DE1913320C3 - Verfahren zur Herstellung von Behältern, sowie Maschine zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Behälters aus faserverstärktem Material, z. B. Kunstharz, durch Bewickeln einer Form mit kunstharzbenetzten Fäden oder Bändern, wobei die Form um eine durch ihren Mittelpunkt verlaufende Achse rotiert, und diese Achse während des Bewickeins um einen Winkel von 60 bis 90° um eine ebenfalls durch den Mittelpunkt der Form verlaufende, rechtwinklig zur Rotationsachse verlaufende Achse geschwenkt wird.

Größere Behälter für Flüssigkeiten und Gase, beispielsweise Öltanks, werden üblicherweise durch Schweißen von Stahlblechen hergestellt. Solche Stahltanks haben jedoch den wesentlichen Nachteil geringer Widerstandsfähigkeit gegen korrodierende Stoffe. Bei im Erdreich einzugrabenden Tanks ist dieser Nachteil besonders groß. Aus diesem Grund werden in jüngster Zeit immer häufiger Öltanks und ähnliche Behälter, im Handverfahren, im Preßverfahren oder durch Bewicklung einer Form, aus glasfaserbewehrtem Polyester hergestellt. Nach der letztgenannten Herstellungsmethode gefertigte Behälter haben die größte Festigkeit. Der zylindrische Teil der konventionellen Zylindertanks wird in der Regel auf eine sich drehende Form gewickelt, während die gewölbten Endstücke in einer Form gepreßt und dann mit dem zylindrischen Teil fest verklebt werden. Die Klebenähte sind jedoch verhältnismäßig schwache Stellen, welche die Widerstandsfähigkeit des Tanks gegen inneren Überdruck wesentlich herabsetzen.

Man hat daher bereits vorgeschlagen, zylindrische Tanks durch einen einzelnen kontinuierlichen Wickelungsvorgang herzustellen, der nur in der Mitte der gewölbten Endstücke verhältnismäßig kleine öffnungen hinterläßt. Bei diesem Herstellungsverfahren muß eine Form verwendet werden, welche sich später durch die kleinen öffnungen entfernen läßt.

Aus der französischen Patentschrift Nr. 14 91 196 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bewickelung einer zylindrischen Form in einer solchen Weise bekannt, daß lediglich dort ein Loch in dem einen Endstück belassen wird, wo die Form auf einer Welle aufgespannt ist. Diese Welle ist in einer Kippkonsole drehbar gelagert, die so auf einem um eine senkrechte Achse drehbaren Tisch angeordnet ist, daß die Welle die Drehachse des Tisches unter einem Winkel schneidet, der während des Wickelvorgangs derart variiert, daß der Schwerpunkt der auf der Welle angeordneten Form die ganze Zeit hindurch auf der senkrechten Drehachse liegt. Die mit Polyester benetzten Fäden werden von einer feststehenden Fadenführung in horizontaler Richtung zugeführt. Eine solche Vorrichtung eignet sich nicht zum Bewickeln einer Kugelform, weil die Deckung der ganzen Kugelfläche mit Ausnahme des Aufspannflansches erfordern würde, daß ein Teil der Bewickelung an Kleinkreisen entlang erfolgt, deren Tangentialebenen einen so kleinen Winkel zur horizontalen Ebene bilden, daß selbst eine geringe Aufwickelungsspannung in den Fäden diese zum Ausrutschen auf der Form bringen würde.

Es sind andere Wickelmaschinen bekannt, bei denen die hohen Zentrifugalkräfte, die in der vorerwähnten Maschine wegen der großen, schnell rotierenden Massen entstehen, dadurch vermieden worden sind, daß der Tisch oder die sonstige Unterstützung, worauf die Trägerwelle der Form drehbar und schwenkbat angeordnet ist, stationär ist, während die Fadenführung derart angeordnet ist, daß sie in einer Bahn um die Forrr rotieren kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eir Verfahren zu schaffen, das es ermöglicht, in einen einzigen kontinuierlichen Vorgang eine Form, die durcl lauter gewölbte Flächen begrenzt ist, beispielsweisi eine kugel- oder ellipsoidförmige Form oder eim zylindrische Form mit sphärischen Böden, vollständig z\ bewickeln, mit Ausnahme des von dem Aufspannflansc eingenommenen Bereiches.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelös

daß die Rotationsachse der Form vor Beginn der Schwenkbewegung um die durch den Mittelpunkt der Form verlaufende Achse um einen verhältnismäßig kleinen Winkel um eine andere, parallel i.u dieser Achse vorzugsweise auf dem Umfang iUr Form liegende Achse verschwenkt wird.

Dies führt dazu, daß während des ersten Teils des Bewicklungsvorgangs nach Kleinkreisen bewickelt werden kann, die sich allmählich Großkreisen nähern, und daß während des restlichen Vorgangs nach Großkreisen bewickelt werden kann. Dadurch wird es möglich, die Bewickelung der ganzen Form mit einer Fadenspannung beliebiger Größe ohne Gefahr dafür vorzunehmen, daß die Fäden auf der Form abrutschen.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Maschine zur Durchführung des Verfahrens, mit einer die Form tragenden Welle, die sowohl um ihre eigene Achse drehbar als auch um einen Bogen von 60 bis 90° um eine rechtwinklig zur Wellenachse liegende Achse verschwenkbar ist, die durch den Mittelpunkt einer an der Welle angeordneten Form verläuft Die Maschine ist dadurch gekennzeichnet, daß sie einen drehbaren Korb aufweist, welcher ein Faden- oder Bandmagazin enthält und Faden- oder Bandführungen trägt, die bei Rotation des Korbes entlang einer die Form umschließenden waagerechten Bahn bewegbar sind, und daß die Welle an einem Träger gelagert ist, der entlang der in senkrechter Ebene liegenden gekrümmten Spur bewegbar ist, die einen sich über 60 bis 90° erstreckenden kreisbogenförmigen Hauptteil mit einem im Mittelpunkt der Form liegenden Krümmungszentrum sowie einen unteren Endteil aufweist, der eine Verlängerung des Hauptteils ist und einen kleineren Krümmungsradius hat als dieser. Diese Maschine hat den Vorteil, daß sowohl die Schwenkbewegung der Welle als auch deren Verschiebung im Verhältnis zur Faden- oder Bandführung in der Achsrichtung der Bewegungsbahn dieser Führung durch die gleiche Betätigungsvorrichtung erfolgen kann.

Zur baulichen Vereinfachung des Antriebs eignet sich besonders eine Ausführungsform der Maschine, die sich dadurch kennzeichnet, daß die Welle am einen Ende eines zweiteiligen, gekrümmten oder im Winkel gebogenen Arms angeordnet sein kann, der mit seinem anderen Ende um eine durch den Formmittelpunkt verlaufende waagerechte Achse schwenkbar gelagert ist, wobei die beiden Armteile über ein Scharnier miteinander verbunden sind, dessen Achse parallel zur Schwenkachse des Anns liegt, und wobei Vorrichtungen zur Begrenzung der gegenseitigen Drehung der beiden Armteile auf einen verhältnismäßig kleinen Winkel vorgesehen sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt schema-

F i g. 1 im Aufriß eine Ausführungsform der Wickelmaschine,

Fig.2 einen anderen Aufriß zur Darstellung von Vorrichtungen zum Steuern der Bewegungen der Form beim Wickelvorgang,

F i g. 3 in Draufsicht eine geänderte Ausführung der Aufhängevorrichtung für die Tragewelle der Form und

F i g. 4 und 5 im Aufriß die Aufhängevorrichtung der F i g. 3 in zwei verschiedenen Arbeitsstellungen.

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Tanks geeignete Wickelmaschine mit einem Fußstück 20 einem auf diesem angeordneten Fadenmagazin und einem eine kugelförmige Form 2 tragenden Stativ

22. Das Fadenmagazin 21 besteht aus einem auf einer senkrechten Welle 24 montierten Korb 23. Die Welle 24 ist in einer Konsole 23 auf dem Fußstück 20 drehbar gelagert. Im Korb finden sich Glasfaserrollen 26, von denen die Fäden beim Betrieb der Maschine durch ein nicht dargestelltes Polyesterbad und durch eine senkrechte Fadenführung 27 abgezogen werden, die an einem vom Korb ausgehenden radialen Arm befestigt ist. Dreht sich das Fadenmagazin um seine senkrechte ίο Achse (F i g. 2), werden die mit Polyester benetzten Fäden vom oberen Ende der Fadenführung 27 als Bänder 28 gruppiert abgegeben, deren Breite in bekannter, nicht dargestellter Weise geändert werden kann.

Eine die Form 2 zentral zu einer Kupplungsscheibe 10 mittels eines Ringflansches 14 lagernde Welle 15 ist in einem Träger 29 um eine Achse a drehbar gelagert, der im Stativ 22 so angeordnet und geführt ist, daß er beim Wickelvorgang auf einer gekrümmten Bahn bewegt wird, die hauptsächlich konzentrisch zur Kugelform verläuft.

Eine solche Führung kann gemäß F i g. 2 durch zwei am Träger 29 angeordnete, jeweils mit einer Schiene 32 bzw. 33 zusammenarbeitende Rollenpaare 30 und 31 erfolgen. Die Schienen sind viertelkreisförmig ausgebildet. Die Achse b der Vierteikreise geht durch das Zentrum 0 der Kugelform. Bei der Bewegung des Trägers 29 in Schienenlängsrichtung führt die Form 2 somit eine Winkelbewegung um ihr Zentrum 0 aus. Die Schienen haben an ihrem unteren Ende Verlängerungen 34 bzw. 35, die jeweils schwächer bzw. stärker gekrümmt sind als die viertelkreisförmigen Schienenteile.

In der gezeigten Ausführungsform sind die Verlängerungen 34 und 35 so ausgebildet, daß der Träger 29 in seiner unteren Stellung die Form 2 in die gestrichelt dargestellte Lage gehoben hat, so daß das Zentrum nun bei 0' liegt, und daß die Form beim Bewegen ihres Trägers 29 nach oben aus dieser gehobenen Stellung zunächst um eine Achse d, die parallel zur Achse b durch den Tiefstpunkt der Kante der Kupplungsscheibe 10 oder einen in der Nähe dieses Punktes liegenden Punkt D geht, eine Kippbewegung mit relativ kleinem Radius ausführt. Das Zentrum 0' dieser Kippbewegung nähert sich bei der weiteren Formträgerbewegung längs der Schienenteile 34 und 35 allmählich dem Kugelzentrum und fällt schließlich mit diesem zusammen.

Die Maschine hat weiterhin einen nicht dargestellten Antrieb, der teils das Fadenmagazin 21 mit verhältnismäßig großer Geschwindigkeit und teils die Welle mit der Kugelform langsam dreht. Außerdem ist ein Antrieb vorgesehen, der den Träger 29 nach einem im voraus festgelegten Programm an den Schienen 32, und 33,35 entlang bewegt.

Bei Beginn der Bewickelung der Form 2 befindet sich der Träger 29 in seiner linieren Stellung, wobei die Form die gestrichelte Stellung einnimmt, in der die Fäden an die Kupplungsscheibe 10 tangierenden Kleinkreisen entlang aufgelegt werden. Im Zuge der Bewegung des Trägers 29 an den Schienenteilen 34 und 35 entlang werden die Kleinkreise, an denen entlang die Bewickelung erfolgt, immer größer. Gelangt der Träger auf die viertelkreisförmigen Schienen 32, 33 und hat sich das Zentrum der Form dabei aus der Stellung 0' zur Stellung 65 0 verschoben, legen sich die Fäden längs Großkreisen auf die Form. Der Rest des Wickelprozesses findet somit in Großkreisen statt, die sich bei der weiteren Bewegung des Formträgers nach oben an den Schienen

32 und 33 entlang im Verhältnis zur Form drehen. Steht die Welle 15 schließlich senkrecht, wird der Bewickelungsvorgang mit Windungen in einer rechtwinklig zur Welle liegenden Ebene beendet.

Eine andere Ausführungsform der Wickelmaschine ist in den F i g. 3 bis 5 skizziert. Bei dieser Ausführungsform ist die Welle 15 am freien Ende eines gekrümmten Arms gelagert, der aus zwei mittels eines Scharniers 43 aneinander angelenkten Gliedern 40 und 41 besteht, von denen das innere Glied 40 mittels einer Welle 45 in einem Lagerblock 44 schwenkbar gelagert ist, deren Achse waagerecht und im wesentlichen in der gleichen senkrechten Ebene liegt wie das Zentrum 0 der Form 2. Die Scharnierachse liegt parallel zur Welle 45.

Die Drehbewegung der beiden Armglieder im Verhältnis zueinander wird durch Aneinanderstoßen der Stirnflächen der Armglieder auf einen verhältnismäßig kleinen Winkel beschränkt. Die dem Glied 40 zugekehrte Stirnfläche des Glieds 41 steht senkrecht zu dessen Oberseite. Der oberhalb des Scharniers 40 liegende Teil der entsprechenden Stirnfläche des Glieds 40 steht ebenfalls senkrecht zur Oberseite dieses Glieds, während der unterhalb des Scharniers liegende Teil 46 dieser Stirnfläche vom Scharnier aus schräg nach hinten verläuft.

Das äußere Glied 41 ist bei 47 mit der Kolbenstange eines hydraulischen Zylinders 48 drehbar verbunden, der bei 49 an einen ortsfesten Teil angelenkt ist. Eine nicht dargestellte Stoppvorrichtung verhindert ein Weiterdrehen des inneren Gliedes 40 im Uhrzeigersinn über die in F i g. 4 dargestellte Stellung hinaus.

Bei Beginn des Wickelvorgangs befinden sich die Teile in der F i g. 4 dargestellten Lage, in der das äußere Glied 41 waagerecht liegt und das Zentrum 0' der Form 2 etwas über die Welle 45 angehoben ist, so daß sich die ersten Windungen nach Kleinkreisen auflegen, welche die Kupplungsscheibe der Form 2 tangieren. Gleichzeitig mit dem Anlaufen des der Deutlichkeit halber nicht dargestellten Fadenmagazins, das entsprechend F i g. 1 ausgebildet und angeordnet sein kann, wird der hydraulische Zylinder 48 betätigt, dessen Kolben langsam herausgeschoben wird. Während des ersten Teils dieser Bewegung dreht sich das Glied 41 um das Scharnier 43, bis der über dem Scharnier liegende Teil der Gliedstirnfläche gegen die entsprechende Stirnflä-

_IS ehe des Glieds 40 stößt Zu diesem Zeitpunkt hat sich das Formzentrum gerade so weit gesenkt, daß es auf der Achse der Welle 45 liegt Beim weiteren Herausschieben der Kolbenstange aus dem hydraulischen Zylinder dreht sich der gesamte Arm 40,41 als starre Einheit um die Welle 45 und um das Formzentrum 0, so daß die Windungen unter diesem restlichen Teil des Wickelvorgangs in Großkreisen aufgelegt werden.

Wickelmaschine und Form können anders eingerichtet sein, als auf der Zeichnung dargestellt unc vorstehend beschrieben. Beispielsweise ist es möglich statt mit einer Kugelform mit Formen anderei geometrischer Gestaltung zu arbeiten. Die Größenab messungen der Behälter können innerhalb weitei Grenzen schwanken. Es lassen sich auch sackartig« Behälter aus biegsamem Material, beispielsweise ar miertem Neopren herstellen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Behälters aus faserverstärktem Material, z. B. Kunstharz, durch Bewickeln einer Form mit kunstharzbenetzten Fäden oder Bändern, wobei die Form um eine durch ihren Mittelpunkt verlaufende Achse rotiert, und diese Achse während des Bewickeins um einen Winkel von 60 bis 90° um eine ebenfalls durch den ι ο Mittelpunkt der Form verlaufende, rechtwinklig zur Rotationsachse verlaufende Achse geschwenkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsachse der Form vor Beginn der Schwenkbewegung um die durch den Mittelpunkt d^r Form verlaufende Achse um einen verhältnismäßig kleinen Winkel um eine andere, parallel zu dieser Achse vorzugsweise auf dem Umfang der Form liegende Achse verschwenkt wird.

2. Maschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer die Form tragenden Welle, die sowohl um ihre eigene Achse drehbar als auch um einen Bogen von 60 bis 90° um eine rechtwinklig zur Wellenachse liegende Achse verschwenkbar ist, die durch den Mittelpunkt einer an der Welle angeordneten Form verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine einen drehbaren Korb (23) aufweist, welcher ein Faden- oder Bandmagazin (21) enthält und Faden- oder Bandführungen (27) trägt, die bei Rotation des Korbes entlang einer die Form (2) umschließenden waagerechten Bahn bewegbar sind, und daß die Welle (15) an einem Träger (29) gelagert ist, der entlang einer in senkrechter Ebene liegenden gekrümmten Spur (32, 33,34,35) bewegbar ist, die einen sich über 60 bis 90° erstreckenden kreisbogenförmigen Hauptteil (32, 33) mit einem im Mittelpunkt (0) der Form liegenden Krümmungszentrum sowie einen unteren Endteil (34, 35) aufweist, der eine Verlängerung des Hauptteils ist und einen kleineren Krümmungsradius hat als dieser.

3. Maschine nach Anspruch 2, mit in waagerechter Ebene beweglicher Faden- oder Bandführung, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (15) am einen Ende eines zweiteiligen, gekrümmten oder im Winkel gebogenen Arms (40,41) angeordnet ist, der mit seinem anderen Ende um eine durch den Formmittelpunkt verlaufende waagerechte Achse (45) schwenkbar gelagert ist, daß die beiden Armteile (40 und 41) über ein Scharnier (43) miteinander verbunden sind, dessen Achse parallel zur Schwenkachse (45) des Arms liegt, und daß Vorrichtungen (46) zur Begrenzung der gegenseitigen Drehung der beiden Armteile auf einen verhältnismäßig kleinen Winkel vorgesehen sind.