DE69204577T2

DE69204577T2 - Schutzhülle und Verfahren zu ihrer Herstellung.

Info

Publication number: DE69204577T2
Application number: DE69204577T
Authority: DE
Inventors: Joel Bretagne
Original assignee: Airbus Group SAS
Current assignee: Airbus Group SAS
Priority date: 1991-06-19
Filing date: 1992-06-10
Publication date: 1996-02-01
Anticipated expiration: 2012-06-11
Also published as: US5262120A; FR2677917A1; EP0519787A1; CA2071389A1; FR2677917B1; CA2071389C; ES2079152T3; EP0519787B1; DE69204577D1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Schutzmantels aus einem Schichtstoff auf der Grundlage harzgetränkter Fasern sowie auf den durch Anwendung des Verfahrens erhaltenen Mantel.
Ganz besonders, wenn auch nicht ausschließlich, ist der Schutzmantel in seiner bevorzugten Anwendung für Fluidleitungen, wie Leitungen zur Klimatisierung von Luft hoher Temperatur, bestimmt. Es ist natürlich klar, daß der nach der Erfindung hergestellte Mantel auch um jede andere Art von Leitungen, wie hydraulische oder pneumatische Leitungen, und selbst um elektrische und/oder optische Kabel, sofern ein Schutz für erforderlich gehalten wird, angebracht werden könnte.
Es ist zu bemerken, daß aus Dokument GB-A-2 186 338 bereits ein Wärmeisoliermantel für Schläuche bekannt ist, der aus zwei halbzylindrischen Mantelhälften besteht, die an ihren Längsrändern miteinander verklammert werden, wobei jede Mantelhälfte aus einer äußeren Schutzschale aus geformtem oder extrudiertem Kunststoff und einer isolierenden Innenauskleidung besteht, die mit der entsprechenden Schale fest verbunden ist.
Besonders bei der oben genannten bevorzugten Anwendung besteht die übliche Wärmeisolierungstechnik jedoch darin, daß die Leitungen zunächst mit einer Umhüllung umgeben werden, die meistens aus einer Matte aus Glaswolle besteht und die Wärmeisolierung der Leitung gewährleistet. Dann wird die Umhüllung mit einem Mantel aus Schichtstoff umgeben, der den Schutz der Leitung nach außen gewährleistet und verhindert, daß das unter hohen Temperaturen in der Leitung strömende Fluid bei einem Leck in der Leitung nach außen austritt. Dieser Mantel besteht dann im allgemeinen aus Glasfasern oder synthetischen Fasern, die mit einem geeigneten Harz imprägniert sind. Um die Eigenschaften dieser Schutzmäntel, insbesondere ihre Starrheit, zu verbessern, werden zunehmend Kohlenstoffasern eingesetzt.
Die Herstellung derartiger bekannter Mäntel erfolgt mit einem zylindrischen Streckformdorn, dessen äußere geometrische Form, die zum Beispiel geradlinig, abgewinkelt oder gekrümmt ist, der des herzustellenden Mantels, d.h. der zu verkleidenden Leitung, entspricht, wobei bei der obigen Anwendung die Isolierumhüllung berücksichtigt wird. Dazu wird um den Dorn eine Matte aus Schichtstoff (harzgetränkte Fasern) angebracht, deren einer parallel zum Dorn verlaufender Längsrand den anderen Längsrand überdeckt, so daß sich die beiden Rändern in einem bestimmten Winkelbogen überlappen. Danach wird die so gewickelte Matte gegen die Seitenfläche des Dorns gedrückt, dann wird die Matte zum Erhalt des Schutzmantels polymerisiert. Dieser wird dann vom Dorn abgenommen und um die zu schützende Leitung mit der Isolierumhüllung herum angeordnet, indem die beiden Längsränder infolge der Eigenelastizität gespreizt werden bis der Mantel um die Umhüllung paßt. Danach nehmen die Längsränder spontan wieder ihre Ausgangsstellung ein und überlappen einander.
Die Abnahme der Schutzmäntel von den Dornen und mehr noch ihre Anbringung um die Leitungen bringt zwar keine Probleme mit sich, wenn die zu schützenden Leitungen eine geradlinige oder leicht gekrümmte äußere geometrische Form haben, wird jedoch besonders schwierig, wenn die Leitungen abgewinkelt sind oder eine äußere gewundene Form haben, da durch die an den Längsrändern erforderliche Spreizung große Verformungen der Mäntel auftreten und deren Elastizitätsgrenze sogar überschritten werden kann.
Bei Mänteln aus Kohlenstoffasern wird die Abnahme der Mäntel durch die größere Starrheit der Mäntel weiter erschwert, da diese weniger elastisch und damit brüchiger sind. Der Ausschuß an Mänteln bei der Abnahme von den Dornen ist folglich hoch und damit teuer, da das Auftreten von Haarrissen, die bis zum Bruch der Mäntel führen können, eine häufige Erscheinung ist.
Es zeigt sich also, daß die Herstellung von Schutzmänteln aus Fasern, insbesondere Kohlenstoffasern, und Harz in der Praxis schwierig und sogar unmöglich ist, wenn die äußere geometrische Form der Leitungen komplex ist.
Außerdem ist ein eventuelles Fluidleck in der Leitung schwer nachweisbar, da die Dichtheit des Schutzmantels, die durch elastischen Kontakt der beiden Längsränder verwirklicht wurde, mittelmäßig ist. In diesem Fall strömt das Fluid durch die Isolierumhüllung und breitet sich um den Schutzmantel herum aus, nachdem es durch die Längsränder ausgetreten ist.
Bei dieser spezifischen Anwendung, bei der die Leitung von einer Isolierumhüllung aus Glaswolle umgeben ist, kommt es zudem häufig vor, daß bei der Montage des Schutzmantels die Isolierumhüllung durch die Kanten der Längsränder beschädigt wird.
Diese Erfindung, deren Ziel es ist, diese Nachteile zu beseitigen, bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Schutzmantels, das dessen problemlose Abnahme vom Dorn und die anschließende Anbringung um eine Leitung, unabhängig von der geometrischen Form der Fluidleitung, ermöglicht.
Dazu ist das Verfahren zur Herstellung eines Schutzmantels aus einem Schichtstoff auf der Grundlage harzgetränkter Fasern mit Hilfe eines zylindrischen Streckformdorns nach der Erfindung dadurch bemerkenswert, daß am Dorn mindestens zwei am Umfang überstehende Längselemente vorgesehen sind, die etwa längs von zwei einander diametral entgegengesetzten Mantellinien verlaufen und den Dorn in zwei halbzylindrische Längsteile teilen, und dadurch, daß,
- an einem der halbzylindrischen Teile des Dorns eine erste Matte aus flexiblem Schichtstoff angebracht wird, deren Längsränder die Längselemente überdecken;
- am anderen halbzylindrischen Teil eine zweite Matte aus flexiblem Schichtstoff angebracht wird, deren Längsränder die der ersten Matte und die überstehenden Längselemente überdecken;
- durch Druckunterschied die erste und zweite Matte an die Außenflächen der halbzylindrischen Teile angelegt werden;
- diese beiden Matten gehärtet werden, die dann zwei mit ihren entsprechenden Längsrändern ineinander greifende halbzylindrische Schalenhälften bilden, wobei diese Längsränder das Profil der Elemente haben und äußere Längswülste bilden; und
- die beiden Schalenhälften vom Dorn abgenommen werden.
Durch Anwendung des Verfahrens ergibt sich somit ein Schutzmantel, der aus zwei halbzylindrischen Schalenhälften aus Schichtstoff, insbesondere auf der Grundlage von Kohlenstoffasern, besteht, die lösbar mit ihren entsprechenden sich überlappenden Rändern, die durch die beiden Elemente am Streckformdorn die Längselemente bilden, ineinander gesteckt werden.
Es können somit Schutzmäntel mit komplexen geometrischen Formen hergestellt werden. Unabhängig von der Form, die der der Leitung entspricht, bietet die Abnahme des hergestellten Mantels vom Streckformdorn keinerlei Schwierigkeiten, da die Längsränder der äußeren Schalenhälfte, die aus der zweiten Matte hervorgegangen ist, leicht gespreizt und die Längswülste von denen der inneren Schalenhälfte, die aus der ersten Matte hervorgegangen ist, abgenommen werden können. Die Anbringung an der zu schützenden Leitung, die gegebenenfalls mit einer Isolierumhüllung versehen wurde, erfolgt dann einfach, indem die beiden Schalenhälften jeweils beiderseits der Leitung angeordnet und dann aneinander angenähert werden, bis ihre Längsränder einander überdecken und dann durch die Wülste ineinandergreifen.
Durch die Fügeverbindung der Schalenhälften werden eine zuverlässige und schnelle Montage des Mantels sowie eine einwandfreie Abdichtung längs der gesamten Leitung gewährleistet.
Das Verfahren der Erfindung ermöglicht folglich neben der Herstellung von Mänteln mit unterschiedlichen geometrischen Formen die Vermeidung von Ausschuß bei der Herstellung der Schutzmäntel, den Einsatz von harzgetränkten Kohlenstoffasern als Schichtstoff und damit die Verbesserung der Starrheit der Mäntel, eine einwandfreie Abdichtung zwischen den beiden Schalenhälften und damit gegebenenfalls einen leichteren Nachweis von Lecks in der Leitung und die Vermeidung einer Beschädigung der Isolierumhüllung.
Die Längselemente werden vorzugsweise am Umfang des Streckformdorns an den beiden Mantellinien angeordnet. Die Verbindung der Längselemente am Dorn kann dann durch Schweißen erfolgen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die Längselemente in Form von Stangen verwirklicht, deren Querschnitt zum Beispiel kreisrund ist. Vorhandene Streckformdorne können damit leicht durch Anbringung der Stangen umgerüstet werden. Da ihr Querschnitt außerdem kreisrund ist, haben die Längswülste der sich überlappenden Ränder die Form eines Omega (Ω) und gewährleisten ein zuverlässiges Ineinandergreifen und eine wirksame Abdichtung der den Mantel bildenden Schalenhälften.
Bei einer anderen Ausführung können die Längselemente während der Herstellung Bestandteil des Dorns sein.
Vorteilhafterweise wird zwischen den entsprechenden sich überlappenden und wulstbildenden Rändern der Matten Bandstahl angeordnet. Damit ist es möglich, die Gefahr einer Verbindung der entsprechenden Ränder der Matten bei ihrer Polymerisation zu vermeiden.
Außerdem werden die erste und die zweite Matte vorzugsweise durch Unterdruck, der durch eine Fluidquelle erzeugt wird, die an eine axiale Durchführung im Dorn angeschlossen ist und durch radiale Durchführungen an der Außenfläche des Dorns mündet, gegen die Außenfläche des Dorns gedrückt.
Um ein wirksames Ineinandergreifen der halbzylindrischen Schalenhälften zu gewährleisten, werden die Längsränder der Matten, die jeweils die Längselemente bedecken, über einen Winkelbogen von mindestens 15º bis 20º übereinandergelegt.
Die Figuren der beigefügten Zeichnung erleichtern das Verständnis dafür, wie die Erfindung verwirklicht werden kann. In diesen Figuren werden ähnliche Elemente mit identischen Bezugsnummern bezeichnet.
Figur 1 ist ein Querschnitt eines auf einem Streckformdorn hergestellten Schutzmantels nach der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Figur 2 stellt in einem größeren Maßstab die beiden ineinandergreifenden Schalenhälften des Mantels dar.
Die Figuren 3A und 3B zeigen schematisch, im Querschnitt die Anbringung des erzielten Schutzmantels um eine Klimaleitung, die in diesem Fall von einer Isolierumhüllung umgeben ist.
Figur 4 stellt schematisch als Draufsicht ein Beispiel einer Klimaleitung dar, die aus einem geradlinigen und einem abgewinkelten Abschnitt besteht, die miteinander verbunden und von den entsprechenden Schutzmänteln umgeben sind.
Figur 5 ist ein Schnitt der Leitung nach Linie V-V von Figur 4.
Das Verfahren ist dazu bestimmt, mit Hilfe eines zylindrischen Streckformdorns 1 einen Schutzmantel 2 aus einem Schichtstoff auf der Grundlage harzgetränkter Fasern herzustellen, der im weiteren eine Fluidleitung oder ähnliches umgeben soll. Wie zuvor beschrieben, hat der Streckformdorn 1 eine äußere geometrische Form, die der zu verkleidenden Leitung entspricht, wobei gegebenenfalls eine Isolierumhüllung berücksichtigt wird, die zuvor um die Leitung angebracht wurde.
Entsprechend der Erfindung besteht das Verfahren, wie Figur 1 zeigt, zunächst darin, vorteilhafterweise am zylindrischen Streckformdorn 1 zwei Längselemente 3 anzubringen, die an der Außenfläche la des Dorns überstehen und etwa an den beiden einander diametral entgegengesetzten Mantellinien M&sub1; und M&sub2; der Außenfläche angeordnet sind. Diese beiden Längselemente 3 teilen somit die Außenfläche des Streckformdorns in zwei identische halbzylindrische Teile 1B und 1C. Bei einer bevorzugten Ausführungsart bestehen diese beiden Längselemente 3 aus Stangen 3A mit kreisrundem Querschnitt, die zum Beispiel angeschweißt oder durch irgendein anderes geeignetes Befestigungsmittel an den Mantellinien M&sub1; und M&sub2; des Dorns angebracht sind. Dieser ist hohl und hat demzufolge eine axiale Durchführung 1D. Der Querschnitt des Streckformdorns 1 ist in diesem Bereich des Querschnitts kranzförmig, könnte jedoch auch irgendeine andere Form haben und sich entsprechend der geometrischen äußeren Form der zu verkleidenden Leitung in Längsrichtung verändern.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß anschließend um diesen Dorn 1 mit den beiden einander diametral entgegengesetzten Längsstangen 3A herum die erste und zweite Matte aus flexiblem Schichtstoff 4 bzw. 5 angeordnet werden.
Dann wird auf dem halbzylindrischen Teil 1B von Dorn 1 die erste Matte 4 so angeordnet, daß ihre Längsränder 4A die beiden Stangen 3A überdecken. Danach wird auf dem anderen halbzylindrischen Teil 1C von Dorn 1 die zweite Matte 5 so angeordnet, daß ihre Längsränder 5A die Ränder 4A der ersten Matte und die Längsstangen 3A bedecken. Dazu wird die Breite dieser Matten zuvor so bestimmt, daß deren Längsränder die Stangen vollständig bedecken und über diese jeweils hinwegreichen. In Figur 1 ist zu sehen, daß sich die entsprechenden Ränder 4A und 5A der Matten über einen Winkelbogen A in der Größenordnung von 15º bis 20º überlappen. Dann werden die so angeordneten Matten aus flexiblem Schichtstoff 4 und 5 gegen die halbzylindrischen Teile 1B und 1C, die die Außenfläche 1A des Dorns bilden, gedrückt. Dazu wird über eine in Figur 1 nicht dargestellte Fluidquelle bekannter Art in der axialen Durchführung 1D des Dorns ein Unterdruck erzeugt, durch den infolge der radialen Durchführungen 1E in der Wand 1F des Dorns, durch die die axiale Durchführung 1D mit der Außenfläche 1A des Dorns verbunden ist, die Matten 4 und 5 fest an die Außenfläche des Dorns angelegt werden können. Wie Figur 1 auch zeigt, werden um die Durchführungen 1E an der Außenfläche des Dorns starre poröse Platten 6 angebracht, um zu vermeiden, daß die Schichtstoffmatte, in diesem Fall Matte 5, stellenweise angesaugt und verformt wird.
Danach werden die so an Dorn 1 gedrückten Matten 4 und 5 durch Polymerisation gehärtet. Nach dem Härten der Matten und dem Ausschalten der Fluidquelle bilden diese Matten 4 und 5 zwei halbzylindrische Schalenhälften 7 bzw. 8, die mit ihren Längsrändern 4A bzw. 5A, die sich überlappen und das Außenprofil der mit dem Dorn verbundenen Längsstangen 3A haben, ineinandergreifen. Durch diese Stangen bilden die äußeren Längsränder 4A und 5A der Schalenhälften 7 und 8 im Bereich der Stangen einander zugeordnete äußere Längswülste 4A&sub1; bzw. 5A&sub1;, deren Profil, wie die Figuren 1 und 2 zeigen, eine Omega-Form (Ω) hat.
Die beiden Schalenhälften 7 und 8, die nun den Schutzmantel 1 bilden, werden anschließend von Dorn 1 abgenommen. Dazu werden in diesem Ausführungsbeispiel die Längsränder 5A der halbzylindrischen Schalenhälfte 8 von den Längsrändern 4A der anderen halbzylindrischen Schalenhälfte 7 abgespreizt, so daß die Wülste 5A&sub1; der Ränder 5A von den Wülsten 4A&sub1; der Ränder 4A entfernt werden. Dann wird ebenso bei der Abnahme der Schalenhälfte 7 vom Steckformdorn 1 verfahren. Natürlich erfolgt die erforderliche Abspreizung zur Ablösung von Schalenhälfte 8 von der Schalenhälfte 7 und zu deren Ablösung von Dorn 1 innerhalb des Elastizitätsbereichs, der dem Material, aus dem die beiden Schalenhälften 7 und 8, d.h. die Matten 4 und 5, bestehen, eigen ist.
Durch diese mit dem Verfahren der Erfindung erzielte Fähigkeit, die Schalenhälften durch Lösen/Ineinanderfügen abnehmen und anbringen zu können, können Schutzmäntel mit komplexen geometrischen Formen verwirklicht werden. Außerdem können diese Mäntel vorteilhafterweise aus einem Schichtstoff mit Kohlenstoffasern verwirklicht werden, durch den die Starrheit des erzielten Mantels deutlich verbessert werden kann, ohne daß sich dabei die zuvor genannten Probleme ergeben.
Außerdem kann, wie in Figur 2 zu sehen ist, zwischen den sich überlappenden Rändern 4A und 5A der Matten ein aus einem dünnen Metallband bestehender Bandstahl 9 angeordnet werden. Durch diese Anordnung von Bandstählen 9 zwischen den übereinanderliegenden Rändern der Matten wird beim Härten vermieden, daß die Matten in diesem Bereich miteinander verkleben.
Während im beschriebenen Beispiel die Längselemente 3 am Streckformdorn 1 angebracht werden und somit vorhandene Dorne kostengünstiger mit Stangen nachgerüstet werden können, könnten diese Elemente auch bei der Fertigung in den Dorn integriert werden.
Wie die Figuren 3A und 3B zeigen, sind die durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielten Schutzmäntel zum Beispiel für Hochtemperatur-Klimaleitungen bestimmt, mit denen vor allem Luftfahrzeuge ausgerüstet sind und von denen eine schematisch im Schnitt in diesen Figuren mit der Bezugsnummer 10 dargestellt ist.
Gegenstand des Schutzmantels 2 ist es, die Leitung 10 gegenüber äußeren Stößen zu schützen und zu vermeiden, daß die in der Leitung strömende Luft bei Lecks, die sich in der Leitung bilden können, nach außen austritt. Diese Schutzmäntel bilden somit einen Schutzschirm. Außerdem wird im allgemeinen um die Leitung 10 eine Isolierumhüllung 11 aus Glaswolle vorgesehen.
In Figur 3A ist zu sehen, daß die Montage des Schutzmantels erfolgt, indem die beiden halbzylindrischen Schalenhälften 7 und 8 jeweils beiderseits der Isolierumhüllung 11 um Leitung 10 angeordnet, dann die Längsränder 4A und 5A aneinander angestellt werden, bis die entsprechenden Wülste 4A&sub1; und 5A&sub1; ineinander eingreifen. Es ist zu bemerken, daß die Isolierumhüllung aus Glaswolle 11 durch die Fügeverbindung der Schalen nicht beschädigt wird und der erzielte Schutzmantel 1 außerdem, wie in Figur 3B gezeigt wird, durch den Omega-Querschnitt der Wülste einwandfrei abgedichtet wird.
In den Figuren 4 und 5 wurde teilweise ein Abschnitt einer Klimaleitung 10 dargestellt, der aus einem geradlinigen Teil 10A und einem abgewinkelten Teil 10B besteht, die miteinander in geeigneter Weise in 10C verbunden sind. Um die Teile herum sind die Schutzmäntel 2 angeordnet.
Um gegebenenfalls Lecks in der Leitung und damit das Austreten von Luft, deren Temperatur und Druck hoch sein können, nachweisen zu können, sind an den Schutzmänteln 2 geeignete Sensoren 12 zur Erfassung der wichtigsten physikalischen Parameter (Druck, Temperatur usw.) angebracht. Da die Abdichtung zwischen den beiden Schalenhälften der Mäntel wirksam ist, wird ein Leck von den Sensoren 12 rasch erfaßt. Außerdem weisen die Mäntel 2, da sie aus Kohlenstoffasern bestehen, eine hohe Widerstandsfähigkeit auf, so daß die Häufigkeit von Reparaturarbeiten am Luftkreislauf entsprechend abnimmt.

Claims

1 - Verfahren zur Herstellung eines Schutzmantels aus einem Schichtstoff auf der Grundlage harzgetränkter Fasern mit Hilfe eines zylindrischen Streckformdorns,

dadurch gekennzeichnet, daß am Dorn (1) mindestens zwei an dessen Umfang (1A) überstehende Längselemente (3) vorhanden sind, die etwa an den beiden einander diametral entgegengesetzten Mantellinien (M&sub1;,M&sub2;) angeordnet werden, die den Dorn in zwei halbzylindrische Längsteile (1B,1C) teilen, und dadurch, daß

- an einem der halbzylindrischen Teile des Dorns eine erste Matte aus flexiblem Schichtstoff (4) angeordnet wird, deren Längsränder (4A) die Längselemente überdecken;

- am anderen halbzylindrischen Teil eine zweite Matte aus flexiblem Schichtstoff (5) angeordnet wird, deren Längsränder (5A) die der ersten Matte und die überstehenden Längselemente überdecken;

- durch Druckunterschied die erste und zweite Matte an die Außenflächen der halbzylindrischen Teile (1B,1C) angedrückt werden;

- die beiden Matten (4,5) gehärtet werden, die dann zwei halbzylindrische Schalenhälften (7,8) bilden, die mit ihren entsprechenden Längsrändern ineinandergreifen, wobei diese (4A,5A) das Profil der Elemente annehmen und äußere Längswülste (4A&sub1;, 5A&sub1;) bilden; und

- die beiden Schalenhälften vom Dorn abgenommen werden.

2 - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längselemente (3) am Umfang des Streckformdorns (1) an den beiden Mantellinien (M&sub1;, M&sub2;) angebracht werden.

3 - Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Längselemente (3) am Dorn durch Schweißen erfolgt.

4 - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längselemente (3) in Form von Stangen (3A) verwirklicht werden.

5 - Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Stangen (3A) kreisrund ist.

6 - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längselemente (3) Bestandteil des Dorns sind.

7 - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den sich überlappenden entsprechenden Rändern (4A,5A), die die Längswülste (4A&sub1;,5A&sub1;) der Matten (4,5) bilden, Bandstahl (9) angeordnet wird.

8 - Verfahren nach einem der obigen Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Matte (4,5) durch Unterdruck, der von einer Fluidquelle erzeugt wird, die an eine axiale Durchführung (1D) im Dorn angeschlossen ist, die durch radiale Durchführungen (1E) mit der Außenfläche (1A) des Dorns verbunden ist, an die Außenfläche des Dorns angelegt wird.

9 - Verfahren nach einem der obigen Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsränder der Matten, die jeweils die Längselemente bedecken, über einen Winkelbogen von mindestens 15º bis 20º übereinanderliegen.