DE1226290B

DE1226290B - Method of manufacturing bodies with a prestressed cylindrical shell

Info

Publication number: DE1226290B
Application number: DEA47805A
Authority: DE
Inventors: Kristian Dahl Madsen
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1963-12-10
Filing date: 1964-12-08
Publication date: 1966-10-06

Description

Verfahren zum Herstellen von Körpern mit einem vorgespannten zylindrischen Mantel Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Körpern mit einem vorgespannten rotationssymmetrischen, vorzugsweise im wesentlichen zylindrischen Mantel, der einen festen Kern umgibt, sowie nach diesem Verfahren hergestellte Körper.Method of manufacturing bodies with a prestressed cylindrical Coat The invention relates to a method for producing bodies with a prestressed rotationally symmetrical, preferably essentially cylindrical Sheath that surrounds a solid core, as well as bodies made using this process.

In der Technik wünscht man öfters, einen Körper mit einem vorgespannten Mantel zu umgeben. Dies gilt besonders für rotierende Körper mit Teilen, die auf Grund ihrer Form schwer den bei der Rotation entstehendep Zentrifugalkräften widerstehen können. In technology one often wishes to have a body with a pre-tensioned Coat to surround. This is especially true for rotating bodies with parts that are on Due to their shape, it is difficult to withstand the centrifugal forces generated during rotation can.

In vielen Fällen brauchte an sich der umgebende Mantel zwar nicht vorgespannt zu sein, aber bei Vorspannung kann der Mantel bedeutend dünner gemacht und somit an Raum und Material gespart werden, so daß auch in solchen Fällen eine starke Vorspannung im Mantel sehr vorteilhaft ist.In many cases, the surrounding coat itself was not needed to be pre-tensioned, but when pre-tensioned, the jacket can be made significantly thinner and thus space and material are saved, so that even in such cases a strong bias in the jacket is very beneficial.

Der Zweck der Erfindung ist, mit Hilfe von einfachen und zuverlässigen Mitteln die Vorspannung eines rotationssymmetrischen, vorzugsweise im wesentlichen zylindrischen Mantels zu erreichen. Das Verfahren nach der Erfindung ist dadurch gekennzelchnet, daß zwischen Kern und Mantel ein geschlossener Raum vorgesehen wird, diesem Raum unter Druck eine fließfähige, härtbare Masse zugeführt und der Druck bis zur formstabilen Härtung der Masse aufrechterhalten wird. Der Druck bleibt dann auch nach der Härtung erhalten und damit auch die Vorspannung im Zylinder. The purpose of the invention is to use simple and reliable Means the bias of a rotationally symmetrical, preferably substantially to achieve cylindrical jacket. The method of the invention is thereby marked that a closed space is provided between the core and the jacket, a flowable, hardenable mass is fed to this space under pressure and the pressure is maintained until dimensionally stable hardening of the mass. The pressure then remains Preserved even after hardening and with it the preload in the cylinder.

Der umgebende Mantel kann radial beweglich im Verhältnis zu den Flächen des Körpers sein, die gleichzeitig zur Abdichtung des Zwischenraumes dienen. Dieser kann sich bis zu den genannten Flächen erstrecken. Es ist dann zweckmäßig, dem Mantel eine zylindrische Form zu geben. Wenn man wünscht, daß der Mantel an seinen Enden im Verhältnis zum Kern radial fixiert ist und nach der Vorspannung eine zylindrische Form hat, muß er in unbelastetem Zustand eine nach der Mitte hin etwas schmaler werdende Form haben, beispielsweise die eines Rotationshyperboloids. The surrounding jacket can move radially in relation to the surfaces of the body, which also serve to seal the gap. This can extend to the named areas. It is then appropriate to the coat to give a cylindrical shape. If you wish the coat on its ends is fixed radially in relation to the core and a cylindrical after prestressing Has shape, it must be somewhat narrower towards the middle in the unloaded state shape, for example that of a hyperboloid of revolution.

Der Mantel kann auf dem Körper als Bandage hergestellt werden, beispielsweise so, daß ein Stahlband oder mit Kunststoff imprägnierte Glasfaserfäden auf den Kern aufgewickelt werden. Bei dem letztgenannten Verfahren ist es vorteilhaft, zwischen dem Kern und dem Mantel eine diinne Schicht eines solchen Materials anzubringen, daß Mantel und Kern nicht aneinanderhaften. Als Beispiel eines solchen Materials wird Polyäthylenglykolterephthalat genannt. The jacket can be made on the body as a bandage, for example so that a steel band or plastic impregnated fiberglass threads on the core be wound up. In the latter method, it is advantageous between to apply a thin layer of such a material to the core and the cladding, that the sheath and core do not stick together. As an example of such a material is called polyethylene glycol terephthalate.

Der Mantel kann auch getrennt hergestellt und auf den Kern aufgezogen werden, wobei eventuell hindernde Flansche oder Vorsprünge auf dem Kern demontierbar gemacht und erst angebracht werden, nachdem der Mantel aufgeschoben ist.The sheath can also be produced separately and pulled onto the core with any obstructing flanges or projections on the core being removable made and only attached after the coat is slipped on.

Beim Härten der Masse unter Druck ist es vorteilhaft, mit der Härtung der Masse an dem Ende des Zwischenraumes zu beginnen, der der Einfüllöffnung gegenüberliegt, ähnlich wie dies bereits für die Herstellung von Stangenmaterial aus härtbarem Kunststoff bekannt ist. When hardening the mass under pressure, it is advantageous to start with the hardening to start the mass at the end of the space opposite the filling opening, similar to this already for the production of rod material from hardenable plastic is known.

Als Beispiel von Körpern, bei denen das Verfahren nach der Erfindung mit Vorteil verwendet werden kann, können Rotoren für elektrische Maschinen genannt werden, die aus einem Eisenkern und einer auf diesem angebrachten Wicklung bestehen. Im Betrieb wird die Wicklung sehr starken Zentrifugalkräften ausgesetzt, und es ist deshalb erforderlich, die Wicklung mit einem zylindrischen Mantel zu umgeben, vorzugsweise aus nichtleitendem Material. As an example of bodies in which the method according to the invention Can be used with advantage, rotors can be called for electrical machines consisting of an iron core and a winding attached to it. In operation, the winding is subjected to very strong centrifugal forces, and it it is therefore necessary to enclose the winding with a cylindrical jacket, preferably made of non-conductive material.

Der Mantel muß so dünn wie möglich gemacht werden; dies erreicht man durch Ausnutzen der Vorspannung. Glasfaserverstärkter Kunststoff ist besonders geeignet als Mantelmaterial in Rotoren der eben beschriebenen Art. Gemäß der Erfindung wird vorzugsweise zwischen dem Mantel und der Wicklung eine trennende Schicht angeordnet, beispielsweise eine dünne Folie aus Polyäthylenglykolterephthalat.The coat must be made as thin as possible; this is achieved by taking advantage of the preload. Glass fiber reinforced plastic is particularly suitable as a jacket material in rotors of the type just described. According to the invention a separating layer is preferably arranged between the jacket and the winding, for example a thin film of polyethylene glycol terephthalate.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung näher beschrieben, in der F i g. 1 in axialem Schnitt schematisch einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Körper zeigt und F i g. 2 in einer abgeändertten Ausführungsform die Befestigung - des Mantels am Kern. The invention is described in more detail below with reference to the drawing, in FIG. 1 in axial section schematically one according to the invention Process manufactured body shows and F i g. 2 in a modified embodiment fastening - the mantle to the core.

In der Zeichnung bezeichnet 1 den Kern des Körpers und 2 den umgebenden zylindrischen Mantel. In the drawing, 1 denotes the core of the body and 2 the surrounding one cylindrical jacket.

Der Kern 1 hat an beiden Enden je einen Flansch 3 bzw. 4. Der Flansch 3 kann beispielsweise abnehmbar sein, um die Montage des Mantels 2 zu erleichtern, wenn dieser für sich hergestellt wird. Die Flansche 3 und 4 tragen Dichtungsringe 5, die gegen die Stirnflächen des Mantels 2 abdichten. Zwischen dem Mantel 2 und dem Kern 1 wird so ein geschlossener Raum 6 gebildet, der durch Kanäle 7 und 8 mit einem Druckmittel gefüllt werden kann. Das Druckmittel, das durch die Leitung 9 zugeführt wird, soll flüssig sein, wenn es zugeführt wird, soll aber später entweder durch Abkühlung oder durch chemische Prozesse im Stoff, beispielsweise Polymerisation, erstarren, so daß der Raum 6 schließlich von einem festen Stoff ausgefüllt wird. Als Beispiel von geeigneten Druckmitteln können aushärtende Kunstharze genannt werden. Das Druckmittel wird unter hohem Druck zugeführt, so daß der Mantel eine starke Vorspannung erhält. Der Druck in der Leitung 9 wird aufrechterhalten, bis das Druckmittel im Raum 6 einen solchen Festigkeitsgrad erreicht hat, daß eine Senkung des Drucks in der Leitung 9 keine wesentliche Senkung des Drucks im Raum 6 zur Folge hat. Um die Zufuhr des Druckmittels zu erleichtern, kann die Bohrung 7 durch eine axiale Rinne 10 verlängert werden.The core 1 has a flange 3 or 4 at both ends. The flange 3 can be detachable, for example, in order to facilitate the assembly of the jacket 2, if this is made for itself. Flanges 3 and 4 carry sealing rings 5, which seal against the end faces of the jacket 2. Between the coat 2 and the core 1 is a closed space 6 is formed, which through channels 7 and 8 with can be filled with a pressure medium. The pressure medium that passes through line 9 is said to be liquid when it is supplied, but is said to be either later by cooling or by chemical processes in the material, e.g. polymerisation, solidify so that the space 6 is finally filled by a solid substance. Hardening synthetic resins can be mentioned as an example of suitable pressure media. The pressure medium is supplied under high pressure, so that the jacket has a strong Receives bias. The pressure in line 9 is maintained until the pressure medium has reached such a degree of strength in space 6 that a reduction in pressure in line 9 does not result in any significant reduction in the pressure in space 6. Around To facilitate the supply of the pressure medium, the bore 7 can be through an axial Channel 10 can be extended.

In F i g. 2 ist eine Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei der der Mantel 2 von einer den Flansch 3 ersetzenden Stirnplatte 3 gehalten wird. Der Mantel 2 wird an Ort und Stelle durch Aufwickeln von in Kunststoff getauchten Glasfaserfäden hergestellt, die dadurch einen Halt bekommen, daß man sie über einen Rand 11 der Platte 3 wickelt. Die Befestigung wird durch einen aufgeschweißten Abdeckring 12 gesichert. Der Mantel wird zylindrisch gemacht, so daß er nach der Vorspannung schwach tonnenförmig wird. Um eine ausgeprägte Tonnenform des Mantels soweit wie möglich und große Spannungskonzentra. tionen im Mantel an den äußeren Ecken des Randes 11 zu vermeiden, werden an den Enden des Zylinders Stützzylinder 13 angebracht. Die Innenfläche der Stützzylinder muß an ihren von den Stirnflächen 3, abgekehrten Enden 14 schwach abgeschrägt sein, so daß die Abschrägung im wesentlichen der Tonnenform folgt, die der Mantel2 bei der Vorspannung annimmt. In Fig. 2 shows an embodiment of the invention in which the jacket 2 is held by an end plate 3 replacing the flange 3. Of the Sheath 2 is held in place by winding fiberglass threads dipped in plastic produced, which get a hold that you over an edge 11 of the Plate 3 wraps. It is fastened by a welded-on cover ring 12 secured. The jacket is made cylindrical so that it is weak after prestressing becomes barrel-shaped. To give the jacket a distinctive barrel shape as much as possible and great concentration of tension. functions in the jacket at the outer corners of the edge 11 To avoid this, support cylinders 13 are attached to the ends of the cylinder. the The inner surface of the support cylinder must be at its ends facing away from the end faces 3 14 be slightly beveled, so that the bevel is essentially the barrel shape follows, which the jacket 2 assumes during the prestressing.

In den Fällen, in denen das bei der Vorspannung des Mantels verwendete Druckmittel erwärmt werden muß, um fest zu werden, was z. B. bei Epoxiharz der Fall ist, das bei 130 bis 1500 C härtet, ist es zweckmäßig, mit der Erwärmung in dem von Zufuhrkanal 7 abgekehrten Ende zu beginnen und in Richtung-auf den Kanal 7 erst dann fortzusetzen, wenn das Druck mittel in der ersten Erwärmungszone erstarrt ist. Eine gewisse Schrumpfung findet nämlich oft im Druckmittel statt, wenn es erstarrt, was die Vorspannung im Mantel herabsetzt. Die Einwirkung dieser Schrumpfung wird jedoch durch das beschriebene Verfahren beseitigti weil das Druckmittel auf der Zufuhrseite immer flüssig ist und-deshalb ein voller Druck aufrechterhalten werden kann. In those cases where this was used in pre-tensioning the jacket Pressure medium must be heated to become solid, which z. B. the case with epoxy resin is that hardens at 130 to 1500 C, it is useful to start with the heating in the to begin facing away from the feed channel 7 end and in the direction of the channel 7 only then continue when the pressure medium has solidified in the first heating zone. A certain shrinkage often takes place in the pressure medium when it solidifies, which reduces the pretension in the jacket. The effect of this shrinkage will be but eliminated by the method described because the pressure medium on the Feed side is always liquid and therefore a full pressure can be maintained.

Claims

Claims: 1. A method for producing bodies with a prestressed rotationally symmetrical; preferably substantially cylindrical M part that surrounds a solid core, d u r c h characterized that between Core and jacket a closed space is provided, this space under pressure a flowable, hardenable mass is supplied and the pressure is applied until the hardening is dimensionally stable the crowd is maintained.

2. The method according to claim 1, characterized in that the jacket opposite radially directed flanges of the core, which are used for guidance and sealing serve of the jacket, is arranged displaceably in the radial direction and the closed Space betweenA5arstel. and core extends to said flanges.

3. The method according to claim 2, characterized in that the jacket given a cylindrical shape.

4. The method according to claim 1, characterized in that the jacket is set opposite the core at its ends in the radial direction.

5. - Method - according to claim 4, characterized in that the Coat one in the unloaded state towards the middle - becoming somewhat narrower Shape is given, especially that of a hyperboloid.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in, that the coat on the body in the form of a bandage by winding a glass fiber reinforced Plastic is produced.

7. The method according to claim 6, characterized in that between a thin layer of a material is applied to the core and the cladding, which prevents the clad from sticking to the core.

8. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that that the jacket is made for itself and applied to the core.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that that the flowable, hardenable mass used is a mass that hardens when heated and heating is started in a limited zone that is farthest away from the feed channel of the mass, and in the direction towards the feed channel only then continues when the mass in the first zone is at least substantially - has reached the final degree of hardening.

10. Body produced by the method according to claim 1, characterized in characterized in that the body is the rotor of an electrical machine and one Having rotor core and an electrical winding attached to the core and the prestressed jacket (2) surrounds the winding.

11. Body according to claim 10, characterized in that the jacket (2) made of: glass fiber reinforced plastic.

12. Body according to claim 10, characterized in that the jacket (2) consists of insulated steel tape.

13. Body made according to claim 4 and 10, characterized in that that the jacket (2) surrounded at its ends by an outer support cylinder (13) is.

14. Body according to claim 13, characterized in that the support cylinder (13) on its inner surface to the middle part of the Mantle (2) facing Ends (14) is beveled so that it is substantially continuous in shape of the prestressed jacket.

15. Body according to claim 10, characterized in that between the jacket (2) and the winding a thin layer of polyethylene glycol terephthalate is arranged.

Documents considered: German Patent No. 883062.