DE2533876A1

DE2533876A1 - Fadenumwickelte flasche und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE2533876A1
Application number: DE19752533876
Authority: DE
Inventors: Eugene Frederick Jacobs
Original assignee: Youngstown Sheet and Tube Co
Current assignee: Youngstown Sheet and Tube Co
Priority date: 1974-07-31
Filing date: 1975-07-29
Publication date: 1976-02-12
Also published as: DE2533876C2; CA1018084A; BR7504903A; US3908851A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K.Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

SAHA

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

Youngstown Sheet and Tube Company, P.O. Box 900, Youngstown, Ohio, 44501, V.St.A.

Fadenumwickelte Flasche und Verfahren zu ihrer Herstellung

Die Erfindung betrifft eine fadenumwickelte, kugelige Flasche sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Fadenumwickelte Flaschen sind in der Technik bereits bekannt. Sie können auf einfache Weise mit Hilfe einer Tumbler-Wickelmaschine hergestellt werden, wie sie in der US-PS 3 112 234 beschrieben ist, auf die hiermit verwiesen wird. Nach der lehre dieser PS wird eine Einlage oder Blase auf einem Dorn angebracht, worauf der Dorn um seine Achse und auch kopfüber zum Anbringen polarer Wicklungen auf der Einlage gedreht wird. Bei der Rotation der Einlage um die Achse des Dorns werden auf der Einlage Umfangswicklungen angebracht.

Diese generelle Methode zur Herstellung der Flasche ist bekannt; es sind jedoch Probleme hinsichtlich des Anschlusses von Apparaturen o.dgl. an die Flasche aufgetreten. Die Einlage hatte keinen Hals und es wurde daher eine Klemmanordnung verwendet, um die Einlage und die Wicklung in einem Anschlußstück festzuklemmen und so eine Fluidverbindung herzustellen (siehe US-PS 3 057 509). Manchmal wird diese Verbindung undicht und das Fluid findet seinen Weg zwischen die Einlage und die darüber angebrachten Wicklungen.

Die US-PS 3 449 182 gibt die einzige bekannte Lehre, eine Einlage mit einem angeformten Hals zu verwenden. Es stellte

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sich jedoch heraus, daß eine nach dieser Lehre konstruierte Flasche an der Stoßstelle des AnschlußStückes und der Wicklungen eine schwache Stelle hat. Me Einwirkung von Druck auf den Bereich des Anschlußstückes will letzteres von der Blase abheben und es kommt zu einem Bruch an der schwachen Stelle.

Die Erfindung will diesen Mangel beseitigen und ein fadenumwickeltes Gefäß schaffen mit einer Einlage, die einen Hals hat, an dem eine an die Flasche anzuschließende Apparatur dichtend angefügt werden kann, wofür eine feste Struktur um den Hals als Verankerungsmittel für die Apparatur vorgesehen werden soll, die auch bei Druckausübung nicht von der Einlage abreissen kann.

Auf welche Weise die Erfindung diese Aufgabe löst, geht aus dem kennzeichnenden Teil des ersten Anspruchs hervor.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand dea* beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Teile durchgehend mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. Darin zeigen?

Fig.1 eine Schnittansicht eines fadenumwickelten Gefäßes, das nach der lehre der Erfindung konstruiert ist und auf dem Dorn einer Wickelmaschine gezeigt ist, wobei der Dorn in Seitenansicht dargestellt ist;

Fig.2, 3i 4f 5 und 6 Detailansichten in vergrößertem Maßstab, die aufeinanderfolgende Schritte bei der Herstellung des Gefäßes veranschaulichen.

Die dargestellte Flasche, die insgesamt mit 10 bezeichnet ist, weist eine Einlage 11 und eine Reihe von Wicklungen auf, die nachstehend noch genauer erläutert werden. Die Einlage 11 kann jede beliebige Form haben und aus jedem gewünschten Material hergestellt sein. Die gezeigte Einlage ist geblasenes PoIy-

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äthylen. Die Form der Einlage wird durch die gewünschte Konfiguration des Endproduktes bestimmt. Die dargestellte Flasche hat eine kugelige Form und daher wird eine kugelförmige Einlage verwendet. Gemäß der Erfindung hat die Einlage einen abstehenden Hals 12. Der Hals 12 ist in einem Stück mit der Einlage 11 geformt und endigt an seinem freien Ende in einer Nut 13 zur Aufnahme einer Dichtung, die die Flasche mit der Vorrichtung, an die die fertige Flasche angeschlossen wird, abdichtet. Diese Vorrichtung ist hierin nicht gezeigt und kann jede gewünschte Form haben.

Die Einlage 11 wird erst auf dem Dorn der Wickelmaschine hergerichtet, der mit 14 bezeichnet ist. Der Dorn und seine Befestigung an der Einlage kann jede gewünschte Form haben. Der Dorn ist nicht Teil der Erfindung, ausgenommen daß der Flansch 15 eine Anlage für die Halswicklung bildet, wie noch erläutert wird. Nach Wunsch kann auch die Nut 13 für die Dichtung der Einlage nach außen verlängert werden, um diese Funktion zu übernehmen; zweckmäßig ist es jedoch, den Flansch 15 des Doms dafür zu verwenden·

Die Wicklungen werden auf der Einlage in herkömmlicher Weise angebracht, nämlich als polare Wicklungen und Umfangswicklungen. Das Aufbringen dieser Wicklungen ist in der Technik bekannt. Ein Beispiel dafür ist in der oben genannten US-PS 3 112 234 beschrieben, in dem sowohl die polaren Wicklungen als auch die Umfangswicklungen auf einer Einlage mit Hilfe einer Tumbler-Wickelmaschine angebracht werden.

Die Wicklungen können aus jedem gewünschten Fadenmaterial und jedem gewünschten Kunststoffmaterial bestehen, wie der Fachmann ohne weiteres erkennt. Vorzugsweise wird das Fadenmaterial von einer Vielzahl Glasfaserlitzen gebildet. Wie dem Fachmann bekannt, kann jede Materialhülle aus einer Anzahl von Fäden bestehen, die mit ungehärtetem Kunstharz überzogen werden, oder es kann ein Band aus Fäden in einem teil-

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weise gehärteten Kunststoff verwendet werden. Die Fasern können mit einem in Wärme aushärtenden Kunstharz, etwa Polyester, getränkt werden, so daß die Flasche nach ihrer Formung sehr rasch duroh Wärmeeinwirkung gehärtet werden kann. Selbstverständlich kann auch ein anderes Kunstharz verwendet werden. Durch das Aufbringen von polaren und Umfangswindungen kann die Flasche an allen Stellen gegen Bruoh verstärkt werden, ausgenommen die Flaschenöffnung, zu der der Hals 12 gehört. In vielen Fällen muß der Hals der Flasche ziemlich groß sein, um die Einführung von Apparatur in die Flasche zu ermöglichen. Der Hals stellt also einen druckempfindlichen Bereich dar, der an der übrigen Flasche derart befestigt werden muß, daß die Fadenwicklungen die in dem Halsbereich angreifenden Kräfte absorbieren.

Es hat sich herausgestellt, daß die Flasche dazu neigt, an der Stoßstelle der Halswicklung 16 und der polaren Wicklungen abzuscheren. Um diese Sohertendenz zu überwinden, wird auf der Einlage 11 rund um den Hals 12 eine Verstärkungsmatte 17 angebracht. Vorzugsweise wird diese Matte 17 von einigen Lagen eines mit Kunstharz imprägnierten Faserglasgewebes gebildet. Die Matte 17 erstreckt sich vom Hals ein Stück weit über die Halswicklung nach außen, um die Flasche in diesem Bereich zu verstärken. (Siehe Fig.2)

Als erste Wicklung wird die Halsumfangswicklung in der in Fig.3 gezeigten Weise angebracht. Hierzu wird der Dorn H um seine Achse gedreht und ein Fadenführer 18 wird entlang der Rotationsaohse des Dorne 14 hin- und herbewegt in dem Raum zwischen der Einlage 11 und dem Flansch 15, um die Halswicklung 16 als eine massive Masse aus Fasern und Kunststoff rund um den Hals 12 aufzubauen. Die Bewegung des Fadenführers 18 wird derart gesteuert, daß die äußere Umfangsflache 16a der Halswicklung in der dargestellten Weise an der Einlage 11 weiter vom Hals entfernt ist als am Flansch 15. Der Winkel der Umfangefläche 16a bestimmt in gewissem Maß die Anzahl

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von polaren Wicklungen, die die Halswicklung 16 überdecken, um sie gegen eine Bewegung von der Einlage 11 weg zu sichern, wie noch genauer beschrieben wird.

Die Halswicklung 16 stellt ein Mittel zum Befestigen einer Apparatur an der Flasche dar. Nachdem die Flasche von dem Dorn 14 abgenommen ist, werden in die Halswicklung an der dem Plansch 15 nahen Oberfläche Löcher gebohrt, die jedoch in den Fig. nicht dargestellt sind. Diese Löcher sind in Abständen auf einem Kreis um die Dichtungsnut 13 angeordnet und die mit der Flasche zu verbindende Apparatur wird in diesen Löchern auf übliche Weise befestigt. Die große Masse der Halswicklung 16 bietet eine feste Oberfläche, an der die Apparatur angefügt werden kann. Dadurch, daß die Halswicklung 16 unter der Dichtungsnut 13 liegt, bietet sie eine feste Abstützung für diese Nut, so daß eine in der Nut liegende Dichtung zwischen dem Hals 12 und der an die Flasohe abgefügten Apparatur abdichtet. Vorzugsweise wird die Halswicklung an Ort und Stelle um den Hals gewickelt; sie könnte jedoch auch in^ Teilstücken vorgefertigt und an der Einlage mittels Kunststoff angefügt werden.

Um der Flasche Festigkeit zu verleihen, wird eine erste polare Wicklung 19 angebracht, wie in Fig.4 dargestellt. Diese Wicklung wird am Halsende der Flasche an der Stelle 21 begonnen, wie in dieser Fig. gezeigt. Am unteren Ende der Flasche wird die Wicklung neben dem Dorn 14 angebracht und ergibt einen Wulst 22 durch das Überkreuzen mehrerer Fasern beim Auftragen. Am Halsende der Flasche entsteht durch tiberkreuzen mehrerer Fasern ein Wulst 19a und zwischen diesem und der Halswicklung 16 eine Mulde 19b. Die Mulde 19b entsteht unwillkürlich beim Auftragen einer Wicklung auf eine Einlage und hat die nützliche Funktion, dazu beizutragen, daß die zweite Wicklung die Halswicklung 16 überdeckt, wie noch beschrieben wird.

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Wie oben erwähnt, bestimmt der Winkel der Umfangsflache 16a der Halswicklung das Ausmaß, in dem die äußere Wicklung 22 über der Halswicklung zu liegen kommt. Die Umfangsflache 16a muß mit dem Teil der Einlage 11, der von der Halswicklung wegsteht, einen stumpfen Winkel einschließen. Je größer dieser Winkel ist, desto mehr kommt die äußere Wicklung über der Halswicklung zu liegen.

Die zweite Wicklung 22 wird in der in Fig.5 dargestellten Weise aufgebracht. Die Rotationsachse des Dorns 14 und die Lage des Fadenführers 18 werden in der in Pig.5 gezeigten Weise eingestellt, so daß der aufgebrachte Faden die Halswicklung 16 übergreift. Der Faden neigt dazu, in die Mulde 19b zu gleiten, während er aufgebracht wird; beim fortgesetzten Auftragen der Wicklung auf die Flasche, während diese langsam gedreht wird, baut sich die Wicklung 22 in der Mulde 19b so weit auf, daß sie einen Teil der Halswicklung 16 übergreift, wie in Fig.5 dargestellt. Diese übergreifende Wicklung hält die Halswicklung an Ort und Stelle fest und verhindert, daß die HaIswicklung sich von der Einlage löst, wenn die Flasche unter Druck gesetzt wird.

Die zweite Wicklung wird vorzugsweise auch unter einem grösseren Winkel aufgetragen als die erste Wicklung, so daß die Fasern an dem vom Hals 12 entfernten Ende der Flasche in einem Abstand vom Dorn angebracht werden und einander kreuzen. Dadurch entsteht an diesem Ende der Flasche ein Ringwulst 23, der von dem Dorn beabstandet ist. Bei einer kugeligen Flaschenform neigt dieses Flaschenende dazu, sich unter Druck auszubeulen. Die auf diese Weise aufgebrachte zweite Wicklung liefert die gewünschte Festigkeit, um ein Ausbeulen der Flasche zu verhindern. Außerdem trägt dieser größere Winkel auch dazu bei, daß die Fasern der zweiten Wicklung über der Halswicklung 16 zu liegen kommen, und die von der polaren Wicklung ausgeübten Kräfte greifen in einer günstigen Richtung an, um zu verhindern, daß die Halswicklung von der zweiten

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Wicklung abschert und sich von der Einlage abhebt. Der Auftragwinkel ist nicht kritisch. Es ist nur notwendig, daß die Winkelbeziehung der äußeren Umfangsfläche der Halswicklung und der zweiten polaren Wicklung so gewählt ist, daß die zweite polare Wicklung sich über einem Teil der Umfangsfläche der Halswicklung aufbaut.

Nach Wunsch kann abschließend noch über der Halswicklung 16 eine Finishwicklung 24 angebracht werden. Diese Wicklung ist eine Umfangswicklung und verleiht der Oberfläche ein glattes Aussehen. Sie dient also nur der äußeren Erscheinung.

Ferner können auch noch nach Wunsch eine oder mehrere Umfangswioklungen 25 auf dem mittleren Teil der Flasche angebracht werden, um die Flasche an dieser Stelle abzustützen.

Aus obiger Beschreibung wird deutlich, daß die Erfindung das ihr gestellte Ziel erreicht. Die Verwendung des Halses 12 verhindert ein Auslecken von Fluid in den Bereich zwischen der Einlage und den Fadenwicklungen, das zu einem Bruch der Flasche führen könnte. Die Halswicklung 16 bietet eine feste Verankerung für eine an der Flasche anzubringende Apparatur. Die polaren Wicklungen halten die H_alswicklung 16 fest an ihrer Stelle, so daß sie sich nicht von der Einlage abheben kann, wenn die Flasche unter Druck gesetzt wird. Damit ist eine Flasche geschaffen, die nicht, wie die bisherigen Flaschen, zu einem Bruch am Hals neigt, die direkt und fest an der Apparatur befestigt werden kann, mit der sie verwendet wird. Die allmähliche Querschnittsänderung von der dünnen Wand zu der Halswicklung, die durch die Verstärkungsmatte und die aufgebauten Teile der inneren und äußeren Wicklung vorgesehen ist, ergibt eine verminderte Konzentration der Beanspruchung in dem zum Hals nahen Bereich der Flasche.

Gegenüber dem gezeigten und beschriebenen Beispiel sind im Rahmen der Erfindung verschiedene Änderungen in Größe, Form und Material möglich.

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Claims

Ansprüche

1. iFadenumwickelte, im wesentlichen kugelige Flasche, gekenn-

zeichnet durch eine Einlage (11) mit einem nach außen stehenden Hals (12), der eine Öffnung in die Einlage vorsieht,

eine in Umfangsrichtung um den Hals laufende Wicklung (16) aus Fäden und Kunststoff, die eine Verankerung zur Befestigung einer Apparatur o.dgl. an der Flasche bildet und deren äußere Umfangsfläche (16a) mit der von der Halswicklung (16) wegragenden Fläche der Einlage einen stumpfen Winkel einschließt,

eine innere polare Wicklung (19) von Fäden und Kunststoff auf der Einlage (11), die an die Halswicklung (16) angrenzt, und

eine äußere polare Wicklung (22) aus Fäden und Kunststoff, die die Halswicklung (16) übergreift und sie daran hindert, von der Einlage abzureißen.

2. Flasche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

. eine Verstärkungslage (17) auf der Einlage (11) und unter der Halswicklung (16) und einem Teil der polaren Wicklungen (19» 22) vorgesehen ist.

3. Flasche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flasche Kugelform hat und die äußere polare Wicklung (22) an dem zum Hals entgegengesetzten Ende der Flasche auf einem von der Mittelachse der Flasche beabstandet en Kreis angebracht ist.

4. Flasche nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die innere polare Wicklung (19) neben der Halswicklung (16) eine Mulde (19b) bildet und daß die äußere polare Wicklung (22) diese Mulde (19b) ausfüllt und noch über die Halswicklung greift.

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5. !"lasche nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hals (12) an seinem freien Ende einen radial nach außen stehenden Flansch hat, in dem eine Diehtungsnut (13) ausgebildet ist.

6. Verfahren zur Herstellung einer Flasche nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit einem Hals versehene Einlage auf dem Dorn (14) einer Tumbler-Wickelmaschine angebracht wird und die Maschine derart betrieben wird, daß der Dorn kopfüber gedreht wird und auch um seine Achse gedreht wird, um

1. eine Umfangswicklung aus Fäden und Kunststoff um den Hals der Einlage zu bilden, die als Verankerung zur Befestigung einer Apparatur an der Flasche geeignet ist und deren äußere Umfangsfläche mit der von der Halswicklung weglaufenden Fläche der Einlage einen stumpfen Winkel bildet,

2. eine innere polare Wicklung aus Fäden und Kunststoff Über der Einlage anzubringen, die an die Halswicklung angrenzt, und

3. eine äußere polare Wicklung aus Fäden und Kunststoff über der inneren Wicklung anzubringen, die die Halswicklung übergreift und sie daran hindert, von der Einlage abzureißen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flasche Kugelform hat und die äußere Wicklung an dem zu dem Hals entgegengesetzten Ende der Flasche in einem von dem Rotationszentrum des Dorns beabstandeten Kreis angebracht wird, um das Ende der Flasche zu verstärken.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß zuerst eine Lage eines Verstärkungsmaterials auf der Einlage an einer solchen Stelle angebracht wird, daß sie unter der Halswicklung und einem Teil der polaren Wicklungen zu liegen kommt.

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