DE3239803A1 - Verfahren zur herstellung eines fasergewickelten gegenstands - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines fasergewickelten gegenstands

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Description

Die Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zur Herstellung eines Gegenstands durch Faserwickeln und insbesondere ein Verfahren, das bei der Herstellung von Gegenständen mit sich in Längsrichtung verjüngender Gestalt verwendet wird.
In modernen Herstellungsverfahren werden zur Erzeugung von Gegenständen mit gesteigerter Festigkeit Faserwickelverfahren häufig verwendet. Bei derartigen Verfahren werden in einer Matrix aus Bindermaterial angeordnete hochfeste Fasern um eine Form oder einen Dorn gewickelt, dessen Gestalt allgemein der erforderlichen Gestalt des fertiggestellten Gegenstands entspricht, wobei danach das Matrixmaterial ausgehärtet wird. Bei der Herstellung eines langgestreckten Gegenstands, wie eines Tragflügels, mit derartigen Faserwickeltechniken, werden beim Aufwickeln der Fasern um die Form herum, die Form und die Fasern hin- und hergehend relativ zueinander entlang der Längsachse der Form oder der Wickelachse ausgelenkt, so daß eine Vielzahl von Lagen aus Fasermaterial geformt wird. Die Fasern jeder Lage sind im Winkel zur Längsachse oder Wickelachse der Form versetzt, sowie auch zu den Fasern benachbarter Lagen. Zur Erzielung einer kontinuierlichen Hin- und Herbewegung der Fasern entlang der Form beim Aufwickeln der Fasern auf die Form werden an den Enden der Form oder des Segments der bewickelten Form Windungsringe oder Wendestellen verwendet, wobei obenliegende Endwindungen der verschiedenen Schichten dadurch aufgebaut werden, daß die Fasern über die Ränder und über eine äußere Stirnfläche des Wicklungsrings gewickelt werden, während die Richtung der längslaufenden Auslenkung zwischen den Fasern und der Form umgekehrt wird.
Wenn der Gegenstand mit einer in Längsrichtung sich verjüngenden Gestalt gewickelt wird, wie bei modernen Windturbinenschaufeln, würde eine kontinuierliche Wicklung der Fasern um die Form herum, während eine gegenseitige Hin- und Her-
bewegung zwischen den Fasern und der Form aufrechterhalten wird, zu einem dickeren Aufbau von Material am kleineren Ende der Form als am größeren Ende führen, wie der Fachmann erkennen wird. Häufig ist dies unerwünscht. Wenn beispielsweise der gewickelte Gegenstand eine Windturbinenschaufel ist, ist es zur Minimierung von Beanspruchungen in der Schaufel aufgrund der Zentrifugalbelastung erforderlich, daß die kleinere Schaufelspitze dünner gemacht wird als die größere Schaufelwurzel. Nach dem Stand der Technik ist es beim Wickeln eines Gegenstands, um zu erreichen, daß ein kleinerer Spitzenabschnitt dünner ist als ein größerer Wurzelabschnitt, üblich, den Gegenstand aus einer Vielzahl von stumpkegeligen kontinuierlichen Faserschichten zu wickeln. D.h. beispielsweise, daß eine erste vollständige Schicht durch Aufwickeln des Fasermaterials auf die Form über im wesentlichen deren gesamte Länge aufgebracht wird. Danach wird eine zweite kontinuierliche Schicht um den Dorn herum nur über einen Abschnitt des Domes gewickelt, wobei die unbedeckte erste Schicht den kleineren Spitzenabschnitt des hergestellten Gegenstands bildet. Danach wird eine dritte kontinuierliche Schicht .über einen Teil der Form derart gewickelt, daß Abschnitte der ersten und zweiten Lagen frei bleiben. Es iät erkennbar, daß ein derartiges Verfahren zum Wickeln eines sich verjüngenden Gegenstands mit sich vermindernder Dicke von einem größeren zu einem kleineren Ende dazu führt, daß der Gegenstand einen Querschnitt oder Dickenprofile mit abgestufter oder kaskadierter Gestalt aufweist. Bei bekannten Wickeltechniken ist die Höhe jedes Schrittes äquivalent zu der Anzahl der Dicken des Fasermaterials, das zur Bildung einer vollständigen kontinuierlichen Schicht erforderlich ist. Ein derartiges Verfahren ermöglicht es zwar dem Hersteller, ein optimales (erwünschtes) Dickenprofil des Gegenstands grob anzunähern, jedoch ist ein Verfahren erwünscht, mit dem das erwünschte Dickenprofil enger angenähert werden kann.
Ein weiteres Verfahren zur Wicklung eines Gegenstands mit enger Kontrolle des sich verjüngenden Dickenprofils besteht darin, daß ein dünneres Fasermaterial (Vorgespinste) beim Wickelvorgang, verwendet wird. Das Erfordernis der Handhabung derartiger Vorgespinste würden jedoch ernsthaft die Leistungsfähigkeit des Herstellungsverfahrens beeinträchtigen, da die Anzahl der Schichten und damit auch die erforderliche Wicklungszeit erhöht werden.
Dementsprechend besteht eines der Ziele der Erfindung darin, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines fasergewickelten Gegenstands zu schaffen,bei dem ein erwünschtes Dickenprofil enger angenähert wird, als es mit herkömmlichen Faserwickeltechniken möglich wäre.
Gemäß der Erfindung werden diese und andere Ziele durch ein verbessertes Verfahren der Herstellung eines fasergewickelten Gegenstands mit sich verjüngendem Dickenprofil dadurch erreicht, daß übereinanderliegende Faserschichten in einem abgestuften oder kaskadierten Dickenprofil gewickelt werden, wobei diejenigen Abschnitte der gewickelten Schichten, die durch nachfolgende Schichten bedeckt sind, unvollständige oder diskontinuierliche Abschnitte aufweisen, wobei die Abschnitte derjenigen Schichten, die nicht durch darüberliegend gewickelte Schichten bedeckt sind, eine minimale Dicke aufweisen, um eine verbesserte. Genauigkeit bei der Annäherung eines erwünschten (entworfenen) Dickenprofils zu erzielen. Das Verfahren kann dadurch ausgeführt werden, daß eine Vielzahl von Schichten aufgewickelt wird, von denen jede durch eine Anzahl von Lagen gebildet wird, die einander in winkelmäßig versetzten Anordnung überkreuzen oder alternativ hierzu dadurch,daß eine Vielzahl von Schichten gewickelt wird, von denen jede eine Mehrzahl von parallel gewickelten Lagen umfaßt.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Gegenstands;
Fig. 2 eine Teilseitenansicht eines Gegenstands,
der durch eine erfindungsgemäße Faserwicklung geformt ist;
Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 der Fig. 2;
Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 der Fig. 2;
Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 der Fig. 2;
Fig. 6 eine Teilseitenansicht des Gegenstands der
Fig. 2 nach weiteren Faserwicklungsschritten des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 7 eine Schnittansicht entlang der Linie 7-7 der Fig. 6;
Fig. 8 eine Schnittansicht entlang der Linie 8-8 der Fig. 6;
Fig. 9 eine vergrößerte Teilschnittansicht entlang der Linie 9-9 der Fig. 6;
Fig. 10 eine Teilschnittansicht eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Gegenstands; und
Fig. 11 eine Teilseitenansicht eines Gegenstands/ der mit einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt ist.
In der Fig. 1 ist ein sich verjüngender länglicher Gegenstand gezeigt, der mit dem erfindungsgemäßen Faserwickelverfahren hergestellt wird. In diesem Fall ist der Gegenstand beispielsweise eine sich verjüngende Tragfläche, wie sie bei großen Windturbinenschaufeln bzw. -blättern verwendet wird. Das Verfahren wird auf einer Wickelmaschine 10 ausgeführt, die eine drehbare Spindel oder Welle 13 umfaßt, auf welcher eine Form 16 derart montiert ist, daß die Form mit der Spindel um eine Längs- oder Wickelachse durch die Form hindurch rotiert. Die Wickelmaschine 10 umfaßt auch einen Schlitten oder Wickelkopf 19, welcher mit einer hin- und hergehenden geradlinigen Bewegung entlang der Spuren bzw. Schienen 22 über die Länge der Wickelmaschine läuft. Der Wickelkopf 19 empfängt eine Vielzahl von kontinuierlichen Fasern oder Vorgespinsten 25, wie Glasfasern oder ähnliches aus einer geeigneten Vorratsquelle (nicht gezeigt), beschichtet die Vorgespinste mit einem geeigneten Bindemittel, wie einem Epoxy oder einer anderen geeigneten Substanz, so daß die Fasern zusammen innerhalb einer Matrix von Bindemittel in bekannter Weise angeordnet sind. Die Fasern werden auf die Form als Band aufgebracht, das eine einzige oder mehrere übereinanderliegende Schichten aus nebeneinanderliegenden Vorgespinsten umfaßt, und zwar in einzelnen Strängen oder Bündeln. Die mit diesem Verfahren geformte Tragfläche umfaßt eine Vielzahl vongewickelten Schichten dieses Fasermaterials. Wie gezeigt ist, sind die Windungen der auf die Form gewickelten Lage im Winkel bezüglich denjenigen der Lage versetzt, die vorher auf die Form gewickelt wurden. Es ist erkennbar, daß diese winkelmäßige Versetzung der Windungen durch die Längsbewegung des Wickelkopfs bezüglich
der Form erzeugt wird, wobei die Geschwindigkeit des Wickelkopfs relativ zur Rotationsgeschwindigkeit der Form die Winkelorientierung der Windungen bestimmt.
Beim Wickeln der ersten Lage (des ersten Umlaufs von Windungen über die Länge der Form), werden·Enden der mit dem Bindemittel behandelten Fasern rechts an der Form befestigt und die Form wird um ihre Längsachse gedreht, während sich der Wickelkopf über die Länge der Form von rechts nach links bewegt. Wenn sich der Wickelkopf einem Wende- oder Nagelring 30 annähert, legt er eine Endwindung 32 des Fasermaterials auf. Wenn der Wickelkopf am Ende der Form vorbeitritt, werden die Fasern von einem oder mehreren Stacheln eingefangen, die vender Kante der Wendestelle wegstehen. Nach dem Vorbeitreten an der Wendestelle kehrt der Wickelkopf seine Richtung um, so daß er die Fasern quer über die Außenstirnfläche der Wendestelle wickelt, wonach die Fasern von einer Zahl von Stacheln eingefangen werden, die zu denjenigen versetzt sind, an denen die Fasern zuerst eingefangen wurden. Während der Wickelkopf diese Bewegung weiterführt, läuft er an der Form entlang von links nach rechts, wobei er mit dem Wickeln der Endwindung 37 beginnt, die die Endwindung 32 überkreuzt. Die kontinuierliche Weiterbewegung des Wickelkopfs 19 an der Form 16 entlang während sich die Form auf der Spindel dreht, erzeugt eine zweite Lage oder einen Durchgang von beabstandeten Windungen des Fasermaterials. Das hin- und hergehende Vorbeilaufen des Wickelkopfes an der Form wird wiederholt, wobei verschiedene übereinanderliegende Lagen von beabstandeten Vorgespinstwindungen aufgelegt werden und jede Lage oder jeder Umlauf im Winkel bezüglich des nächst vorhergehenden Umlaufs versetzt ist. Dadurch wird eine dritte Lage aufgelegt, nachdem der Wickelkopf 19 von links nach rechts an der Form entlang gelaufen ist
und die Wickelkopfbewegung umgekehrt wurde. Es ist dabei anzumerken, daß die Windungen der dritten Lage allgemein parallel zu den Windungen der ersten Lage angeordnet sind, jedoch die Windungen der zweiten Lage überkreuzen. Auf diese Weise werden die Windungen jeder Lage parallel zu den Windungen von vorhergehenden Lagen oder Umläufen gewickelt, die bei der Bewegung des Wickelkopfes in der gleichen Richtung an der Form entlang entstehen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch derart ausgeführt werden, daß eine hin- und hergehende Relativdrehung der Form bezüglich des ungewickelten Bandes (des Wickelkopfes) ausgeführt wird, so daß jede Richtungsänderung der Längsauslenkung des Wickelkopfs bezüglich der Form entlang der Wickelachse von einer Drehrichtungsumkehr der Form begleitet wird. Wenn also der Wickelkopf das Ausmaß seiner Längsbewegung erreicht und die Richtung umkehrt, kehrt die Form ihre Rotationsrichtung auf der Spindel 13 um und daher liegen alle auf der Form 16 gewickelten Windungen allgemein parallel,' so daß gegenseitige Überkreuzungen der Windungen beseitigt werden. Dieses Verfahren ist im einzelnen in der US-Patentanmeldung 334 606 beschrieben.
Wenn ein sich verjüngender Gegenstand, wie ein sich verjüngendes Tragflügelblatt aus übereinanderliegenden vollständigen Schichten aus Fasermaterial gewickelt wird, wie vorstehend beschrieben, ist die Dicke des gewickelten Materials umgekehrt proportional zum Umkreis der Form. Wenn der Wickelwinkel konstant gehalten wird, kann diese Beziehung allgemein durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:
P1 ti = P2 t2
wobei P1 die Abmessung des Umkreises oder Umfangs an der Station 1 ist, P2 die Abmessung des Umkreises oder Umfangs an der Station 2, t·' die mittlere Dicke des gewickelten
Materials an der Station 1 und t2 die mittlere Dicke des gewickelten Materials an der Station 2. Es ist somit ersichtlich, daß bei einem sich verjüngenden Gegenstand, wie dem gewickelten Turbinen-Tragflügelblatt, entsprechend dieser Beziehung der Spitzenabschnitt des Blattes wesentlich dicker würde,als sein Wurzelabschnitt. Da der Spitzenabschnitt weniger beansprucht, ist als der Wurzelabschnitt ist jedoch das Gegenteil erwünscht. D.h., es ist gewöhnlich erwünscht, den Spitzenabschnitt wesentlich dünner zu machen als den Wurzelabschnitt. Bei herkömmlichen Faserwickeltechniken kann dies dadurch erreicht werden, daß eine geringere Anzahl von vollständigen Schichten am Spitzenabschnitt als am Wurzelabschnitt und an den mittleren Abschnitten aufgewickelt wird. Beispielsweise kann eine erste vollständige Schicht entlang der gesamten Länge der Form gewickelt werden und eine zweite vollständige Schicht kann von der Wurzel bis zu einer Stelle der Form gewickelt werden, jenseits der nur eine Schicht des Materials erforderlich ist. Dann wird eine dritte vollständige Schicht um die zweite Schicht von der Wurzel bis zu einer Stelle an dem Blatt gewickelt, jenseits der nur die ersten beiden Schichten erwünscht sind. Auf diese Weise wird eine abgestufte oder kaskadierte Konstruktion erhalten. Es ist natürlich ohne weiteres erkennbar, daß die Genauigkeit, mit der dieses abgestufte oder kaskadierte Dickenprofil ein allgemein glattes, entsprechendes Entwurfsprofil (wie erwünscht) annähert, durch die Dicke der gewickelten Schichten begrenzt ist. Bei einer sich verjüngenden Struktur, wie des vorstehend erläuterten gewickelten Turbinenblattes und wie durch die vorstehende Beziehung der Dicke zum Formumriß erläutert, ist erkennbar, daß die auf die Form gewickelten Faserschichten am Spitzenabschnitt vielmals dicker sein können als erwünscht, und zwar aufgrund des Umfangsunterschieds der Form zwischen dem Spitzen- und dem Wurzelabschnitt. Da bei herkömmlichen Verfahren zum Wickeln einer Vielzahl von übereinanderliegenden Schichten mit
abnehmender Länge zur Bildung einer abgestuften Annäherung des erforderlichen Dickenprofils die Stufenhöhen äquivalent zur Dicke der vollständigen Faserschichten sind, stellen derartige Stufen häufig nur sehr grobe Annäherungen an ein kontinuierliches Dickenprofil dar, das von dem analytischen Entwurf des Bauteils verlangt wird.
Durch die Erfindung wird die Stufenhöhe beträchtlich vermindert und der fasergewickelte Gegenstand zeichnet sich durch ein Dickenprofil aus, welches ein glattes Entwurfsprofil viel enger annähert, als es mit herkömmlichen Wickeltechniken erreicht werden kann. Gemäß der Erfindung wird eine Anzahl von übereinanderliegenden "Teilschichten" geformt, wobei diese Teilschichten kontinuierliche Abschnitte an kleineren Formumfängen umfaßt, sowie diskontinuierliche Abschnitte an größeren Formumfängen, die nachfolgend von anderen Teilschichten bedeckt werden. Auf diese Weise nähern die Höhen der gewickelten Schritte, die das erwünschte Dickenprofil annähern, wesentlich gegenüber den Schritthöhen vermindern, die bei vollständigen Faserschichten auftreten, so daß eine verbesserte Annäherung eines glatten erwünschten Dickenprofils erzielbar ist.
Gemäß den Fig. 2 bis 5 sind bei der Ausführung der Erfindung eine erste 50, eine zweite 55 und eine dritte Station 60 auf der Form definiert; die zweite Station 55 ist zwischen der ersten und der dritten Station angeordnet. Der Umkreis der Form an der ersten Station 50 ist größer als der an der dritten Station 60. Bei dem in den Fig. 2 bis 5 gezeigten Beispiel sei zum Zwecke der Erläuterung angenommen, daß der Umkreis an der Station 50 zweimal so groß ist wie an der Station 55 und viermal so groß wie an der Station 60. Nachdem die Stationen definiert sind, wird das Fasermaterial kontinuierlich um die Form mit einem der beiden vorstehend mit Bezug auf die Fig. 1 beschriebenen Verfahren gewickelt. Gemäß den Fig. 2 bis 5 kehren der Wickelkopf
und das von ihm getragene Faserband ihre Längsrichtung gleichzeitig mit der Rotations-Hin- und Herbewegung der Form um, so daß aufeinanderfolgende Lagen oder Umläufe von Faserwindungen parallel zueinander angeordnet werden. Das Faserband mit beliebiger geeigneter Breite oder Dicke wird kontinuierlich um die Form zwischen der ersten und der dritten Station gewickelt, bis der gesamte Umkreis der Form an der zweiten Station mit einer Schicht aus Fasermaterial von gewünschter Dicke bedeckt ist, während Teile des Umkreises der Form im Bereich der ersten Station von dem Material unbedeckt bleiben. Dies stellt eine der "Teilschichten" dar, wie vorstehend angegeben. Da der Umkreis oder der Umfang an der Station 60 die Hälfte des an der Station 55 vorliegenden ist, wo der Umfang durch eine kontinuierliche Anordnung einer einzigen Dicke des Faserbandes bedeckt ist, liegen die Windungen an der Station 60 in den Fig. 2 bis 5 gemäß der vorstehenden Formel in einem Ausmaß wie an der Station 60 übereinander, so daß ein Faserband doppelter Dicke gewickelt wurde. Da jedoch der Umfang an der Station 50 zweimal so groß ist wie an der Station 55, wo die Station 55 mit dem Material bedeckt ist, ist die Station 50 nur ungefähr zur Hälfte bedeckt.
Gemäß den Fig. 6 bis 9 wird das Faserband dann zwischen den Stationen 50 und 55 gewickelt, bis der Umfang der Form an der ersten Station vollständig mit dem Fasermaterial bedeckt ist. Wie am besten in der Fig. 7 zu sehen ist, ist somit nach Vollendung dieses Schritts die Form an der Station 50 von einer einzigen Lage des Bandes bedeckt, während die Form an der Station 55 mit einer doppelten Dicke des Faserbandes bedeckt ist.
Wenn also die Form gemäß dem Verfahren der Erfindung bewickelt wurde, sind alle Stationen der Form vollständig bedeckt, jedoch ist an der Station 60 die Form mit nur
einem Doppelband einer Dicke des Materials bedeckt. Bei herkömmlichen Verfahren, bei denen nur vollständige Schichten gewickelt werden, bevor übereinanderliegende Schichten zwischen den Stationen 50 und 55 gewickelt werden, würde die minimale Dicke an der Station 60 vier Banddicken betragen, da der umfang an der Station 60 einViertel desjenigen an der Station 50 beträgt. Wenn also ein ganzer Gegenstand durch Faserwicklung gemäß dem Verfahren der Erfindung geformt wurde, ist die Höhe der Schritte, welche das erwünschte Dickenprofil annähern würden, wesentlich geringer als diejenige von herkömmlichen Verfahren, so daß ein erwünschtes Dickenprofil viel genauer angenähert werden kann, als es bisher möglich war. Bei dem in den Fig. 2 bis 9 gezeigten Beispiel ist zu sehen, daß der erste dieser Schritte nur eine doppelte Banddicke . beträgt, während der erste Schritt bei herkömmlichen Verfahren mit dem Wickeln von übereinanderliegenden vollständigen und kontinuierlichen Schichten vier Banddicken betragen würde.
In der Fig. 10 ist die verbesserte Annäherung eines erwünschten Dickenprofils gezeigt, wie sie mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbar ist. In der Fig. 10 ist ein Profil des Spitzenabschnitts eines fasergewickelten Tragflügelblatts dargestellt. Die Schritte 75-100 stellen die Teilschichten dar, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren geformt wurden. D.h., daß die freigelegten Abschnitte jedes Schrittes eine vollständige (kontinuierliche) Verteilung der gewickelten Fasern darstellen, während derjenige Abschnitt jedes Schritts, der von einer darüberliegenden Schicht bedeckt ist, wie vorstehend erläutert, offene oder unvollständige Bereiche umfaßt. Die Linie 105 stellt ein erwünschtes Dickenprofil aus beispielsweise analytischen Entwurfstechniken dar. Die Linie 115 stellt das Profil eines Endes des Windturbinenblattes dar, welches aus Vorgespinsten gleichförmiger
Dicke mit herkömmlichen Verfahren erzielt würde. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß mit derartigen herkömmlichen Verfahren, bei denen vollständige und durchgehende Schichten gewickelt werden, die Spitzendicke wesentlich größer ist als die Dicke an einer inneren Stelle. Bei derartigen bekannten Verfahren würde daher das Dickenprofil am Ende nicht einmal grob das gewünschte Dickenprofil annähern. Es ist jedoch erkennbar, daß das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem Teilschichten gewickelt werden, nämlich diejenige mit Diskontxnuitäten, wo die Schicht durch nachfolgende Schichten überdeckt wird, es ermöglicht, daß die Schrittgrößen viel kleiner sind, als bisher bekannt, und es wird dem Fachmann einleuchten, daß eine derartige kleinere Schrittgröße eine viel engere Annäherung an ein erwünschtes Profil ermöglicht. Überdies vermindert die kleinere Schrittgröße die Anzahl und die Größe von Leerräumen, welche durch sie hervorgerufen werden, so daß·'die Festigkeit des gewickelten Gegenstandes vergrößert wird.
Die Erfindung wurde zwar mit Faserwickeltechniken beschrieben, bei denen alle Lagen oder Umläufe in allgemein parallelen Richtungen auf die Form gewickelt werden, doch ist für den Fachmann ohne weiteres erkennbar, daß dieses Verfahren in gleicher Weise für Überkreuzungstyp-Wickeltechniken geeignet ist, bei denen jede Lage oder gewickelter Umlauf im Winkel von benachbarten Lagen versetzt ist, so daß eine "Korbflecht"-Anordnung des Faserbandes erzielt wird. Die Fig. 11 zeigt eine derartige Bandverteilung. Wie vorstehend bereits erläutert, wird dieses Bandanordnung erzielt, wenn der Wickelkopf sich in Längsrichtung bezüglich der Form hin- und herbewegt, während die Richtung der Formrotation konstant bleibt. In der Fig. 11 sind Stationen 50, 55 und 60 gezeigt, wobei die Form an derStation 50 offene Bereiche oder Diskontxnuitäten zwischen den Bändern aufweist. An der Station 55 sind die Bänder mit doppelter
Dicke vorgesehen, während an der Station 60 die Faserdicke äquivalent vier Banddicken ist. Die offenen Bereiche und die darüberliegenden oder überkreuzenden Bänder an der Station 50 betragen im Mittel eine einzige Banddicke/ die mit der doppelten Banddicke an der Station 55 und der vierfachen Banddicke an der Station 60 mit der Beziehung der gewickelten Faserdicke von dem Formumfang übereinstimmt, wie vorstehend angegeben. Der Fachmann wird erkennen, daß der Beitrag der verminderten Schrittgröße für eine genaue Annäherung der Entwurf-Dickenprofile ebenso leicht mit diesem Überkreuzungsverfahren der Wicklung erzielt werden,wie bei dem vorstehend erläuterten Parallelband-Wickelverfahren erzielt werden..
Ferner ist anzumerken, daß die Erfindung mit verschiedenen Wicklungswinkeln ausgeführt werden kann, ohne daß die Vorteile in irgendeiner Weise geopfert werden, die durch das Wickeln der vorstehend beschriebenen Teilschichten in abgestufter oder kaskadierter Anordnung, wie vorstehend angegeben, erzielbar sind.
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Claims (6)

  1. PATENTANWALT DR. RICHARD KNEISSL Widenmayerstr. 46
    D-8000 MÜNCHEN 22 2 7. OKt 1982
    TeL 089/295125.
    United Technologies Corp. Hartford, Ct. V.St.A.
    DE
    Verfahren zur Herstellung eines fasergewickelten
    Gegenstands
    Patentansprüche
    Verfahren zur Formung eines sich verjüngenden fasergewickelten Gegenstands durch Aufwickeln eines Bandes aus nebeneinanderliegenden Fasern um eine Form mit einer Längswickelachse, dadurch gekennzeichnet , daß
    a) erste, zweite und dritte in Längsrichtung beabstandete Stationen ,(5O, 55, 60) auf der Form (16) definiert werden, daß die zweite Station (55) zwischen der ersten und der dritten Station (50, 60) gelegen ist, daß der Umfang der Form (16) an der ersten Station (50) größer ist als an der dritten Station (60),
    b) daß das Faserband (25) kontinuierlich um die Form (16) zwischen der ersten und der dritten Station (50, 60) aufgewickelt wird, bis der gesamte Umfang der Form
    (16) an der zweiten Station (55) mit einer Schicht des Fasermaterials mit gewünschter Dicke bedeckt ist, während Teile des Umfangs der Form (16) an der ersten Station (50) von den Fasermaterialien unbedeckt bleiben, und
    c) daß kontinuierlich das Faserband (25) um die Form (16) zwischen der·ersten und der zweiten Station (50, 55) gewickelt wird, bis der gesamte Umfang der Form (16) an der ersten Station (50) mit einer Schicht des Fasermaterials in gewünschter Dicke bedeckt ist.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine hin- und hergehende relative Auslenkung des Bandes (25) und der Form (16) entlang der Wickelachse herbeigeführt wird, während das Faserband (25) zwischen der ersten und der dritten Station (50, 60) und der ersten und der zweiten Station (50, 55) aufgewickelt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Faserband (25) dadurch um die Form (16) herumgewickelt wird, daß das Band (25) an der Form (16) befestigt wird und eine hin- und hergehende Relativrotation der Form (16) bezüglich des Bandes (25) ausgeführt wird, so daß jede Richtungsänderung der Auslenkung des Bandes (25) und der Form (16) entlang der Wickelachse von einer Richtungsumkehr der Relativdrehung zwischen diesen begleitet ist, wodurch eine gleichförmige Winkelanordnung des Faserbandes auf der Form (16) aufrecht erhalten wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die gewünschte Dicke der Schicht des Fasermaterials an der zweiten Station (55) gleich der Dicke einer einzigen Schicht des Faserbandes (25) ist.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine gleichförmige Richtung der Relativrotation zwischen der Form (16) und dem Band (25) aufrechterhalten wird, wodurch die hin- und hergehende relative Auslenkung des Bandes (25) und der Form (16) entlang der Wickelachse bewirkt, daß aufeinanderfolgende, auf die Form (16) gewickelte Lagen im Winkel zueinander versetzt sind.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch g.e k e η η zeichnet, daß die unbedeckten Abschnitte des Umfangs der Form (16) an der ersten Station (50) Abstände zwischen parallelen Windungen des Bandes (25) in abwechselnden Lagen sind.
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