DE2423151A1 - Vorrichtung zum herstellen von mit schwallwaenden versehenen behaeltern aus faserverstaerkten kunststoffen - Google Patents

Description

Rauh, Bernd tferdau, der? 15« Mai 1973

Vertreter: Siegfried Weickert, Patentingenieur im VEB Kfz-Werk "Ernst Grube", Werdau IFA-Kombinat "Anhänger"

Pat ent anmeldung:

Vorrichtung zum Herstellen von mit Schwallwänden versehenen Behältern aus faserverstärkten Kunststoffen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von mit Schwallwänden versehenen Behältern aus faserverstärkten Kunststoffen, wobei durch Wickeln von kunstharzgetränkten Pasern der Behältermantel sowie die Verbindungen mit den Außen- und Zwischenwänden in einem Wickelgang gleichzeitig entstehen.

Es ist bekannt, mittels geeigneter Vorrichtungen aus mehreren Kammern bestehende Behältereinheiten kontinuierlich in einem Arbeitsgang herzustellen und nachfolgend diese durch Trennen in einzelne, in sich abgeschlossene Behälter zu zerlegen. Zur Herstellung der Behältereinhe.it dient eine Vorrichtung in Form einer Drehscheibe, auf der in senkrechter Achse der Aufbau des sogenannten Y/ickeldornes erfolgt. Kennzeichnend ist, daß alle den Wickeldorn bildenden Elemente vorgefertigte Behälterteile darstellen, die nach Fertigstellung' des Behälters mit dem Behältermantel eine fest verbundene Einheit bilden. Auch die Behältermantelabschnitte, die mit Außen- und Zwischenwän-

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den übereinandergesetzt werden, sind außerhalb der Wickelvorrichtung vorgefertigt. Das so zusammengesetzte Behältergebilde wird nachfolgend in Drehung versetzt und, wie be-.reits dargelegt, in einem Arbeitsgang überwickelt, so daß gleichzeitig der Außenmantel und seine Verbindungen mit den Außen- bzw. Zwischenwänden sowie mit den Behälterabschnitten entstehen.

Derartige Verfahrenstechniken und Vorrichtungen lassen nur eine begrenzte Anwendung zu und weisen auch verschiedene Mangel auf. Einerseits gestattet diese Lösung nur die Herstellung von kleinvolumigen Behältern, insbesondere auch deshalb, da erfindungsgemäß mehrere Behälter gleichzeitig entstehen, die letztlich von einem Ganzen abgetrennt werden. Andererseits beinhaltet die Lösung den Mangel, daß für die Behältermantelabschnitte keine Stabilisierungselemente vorgesehen sind, durch die die Kräfte beim Wickeln und Aushärten aufgenommen werden können. Ss können daher beim Wickeln nur geringe Zugkräfte vorgesehen werden, da sonst die dünnwandigen Behältermantelabschnitte deformiert werden. Setzt man starkwandige Behältermantelabschnitte ein, so bedeutet das einen erhöhten Materialaufwand, der gegenüber den auftretenden Belastungen nicht erforderlich ist. Verwendet man aus ökonomischen Gründen dennoch dünnwandige Behältermantelabschnitte, die mehrfach mit Außen- bzw. Zwischenwänden übereinandergesetzt sind, so ergibt das einen relativ labilen Wickeldorn, der bei großvolumigen Behältern nicht verwendbar ist. Großvolumige Behälter, die dazu noch hohen dynamischen Belastungen ausgesetzt sind, erfordern eine hohe spezifische Festigkeit, die mit dieser Lösung auf Grand der geringen

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Wickelkräfte nicht erreicht werden kann. Bekanntlich erfordern Wickelverfahren zur Erreichung hoher spezifischer Festigkeiten ganz bestimmte Zugkräfte beim Wickelvorgang bzw, bei der Y/ickeltechnologie.

Eine andere bekannte Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens geht davon aus, daß gesondert hergestellte und ausgehärtete Behältermantelabschnitte in Sandwichbauweise mit Hilfe von besonderen Vorrichtungen zentrisch zueinander angeordnet sind. Dabei ist beispielsweise zwischen zwei aneinandergereihten Behältermantelabschnitten eine gleichfalls in Sandwichbauweise hergestellte Trennwand eingefügt. Da aber die zu verbindenden drei Teile labile Schenkel aufweisen, sind Vorrichtungen vorgesehen, die sie im Bereich der Stoßstellen zentrieren. Danach erfolgt dann das Wickeln der Verbindungsstellen. Uach dem Schäumen eines Stützkernes in diesem Bereich geschieht das Wickeln des die gesamte Behältereinheit überdeckenden Außenmantels..Der sich hier zeigende Mangel besteht darin, daß zur Erreichung einer ebenen Wickelflache des Behältermantels vorerst Behältermantelabschnitte entsprechend dem jeweiligen Kammervolumen erforderlich sind. Diese werden außerhalb der eigentlichen Wickelvorrichtung auf besonderen, dazu vorgesehenen Vorrichtungen gewickalt und nachfolgend in die vorgesehenen Behältermantelabschnitte mit Hilfe von Trennvorrichtungen zerlegt, Das bedeutet, daß erst eine entsprechend große Röhre gewickelt wird, um diese dann in Abschnitte zu zerlegen. Dieser Vorgang erfordert einen hohen Aufwand an Vorrichtungen, mindestens

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eine weitere Wickelvorrichtung sowie Vorrichtungen zum Trennen der durchgehend gewickelten Röhre» Des weiteren ist zum Zusammenfügen der einzelnen Behältermantelabschnitte eine Vorrichtung notwendig, die durch Zentrier ringe für die labilen Schenkel der Behältermantelabschnitte und die der Zwischenwände ergänzt ist. Damit im Zusammenhang ergeben sich ganz zwangsläufig hohe Hilfs- bzw, Rüstzeiten, die durch das mehrmalige Umsetzen der Behältermantelabschnitte in die jeweiligen Vorrichtungen nicht zu vermeiden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Herstellen von mit Schwall- und/oder Schottwänden versehenen Behältern aus faserverstärkten Kunststoffen zu schaffen, mit deren Hilfe Behältermäntel und ihre Verbindungen zu den Schwall- und/oder Schottwänden sowie zu den Böden ohne vorgefertigte Behältermantelabschnitte und mit geringen technischen Mitteln in einem Arbeitsgang entstehen· Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Wickeldorn aus den Teilen des Behälters, wie Boden, Schwall- und/oder Zwischenwand sowie den Vorrichtungselementen, wie Dornsätze, auf einer Dornwelle mit gleichem Querschnitt zusammensetzbar ist, wobei die die Böden, Schwall- und/oder Schottwände zentrierenden Dornsätze durch ihre Platten umfanggleich mit den Enden der Behälterteile abschließen und eine ebene Wickelfläche bilden. Die Dornsätze weisen dabei Dornkreuze auf, die radial zur Dornwelle verstellbar sind. Die Platten der Dornsätze sind in Verbindung mit Spannringen

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austauschbar angeordnet. Die Schwall- bzw. Schottwände weisen einen den gesamten Umfang umgreifenden Stützkern auf, der mit der Aüßenkontur der Enden der Schwall- und/oder Zwischenwände bündig ausgebildet ist. Letztlich ist am Umfang eines Dornsatzes im Bereich der Platten-eine Behälteröffnung vorgesehen.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: die Vorrichtung im Längsschnitt, Fig. 2: einen Schnitt nach Fig. 1«

Die Vorrichtung nach der erfindungsgemäßen Lösung ist in Fig. 1 bis Fig. 2 an einem Ausführungsbeispiel im einzelnen dargelegt. In Fig. 1 und 2 ist die Vorrichtung, ein sogenannter Wickeldorn, im wesentlichen dargestellt, wobei der Behältermantel 1 auf einer Dornwelle 2 des Wickeldornes rotiert. Die Dornwelle 2 ist auf nicht dargestellten, feststehenden Konsolen gelagert und durch geeignete Antriebsmechanismen drehbar. Auf der Dornwelle 2 ist ein Gegenhalter 3 fest angeordnet, der zur Abstützung des Behälters Stützen 4 aufweist. Vorrichtungsgemäß erfolgt nun das Aufbringen des Bodens 5, der einen der Dornwelle 2 entsprechenden Durchbruch 6 besitzt, wie auch alle folgenden auf die Dornwelle 2 zu bringenden Behälterelemente. Der Boden 5 besteht aus mehreren Schichten kunstharzgetränkter Faserfäden bzw. ähnlicher Materialien, wie Geweben oder Matten und ist außerhalb auf einer speziell dafür vorgesehenen Vorrichtung vorgefertigt, wodurch er die gewünschte Form und die erforderliche Stabilität erhält. Mit seiner

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nach außen zeigenden Wölbung 7 stützt sich der Boden 5 an den Stützen 4 des Gegenhalters 3 ab, wodurch gleichzeitig Axialkräfte übertragen werden können. Die Wölbung 7 des Bodens 5 verläuft über einen Radius 8 in einen axialgerichteten zylindrischen Schenkel 9. Im folgenden geschieht das Aufbringen eines Dornsatzes 10 (Fig. 2) auf die Dornwelle 2 derart, daß die aufgesteckten Platten 11 mit dem Schenkel 9 des Bodens bündig stehen und die Spannringe 12 den Schenkel 9 untergreifen. Dabei erfolgt das Zentrieren des Dornsatzes 10 mit dem Schenkel 9 mit Hilfe von verstellbaren Dornkreuzen 13, die auf Wellenringen 14 angeordnet sind, durch die das gesamte Dornkreuz 13 auf der Dornwelle 2 gelagert ist. Die den gesamten Umfang des Dornsatzes 10 umfassenden Platten 11 sind mit einer Trennschicht 15 versehen, wodurch beim späteren Wickeln die kunstharzgetränkten Faserfäden sich nicht mit dem Dornsatz verbinden. Mit den Platten 11 ist die Möglichkeit gegeben, in Abänderung ihrer Länge auf die Größe des Behältervolumens einzuwirken, d. h., daß mit unterschiedlichen Plattenlängen alle Behältervolumen erreicht werden. Außerdem besteht die Möglichkeit, in Verbindung mit den Dornsätzen 10 ein Behälter-Baukastensystem zu verwirklichen. Fach der erfindungsgemäßeh Vorrichtung erfolgt nun das Aufbringen einer Schwallwand 16 und nachfolgend wieder eines Dornsatzes 10 auf die Dornwelle Die Schwallwand 16 wird dabei so auf die Dornwelle 2 durch die Dornkreuze 13 zentriert, daß sie mit ihren Enden 17 der Hälften 18 bündig mit den Platten 11 der Dornsätze 10 steht. Die Enden 17 werden dabei von den Spannringen 12 Untergriffen und stabilisiert, während der Raum zwischen den Hälften 18 mit

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einem Stützkern 19 aus Schaumstoff ausgefüllt und versteift i3t. Dieser Verband erfüllt die Punktion eines Ringspanten und ermöglicht einen sehr dünnen Behältermantel und kann außerdem als idealer Krafteinleitungspunkt bei großen Kräften herangezogen werden· lieben dem .Ausführungsbeispiel der Schwallwand 16 kann diese auch in durchgehender Sandwichbauweise ausgeführt sein·

Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht als nächsten Schritt das Aufbringen einer Schottwand 20 vor, welcher in gleicher Weise vor sich geht wie der der Schwallwand 16. Der Unterschied zur Schwallwand JL6 besteht lediglich darin, daß der Durchbruch 6 in der Schottwand 20 mittels einer Ronde aus ausgehärteten kunstharzgetränkten Faserfäden bzw· Geweben oder Matteh verdeckt ist. Mit der Schottwand 20 sind zunächst zwei Kammern 21; 22 entstanden, die in beliebiger Folge ergänzt werden können. Dabei bleibt es der konstruktiven Konzeption vorbehalten, ob der Behälter nur Schwallwände 16 oder nur Schottwände 20 erhält oder aber, wie im Ausführungsbeispiel, Schwall- und Schottwände 16; 20 aufweist· Erfindungsgemäß läßt die Vorrichtung jede Möglichkeit zu, "die in einfacher Weise mit der Auswahl der Dornsätze 10 bestimmbar ist* Ist die gewünschte Anzahl Dornsätze 10 bzw· Schwall- und/oder Schottwände 16; 20 auf die Dornwelle 2 aufgebracht, so wird das Ganze durch einen zweiten Boden 5 und einen weiteren Gegenhalter mit Stützen 4 abgeschlossen. Der so entstandene Wickeldorn mit den eingesetzten Schwall- und Schottwänden 16; 20 ist den auftretenden Wickelkräften entsprechend stabil und kann nun zum Wickeln des Behältermantels 1 in Drehung versetzt werden· Das

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Wickeln selbst erfolgt in bekannter vifeise, als wenn ein geschlossener Wickeldorn für durchgehende zylindrische Behälter vorgesehen ist. Nach dem Wickeln und dem Aushärten des Behältermantels 1 auf dem Wickeldorn wird an den vorgesehenen Stellen der Behältermantel 1 konturgemäß aufgeschnitten, so daß eine Behälteröffnung 23 je Kammer 21; 22 entsteht. Der derart entstandene Einstieg ermöglicht die Demontage der Dornsätze 10 im Inneren des Behälters. Jeder Dornsatz 10 besteht, wie bereits ausgeführt, aus mehreren Teilen, die nach relativ einfacher und kurzer Demontage durch die Behälteröffnung 23 gereicht werden können. Durch die Torrichtung ist die Zeit für den Verbleib im Behälterinneren bei der manuellen Tätigkeit äußerst gering gehalten. Außerdem braucht während des Aufenthaltes im Behälter nicht mit gesundheitsschädigenden Lösungsmitteln, ausgenommen beim Verkleben der Durchbrüche 6 in den Schottwänden 20, umgegangen zu werden. Auf Grund des geringen Aufenthaltes im Inneren des Behälters bei der manuellen Tätigkeit wird die Gefahr der Beschädigung der Gel-coat-Schicht auf ein Minimum herabgesetzt. Dieser Vorteil gewinnt dann noch an Bedeutung, wenn der Behälter für Lebensmittel vorgesehen ist. Durch die Vorrichtung wird nicht nur eine höhere Arbeitseffektivität bei derartigen Behältern erreicht, sondern es werden auch in entscheidendem Maße die Arbeitsbedingungen verbessert.

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Claims (1)

1. Patentanspräche:

   (1.J Vorrichtung zum Herstellen von mit Schwallwänden versehenen Behältern aus faserverstärkten Kunststoffen, wobei durch Wickeln von kunstharzgetränkten Fasern der Behältermantel sowie die Verbindungen mit den Außen- und Zwischenwänden in einem Y/ickelgang gleichzsitig entstehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickeldorn aus den Teilen des Behälters Boden (5), Schwall- und/oder Schottwand (16; 20) sowie den Vorrichtungselementen Dornsätze (10) auf einer Dornwelle (2) mit gleichem Querschnitt zusammensetzbar ist, wobei die die Böden (5) und Schwall- und/oder Schottwände (16; 20) zentrierenden Dornsätze (10) durch ihre Platten (11) umfangsgleich mit den Enden-(17) der Behälterteile abschließen und eine ebene Wickelfläche bilden.

   2, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dornsatz (10) Dornkreuze (13) aufweist, die radial zur Dornwelle (2) verstellbar sind.

   3· Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (11) in Verbindung mit Spannringen (12) des Dornsatzes (10) austauschbar angeordnet sind.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwall- bzw. Schottwände (16; 20) einen'den gesamten Umfang umgreifenden Stützkern (19) aufweisen, der mit der

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   Außenkontur der iinden (17) und Schenkel (9) bündig ausgebildet ist.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang eines Dornsatzes (10) im Bereich der Platten (11) eine Behälteröffnung (23) vorgesehen ist.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen