DE102018112282A1

DE102018112282A1 - A method of applying a mechanical stress to a component having a shape memory alloy clamping member

Info

Publication number: DE102018112282A1
Application number: DE102018112282.9A
Authority: DE
Inventors: Joachim Schätzle; Sebastian Horn; Jascha Wetzel
Original assignee: Fischerwerke GmbH and Co KG
Current assignee: Fischerwerke GmbH and Co KG
Priority date: 2018-05-23
Filing date: 2018-05-23
Publication date: 2019-11-28

Abstract

Die Erfindung ist beispielsweise zur Sanierung einer Brücke vorgesehen, die sich durch Belastung nach unten gebogen hat. Dazu wird ein Spannteil (6) aus einer Formgedächtnislegierung auf eine Unterseite der Brücke geklebt und mit einem Induktor (8) auf oder über eine Umwandlungstemperatur der Formgedächtnislegierung erwärmt. Dadurch übt das Spannteil (6) eine Zugkraft auf die Unterseite der Brücke aus, die die Brücke zumindest teilweise zurück nach oben biegt.The invention is provided for example for the renovation of a bridge, which has bent down by load. For this purpose, a clamping part (6) made of a shape memory alloy is glued to a lower side of the bridge and heated with an inductor (8) to or above a transformation temperature of the shape memory alloy. As a result, the clamping part (6) exerts a tensile force on the underside of the bridge, which bends the bridge at least partially back up.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer mechanischen Spannung auf ein Bauteil mit einem Spannteil aus einer Formgedächtnislegierung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a method for applying a mechanical stress to a component with a clamping part made of a shape memory alloy having the features of the preamble of claim 1.

Formgedächtnislegierungen sind Metalllegierungen, die durch eine Phasenumwandlung ihrer Kristallstrukturen in der Regel zwischen Martensit und Austenit ihre Form ändern. Die Phasenumwandlung und Formänderung erfolgt bei Erreichen oder Überschreiten einer Umwandlungstemperatur. Zuvor muss die Formgedächtnislegierung aktiviert werden, was typischerweise, aber nicht zwingend, durch eine mechanische Verformung erfolgt, die anschließend durch Erwärmung auf oder über die Umwandlungstemperatur vollständig oder teilweise rückgängig gemacht werden kann. Es sind auch Formgedächtnislegierungen mit einem Zweiweg-Effekt bekannt, die sich bei hoher Temperatur umformen und bei niedriger Temperatur vollständig oder teilweise rückformen. Hier soll unter einer Formgedächtnislegierung eine Metall- oder sonstige Legierung verstanden werden, die ihre Form ändert, wenn sie auf oder über eine Umwandlungstemperatur erwärmt wird, unabhängig davon, ob das durch eine Änderung ihrer Kristallstruktur oder in anderer Weise geschieht, und auch unabhängig davon, ob die Formgedächtnislegierung zuvor verformt, erwärmt oder gekühlt oder in sonstiger Weise behandelt worden ist.Shape memory alloys are metal alloys that change shape through a phase transformation of their crystal structures, usually between martensite and austenite. The phase transformation and shape change takes place when a transition temperature is reached or exceeded. Previously, the shape memory alloy must be activated, which is typically, but not necessarily, by mechanical deformation, which can then be completely or partially canceled by heating to or above the transition temperature. Shape memory alloys having a two-way effect are also known which reshape at high temperature and fully or partially reform at low temperature. As used herein, a shape memory alloy is understood to mean a metal or other alloy that changes shape when heated to or above a transition temperature, whether that is by altering its crystal structure or otherwise, and also independently; whether the shape memory alloy has previously been deformed, heated or cooled or otherwise treated.

Die internationale Patentanmeldung WO 96/12 588 offenbart ein Verfahren zur Sanierung eines Betonträgers, der sich unter Belastung gebogen hat. Auf eine zugzonenseitige Außenfläche des Betonträgers wird eine Platte aus einer Formgedächtnislegierung geklebt und auf oder über die Umwandlungstemperatur erwärmt. Die Zugzone ist eine Zone des Betonträgers, die durch die Belastung auf Zug beansprucht und gedehnt wird, wenn sich der Betonträger durch die Belastung biegt. Durch die Erwärmung auf oder über die Umwandlungstemperatur übt die aus der Formgedächtnislegierung bestehende Platte durch Zusammenziehen eine Zugkraft auf die Außenfläche des Betonträgers aus, die die Außenfläche entgegen ihrer Verformung durch die Belastung des Betonträgers beaufschlagt und dadurch die Verformung verlangsamt, zum Stillstand bringt, oder vorzugsweise vollständig oder zumindest teilweise rückgängig macht. Das bekannte Verfahren sieht eine elektrische Widerstandsheizung durch Bestromung der aus der Formgedächtnislegierung bestehenden Platte vor.The international patent application WO 96/12588 discloses a method of remediating a concrete beam that has flexed under load. On a Zugzonenseitige outer surface of the concrete beam, a plate made of a shape memory alloy is glued and heated to or above the transformation temperature. The tension zone is a zone of the concrete beam that is stressed by the load on the train and is stretched as the concrete beam bends through the load. By heating to or above the transition temperature, the shape memory alloy plate exerts, by contraction, a tensile force on the outer surface of the concrete beam that urges the outer surface against its deformation by the load on the concrete beam, thereby slowing, stopping, or preferably decelerating the deformation completely or at least partially reverses. The known method provides an electrical resistance heating by energizing the existing of the shape memory alloy plate.

Aufgabe der Erfindung ist, eine alternative Erwärmung einer Formgedächtnislegierung bei insbesondere einer Betonsanierung vorzuschlagen.The object of the invention is to propose an alternative heating of a shape memory alloy in particular a concrete restoration.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zum Aufbringen einer mechanischen Spannung auf ein Bauteil, insbesondere auf ein Betonteil, insbesondere auf einen Träger aus Stahl- oder Spannbeton, sieht das erfindungsgemäße Verfahren ein Spannteil aus einer aktivierten Formgedächtnislegierung vor, das schubfest mit dem Bauteil verbunden wird. Die Verbindung des Spannteils mit dem Bauteil kann beispielsweise durch Kleben erfolgen. Alternativ kann die Verbindung mechanisch, beispielsweise durch eine Verankerung der Enden des Spannteils mit Ankern, Dübeln und/oder Schrauben erfolgen. Eine Kombination einer mechanischen Verbindung mit einer Klebung ist ebenfalls möglich. Andere Verbindungen sind nicht ausgeschlossen. Das Spannteil kann kontinuierlich über seine gesamte Länge oder Fläche, unterbrochen in mehreren Bereichen, oder an einzelnen Stellen mit dem Bauteil verbunden sein. Die Verbindung ist insbesondere zugfest, so dass eine Zugkraft bzw. Zugspannung, die in oder parallel zu einer Verbindungslinie oder Verbindungsfläche, an der das Spannteil mit dem Bauteil verbunden ist, vom Spannteil auf das Bauteil übertragbar ist. Es ist eine eindimensionale Krafteinleitung in einer Richtung oder eine zweidimensionale Krafteinleitung in zwei Richtungen bzw. in beliebiger/n Richtung/en in oder parallel zu der Verbindungsfläche möglich.This object is achieved by the features of claim 1. For applying a mechanical stress on a component, in particular on a concrete part, in particular on a support made of steel or prestressed concrete, the method according to the invention provides a clamping part of an activated shape memory alloy, which is shear-resistant connected to the component. The connection of the clamping part with the component can be done for example by gluing. Alternatively, the connection can be made mechanically, for example by anchoring the ends of the clamping part with anchors, dowels and / or screws. A combination of a mechanical connection with a bond is also possible. Other connections are not excluded. The clamping part can be continuously connected over its entire length or area, interrupted in several areas, or at individual points with the component. The connection is in particular tensile, so that a tensile force or tensile stress, which is in or parallel to a connecting line or connecting surface on which the clamping part is connected to the component, from the clamping part to the component is transferable. A one-dimensional introduction of force in one direction or a two-dimensional introduction of force in two directions or in any direction (s) in or parallel to the connection surface is possible.

„Aktiviert“ bedeutet, dass sich das Spannteil verformt, wenn es auf oder über die Umwandlungstemperatur der Formgedächtnislegierung erwärmt wird, aus der es besteht. Ist das Spannteil an einer Verformung gehindert, übt es eine Kraft aus. Insbesondere verkürzt sich das Spannteil, wenn es auf oder über die Umwandlungstemperatur erwärmt wird bzw. übt eine Zugkraft aus, wenn es an einer Verkürzung gehindert ist. Aufgrund der schubfesten Verbindung mit dem Bauteil übt das Spannteil gemäß der Erfindung eine Kraft auf das Bauteil aus, wenn das Spannteil auf oder über die Umwandlungstemperatur erwärmt wird. Erfindungsgemäß wird das Spannteil kontaktlos induktiv, also durch induktive Erwärmung, auf oder über die Umwandlungstemperatur erwärmt."Activated" means that the clamping member deforms when heated to or above the transformation temperature of the shape memory alloy of which it is made. If the clamping part is prevented from deformation, it exerts a force. In particular, when it is heated to or above the transformation temperature, the clamping part shortens or exerts a tensile force when it is prevented from shortening. Due to the shear-resistant connection with the component, the clamping member according to the invention exerts a force on the component when the clamping member is heated to or above the transformation temperature. According to the invention, the clamping part is inductively heated inductively, ie by inductive heating, at or above the transformation temperature.

Ein Vorteil der Erfindung ist, dass das Spannteil in kurzer Zeit auf oder über die Umwandlungstemperatur erwärmt werden kann, und dass keine elektrische Spannung an das Spannteil angelegt werden muss. Es ist keine Hochspannung von beispielsweise über 500 V notwendig, und das Spannteil lässt sich mit Baustellen geeigneten Mitteln auf oder über die Umwandlungstemperatur erwärmen. Zudem ist durch das induktive Erwärmen eine lokal begrenzte Erwärmung in sehr kurzer Zeit möglich, so dass auch nur Teilbereiche des Spannteils auf ohne über die Umwandlungstemperatur erwärmt werden können, ohne dass dabei angrenzende Bereiche oder das gesamte Spannteil miterwärmt werden.An advantage of the invention is that the clamping part can be heated in a short time to or above the transformation temperature, and that no electrical voltage must be applied to the clamping part. There is no need for a high voltage of, for example, over 500V, and the chuck can be heated to or above the transformation temperature with construction equipment. In addition, a locally limited heating in a very short time is possible by the inductive heating, so that only parts of the clamping part can be heated to above the transformation temperature, without thereby adjacent areas or the entire clamping part are miterwärmt.

Die Erfindung ist insbesondere zu einer Sanierung eines horizontal angeordneten Bauteils vorgesehen, das sich durch sein Eigengewicht und/oder eine äußere Gewichtsbelastung verformt, insbesondere nach unten, in Richtung der Schwerkraft, gebogen hat. Die Biegung kann vollständig oder teilweise rückgängig gemacht werden, indem das Spannteil aus der Formgedächtnislegierung, das sich bei Erwärmung auf oder über die Umwandlungstemperatur zusammenzieht, auf einer Zugseite des Bauteils schubfest mit dem Bauteil verbunden und anschließend auf oder über die Umwandlungstemperatur erwärmt wird. Die „Zugseite“ des Bauteils ist die Seite, die durch die Biegung des Bauteils durch sein Eigengewicht und/oder die äußere Gewichtsbelastung gedehnt wird, wodurch eine Zugspannung auf der Zugseite im Bauteil entsteht. Durch Erwärmen des Spannteils auf oder über die Umwandlungstemperatur übt dieses eine Zugkraft an der Zugseite auf das Bauteil aus, die der Biegung des Bauteils durch sein Eigengewicht und/oder die äußere Gewichtsbelastung entgegen gerichtet ist. Dadurch wird einer weiteren Biegung entgegengewirkt und vorzugsweise die Biegung des Bauteils durch sein Eigengewicht und/oder die äußere Gewichtsbelastung teilweise und idealerweise vollständig rückgängig gemacht. The invention is particularly provided for a renovation of a horizontally arranged component, which has deformed by its own weight and / or an external weight load, in particular downwards, has bent in the direction of gravity. The bending can be completely or partially reversed by the shape memory alloy clamping member, which contracts when heated to or above the transformation temperature, being shear bonded to the component on a tensile side of the component and then heated to or above the transition temperature. The "tension side" of the component is the side which is stretched by the bending of the component by its own weight and / or the external weight load, whereby a tension on the tension side in the component arises. By heating the clamping part to or above the transformation temperature, this exerts a tensile force on the tensile side on the component, which is directed against the bending of the component by its own weight and / or the external weight load. This counteracts further bending and preferably partially and ideally completely reverses the bending of the component due to its own weight and / or the external weight load.

Das Bauteil ist in vorstehend erläutertem Fall insbesondere ein horizontal angeordnetes, flächen- oder stabförmiges Tragelement, beispielsweise eine Decke, eine Brücke, ein Träger oder ein Unterzug. Das Bauteil ist insbesondere ein Bauteil aus Stahl- oder Spannbeton. Die „Zugseite“ eines horizontal angeordneten Tragelements oder allgemein des horizontal angeordneten Bauteils bei Belastung durch sein Eigengewicht und/oder eine äußere Gewichtsbelastung ist eine Unterseite, an der das Spannteil schubfest angebracht wird und durch Erwärmung auf oder über die Umwandlungstemperatur eine Zugkraft beispielsweise in einer Längsrichtung, oder insbesondere bei einem flächenförmigen Bauteil wie einer Decke, in der Fläche an der Zug- und Unterseite auf das Bauteil ausübt.The component is in the case explained above, in particular a horizontally arranged, surface or rod-shaped support member, such as a ceiling, a bridge, a carrier or a beam. The component is in particular a component made of steel or prestressed concrete. The "tension side" of a horizontally arranged support element or generally of the horizontally arranged component under load by its own weight and / or an external weight load is a bottom to which the clamping part is shear-resistant and by heating to or above the transformation temperature, a tensile force, for example in a longitudinal direction , or in particular in a sheet-like component such as a ceiling, in the area on the pull and bottom exerts on the component.

Das Spannteil kann auf seiner gesamten Länge oder Fläche auf oder über die Umwandlungstemperatur erwärmt werden. Auch ist eine bereichsweise Erwärmung des Spannteils auf oder über die Umwandlungstemperatur möglich. Es können Bereiche des Spannteils zeitlich nacheinander auf oder über die Umwandlungstemperatur erwärmt werden, beispielsweise ausgehend von einer Mitte zu Rändern oder Enden des Spannteils, oder von einem Rand oder Ende zu einem gegenüberliegenden Rand oder Ende des Spannteils. Es können auch Bereiche des Spannteils nicht auf oder über die Umwandlungstemperatur erwärmt werden, beispielsweise Randbereiche oder Endbereiche des Spannteils, um dort mechanische Spannungen zwischen dem Spannteil und dem Bauteil zu vermeiden, die zu einem Lösen des Spannteils vom Bauteil beginnend an den Rändern oder Enden des Spannteils führen könnten.The chuck can be heated to or above the transition temperature over its entire length or area. Also, a partial heating of the clamping part is possible or over the transformation temperature. Portions of the tension member may be sequentially heated to or above the transition temperature, for example from a center to edges or ends of the tension member, or from one edge or end to an opposite edge or end of the tension member. It is also not possible to heat regions of the clamping part to or above the transformation temperature, for example edge regions or end regions of the clamping part, in order to avoid mechanical stresses between the clamping part and the component leading to detachment of the clamping part from the component beginning at the edges or ends of the clamping part Could lead to clamping part.

Zu einem induktiven Erwärmen des aus der Formgedächtnislegierung bestehenden Spannteils sieht eine Ausgestaltung der Erfindung die Verwendung eines Induktors mit mindestens einem U-förmigen elektrischen Leiter vor, der aufgrund seiner Form auch als Halbspule aufgefasst werden kann. Ein solcher Induktor, der aufgrund seiner Form als Haarnadelinduktor bezeichnet wird, ist handlich und lässt sich zur induktiven Erwärmung des Spannteils einfach von Hand oder maschinell über die Länge oder Fläche des Spannteils bewegen.For an inductive heating of the existing of the shape memory alloy clamping part provides an embodiment of the invention, the use of an inductor with at least one U-shaped electrical conductor, which can be considered as a half-coil due to its shape. Such an inductor, referred to as a hairpin inductor due to its shape, is handy and can be easily moved by hand or by machine over the length or area of the clamp to inductive heating the clamp.

Vorzugsweise umfasst der Induktor das Spannteil beim Erwärmen nicht vollständig. Das bedeutet, dass der Induktor einen Querschnitt des Spannteils nicht umgreift, um das Spannteil über seinen gesamten Querschnitt zu erwärmen. Der Induktor muss also nicht ganz oder teilweise zwischen das Spannteil und das Bauteil eingebracht werden, sondern es ist erfindungsgemäß ausreichend, wenn er nur einseitig am Spannelement entlang geführt wird. Hierzu eignet sich insbesondere ein Induktor mit einer flachen, ebenen Induktionseinrichtung, insbesondere in Form einer U-förmigen Halbspule, wie sie bereits oben beschrieben wurde. Insbesondere mit einem bereits oben beschriebenen Haarnadelinduktor ist eine einseitige Erwärmung auf einfache und effektive Weise möglich.Preferably, the inductor does not completely cover the clamping part during heating. This means that the inductor does not surround a cross section of the clamping part in order to heat the clamping part over its entire cross section. The inductor does not have to be completely or partially inserted between the clamping part and the component, but it is sufficient according to the invention, if it is guided only on one side along the clamping element. For this purpose, in particular, an inductor with a flat, planar induction device, in particular in the form of a U-shaped half-coil, as described above. In particular, with a Haarnadelinduktor already described above is a one-sided heating in a simple and effective way possible.

Zu einem induktiven Erwärmen des aus der Formgedächtnislegierung bestehenden Spannteils sieht eine Ausgestaltung der Erfindung die Verwendung eines Induktors mit einem Kern vor, der eine magnetische Flussdichte erhöht und deswegen auch als Konzentrator bezeichnet wird. Der Kern leitet magnetische Feldlinien eines von einer Spule des Induktors erzeugten magnetischen Feldes, was eine gute Einleitung der magnetischen Feldlinien in das Spannteil mit hohem Wirkungsgrad ermöglicht. Im Vergleich mit einem Induktor ohne Kern lässt sich das Spannteil durch den Kern mit einem erheblich niedrigeren Induktionsstrom auf oder über die Umwandlungstemperatur erwärmen. Der Kern des Induktors besteht insbesondere aus einem weichmagnetischen Werkstoff, also aus einem ferromagnetischen Material, das sich in einem Magnetfeld leicht magnetisieren lässt. Als Werkstoffe kommen insbesondere Materialien in Betracht, die für Kerne von Magnetspulen oder Transformatoren verwendet werden.For an inductive heating of the shape memory alloy consisting of the clamping part, an embodiment of the invention provides for the use of an inductor with a core, which increases a magnetic flux density and is therefore also referred to as a concentrator. The core conducts magnetic field lines of a magnetic field generated by a coil of the inductor, which allows good introduction of the magnetic field lines into the clamping part with high efficiency. Compared to a core-less inductor, the core can be heated to or above the transition temperature by the core at a significantly lower induction current. The core of the inductor consists in particular of a soft magnetic material, that is of a ferromagnetic material that can be easily magnetized in a magnetic field. As materials in particular materials are considered, which are used for cores of magnetic coils or transformers.

Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, Ausführungen und Ausgestaltungen der Erfindung, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in einer Figur gezeichneten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen oder gezeichneten Kombination, sondern auch in grundsätzlich beliebigen anderen Kombinationen oder aber einzeln verwendbar. Es sind Ausführungen der Erfindung möglich, die nicht alle Merkmale eines abhängigen Anspruchs aufweisen. Auch können einzelne Merkmale eines Anspruchs durch andere offenbarte Merkmale oder Merkmalskombinationen ersetzt werden. Ausführungen der Erfindung, die nicht alle Merkmale des Ausführungsbeispiels, sondern einen grundsätzlich beliebigen Teil der gekennzeichneten Merkmale eines Ausführungsbeispiels gegebenenfalls in Kombination mit einem, mehreren oder allen Merkmalen eines oder mehrerer weiterer Ausführungsbeispiele aufweisen, sind möglich.The features and feature combinations mentioned above in the description, embodiments and refinements of the invention, as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or drawn in a figure are not only in the each specified or drawn combination, but also in principle any other combinations or individually usable. Embodiments of the invention are possible which do not have all the features of a dependent claim. Also, individual features of a claim may be replaced by other disclosed features or feature combinations. Embodiments of the invention, which do not have all the features of the exemplary embodiment, but a basically arbitrary part of the marked features of an embodiment, optionally in combination with one, several or all features of one or more further embodiments, are possible.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Schemadarstellung eines horizontal angeordneten Bauteils zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
2 einen Induktor zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
3 einen Querschnitt des Induktors entlang der Linie III-III in 2.

The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing. Show it:

1 a schematic representation of a horizontally disposed component for explaining the method according to the invention;
2 an inductor for carrying out the method according to the invention; and
3 a cross section of the inductor along the line III-III in 2 ,

Das in 1 dargestellte Bauteil 1 ist horizontal angeordnet und kann allgemein auch als Tragelement 2 aufgefasst werden. Im Ausführungsbeispiel ist das Bauteil 1 stabförmig, beispielsweise ein Balken oder ein Unterzug einer Brücke, die als Stahlbetonteil hergestellt ist. Das Bauteil 1 kann auch flächenförmig, beispielsweise eine Decke sein.This in 1 illustrated component 1 is arranged horizontally and can also be used as a support element 2 be understood. In the exemplary embodiment, the component 1 rod-shaped, for example, a beam or a beam of a bridge, which is made as a reinforced concrete part. The component 1 can also be sheet-like, for example, a blanket.

Das das horizontal angeordnete Tragelement 2 bildende Bauteil 1 liegt nahe seinen Enden auf Widerlagern 3, 4 auf, wobei ein erstes Widerlager 3 als Loslager mit einer Rolle 5 und das zweite Widerlager 4 als Festlager ausgeführt ist.The horizontally arranged support element 2 forming component 1 lies near its ends on abutments 3 . 4 on, being a first abutment 3 as floating bearing with a roller 5 and the second abutment 4 designed as a fixed bearing.

Das Bauteil 1 war ursprünglich gerade und hat sich durch sein Eigengewicht und/oder eine Gewichtsbelastung, wie in 1 stark übertrieben gezeichnet, nach unten gebogen. Durch die Biegung wurde eine Unterseite des Bauteils 1 gedehnt und steht unter einer mechanischen Zugspannung. Die gedehnte und unter der Zugspannung stehende Unterseite bildet eine Zugseite des Bauteils 1.The component 1 was originally straight and has by its own weight and / or a weight load, as in 1 strongly exaggerated, bent downwards. Due to the bend was a bottom of the component 1 stretched and is under a mechanical tension. The stretched and tensioned underside forms a tension side of the component 1 ,

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein streifenförmiges Spannteil 6 aus einer Formgedächtnislegierung auf die Zugseite, im Ausführungsbeispiel also auf die Unterseite des Bauteils 1, geklebt. Allgemein wird das Spannteil 6 schubfest bzw. zugfest mit der Zugseite des Bauteils 1 verbunden.In the method according to the invention is a strip-shaped clamping part 6 from a shape memory alloy on the tension side, in the exemplary embodiment so on the underside of the component 1 , glued. Generally, the clamping part 6 shear-resistant or tensile strength with the tension side of the component 1 connected.

Im Ausführungsbeispiel besteht das Spannteil 6 aus einer Formgedächtnislegierung, deren Kristallstruktur sich bei einer mechanischen Umformung umwandelt, so dass sich bei einer Erwärmung der Formgedächtnislegierung auf oder über eine Umwandlungstemperatur das Spannteil 6 vollständig oder zumindest teilweise rückverformt. Die Umwandlungstemperatur liegt beispielsweise bei 160°C. Im Ausführungsbeispiel ist das aus der Formgedächtnislegierung bestehende Spannteil 6 mechanisch gedehnt worden, was als Aktivierung der Formgedächtnislegierung bzw. des Spannteils 6 aufgefasst werden kann. Das Spannteil 6 wird in aktiviertem Zustand auf die Unterseite des Bauteils 1 geklebt, beispielsweise mit einem Epoxidharzkleber.In the embodiment, the clamping part 6 from a shape memory alloy, the crystal structure of which converts during a mechanical deformation, so that when the shape memory alloy is heated to or above a transition temperature, the clamping part 6 completely or at least partially re-deformed. The transformation temperature is for example 160 ° C. In the embodiment, the existing from the shape memory alloy clamping part 6 mechanically stretched, what as activation of the shape memory alloy or the clamping part 6 can be understood. The clamping part 6 becomes activated on the underside of the component 1 glued, for example, with an epoxy resin adhesive.

Nach dem Aufkleben auf die Unterseite des Bauteils 1 wird das Spannteil 6 kontakt- bzw. berührungslos, im Ausführungsbeispiel induktiv auf oder über die Umwandlungstemperatur erwärmt. Die Erwärmung erfolgt mit einem flachen Haarnadelinduktor, einem Induktor 8 mit flacher, ebener U-förmigen Halbspule 9, einseitig von unten. Die Erwärmung beginnt, wie in 1 mit dem Pfeil 12 veranschaulicht, mit Abstand von einem zweiten Ende des Spannteils 6 und endet mit Abstand von einem anderen Ende des Spannteils 6. Das Spannteil 6 wird somit bereichsweise kontinuierlich zeitlich nacheinander über seine Länge auf oder über die Umwandlungstemperatur der Formgedächtnislegierung erwärmt, wobei Endbereiche 7 des Spannteils 6 nicht erwärmt werden. Dadurch sollen mechanische Spannungen zwischen dem Spannteil 6 und dem Bauteil 1 in den Endbereichen 7 des Spannteils 6 und ein an Enden des Spannteils 6 beginnendes Lösen des Spannteils 6 vom Bauteil 1 vermieden werden.After sticking to the bottom of the component 1 becomes the clamping part 6 contactless or non-contact, in the exemplary embodiment, inductively heated to or above the transformation temperature. The heating is done with a flat hairpin inductor, an inductor 8th with flat, flat U-shaped half-coil 9 , one-sided from below. The warming begins, as in 1 with the arrow 12 illustrated, with distance from a second end of the clamping part 6 and ends at a distance from another end of the tension member 6 , The clamping part 6 Thus, in some areas, it is continuously heated sequentially over its length to or above the transformation temperature of the shape memory alloy, with end regions 7 of the clamping part 6 not be heated. This is intended to mechanical stresses between the clamping part 6 and the component 1 in the end areas 7 of the clamping part 6 and one at ends of the tension member 6 Beginning release of the clamping part 6 from the component 1 be avoided.

Weil das Spannteil 6 durch das Festkleben am Bauteil 1 gehindert ist, sich rückzuverformen, das heißt sich zusammenzuziehen, übt es eine Zugkraft auf die gedehnte Unterseite des Bauteils 1 aus. Dadurch wirkt das Spannteil 6 einer weiteren Biegung des Bauteils 1 nach unten durch sein Eigengewicht und/oder eine Gewichtsbelastung entgegen und verringert vorzugsweise die Biegung des Bauteils 1.Because the clamping part 6 by sticking to the component 1 is prevented from being deformed, that is contracting, it exerts a tensile force on the stretched underside of the component 1 out. As a result, the clamping part acts 6 another bend of the component 1 down by its own weight and / or a weight load and preferably reduces the bending of the component 1 ,

Denkbar ist auch, dass nur einzelne, über eine Länge des Spannteils 6 verteilte Bereiche des Spannteils 6 auf oder über die Umwandlungstemperatur der Formgedächtnislegierung, aus der das Spannteil 6 besteht, erwärmt wird. Hierdurch kann beispielsweise, falls sich das Bauteil 1 erneut nach unten biegt, bislang nicht erwärmte Bereiche des Spannteils 6 auf oder über die Umwandlungstemperatur erwärmt und dadurch die Unter- und Zugseite des Bauteils 1 „nachgespannt“ werden.It is also conceivable that only individual, over a length of the clamping part 6 distributed areas of the clamping part 6 at or above the transformation temperature of the shape memory alloy from which the clamping part 6 exists, is heated. As a result, for example, if the component 1 bends down again, previously unheated areas of the clamping part 6 heated to or above the transformation temperature and thereby the lower and tension side of the component 1 Be "tightened".

Insbesondere, wenn das das Tragelement 2 bildende Bauteil 1 flächenförmig, beispielsweise eine Decke ist, die durch ihr Eigengewicht oder eine äußere Belastung zweidimensional nach unten gewölbt ist, kann ein flächenförmiges Spannteil 6 aus der Formgedächtnislegierung auf die Unterseite des Bauteils 1 geklebt und danach auf oder über die Umwandlungstemperatur erwärmt werden, so dass Zugspannungen in zwei bzw. in allen Richtungen der Fläche der Biegung des Bauteils 1 entgegenwirken.In particular, if that is the support element 2 forming component 1 sheet-like, for example, is a blanket, which is curved downwardly by its own weight or an external load down, can be a sheet-like clamping part 6 from the Shape memory alloy on the bottom of the component 1 glued and then heated to or above the transformation temperature, so that tensile stresses in two or in all directions of the surface of the bend of the component 1 counteract.

2 zeigt einen Induktor 8, der zu einer kontakt- bzw. berührungslosen induktiven Erwärmung des aus der Formgedächtnislegierung bestehenden Spannteils 6 von Hand einseitig über das Spannteil 6 bewegt wird. Der Induktor 8 weist einen U-förmigen elektrischen Leiter auf, der aufgrund seiner Form auch als U-förmige Spule oder als Halbspule 9 bezeichnet werden kann. Die Halbspule 9 ist in einen Kern 10, einem sogenannten Konzentrator, aus einem weichmagnetischen Werkstoff eingebettet, der magnetische Feldlinien konzentriert und zu einer Oberfläche des Induktors 8 lenkt, die zum Erwärmen des Spannteils 6 dem Spannteil 6 zugewandt oder auf das Spannteil 6 gelegt wird. Durch ein Anschlusskabel 11 wird die Halbspule 9 mit einem Wechselstrom bestromt, der ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, welches der Kern 10 in das Spannteil 6 lenkt, wenn der Induktor 8 an das Spannteil 6 gelegt oder mit wenig Abstand vom Spannteil 6 gehalten wird. Das in das Spannteil 6 gelenkte magnetische Wechselfeld erzeugt Wirbelströme in dem Spannteil 6, die das Spannteil 6 auf oder über die Umwandlungstemperatur erwärmen. 2 shows an inductor 8th which leads to a contact or inductive heating of the part consisting of the shape memory alloy clamping part 6 by hand on one side over the clamping part 6 is moved. The inductor 8th has a U-shaped electrical conductor, due to its shape as a U-shaped coil or as a half-coil 9 can be designated. The half-coil 9 is in a core 10 , a so-called concentrator, made of a soft magnetic material that concentrates magnetic field lines and to a surface of the inductor 8th directs the heating of the clamping part 6 the clamping part 6 facing or on the clamping part 6 is placed. Through a connection cable 11 becomes the half coil 9 energized with an alternating current, which generates a magnetic alternating field, which is the core 10 in the clamping part 6 deflects when the inductor 8th to the clamping part 6 placed or with a little distance from the clamping part 6 is held. That in the clamping part 6 Directed magnetic alternating field generates eddy currents in the clamping part 6 that the clamping part 6 heat to or above the transformation temperature.

Der Induktor 8 ist ein sogenannter Haarnadelinduktor, der flach und eben ausgebildet ist und mit dem das Spannteil 6 beim Erwärmen nicht umfasst werden muss. Die Erwärmung erfolgt einseitig, von einer Seite aus, hier von unten. Der Induktor 8 wird zum Erwärmen des Spannteils 6 also nicht zwischen das Spannteil 6 und das Bauteil 1 eingebracht, sondern der Induktor 8 wird nur unterhalb, also einseitig am Spannteil 6 entlang geführt. Somit kann das Spannteil 6 vor dem Erwärmen vollflächig mit dem Bauteil 1 verklebt sein und das Erwärmen des Spannteils 6 ist, auch lokal auf bestimmte Bereiche begrenzt, auf einfache und sichere Art möglich.The inductor 8th is a so-called Haarnadelinduktor, which is flat and flat and with which the clamping part 6 when heating does not need to be included. The heating takes place on one side, from one side, here from below. The inductor 8th is used to heat the clamping part 6 so not between the clamping part 6 and the component 1 introduced, but the inductor 8th is only below, so one-sided on the clamping part 6 guided along. Thus, the clamping part 6 before heating the whole surface with the component 1 be glued and the heating of the clamping part 6 is also locally limited to certain areas, in a simple and secure way possible.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Bauteilcomponent
22: Tragelementsupporting member
33: erstes Widerlager (Loslager)first abutment (floating bearing)
44: zweites Widerlager (Festlager)second abutment (fixed bearing)
55: Rollerole
66: Spannteiltensioning part
77: Endbereichend
88th: Induktorinductor
99: Halbspulehalf coil
1010: Kerncore
1111: Anschlusskabelconnection cable
1212: Pfeilarrow

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 96/12588 [0003]

Claims

Method for applying a mechanical stress to a component (1) with a shape memory alloy clamping member (6), the clamping member (6) being connected to the component (1) in a shear-resistant manner and heated to or above a transformation temperature, thereby exerting a force the component (1) exerts, characterized in that the clamping part (6) is heated contactless and inductive to or above the transformation temperature.

Method according to Claim 1 , characterized in that the component (1) is a horizontally arranged support element (2) and the clamping part (6) is arranged shear-resistant on an underside of the component (1).

method Claim 1 or 2 , characterized in that the clamping part (6) is heated in regions to or above the transformation temperature.

Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that regions of the clamping part (6) are heated one after the other to or above the transformation temperature.

Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that not all areas (7) of the clamping part (6) are heated to or above the transformation temperature.

Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the clamping part (6) is heated by an inductor (8).

Method according to Claim 6 , characterized in that the inductor (8) is a Haarnadelinduktor.

Method according to Claim 6 or 7 , characterized in that the inductor (8) does not comprise the clamping part (6) during heating.

Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the clamping part (6) is heated with an inductor (8) having a core (10) which increases a magnetic flux density.