DE1810002C3

DE1810002C3 - Process for the production of reinforcing ribs on wound bodies

Info

Publication number: DE1810002C3
Application number: DE19681810002
Authority: DE
Inventors: Karl W. R. 2000 Hamburg Lohr
Original assignee: Liquitechnik GmbH, 2100 Hamburg
Filing date: 1968-11-20
Publication date: 1977-08-18

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.The invention relates to a method for producing reinforcing ribs on wound bodies, in particular Wrap-around containers, the shape and wall thickness of which are completed, but not yet hardened are.

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 beeinfiußt.To produce such containers, threads or strand-like rovings consisting of several threads are wound around a winding core under pretension. The wrapping material most commonly used to date is glass fiber, which is provided with a "size" as an adhesion promoter. Polyester and epoxy resins are common binders. Either the threads or the "rovings" combined into a "strand" are combined with the resin in a separate operation, or they are continuously wet-wound. The guidance of the winding material must be very precise in order to guide the threads or rovings in such a way that they do not slip out of the desired position on the core due to the tensile force, but lie on the core in a precisely calculable "oriented fiber structure". The reinforcement threads are arranged within the winding pattern in such a way that , when loaded, they lie in the direction of the tensile load as far as possible; their number is also adapted to the load that occurs. The winding pattern is also influenced by the winding machines available and the shape of the winding body.

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 Wickelwinkel (^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.Generally known are three different winding systems, namely the helical or biaxial Winding, also called lathe system, winding from pole to pole, also called planetary system and that Strickland B process (see Plastverarbeiter, April 1966, pages 181-188). The planetary system delivers the possibility of providing small winding angles (^ 15 °). A process that is different from the planetary system uses a machine with a rotating arm, while the body rotates slowly around its own axis while the arm with the wrapping material rotates around the body. Preferably In this process, pre-impregnated rovings are used.

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.Theoretically, the wall thickness of a wound body is not limited and it is used for external pressure Wall thicknesses up to 70 mm known. However, in many applications it is necessary to achieve the necessary Strength is not absolutely necessary to form the wall with full strength.

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.The task is thus to create solid bobbins, but the wall is not in their The entire area must be present in the required strength without sacrificing strength.

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.This object is achieved in that a network pattern with essentially on the winding body uniform distribution of the mesh webs is applied by making at least two layers of one windable, hardenable synthetic resin provided material are exactly wound on top of each other and that Resin is cured.

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 this way it is achieved that, despite the thin walls, the winding bodies thus formed are considerable Can be exposed to loads without suffering any damage. A An example of an advantageous use of the invention would be underground winding storage containers, in which the hydrostatic pressure can be absorbed by a thin wall, while the reinforcing ribs in the container the necessary strength, z. B. lend to the ground. It proves to be particularly favorable that the the same material is used as for the bobbin itself, as it is particularly strong in this way Connection between the ribs and winding body wall is to be made in a convenient manner. Also can the ribs are made with much the same machines that are used to wrap the body so that the production is very efficient.

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 WicklungIn one implementation of the method, the arrangement of the webs according to the invention is thereby achieved achieved that for a substantially uniform distribution of the net webs on the winding body in on As is known, this changes when the first winding layer is applied after each applied turn is rotated a constant angle, that then the winding body once by one of the first Rotation angle is rotated different angle and that then the turns of the second winding

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aufgebracht werden, wobei der Drehwinkel zwischen den einzelnen Windungen dem der ersten Wickellage entsprichtare applied, the angle of rotation between the individual turns that of the first winding layer is equivalent to

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.In two alternative implementations of the method according to the invention, it is depending on the intended use provided on the one hand to maintain a constant rib width by the threads or rovings that are used for Coils are used, have the same width, on the other hand, the cross-section of the ribs through Change the thread or roving width differently, e.g. B. T-shaped to train.

Zur Erläuterung der Erfindung wird nun ein Wickelbehälter mit zwei Polöffnungen beschrieben. Von den Zeichnungen zeigtTo explain the invention, a winding container with two pole openings will now be described. From the drawings shows

F i g. 1 einen Wickelbehälter mit einer Roving-Wicklung, F i g. 1 a winding container with a roving winding,

F i g. 2 eine Seitenansicht des Behälters zur Darstellung des Wickelanfanges,F i g. 2 is a side view of the container to show the beginning of the winding,

Fig.3 einen Wickelbehälter nach Fig. 1 nach einer Drehung um einer. Winkel t, 3 shows a winding container according to FIG. 1 after a rotation by one. Angle t,

Fig.4 eine Seitenansicht des Behälters nach der Drehung,4 is a side view of the container according to the Rotation,

Fig.5 einen Wickelbehälter zur Darstellung des ausgebildeten Netzmusters,5 shows a winding container to illustrate the network pattern formed,

F i g. 6 einen Querschnitt durch den Wickelbehälter in F i g. 5 längs der Linie 5-5'.F i g. 6 shows a cross section through the winding container in FIG. 5 along the line 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. Rotationsache die Polöffnungen 5 und 6 aufweisen und aus fertigkeitstheoretischen Gründen nicht halbkugelförmig ausgebildet sind.The in F i g. The container 1 shown in FIG. 1 consists of a cylindrical part 2 and two isotensoid pole caps 3 and 4 together, which for winding and core technical reasons at the end of the cylinder or A matter of rotation, the pole openings 5 and 6 have and not hemispherical for reasons of skill theory are trained.

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 (R 3) nahezu in einer Ebene liegt, die mit der Rotationsachse einen Winkel χ 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.When the wall la of the winding container 1 is completed, starting from one side of the pole opening 5 on the pole cap 3 with the container 1 at rest, a resin-soaked fiberglass tape 7 is wound in a turn Ta over the jacket of the cylinder 2, over the pole cap 4 on the reference on the axis of rotation diametrically opposite the pole opening 6, wound over the other side of the jacket of the cylinder 2 back to the exit side of the pole opening 5 on the pole cap 3, so that the winding is almost in one plane if the pole opening diameter (R 3) is not too large which forms an angle χ with the axis of rotation (cf. FIG. 2); if there is sufficient sliding action during winding, the pretensioned roving runs by itself on the shortest connecting line between the pole openings 5 and 6 and thus determines the winding angle. This case is shown in FIG. 1 shown. With the same pole cap shape, the winding angle depends on the ratio of the pole opening and the cylinder diameter (R 3 and R 2) and on the total length of the container 1. Wrapping from pole to pole is easiest to do with planetary winding machines, especially since with these machines no twisting occurs at the poles, so that rovings can also be used for winding. Pole-to-pole winding machines also allow very small winding angles.

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 7b 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 Ib schneidet die Zylinderachse unter dem Wickelwinkel α. der ersten Wicklung 7 a, ist aber gegen diese um die Bogenlänge t verschoben.After completion of the first turn, the container is rotated further by an angle that corresponds to an arcuate section of the circumference of the cylinder 2 and again a resin-soaked roving winding 7b starting from the same side of the pole opening 5 on the pole cap 3, over the pole cap 4 on the opposite side of the Pole opening 6 over, wound over the jacket of the cylinder 2 back to the pole 3. This winding Ib , which is almost in one plane, also intersects the cylinder axis at the winding angle α. the first winding 7 a, but is shifted against this by the arc length t.

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.The container 1 is rotated by the angle corresponding to t and provided with turns of the resin-soaked roving 7 until the container is wrapped around its entire circumference at intervals 6 essentially evenly with a layer of resin-soaked fiberglass tape, with intersections and already one Networking of the first winding section of the first layer are possible.

Danach wird der Behälter um einen von t 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 t, und die Wicklung wird in bereits beschriebener Weise wiederholt. Die Rovings, die nach der Drehung f| 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 r so lange aufgewickelt, bis die Oberfläche des Behälters I mit dem gewünschten Muster harzgetränkter Rovingwicklungen 7 überzogen ist (F i g. 5).Then the container is rotated further by a value t \ different from t and the resin-soaked roving, with the winding body stopped, is again wound from the pole cap 3 over the cylinder 2, the pole cap 4 and the jacket of the cylinder 2 to the pole cap 3, with the almost flat turns again form the same winding angle with the axis of rotation. This is followed by another rotation by the arc length t, and the winding is repeated in the manner already described. The rovings that after the rotation f | are wound, cut the windings applied in the first winding section. The rovings of the second winding section for producing the first layer of a net-like pattern on the body 1 are wound at intervals r until the surface of the container I is covered with the desired pattern of resin-soaked roving windings 7 (FIG. 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 Verstärkungsfaden 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.Then the winding machine is returned to its starting position and a second layer of resin-soaked Roving windings applied in the manner described. For roving windings of constant width the ribs have a rectangular cross-section when they are exactly on the previous winding layer are applied (see FIG. 6). If a non-rectangular cross-section is to be achieved, must the reinforcement threads can be arranged in a certain way on the previous layer. The one in two Sections of the split winding process for one layer is repeated until the ribs are the same as before have a certain thickness.

Die Wahl des Wickelwinkels von t, von ?i und der Anzahl der Rovingschichten pro Rippe wird durch den Verwendungszweck des Wickelkörpers, z. B. von der Belastung, bei Außen-, Innendruck oder Biegebelfistung, und seiner Form (Behälter mit Polkappen, Rohr oder Kegelnase usw.) bestimmt.The choice of the winding angle of t, of? I and the number of roving layers per rib is determined by the intended use of the winding body, e.g. B. determined by the load, external, internal pressure or bending resistance, and its shape (container with pole caps, tube or cone nose, etc.).

Das Verfahren zur Herstellung von Verstärkungsrippen auf Wickeikörpern ist natürlich nicht auf die Pol-zu-Pol-Wicklung beschränkt, die Erfindung bezieh; sich vielmehr auf alle Verfahren zur Herstellung von Verstarkungsrippen auf Wickeikörpern, bei denen härtbares Wickelmaterial, sei es fadenförmig, strangarlig, 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.The method of making reinforcing ribs on winding bodies is of course not based on that Pole-to-pole winding limited, the invention relates; rather, it applies to all processes for the production of reinforcement ribs on winding bodies in which curable winding material, be it thread-like, strand-like, impregnated or wet, in several layers exactly or is wound onto a body in a defined position one above the other in a winding pattern, when the wall of the body is completed but not yet hardened, so that the ribs are still can connect firmly to the wall.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Process for the production of reinforcing ribs on wound bodies, in particular winding belts Holders that are finished in terms of their shape and wall thickness, but not yet hardened, characterized in that on the winding body a mesh pattern with substantially uniform distribution of the net webs is applied by placing at least two layers on one windable, hardenable synthetic resin provided material are exactly wound on top of each other and the resin is cured.

2. The method according to claim 1, characterized in that the substantially uniform Distribution of the net webs on the winding body in a manner known per se when applying the first winding layer after each applied turn by a constant angle is that then the winding body once by an angle different from the first angle of rotation is rotated, and that then the turns of the second winding are applied, the The angle of rotation between the individual turns corresponds to that of the first winding layer.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that threads are used as the windable material be used.

4. The method according to claim 1 and 2, characterized in that as a windable material multi-thread strands (rovings) are used.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that as a windable material Glass silk is used.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the curable materials Polyester or epoxy resins can be used.

7. The method according to claim 1 to 5, characterized in that the network webs to one rectangular cross-section.

8. The method according to claim 1 to 5, characterized in that the network webs to one T-shaped or triangular cross-section to be wrapped.