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Verfahren und Vorrichtung zum Bandagieren von Körpern mittels unter
Spannung herumgewickelter Drähte oder Teile Es ist bekannt, zylindrische Körper,
wie z. B. Kanonen oder Röhren und Behälter aus Holz, Gußeisen oder Beton mittels
unter Spannung herumgewickelter Drähte oder Seile zu bandagieren. Zur Ausführung
dieses Verfahrens läßt man in der Regel den zu bandagierenden Körper sich um seine
Achse drehen und wickelt dabei auf ihm den Draht nach einer schwach ansteigenden
Schraubenlinie auf, indem man gleichzeitig auf den Draht einen der zu erzielenden
Spannung entsprechenden Zug ausübt, den man durch den Draht wirkende Bremsmittel
aufrechterhält.
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Dieses Verfahren weist zahlreiche Übelstände auf, von dunen die l@auptsächlicl@cu
darin bestehen, i. daß man einen dem Produkt aus dem aufgewendeten Zug und der Länge
der Bandage gleichen Energiebetrag aufbringen und in einer Bremse sich verzehren
lassen muß und diese Bremse dabei außerdem eine genau gleichbleibende und daher
schwierig zu verwirklichende Haltekraft zu liefern hat; a. daß man auf den zu bandagierenden
Körper einen der Spannung im Draht gleichen Zug ausübt und infolgedessen erhebliche
Biegungen und Verdrehungen in diesem Körper hervorgerufen werden; 3. daß in einem
gegebenen Zeitpunkt die Bandagierungswirkung an dem mit dem Draht bereits umwickelten
Teil des Zylinderkörpers vollständig erreicht
ist, während sie an
dem übrigen Teil des Körpers Null ist, wodurch sich sehr schädliche zusätzliche
Beanspruchungen ergeben.
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Alle diese Nachteile sind derart schwerwiegend, daß man bei dar Herstellung
von bestimmten Röhren, insbesondere von Röhren aus Schleuderbeton, auf das starke
mechanische Spannen der Stahldrähte überhaupt verzichtet und das Bandagieren unter
schwachem Anspannen des vorher erhitzten Umwickelungsdrahtes bewirkt, obwohl mit
diesem Verfahren Schwierigkeiten und Übelstände verbunden sind, von denen die ziemlich
enge Begrenzung der in dem Stahldraht hervorgerufenen spezifischen Spannungsbeanspruchungen
besonders ungünstig ist.
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Alle diese Schwierigkeiten und Nachteile werden nun durch das Verfahren
nach der Erfindung in einfacher Weise behoben. Erfindungsgemäß wird erreicht, i.
daß der zur Erzielung der Spannung im Bandagierungsdraht erforderliche Energiebetrag
theoretisch auf das Produkt aus dem ausgeübten Zug und der Verlängerung des Drahtes
beschränkt bleibt und daher gegenüber dem bisher üblichen Verfahren im Verhältnis
der Drahtverlängerung zur Drahtlänge, z. ß. bei einem mit ioo kg gespannten Stahldraht
im Verhältnis von 200 zu i verringert wird; 2. daß auf den zu bandagierenden Körper
keine andere Beanspruchung als die durch die Bandagierung beabsichtigte Kraftwirkung
ausgeübt wird und somit jede Biegung oder Verdrehung vermieden ist, 3. daß die Erzeugung
der Bandagierungskraftwirkung, wenn nötig, auch beliebig schrittweise durchgeführt
und der Druckunterschied zwischen zwei aufeinanderfolgenden Teilen des zu bandagierenden
Körpers in jedem gewünschten Ausmaß verringert werden kann, 4. daß der Draht bis
zu seiner Elastizitätsgrenze, so hoch auch diese ist,- gespannt werden und sogar
eine beliebig große bleibende Formänderung erfahren kann.
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Diese Vorteile werden nach der Erfindung beim Bandagieren von Körpern
mittels schraubenförmig herumgewickelter, unter Spannung gesetzter Drähte dadurch
erzielt, daß der Draht zunächst ohne Spannung oder mit geringer Spannung um den
zu bandagierenden Körper gelegt und vor Befestigung seiner Enden an dem Körper tangential
etwa an der gleichen Mantellinie ab- und auflaufend über eine ihn spannende Schleife
geführt wird, worauf durch Drehung des zu bandagierenden Körpers gegenüber der Schleife
oder umgekehrt die dabei die Schleife durchlaufenden Windungen des Drahtes gespannt
werden. Die gespannte Schleife kann dabei mehrmals längs der Bandage hin und her
geführt und die ihr erteilte Spannung vor jedem Durchgang schrittweise erhöht werden.
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Die Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens kann erfindungsgemäß
zwei oder mehr in die Schleife eingreifende Führungs- und Spannrollen aufweisen,
die über eine Druckvorrichtung gegeneinander abgestützt und längs des zu bandagierenden
Körpers verschiebbar sind. Ferner kann diese Vorrichtung so ausgebildet sein, daß
der zu bandagierende Körper eine Drehung um seine Achse und die Spannrollen mit
ihrer Druckvorrichtung eine Bewegung parallel zu dieser Achse ausführen können.
Die Spannrollen mit ihrer Druckvorrichtung können dabei mittels Stützrollen oder
ähnlicher Mittel auf der Wandung des feststehenden, zu bandagierenden Körpers in
der Richtung der Bandagendrähte verschiebbar sein.
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Die Zeichnung veranschaulicht beispielsweise mehrere Ausführungen
von Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung und läßt auch
dieses näher im einzelnen erkennen. Abb. i läßt in Stirnansicht und Abb. 2 in Seitenansicht
eine erste Bauart einer erfindungsgemäß ausgebildeten Bandagierungsvorrichtung erkennen.
Abb. i ist in der Richtung des Pfeiles F1 der Abb. 2 und diese in der Richtung des
Pfeiles F2 der Abb. i gesehen, während Abb. 3 eine in der Pfeilrichtung F.; der
Abb. 2 gesehene Stirnansicht ist. Abb. 4 zeigt im Aclisschnitt die Lagerung des
zu bandagierenden Körpers bei der Vorrichtung nach Abb. i bis 3. Abb. 5 gibt im
Schnitt eine Vorrichtung zur behelfsmäßigen Verankerung der Bandage an dem damit
zu versehenden Körper wieder. .1b1>. 6, urid 8 veranschaulichen in Stirnansicht
drei abgeänderte Ausführungsformen der Bandagierungsvorrichtung nach der Erfindung,
und Abb. g ist eine Draufsicht zu Abb. 8 ohne Darstellung des zu bandagierenden
Körpers. Abb. r0 zeigt in Stirnansicht eine für größere zylindrische Körper, w,ie
z. B. Behälter besonders geeignete Bandagenspannvorrichtung.
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Gemäß Abb. i bis 3 wird beispielsweise ein Eisenbetonrolir i durch
L inwicklung finit einem Stahldraht 2 bandagiert. Dieses zylindri,che Rohr i ist
waagerecht gelagert, so daß es sich um seine Achse drehen kann. Zu diesem Zweck
kann an den beiden Enden des Rohres i, wie Abb. i Und .l näher erkennen lassen,
je eine Nabe ja mit z. B. <frei radialen Trinen ib vorgesehen sein, deren äußere
Enden Schrauben i-' tragen, durch welche an der liinenw2iudiine des Rohres i Keile
id aus Metall oder aus Kautschuk und Metall zwecks Zentrierung des Rohres zur gemeinsamen
Achse der beiden Naben festgekleinint werden können. Jede Nabe ja sitzt auf einem
1\-ellellstunlpf je vorzugsweise unter Vermittlung eines Kugelgelenks if, (las,
einen etwaigen Fehler in der Deckung der Achsen der in festen Lagern i8 geführten
Wellenstumpfe je sich selbsttätig auszugleichen gestattet. Das Ende der Bandage,
die durch den z. B. von einer Sliule 3 abgewickelten Draht 2 gebildet wird, wird
zuerst ini Punkt A an dem einen Ende der Wandung des Rohres i befestigt, und dann
wird der Draht 2 um das Rohr i, während dieses um seine Achse gedreht wird, nach
einer Schraubenlinie herumgewickelt. Bei diesem Wickelvorgang wird die Drahtspule
3 längs ihrer Achse verschoben, damit sie der fortschreitenden schraubenlinigen
Aufwicklung des Drahtes an dem Rohr folgt. Dieses Umwickeln eines Rollres mit einem
Bandagierungsdraht ist im übrigen wohlbekannt und bedarf daher keiner weiteren Erläuterung.
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Die Bandage wird auf diese Weise ohne Spannung oder mit einer kleinen,
leicht durch eine geringe Bremsung der Abwicklung der Spule 3 erzielbaren Spannung
auf dem Rohr i aufgewickelt. Wenn man bei diesem Aufwickeln an dem dem Punkt A gegenüberliegenden
Ende des Rohres i angelangt ist, wird der Draht 2 zwischen der Spule 3 und dem Rohr
i abgeschnitten und die Bandage im Punkt B an der Rohrwandung
befestigt.
Bevor inan aber diese Befestigung vornimmt, fülii-t inan das freie Ende der Bandage
über zwei in der gleichen . Ebene senkrecht zur Rohrachse liegende Rollen .1 und
5, so daß im Punkt C zwischen den Rollen und nahe der Wandung des Rohres eine Kreuzung
des Drahtes auftritt. Erst nach Bildung der auf diese «eise entstehenden Schleife
im Draht 2 wird dieser firn Punkt B aih der Rohrwandung befestigt.
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Die Verankerung des Drahtes 2 im Punkt B kann hinreichend fest sein,
um für sich allein dem stärksten dann auf den Draht ausgeübten Zug unter Berücksichtigung
der zwischen Draht und Rohr längs des Bogen, C-B auftretenden Reibung zu widerstehen.
Dieser Bogen C'-B kann Null sein, wenn man der Verankcrung des I)r;ilhtes im Punkt
B eine genügende Widerstan(lsfäh igkeit geben kann oder will, und andernfalls ]nacht
rnan den Bogen C-B so groß, daß die auf die Verankerung hin Punkt B ausgeübte Kraftwirkung
ein beliebig kleiner Teil cler im Dralit zu erzeugenden Spannung ist.
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Die Scheiben 4 und 5 sind an einem Träger 8 so gelagert, daß sie sich
unter der Einwirkung einer auf den Draht 2 auszuübenden doppelten Zugbeanspruchung
voneinander entfernen können. Zu diesem Zweck ist, wie Abb. i und 3 zeigen, die
Achse 6 der Scheibe 4 in eirein Eiigel 01 gelagert, der finit dem Zylinder 7 einer
hydranlisclien Druckvorrichtung verbunden ist, dessen Adi,c in (ler Zeichnungsebene
liegt und der an dein Tr;igcr N @iiigeliraclit ist, während die Achse 9 der Sciicilw
j9 in einem Bügel io geführt ist, der an der Stange (lcs ini Z@#lin(ler 7 verschiebbaren
Kolbens befestigt ist. 1)er Träger 8 ist finit Rädern ii versehen, so dal3 er parallel
zier :lclise (les Rohres i verschoben werden kann.
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Wenn nian Druckflüssigkeit in den Zylinder 7 einführt, übt sie mittels
des von ]ihr beaufschlagten Kolbens auf die Achsen der Scheiben 4, 5 eine bestimmte
Kraftwirkung = %' aus, welche diese Achsen voneinander zti entfernen sticht, so
daß die über die Scheiben verlaufende 1)i-:tlitsclileife eine Spannung T erfährt.
An (lern Rohr i erhält der Bandagendraht 2 in der Nähe des hrctizungs1)unktes C
eine Spannung T, die von dein Punkt C nach (lein Punkt B einerseits und nach (lein
Punkt B' anderseits durch Reibungswirkung nach dein bekannten Exponentialgesetz
abnimmt. Wenn inan aber das Rohr i durch Einwirkung auf seine drelibarcn Tragarme
ib oder durch Antreiben der Scheibe 4 oder 5 in Umlauf versetzt, hebt man die Reibung
nacheinander bei allen Teilen des um das Rohr gewickelten Drahtes auf. Dabei kommt
der Kreuzungspinikt C in Aufeinanderfolge mit allen Punkten des Drahtes zwischen
dessen beiden Enden A und B zur Deckung, und der verschiebbare Träger 8 rollt parallel
zur Rohnhchse von (lern einen zurr andern Rohrende.
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Wenn (ler Kreuzungspunkt C im Punkt A oder in einer gewissen Entfernung
davon, deren Einhaltung sich zur Erzielung eines die Spannung durch Reibung bei
nicht genügend widerstandsfähiger Drahtverankerung im Punkt A aufnehmenden Drahtbogens
empfiehlt, angelangt ist, ist der Draht 2 auf seiner ganzen Länge, :uhl3er gegebenenfalls
;in den beiden kleinen Endbogen, auf eine Spannung gebracht, die der Hälfte der
auf die Achsen der Scheiben 4, 5 ausgeübten Kraftwirkung gleich ist. Während seines
Ganges über die Scheiben 4 und 5 bei der Drehung des Rohres i verlängert sich der
Draht 2 elastisch und der Anfangshub der Druckvorrichtung 7 nimmt um die Hälfte
dieser Verlängerung zu, während der Druck in dieser Vorrichtung dabei natürlich
gleichbleibend gehalten wird.
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Bei diesem Bandagierungsvorgang ist, wie ersichtlich, der aufzuwendende
Energiebetrag, abgesehen von der leicht durch geeignete mechanische Anordnung auf
ein Mindestmaß herabsetzbaren Reibung der Achsen, gleich dem Produkt aus der Gesamtverlängerung
des Drahtes und dem auf diesen ausgeübten Zug. Ferner ist das Rohr, außer der Bandagierungsbeanspruchung,
einzig nur dem winzigen Drehmoment ausgesetzt, das sich aus dem Nichtzusammenfallen
der Spannungen ergibt, die auf die im Punkt C sich kret:-zenden Dralitstücke.wirken,
und dieses Drehmoment ist lediglich ein ganz kleiner Bruchteil des Biegungsmomentes,
das sonst, wenn man in bisher üblicher Weise den gespannten Draht um das Rohr wickelt,
auf dieses ausgeübt wird. Weiterhin ist auch das Auftreten eine; Verdrehungsmomentes
vollkommen vermieden.
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Man kann als Spannungswert entweder die endgültige Spannung T oder
irgendeinen beliebig großen oder kleinen Bruchteil T/n wählen. In dem letzten Fall
wird man zunächst die Gesamtheit des Drahtes auf dem Wege vorn Punkt B nach dein
Punkt A auf die Spannung T/-n bringen und nach Erreichen de; Punktes A die
Spannung auf den Wert 2 Tjn erhöhen sowie den Weg vom Punkt A nach lern Punkt B
durchlaufen und so weiter vorgehen.
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Bei diesem Verfahren ergibt sich der Vorteil, daß man, wenn inan in
die Nähe eines der Enden des Rohres, beispielsweise des Endes A gelangt, ist, den
Draht 2 behelfsmäßig an der Rohrwandung in einem gemäß Abb. 3 bezüglich des Kreuzungspunktes
C der Schleife dein Punkt A gegenüberliegenden Punkt 1) verankern kann, und diese
Hilfsverankerung, welche die dein davorliegenden Drahtstück erteilte Spannung aufnimmt,
gestattet die Rückführung des Kolbens der Druckvorrichtung 7 mit der mit diesem
verbundenen Scheibe 5 in die Ausgangslage. Das schlaffe Stück des Drahtes wird durch
seine Verankerung im Punkt A gestrafft, und man kann dann die Verankerung im Punkt
D beseitigen sowie weiterhin wieder Druck auf den die Scheibe 5 tragenden Kolben
geben und den Weg A-B von neuem durchlaufen.
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Auf diese Weise erhält man den Vorteil, die Druckvorrichtung 7 am
Anfang jeder Teilanspannung des Drahtes in die Nullstellung zurückbringen und infolgedessen
den zur Erzielung der Gesamtspannung T erforderlichen Hub des Kolbens dieser Vorrichtung
auf den jeder Teilanspannung entsprechenden Wert verringern sowie demgemäß die Abmessungen
und die Koten der Druckvorrichtung vermindern zu können. Dieses mehrstufige Bandagieren
ist auch insofern vorteilhaft, als dadurch ein schrittweise erfolgendes Spannen
des Drahtes möglich wird, was Unstimmigkeiten in der Formänderung zwischen den gespannten
und den nicht gespannten Drahtteilen zti vermeiden gestattet.
Die
behelfsmäßigen Verankerungen des Drahtes in den Punkten A, B und
D können beispielsweise nach Abb. 5 durch ein einfaches Festklemmen des Drahtes
2 an dem Rohr i mittels einer Handpresse 2°, die durch eine Druckscheibe 2b auf
den Draht wirkt, oder durch eine hydraulische Presse erreicht werden. Die endgültige
Verankerung in den Punkten A und B nach dem Spannen des Drahtes kann
durch Anknüpfen oder Anlöten des Endes des Drahtes 2 an einem in die Betonmasse
des Rohres i bei dessen Herstellung eingebetteten Draht oder auf irgendeine andere
geeignete Weise bewirkt werden.
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Man kann auf den Achsen 6 und 9 statt je einer Scheibe 4 und 5 auch
deren zwei oder mehr in Parallelanordnung vorsehen und den Draht über diese Scheiben
ähnlich wie das Seil bei einem Flaschenzug laufen lassen, um den Hub des Kolbens
der Druckvorrichtung 7 zu vermindern, deren Kraftwirkung entsprechend zu steigern
ist. Man kann mehrere, z. B. vier Scheiben in der Art der Abb. 6 so anordnen, daß
sich ein virtueller Kreuzungspunkt für die beiden in die Schleife übergehenden Drahtstücke
ergibt. Gemäß Abb. 6 geht zu diesem Zweck der Draht 2 außer über die auch bei der
Einrichtung nach Abb. i bis 3 vorhandenen Scheiben 4, 5, von denen die eine z. B.
die Scheibe 5 zum Spannen des Drahtes von der anderen entfernt werden kann, auch
noch über zwei weitere Scheiben 4' und 5', die zwischen dem Rohr und den Scheiben
4, 5 liegen.
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Die Druckvorrichtung 7 kann, wie Abb. 7 zeigt, mit ihrer Zylinder-
und Kolbenachse statt quer zu einem Rohrdurchmesser auch in der Richtung eines Durchmessers
des Rohres angeordnet sein, was mit Hilfe von drei Scheiben 14, 15 und 16 erreicht
wird, die zur Schleifenbildung im Draht dienen und von denen zwei, z. B. die Scheiben
14, 15, mittels der Achsen 12 und 13 an dem fahrbaren Träger 8 gelagert sind, während
die dritte Scheibe 16 in dem mit dem Kolben der Druckvorrichtung verbundenen Bügel
io drehbar und mit diesem in senkrechter Richtung verschiebbar ist.
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Die Einrichtung nach Abb. 7 arbeitet im übrigen in genau der gleichen
Weise wie die Einrichtung nach Abb. i bis 4.
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Man kann die Druckvorrichtung auch gemäß Abb. 8 und 9 parallel zur
Achse des Rohres vorsehen. Die Drahtschleife verläuft dabei von dem an der Wandung
des Rohres gelegenen Kreuzungspunkt C aus über die mittels der Zapfen i9 und 2o
auf dem fahrbaren Träger 21 gelagerten Scheiben 17 und 18, die durch den Bügel 23
mit dem verschiebbaren Kolben der Druckvorrichrichtung 24 verbundene, parallel zur
Rohrachse verstellbare Scheibe 22, die in dem feststehenden Lagerbrett 27 mittels
ihrer Achse 26 drehbare Scheibe 25 und die mit Hilfe des Zapfens 29 am fahrbaren
Träger 21 gelagerte Scheibe 28 zum Punkt C zurück.
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Der fahrbare Scheibenträger 21 ist parallel zur Achse des Rohres verschiebbar,
indem er mittels der Räder 3o auf zwei zu dieser Achse parallelen Schienen 31 laufen
kann. Die Achse der Scheiben 22 und 25 liegen außerhalb der Enden des Rohres und
in einer die Rohrlänge überschreitenden gegenseitigen Entfernung. Die Drehung des
Rohres und die Verschiebung des fahrbaren Scheibenträgers 21 kann durch Antrieb
der Scheibe 25 z. B. mit Hilfe eines auf der Scheibenachse 26 sitzenden Schraubenrades
33 und einer damit kämmenden endlosen Schnecke 32 erfolgen.
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Für das Bandagieren von großen Körpern, die man wie z. B. Behälter
aus Eisenbeton wegen ihrer beträchtlichen Masse nicht oder nur schwer verschieben
oder in Umdrehung versetzen kann, wird nach Abb. io die aus den Drahtführungsscheiben
und dem Druckzylinder mit Kolben bestehende Vorrichtung so ausgebildet, daß sie
an der Wandung des zu bandagierenden Körpers entlang bewegt werden kann. Zu diesem
Zweck ist der Träger 8 der zur Schleifenbildung dienenden Scheiben 4 und 5 mit Rollen
34 versehen, mittels deren er auf der Wandung des zu bandagierenden Behälters aufruht
und verschiebbar ist. Zum Spannen des Drahtes beginnt man mii= diesem fahrbaren
Scheibenträger 8 am unteren Ende des Behälters und führt den Träger um den Behälter,
indem man der Bandage folgt, bis zum oberen Behälterrand herum. Wenn die Gesamtspannung
durch aufeinanderfolgende Teilanspannungen des Drahtes erreicht werden soll, arbeitet
man nach dem beschriebenen mehrstufigen Verfahren, indem man den fahrbaren Scheibenträger
mehrmals längs der Bandage hin und her führt.
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Die Erfindung kann natürlich im einzelnen auch in einer von den Beispielen
der Zeichnung abweichenden Weise verwirklicht werden. Insbesondere kann man an Stelle
einer nach einer einzigen Schraubenlinie geringer Steigung gewickelten Drahtbewehrung
auch aus mehreren Dralitsclirauben bestehende Bandagen nach der Erfindung ausführen
und spannen und dabei Schraubenlinien von ganz verschiedener und selbst von einem
zum anderen Punkt des zu bewehrenden Körpers veränderlicher Steigung je nach der
Art der auf die Drähte ausgeübten Beanspruchungen vorsehen. Auch ist die Erfindung
bei Körpern mit verschiedenen Zylinderformen, z. B. auch bei Ringkörpern mit Kreisquerschnitt
oder auch bei aus mehreren Zylinderteilen mit unterschiedlichen Achsen zusammengesetzten
Körpern, mit Vorteil verwendbar.