DE1937461A1

DE1937461A1 - Aufblasbares,durch das Aufblasen sich kruemmendes Element

Info

Publication number: DE1937461A1
Application number: DE19691937461
Authority: DE
Inventors: Ducrocq Roger Eugene
Original assignee: Pneumatiques Caoutchouc Manufacture et Plastiques Kleber Colombes SA
Current assignee: Pneumatiques Caoutchouc Manufacture et Plastiques Kleber Colombes SA
Priority date: 1968-07-24
Filing date: 1969-07-23
Publication date: 1970-03-12
Also published as: NO123620B; US3608250A; CA919376A; SE344429B; FR1603416A; GB1281236A; NL6911383A; BE736535A; BR6910937D0

Description

Patentanwälte

oipunglimmermann -" 193-7461

München 2, Rosantot 7
Tel. 281989

23. Juli 1969

PNEUMATIQUES, CAOUTCHOUC MANUFACTURE ET PLASTIQUES KLEBER COLOMBES SOCAN., Colombes (Frankreich)

Aufblasbares, durch das Aufblasen sich krümmendes

Element

Die Erfindung betrifft aufblasbare Elemente, die insbesondere zur Bildung des Skeletts bzw. eines Skelettteils von Bauten oder durch Nebeneinandersetzen zur Herstellung vollständiger Bauten verwendet werden können. Sie eignen sich beispielsweise für Bauten, die wie Zelte leicht transportiert, aufgebaut und abgebaut werden können-mussen.

Bisher wurden vor allem Elemente verwendet, die nach dem Aufblasen geradlinig sind und durch verschiedene Einrichtungen, beispielsweise gespannte Ankerseile, verformt werden. Derartige Konstruktionen sind jedoch schwierig herzustellen, bieten kein ästhetisches Aussehen und keine ausreichende Sicherheit. Ferner wurden bereits Elemente vorgeschlagen, die aus zwei ubereinandergelegten Teilen mit verschiedenen Dehnungscharakteristiken bestehen, so daß sie sich beim

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Aufblasen krümmen. Derartige Elemente weisen ,jedoch zahlreiche Nachteile auf, aufgrund deren sie in der Praxis nicht oder nur wenig verwendet werden.

Beispielsweise sind aus der US-Patentschrift 3 332 Elemente bekannt, die aus Folien verschiedener Stärke aus thermoplastischem Material bestehen und keine Bewehrungen . besitzen.

In Ermangelung ausreichender mechanischer Festigkeit können derartige Elemente jedoch nur zur Herstellung leichter Bauten geringer Abmessungen verwendet werden und halten nur geringe Blasdrücke aus, welche ihnen jedoch keine ausreichende Steifigkeit' verleihen. Da die elastische Ausdehnung von Thermoplasten gering ist, erfahren diese Elemente ferner beim Aufblasen im allgemeinen eine bleibende Dehnung, d.h. eine bleibende Verformung. Da es außerdem nicht möglich ist, Folien mit zu unterschiedlichen Stärken zu kombinieren, können manche Formen, beispielsweise Formen mit geringem Krümmungsradius, nicht hergestellt werden.

Ferner werden in der US-Patentschrift 2 743 51ο Elemente beschrieben, die aus zwei Teilen aus gummiertem Gewebe mit gekreuzten Fäden bestehen, wobei das Gewebe des einen Teils »ndere Dehnungscharakteristiken als das des anderen Teils besitzt. Das Gewebe besteht aus dem Polyamid Nylonj in dem einen Teil wird dieses Polyamid so behandelt, daß es sich nicht mehr oder nur gering ausdehnt, während es in dem anderen Teil nicht behandelt wird. ,

Bei derartigen Elementen hängt der Unterschied der. Dehnungseigenschaften ausschließlich davon ab, ob das Polyamid behandelt oder nicht behandelt wurde.

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Um derartige Elemente krümmen zu können, müssen sie infolgedessen mit einem hohen Druck aufgeblasen werden, was die Verwendung schwerer Gewebe erfordert. Außerdem ist dieser Unterschied in den Dehnungscharakteristiken stets derselbe, so daß alle Elemente mit einem bestimmten Durchmesser und bei einem be- ^ stimmten Aufblasdruck notwendigerweise denselben Krümmungsradius erhalten. Es können somit nicht Bauten beliebiger Formen hergestellt werden. Ferner wird die Dehnung eines Gewebes mit gekreuzten Fäden nicht nur durch die Ausdehnung der Fäden, sondern auch durch die unter der Krafteinwirkung sich zusammendrückenden Wellungen der sich, kreuzenden Fäden hervorgerufen. Da diese Gewebe einfach nur gummiert sind und somit keine Gummischicht die Kettfaden von den Schußfäden trennt, ist kein elastisches Element vorhanden, welches die Fäden dazu zwingt, wieder in ihre Ausgangsstellung zurückzukehren. Dies wirkt sich in einer bleibenden Ausdehnung und somit in einer bleibenden Verformung der Elemente.aus,die um so größer ist, als das nicht behandelte Nylon ein fließendes Material "ist, d.h. ein Material, dessen Ausdehnung nicht elastisch, sondern bleibend ist.

Ziel der Erfindung ist es, ein aus zwei Teilen mit verschiedenen Elastizitätscharakteristiken bestehendes Element zu schaffen, das die Nachteile bekannter Elemente nicht aufweist und unter anderem den Vorteil besitzt, daß es keine oder beinahe keine bleibende Verformung erleidet, so ausgebildet sein kann, daß es "bei einem bestimmten Durchmesser und einem bestimmten Aufblasdruck einen beliebigen Krümmungsradius erhalten kann und in aufgeblasenem Zustand eine hohe Steifigkeit und eine hohe mechanische Festigkeit aufweist.

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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Elemente aus mindestens zwei Teilen aus einem elastischen Material gebildet sind, in welches Bewehrungeelemente eingebettet sind, die so angeordnet sind, daß die Charakteristiken der elastischen Dehnung beider Teile verschieden sind.

Bisher wurden derartige aufblasbare Elemente im we sentlichen nur zur Herstellung von Bauten oder Hausen verwendet, sie können jedoch ebenso au anderen Zwecken₉ z.B. sum Ausbau von Galerien oder Tunnel· während ihre« Baues, rar Herstellung von Werbeartikeln oder Artikeln, die nur ästhetischen Zwecken dienen, verwendet werden·

Erfindüngsgemäß ist Jeder aus einem elastischen Material, wie Gummi, bestehender gasdichter Teil des aufblasbaren Elemente mit mindestens zwei Bahnen aus übereinandergelegten und bezüglich der Längsrichtung symmetrisch gekreuzten "Kord"-Geweben bewehrt, wobei die Bahnen des einen Teils bezüglich der Längsrichtung in einem anderen Winkel als die Bahnen des anderen Teils angeordnet sind. Unter "Kord"-Gewebe wird ein Körper verstanden, der aus zueinander parallelen, in ein elastisches Material eingebetteten Elementen,wie Drähten, Seilen oder Litzen, besteht* Derartige Gewebe sind in der GummiIndustrie bekannt. Die Drähte, Seile oder Litzen können aus natürlicher, künstlicher, synthetischer Textilfaser, aus Glas oder Metall bestehen.

In einem Teil des erfindungsgemässen aufblasbaren Elements ist ein Kord-Gewebe so angeordnet, daß seine Bewehrungselemente mit der Längsrichtung einen Winkel a bilden. Auf dieses ist ein zweites Kord-Gewebe so

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gelegt ι daß es mit der Längsrichtung einen Winkel -a bildet, in dem anderen Teil des aufblasbaren Elements sind zwei Bahnen aus Kord-Gewebe auf dieselbe Weise angeordnet, wobei sie jedoch mit der Längsrichtung einen von a abweichenden Winkel b bilden.

Im folgenden ist von den Winkeln a oder b, den Lagewinkeln der Kord-Gewebe, die Rede, wobei zu verstehen ist, daß jedem in einem Winkel a oder b angeordneten Kord-Gewebe in demselben Teil des aufblasbaren Elements ein zweites Kord-Gewebe zugeordnet ist, das diesem überlagert und in einem Winkel -a oder -b angeordnet ist.

Auf diese Weise werden in jedem der Teile Rauten gebildet, deren Diagonalen zur Längsrichtung parallel bzw* senkrecht sind. Diese in ein elastisches Material, eingebetteten Rauten sind verformbar» wenn eine Kraft auf sie einwirkt, und gelangen wieder in ihre Ausgangsform, wenn die Krafteiiiwirkung aufhört.

Durch Unterdrucksetzen wird eine unterschiedliche Änderung der Länge jedes Teils des aufblasbaren Elements bewirkt, was eine Krümmung des Elements zur Folge hat.

Unter gleichen Umständen hängt die Längenänderung jedes der Teile von den Winkeln a und b und der Krümmungsradius des infolge des Aufblasens gewölbten Elements von dem Unterschied a-b ab.

Bekanntlich entspricht die theoretische Gleichge- ■..?■'■ Wichtsstellung bei wendelförmig gerollten Bewehrungselementen in einem aufgeblasenen Rohr einem

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V : -6- ; V '■': ν ^: :- ■■■■; ^: - V ■'"' ^:

Winkel von 54-°44' iait der Längsrichtung. Es ist deshalb zweckmäßig! den Winkel a kleiner als 55^ und den Winkel b größer als 55° zu wählen, so daß ein Teil des aufblasbaren Elements sich ausdehnt und der andere sich verkürzt.

Die Längenänderung der beiden Teile und damit der Krümmungsradius hängen bekanntlich außerdem von den Eigenschaften des elastischen Materials, in dem die Bewehrungselemente des Kord-Gewebes eingebettet sind, und von der Stärke und den Bigenschaften des die beiden Kord-Gewebebahnen miteinander verbindenden Materials ab.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Aueführungsbeispielen, wobei auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen wird. Auf dieser Zeichnung zeigen;

Pig. 1 einen Querschnitt durch die beiden Teile eines erfindungsgemäßen aufblasbaren Elements vor deren Verbindung,

Fig. 2 eine SchematischeVDrauf sieht auf die Bewehrung der beiden Teile.

Fig. 3 und 4 Schnitte, die die gegenseitigö Befestigung der beiden Teile des erfindungsgemäßen Elements veranschaulichen.

Fig. 5 eine Seitenansicht eines aufgeblasenen Elements.

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Fig· 6 einen Schnitt durch ein aus sswti Teiltn gemäß Fig. 1 bestehendes, auf andere Weise aueaaaengesetztes Element.

Fig. 7 eine Einzelheit eines aus auf andere Weise zusaramengeeetzten feilen bestehenden erfindungegemäßen Elements im Schnitt.

Fig. θ eine Seitenansicht des auf Fig. 6 dargtsttllten Sleeents.

Die feil· A und B (Fig. 1) bestehen ftüe Qumiiifolien, deren jede mit swei Kord-Gewebebahnen 1a und 2a bzw· Ib und 2b bewehrt ist. Jede Bahn besteht aus zueinander parallelen Fäden 3» die in ein elastisches Material eingebettet sind (auf Fig. 2 sind die Fäden 3 der Bahnen 1a, 2* und 1b, 2b mit den Bezugszahlen 31a, 32a und 31b, 32b bezeichnet).

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Kord-Gewebe des Teils A in einem Winkel von 35° und die des Teils B in einem Winkel von 75° angeordnet. Die Fäden 31a bilden also mit der Längsrichtung L₇.-Lp einen Winkel a von 35° und die Fäden 32a einen Winkel -a von -35°. Die Fäden 31b und 32b bilden mit der Längsrichtung L₁-L₂ Winkel von 75° bzw. -75°·

Die Fäden 31a und 32a sowie die Fäden 31b und 32b bilden miteinander Rauten, die in ein elastisches Material eingebettet sind.

Die Teile A und B werden durch Kalt- oder Warmkleben oder auf 3ede beliebige andere bekannte Weise so miteinander verbunden, daß sie, wie auf Fig. 3 und -4 dargestellt ist, ein an beiden Enden geschlossenes Rohr bilden.

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Durch Einführen von Gas, beispielsweise Luft, mittels eines oder mehrerer Ventile 4 und bei Zunahme des Druckes werden die Fäden 31a und 32ain ihre theoretische Gleichgewichtsstellung von 5H-⁰MH-* gedrängt. Die von diesen Fäden gebildeten Rauten verformen sich, indem sie abgeflacht werden, so daß der Winkel a, der ursprünglich 35° betrug, größer wird. Der Teil A des geschlossenen Elements verkürzt sich somit.

Die Fäden "$Vo und 32b werden ebenfalls in ihre theoretische Gleichgewichtestellung gedrängt, wobei sich die von ihnen gebildeten Rauten jedoch auseinanderziehen, so daß der Winkel b, der ursprünglich 75°. betrug, kleiner wird· Der Teil B wird somit länger·

Durch diese Änderungen der Lage der Hauten, infolge der Richtungsänderung der Bewehrungselemente wird eine kreisbogenförmige Krümmung des Elements (vgl. Fig. 5) bewirkt.

Wenn auf die Wandungen des Elements kein Druck mehr einwirkt, gelangen die Bewehrungselemente infolge der Elastizität des Materials, in das sie eingebettet sind, wieder in. ihre Ausgangsstellung zurück,Es kommt also zu keiner bleibenden Verformung.

Um die erfindungsgemäßen aufblasbaren Elemente zu krümmen und um ihnen eine hohe Steifigkeit zu verleihen, genügt ein geringer Druck. Beispielsweise wurde an einem Element von 9m Länge und einem Durchmesser von 4oo mm in aufgeblasenem Zustand, dessen Fäden 3 aus Kunstseide bestanden, der Krümmungsradius und die bei einer Belastung von loo kg erzeugte Durchhängung durch Änderung des Druckes gemessen. Die Ergebnisse dieser Messungen sind in der nachstehenden· Tabelle angegeben.

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oin Krümmüngs- Durchhängung unter einer Beg/cm radius in m lastung: von 1oo kg in mm

240 3,25 300

300 3 225

350 2,70 200

Unter der Einwirkung von Belastungen "beschränken sich die Spannungen im allgemeinen auf bestimmte Stellen, was an den Stellen der stärksten Spannungen zu Verformungen führen kann. Man erzielt deshalb bessere Ergebnisse, wenn man den Querschnitt der Elemente in diesen Zonen vergrößert.

Bei einem gegebenen elastischen Material hängt der Krümmungsradius von den Winkeln, in welchen die Bewehrungselemente der Teile A und B angeordnet sind, und von dem Druck im Inneren des geschlossenen Elements ab. Die Größe des Kreisbogens hängt bei einem gegebenen Krümmungsradius von der I&ge des aufblasbaren Elements ab.

Die Erfindung gestattet die Herstellung von aufblasbaren Kreisbögen beliebiger Abmessungen. Die meisten Aufgaben, die sich in der Praxis stellen, können gelöst werden, wenn man für a einen Wert von 25 bis und für b einen Wert von 6o bis 8o° nimmt.

Es können ferner Skeletteile unterschiedlicher Form hergestellt werden, indem aufblasbare Elemente, die so wie die im vorhergehenden beschriebenen Elemente ausgebildet sind, jedoch jeweils verschiedene Charakteristiken aufweisen^ endweise aneinandergesetzt werden. Gegebenenfalls können auch Elemente verwendet

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werden, die nach demAufblasen geradlinig bleiben* Auf diese Weise können aufblasbare Skeletteile geschaffen werden, in denen geradlinige Elemente auf gekrümmte Elemente gegebenenfalls mit verschiedener Krümmung oder sogar in verschiedenen Ebenen folgen.

Die Verschließung der Enden und die Verankerung der aufblasbaren Elemente in dem Boden kann auf zweckmäßige Weise dadurch erreicht werden, daß die Enden des rohrförmig zusammengesetzten Elements an der Wandung eines Metallzylinders befestigt werden, dessen Boden durch eine angeschweißte oder auf andere Weise angebrachte Platte verschlossen ist.

Bei den auf den Fig. 6 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispielen sind dieselben Elemente A und B wie bei den vorhergehenden Beispielen verwendet. Diese werden .jedoch umgebogen und an ihren Bändern zusammengeklebt, so daß jeder Teil eine geschlossene Kammer 5 bzw. 6 bildet. Diese beiden Kammern werden über ihre ganze Länge aneinander geklebt.

In diese Kammern wird die Luft über Ventile 7 und 8 mit demselben Druck eingeführt. Um in den beiden Kammern denselben Druck zu erreichen, können diese auch über Kanäle miteinander verbunden sein.

Alle Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Bauelemente besitzen vor dem Aufblasen die Form eines biegsamen, leicht zu faltenden Bandes, das bequem transportiert und gelagert werden kann.

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Claims

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P a t ent a η s ρ r ü eh e

Aufblasbares! sich wahrend des Aufblasens krümmendes Element, bestehend aus mindestens zwei verschiedene Dehnungscharakteristiken aufweisenden Teilen, dadurch g e k e η η ζ e ich η β t, daß gedes dieser Teile (A, B) aus einem elastischen Material besteht und mit mindestens zwei von zueinander parallelen Bewehrungselementen ($_t 31, 22) gebildeten ubereinandergelegten und bezüglich der Längsrichtung symmetrisch gekreuzten Bahnen (la, 1b) bewehrt ist, wobei die Bahnen des einen Teils (A) in einem anderen Winkel auf Längsrichtung ale die Bahnen des anderen Teils (B) angeordnet sind»

2. Aufblasbares Element nach .Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ ei c h η e t, daß die Bewehrungeelemente (3» 31» 32) des einen Teils (A) mit der Langs- Y richtung einen Winkel von 25° bis 55° und die des anderen Teils einen Winkel yon 6o° bis 8ö°bilden»

3. Aufblasbares Element nach Anspruch"1 oder 2, dadurch g e k e η η ζ e ich η e t, daß es aus zwei auf der gesamten Länge aneinandergeklebten Rohren (5, 6) besteht.

4. Aufblasbares Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge k e η η ze i c hn e t, daß jedes seiner Enden durch einen angeklebten, mit einem Boden versehenen Metallzylinder verschlossen ist. ,

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