DE1810002B2 - Verfahren zur herstellung von verstaerkungsrippen auf wickelkoerpern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Verstärkungsrippen auf Wickelkörpern, insbesondere Wickelbehältern, die in ihrer Form und ihrer Wandstärke fertiggestellt, aber noch nicht ausgehärtet sind.

Zur Herstellung solcher Behälter werden Fäden oder aus mehreren Fäden bestehende strangartige Rovings unter Vorspannung um einen Wickelkern gewickelt. Das bislang gebräuchlichste Wickelmaterial ist Glasseide, das mit einer »Schlichte« als Haftvermittler versehen ist. Als Bindemittel sind Polyester- und Epoxidharze üblich. Entweder werden die Fäden oder die zu einem »Strang« vereinigten »Rovings« in einem gesonderten Arbeitsgang mit dem Harz vereinigt, oder sie werden kontinuierlich naßgewickelt. Die Führung des Wickelmaterials muß sehr genau sein, um die Fäden bzw. Rovings so zu führen, daß sie durch die Zugkraft nicht aus der gewünschten Lage auf dem Kern verrutschen, sondern in genau berechenbarer »orientierter Faserstruktur« auf dem Kern liegen. Innerhalb des Wickelmusters sind die Verstärkungsfaden so angeordnet, daß sie bei Belastung möglichst in Richtung der Zugbelastung liegen; ihre Anzahl ist ebenfalls der auftretenden Belastung angepaßt. Das Wickelmuster wird darüber hinaus von den zur Verfügung stehenden Wickelmaschinen und der Form des Wickelkörpers beeinflußt . .

Allgemein bekannt sind drei verschiedene Wickelsysteme, nämlich das schraubenförmige oder biaxiale Wickeln, auch Drehbanksystem genannt, das Wickeln von Pol zu Pol, auch Planetensystem genannt und das Strickland-B-Verfahren (siehe Plastverarbeiter, April 1966, Seiten 181 -188). Dabei liefert das Planetensystem die Möglichkeit, kleine WickeKvinkel (^15°) vorzusehen. Ein Verfahren, das sich des Planetensystems bedient, sieht die Verwendung einer Maschine mit rotierendem Arm vor, dabei dreht sich der Körper langsam um seine eigene Achse, während der Arm mit dem Wickelmaterial um den Körper rotiert. Vorzugsweise wird bei diesem Verfahren mit vorimprägnierten Rovings gearbeitet.

Theoretisch ist die Wandstärke eines Wickelkörpers nicht begrenzt und bei Anwendung für Außendruck sind Wandstärken bis zu 70 mm bekannt. Es ist jedoch in vielen Anwendungsfällen zur Erzielung der notwendigen Festigkeit nicht unbedingt notwendig, die Wandung in voller Stärke auszubilden.

Es stellt sich somit die Aufgabe, feste Wickelkörper zu schaffen, wobei jedoch die Wandung nicht in ihrem Gesamtbereich in erforderlicher Stärke vorliegen muß, ohne daß dabei die Festigkeit aufgegeben wird

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß auf dem Wickelkörper ein Netzmuster mit im wesentlichen gleichmäßiger Verteilung der Netzstege aufgebracht wird, indem mindestens zwei Lagen aus einem wickelbaren, mit härtbarem Kunstharz versehenen Material genau übereinandergewickelt werden und das Kunstharz ausgehärtet wird.

Auf diese Weise wird erreicht, daß trotz dünner Wandungen die somit gebildeten Wickelkörper erheblichen Belastungen ausgesetzt werden können, ohne dadurch irgendwelchen Schaden zu erleiden. Ein Beispiel für eine vorteilhafte Verwendung der Erfindung wären unterirdische Wickellagerbehälter, bei denen der hydrostatische Druck durch eine dünne Wandung aufgenommen werden kann, während die Verstärkungsrippen im Behälter die notwendige Festigkeit, z. B. gegenüber dem Erdreich verleihen. Als besonders günstig erweist sich dabei, daß für die Rippen das gleiche Material wie für den Wickelkörper selbst verwendet wird, da auf diese Weise eine besonders feste Verbindung zwischen Rippen und Wickelkörperwand auf bequeme Weise herzustellen ist. Außerdem können die Rippen mit weitgehend den gleichen Maschinen, die zum Wickeln des Körpers notwendig sind, hergestellt werden, so daß sich die Fertigung sehr rationell gestaltet.

In einer Durchführung des Verfahrens wird die erfindungsgemäße Anordnung der Stege dadurch erreicht, daß zur im wesentlichen gleichmäßigen Verteilung der Netzstege auf dem Wickelkörper in an sich bekannter Weise dieser beim Aufbringen der ersten Wickellage nach jeder aufgebrachten Windung um einen konstanten Winkel weitergedreht wird, daß dann der Wickelkörper einmalig um einen vom ersten Drehwinkel verschiedenen Winkel gedreht wird und daß danach die Windungen der zweiten Wicklung

aufgebracht werden, wobei der Drehwinkel zwischen den einzelnen Windungen dem der ersten Wickellage entspricht

In zwei alternativen Durchführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es je nach Verwendungszweck vorgesehen, zum einen eine konstante Rippenbreite einzuhalten, indem die Fäden oder Rovings, die zum Wickeln verwendet werden, gleiche Breite besitzen, zum anderen den Querschnitt der Rippen durch Veränderung der Fäden- oder Rovingsbreite anders, z. B. T-förmig, auszubilden.

Zur Erläuterung der Erfindung wird nun ein Wickelbehälter mU zwei Polöffnungen beschrieben. Von den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 einen Wickelbehälter mit einer Roving-Wicklung,

F i g. 2 eine Seitenansicht des Behälters zur Darstellung des Wickelanfanges,

Fig.3 einen Wickelbehälter nach Fig. 1 nach einer Drehung um einen Winke! r,

Fig.4 eine Seitenansicht des Behälters nach der Drehung,

Fig.5 einen Wickelbehälter zur Darstellung des ausgebildeten Netzmusters,

F i g. 6 einen Querschnitt durch den Wickelbehälter in F i g. 5 längs der Linie 5-5'.

Der in F i g. 1 gezeigte Behälter 1 setzt sich aus einem zylinderförmigen Teil 2 und zwei Isotensoidpolkappen 3 und 4 zusammen, die aus wicklungstechnischen und kerntechnischen Gründen am Ende der Zylinder- bzw. jo Rotationsache die Polöffnungen 5 und 6 aufweisen und aus fertigkeitstheoretischen Gründen nicht halbkugelförmig ausgebildet sind.

Wenn die Wandung la des Wickelbehälters 1 fertiggestellt ist, wird von der einen Seite der Polöffnung 5 auf der Polkappe 3 ausgehend bei ruhendem Behälter 1 ein harzgetränktes Glasfaserband 7 in einer Windung Ta über den Mantel des Zylinders 2, über die Polkappe 4 an der mit Bezug auf die Rotationsachse diametralen Seite der Polöffnung 6 vorbei, über die andere Seite des Mantels des Zylinders 2 zurück zur Ausgangsseite der Polöffnung 5 auf der Polkappe 3 gewickelt, so daß die Wicklung bei nicht zu großem Polöffnungs-Durchmesser (R3>) nahezu in einer Ebene lief, die mit der Rotationsachse einen Winkel <x einschließt (vgl. F i g. 2); bei ausreichender Gleitwirkung während des Wickeins verläuft der unter einer Vorspannung stehende Roving von selbst auf der kürzesten Verbindungslinie zwischen den Polöffnungen 5 und 6 und bestimmt damit den Wickelwinkel. Dieser Fall wird in der F i g. 1 dargestellt. Bei gleicher Polkappenform hängt der Wickelwinkel vom Verhältnis des Polöffnungs- und des Zylinderdurchmessers (R 3 und R 2) sowie von der Gesamtlänge des Behälters 1 ab. Das Umwickeln von Pol zu Pol läßt sich am einfachsten mit Planetwickelmaschinen durchführen, zumal bei diesen Maschinen an den Polen keine Verdrehungen auftreten, so daß auch mit Rovings gewickelt werden kann. Pol-zu-Pol-Wickelmaschinen lassen auch sehr kleine Wickelwinkel zu.

Nach Fertigstellung der ersten Windung wird der Behälter um einen Winkel, der einem Bogenabschnitt des Umfangskreises des Zylinders 2 entspricht, weitergedreht und wiederum eine harzgetränkte Rovingwicklung Tb von derselben Seite der Polöffnung 5 auf der Polkappe 3 ausgehend, über die Polkappe 4 an der gegenüberliegenden Seite der Polöffnung 6 vorbei, über den Mantel des Zylinders 2 zurück zum Pol 3 gewickelt. Auch diese nahezu in einer Ebene liegende Wickelung Tb schneidet die Zylinderachse unter dem Wickelwinkel « der ersten Wicklung Ta, ist aber gegen diese um die Bogenlänge f verschoben.

Der Behälter 1 wird so lange jeweils um den t entsprechenden Winkel gedeht und mit Windungen des harzgetränkten Rovings 7 versehen, bis der Behälter auf seinem gesamten Umfang in den Abständen 6 im wesentlichen gleichmäßig jeweils mit einer Lage harzgetränkten Glasfaserbandes umwickelt ist, wobei Kreuzungen und schon eine Vernetzung des ersten Wicklungsabschnittes der ersten Lage möglich sind.

Danach wird der Behälter um einen von r verschiedenen Wert t\ weitergedreht und der harzgetränkte Roving bei angehaltenem Wickelkörper wiederum von der Polkappe 3 ausgehend über den Zylinder 2, die Polkappe 4 und den Mantel des Zylinders 2 zur Polkappe 3 zurückgewickelt, wobei die nahezu ebenen Windungen wieder denselben Wickelwinkel mit der Rotationsachse bilden. Danach erfolgt wieder eine Drehung um die Bogenlänge i, und die Wicklung wird in bereits beschriebener Weise wiederholt. Die Rovings, die nach der Drehung fi aufgewickelt werden, schneiden die im ersten Wicklungsabschnitt aufgebrachten Wicklungen. Die Rovings des zweiten Wicklungsabschnittes zur Herstellung der ersten Lage eines netzartigen Musters auf dem Körper 1 werden in Abständen t so lange aufgewickelt, bis die Oberfläche des Behälters 1 mit dem gewünschten Muster harzgetränkter Rovingwicklungen 7 überzogen ist (F i g. 5).

Danach wird die Wickelmaschine in die Ausgangsstellung zurückgeführt und eine zweite Lage von harzgetränkten Rovingwicklungen in beschriebener Weise aufgebracht. Bei Rovingwicklungen konstanter Breite weisen die Rippen einen rechteckigen Querschnitt auf, wenn sie genau auf die vorangegangene Wicklungslage aufgebracht werden (vgl. F i g. 6). Wenn ein nicht rechteckiger Querschnitt erreicht werden soll, müssen die Verstärkungsfäden in bestimmter Weise auf der vorangegangenen Lage angeordnet sein. Der in zwei Abschnitte aufgeteilte Wicklungsvorgang für eine Lage wird so lange wiederholt, bis die Rippen die vorher bestimmte Dicke aufweisen.

Die Wahl des Wickelwinkels von u von t\ und der Anzahl der Rovingschichlen pro Rippe wird durch den Verwendungszweck des Wickelkörpers, z. B. von der Belastung, bei Außen-, Innendruck oder Biegebelastung, und seiner Form (Behälter mit Polkappen, Rohr oder Kegelnase usw.) bestimmt.

Das Verfahren zur Herstellung von Verstärkungsrippen auf Wickelkörpern ist natürlich nicht auf die Pol-zu-Pol-Wicklung beschränkt, die Erfindung bezieht sich vielmehr auf alle Vei fahren zur Herstellung von Verstärkungsrippen auf Wickelkörpern, bei denen härtbares Wickelmaterial, sei es fadenförmig, strangartig, imprägniert oder naß, in mehreren Lagen genau bzw. in seiner Lage definiert übereinander in einem Wickelmuster auf einen Körper aufgewickelt wird, wenn die Wandung des Körpers fertiggestellt, aber noch nicht ausgehärtet ist, so daß sich die Rippen noch fest mit der Wandung verbinden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Verstärkungsrippen auf Wickelkörpern, insbesondere Wickelbe- hältern, die in ihrer Form und ihrer Wandstärke fertiggestellt, aber noch nicht ausgehärtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Wickelkörper ein Netzmuster mit im wesentlichen gleichmäßiger Verteilung der Netzstege aufgebracht wird, indem mindestens zwei Lagen auf einem wickelbaren, mit härtbarem Kunstharz versehenen Material genau übereinandergewickelt werden und das Kunstharz ausgehärtet wird.

Z Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur im wesentlichen gleichmäßigen Verteilung der Netzstege auf dem Wickelkörper in an sich bekannter Weise dieser beim Aufbringen der ersten WickeJIage nach jeder aufgebrachten Windung um einen konstanten Winkel weitergedreht wird, daß dann der Wickelkörper einmalig um einen vom ersten Drehwinkel verschiedenen Winkel gedreht wird, und daß danach die Windungen der zweiten Wicklung aufgebracht werden, wobei der Drehwinkel zwischen den einzelnen Windungen dem der ersten Wickellage entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als wickelbares Material Fäden verwendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als wickelbares Material mehrfädige Stränge (Rovings) verwendet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als wickelbares Material Glasseide verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als härtbare Materialien Polyester- oder Epoxidharze verwendet werden.

7. Verfahren nach Anspruch I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Netzstege zu einem rechteckigen Querschnitt gewickelt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Netzstege zu einem T-förmigen oder dreieckigen Querschnitt gewickelt werden.