DE1209728B - Verfahren zur Herstellung eines insbesondere rohrfoermigen Hohlkoerpers mit Verstaerkungsrippen auf der Innenwandung des Mantelkoerpers - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung eines insbesondere rohrförmigen Hohlkörpers mit Verstärkungsrippen auf der Innenwandung des Mantelkörpers Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung eines insbesondere rohrförmigen Hohlkörpers, der eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen Außendruck aufweist.
• Es ist bereits bekannt, rohrförmige Hohlkörper aus glasfaserverstärktem Kunststoff herzustellen, die in mechanischer Hinsicht erheblichen Druckbeanspruchungen ausgesetzt werden. Je nach der zu fordernden Druckfestigkeit werden entsprechende Wanddicken bei der Herstellung dieser Hohlkörper notwendig, was meist einen erheblichen Werkstoffaufwand erfordert und verhältnismäßig hohes Körpergewicht zur Folge hat.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, druckfeste, insbesondere außendruckfeste Hohlkörper herzustellen, die bei möglichst geringem Werkstoffaufwand nur verhältnismäßig geringes Gewicht aufweisen.
• Konstruktive Möglichkeiten zur Lösung dieser Aufgabe bestehen darin, daß Hohlkörper hergestellt werden, die auf der Innenwandung Spanten oder ähnliche Verstärktmgsgerüste aufweisen. Ein anderer Weg wäre die Herstellung doppelwandiger Behälter, wobei beide Wände gegeneinander abgesteift sein müssen. Bei beiden konstruktiven Lösungen besteht die fertigungstechnische Schwierigkeit in der Herstellung einer schubsteifen Verbindung zwischen der oder den Wänden und den Versteifungselementen, insbesondere Spanten.
• Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines insbesondere rohrförmigen Hohlkörpers mit Verstärkungsrippen auf der Innenwandung des Mantelkörpers, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß ein selbsttragender, die Verstärkungsrippen aufweisender Innenkörper bergestellt und auf diesen im Schleudergußverfahren ein Mantelkörper aufgebracht wird.
• Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, in einem Zweistufenverfahren zunächst die Versteifungsrippen in Form eines Innenkörpers herzustellen, auf dem in einem zweiten Verfahrensgang ein Mantelkörper aufgebracht wird. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn zur Herstellung des Mantelkörpers von dem an sich bekannten Schleudergußverfahren Gebrauch gemacht wird. Die Herstellung von Hohlkörpern im Schleudergußverfahren ist bekannt; es bereitet aber erhebliche Schwierigkeiten, unter Anwendung des Schleudergußverfahrens einen Hohlkörper mit Innenspanten herzustellen. Die Erfindung geht deshalb einen anderen Weg indem zunächst ein Innenkörper hergestellt wird der die Spanten oder ähnliche Versteifungselemente für den später herzustellenden Mantelkörper aufweist.
• Zweckmäßig wird auch der Innenkörper mit Außenspanten im Schleudergußverfahren hergestellt, und in einem weiteren Verfahrensgang wird dann in einer Schleudergußform die Außenummantelung aufgeschleudert.
• Der Innenkörper kann als selbsttragender Körper durch Ringspanten hergestellt werden, die durch achsparallel zum herzustellenden Hohlkörper verlaufende Verbindungsglieder fixiert werden, wobei die Verbindungsglieder gegebenenfalls nach Herstellung des Mantelkörpers wieder entfernt werden.
• Die Erfindung beschreibt im folgenden Ausfiihrungsbeispiele zur Durchführung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung an Hand der Figuren.
• Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt eines nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellten Hohlkörpers aus einem Innenkörper 2, auf den ein Außenmantel 3 aufgeschleudert ist; F i g. 2 ist ein Längsschnitt durch einen Innenkörper mit Außenspanten, F i g. 3 ein Querschnitt durch den gleichen Körper; F i g. 4 a bis 4 c zeigen Teilschnitte durch die Wandung des Körpers während der Herstellung in drei verschiedenen Phasen; F i g. 5 a und 5b geben einen Teilschnitt durch den Hohlkörper nach einem abgewandelten Verfahren in drei verschiedenen Phasen wieder; F i g. 6 a und 6b sind Ausschnitte durch den Hohlkörper, wobei eine besondere Anordnung des VerstärklT,ngsmaterials am Mantelkörper dargestellt worden ist; F i g. 7 zeigt einen Teilschnitt durch das Ende eines Hohlkörpers mit dem daran befestigten Anschlußflansch.
• Zur Herstellung des Hohlkörpers nach der vorliegenden Erfindung wird im ersten Verfahrensschritt ein Innenkörper, wie in den F i g. 2 und 3 gezeigt, hergestellt. Dieser Innenkörper 20 besitzt auf seinem Außenumfang Versteifungselemente, insbesondere quer zur Längsrichtung des Hohlkörpers auf dem Umfang verlaufende Spanten 21 und außerdem in Längsrichtung zum Hohlkörper, insbesondere achsparallel auf dem Umfang verlaufende Spanten 22. Dieser mit Außenspanten versehene Innenkörper kann in an sich bekannter Weise vorteilhaft im Schleudergußverfahren hergestellt werden, jedoch können auch andere Verfahren, wie ein Wickelverfahren über einen Dorn, zur Herstellung des Innenkörpers mit Außenspanten Anwendung finden.
• Nach Herstellung des Innenkörpers, der die Versteifungselemente in Form von Rippen auf seiner Umfangsfläche aufweist, wird in einem zweiten Verfahrensgang die Außenummantelung, insbesondere aus glasfaserverstärktem Kunstharz, im Schleudergußverfahren in einer Form aufgebracht.
• Zum Einbringen der Glasfaserverstärkung in die Mantelschicht unter Anwendung des Schleudergußverfahrens wird zunächst, wie in Fig. 4 a bis 4c dargestellt, in der ersten Phase des Verfahrens auf die Rippen 41 des Innenkörpers 40 eine Bindemittelschicht 42 aufgebracht und auf die Außenmantelfläche 43 zwischen den Rippen eine Trennmittelschicht 44 aufgebracht. Anschließend werden dann Glasfasern 45 oder mit Harz imprägniertes Glasfasermaterial auf die Umfangsfläche des Innenkörpers aufgebracht, wozu zweckmäßig das bekannte Faserspritzverfahren Anwendung findet (Fig. 4 a). In einer zweiten Phase (Fig. 4b) werden dann die Glasfasern auf der Oberfläche des Innenkörpers so weit verdichtet, daß sie annähernd mit der Rippenoberkante eine Fläche bilden. Der so vorbereitete Innenkörper, der die Glasfaserverstärkung auf seiner Oberfläche enthält, wird dann in eine Schleudergußform eingesetzt und anschließend in der Schleudergußform geschleudert.
• Dadurch wird die vorverdichtete Harz-Glasfasermasse 46 durch die Zentrifugalkräfte in die Außenwand der Form (nicht dargestellt) geschleudert und bildet dann eine Außenummantelung 47, wie sie in F i g. 4 c dargestellt worden ist. Der Schleudervorgang wird zweckmäßig bis zum Aushärten des Harzes fortgesetzt. Um eine gleichmäßige Wanddicke zu erhalten, ist es erforderlich, den Innenkörper in der Schleuderform zu zentrieren. Die Zentrierung kann durch Einbauten in der Form erfolgen oder durch Zentrierungsnasen an den Versteifungsringen, wie sie in F i g. 3 dargestellt und mit Ziffer 23 angedeutet worden sind.
• Wie in F i g. 4 c angedeutet worden ist, wird die Glasfasermasse zwischen den Spanten beim Schlendem bogenförmig nach außen verformt. Es entsteht eine Art gewölbeähnliche Versteifung, die bei Druckbeanspruchung auf die Mantelschicht vorteilhaft die Kräfte in die Spanten überleitet.
• Eine andere Möglichkeit, die Glasfaserverstärkung für den Außenmantel aufzubringen, ist in den F i g. 5 a und 5b dargestellt. Der Innenkörper 51 wird mit Glasgewebe 52 bewickelt. Um das Glasgewebe in seiner Lage zu sichern, sind an den Stirnflächen der Spanten 53 Nuten 54 vorgesehen, durch die das Glasgewebe durch darübergewickelte Rovingstränge 55 gegen Längsverschieben gesichert wird. In diesem Zustand wird der Körper in eine Schleudergußform eingeführt.
• Dann wird in den Innenkörper flüssiges Harz einge- füllt, das durch die in den Spanten befindlichen Bohrungen 56 beim Schleudern unter Bildung des Außenmantels nach außen getrieben und verteilt wird. Bei Steigerung der Umdrehungszahl der Form wird schließlich das Glasfasermaterial in die Außenharzschicht eingeschleudert und bildet dort einen-glasfaserverstärkten Harzmantelkörper.
• Damit das Harz widerstandslos in den Raum zwischen Innenkörper und Form eintreten und die Glasfaserschicht einwandfrei durchtränken kann, muß die verdrängte Luft durch die dafür bestimmten Bohrungen 57 in den Innenraum entweichen.
• Um die Verbindung zwischen Außenmantel und Spanten zu verbessern, ist es zweckmäßig, einen Teil des Glasfasermaterials, insbesondere Gewebe oder Rovings, mechanisch durch Niete 59 oder Stifte 60 mit den Spanten zu verbinden.
• F i g. Sb zeigt den Zustand des fertigen Teiles nach dem Schleudern und Aushärten. Um zu verhindern, daß beim Einbringen des Harzes in den Hohlraum des Innenkörpers die Entlüftungsbohrung 57 verstopft bzw. zugedeckt wird, werden Rohrstutzen 58 in die Luftöffnungen 57 eingesetzt. Die Rohrstutzen sind in ihrer Höhe so zu bemessen, daß der Harzspiegel nicht über die Öffnung treten kann. Je nach den zu stellenden Anforderungen wird das Glasfasermaterial in Form eines Gewebes, in Strangform (Rovings) oder als Fadenmaterial für die Versteifung eingesetzt.
• Fig. 6 a und 6 b zeigen Anordnungen für die Versteifung unter Verwendung von Rovingmaterial. Als Innenlage 63 der Außenwandversteifung ist auf den Spanten 62 des selbsttragenden Innenkörpers 61 achsparallel verlaufendes Rovingmaterial aufgebracht. Um dieses in seiner Lage zu sichern, sind auf dem Querspant 62 (F i g. 6 b) sägezahnartige Nuten 64 vorgesehen, in die Rovings eingelagert werden, so daß diese nicht auf dem Umfang seitlich verschoben werden können. Über der längsverlaufenden Rovinglage ist eine weitere Schicht Rovings aus konzentrisch aufgewickelten Rovingsträngen 65 auf die Umfangsfläche des Innenkörpers aufgebracht. Die Menge und Art des Glasfasermaterials für die Versteifung richtet sich nach den konstruktiven Notwendigkeiten und der zu fordernden mechanischen Festigkeit.
• Fig. 7 zeigt einen stirnseitig auf den Hohlkörper aufgebrachten Anschlußflansch im Teilschnitt. Der Flanschring 71 ist beim ersten Verfahrensgang in den Innenkörper 72 eingebracht, insbesondere eingeschleudert worden. Die Verbindung zum Außenmantel 73 wird im zweiten Verfahrensgang durch Ausschleudern von Harz und Glasfasermaterial in den Nutengrund 74 des Anschlußflansches hergestellt, wobei gegebenenfalls Harz in die Bohrung 75 beim Schleudern eintreten kann.
• Für den Fall, daß achsparallel verlaufendes Rovingmaterial in dem Flansch befestigt werden soll, sind auf diesem Flansch noch Stifte (nicht dargestellt) vorgesehen, über die dann das Rovingmaterial geführt werden kann.

Claims (9)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung eines insbesondere rohrförmigen Hohlkörpers mitVerstärkungsrippen auf der Innenwandung des Mantelkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß ein selbsttragender, die Verstärkungsrippen aufweisender Innenkörper hergestellt und auf diesen im Schleudergußverfahren ein Mantelkörper aufgebracht wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Innenkörper mit auf dem Außenumfang, vorzugsweise in Quer- und/oder Längsrichtung verlaufenden Spanten hergestellt wird, auf die im Schleudergußverfahren der Mantelkörper aufgebracht wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der selbsttragende Innenkörper korbähnlich ausgebildet wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der selbsttragende Innenkörper im Schleudergußverfahren hergestellt wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der selbsttragende Innenkörper durch Ringspanten hergestellt wird, die durch achsparallel zum herzustellenden Hohlkörper verlaufende Verbindungsglieder fixiert werden, wobei dieVerbindungsglieder gegebenenfalls nach Herstellung des Mantelkörpers wieder entfernt werden.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorzugsweise stirnseitige Anschlußelemente, wie Flanschringe, aufweisender selbsttragender Innenkörper hergestellt wird.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem selbsttragenden Innenkörper Öffnungen für die Schleudergußmasse und gegebenenfalls Entlüftungsöffnungen für die beim Schleudergußverfahren verdrängte Luft vorgesehen werden.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Mantelfläche des Außenspanten aufweisenden selbsttragenden Innenkörpers Glasfasermaterial aufgebracht, worauf der Innenkörper in eine Schleudergußform eingesetzt, Harz in die Schleudergußform eingebracht und dieses zur Bildung einer Außenmantelschicht in der Schleudergußform verteilt und daß unter Steigerung der Umdrehungszahl der Form das Glasfasermaterial in die Außenharzschicht eingeschleudert wird zwecks Bildung eines glasfaserverstärkten Mantelkörpers.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spantenoberfläche des Innenkörpers mit Bindemittel versehen und die Oberfläche des Innenkörpers zwischen den Spanten mit Trennmittel überzogen wird und daß anschließend das Glasfasermaterial in der Form ausgeschleudert wird, wobei ein Hohlraum zwischen dem Innenkörper und der Mantelschicht entsteht.