DE1629188B2 - Vorrichtung zum Herstellen von verstärkten Harzgegenständen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen von verstärkten Harzgegenständen aus einer mit Kunstharz getränkten Faserstoffbahn mit einer einen Formkanal aufweisenden Form und mit einer nachgeordneten, aus zwei zusammenwirkenden, endlosen Schleppraupen mit Greiferelementen bestehenden Zieheinrichtung.

Eine solche Vorrichtung wird in der USA.-Patentschrift 3 018 512 gezeigt. Hier durchläuft eine mit Kunstharz getränkte Faserstoffbahn einen Formkanal und wird von einer nachgeordneten Zieheinrichtung weitergeführt. Die Durchlaufstrecke der Faserstoffbahn durch die Zieheinrichtung verläuft hierbei gerade. Die Faserstoffbahn wird mittels zweier Schleppraupen mit Greiferelementen befördert. Man erhält auf Grund der geraden Durchlauf strecke, also . auf Grund der gradlinig verlaufenden Schleppraupen, eine gradlinig verlaufende Bahn und damit ungekrümmte verstärkte Harzgegenstände.

Um nun gekrümmte, faserverstärkte Harzgegenstände herzustellen, benützt man bekannterweise das sogenannte »Handauflege«-Verfahren, nach welchem eine mit einem in der Wärme härtenden flüssigen Harz getränkte Faserverstärkung auf eine Form oder in eine Form gelegt, Wärme aufgebracht und der Gegenstand nach Verfestigung des Harzes entformt wird.

Mit dem Haudauflegeverfahren können Gegenstände mit einem beliebigen Krümmungsgrad hergestellt werden. Jedoch ist dieses Verfahren zeitraubend und wenig leistungsfähig.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß sich mit ihr auf einfache Weise gekrümmte, verstärkte Harzgegenstände herstellen lassen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in dem Bereich, in dem die Zieheinrichtung mit der Faserstoffbahn in Eingriff steht, zum Krümmen der Faserstoffbahn die eine Schleppraupe konkav und die andere konvex gekrümmt ist.

Hierdurch lassen sich ohne manuelle Formarbeit Harzgegenstände beliebigen Krümmungsgrades anfertigen. Insbesondere ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung die Herstellung eines hohlen rohrförmigen Gegenstandes, der aus einer mehrfach gewundenen Wendel aus Faserstoffbahnen mit in der Längsrichtung verlaufenden Wellen besteht. Zum Erzeugen der Windungen der Wendel wird die Faserstoffbahn hinter den Schleppraupen schneckenförmig abgelenkt, wobei die Wellen benachbarter Ränder der Bahn miteinander in Eingriff kommen: Die miteinander in Eingriff stehenden Ränder der Windungen können miteinander verklebt werden, wodurch ein Rohr mit wendelförmig verlaufenden Wellen entsteht.

Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel an Hand der Figuren erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die Faserstoffbahn nach ihrem Austritt schneckenförmig aufgerollt wird,

F i g. 2 a und 2 b einen senkrechten Schnitt durch die Vorrichtung in einem gegenüber der F i g. 1 erheblich vergrößerten Maßstab, wobei sich beide Schnitte längs der Linie x-x berühren; der Schnitt 2 a verläuft nach der Linie 2 a-2 α der F i g. 4 und der Schnitt 2 b nach der Linie 2 b-2 b der F i g. 3,

F i g. 3 eine Draufsicht auf die Teile der in F i g. 2 b gezeigten Vorrichtung,

F i g. 4 einen senkrechten Schnitt nach der Linie 4-4 der F i g. 2 a,

F i g. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 der F i g. 2 a,

F i g. 6 eine Ansicht der gekrümmten Faserstoffbahn nach seiner Herstellung gemäß Fig. 1, wobei dieses Stück gewendelt dargestellt ist,

F i g. 7 eine schematische Darstellung des Gegenstandes der F i g. 6, bei dem sich die Windungen berühren.

Die dargestellte Vorrichtung ist beispielsweise so eingerichtet, daß eine endlose Faserstoffbahn mit in der Längsrichtung verlaufenden Wellen hergestellt

wird. Eine solche wellenförmige Faserstoffbahn S wird in einer Form F geformt, in der sich ein gewellter Formkanal befindet, welcher von seinem Einlaßende bis zu seinem Auslaßende gebogen ist. Die Faserstoffbahn wird durch die gekrümmte Zieheinrichtung P durch die Form F hindurchgezogen, tritt aus der Zieheinrichtung P in gekrümmter Form aus und wird nach einer Seite der Einrichtung abgelenkt (nach rechts in Fig. 1), so daß die Windungen der Bahn die Form einer Schnecke annehmen. Eine solche gewellte und gekrümmte Bahn ist insbesondere zur Verwendung bei der Herstellung rohrförmiger Gegenstände, z. B. eines Tanks, geeignet.

Die Vorrichtung, die in F i g. 1 ganz allgemein gezeigt ist, ist in den F ig. 2 a, 2 b, 3,4 und 5 ausführlicher dargestellt.

Die Form F und die Zieheinrichtung P sind gemeinsam durch einen Rahmen mit Stützen 10 und 11 gehalten, welche durch untere Träger 12 (s. F i g. 1)· und auch durch abgewinkelte Träger 13 und 14 miteinander verbunden sind, die an ihren oberen Enden aneinandergefügt sind. Querträger 15 und 16 verbinden die beiden Seitenteile des Rahmens miteinander und bilden dadurch nicht nur eine Querversteifung, sondern auch eine Halterung für bestimmte Einrichtungen der Vorrichtung. Somit dient, wie aus der F i g. 2 a ersichtlich ist, der Querträger 16 zur Halterung der Form F. Die abgewinkelten Träger 13 und 14 bestehen aus U-Profilen (s. F i g. 4), die eine wirksame Rahmenausführung zur Aufnahme der Schleppraupen der Zieheinrichtung darstellen.

In der besonders erläuterten Ausführungsform ist die Form F zur Formung einer gewellten Faserstoffbahn geeignet, und zu diesem Zweck ist die Form aus oberen und unteren Formteilen 17 und 18 zusammengesetzt, die in zusammengebautem Zustand einen gekrümmten Formkanal bilden, der in der Querrichtung gewellt ist. Die Formteile sind außerdem zum Eingangsende des Formkanals so geformt, daß eine abgeschrägte Einlaßöffnung 19 gemäß der Darstellung in F i g. 2 b gebildet wird. Diese Abschrägung ist vorgesehen, um ein fortschreitendes Zusammendrücken der harzimprägnierten Verstärkungselemente bei ihrem Eintritt in den Formkanal zu erwirken. Zum Einlaßende hin sind die Formteile 17 und 18 mit Kanälen 20 zur Umwälzung eines Kühlmediums versehen, beispielsweise Wasser bei der üblichen Leitungstemperatur. Dieses ist von großer Bedeutung, damit die Temperatur des in dem Formteil eintretenden Harzes unter der Verfestij gungstemperatur bleibt.

; Der mittlere Teilabschnitt der Formteile 17 und 18

ist mit Kanälen 21 versehen, um durch die Umwälzung eines Heizmediums, z. B. Dampf, so die Temperatur des Harzes während des Durchlaufens der Faserstoffbahn durch den Formkanal so weit zu steigern, daß eine Verfestigung der Faserstoffbahn in diesem Bereich des Formkanals bewirkt wird, in welchem der Formkanal einen im wesentlichen gleichmäßigen Querschnitt hat, der im wesentlichen der Form des herzustellenden verstärkten Harzgegenstandes entspricht. Auf diese Weise ist die aus dem Formkanal austretende Faserstoffbahn in festem Zustand und kann von der Zieheinrichtung erfaßt werden.

Zum Herstellen der verstärkten Gegenstände werden z. B. mehrere einzelne Faserstoffbahnen 22 von Vorratsquellen (nicht gezeigt) über Führungskörper 23 durch ein in einem Behälter 24 befindliches flüssiges Harz geführt. Der Behälter 24 ist an dem Eingangsende der Form F angeordnet. Da die zu formende Faserstoffbahn einen gewellten Querschnitt erhalten soll, sind die zu der Form F hingeführten Einzelbahnen 22 von einer Breite, die wesentlich größer als die Gesamtbreite der geformten Faserstoffbahn ist. Es sind obere und untere ineinandergeschichtete Führungen 25 und 26 in dem Behälter 24

ίο angeordnet, wobei die von der Form F entfernt gelegenen Enden der Führungen einen größeren Abstand zueinander haben als die Enden im Bereiche des Einlaßendes der Form, was deutlich aus der F i g. 3 ersichtlich ist. Diese Führungen bringen die Einzelbahnen annähernd in die Form des gewellten Profils des herzustellenden Gegenstandes.

Aus den F i g. 2 a, 4 und 5 geht hervor, daß die Zieheinrichtung P zwei Schleppraupen besonderer Form umfaßt, bei denen die Greiferelemente in der Lage sind, einer gekrümmten Eingriffstrecke zu folgen, der eine Fortsetzung der Krümmung des Formkanals in der Form F darstellt.

Somit umfaßt die obere Schleppraupe mehrere Greiferelemente 27, die jeweils an jeder Seite der Schleppraupe an Gelenkgliedern 28 angebracht sind: die Gelenkglieder sind drehbar miteinander verbunden und mit Gelenkzapfen 29 versehen, die auf seitlich angeordneten Führungsplatten 30 entlangrollen können (s. auch Fig. 4). Die Führungsplatten 30 sind mit Führungsflächen versehen, von denen die der unteren Schleppraupe zugewendeten konvex und die anderen auf der Oberseite gerade ausgebildet sind.

In gleicher Weise weist die untere Schleppraupe Greiferelemente 31 auf, die durch an jeder Seite der Lauffläche angeordnete Gelenkglieder 32 gehalten sind. Diese sind mittels Gelenkzapfen 33 drehbar miteinander verbunden, die ebenfalls auf seitlich angeordneten Führungsplatten 34 entlangrollen. Die der oberen Schleppraupe zugewandten Führungsflächen der Führungsplatten 34 sind konkav, die auf den Unterseiten gerade ausgebildet.

Die Schleppraupen sind jeweils mit einer gleichen Anzahl von Greiferelementen und Gelenkgliedern versehen. Die Gelenkglieder 32 der unteren Schleppraupe sind aber länger als die Gelenkglieder 28 der oberen Schleppraupe. Auf diese Weise ist es möglich, die Greifelemente während des Betriebes der Zieheinrichtung paarweise zu halten, was aus der F i g. 2 a deutlich hervorgeht.

Jede Schleppraupe ist mit Kettenrädern 35, 36 versehen, die jeweils paarweise in den Enden der Führungsplatten 30, 34 gelagert sind, s. Fig. 5. Die Kettenräder 35 der oberen Schleppraupe und die Kettenräder 36 der unteren Schleppraupe sind mit Zähnen versehen, die mit den Gelenkzapfen 29 bzw. 33 zum Eingriff kommen, um eine Vorwärtsbewegung der durch die Gelenkglieder 28, 32 gebildeten endlosen Ketten zu erwirken. Da die Gelenkglieder der unteren Schleppraupe länger sind als diejenigen der oberen Schleppraupe, haben die Kettenräder 36 der unteren Schleppraupe einen größeren Durchmesser als die Kettenräder 35 der oberen Schleppraupe. Der Winkelabstand der Kettenräderzähne ist jedoch bei allen Kettenrädern der gleiche.

Zum Antrieb der Kettenräder 35, 36 ist ein aus Antriebsketten und Kettenrädern bestehendes Getriebe vorgesehen. In den F i g. 2 a und 5 sind ein An-

triebskettenrad 37 und angetriebene Räder 37 α und 37 & gezeigt. Da jedoch diese Teile keinen Teil der Erfindung bilden, werden sie nicht ausführlich beschrieben. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die angetriebenen Räder 37 α und 37 b gleich groß sind, obwohl die Kettenräder 35 und 36, die ihnen jeweils zugeordnet sind, unterschiedlich groß sind. Diese Beziehung ist vorgesehen, um die paarweise Beziehung der Greiferelemente 27, 31 der beiden Schleppraupen während des Betriebes sicherzustellen.

Die beiden Führungsplatten 30 bilden einen Rahmen für die obere Schleppraupe und die beiden Führungsplatten 34 einen Rahmen für die untere Schleppraupe. Die Führungsplatten 30 sind zur Ausführung einer Kreisbewegung durch Armpaare 38 und 39 gelagert, die an die Träger 14 angelenkt sind. Jedes der Armpaare 38 und 39 ist mit den Führungsplatten 30 in der in den F i g. 2 a und 4 gezeigten Weise verbunden. Die Armpaare 38 und 39 sind jeweils über eine Querwelle 40 verbunden, die durch die sich zwischen den Führungsplatten 30 erstrekkende Hülse 41 hindurchläuft. In gleicher Weise dienen die Armpaare 42 und 43 zur Lagerung der Führungsplatten 34 der unteren Schleppraupe zur Ausführung einer Kreisbewegung, wobei die Armpaare

42 und 43 ebenfalls an dem Träger 14 angelenkt sind. Nach der Darstellung in den F i g. 2 a und 4 sind die Armpaare 42 und 43 mit einer Querwelle

43 α verbunden, die sich durch die Führungsplatten 34 erstreckt. Zur Ausführung einer Kreisbewegung sind die Führungsplatten und die an ihnen entlanglaufenden Greiferelemente in bezug auf die gekrümmte Strecke beweglich, wobei die Bewegung der beiden Schleppraupen in dieser Hinsicht durch die drehbar gelagerten Armpaare 44 und 45 koordiniert ist. Jedes dieser Armpaare ist drehbar mit einem Block 46 verbunden, der einen Vorsprung 47 aufweist, welcher in einem in dem zugeordneten Träger 14 gebildeten Längsschlitz gleiten kann. Dadurch wird sichergestellt, daß die beiden Schleppraupen sich auf den mittleren Vorschubweg zu oder von ihm fort bewegen können.

Die beiden Schleppraupen können durch pneumatische Kolben- und Zylindereinrichtungen elastisch gegeneinandergedrückt werden. Diese Einrichtungen weisen jeweils einen Zylinder 48 und einen Kolben mit einer Stange 49 auf. Die Zylinder sind mit den Platten 34 für die untere Schleppraupe durch Bügel 50 verbunden, und die Kolbenstangen sind — wie in 51 gezeigt — mit den Führungsplatten 30 der oberen Schleppraupe verbunden. Auf diese Weise können die Greiferelemente 27, 31 elastisch zusammengedrückt werden, um den herzustellenden Gegenstand elastisch zu erfassen.

ίο Nach der Darstellung in der F i g. 4 sind die Oberflächen der Greiferelemente 27, 31 der oberen und unteren Schleppraupen quer zur Laufrichtung wellenförmig ausgebildet, um passend in die Wellen des herzustellenden Streifens eingreifen zu können.

Aus der F i g. 2 a ist ersichtlich, daß die Zieheinrichtung an das Auslaßende der Form so eng angebaut ist, daß die Greiferelemente 27 der oberen Schleppraupe die geformte Faserstoffbahn an einen Punkt dicht hinter dem Abgabeende der Form F er-

ao greifen. Das ist deswegen von Bedeutung, weil die erwünschte Krümmung in der Faserstoffbahn bei seiner Abgabe aus der Form F und beim Eintritt in die Ziehvorrichtung aufrechterhalten bleiben soll.

Die Vorrichtung gemäß der Beschreibung sieht die Erzeugung von verstärkten Harzgegenständen mit einer erheblichen Krümmung vor, z. B. von Kanälen, Leitungen oder Tanks zylindrischer Form. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist auch die Erzeugung verschiedener gebogener verstärkter Harzgegenstände geeignet, die nicht eben zur Laufrichtung sind, z. B. gebogene Kanäle, Winkel, I-Träger. Vorzugsweise wird Glasfaserverstärkung in Form von Bahnen oder Platten aus Matten mit beliebiger Ausrichtung der Fasern oder aus gewebten Stoffen verwendet.

Die zu verwenden Harze sind vorzugsweise wärmehärtbare Polyesterharze.

Bei dem erläuterten typischen Beispiel kann ein schneckenförmig ausgebildetes Werkstück, wie es in der in F i g. 1 erläuterten Weise erzeugt wird, in die gewünschten Längen geschnitten, und eine Länge eines solchen Werkstückes kann leicht in der in F i g. 7 gezeigten Weise wendelförmig zu einem Werkstück beträchtlicher Länge aufgewickelt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Herstellen von verstärkten Harzgegenständen aus einer mit Kunstharz getränkten Faserstoffbahn mit einer einen Formkanal aufweisenden Form und mit einer nachgeordneten, aus zwei zusammenwirkenden, endlosen Schleppraupen mit Greiferelementen bestehenden Zieheinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bereich, in dem die Zieheinrichtung (P) mit der Faserstoffbahn (S) in Eingriff steht, zum Krümmen der Faserstoffbahn (S) die eine Schleppraupe konkav und die andere konvex gekrümmt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Greiferelemente (27, 31) der beiden Schleppraupen über den ganzen Bereich der Eingriffstrecke mit der Faserstoffbahn (S) paarweise einander zugeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleppraupen jeweils aus einer aus Gelenkgliedern (28, 32) und Gelenkzapfen (29, 33) gebildeten endlosen Kette bestehen und über jeweils mit gleicher Geschwindigkeit angetriebene, mit den Gelenkzapfen (29, 33) in Eingriff tretende Kettenräder (35, 36) antreibbar sind, wobei die Länge der Gelenkglieder (32) der Schleppraupe mit der konkav gekrümmten Strecke und der Durchmesser des zugehörigen Kettenrads (36) größer ist als bei der Schleppraupe mit der konvex gekrümmten Strecke.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleppraupen quer zur Förderrichtung aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Form (F) einen Formkanal aufweist, der vom Eintritt bis zum Austritt entsprechend der Krümmung des herzustellenden Harzgegenstandes gekrümmt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung einen gewellten Querschnitt besitzt.