DE2909393A1 - Zylindrischer hohlkoerper aus faserverbundwerkstoff - Google Patents

Zylindrischer hohlkoerper aus faserverbundwerkstoff

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DE2909393A1 DE19792909393 DE2909393A DE2909393A1 DE 2909393 A1 DE2909393 A1 DE 2909393A1 DE 19792909393 DE19792909393 DE 19792909393 DE 2909393 A DE2909393 A DE 2909393A DE 2909393 A1 DE2909393 A1 DE 2909393A1
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Description

AUGSBlffiG-NÜENBEEG
Aktiengesellschaft
.München, 06. März 1979
Zylindrischer Hohlkörper aus Faserverbundwerkstoff
Die Erfindung betrifft einen zylindrischen Hohlkörper aus Faserverbundwerkstoff, der einer schnellen Drehung um seine Längsachse auszusetzen ist, mit wenigstens einer Lage von Fas ersträngen, die überkreuzt sind und mit der Längsachse des Hohlkörpers sowohl in die eine Sichtung als auch in die andere Eichtung denselben Winkel einschließen und mit wenigstens einer zweiten Lage von in Umfangsrichtung verlaufenden Fasersträngen, die radial ganz außen angeordnet sind.
Bei dem bekannten schnelldrehenden zylindrischen Hohlkörper verlaufen die gekreuzten Faserstränge bezüglich der Längsachse des Körpers unter einem Winkel von ca. ί 25°. Dieser Winkel ergibt sich bei der Steifigkeitsoptimierung des
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Hohlkörpers unter Anwendung der KontinuuTQstheorie, wobei vorausgesetzt wird, daß die bei der Drehbewegung in der Matrix auftretenden Spannungen weder zur Bildung von Rissen noch zum Kriechen führen. Wie sich bei Versuchen gezeigt hat, ist die Gefahr der Bißbildung in der Matrix bei Anordnung der Faserstränge unter einem Winkel von i 25° bezüglich der Längsachse des Hohlkörpers doch sehr groß. Diese Gefahr der Rißbildung kann jedoch gehindert werden, indem ein liatrixsystem mit relativ hoher Bruchdehnung verwendet wird. Dadurch ergibt sich aber der Nachteil, daß die Durchbiegung des Hohlkörpers bei längerer Laufzeit unverhältnismäßig groß ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, die Anordnung der Paserstränge für den Hohlkörper so zu gestalten, daß auch Matrixsysteme Kit relativ hoher Bruchdehnung eingesetzt werden können, ohne daß die Durchbiegung des Hohlkörpers bei längerer Laufzeit gegenüber der Durchbiegung des bekannten Hohlkörpers vergrößert wird.
In Kenntnis der Tatsache, daß bei einem mit einer Querkraft " belasteten Rohr in der neutralen Achse die Normalspannung 6" Null ist und die Schubspannung L ein Maximum hat, während in den Randsonen die Schubspannung T Null ist und die Normalspannung C ein Maximum hat, wird zur Lösung der -Aufgabe angegeben, daß bei dem zylindrischen Hohlkörper
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der eingangs genannten Art !mindestens eine v/eitere Lage von Pasersträngen verlaufen-und daß der Winkel zwischen der Längsachse des Hohlkörpers und den gekreuzt verlaufenden Fasersträngen der einen Lage ί 4-5° beträgt.
Unter Verwendung einer Matrix mit relativ hoher Bruchdehnung wurde ein zylindrischer Hohlkörper mit einer sogenannten Längslage von t. 25° und ein zylindrischer Hohlkörper mit einer Längslage von ί 5° und einer Diagonallage von _ 4-5 gebaut und die Durchbiegung der beiden Hohlkörper verglichen. Der Winkel von t 5° anstelle von O für die Längslage wurde aus fertigungstechnischen Gründen gewählt.
Während der Hohlkörper mit der Längslage von t 25° schon nach wenigen Stunden eine starke Zunahme der Durchbiegung (bis 0,9 mm)· zeigte, lief der Hohlkörper mit der Längsund der Diagonallage ca. 1.000 Stunden mit konstant geringer Durchbiegung von etwa 0,04 mm.
Aufgrund der Verwendung einer weiteren Längslage und der Diagonallage bei dem Hohlkörper nach der Erfindung können auch höhere Unwuchten zugelassen werden, ohne mit der Gefahr einer zu starken Durchbiegung rechnen zu müssen. Der zylindrische Hohlkörper nach der Erfindung kann auch hohen Temperaturen ausgesetzt werden, ohne daß seine Steifigkeit beeinträchtigt würde.
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Der zylindrische Hohlkörper nach, der Erfindung eignet
sich insbesondere zur Am/endung als Hotorrohr bei einer Gasultrazentrifuge.
Die beiliegende Zeichnung zeigt den Lagenaufbau bei einem nach, der Erfindung gebauten Rotor für eine Gasultrazentrifuge, wobei die Paserstränge in einem dem Fachmann geA läufigen Wickelverfahren auf einen Dorn aufgebracht worden sind, der nach der Aushärtung des Mantelkörpers entfernt vrorden ist. Die unterste Faserlage des Rotors, die unter einem Winkel von 90° bezüglich der Längsachse des Rotors gewickelt worden ist, ist mit 1 bezeichnet. Die darauffolgende Lage, bei der die Faserstränge parallel oder nahezu parallel zur Längsachse des Rotors verlaufen, trägt das Bezugszeichen 2. Die nächste Lage, die sogenannte Diagonallage, bei der die Faserstränge gekreuzt unter einem Winkel st von ί 45° zur Rotor achse verlaufen, trägt das Bezugszeichen 3· Die äußerste* Lage, die sogenannte Umfangslage, ist mit 4- bezeichnet. Bei einem alternativen Lagenaufbau ist die Lage 1 weggelassen und/oder eine weitere in Umfangsrichtung gewickelte Lage zwischen den Lagen 2 und 3 angeordnet. Selbstverständlich reichen die einzelnen Lagen bei der praktischen Ausführung des Rotors über seine ganze Länge; sie sind in der Zeichnung nur zum besseren Verständnis der Erfindung abgestuft gezeichnet.
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Die Anwendung der Erfindung ist aiclit beschränkt auf Botorrohre für Gasultrasentrifugen. Sie kann bei jedem sclinelldreilenden zylindrischen Hohlkörper, der aus Faserverbundwerkstoff liergestellt ist, angewandt werden.
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Claims (1)

  1. MASCHIlTELIi1ABHIE AUGSBUHG-EUEtTBERG
    Aktiengesellschaft
    München, G5. März 1979
    Patentansprüche
    Zylindrischer Hohlkörper aus Faserverbundwerkstoff, der einer schnellen Drehung um seine Längsachse auszusetzen ist, mit wenigstens einer Lage von Pasersträngen, die überkreuzt sind und mit der Längsachse des Hohlkörpers sowohl in die eine Richtung als auch in die andere Richtung denselben Winkel einschließen und mit wenigstens einer zweiten Lage von in Unifangsrichtung verlaufenden Pas ersträngen, die radial · gana außen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine v/eitere Lage (2) von Pasersträngen vorgesehen ist, die etwa parallel zur Längsachse des Hohlkörpers verlaufen und daß der Winkel (o£ ) zvd.sch.en der Längsachse des Hohlkörpers und den gekreuzt verlaufenden Pasersträngen der einen Lage (3) Ϊ4-50 beträgt.
    2. Anwendung des zylindrischen Hohlkörpers nach Anspruch 'als Hotorrohr bei einer Gasultrazentrifuge.
    7.1862 130011/0003 _ Ό
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