the end area of an FRP pipe (FRP = fiber-reinforced plastic), or a pipe that is similar in structure and construction, to create a smooth pipe end area. In particular, it is possible to produce a defined inner surface in the pipe end area, whereas the part of the pipe running away from the pipe end area in the axial direction at least for the most part, preferably essentially completely, depicts a defined outer area, i.e. H. has a defined outer surface. Defined inner surface and outer surface are intended to mean that corresponding surfaces have in particular defined or essentially defined values with regard to surface roughness, etc.
Zur Herstellung der Rohre ist insbesondere vorgesehen, dass der Rohrendbereich auf einen Dorn laminiert wird, der dann im Werkzeug eingebettet wird. Der Druck auf das Bauteil wird im Endbereich bevorzugt über eine, den Rohrendbereich von außen vorzugsweise umlaufende, Druckbeilage aufgebracht, die sich unter Temperatur ausdehnt.In order to produce the tubes, it is provided in particular that the tube end region is laminated onto a mandrel, which is then embedded in the tool. The pressure on the component is applied in the end area preferably via a pressure insert that preferably encircles the pipe end area from the outside and that expands under temperature.
Durch Verwendung eines Innendorns mit einer äußeren Druckbeilage ist es möglich, ein einteiliges Klimarohr mit glatter Innenfläche an einem oder mehreren Rohrenden herzustellen. Mit solchen Rohren kann eine Rohrleitung im Plug-In Konzept (Stecker-Muffen System) realisiert werden. Insbesondere können bei entsprechender Ausgestaltung mehrere Rohre endseitig ineinander gesteckt werden, wobei die glatte Innenseite des einen Rohrendes mit der glatten Außenseite des nachfolgenden oder vorausgehenden Rohrendes zur Anlage kommen.By using an inner mandrel with an outer pressure insert, it is possible to produce a one-piece climatic tube with a smooth inner surface at one or more tube ends. Such pipes can be used to create a pipeline using the plug-in concept (plug-socket system). In particular, with a corresponding configuration, several tubes can be plugged into one another at the ends, the smooth inside of one tube end coming into contact with the smooth outside of the subsequent or preceding tube end.
Wegen der definierten Oberflächen kann bei den so verbundenen Rohren eine vergleichsweise hohe Dichtigkeit erreicht werden.Due to the defined surfaces, the pipes connected in this way can achieve a comparatively high level of tightness.
Die Rohrenden können zur weiteren Abdichtung in einem Folgeschritt miteinander verklebt werden.The pipe ends can be glued together in a subsequent step for further sealing.
Segmente mit definierter Außenseite (Stecker) werden bevorzugt in „NDS“ (Niederdruckschlauch) Technik, und Segmente mit definierter Innenseite (Muffe) werden bevorzugt in Vakuumlaminiertechnik über einen Dorn hergestellt.Segments with a defined outside (plug) are preferably produced using the "NDS" (low pressure hose) technique, and segments with a defined inside (sleeve) are preferably produced using a vacuum lamination technique using a mandrel.
Es wird ein kombiniertes Werkzeugkonzept vorgeschlagen, welches in bestimmten Teilbereichen des Rohrs definierte Innenflächen und in anderen Bereichen definierte Außenflächen abbildet.A combined tool concept is proposed which depicts defined inner surfaces in certain partial areas of the pipe and defined outer surfaces in other areas.
Vorteile ergeben sich insbesondere durch die erreichbare leichtere Bauweise, eine reduzierte Durchlaufzeit in der Produktion, und die geringere Anzahl von Einzelteilen.Advantages result in particular from the achievable lighter construction, a reduced throughput time in production, and the lower number of individual parts.
Insbesondere kann eine vorteilhafte integrierte Bauweise eines Werkzeugs mit Silikondruckbelage und „NDS-Technik“ zur Formung Glatter Innenflächen im Bereich der Bauteilmuffen umgesetzt werden. Vorteilhaft ist insbesondere die Kombination von Dorn und Schlauch in einem Werkzeug.In particular, an advantageous integrated design of a tool with silicone pressure coating and "NDS technology" can be implemented for the formation of smooth inner surfaces in the area of the component sleeves. The combination of mandrel and hose in one tool is particularly advantageous.
Die Herstellung eines hierin vorgeschlagenen Rohrs sowie ein entsprechendes Rohr und eine Werkzeuganordnung werden nachfolgend mit Bezug zu den Figuren näher erläutert. Es zeigen:
-
1 einen Axialschnittschnitt einer zur Herstellung eines Rohrs ausgebildeten Werkzeuganordnung; und -
2 einen Querschnitt durch ein entsprechend hergestelltes Rohr.
-
1 an axial sectional view of a tool arrangement designed to produce a pipe; and -
2 a cross section through a correspondingly manufactured pipe.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Darstellung der Figuren nicht zwingend maßstabsgetreu ist. Ferner können Abstände und Dimensionen von Elementen oder Bauteilen aus Gründen der deutlicheren Erkennbarkeit größer als unbedingt erforderlich dargestellt sein.It should be noted that the representation of the figures is not necessarily true to scale. Furthermore, the distances and dimensions of elements or components can be shown larger than absolutely necessary for reasons of clearer recognizability.
Die Werkzeuganordnung
Die Herstellung des Rohrs kann nach folgendem Verfahren durchgeführt werden, wobei insbesondere Bezug zu
Zunächst können der von der Werkzeuganordnung gelöste Dorn
Konkret werden eine Außenfläche des Dorns
Der Dorn
Der fertig belegte Dorn
Nach entsprechender Anordnung und Ausrichtung der genannten Komponenten kann das belegte Werkzeugoberteil
Als nächstes kann der Druckschlauch
Als weiterer Schritt können nun die Anschlussplatte
Zur Aushärtung des Prepregmaterials
Eine Beaufschlagung des an der Außenseite des Dorns
Nach fertiger Aushärtung kann das Rohr, insbesondere der Rohrkörper aus der Werkzeuganordnung entnommen werden. Auf Grund der Tatsache, dass das Prepregmaterial
Entsprechendes gilt für den Rohrkörper zumindest in einem vom ersten Ringsegment
Der Dorn
Insbesondere kann bei entsprechend passend ausgebildeten Durchmessern das zweite Ringsegment
Es soll bemerkt werden, dass der Dorn
Wie in
Am entgegen gesetzten Ende des Rohrs
Be Verwendung zweier mit entsprechenden Durchmessern hergestellten Rohren
Insbesondere im Zusammenhang mit dem in Bezug zu den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiel wird deutlich, dass das hierin vorgeschlagene Herstellungsverfahren, Rohr sowie die vorgeschlagene Werkzeuganordnung, ein einfach zu handhabendes und vergleichsweise einfach zu installierendes Rohrleitungssystem, insbesondere für Lüftungs- und/oder Klimaanwendung in Flugzeugen oder für den Flugzeugbereich liefert.In particular in connection with the exemplary embodiment described in relation to the figures, it becomes clear that the manufacturing method proposed herein, pipe and the proposed tool arrangement, an easy-to-use and comparatively easy-to-install pipeline system, in particular for ventilation and / or air conditioning applications in aircraft or for supplies the aircraft sector.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- WerkzeuganordnungTool arrangement
- 22
- WerkzeugunterteilTool base
- 33
- WerkzeugoberteilTool head
- 44th
- Dornmandrel
- 55
- erste Halbschalefirst half-shell
- 66th
- zweite Halbschalesecond half-shell
- 77th
- AnschlussplatteConnection plate
- 7a7a
- AbschlussplatteEnd plate
- 88th
- Druckschlauchpressure hose
- 99
- FormflächeForming surface
- 1010
- aufgeweitetes Segmentexpanded segment
- 1111
- erstes Ringsegmentfirst ring segment
- 1212
- zweites Ringsegmentsecond ring segment
- 1313
- Rohrpipe
- 1414th
- AußenmuffeOuter sleeve
- 1515th
- InnenmuffeInner sleeve
- 1616
- Flanschflange
Claims (13)
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