DE6946879U

DE6946879U - Spule aus kunststoff.

Info

Publication number: DE6946879U
Application number: DE19696946879
Authority: DE
Original assignee: Berkenhoff & Drebes AG
Current assignee: Berkenhoff & Drebes AG
Priority date: 1969-12-03
Filing date: 1969-12-03
Publication date: 1971-07-08

Description

Spule aus Kunststoff

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spule aus Kunststoff mit einem Wickelkern und mit dem Wickelkern verbundenen Planschen, die den Wickeli-aum in axialer Richtung begrenzen, wobei die Spulenflansche durch eine aus Kunstschaum bestehende Füllung versteift sind*

Spulen aus Kunststoff werden häufig zum Aufspulen von Drähten verwendet. Wegen des großen spezifischen Gewichtes von Metalldrähten werden die Spulen allejη schon durch das Gewicht des Drahtes stark belastet. Hinzu kommt der durch die Drahtspannung hervorgerufene axiale Druck auf die Spulenflansche. Die Spulenflansche werden auch beim Hantieren mit den Spulen hoch beansprucht, besonders dann, wenn eine volle Spule hart mit dem Spulenflansch aufgesetzt wird oder wenn eine Spule fallengelassen wird. Beides kommt in der Praxis häufig vor.

Un der hohen Flanaobbeanspruchung Rechnung zu tragen, wurden ver schiedene Konstruktionen vorgeschlagen, denen gemeinsam ist, daß die Pisasehe durch geeignete Verrippungen genügend steif gemacht

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werden. Wegen der nötigen Verrippung und wegen dea Erfordernisses einer möglichst ebenen Planschaußenseite, die zum Stapeln von Spulen gebraucht wird, lassen sich die bekannten Kunststoffspulen nicht aus einem Stück herstellen. Es besteht deshalb das Problem, die einzelnen Teile miteinander zu verbinden, wofür in erster Linie das Verkleben in Betracht kommt. Bei Klebeverbindungen ist jedoch nicht die Gewähr einer einwandfreien Verbindung gegeben, da sich nicht oder nur sehr schwer erreichen läßt, daß J die vorgesehenen Klebeflächen wirklich satt und mit dem erforderlichen Druck aneinanderliegen.

Bei einer bekannten Spule der eingangs genannten Art (USA-Patentschrift 3 322 373) sind die Spulenflansche und der Wickelkern jeweils doppelwandig ausgebildet. Die Zwischenräume zwischen den Wänden sind mit geschäumtem Kunststoff ausgefüllt. Diese Bauart erfordert hohe Herstellungskosten, da die Spule aue vielen Einzelteilen zusammengesetzt ist, nämlich jeder Spulenflansch aus Jt zwei Schalen und der Kunstschaumfüllung und der Wickelkern aus zwei Rohren und der Kunstschaumfüllung.

Durch die Erfindung soll eine Spulenkonstruktion vorgeschlagen werden, die trotz der Verwendung von geschäumtem Kunststoff zur Versteifung der Spule eine billige Herstellung der Spule ermöglicht.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Innenseiten eines jeden Flansches durch eine an den Wickelkern angöepritzte Wand aus Kunststoff gebixüet ist uüd daß an der Außenseite der Planschwände jeweils ein Versteifungsring aus Strukturschaum anliegt.

Bei dieser Spulenkonstruktion werden die Herstellung vieler Einzelteile und ein komplizierter Zusammenbau vermieden, da }[ ja Spulenkern und Spulenf!ansehe abgesehen von dem versteifenden Strukturschaum in einem Herstellungsgang gefertigt werden. Die Versteifungsrin£3 aus Strukturschaum lassen sich billig herstellen und ohne große Mühe an den Spulenf!ansehen befestigen.

Strukturschäume haben die Eigenschaft, daß nach dem Ausschäumen ein Materialqurrschnitt entsteht, der in den Randzonen dicht und in der zwischen diesen Randzonen liegenden Schicht porös ^ ist. Die dichten Randzonen gehen in die poröse Mittelzone kontinuierlich über, d. h. die Randschichten und die Mittelschicht zusammen sind ein zusammenhängendes Stück. Bei Verwendung von Strukturschäumen für die Versteifungsringe erhält man bei trag-

\ barem Spulengewicht und damit auch bei tragbarem Aufwand an

Kunststoff dickwandige Plansche, die schon aufgrund ihrer Dickwandigkeit eine große Steifheit der Spulenflansche ergeben. Auf Verrippungen kann verzichtet werden.

Als Werkstoff für die Vorsteifungsringe kann sowohl ein Material verwendet werden, das sich aus einer Mischung von zwei flüssigen Komponenten ergibt, z. B. aus der Mischung von Desmophen und Desmodur (beides Warenzeichen der Firma Bayer). Kurz vor dem Einbringen in die Form werden die beiden Komponenten in Mischtöpfen durch !Turbulenz innig vermischt und gelangen nach der Mischung auf kürzestem Weg in die Form, wo die Ausschäumun^ sofort stattfindet. Bei der Ausschäumung entstehen wie erwähnt verhältnismäßig dichte Außenschichten, während die Mittelschicht porös wird. Es können aber auch Thermoplaste verwendet werden, z. B. Polyäthylen, Polystyrol, Polyamide, ABS-Kunststoffe ect. Diese Thermoplaste werden auf beka., aten Maschinen verspritzt, nachdem ihnen vorher ein Treibmittel zugesetzt wurde. Dieses Treibmittel kann sowohl im Granulat enthalten sein, z. B. bei einem ABS-Kunststoff namens Novodur (Warenzeichen der Firma Bayer), als auch kurz vor dem Einspritzen des Kunststoffes in die Form zugesetzt werden, wofür als Treibmittel z. B. Stickstoff verwendet werden kann. Ein Vorteil dieser Materialien ist der, daß die üblichen Spritzgußmaschinen verwendet werden können.

Zur Verbindung der Versteifungsringe mit den Flanschen sind, verschiedene Techniken anwendbar. So können die Versteifungsringe zwischen dem Kern und dem abgebogenen Rand der Wand eingesprengt sein. Es hat sich gezeigt, daß sich bereits auf diese Weise eine

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sehr wirksame Versteifung der Flansche erzielen läßt. Die Versteifungsringe können aber auch durch Verklebung oder Verschweißung mit der Spule verbunden werden. Bei Klebeverbindungen ist es von Vorteil, die Versteifungsringe mit axialen Entlüftungsdurchbrüchen zu versehen, damit die Luft beim Eindrücken der Verstei« fungsringe entweichen kann. Wegen des aufgetragenen Klebers, der als Dichtung wirkt, kann die Luft ja an den Verklebungsstellen nicht entweichen.

Es ist jedoch nicht erforderlich, daß die Verstei f separat hergestellt und danach an den Spulenflanschen befestigt werden, sondern die Versteifung"ringe können auch an die Spule angespri"u/:t eruen. Hierbei kann bei geeigneter Auswahl der Schmelzpu .kte des Kunststoffes der Spule einerseits unr? des Strul·· ''urs haumes andererseits der Strukturschaum direkt in entsprechende Hohlräume an den Flämischen eingespritzt werden, so daß die Flansche sozusagen einen Teil der Spritzform "bilden.

Die Versteifungsringe können massiv ausgebildet werden. Hierbei ergibt sich als einfachste Form eine kreisringförmige Platte. Es ist jedoch auch möglich, die Versteifungsringe mit Versteifungsrippen auszurüsten. Vorzugsweise ist jeder Versteifungsring an seiner Außenseite eben und glatt und liegt mit den axialen Enden des Wickelkernes in einer Ebene. Hierdurch erhält man glatte Stapelflächen,: Die Versteifungsringe erfüllen zugleich

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die Aufgabe von Deckplatten, die bei einigen Spulenkonstruktionen angewendet wurden, um glatte Stapelflächen zu erhalten. Der Kunststoff der Versteifungsringe kann mit einer das Spulgut kennzeichnenden Farbe eingefärbt sein. Diese Möglichkeit der Einfärbung ist ein weiterer Vorteil gegenüber bekannten Spulen. Es lassen sich damit ohne zusätzliche Kosten unzerstörbare Kennzeichnungen anbringen.

Eine weitere Lösung der obengenannten Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Spule aus Strukturschaum gespritzt ist. Hierbei ist die Spule vorteilhafterweise ein einziges zusammenhängendes Spritzteil. Dieses Spritzteil ist vorzugsweise massiv ausgebildet. Die Verwendung von Struktur scha, um als Spulenwerkstoff gestattet es, bei tragbarem Kunststoffgewicht die Spule massiv aBzubilden. Hierbei ist massiv in dem Sinn zu verstehen, daß keine durch die Spritzform bedingten Hohlräume oder dergleichen vorhanden sind. Die durch d""e poröse Struktur des Strukturschäumes bedingten Hohlräume sollen durch die Bezeichnung massiv nicht ausgeschlossen sein. Die große Wanddicke, die sich bei verhältnismäßig geringem Gewicht ergibt, bringt eine große Steifigkeit, da bekanntlich die Steifigkeit proportional zum Quadrat der Dicke ist. Wenn auch die Mittelzone für sich eine geringere spezifische Festigkeit hat als ein porenfreier Kunststoff, so wird doch insgesamt eine größere Steifigkeit erhalten, da der versteifende Einfluß der größeren Dicke weit größer ist als der negative Einfluß der geringeren spezifischen Festigkeit

- 7 in der Mittelzone.

In der Zeichnung sind drei Ausführungsformen der Erfindung in diametralen Querschnitten dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Spule mit eingesetzten Versteifungsringen,

Fig. 2 eine Spule mit eingespritzten Versteifungsringen und

Fig. 3 eine Spule, die insgesamt aus Strukturschaum besteht.

Die Spule nach Fig. 1 besteht aus insgesamt vier Teilen, .dämlich einem Teil 1, an dem sich auch der Wickelkern befindet, einem Nabenteil 2 und zwei Versteifungsringen 3. Hierbei bestehen die Teilp 1 und 2 aus porenfreiem Kunststoff und die Versteifungsringe 3 aus Strukturschaum.

Der Teil 1 'lat einen zylindrischen Wickelkern 4, an den Flanschwände 5 und eine Nabe 6 angespritzt sind. Die Nabe 6 geht über einen kegeiförmigen Teil 7 und eine ebene Wand 8 in den Wickelkern 4 über. Die Wände 5 sind gegenüber den Enden des Wickelkernes 4 nach innen versetzt. Die Wände haben abgebogene Ränder 9.

Der Nabenteil 2 hat eine kurze zylindrische Wand 10 und eine Nabe, die über einen kegelförmigen Teil 12 in eine ebene Wand 13 übergeht, die in radialer Richtung noch etwas über die zylindrische Wand vorsteht.

Die Teile 1 und 2 sind dadurch miteinander verbunden, daß die Wand 10 passend in das Innere des Wickelkernes 4 Ms zum Anschlag des überstehenden Teiles der ebenen Wand 13 eingeschoben ist. Die einander berührenden zylindrischen Flächen sind miteinander verklebt. Bei bekannten Spulen sind in den Räumen, die durch die Wände 5, die Ränder 9 und die zu den Rändern 9 parallelen Teile des Wickelkernes 4 begrenzt sind, Rippen angeordnet, die die verhältnismäßig dünnen Wände versteifen. TJm ebene Flansch- g außenflachen zu erhalten, sind auf die Stirnseiten der Rippen Platten aufgeklebt, die auch ihrerseits Rippen aufweisen können.

Erfindungsgemäß nun sind die genannten Räume von Versteifungsringen 3 ausgefüllt, die beim dargestellten Beispiel eine plattenförmige Gestalt haben. Diese Versteifungsringe bestehen aus Strukturschaum. Strukturschaum ergibt Werkstücke mit einer porösen Mittelschicht 14 und wesentlich dichteren Außenschichten Die dichten Außenschichten gehen kontinuierlich in die poröse Mittelschicht über, so daß ein zusammenhängender Körper entsteht. Beim Ausführungsbeispiel nach Pig. 1 sind die Versteifungsringe eingesprengt oder eingeschweißt. Durch die Fuge 16 ist angedeutet, daß die Versteifungsringe 3 separate Teile sind. Die Versteifungsringe geben den Spulenflanschen eine sehr große Steifheit und stützen gleichzeitig die dünne Wand gegen den Wickelkern 4 ab.

Bei der Ausführungsform nach Pig;. 2 sind die Versteifungsringe 3¹ nicht separat hergestellt und danach an der Spule befestigt, sondern sind in den Raum eingespritzt, der von den Wänden 5, den Rändern 9 und den zu den Rändern 9 parallelen Teilen des Wickelkernes 4 begrenzt ist. Hierdurch ergibt sich eine gute Verbindung des StrukturSchaumes mit dem porenfreien Kunststoff durch Verschweißung.

Die Spule nach Fig. 3 besteht vollständig aus Strukturschaum. Wie der Querschnitt nach Fig. 3 zeigt, hat die Spule eine außerordentlich einfache Gestalt mit einem Wickelkern 17 und Flanschen 18. Der Wickelkern enthält eine durchgehende Bohrung 19, die bei 20 an beiden Enden konisch erweitert ist. Die Bohrung 19, 20 hat die gleiche Innenkontur wie die aus den Wänden 6, 7 uzw. 11, 12 bestehenden Naben bei den Spulen nach den Fig. 1 und 2. Auch der Außendurchmesser des Wickelkernes 17 sowie der Innenabstand zwischen den Flanschen 18 und die Außenabmessungen stimmen mit den Spulen nach den Fig. 1 und 2 überein.

Durch die Verwendung von Strukturschaum ist es möglich geworden, die Spule wesentlich einfacher zu gestalten, nämlich massiv, da es nicht nötig ist, Versteifungsrippen anzubringen. Die Spule kann deshalb auch aus einem einzigen Stück hergestellt werden. Die Herstellung ist dadurch sehr wesentlich verbilligt, besonders deshalb, weil das nachträgliche Verkleben einzelner

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Teile miteinander vermieden wird. Hierdurch wez'den auch Herstellungsfehler, die beim Verkleben leicht entstehen können, von vorneherein vermieden. Die Verwendung von Strukturschaum führt auch bei einer massiven Spule sowohl in den Planschen als auch im Wickelkern zu einer porösen Mittelschicht 21 und dichten AußenscMchten 22. Die Dicke der Außenschichten 22 ist nur wenig von der Gesamtdicke der Wand abhängig. Diese Eigenschaft von Strukturschaum gestattet es, erst bei verhältnismäßig geringem Aufwand an Kunststoff die Spule massiv auszubilden.

Claims

"■■■ ■■·" ' ■ Schutzansprüche;

1. Spule aus Kunststoff mit einem Wickelkern und mit dem Wickelkern verbundener Flanschen, die den Wickelraum in axialer Richtung begrenzen, wobei die Spulenflansche durch eine aus Kunstschaum bestehende Füllung versteift sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Innen&eite eines jeden Flansches (3) durch eine

an den Wickelkern (4; angespritzte Wand (5) aus Kunststoff gebildet ist und daß an der Außenseite der Flanschwände (5) jell weils ein Versteifun^sring (3; 3⁵) aus Strukturschaum anliegt,

2. Spule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, drß jede die Innenseite eines Flansches bildende Wand (5) einen nach außen abgebogenen, vorzugsweise im wesentlichen zylindrischen Rand (9) aufweist.

3. Spule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede die Innenseite eines Flansches bildende Wand gegenüber den Enden des Wickelkernes (4) versetzt ist, voizugsweise um d_e gleiche axiale Erstreckung wie der abgebogene Rand (9).

4. Spule nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Versteifungsring (3; 3^f) am Kern (4), an der Wand (5) und am abgebogenen Rand (9) der Wand (5) anliegt.

5. Spule nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß jeder Versteifungsring durch Einsprengen zwischen den Kern und£en abgebogenen Rand der Wand gehalten ist.

6. Spule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Versteifungsring (3) durch Verklebung oder Verschweißung mit der Spule verbunden ist.

7. Spule nach den Ansprüchen 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Versteifungsring axiale Entlüftungadurchbrüche c^..T-weist.

8. Spule nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Versteifungsring (3¹) an die Spule angespritzt ist.

9. Spule nach, einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Versteifungsring (3; 3^f) massiv ist.

10. Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Versteif»ingsring Rippen aufvieiet.

11. Spule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, claß jeder Versteifungsring (3; 3¹) an seiner Außenseite eben und glatt ist und mit den axialen Enden des Wickel-

kernes (4) in einer Ebene liegt.

12. Spule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff eines jeden Versteifungsringes (3; 3') mit einer das Spulgut kennzeichnenden Farbe eingefärbt ist.

13. Spule aus Kunststoff mit einem Wickelkern und mit dem Wiekel- g kern verbundenen Planschen, die den Wickelkern in axialer Richtung begrenzen, wobei Spulenkern und Spulenflansch Kunststoffechaum enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Spule aus Strukturschaum gespritzt ist (Fig. 3).

14. Spule nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Spule aus einem einzigen zusammenhängenden Spritzteil besteht.

15. Spule nach einem der Ansprüche 13 und 14, dadurch gekenn zeichnet, daß die Spulenflansche (18) und der eine zentrale Boh-

' rung (19) umgebende Teil des Wickelkernes (17) abgesehen von Schaumporen frei von Hohlräumen sind.