DE2619257A1

DE2619257A1 - Rohrfoermiges bauelement

Info

Publication number: DE2619257A1
Application number: DE19762619257
Authority: DE
Inventors: Leslie Herbert Piper
Original assignee: High Temperature Engineers Ltd
Current assignee: High Temperature Engineers Ltd
Priority date: 1975-05-01
Filing date: 1976-04-30
Publication date: 1976-11-11
Also published as: IT1059040B; FR2309453A2; GB1551223A

Description

Zusatz zu Patentanmeldung P 25 13 214.3

Die Erfindung bezieht sich auf rohrförmige Bauelemente mit mindestens einem kegelstumpfförmigen Ende, das durch eine schraubenlinienförmig gewickelte Verstärkung, die sich über eine nach innen konische Fläche eines Endelements erstreckt, verstärkt ist. Derartige rohrförmige Bauelemente und Verfahren und Vorrichtungen zu ihrer Herstellung sind Gegenstand unserer noch anhängigen Patentanmeldung P 25 13 214.3.

Nach einem Merkmal der vorliegenden Erfindung ist ein rohrförmiges Bauelement mit einer schraubenlinienförmig ge-

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wickelten Verstärkung vorgesehen, die mindestens ein Ende nach innen konisch verlaufend auf einer entsprechend konisch verlaufenden Fleche eines Endelements aufweist; das Bauelement ist dadurch gekennzeichnet, daß der Konuswinkel über einen Teil der Gesamtlänge der konisch geformten Fläche hinweg zunimmt. Vorzugsweise nimmt dann der Konuswinkel
in Richtung auf das Ende des Bauelements wieder ab.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein rohrförmiges Bauelement vorgesehen, das eine schraubenlinienförmig gewickelte Verstärkung aufweist, wobei ein Ende nach innen konisch verlaufend über eine entsprechend konisch verlaufende Fläche eines Endelements ausgeführt ist, und das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Endelement eine Hülse trägt, die mit einer Randpartie versehen ist, die sich über die Aussenseite mindestens eines Teiles des konisch geformten Teils des rohrförmigen Bauelements erstreckt, wodurch es gegen die Aussenfläche des konisch geformten Teils des Endelements geklemmt wird.

Vorteilhafterweise werden diese beiden Erfindungsmerkmale gleichzeitig verwirklicht, so daß der Konuswinkelder Innenseite der Randpartie zunimmt, um sich der Aussenseite des rohrförmigen Bauteils ganzupassen, soweit dieses über dem Teil des Endelements mit dem grösseren Konuswinkel liegt.

Vorzugsweise ändert sich der Konuswinkel der verschiedenen Flächen, d.h. der Winkel, den die Flächen gegenüber der
Achse des rohrförmigen Bauelements einschließen, nicht
plötzlich sondern allmählich, so daß sich eine abgeflachte S-Kurve ergibt und eine Art Verzahnung entsteht.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein rohrförmi-

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ges Bauelement vorgesehen, das eine schraubenlinienförmig gewickelte Verstärkung aufweist, die sich über eine nach innen konisch verjüngte Rotationsfläche eines Endelements erstreckt, und das dadurch gekennzeichnet ist, daß die schraubenliriienförmige Wicklung auf einem inneren, einen Dorn bildenden Teil des mit dem Endelement verbundenen rohrförmigen Bauelements angebracht ist.

Vorzugsweise besteht der den Dorn bildende Teil aus einem vorgeformten zylindrischen Rohr, und das Endelement bildet einen zapfenartigen Fortsatz mit zylindrischer Aussenfläche die in ein Ende des Rohres aufgenommen ist, wobei die Aussenseiten des den Dorn bildenden Teils und das Endelement an ihrer Verbindungsstelle glatt ineinander übergehen.

Verwendet man den dornartigen Teil, so wird ein löslicher Dorn entbehrlich, und der dornartige Teil kann seinerseits die Festigkeit des rohrförmigen Bauelements verbessern.

Am günstigsten ist es, wenn der den Dorn bildende Teil aus einem schraubenlinienförmig gewickelten verstärkten Rohr aus vorzugsweise den gleichen Werkstoffen wie die Aussenschicht oder die Aussenschichten besteht.

Nachstehend sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben werden, die folgendes darstellen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Endabschnitt eines rohrförmigen Bauelements;

Fig. 2 eine Ansicht der mit einer Randpartie versehenen überwurfmutter und des konisch sich verjüngenden

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Endelements des rohrförmigen Bauelements nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Blick auf das Ende des rohrförmigen Bauelements und der überwurfmutter, gesehen in Achsenrichtung;

Fig. 4 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht einer abgeänderten Ausführungsform.

Das in den Fig. 1 bis 3 wiedergegebene rohrförmige Bauelement weist ein kohlenstoffaserverstärktes rohrförmiges Element 1 mit kegelstumpfartig geformten Enden auf, von denen das eine Ende 2 in Fig. 1 gezeichnet ist, das sich mit einer konischen inneren Verjüngung über eine entsprechend konisch verjüngte Fläche 3 auf einem aus Metall oder einer Metallegierung bestehenden Endelement 4 erstreckt; das Endelement 4 besitzt eine Bohrung 5 mit Innengewinde, mit dem das rohrförmige Bauelement an einem anderen Bauteil befestigt werden kann. Das rohrförmige Bauelement ist durch schraubenlinienförmiges Wickeln gemäß einem Verfahren und unter Benutzung einer Vorrichtung entstanden, die in unserer noch anhängigen Patentanmeldung P 25 13 214.3 beschrieben sind.

Das Endelement 4 unterscheidet sich jedoch von dem in der genannten Hauptanmeldung beschriebenen Endelement insofern, als der Konuswinkel seiner Aussenflache 3 in dem durch das Bezugszeichen 6 gekennzeichneten Bereich bis auf einen Winkel von etwa 45 anwächst und dann bis auf Null in dem Abschnitt 7 abnimmt. Die verschiedenen Änderungen des Konuswinkels verlaufen so allmählich, daß keine scharfen Kanten entstehen.

Während des Aufwickeins der Verstärkung des rohrförmigen

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Bauelements über die Abschnitte 6 und 7 ist die Spannung in den Verstärkungsfasern ausreichend groß, so daß sie die bei 8 in Fig. 1 gezeichnete Form annehmen. Nach Abschluß des Wickelvorgangs kann eine Schicht von wärmeschrumpfender Kunststoffolie über die Aussenseite des bewickelten Teils gelegt v/erden, so daß der flach S-förmige Abschnitt 8 während des Härtens des Faserbindemittels verfestigt wird.

Anschliessend kann die Schrumpffolie abgezogen werden, und die Endfläche 9 wird ebenso wie die Aussenseite des Abschnitts 8 leicht bearbeitet, um eine richtige Oberfläche zu erzielen, die Aussenseite des Abschnitts 8 wird mit Harz beschichtet, und eine überwurfmutter 10 mit Innengewinde wird auf einen Abschnitt 11 mit Aussengewinde an dem Endelement 4 geschraubt.

Die überwurfmutter 10 besitzt eine kegelstumpfförmige Randpartie 12, die über die Aussenseite des Abschnitts mit kleinerem Durchmesser an dem Endteil 2 des rohrförmigen Bauelements reicht und diesem angepaßt ist. Der Konuswinkel seiner Innenfläche nimmt im Bereich des Abschnitts 6 zu und fällt dann bis auf Null an der Stelle 13 ab, wo die Innenfläche parallel zu dem Oberflächenabschnxtt 7 verläuft.

Das Ende des Endteils 2 ist auf diese Weise fest zwischen dem Endelement 4 und der Randpartie 12 der überwurfmutter eingeklemmt. Die parallel zueinander verlaufenden Abschnitte 7 und 13 verhindern die Bildung von Rissen, die an der Endfläche 9 entstehen und sich durch das verstärkte Kunststoffmaterial fortsetzen könnten.

Wie insbesondere aus Fig. 2 zu entnehmen ist, ermöglicht die Ausbildung der Verzahnung 6 eine robustere Bauweise der

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Überwurfmutter in deren Bereich 13, während der Unterschied gegenüber dem Gesamtdurchmesser des sich verjüngenden Endteils 2 des rohrförmigen Bauelements 1 sehr gering ist.

Die Fig. 2 und 3 lassen ebene Flächen 15 erkennen, die an dem Ende der überwurfmutter angebracht sind, damit ein Schraubenschlüssel angesetzt werden kann, wenn die überwurfmutter auf das Endelement 4 geschraubt werden soll.

Die in Fig. 4 gezeichnete Ausfuhrungsform entspricht in ihrem Aufbau den Ausführungen nach den Fig. 1 und 3 insofern, als ein kohlenstoffaserverstärktes rohrförmiges Bauelement 21 mit einem kegelstumpfförmigen Ende 22 vorgesehen ist, das sich, nach innen konisch verjüngt, auf eine entsprechend konisch geformte Fläche 23 an einem mit Innengewinde versehenen hohlen Endelement 24 legt, dessen freies Ende ausserdem ein Aussengewinde für die Aufnahme einer überwurfmutter 30 aufweist.

Anstelle eines zweitweise vorhandenen, löslichen oder Einwegdorns, wie er in der Hauptanmeldung beschrieben ist, ist die Wicklung 2L auf einem Abschnitt eines dünnwandigen Rohrs 41 von gleichbleibendem Durchmesser aufgebracht. Das Endelement 24 ist verlängert zu einem dünnwandigen, zapfenartigen Fortsatz 42, der genau in das Ende des Rohres 41 hineinpaßt. Das Endelement 24 weist eine Stufe 43 auf, deren Höhe in radialer Richtung gleich der Stärke des Rohres 41 in radialer Richtung ist, so daß die Aussenseite des Rohres 41 eine Fortsetzung der Aussenseite des Endelements 24 bildet.

Vorzugsweise besteht das Rohr 41 aus einer schraubenlinienförmig gewickelten Kohlenstoffaserverstärkung auf einem

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glatten zylindrischen Dorn, wobei die Verstärkung von dem gleichen Harz zusammengehalten wird wie die Aussenschichten 21 (oder von einem damit verträglichen Harz).

Das Rohr 41 wird auf die erforderliche Länge zugeschnitten und ein Endelement 24 wird in jedes Ende gesteckt, so daß sich eine Anordnung ergibt, auf die die Aussenschicht oder die Aussenschichten 21 gewickelt werden können, wie das in der Hauptanmeldung beschrieben ist. Nach dem Härten bildet das Rohr 41 ein einheitliches Bauteil zusammen mit dem gesamten rohrförmigen Bauelement und verbessert die übertragung von Zug- und Druckkräften.

Wie bei den Ausfuhrungsformen nach den Fig. 1 bis 3 ist das freie Ende 44 der Schicht oder der Schichten 21 zylindrisch ausgebildet und verläuft parallel zu der Achse des rohrförmigen Bauelements, so daß nur eine geringe oder überhaupt keine Tendenz zur Rißbildung unter der "Keilwirkung" der konischen Fläche 23 während des Auftretens einer Zugbeanspruchung besteht.

Die in den Zeichnungen wiedergegebenen Ausführungsformen sind besonders gut brauchbar, wenn der Durchmesser der äussersten Enden des rohrförmigen Bauelements annähernd so groß ausgeführt sein muß wie der Durchmesser des zentralen Teils des rohrförmigen Bauelements. Das gilt vor allem für rohrförmige Bauelemente von weniger als 25 mm (1 ") Durchmesser.

Patentansprüche;

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Claims

Patentansprüche ;

l.\ Rohrförmiges Bauelement, mit einer schraubenlinien- ^--^ förmig gewickelten Verstärkung, die mindestens ein Ende nach innen konisch verlaufend auf einer entsprechend konisch verlaufenden Fläche eines Endelements aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß der Konuswinkel über einen Teil der Gesamtlänge der konisch geformten Fläche hinweg zunimmt.
2. Rohrförmiges Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Konuswinkel dann wieder in Richtung auf das Ende des Bauelements abnimmt.
3. Rohrförmiges Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Endteil der Verstärkung die Form eines zylindrischen Rohrstücks hat.
4. Rohrförmiges Bauelement, das eine schraubenlinienförmig gewickelte Verstärkung aufweist, wobei ein Ende nach innen konisch verlaufend über eine entsprechend konisch verlaufende Fläche eines Endelements ausgeführt ist, beispielsweise nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Endelement (4) eine Hülse (10) trägt, die mit einer

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Randpartie (12) versehen ist, die sich über die Aussenseite mindestens eines Teiles des konisch geformten Teils des rohrförmigen Bauelements erstreckt, wodurch es gegen die Aussenfläche des konisch geformten Teils des Endelements geklemmt wird.
5. Rohrförmiges Bauelement nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Konuswinkel der Innenseite der Randpartie (12) zunimmt, um sich der Aussenseite des rohrförmigen Bauelements anzupassen, soweit dieses über dem Teil des Endelements (4) mit dem grösseren Konuswinkel liegt.
6. Rohrförmiges Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungen des Konuswinkels der verschiedenen Flächen, d.h. des Winkels, den die Flächen mit der Achse des rohrförmigen Bauelements einschließen, sich nicht plötzlich sondern allmählich ändert, so daß der Endteil der Verstärkung eine abgeflachte S-Form (8) zeigt.
7. Rohrförmiges Bauelement, das eine schraubenlinienförmig gewickelte Verstärkung aufweist, die sich über eine nach innen konisch verjüngte Rotationsfläche eines Endelements (24) erstreckt, nach dem Hauptpatent, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubenlinienförmige Wicklung auf einem inneren, einen Dorn bildenden Teil des mit dem Endelement (24) verbundenen rohrförmigen Bauelements ange-

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bracht ist.
8. Rohrförmiges Bauelement nach Anspruch 7 oder nach Anspruch 7 und einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der den Dorn bildende Teil aus einem vorgeformten zylindrischen Rohr (41) besteht, und daß das Endelement (24) einen zapfenartigen Fortsatz (42) mit zylindrischer Aussenflache bildet, die in ein Ende des Rohres (41) aufgenommen ist, und daß die Aussenseite des den Dorn bildenden Teils und das Endelement (24) an ihrer Verbindungsstelle vorzugsweise glatt ineinander übergehen.
9. Rohrförmiges Bauelement nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der den Dorn bildende Teil aus einem schraubenlinienförmig gewickelten verstärkten Rohr aus vorzugsweise den gleichen Werkstoffen wie die Aussenschicht oder die Aussenschichten besteht.

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