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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Bolzens oder Stabes
aus glasfaserverstärktem Kunststoff Es ist bekannt, Bolzen oder-Stäbe aus glasfaserverstärktem
Gießharz herzustellen und sie als hochwertige, isolierende, unmagnetische Verbindungselemente,
z. B. zum Zusammenpressen von Eisenkernen im Transformatoren- und Elektromaschinenbau,
zu verwenden.
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So hat man beispielsweise die Bolzenlöcher des zusammenzupressenden
Eisenkernes nach Einbringen der Glasfaserverstnrkung zusammen mit auf beiden Seiten
des Eisenkernes aufgesetzten Formen fttr die Bolzenköpfe mit aushärtbarem Niederdruckharz,
vorzugsweise Epoxydharz, ausgegossen. Oder man hat ohne oder mit einem Bolsenkopf
vorgefertigte Bolzen aus glasfaserverstärktem Epoxydharz in die Bolzenldcher eingeführt
und zwei. Bolzenköpfe bzw. nur einen mittels entsprechender Formen angegossen. Die
so hergestellten Verbindungselemente weisen zwar eine ausreichende Zugfestigkeit
im eigentlichen Bolzen, nicht aber an den angegossenen Boltenköpfen auf, auch wenn
sich die Glasfaserverstärkung bis in die Bolzenköpfe erstreckt. Insbesondere aber
ist das Ausgießen der Bolzenlöcher mit dem glasfaserverstärkten Gießharz, -sowie
auch das Angießen der Bolzenköpfe sehr umständlich, zeitraubend und aufwendig, zumal
es Ja am fertig aufgebauten Eisenkern erfolgen muß.
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Diese Nachteile hat man dadurch zu vermeiden versucht, daß man die
aus glasfaserverstärktem Epoxydharz filr sich hergestellten, an einem Ende einen
Kopf aufweisenden Bolzen mit einem Schraubengewinde
versehen hat,
das eingeschnitten oder eingeschliffen wird. Bei dieser Art der Gewindeherstellung
durch ein. spanabhebende Bearbeitung werden aber die Glasfasern in Bereich des Gewindes
durchgetrennt, so daß die Festigketi der Gewindegänge stark herabgesetzt wird.
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Bei der Herstellung von Kunststoffrohren in einer Gießform oder im
Schleudergußverfahren, die an ihren Enden ein Innen- oder Außengewinde aufweisen
sollen, ist es bereits bekannt, eine die Festigkeit herabsetzende spanabhebende
Bearbeitung dadurch zu vermeiden, daß in die Enden der Gießform bzw. Schlueudergeußform
als Formwerkzeug dienende, mit Außen- bzw. Innengewinde versehene Gewicndehülsen
eingesetzt werden; in die von den Gewindeflächen gebildeten Hohlräume soll dann
der mit Fasern versetzte Kunststoff beim Gießen eindringen. Es hat sich aber geneigt,
daß wohl der Kunststoff, nicht aber oder nur in geringem Maße die Glasfasern in
diese engen Hohlräume gelangen, so daß praktisch der Kunststoff im Bereich der Gewindegänge
nicht verstärkt ist.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren nur Herstellung eines Bolzens
oder Stabes aus glasfaserverstnrktem Kunststoff, der mindestens an einea Ende eine
Befestigungsarmatur in Gestalt einer metallischen, mit eingedrückten Vertiefungen
versehenen Hülse aufweist. Ds Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß zunächst
ein Glasfaserstrang von entsprchender Länge mit dem flUssigen Kunststoff, z.B, Epoxydhars
imprägniert wird, darauf der imprägnierte Glasfaserstrang in als Formteil diendendes,
ihn eng umschließendes Rohr und in die metallische HUlse bzw.
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?IUIsen eingebracht und zusmamen mit den Rohr und der bzw, den Hülsen
in eine Fors eingelegt wird, in der die Vertiefungen in di, Hüllse bzw. Hülsen eingedrtlckt
werden, und daß anschließend der Kunstostoff ausgehMrtet wird. Vorzugsweise werden
die Stärke des imprägnierten Glasfaserstranges und der Innendurchmesser
des
Rohres und der Hülse bzw. HUlsen so gewählt, daß beim Einführen des Stranges in
das aus dem Rohr und der Hülse bzw. den Hülsen bestehende hohle Gebilde der UberschUssige
Kunststoff abgestreift wird. Die Vertiefungen werden zweckmäßig so eingedrUokt,
daß der die einzelnen Glasfasern umgebende Eunststofffill durch den bei der Herstellung
der Vertiefungen ausgeübten Druck nahezu vollständig verdrängt wird. Besonders vorteilhaft
ist es, wenn die Vertiefungen Jeweils immer an zwei radial einander gegenüberliegenden
Stellen der Hülse eingedrückt werden und jeweils benachbarte Vertiefungspaare um
90° auf dem Umfang der Imse versetzt angeordnet werden.
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Die nach den Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Bolzen oder
Stibe weisen eine erhöhte Festigkeit im Bereich der Befestigungsarmatur auf, so
daß die Beanspruchungsmöglichkeit des ganzen Bolzens oder 8tabes im Vergleich zu
allen oben erwähnten bekannten Anordnungen erheblich und auf einfache Weise erhöht
wird.
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Wohl ist es schon bekannt, metallische Hülsen mit Einkerbungen nur
Verbindung von elektrischen Leitern, insbesondere Leiterseilen miteinander su verwenden.
Bei diesen sogenannten Eerbverbindern wird das Leitermaterial - in der Regel Kupfer
-Uber die Fließgrenze hinausgedrückt und verformt, um eine gute Verbindung wischen
der Weise und den Leitern herzustellen.
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Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung soll dagegen eine solche Verformung
der Glasfasern gerade vermieden werden, weil sie zu einer Verringerung der Festigkeit
des Bolzens führen würde.
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Das Verfahren geiäß der Erfindung hat auch wesentliche Vorteile gegentiber
einei voztekannten Verfahren zur Herstellung eines Bolsens aus glasfaserverstärktem
Kunststoff, der mindestens an eines Ende eine Befestigungsarmatur in Gestalt einer
metallischen, mit eingedrückten Vertiefungen versehenen HUlse aufweist.
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Denn bei den gesäß die vorbekannten Verfahren hergestellten
glasfaserverstärkten
Gießharzbolzen befindet sich der Glasfaserstrang nur im Kern oder in der Seele des
Gießharzes und das Gießharz wird in die als Befestigungsarmatur dienende Hülse eingegossen.
Derartige glasfaserverstärkte Gießharzbolzen haben nicht eine derart erhöhte Festigkeit
im Bereich der Befestigungsarmatur wie die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten
glasfaserverstärkten Bolzen oder Stäbe.
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Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Herstellung eines
Bolzens oder Stabes nach dem eingangs geschilderten neuen Verfahren. Sie ist gekennzeichnet
durch zwei mit einstellbarem Abstand voneinander auf einem Fundament befestigte
Formteile, in welche die metallischen Hülsen und die Enden des als Formteil dienenden,
vorzugsweise aus Hartpapier bestehenden Rohres einlegbar sind und welche mit Bohrungen
versehen sind, in die Preßstifte zum Eindrücken der Vertiefungen an den HUlsen einführbar
sind.
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In den Fig. 1 und 2 ist in zwei um 900 versetzten Längsschnitten ein
nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellter Bolzen dargestellt, der an
beiden Enden eine Befestigungsarmatur in Gestalt eines Schraubengewindes aufweist.
Mit 11 ist ein Hartpapierrohr bezeichnet, an dessen beiden Enden sich zwei metallische,
z.B. aus Stahl bestehende Pulsen 12 und 13 anschließen. In dieses hohle Gebilde
11, 12, 13 ist glasfaserverstärktes Epoxydharz 14 eingebracht. Der Verlauf der Glasfasern
entspricht der Beanspruchungsrichtung, d. h. die Glasfasern verlaufen in Richtung
der Bolzenachse, wie dies durch die in 14 eingezeichneten Striche angedeutet ist.
Das Einbringen des glasfaserverstärkten Epoxydharzes erfolgt zweckmäßig in der Weise,
daß der vorher mit dem Harz getränkte, imprägnierte Glasfaserstrang entsprechender
Stärke und Länge in das Gebilde 11, 12, 13 hineingezogen wird. Jede von den beiden
Hülsen 12 und 13 weist mehrere, z. B. sechs eingedrUckte Vertiefungen auf.
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Diese Vertiefungen, von denen die an der Hülse 12 befindlichen mit
15 - 20 bezeichnet sind, sorgen für eine besonders feste Verbindung zwischen dem
glasfaserverstärkten Epoxydharz 14 und den beiden Hülsen 12 und 13 nach Aushärtung
des Harzes. Die Vertiefungen 15, 16 bzw. 17, 18 bzw. 19, 20 liegen jeweils radial
einander gegenüber; letztere sind aber um 900 auf dem Umfang der Hülse 12 versetzt
angeordnet. Von den sechs an der Hülse 13 befindlichen Vertiefungen sind in Fig.
1 nur vier zu sehen, die mit 21 - 24 bezeichnet sind. Diese sechs Vertiefungen sind
in der gleichen Art an der Hülse 13 angeordnet wie die Vertiefungen 15 - 20 an der
Hülse 12. Außen auf die beiden Hülsen 12 und 13 sind Gewinde aufgeschnitten.
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Die Fig. 3 und 4 zeigen in zwei Schnitten ein AusfUhrungsbeispiel
für eine Vorrichtung zum Herstellen der Bolzen oder Stäbe gemäß der Erfindung. Diese
Vorrichtung besteht aus einem Fundament 25, auf dem zwei Formteile 26 und 27 ruhen,
ersteres in Längsrichtung in einer Führungsnut 28 verschiebbar und mittels eines
Schraubenbolzens 29 in dem jeweils gewünschten Abstand von dem anderen Formteil
27, gegeben durch die Länge des herzustellenden Bolzens, feststellbar. Sowohl der
Formteil 26 wie auch der Formteil 27 ist zweiteilig ausgebildet mit horizontal liegenden
Trennfugen 30 bzw. 31. Die beiden Hälften jedes Formteiles werden durch nicht dargestellte
Schraubenbolzen zusammengehalten; in Fig. 4 sind zwei von den Gewindelöchern, nämlich
32 und 33 zur Aufnahme dieser Schraubenbolzen zu erkennen. In die geöffneten Formteile
26, 27 werden die beiden metallischen Hülsen 12, 13 und die Enden des Hartpapierrohres
11 eingelegt, wie dies bei dem Formteil 26 dargestellt ist. Der Formteil 27 ist
zum besseren Verständnis ohne eingelegte Hülse 13 und Hartpapierrohr gezeichnet.
Das Hartpapierrohr 11 bildet also zusammen mit den Formteilen 26, 27 die Form zur
Herstellung des Bolzens, verbleibt aber im Gegensatz zu den letzteren am Bolzen.
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Nach Zusammensetzen und Verschrauben der Form wird der mit
Epoxydharz
getränkte, iniprägnierte Glasfaserstrang durch eine der Öffnungen 34, 35 in das
hohle Gebilde, bestehend aus der Hülse 12, dem Hartpapierrohr 11 und der Hülse 13,
hineingezogen, so daß die Enden des Stranges mehr oder weniger aus den Öffnungen
34, 55 der beiden Formteile 26, 27 hervorstehen. Es ist aber auch möglich, den imprägnierten
Glasfaserstrang schon vorher durch das Hartpapierrohr 11 hindurchzuziehen und auf
seine Enden die Hülsen 12, 13 aufzusetzen, worauf dieses Gebilde in die Formteile
26, 27 entsprechend eingelegt und deren Hälften zusammenges chraubt werden.
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Wenn es sich um die Herstellung von Bolzen handelt, die nicht von
einem Hartpapierrohr 11 umhüllt sind, wird an Stelle des Hartpapierrohres ein nur
als Formteil dienendes Rohr benutzt, das dann nach Fertigstellung des Bolzens ebenso
wie die Formteile 26, 27 von dem Bolzen abgenommen, entfernt wird und dementsprechend
auch zweiteilig ausgeführt ist.
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Beim Einführen des imprägnierten Glasfaserstranges in das hohle Gebilde
12, 11, 13 wird das überschussige Harz abgestreift; denn der Glasfaserstrang soll
das Gebilde Ja voll ausfüllen, jedoch nur so, daß die Glasfasern beim Einziehen
des Stranges in das Gebilde nicht womöglich reißen. Es verbleibt daher um jede einzelne
Glasfaser ein sie timhüllender Harzfilm, der bei der anschließenden Herstellung
der Vertiefungen durch den dabei angewandten Druck an den betreffenden Stellen nahezu
vollständig verdrängt wird. In den Zwickeln zwischen den aneinanderliegenden Glasfasern
verbleibt natürlich noch Harz. Vor dem Aushärten des Harzes werden nun die Vertiefungen
in die Hülsen eingedrückt. Zu- diesem Zweck sind in dem Formteil 26 die in der Zeichenebene
liegenden Bohrungen 36 - 39, die das Eindrücken der Vertiefungen 15 - 18 (siehe
Fig. 1) ermöglichen, und zwei senkrecht zur Zeichenebene stehende, nicht sichtbare
Bohrungen für das Eindrücken der um 900 versetzten Vertiefungen 19, 20
(siehe
Fig. 2) vorgesehen. Entsprechende Bohrungen 40 - 43 hat der Formteil 27 für das
Eindrücken der Vertiefungen 21 24 der Hülse 13 (Fig. 1). Von den beiden Bohrungen,
die zum Eindrücken der um 900 versetzten Vertiefungen dieser Hülse dienen, ist in
Fig. 3 nur eine mit 44 bezeichnete sichtbar.
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Zum Eindrücken der Vertiefungen 15, 16 (siehe Fig. 1) werden der in
Fig. 5 dargestellte Stempel 45 mit dem auswechselbar in ihm befestigten Preßstift
46 in die Bohrung 36 und der in Fig. 6 dargestellte Preßstift 47, der in einer Lagerplatte
48 befestigt ist, in die Bohrung 37 eingeführt.
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Der Stempel 45 sitzt in einer Fresse, die den Stempel 45 mit dem Preßstift
46 nach unten drückt, während gleichzeitig der Preßstift 47, dessen Sagerplatte
48 in der Nut 49 des Rahmens 25 gelehrt ist, nach oben gedrückt wird, so daß die
Hülse 12 an den Stellen, an denen die einander gegenüberstehenden Preßstifte 46
und 47 aufliegen, entsprechend eingedrückt wird.
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Danach werden die übrigen Vertiefungen in der gleichen Weise nacheinander
eingedrückt. Nach dem Eindrücken der Vertiefungen wird das glasfaserverstärkte Epoxydharz
ausgehärtet. Nach dem Aushärten werden nach Entfernen der Formteile 26 und 27 (gegebenenfalls
auch des nur als Formteil dienenden Rohres) die aus denHülsen 12 und 13 hervorstehenden
Enden des Glasfaserstranges weggeschliffen und außen auf die beiden Hülsen die Gewinde
aufgeschnitten, wobei an den Stellen, an denen sich die eingedrückten Vertiefungen
befinden, Lücken in den Gewindegängen entstehen, die jedoch nicht stören.
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Die nach dem Verfahren bzw. mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung
hergestellten Bolzen oder Stäbe sind nicht nur zum Zusammenpressen von Eisenkernen
von Transformatoren, Meßwandlern, Drosselspulen und elektrischen Maschinen, sondern
ganz allgemein als isolierende und auch unmagnetische Verbindungs-oder Konstruktionselemente
mit Vorteil verwendbar, insbesondere
auch an solchen Stellen, an
denen im elektrischen oder magnetischen Feld hohe Kräfte, z. B. Kurzschlußkräfte
aufgenommen werden müssen.