DE2209928C3 - Gefüge, bestehend aus nebeneinanderliegenden Wendeln - Google Patents

Gefüge, bestehend aus nebeneinanderliegenden Wendeln

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gefüge, bestehend aus nebeneinanderliegenden Wendeln mit zueinander parallelen Achsen gleicher Ganghöhe und gleichen Windungsdurchmessern, wobei jede Wendel mit der benachbarten, in der gleichen Ebene liegenden Wendel durch Verschrauben verbunden ist.
Ein derartiges Gefüge ist in der DTPS 58J921 beschrieben. Bei diesem bekannten Gefüge sind die Wendein in einer Ebene angeordnet. Wird jedoch ein derartiges Gefüge als Verstärkung in einem Gegenstand benutzt, so kann ein Aufspleißen eines dermaßen verstärkten Gegenstandes nicht mit Sicherheit vermieden werden, weil das Gefüge nur einlagig ist.
Die USA.-Patentschrift 3 449 199 befaßt sich mit einem Gefüge zur Verstärkung von laminierten Kunststoffplatten u. dgl. Dieses Gefüge besteht aus mehreren, übereinanderliegenden Schichten von Wendeln gleicher Form und Größe, die ineinandergeschoben sind, wobei die Achsen der Wendeln in den einzelnen Schichten zueinander einen rechten Winkel bilden. Dieses Gefüge wird von Kunststoff u. dgl. umgeben. Da die einzelnen, nebeneinander- und übereinanderliegenden Wendeln ineinandergeschoben sind, spleißen derartige, mit diesem Gefüge verstärkte Platten oder andere Bauteile auf.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, dieses bekannte Gefüge so zu verbessern, daß ein Aufspleißen mit Sicherheit vermieden wird, wenn dieses Gefüge als Ver-Stärkung in einem Gegenstand, z. B. einem Maschinenteil u. dgl., benutzt wird.
Diese Aufgabe wird ertindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wendeln in mehreren zueinander parallelen Ebenen angeordnet sind, daß jede Wendel der einen Ebene mit der denselben Windungssinn aufweisenden Wendel der benachbarten Ebene ebenfalls durch Verschrauben verbunden ist und daß zusätzlich jeweils zwischen einem Wendelpaar der einen Ebene und einem entsprechenden Wendelpaar der benachbartefi Ebene eine gleichachsige Wendel, jedoch entgegengesetzten Richtungssinnes, eingeschraubt ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Achsen der Wendeln in den Eckpunkten von Parallelogrammen angeordnet
Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Gefüges liegt darin, daß nach dem Einbetten desselben in ein Trägermaterial, z. B. Kunststoff u. dgl., der aus diesem Material bestehende Bauteil auch bei außerordentlich hoher Beanspruchung nicht aufspleißt Tatsächlich besteht bei diesen zusammengesetzten Elemenien keinerlei Möglichkeit eine Fläche zu erhalten, die aber auch nur einen Ansatz zum Aufspleißen zeigt
Entsprechend den geometrischen Eigenschaften und Merkmalen der Wendel kann das Gefüge mehr oder weniger dicht oder verformbar sein. Wenn man also dieses Geföge zur Herstellung von Schaufeln von Kreiselverdichtern verwendet wo man ein festes Material mit sehr guten mechanischen Eigenschaften verlangt und darüber hinaus mit erhöhten Verformungen zu rechnen ist ist es zweckmäßig, ein vergleichsweise dichtes Gefüge zu verwenden, bei welchem Kohlenstoffäden mit vergleichsweise hohen mechanischen Eigenschaften zum Einsatz gelangen. Dieses Material wird nun mit einem festen oder steifen Umhüllungsprodukt oder Verkleidungsprodukt verbunden. Im Falle der Herstellung von Verkleidungen für Luftkissenfahr zeuge ist eine große Biegefestigkeit und Elastizität erwünscht. In diesem Falle ist es zweckmäßig, ein weniger dichtes und kompaktes Gefüge zu verwenden, wobei die Wendel aus einem Stoff hoher Zähigkeit und Festigkeit besteht. Dabei wird als Umhüllungsmaterial oder Verkleidungsmaterial ein ziemlich elastischer Stoff, z. B. ein Elastomer, verwendet.
Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung noch etwas näher veranschaulicht. In dieser zeigt in rein schematischer Weise
F i g. 1 eine perspektivische Darstellung einer aus Wendeln bestehenden Schicht des Gefüges gemäß der Erfindung,
Fig.2 eine Draufsicht auf die Anordnung zweier Wenddschichten des Gefüges gemäß der Erfindung,
F i g. 3 eine Draufsicht auf drei Wendelschichten des Gefüges gemäß der Erfindung,
F i g. 4 eine Draufsicht auf vier Wendelschichten des erfindungsgemäßen Gefüges,
F i g. 5 eine Draufsicht auf die Achsen der Wendeln des erfindungsgemäßen Gefüges,
F i g. 6 eine perspektivische Ansicht des teilweise verformten Gefüges gemäß der Erfindung.
Die F i g. 1 zeigt einzelne Wendeln 2, weiche in der Ebene 1 liegen und untereinander verbunden sind. Die Wendeln 2 sind in einer bestimmten Richtung, z. B. in Richtung des Pfeiles Λ, gewunden und besitzen die gleiche Gewindesteigung und den gleichen Windungsdurchmesser.
Wie die F i g. 2 der Zeichnung deutlich zeigt, sind die Wendeln 2 in zwei zueinander parallelen Ebenen 1, 3 angeordnet, wobei jede Wendel 2 der einen Ebene 1 mit der denselben Windungssinn aufweisenden Wendel 2 der benachbarten Ebene 3 ebenfalls durch Verschrauben verbunden ist.
Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 ist zusätzlich zwischen einem jeden Wendelpaar der einen Ebene 1 und einem entsprechenden Wendelpaar der benachbarten Ebene 3 eine gleichachsige Wendel 5, jedoch entgegengesetzten Richtungssinnes /2 eingeschraubt, wobei alle diese Wendeln 5 in der Ebene 4 liegen.
Wie aus den F i g. 4 und 5 ersichtlich, sind die Achsen 7, 9 aller Wendeln parallel zueinander liegend und versetzt angeordnet. Die Achsen sind also netzartig gela-
gert wobei bei der Anordnung nach F i g. 4 die Achsen Eckpunkte eines Quadrates sind, während bei der Ausführungsform nach Fig.5 Parallelogramme gebildet werden. Auf diese Weise sind die Achsen 7 der Wendel 2 nach einem Netz mit rautenförmigen Maschen 8 und die Achsen 9 der gegenüber diesen Wendeln in entgegengesetzter Richtung laufenden Wendeln ebenfalls nach einem Netz mit rautenförmigen Maschen 10 angeordnet.
Das auf diese Weise verwirklichte Gefüge, welches -o in F i g. 6 der Zeichnung schematisch dargestellt ist. kann so gereckt werden, daß dessen Eigenschaften, z. B. Dichte, verändert werden kann. Um dies zu erreichen, genügt es. ai;f diese einzelnen Wendeln eine gleichmäßige Zugkraft auszuüben. <S
Um die Wendeln miteinander wendelförmig zu verschrauben. müssen sie eine hinreichend große Festigkeit und Steifigkeit besitzen. Wenn sie aus einem dehnbaren oder streckbaren Material, z. B. aus Stahldraht, bestehen, werden sie in der gleichen Weise wie die Spiralfedern gewunden. Wenn sie jedoch aus einem biegsamen Material bestehen, z. B. durch Zusammenfügen einer großen Anzahl von Naturfäden oder Kunstfäden, beispielsweise Glasfaden, Kohlenstoffäden, Polyesterfäden, Polyamidfäden, Wollfäden, Baumwoll- *5 fäden u. dgl., entstehen, können sie mit einem der der Verfestigung oder Versteifung dienenden Stoffe imprägniert werden. Anschließend daran werden sie auf einen zylindrischen Dorn aufgewickelt und in diesem Zustand beispielsweise durch einen Trockenvorgang versteift oder verstärkt. In anderen Fällen kann entsprechend der Art des Versteifungsproduktes die Versteifung oder Verstärkung durch Abkühlung erhalten werden.
Wenn ein Reckvorgang in bestimmten Fällen erfor- 3i derlich ist, so kann er auf das Gefüge ausgeübt werden, und zwar sofort, nachdem es durch Zusammenfügen oder Vereinigung der steifen oder festen Wendel erzeugt wurde, oder aber erst, nachdem es eine entsprechende Behandlung erfahren hat.
Um einen sehr wirkungsvollen und auch regelmäßigen Reckvorgang durchführen zu können, ist es zweckmäßig und auch vorteilhaft, die äußeren Enden des Gefüges mit einem steifen oder festen Material, z. B. mit Polyesterharz oder einem entsprechenden Produkt zu umgeben.
Nach dem Reckvorgang schneidet man die äußeren, umhüllten Enden ab, so daß lediglich der gereckte Teil übrigbleibt welcher entsprechend den auf die Wendel sich beziehenden Abmessungen und Größen, z. B. Querschnittsdurchmesser, Wickeldurchmesser, Gangsteigung und Abmessung der Maschen des Netzes und auch nach Maßgabe der Eigenschaften des oder der verwendeten Fäden, 2. B. Metallfäden, Glasfäden, Naturfaserfäden oder Kunstfaserfäden, Monofilfäden oder Mulüfilfäden u. dgl., hervorragende Eigenschaften besitzt und zwar sowohl hinsichtlich der Dichtigkeit — welche einen Wert von 72% des Gesamtvolumens erreicht — als auch der Dichte, der Kohäsion u. dgl.
Das in F i g. 6 der Zeichnung gezeigte Produkt ist in der Lage, großen Verformungen in Richtung der Achsen der Wendel unterworfen zu werden. Diese in Längsrichtung sich vollziehenden Verformungen erzeugen Querverformungen, so daß die Dichtigkeit der Struktur in großen Verhältnisbereichen sich verändern kann. Diese Eigenschaft kann bei der Herstellung von Gefügen mit kontrollierter Dichtigkeit ausgenutzt werden.
|e nach dem Stoff und den Abmessungen kann man das Gefüge in zahlreichen Anwendungsfällen benutzen. So kann es beispielsweise zur Herstellung von Schaufeln eines Turbokompressors verwendet werden, in welchem Falle es ziemlich dicht und auch steif ausgebildet wird. Dadurch, daß es nicht aufspleißt und in der Lage ist, ohne Bruch in hohem Maße verformt zu werden, wird den aus diesem Gefüge hergestellten Schaufeln eines Kreiselverdichters eine erhöhte Festigkeit sowie eine ziemlich lange Lebensdauer verliehen.
Es ist selbstverständlich, daß auch andere Anwendungsfälle möglich sind.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Gefüge, bestehend aus nebeneinanderliegenden Wendeln mit zueinander parallelen Achsen gleicher Ganghöhe und gleichen Windungsdurchmessern, wobei jede Wendel mit der benachbarten, in der gleichen Ebene liegenden Wendel durch Verschrauben verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendeln (2) in mehreren zueinander parallelen Ebenen angeordnet sind, daß jede Wendel (2) der einen Ebene (1) mit der denselben Windungssinn aufweisenden Wendel der benachbarten Ebene (3) ebenfalls durch Verschrauben verbunden ist und daß zusätzlich jeweils zwischen einem Wendelpaar der einen Ebene (1) und einem entsprechenden Wendelpaar der benachbarten Ebene (3) eine gleichachsige Wendel (5), jecOch entgegengesetzten Richtungssinnes, eingeschraubt ist.
2. Gefüge nach Anspruch 1, dadurch gekennleichnet, daß die Achsen der Wendeln (2, 5) in den Eckpunkten von Parallelogrammen angeordnet sind.
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