DE2234090A1

DE2234090A1 - Bauelement sowie verfahren und einrichtung zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2234090A1
Application number: DE2234090A
Authority: DE
Inventors: Charles E Kaempen
Original assignee: KAEMPEN INDUSTRIES
Current assignee: KAEMPEN INDUSTRIES
Priority date: 1971-07-12
Filing date: 1972-07-08
Publication date: 1973-02-01
Also published as: US3784441A; JPS577906B1; BR7204578D0; CA979349A; IT961332B; ZA724783B; FR2145596A1; AU4416472A; FR2145596B1; GB1402133A

Description

Hamburg, den 4-. Juli 1972

Priorität: 12. Juli 1971, U.S.A₀ Pat.-Anm. Nr. 161,536

Anmelder;

Kaempen Industries, Inc.
Orange, GaI₀, U.S.A.

Bauelement sowie Verfahren und Einrichtung zu seiner Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf ein mit Verstärkungen versehenes, zusammengesetztes Bauelement, das in einem weiten Bereich zur Abdichtung, Abdeckung und zur Übertragung von Belastungen verwendet werden kann. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung des Elementes.

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CL. q

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Dünnes Blechmaterial wird oft gewellt, um die Querschnitt sgröße und das Widerstandsmoment zu erhöhen, ohne die Wanddicke zu vergrößern. Wellungen in Blechmaterialien dienen gewöhnlich zur Erhöhung der Kantendruckfestigkeit, der Steifheit und Tragfestigkeit einer Platte oder Röhre, zu der das Blech geformt ist. Übliches gewelltes Material, das für Röhren, Platten und Beplankungen verwendet wird, zeigt einen Querschnitt mit einem Muster gleichförmiger konkaver und konvexer VJeIlungen. Die Teilung und Tiefe der Wellungen des Wellbleches werden durch bauliche Anforderungen bestimmt, nach denen das größte Widerstandsmoment bei Verwendung von Blechmaterial mit einer bestimmten festen Wandstärke erreicht werden soll_o

Diese Kriterien sind ausreichend, wenn der endgültige Verwendungszweck üblichen Wellblechmaterials hauptsächlich ein solcher ist, der Steifheit und Druckfestigkeit verlangt, um ein Ausbiegen oder Knicken zu verhindern. Derartige übliche gewellte Querschnitte sind jedoch wenig befriedigend bei Anwendungsfällen, in denen Widerstand gegen Druck, Scherung und Spannungsbelastungen gefordert wird und derartige Belastungen auf benachbarte Bauteile übertragen werden sollen,, Daher müssen Entwurfskriterien abweichend von denen, welche für ein maximales Widerstandsmoment bei gegebener Wanddicke sorgen, berücksichtigt werden, um eine maximale Festigkeit und Fähigkeit zur Übertragung von Belastungen zu erhalten, wie es z,B_o bei

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..-·-, ■ ' 223^090

gewellten KunststoffSchichtmaterial erforderlich ist, das als Hau pt baue lern ent für Tanks, Röhren und Verbin- · düngen verwendet wird.

Die Erfindung bezweckt, ein geschichtetes, zusammengesetztes Bauelement oder -material zu schaffen, das verbesserte chemische und physikalische Eigenschaften aufweist, z.B. eine Spannungsfestigkeit in zwei Achsen; die Erfindung bezweckt ferner, ein Verfahren und eine Einrichtung zu schaffen, mit der das erfindungsgemäße Material schnell und wirtschaftlich hergestellt werden kann_o

Das geschichtete Bauelement ist vorzugsweise so ausgebildet, daß es wenigstens eine allgemein konkave, parabolische -form oder Wellung aufweist, die gleichmäßig verdichtete Fädenverstärkungen enthält, die zu den gewünschten Baueigenschaften führen. Nach der Erfindung weist eine gewellte Schicht wenigstens zwei übereinander liegende Lagen kontinuierlicher Fadenstränge auf, die durch ein gehärtetes Kunstharz aneinander gebunden sind. Die Lagen sind in zwei Achsen vorgespannt, bevor das Harz gehärtet worden ist, das die Stränge imprägniert und sie in j£Ler Wellung in einer allgemein konkav parabolischen Form aneinander bindet. Das Sicht element ist beso.nders für Rohrkörper geeignet, z.B₀ für Abwasserleitungen und für unterirdische Behälter, und erhöht aufgrund seiner überlegenen Eigenschaften die Sicherheit gegenüber einer

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Umweltverschmutzung bei derarti,:eii Anwendungsgebieten.

Dan Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäß' ge- . wellten, zusammengesetzten Struktur umfaßt die folgenden Schritte: -

Über eine Formungslücke, die zwischen zwei im Abstand liegenden Trägergliedern ausgebildet ist, wird eine, erste oder überbrückende Lage kontinuierlicher Fadensfcränge gelegt; die Unden der Stränge werden auf beiden Seiten der Lücke erfaßt und festgelegt; quer dazu wird eine zweite oder durchbiegende Lage kontinuierlicher Fadenstränge über did erste Lage gelegt und nach unten zur Durchbiegung der ersten Lage in die Formungslücke unter einer im wesentlichen gleichförmigen Last gedrückt, und die Lagen werden aneinander durch Klebung mit einem wärmehärtbaren Klebstoff befestigt,' wie z„B» einem polymeren Harz. Die sich ergebende Struktur, gesehen im Querschnitt, hat eiri^rj allgemein konkave, parabolische Form innerhalb der x'Ormungslücke. Durch Verwendung einer Reihe derartiger Formungslücken kaiin eine gewellte _Struktur oder ein -gewelltes Bauelement hergestellt werden, das eine solche parabolische Form aij ,jeder Wellung aufweist.

In einer anderen Ausführungsform der ώ?ί"indunr wird zunächst (;in<· ersU; Lage trockenei¹ Fadenstränge gespannt, eine zweite Lage von mit Harz benetzten Fadenstrangen

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quer zur ersten Schicht gelegt, die erste Lage durch ihre Kapillarität mit Harz benetzt und das Harz wenigstens teilweise getrocknet und gehärtet, um alle Fadenstränge unter Spannung zu halten.

Zur Ausführung der Erfindung ist demnach vorgesehen, daß eiil·, erste Lage vca kontinuierlichen Fadensträngen,, die in einer ii ic heurig laufen, auf ein oder mehrere Paare von in Abstand Liegenden Rippen gelegt wird, die zwischen .sich Formlücken bilden, so daß die Lage jede Formlücke überbrückte Die Enden der ersten Lage werden festgehalten una die Lage in die Fornilücken hineingedrückt und abgebogen durch eine darüber gelegte zweite Lage, welche vor- ■ gescannte,, in.einer Richtung verlaufende kontinuierliche Fadenstränge enthält, die angenähert rechtwinklig zu den Fadensträngen der ersten Lage ausgerichtet sind. Die parabolische Form, die in jeder Wellung -der Schichtung hergestellt wird, rührt von einem im wesentlichen gleichmäßigen Druck her, der auf die erste Lage mittels der zweiten oder durchbiegenden Lage ausgeübt wird. Die Fadenstränge jeder Einzelschicht werden gründlich mit dem flüssigen Harz imprägniert, das nachfolgend aushärtet, um den Schichtverbund in der gewellten Form zu erhaltene

Falls erwünscht, können während der Herstellung andere Materialien oder Anordnungen in die,aus zwei Einzellagen •hergestellte Schicht verbund eingearbeitet werden,, wie

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ZoB. die die Formlücken begrenzenden Haltestx*ukturen und zusätzliche verstärkende Lagen«,

Die beschichte be, zusammengesetzte Struktur nach der Erfindung zeigt eine überlegene Korrosionsfestigkeit, Dichtigkeit und Fähigkeit zur Übertragung von Belastungen 'und ist besonders hroucnbar zur Herstellung von-Behältern, iiöhren und Verbindungskonstruktionen ähnlicher Art„

./eitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergeben sich ; us den Ansprüchen sowie aus der nachi'oIgenden Besclireibun./ und den Zeichnungen, in denen AiuiJührurigsbeispitle der LiJrfindun.; erläutert und dargestellt sind_o IiIs -'.eigen :

Figo 1 uint vereinfachte Darstellung einer zusammengesetzten geschichteten struktur, die ei'findurigsgemäß konkav parabolisch geformt.ist,

Fig. 2 einen vergrößerten Teil eines Schnittes der Figo 1 zur Veranschaulichung von Belastungsund Spannungsvektoren, die bei der Ausbiegung der Struktur in ihre parabolische Form auftreten,

Figo 3 ' eine vergrößerte schaubildliche Ansicht überbrückender Strangfäden vor dem Zusammendrücken und Verdichten durch durchbiegende Strangfäden,

Fig» 4 eine ähnliche Darstellung zur Veranschaulichung des Verdichtens der überbrückenden Strangfäden durch die durchbiegenden Strangfäden,

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— Π —

Fig.. 3 eine ähnliche Ansicht zur Veranschaulicliüng der JiIinrichtuni-j zum Imprägnieren der durchbiegenden Strangfäden mit Harz,

Figo 6 eine ähnliche Ansicht zur VerrmsehauliGhung

einer Einrichtung zum Verdichten der mit Harz imprägnierten durchbiegenden Strarigfäden,

Fig-. 7 eine ähnliche Ansicht zur Veranschaulichung

überschüssigen Grenzschichtharzes, das bei der Bewegung der harzimprägnierten durchbiegenden Stran.^fäden auftritt,

Fig. 8 eine Ansicht der harziinprägniurten durchbiegenden Strangfäden, die auf trockene überbrückende Strangfäden"gedrückt werden, um eine , kapillare Übertragung des überschüssigen Grenzschichtharzes auf die trockenen Brückenstrang-. fäden zu veranlassen,

Figo 9 eine ähnliche Darstellung, die die Kapillarität des flüssigen Harzes veranschaulicht, welche zwischen den aufeinander liegenden Strangfäden der aus buchtenden und der trockenen überbrückenden Schicht auftritt,

Fig. 10 einen Teil einer schaubildlichen Ansicht zur Veranschaulichun,"" der i'ormun,",'i3- und Greif einrichtung nach der Erfindung,

Figc 11 eine ähnliche Ansicht zur Veranscliaul-ichun^ des Aufbringend und der Ausrichtung einer überbrückenden Schicht auf die Einrichtung nach Fig. 10,

2 ü ü 8 H i? / 0 8 8 8 . ~ a - ■

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Fig. 12 eine ähnliche Ansicht zur Veranschaulichung der Aufbringung einer ausbiegenden Schicht auf die überbrückende Schicht in Querrichtung,

Fig. 13 eine ähnliche Ansicht, die eine vollständige gewellte zusammengesetzte Struktur zeigt, die die Brücken- und die Ausbiegungslagen, die durch ein polymeres Harz imprägniert und aneinander gebunden sind, und die damit zusammenhängende Form- und Faßeinrichtung enthält,

Figo 14 eine der Fig. 13 ähnliche Ansicht, wobei die Form- und Faßeinrichtung entfernt worden ist,

Fig·. 15 ein Verfahren .und eine Einrichtung zur Bildung einer gewellten Hülle mit Querschnitten ähnlich den in der Fig. 14 gezeigten,

Fig_e 16 ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung von im allgemeinen geraden in Längsrichtung gewellten Platten,

Fig. 17 einen Querschnitt durch die charakteristischen konkav parabolischen Formen, die in einer gewellten, aus zwei Lagen zusammengesetzten Struktur ähnlich der nach Fig. 13, ausgebildet sind,

Fig. 18 eine ähnliche Ansicht einer aus drei Lagen zusammengesetzten, gewellten Struktur,

Fig. 19 eine ähnliche Ansicht einer aus vier Lagen zusammengesetzten, gewellten Struktur,

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Fig.. 20 eine aus vier.Lagen zusammengesetzte ge—

.wellte Struktur, die Teil einer doppelwandig en. Konstruktion bildet,

Fig. 21 eine Schnittdarstellung einer trennbaren Formei.nrichtung, auf der eine zusammengesetzte erfindungsgemäße Struktur geformt werden kann,

Figo 22 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht einer Tankstruktur, die mit. der .Formungseinrichtung eine, zusammenhängende Einheit bildet,

Figo 23 eine ähnliche Ansicht einer trennbaren Form^- einrichtung zur Formung der dargestellten zusammengesetzten Struktur, ■

Fig. 24 eine hochzugfe.ste Verbindungsstruktur, die

mit der Formeinrichtung eine Einheit bildet₀

In den Fig. 1 und 2 sind vereinfacht die baulichen Merkmale einer geschichteten, zusammengesetzten Struktur dargestellt, welche eine für die Erfindung charakteristische konkav parabolische Form aufweist. Das erfindungsgemäße Bauelement weist in seiner allgemeinsten. Form-.eine erste oder überbrückende Lage aus kontinuierlichen Fadensträngen 1 und eine zweite oder durchbiegende Lage, kontinuierlicher Fadenstränge 2 auf „ . . . . /-. . -."■-,.

Jeder Faden jedes Stranges ist vorzugsweise kontinuierlich, und jeder Strang^.enthält vorzugsweise >20A-, - 12.24-0 Einzelfäden (1 Spinnfaden oder Ende bis 60 Spinnfäden oder Enden),

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Die Fäden können aus anorganischem Material, wie Glas, Metall, Kohlenstoff usw. oder organischem Material, wie Zellulose, Kunststoff, wie Nylon oder Teflon usw., hergestellt sein» Der für die bevorzugten Ausführungsformen, die nachstehend beschrieben werden, verwendete Faden ist aus Glas mit einem Außendurchmesser von 0,0008" (-0,0203 mm) oder weniger. Ein Standardglasfaden hat einen Außendurchmesser von 0,0005" (=0*,012? mm).

Das nachstehend ausführlich beschriebene, gehärtete und härtbare "Klebemittel", das zur Bindung der Stränge der übereinander liegenden Lagen verwendet wird, kann aus einer großen Gruppe verfügbarer wärmehärtender oder thermoplastischer Harze gewählt werden, die für derartige Bindungszwecke entsprechend zusammengesetzt werden. Die waremehärtenden Harze können Phenol-, Polyester-, Epoxy-, Polyurethan-Harze oder eine Mischung aus diesen sein. Zu den geeigneten thermoplastischen Harzen gehört Polyäthylen, Nylon, Polypropylen, Gummi oder eine Mischung aus diesen. In den nachfolgend erläuterten Beispielen werden Polyester verwendet, da diese leicht erhältlich, verhältnismäßig billig und für viele Zwecke geeignet sind.

Die Formungseigrichtung besteht im wesentlichen aus einem Paar mit Abstand voneinander liegenden Trägergliedern 3, zwischen denen eine Formungs- und Spannungslücke 11 mit

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einer Breite G liegt. Eine Greif- oder Einspannvorrichtung . 14, etwa eine übliche Klemmeinrichtung oder ein Klebemittel, werden verwendet, um die freien Enden der Stränge 1 mit einer Widerstand leistenden Spannkraft Tq zu halten. Die überbrückenden Stränge 1, die sich in Riditung der waagerechten Achse X erstrecken, sind gleichförmig gespannt und in die Lücke 11 durch die durchbiegenden Stränge 2 abgelenkt, die einer im wesentlichen gleichförmigen Belastung unterworfen werden, die in Richtung der senkrechten Achse Y ausgeübt wird»

Die ablenkenden Stränge weisen Fadenverstärkungen auf, die quer und vorzugsweise angenähert rechtwinklig gegenüber den Fadenverstärkungen der Brückenstränge ausgerichtet sind. D_er sich ergebende, aus zwei Lagen bestehende Schichtverband, der in zwei Achsen ausgerichtete Fadenverstärkungen enthält, nimmt allgemein die Form einer konkaven Parabel 4 an. Die Parabelform wird durch die Gleichung χ = 2 py mit Bezug auf ein x-y-Koordinatensyßtem definiert, das seinen Ursprung im Parabelscheitel V hat* Der Abstand ρ zwischen dem Brennpunkt F und der Leitlinie S der Parabel 1st gleich dem Ver hältnis zwischen der auf die waagerechte Einheit wirkenden Spannungskoniponente T_BH und dem Durchbiegungßdruck Bj₀ ·

Fig#' 2 veranschaulicht die Belastungs- und Spannungsvektoren, die zu den durchgebogenen Fadenverstärkungen 1J der Stränge «t und 2 gehören* Tg ist die erhöhte EinheitsSpannung

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-;s k"

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die in den Fadenverstärkungen 13 erzeugt wird, die um eine formende Trägerkante 15 im Winkel a herumgebogen werden» Die Größe der Durchbiegungsspannung T_ß ist gleich der Spannung 'S„_t mit der der überbrückende Strang gefaßt

f a wird, multipliziert mit dem Ausdruck e . e ist die Basis der natürlichen Logarithmen und f ist gleich dem Reibungskoeffizient zwischen den überbrückenden Strängen 1 und der Trägerfläche 15» mit der die Stränge bei Durchbiegung mit dem Winkel a, gemessen im Bogenmaß, in Berührung kommen. ^:5"^!

Bei den Versuchen zur Erfindung ist festgestellt worden, daß, falls die überbrückenden Stränge anfänglich trockene Fäden enthalten, bei Ausbiegung oder Durchbiegung der Wert von F etwa im Bereich von 0,3 - 0,5 liegt und hauptsächlich auch von der Glätte der Trägerfläche 15 abhängt₀ Falls die überbrückenden Strangfäden während oder nach ihrer Imprägnierung z.B_o mit flüssigem polymeren Harz durchgebogen werden, verringert sich der Wert von f und schwankt in einem Bereich von etwa 0,1 - 0,2₀ T_BH, die Horizontal-Komponente der Einheitsspannung, die an dem durchgebogenen überbrückenden Strang entwickelt wird, ist gleich T-n.cos a, und bleibt konstant über" den gesamten durchgebogenen Teil des überbrückenden Stranges,

Falls der durchbiegende Strang auf den überbrückenden Strang mit einer Fadenwickeleinrichtung aufgebracht wird,

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die s,j3« seh§piatisQh in Pig, '15 dargestellt ist, kann der durchbiegende Druck P^ aus den folgenden Beziehungen berechnet werden. ?

P = Durchmesser des Dornes 16, Fig, 15»/den die ., -, _■ - überbrückenden Stränge 1 aufgebracht werden5 T,,_c, = Nabspannung, die an jedem aus biegend en"

Strang 2 angreift_? nachdem er mit pelymerem Harg 5 dadurch imprägniert worden ist_s indem er unter einer Imprägnierungsstange. 17» Fig_f 16, und durch Quetsehstangen 18 hindurch·* geht_? um die benetzten Fadenverstärkungen zu verdichten und überschüssiges. Harz zu entfernen j - .

Tijy = Anzahl der Stränge 2 pro Zoll (- 2,54 cm) ■- " ßreite der durchbiegenden Schicht;, Iflf-Q ^ Breite der durchbiegenden Schicht j Tp₅ = Einheit sspannung pro Zoll der durchbiegenden

Schicht, gleich ^D^g*
^BVi ⁼ Gesamt spannung in der- durghbi egenden tage,

ist gleich O^j

R^; = ladialkraft pro loll des. halben Dornumfanges;,, die durch die ausbiegende Schicht auf die überbrückende· Schicht ausgeübt wird, gleich

G =' Lüokeabreite» FIg, 1_Ä zwischen jedem.f

,fOrmender Stützen 3, auf- d;ie .die überbrückenä& ge, aufgebracht v.ird,_: und

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E₀ = Durchbiegungsdruck, auf Grund der Radial-Kraft R, gleichförmig auf die überbrückende Lage über die Lücke 11 ausgeübt, gleich R/G.

Diese Beziehungen werden in den folgenden Beispielen benutzt, in denen das Verfahren zur Herstellung rohrförmiger gewellter Kunststoffschichtkörper erläutert wird, die die gewünschte Wellungstiefe H für eine gegebene Lückenbreite G, siehe Fig. 1, haben_o

Beispiel I

Ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung einer gewellten zusammengesetzten Struktur in zylindrischer Schadenfarm nach der Erfindung sind in Figo 15 dargestellt» Die Struktur weist eine konkave Parabolforia in jeder Wellung auf« Auf Grund der theoretischen Beziehungen ist die Tiefe H jeder Wellung 0,7" O7»8 mm) und die Wellungsbreite G 4,75" (120,7 mm), siehe Fig_o 1. Die aus zwei Lagen hergestellte Schale wird auf einem Dorn 16 geformt, der einen Außendurchmesser von 48" (1,219 m) hat*

Aus Fig. 1 ist ferner ersichtlich, daß H = y und G = 2 χ, ρ

2 der geforderten parabolischen Form ist infolgendessen χ /2y

oder G²/8H oder 4,029» (102,34· mm). Da ρ auch dem Verhältnis ^Bfj/P-Q gleich ist, ist die erforderliche Horizontal-Komponente der Durdhbiegungsspannung Tg_H, Fig. 2, 4,029 P^ Falls, angenommen wird, daß T_wg gleich 2 Pfund (0,90? kg)

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und B₀ gleich 12 ist, ist die Einheitsspannung T^ der durchbiegenden Lage gleich 24 Pfund pro Zoll (4,2 kp/cm) Lagenbreite_e Falls die Breite der durchbiegenden Lage mit 6" (152 mm) angenommen wird, ist die Gesamtspannung T_DW in der durchbiegenden Lage 144 Pfund (65,31 kp)_o

Bei einem Dorndurchmesser von 48" (1,219 m) ergibt sich eine Radialkraft pro Zoll des halben Dornumfanges von 3,82 Pfund pro Zoll (0,68 kp/cm)„ Der AbIenkungsdruck P₀ ist 0,805 Pfund pro Zoll² (0,0,566 kp/cm²). Zur Erzeugung der gewünschten Wellung.beträgt die horizontale Einheitsbelastungskomponente T_BH 4,029 P₀ oder 3,24 Pfund pro Zoll (0,57 kp/cm) der überbrückenden Lagenbreite_o Wenn angenommen wird, daß der Umbiegungswinkel der überbrückenden Stränge a 30° oder 0,523 Bogenmaß beträgt, ist die Einheitskraft T-n pro Zoll der durchgebogenen Brückenlagenbreit e gleich 1,155 T_BH oder 3,742 Pfund pro Zoll (0,67 kp/cm). Wenn die Brückenlage durchgebogen wird, während sie. noch trocken ist, ist der Reibungskoeffizient zwischen der !formenden Stützfläche und der Brückenlage

f a
etwa 0,364 und e angenähert 1,21. Die erforderliche Greif- oder Einspannkraft T_& wird dann etwa 3,09 Pfund pro Zoll (0,55 kp/cm) der überbrückenden Lagenbreite.

Die abgeleiteten Beziehungen, die zylindrische Strukturen kennzeichnen, welche mit einer oder mehreren Wellungen ausgeführt sind, können umgekehrt auch für Zwecke der

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Güteüberprüfung und Gewährleistung eingesetzt werden₀ Durdh Messung der Tiefe H einer Wellung, die zu einer gegebenen Formungslücke G gehört, ist eine Gleichung der sich ergebenden parabolischen Ausbildung ableitbar, aus der der Wert von p, der Abstand von Brennpunkt zu Leitlinie und das Verhältnis von Tnr, zu B₀ bestimmbar ist«, Die Gleichung, welche die parabolische !Form kennzeichnet, die erfindungsgemäß hergestellte gewellte Kunststoffschichtelemente auszeichnet, ergibt sich damit als

_P » Q²/8E =

Der bevorzugte Bereich für ρ in den meisten Anwendungs— fällen auf dem Gebiet der Behälter,.Leitungen und Verbindungen liegt etwa bei 1 -

Diese Gleichung und Messungen der Einheit-Brückenstrang-Einspannkraft Tp ermöglichen ferner eine genaue Bestimmung der ausbuchtenden Strangfädenspannung Ty„ in jedem einzelnen Strang, wie in dem folgenden Beispiel erläutert wird.

Beispiel II

Die Wellungstiefe H und die Lückenbreite G, Fig. 1, wurden gemessen und betrugen 0,5" (12, 7 mm) bzw» 3,0" (76,2 mm) auf einer Struktur, die auf einem Dorn 16, Fig. 15, hergestellt worden war, der einen äußeren Durchmesser von 24-" (0,61 m) hatte. Der Abstand ρ zwischen Brennpunkt und Leitlinie, der sich ergebenden Parabel war χ /2y. Wenn der

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Scheitel der Parabel im Ursprung des x-y-Koordinatensystems liegt, war χ = 1,5" (38,1 mm) und y = 0,5" (12,7 mm)_o Der Wert von p, d.h«, das Verhältnis T^jj'^d^ ^wa:r S-*·⁰^⁰*¹ 2,25. ßie Haltekraft T_G, mit welcher der überbrückende Strang an den angrenzenden Trägergliedern 3 gehalten wurde, wurde mit 100 Pfund pro Zoll (17,9 kp/cm) der Lagenbreite gemessen. Bei einem Wicklungswinkel von 30 und einem Reibungskoeffizient von 0,362 betrug die Einheitskraft T_B pro Zoll der ausgebogenen Brückenlagenbreite angenähert 121 Pfund pro Zoll (P.1,6 kp/cm)„ Die Horizontal-' komponente T-qtt war angenähert 105 "^fund (47,6 kp) und der

■ 2 Durehbiegungsdruck P^ daher gleich 4-7 psi (3,3 kp/cm ).

Bei einer Lückenbreite G von 3" (76 mm) war die Radialkraft R pro Zoll des halben Dornumfanges 140 Pfund (25 kp/cm). Die Gesamt Spannkraft T-p,_w der durchbiegenden Lage, welche die parabolische Wellung auf dem Dorn von 24" Durchmesser erzeugte, war 2„640" Pfund (1195 kp), Für die Breite der ausbiegenden Lage von 3ⁿ (76 mm) betrug die Einheitsspannung pro Zoll (25,4 mm) der Breite T^ der ausbiegenden Lage 880 Pfund (400 kp), Die sechs Lagen ausbiegender Stränge wurden· aufeinanderfolgend auf die überbrückende Lage aufgebrachte Da jede ausbiegende Lage 12 Stränge pro Zoll Breite aufwies, war die Gesamtanzahl xi-q der Stränge pro Zoll Breite der ausbiegenden Lage gleich 72, Die 'Jurchsehnibtliche Windungsspannkraft T_Wg wurde für jeden uinaelnen Strang mit etwa 12 Pfund (5_?4 kp) bestimmti das

^{18 w}

sind angenähert 1/6 der Bruchfestigkeit eines verstärkenden Glasfaserstranges aus 20 Enden_e

Die Halte- oder Einspannkraft für die überbrückenden Stränge ist ein wichtiger Faktor für die zu bildende parabolische Wellung..Diese Kraft liegt im allgemeinen weit unter 100 Pfund pro Zoll (17,9 kp/cm) für trockene Fadenverstärkungen auf Grund der lose und Unregelmäßigkeiten, die in einem typischen kontinuierlichen Fadenstrang während des Aufbringens auf die Formungsglieder auftreten. Daher ist es auch möglich, die relative Güte der Brückenstrangspannung dadurch zu bestimmen, das die äquivalente Einheitshaltekraft bestimmt wird, die zu einer gegebenen Naß—Strangwickelspannung Ίλ,ο gehörte

Die Figo 4-9 betreffen Verfahren und Einrichtungen zum Verdichten der Fäden, um die Querschnittsdiehte der kontinuierlichen Fadenverstärkungen 13, Figo 3, eines Stranges 1 zu erhöhen* Dadurch wird auch die Festigkeit der gewellten Schichtelemente, die übereinander liegende Lagen überbrückender und durchbiegender Stränge in gegebener Anzahl enthalten, erhöhte

Fig. 4'zeigt eine gleichmäßige Verdichtung trockener Fäden 13 eines ersten oder Brückenstranges 1 durch vorverdichtete Fäden 13 eines zweiten oder durchbiegenden Stranges 2₀

-. 19 „ 2 09888/0888

Die überbrückenden Strangfäden werden vor allem dadurch gleichmäßig verdichtet, daß sie in die- parabolische !Form 4-, Fig. 1, durch die verdichteten und gleichmäßig gespannten !Durchbiegungsstrangfäden gepreßt werden_o

Fig. 5 zeigt die gleichzeitige Imprägnierung und Verdichtung von durchbiegenden Strangfäden 13· Hierzu wird ein sich bewegender durchbiegender Strangfaden 2 gegen die Bodenfläche einer fest¹ liegenden Imprägnierungs stange 17 gedrückt, siehe auch Fig. 16_P

Fig. 6 veranschaulicht die weitere Verdichtung der benetzten Fäden 13, die zwischen feststehenden Quetschstangen 18, siehe ebenfalls Figo 16, hindurchbewegt werden. Die feststehenden Quetschstangen haben einen entsprechenden Abstand voneinander, um die gewünschte Fadenverdichtung herzustellen, mit geringstmöglicher Zerstörung und ohne Brechen der Fadenverstärkungen,

Fig, 7 zeigt die mit Harz imprägnierten und verdichteten Strangfäden der Durchbiegungslage, die mit einer hohen Durchlaufgeschwindigkeit an den fest stehenden Quetschstangen 18 verdichtet und die mit einem geringen Überschuß an Harz 5 überdeckt sind, der für die Schmierung des mit hoher Geschwindigkeit laufenden Durchbiegungsstranges und für die Harzgrenzschicht benötigt wird, welche die einzelnen Fäden schützte

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Fig. 8 zeigt die weitere Verdichtung der Fäden 13, die in einem Durchbiegungsstrang enthalten sind, wobei kapillare Kräfte verwendet werden, um das überschüssige Harz 5 aus den Zwischenräumen des durchbiegenden Stranges 2 heraus und in die paillaren Zwischenräume hineinzupumpen, die zu den darunter liegenden Fäden eines trockenen überbrückenden Stranges 1 gehören₀

Fig. 9 veranschaulicht die Verwendung kapillarer Kräfte zur Bedeckung und Imprägnierung unterliegender trockener Fäden, die in einem überbrückenden Strang 1 enthalten sind, durch darüberllegende, mit Harz imprägnierte Fäden eines durchbiegenden Stranges 2«

Die Fig« 10-14 veranschaulichen aufeinanderfolgende Verfahrensschritte, um eine gewellte erfindungsgemäße Struktur herzustellen, wie z.B. eine zylindrische Schale, die mit einer Einrichtung nach Fig. 15 herstellbar ist.

Stütz- und Formungsglieder JA können einzelne zylindrische Ringe, benachbarte Windungen einer Schraubenfederform oder

andere parallele Stützglieder sein, die so liegen, daß sie „<

Formungslücken 11 begrenzen. Längsglieder oder Holme 8 können an den Stützgliedern 3A durch Schweißen, Bolzen oder dergleichen Mittel befestigt sein, um die Stützglieder während der Herstellung der erfindungsgemäßen Struktur in Längsrichtung auf Abstand zu halten und zu stützen«

20 9 8 85/Ü888 . <

Ein Klebemittel 6, z.B. ein teilweise getrocknetes oder gehärtetes polymeres Harz,- kann vorher auf die Außenflächen der Stützglieder aufgebracht werden, siehe Fig_o10, um die Stränge 1 der überbrückenden Lage an den Seiten jeder Lücke 11, Figo 11, nach dem Härten zu halten₀

Fig. 12 zeigt, daß die konkaven parabolischen Formen 4 erzeugt werden, wenn Stränge 2 von quer liegenden Durchbiegungslagen auf die Stränge 1 gepreßt werden, um darauf eine im wesentlichen gleichmäßige Belastung auszuübeno Fig. 15 veranschaulicht die vollständige, aus,zwei Lagen hergestellte gewellte. Struktur 7> die sich ergibt, nachdem die zwei Lagen mit einem flüssigen Harz imprägniert worden sind, das nachfolgend trocknet und härtet, um die Lagen aneinander zu binden. Die gewellte Struktur ist durch die Bildung einer verbundenen Reihe konkaver Parabqlformen 4 an jeder Wellung gekennzeichnet, ähnlich der in Fig₀ 1 gezeigten. Falls erwünscht, können die Glieder J>A mit der fertigen Struktur verhaftet bleiben und mit dieser eine Einheit bilden,, Fig. 14 zeigt die gewellte Struktur nach Abnahme und Entfernung der Glieder.

Figo 15 veranschaulicht vereinfacht ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung einer gewellten zylin- drischen Schale, die ähnliche Abschnitte, wie in Fig. 14 gezeigt, aufweist. Ein zylindrischer Dorn 16 weist vorzugsweise ringförmige Formungs- und Stützglieder ähnlich den

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Gliedern JA und 8 der Fig. 10 - 13 auf, die nicht-dargestellte Formungslücken begrenzen, welche die durchgebogenen Teile der kontinuierlichen überbrückenden Stränge 1 einer ersten Lage aufnehmen. Haltemittel zum Halten der freien Enden der ersten Lage können aus einem Einspannstreifen oder Gurt 9 und/oder einer gehärteten Klebstoffschicht 6 bestehen,.

Für die Abwicklung und Zuführung des Stranges können die zwei in Fig. 15 dargestellten Einrichtungen verwendet werdenο Jede dieser Einrichtungen kann zur Bildung der ersten und/oder der zweiten Lage benutzt werden. Die erste Vorrichtung weist eine Rolle oder feststehende Stange 21 auf, die so angeordnet ist, daß sie den Strang unterstützt, ausbreitet, abflacht und in eine erste oder überbrückende Lage formt. Falls erwünscht, können die Stränge als ein Tuch mit ausreichend Schußfäden 19 abgegeben werden, um die Fäden in den Verstärkungssträngen in enger paralleler Beziehung zueinander zu halten.

Die zweite Art der Zuführvorrichtung weist senkrecht angeordnete Spulen 22 auf, die mit einem Sammelkamm 24 und Rollen 23» 25 und 26 zusammenwirken, um einzelne Stränge zu einer zweiten oder durchbiegenden Lage zu bilden und die Lage auf den Dorn aufzubringen. Insbesondere sind die Spulen so angeordnet, daß sie die kontinuierlichen Stränge nach oben über den Sammelkamm und über die glatte Rolle oder Strangzuführvorrichbung 23 bei drehung des Domes 16

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- 23 -

abgeben. Die. gesammelten Stränge werden nachfolgend über eine Rolle oder StrangBichtvorrichtung 2F> und unter einer Rolle oder Lagenbreitensteuerungsvorrichtung 26. hindurchgezogen«

Die Rollen oder Stangen 23, 25 und 26 der Strangzuführvorrichtung können so geformt sein, daß sie sich in Längsrichtung verjüngen und/oder Stifte oder Ringrinnen aufweisen,: um bei der Führung der Stränge vor ihrer Aufbringung auf den Dorn zu helfen. Die Strangzuführvorrichtung kann vorzugsweise weiter nicht dargestellte Mittel aufweisen, um die Zuführvorrichtung mit einer vorbestimmten linearen Geschwindigkeit parallel zum Dorn 16 während der spiraligen Aufbringung der Durchbiegungslage nach links zu bewegen»

Bewegungsvorrichtungen, wie ein Elektromotor und ein zugehöriges, nicht dargestelltes Antriebssystem, sind gewöhnlich vorgesehen, um den Dorn gleichmäßig mit einer vorher festgelegten Geschwindigkeit zu drehen. Das Härtbare Klebemittel, etwa ein flüssiges polymeres Harz, kann auf die Stränge 1 und/oder 2 vor ihrer Aufbringung auf den Dorn aufgebracht werden. Statt dessen kann das Klebemittel auf die trockenen Stränge aufgetragen werden, nachdem eine oder beide Lagen auf den Dorn aufgebracht worden sind, wobei übliche Sprüh-, Streich- oder ähnliche Verfahren angewendet werden» .-..-·«■-

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_ OLl _

Fig. 16 veranschaulicht ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung von länglichen geraden gewellten Strukturen nach der Erfindung, die eine konkav parabolische Form an jeder Wellung aufweisen, wobei die Struktur in Form einer allgemein flachen Platte im Gegensatz zu der oben beschriebenen zylindrischen Form hergestellt wird. Eine erste oder überbrückende Lage trockener Fadenstränge 1 wird von einer oder mehreren Spulen 22 abgewickelt« Die Stränge können mechanisch an jedem Ende der herzustellenden Platte durch Haltemittel, wie Stifte 10, festgelegt und gehalten werden. Die Stifte sind ausreichend stark, um die überbrückenden Stränge straff zu halten, während sie die Formungslücken 11 überspannen, die von mit Abstand voneinander angeordneten Formungsstützen begrenzt werden, die hier z.B» senkrecht stehende Holz- oder Betonblöcke JB sind,.

Die zweite und dritte Lage kann aus dehnbarem gewebten Tuch 12 bzw. obenliegenden Durchbiegungssträngen 2 bestehen, die durch vorher aufgebrachtes Harz imprägniert sind, wobei ausreichend Schußfäden 19 vorgesehen sind, um die Stränge straff parallel zu halten. Die Zuführungsund Imprägnierungsmittel für die dritbe Lage können einen Behälter 27 aufweisen, der ein flüssiges polymeres Harz enthält, das die gewünschte Temperatur und Viskosität hat_o Eine ₍Walzenzuführung 28, eine Führungsstange oaer Rolle 21, eine Imprägnierungsstange 17 und eine Verdichbungsvor-

209805/0338 " ^2b ~

richtung Λ'ά wirken zusammen, um die mit Harz imprägnierben Durchbiegungsfäden in genau bemessener Weise zuzuführen und zu verdichtenο

Das mit Harz imprägnierte Tuch 12 und die Stränge 2 imprägnieren selbsttätig die trockenen Stränge 1 der darunter liegenden ersten oder überbrückenden Lage durch die Kapillarität, Figo 9» mit dem Harz₀ Die zusammengesetzte Struktur wird hauptsächlich durch das Gewicht der zweiten und der dritten Lage und des Harzes unter dem Einfluß der Schwere parabolisch durchgebogen. Nach gründlicher "Imprägnierung; und Durchbiegung der überbrückenden Stränge wiz'd das Harz getrocknet und gehärtet zur Bildung einer, dreilagigen Wellplatte 7.»' deren Querschnitt eine oder mehrere parabolische Formen 4, Fig. 1, zeigte

El;*:. 1? - 20 veranschaulichen typische Querschnitte aus mehrlagigen, gewellten, erfindungsgemäßen Strukturen, die mit den vorstehend erläuterten Verfahren und Einrichtungen hergestellt sind und in jeder Wellung eine konkave Paraüoirorm M- aufweisen. Es' ist zu beachten, daß eine oder mehrere der nachstehend beschriebenen Lagen mit einem Πüasigen polymeren Harz vorher benetzt werden kann, oder' oiη solches Harz kann auf die Struktur aufgebracht werden, nachdem sie in ihrem -trockenen Zustand durchgebogen worden lilt O

- 26 ~

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j'ig. 17 zeigt eine zweilagige, zusammengesetzte Struktur, diü auf den in gleichmäßig'en Abständen liegenden Vormund Stützgliedern 3C festgeklebt ist_o Eine erste oder überbrückende Lage 1 aus Strängen fortlaufender Fäden, die rechtwinklig zu den Längsachsen der Stützglieder ausgerichtet sind, ist auf den Oberflächen der Stützglieder durch ein polymeres Klebeharz 6 festgeklebt. Stränge 2 einer zweiten'durchbiegenden Lage sirrirechtwinklig zu den Strängen der ersten Lage ausgerichtet und gleichmäßig auf diese gepreßt, um sie in die Formungslücken einzubiegen,, Benachbarte Wellungen sind durch ebene Abschnitte, welche den ebenen Oberseiten der Stützglieder entsprechen, verbundene

Fip-;. 18 zeigt eine erfindungsgemäße Struktur aus drei Lagen; eine erste, straff gehaltene und dehnbare Tuchlage 12 ist auf die Stützglieder 3D aufgelegt; ferner

gehört zu der Struktur eine zweite Lage überbrückender Stränge 1, die rechtwinklig zu den Stützgliedern ausgerichtet sind, und eine dritte Lage ausbiegender Stränge 2, die rechtwinklig zu den Strängen 1 liegen« Die dritte Lage ist gleichmäßig auf die zweite Lage gepreßt, um die erste Tuchlage zu dehnen und die erste und die zweite Lage in die Formungslücken hindurchzubiegen, um nach dem Härten des Imprägnierharzes eine gewellte Form zu bilden. Benachbarte Wellungen sind in diesem Fall durch eine konvexe Form entsprechend der Oberfläche der Glieder 3D

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verbundeno

Figo 19 zeigt eine aus vier Lagen aufgebaute Struktur₀ Eine erste Lage dieser Struktur aus überbrückenden Strängen Λ ist durch Klebung auf den abnehmbaren Stützgliedern JE befestigt. Die -erste Lage enthält eine ausreichende Zahl von Strängen, die bei Draufsicht mit Abstand voneinander liegen, um die freien Kanten 29 einer darüber liegenden zweiten Lage zu äützen, die aus dehnbaren Tuchbändern besteht_ö Die überbrückenden Stränge 1 einer dritten Lage, die im wesentlichen in ihrem Aufbau und ihrer Ausrichtung den Strängen der ersten Lage gleichen, sind auf die zweite Lage aufgebracht. Eine vierte Lage weist Stränge 2 auf, die auf die anderen Lagen mit ausreichendem Druck aufgebracht wox*den sind, um sie zu einer Reihe miteinander verbundener parabolischer Wellungen 4 in die Formungslücken einzubuchten, die zwischen den Stützgliedern gebildet werden. Die verdichtete Struktur kann abgenommen werden, nachdem das imprägnierende Harz oder ein anderes geeignetes Klebemittel getrocknet und gehärtet ist_o

Figo 20 zeigt eine doppelwandige Struktur, die eine erste und eine dritte Lage eng nebeneinander liegender überbrückender Stränge 1 aufweist, wobei die erste Lage durch Klebung auf den abnehmbaren Stützgliedern 3F befestigt ist«. Die überbrückenden Stränge sind durch die rechtwinklig: dazu-

~ 28 2098 8b/U888

laufenden Stränge 2 der zweiten und der dritten Lage gleichmäßig in die Formungslücken eingebuchtete Vor dem Härten des imprägnierenden Harzes, das zur Dichtung und Verklebung der einzelnen Fadenstränge benutzt wird, können zusätzliche längliche Stützglieder 30 mit der vierlagigen gewellten Struktur verklebt werden₀ Fadenstränge 1 einer weiteren· Lage, die bei Draufsicht mit Abstand angeordnet sind, sind mit den Außenflächen der zusätzlichen Stützglieder verklebt, um eine zweite Wand zu bilden, welche das Gesamtwiderstandsmoment und die Festigkeit der Struktur als Träger erhöht.

Fi,"¹;. 21 - 24 veranschaulichen zusätzliche Verfahren und Einrichtungen zur Bildung erfindungsgemäßer gewellter Strukturen, von denen jede wenigstens eine konkave parabolische Form 4- aufweist. Fig. 21 zeigt einen ringförmigen, zweiteiligen Form- und Stützdorn, der einen Wellungsformteil mit" ringförmigen Stützgliedern JG aufweist, der durch Bolzen 34 an einem sich verjüngenden Teil 31 befestigt ist₀ Die darauf gebildete Struktur kann eine trockene erste Lage von ringsum im Abstand liegendeii überbrückenden Strängen 1 und darüber liegenden zweiten Lagen von ausbuchtenden Strängen 2 aufweis en_o Die erste Stranglage kann au ihrem linken Ende auf dem Teil 31 durch eine getrocknete und gehärtete Harzschicht oder ein nicht dargestelltes Umfangsband und am rechten Ende durch ringen;) gelegte, harzimprägnierte Stränge 9 festgehalten sein_o Die Strände 9 bewirken eine Vorspannung

2 0 9 η U l. / Ü U 0 B _X)

der trockenen Stränge 1 vor den endgültigen Herste!lungsschribteno

Die zweiten Lagen können in Längsrichtung auf dem Teil 31 mit Lücken 32 angeordnet .sein. line oder mehrere der Lagen kann eine sich ändernde Querschnittsdicke aufweisen, wie bei 33 gezeigt. Die zweiten Lagen, die auf den Wellungsformteil aufgebracht worden sind, buchten die darunter liegenden Strangabschnitte in eine zweite konkave Parabolform 4 innerhalb der Formungslücke 11 aus, die von den ringförmigen Stützgliedern JG gebildet wird₀

Figo 22 veranschaulicht eine Wickelrumpfstruktur für einen Behälter, wobei, die Schale mit, den Stahlringen 3H/und Längsstreben 43 eines Stahlskelettes eine einheitliche Konstruktion mit einer undurchlässigen gewellten Schale auf dem Skelett bildet. Eine erste Lage, die in Umfangsriehtung auseinander liegende überbrückende Stränge 1 aufweist, wird auf das Skelett aufgebracht, das an halbkugelförmigen Stahlendteilen 36 befestigt ist, von denen einer dargestellt ist. Die freien Enden der Stränge sind an der Skelettkonstruktion durch eine Klebeschicht 6 befestigt. -

Eine zweite, schraubenförmig gewickelte Lage wird aus einem dehnbaren, mit Harz imprägnierten Dichtungstuch 12 gebildet, das so gewebt ist, das es fortlaufende Aus-

209885/0888- - 30 -

50 -

buchtungsstränge enthält_o Die überbrückenden Stränge
werden durch die zweite Lage wenigstens teilweise in die Formungslücken zwischen den Ringen 3H ausgebuchtet_o Ein
mit Harz imprägniertes Dichtungstuch 35 ähnlich dem Tuch 12 wird auf die Endabschnitte 36 aufgebracht, um die
Enden der zweiten uage zu überlappen.

Eine dritte Lage, die eng nebeneinander liegende trockene Überbrückungsstränge 1 enthält, die zu einem Tuch gebildet sind, wird auf die zweite Lage aufgebracht und durch ungetrocknetes Harz der zweiten Lage an seiner Stelle gehalten. Eine vierte Lage aus ausbuchtenden Strängen 2,
die mit polymeren! Harz imprägniert sind, wird schraubenförmig über die dritte Lage gewickelt, um die darunter
befindlichen Lagen in ihre endgültigen Wellungen oder
konkav-parabolischen Formen 4· auszubuchten. Die Stränge
der dritt.en Lage werden selbsttätig durch die Kapillarität, siehe Fig. 9» mit dem Harz aus den imprägnierten zweiten und dritten Lagen imprägniert. Durch Trocknen und Härten des Harzes ergibt sich ein dichter Behälter, der in der Lage ist, hohen Druckbelastungen zu widerstehen, wie sie beim Eintauchen in Wasser auftreten.

Behälter dieser Art können ohne Schwierigkeiten mit einem Durchmesser von etwa 2,4-Om "und einer Länge von etwa 8 - Q m hergestellt werden. Für die Stränge 1 sind in einem Ausführungsbeispiel jeweils ein einzelner Strang aus zwanzig

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Fadenenden Vorgarn verwendet worden, z.B_o Owens-Corning Vorgarn 891-AA mit etwa 4000 K-Einzelfäden pro Strang, jeder Einzelfaden mit einem Durchmesser von 0,0127 mm_o Die Stränge in der ersten Lage haben in dem Ausführungsbeispiel einen Abstand ringsum von ,je etwa 25 mm_o Die zweite Lage aus dem dehnbaren Tuch 12 enthält die ausbuchtenden Stränge der aus fortlaufenden Fäden bestehenden GlasfaserverStärkung fest verwebt in einer Art Lein-

2
wandbindung mit etwa 200g pro m „ Auf die Enden wird eine Einzellage aus Dichtungstuch 35 aufgebracht, das aus Glasfasern gewebt ist und ein Gewicht von etwa 85üg/m " hat ο Die. auf die Lage 12 aufgebrachte dritte Lage aus überbrückenden Strängen 1 enthält etwa V? Gl asf ädenstränp;e

2 auf etwa 25 mm Breite mit eingm' Gewicht von etwa 4-783/m „ Die ausbuchtenden Stränge 2 der darüber liegenden Lage sind wieder zu einem Glastuch verwebt, das mit etwa 5 cm Überlappung spiralig aufgewickelt wird«,

Ein erfindungsgemäß hergestellter Behälter erfüllt alle Bedingungen zur Verwendung als unterirdischer Lagertank für Mineralölerzeugnisse. Falls erwünscht, kann noch eine zusätzliche Lage aus mit Harz imprägniertem Glastuch aufgebracht werden, um für einen zusätzlichen Schutz während der Lagerung, des Transports und des, Einbaus des Behältern zu sorgen« Ein solcher Behälter, kai)η auch als senkrecht anzuordnender Behälter für die Lagerung korrodierender

- 32 7ÜÖ8BB/U88 8

Chemikalien verwendet werden. Es empfiehlt sich, der- I

artige Chemikalien-Behälter ohne die halbkugelförmigen inneren Endstrukturen herzustellen, wobei auch die Teile des inneren Skelettes so durch Bolzen oder Klammern miteinander verbunden sind, daß sie wieder ausgebaut und entfernt werden können₀ Mit geringfügigen Abwandlungen ,

können die inneren Ringe und Streben des Skelettes als ,

Außenskelett benutzt werden, das bei dem Transport, dem Einbau und während der Benutzung zur Stützung der dünnwandigen, gewellten Behälterschale dient,.

Fig. 23 zeigt einen wieder verwendbaren Dorn, auf dem eine undurchlässige gewellte Schalenstruktur herstellbar isto Der zweiteilige zylindrische Dorn weist eine Oberfläche auf, die von einer etwa sechs m langen Zylinderform 37 gebildet wirdj an der durch einen entfernbaren Bolzen 39 eine etwa 0,3m lange Greif- und Spannvorrichtung 38 befestigt ist«. Der zusammengesetzte Dorn wird auf einer nicht dargestellten Drehvorrichtung angeordnet, um den Dorn während der Herstellung der erfindungsgemäßen Struktur zu drehen.

Die glatte und polierte zylindrische formfläche der Form

37» die einen Außendurchmesser von etwa 0,6 m hat, wird . ν

vorzugsweise mit Mitteln zur Erleichterung der Ablösung j

der fertigen Struktur vorbehandelt. Danach wird eine '

erste Lage trockener, eng verdichteter überbrückender *

-S3- \

2 (J U Si If b / U 8 8 8

Stränge 1 aufgebracht, die als zwei 1 in Breite Giastücher mit festigkeit in einer Richtung ausgebildet sind und durch Klebung an dem linken Ende des Domes mittels einer Harzschicht 6 befestigt werden*

Die rechten Enden der Stränge_s■die die formungs- und Stützringe 31 überbrücken, werden an der form 3β durch eine Mehrfachlage aus ringsum gewickelrten, mit Polyesterharz imprägnierten Glasfaser-Ausbüchtungssträn^en 33 in einer ringsum laufenden Haltelücke 40 befestigt* Die Stränge 33 dienen außer zum festhalten auch noch zum gleichmäßigen Spannen der trockenen Stränge 1 zwischen den Halteenden des Domes* Die Stränge 33 werden, mit zusätzlichen Mitteln zur Schnei!härtung des Harzes behandelt».

Die darüber liegende zweite liage weist mit Harz imprägnierte Glasf aserstränge 2 aufj die zu.einer etwa 75 mm breiten Kette aus 36 Strängen mit je 8.fadenenden Glas-* vorgarn zusammengefaßt sind«, Die Aufwicklung beginnt am linken Ende des Domes mit je einer Kettenbreite pro Umdrehung. Die. letzte Tour dient zur Ausbuchtung der darunter liegenden überbrückenden Stränge in die formungslücke,. · die der Haltelücke 4-0 benachbart ist» Die Aufwicklung ; erzeugt e,ine Spannung in jedem Strang 2 und 33 von etwa 0,9 kp, die zur Ausbuchtung, Verdichtimg, Imprägnierung .■

20^1386/080

2234030

und Spannung der unterliegenden überbrückenden Stränge ausreicht« Die trockene erste Lage hat "eine anfängliche Dicke von etwa 0,6 mm und von etwa 0,3 mm nach- Imprägnierung mit Harz und Verdichtung,, Die mit Harz imprägnierten ausbuchtenden Stränge werden durch Hollen zusammengedrückt, die etwa 0,4- mm Abstand haben, so daß ein ausreichender Überschuß von schmierendem Harz in einer Grenzschicht, Fig« 7» vorhanden ist und auch die überbrückenden Stränge damit imprägniert werden können.

Nachdem durch Kapillarität die erste Lage mit Harz imprägniert worden ist, wird das Harz getrocknet und gehärtet» Der Stift 39 wird dann entfernt und das Ende 4-1 der Form 37 festgelegt, um eine Drehung des Dornes zu verhindern» Das Zugende 4-2 des Dornes wird dann an einer geeigneten Aufnahmevorrichtung, etwa einer Winde, befestigt und die gewellte Schale und die Form 38 gleichzeitig von der Form 37 getrennt« Die hergestellte rohrförmige Struktur wird von der gewellten Form durch Auseinandernehmen der letzteren entfernte Das gewellte Ende kann dann, falls erwünscht, abgetrennt werden.

Eine entsprechend Fig. 23 hergestellte, erfindungsgemäße Struktur mit etwa 0,6 m Außendurchmesser hat sich bei Versuchen als widerstandsfähig gegenüber einem Innendruck von mehr als 8 kg/cm² erwiesen» Die in Längsrichtung laufenden Fadenverstärkungen der zweiten Lage verhindern

2098 8B/Ü888- " ³⁵ "

insbesondere vollständig solche Fehler, die aufgrund einer Scherung zwischen den Schichten bei üblichen, aus Faden gewickelten Röhren auftreten* . .

Das zuletzt beschriebene Beispiel weist auch eine hohe Leckfestigkeit und einen hohen Widerstand gegenüber Verdrillung und Verzug aufο Es ist festgestellt worden, daß die zweite Lage einer Zugkraft von etwa 250 kg/cm Breite widerstehen kanne die 0,5 mm Dicke zweite Lage zeigt damit eine zusammengesetzte Festigkeit von mehr als 68.000

■ ρ

psi (etwa 4-760 kg/cm )* Versuche haben auch gezeigt, daß die verdichteten, durch Harz gebundenen Fäden pro Einzel- ' faden mit einem Durchmesser von etwa 0,0127 mm eine Belastung von etwa 10p aushalten können· .. >,

Fig. 24- veranschaulicht ein hochfestes Verbindungsstück mit einer gewellten Schale zum Verbinden und Isolieren voneinander verschiedener metallischer Endkupplungsglieder 4-4- und 4-4-a, z.B. aus Stahl und Aluminium, und mit einem nicht metallischen zylindrischen Abstandshalter oder Rohr 4-5· Das Kupplungsglied 44- ist mit einem Flansch zu einer Einheit ausgebildet, während das Kupplungsglied 4-4-a ein Innengewinde hat. Das Rohr kann aus Epoxyd-Harz mit einer Verstärkungseinlage aus gewickelten Glasfäden hergestellt sein und dient dazu, Stoßbelastungen zu absorbieren, gegenüber Druckbelastungen Widerstand zu leisten und die Kupplungsgliß der gegen'eine galvanische Korrosion

- 36 2ü-988h/G8Ö8.

zu schützen und zu isolieren.

Zur Herstellung des Verbindungsstückes wird eine erste Lage trockener überbrückender Stränge 1 in Längsrichtung auf die Kupülungsglieder und das Abstandsrohr aufgebracht, so daß die Lage die ringförmigen Stütz- und Formungsglieder 3J überbrückt. Die freien Enden der überbrückenden Stränge werden dadurch festgehalten und ausgebuchtet, indem über die beiden axial am weitesten nach außen liegenden Form- und Spannungslücken 11 mit Harz imprägnierte Ausbuchtungs- und Spannstränge 33 gewickelt werden₀ Durch Kapillarität werden die darunter liegenden irocknen überbrückenden Stränge imprägniert, die in die äußersten Formungslücken zu Halterungszv/ecken ausgebuchtet werden«. Die Stränge 33 bringen damit die Zwischenabschnitte der Stränge 1 in Spannung. Sodann werden die dazwischen liegenden Abschnitte der Stränge 1 mit imprägnierten Fadensträngen 2 überwickelt, 'so daß die Stränge 1, wie in Fig. 24- angedeutet, konkav parabolisch in die Lücken 11 eingebuchtet werden_o ,

— PATENTANSPRÜCHE ~

2 0 9 8 8 5/0888

Claims

PATENTANSPRÜCHE ■

Λή Zusammengesetzte Struktur, gekennzeichnet durch eine ersbe lage gespannter und verdichteter fortlaufender erster Fadenstränge (1), die sich allgemein in Rictitling- einer Achse (X) erstrecken, und durch eine zweite Lage fortlaufender, verdichteter zweiter Fadenstränge (2), die quer zu den Strängen der ersten Lage und über dieser 'unter Ausübung einer im wesentlichen gleichmäßigen Belastung zur Ausbuchtung der.ersten Lage in' eine allgemein konkav-parabolische Form (4) liegen, bezogen bei .Betrachtung des Querschnittes auf die Achse, wobei die erste und die zweite Lage durch gehärtete Klebemittel imprägniert und zur Erhaltung der allgemein konkav-parabolischen Form aneinander gebunden sind«, " . .

2, Struktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand ρ zwischen Brennpunkt und Leitlinie der Querschnittsparab.el in einem Bereich von 1 - 4QO liegt.

3. Struktur nach Anspruch 1 - 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stränge der ersten und der zweiten Lage (1 bzwo 2) quer zueinander in einem Winkel liegen, der aus einem Bereich von etwa 45 - 90° gewählt worden ist.

- 58 ~

2-0 ¹Jo 8 V/ 0-8 a a

223409!

Struktur nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel im wesentlichen gleich 90 ist,

5, Struktur nach Anspruch 1 - 4-, dadurch gekennzeichnet, dqß die Fadenstränge wenigstens einer der Lagen eng verdichtet sindo

6, Struktur nach Anspnuch 5> dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenstränge der ersten und der zweiten Lage (1 bzw«, 2) eng verdichtet und gespannt snd_o

7, Struktur ns;h Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenstränge der zweiten Lage (2) allein eng verdichtet sind, während wenigstens einige Fadenstränge der ersten Lage (1) mit Abstand voneinander liegen₀

8, Struktur nach Anspruch 1-7, gekennzeichnet durch mehrere, miteinander zur Bildung einer Wellung verbundene konkav_Tparabolische Formen (4-)·

9, Struktur nach Anspruch 1-8, gekennzeichnet durch eine allgemein zylindrische Form mit einer zu der Achse (X) parallelen Längsachse und einer zweiten Lage in Gestalt einer kontinuierlichen spiraligen Wicklung«, " '

- *Ί9 -

0ü8Öb/ü8B8

_ 39 -

1Oo Struktur nach Anspruch 1-8, gekennzeichnet durch eine allgemein ebene, gewellte Platte.

11. Struktur nach Anspruch 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenstränge der ersten Lage (1) unter einer im wesentlichen gleichmäßigen Spannung von wenigstens 0,4-54- kp sind,,

12. Struktur nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, ' daß die Fadenstränge der zweiten Lage (2) unter einer im wesentlichen gleichmäßigen Spannung von wenigstens 3,5 kg/cm sind«,

13c Struktur nach Anspruch 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden der Fadenstränge einen Durchmesser von 0,05 mm oder weniger haben.

14. Struktur nach Anspruch 1-13, gekennzeichnet durch Glasfaden mit einem Durchmesser von 0,02 mm oder weniger.

15ο Struktur nach Anspruch 1 - 14-, gekennzeichnet durch wenigstens ein Paar im Abstand voneinander liegender Stützglieder (3), die mit der Struktur durch die Klebemittel verklebt sind, wobei die konkav—parabolische Form in einer Formungslücke (11) zwischen den Stützglicdern liegt«,

- 4-0 -

20988S/Q888

2234Ü90

16. Struktur nach Anspruch 15 in allgemein zylindrischer Form, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren an den Stützgliedern (3H) in Richtung der Achse sich erstreckende Längsstreben (43) befestigt sind.

17. Struktur nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Enden mit domförmigen Stützgliedern verschlossen sind, die mit Fadensträngen in Tuchform überdeckt sind, die durch gehärtete Klebemittel imprägniert und an den domförmigen Stützgliedern angeklebt sind,,

18o Struktur nach Anspruch 16 - 17, gekennzeichnet durch eine dritte abdichtende Lage verdichteter Fäden in Tuchform (12), die unmittelbar auf den Stützgliedern (3H) liegen und mit diesen und der darüber liegenden ersten Lage (1) durch ihre Imprägnierung verklebt ist.

19ο Struktur nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch ringförmige metallische Verbindungsstücke (44, 44A), von denen jedes wenigstens ein Paar Stützglieder (3<Ό aufweist, und ein zylindrisches, nicht metallisches Abstandsstück (45), das zwischen den Verbindungsgliedern liegt und mit diesen an der Außenhülle (1, 2) befestigt ist_o

- 41 2 O 9 b ö b / O 8 8 8

Verfahren zinn Herstellen einer zusammengesetzten Struktur, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Lage aus fortlaufenden ersten Fadensträngen über eine zwischen einem Paar Stützgliedern befindliche Forinungslücke gelegt wird, die Enden der ersten Fadenstränge erfaßt und die Stränge wenigstens in einem halfstraffen Zustand gehalten werden, eine zweite Lage fortlaufender zweiter Fadenstränge quer über die erste Lage gelegt wird, die erste und die zweite Lage in eine allgemein konkav-parabolische Form in die Formungslücke eingebuchtet werden, wobei die ersten Fadenstränge gespannt, die ersten und zweiten ' Fadenstränge mit einem flüssigen Klebemittel imprägniert und wenigstens teilweise "das Klebemittel getrocknet und gehärtet wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Fadenstränge im trocknen Zustand über die Formungslücke gelegt und die zweiten Fadenstränge vor dem Aufbringen auf die erste Lage mit dem Klebemittel imprägniert werden,.

2098Ub/0888