DE9306406U1 - Device for producing fiber-reinforced, rotationally symmetrical winding bodies - Google Patents
Device for producing fiber-reinforced, rotationally symmetrical winding bodiesInfo
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Description
Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen faserverstärkter, rotationssymmetrischer Wickelkörper gemäß dem Oberbegriff von Schutzanspruch 1.The innovation relates to a device for producing fiber-reinforced, rotationally symmetrical winding bodies according to the preamble of claim 1.
Eine gattungsgeitiäße Vorrichtung zum Wickeln von Faserverbundhohlkörpern wie z. B. Rotoren für Zentrifugen ist aus der DE-30 29 890 C2 bekannt. Dabei treten mit zunehmender Länge der Wickeldorne entsprechende Dorndurchbiegungen auf. Hierdurch wird während des Wickelvorganges ein Durchwalken des Faser-Harz-Verbundes verursacht und dadurch eine unerwünschte DeIaminationsneigung der einzelnen Verbundschichten hervorgerufen. Dieser Effekt ist insbesondere bei dünnen und langen Wickeldornen von größerer Bedeutung, da hier naturgemäß eine große Dorndurchbiegung auftritt. Zur Verminderung dieser Durchbiegung kann man mechanisch oder hydraulisch wirkende Dornaxialspannvorrichtungen einsetzen. Die hiermit aufzubringenden Axialkräfte sind jedoch erheblich und bedingen, als Reaktionskraft auf die Dornantriebsseite wirkend, eine entsprechend aufwendige Gestaltung des Dornantriebs.A generic device for winding fiber composite hollow bodies, such as rotors for centrifuges, is known from DE-30 29 890 C2. As the length of the winding mandrel increases, corresponding mandrel deflections occur. This causes the fiber-resin composite to flex during the winding process, thereby causing an undesirable tendency for delamination of the individual composite layers. This effect is particularly important with thin and long winding mandrels, since large mandrel deflections naturally occur here. To reduce this deflection, mechanically or hydraulically acting mandrel axial clamping devices can be used. However, the axial forces that have to be applied with this are considerable and, acting as a reaction force on the mandrel drive side, require a correspondingly complex design of the mandrel drive.
Die Neuerung hat zur Aufgabe, bei einer Vorrichtung der gattungsgemäßen Art mit einfachen konstruktiven Mitteln und ohne die Ablage der Fasern auf dem Wickeldorn während des Wickelvorganges zu stören die Durchbiegung des Wickeldorns zu vermindern und damit der Delaminationsgefahr der Faser-Verbundschichten entgegenzuwirken.The aim of the innovation is to reduce the deflection of the winding mandrel in a device of the generic type using simple structural means and without disturbing the deposition of the fibers on the winding mandrel during the winding process, and thus to counteract the risk of delamination of the fiber composite layers.
Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen von Anspruch 1 enthaltenen Merkmalen gelöst. Die hierauf bezogenen Unteransprüche beinhalten vorteilhafte konstruktive Ausgestaltungen und Einzelheiten dieser Lösung.This object is achieved with the features contained in the characterizing part of claim 1. The subclaims relating thereto contain advantageous structural embodiments and details of this solution.
Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung wird im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert:An example of the innovation is explained below using the drawings:
Die Figur 1 zeigt schematisch eine Wickelvorrichtung mit den neuerungsgemäßen magnetischen Stützlagern;Figure 1 shows schematically a winding device with the innovative magnetic support bearings;
die Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch den Wickeldorn im Bereich eines magnetischen Stützlagers;Figure 2 shows a cross-section through the winding mandrel in the area of a magnetic support bearing;
die Figur 3 zeigt einen Längsschnitt entlang der Schnittlinie A-A von Figur 2.Figure 3 shows a longitudinal section along the section line A-A of Figure 2.
Gemäß Fig. 1 umfaßt die Vorrichtung zum Herstellen faserverstärkter, rotationssymmetrischer Wickelkörper einen langgestreckten Wickeldorn I1 dessen zapfenförmige Enden 2, 3 in je einem Lager 4, 5 drehbar gelagert sind. Im Anschluß an das Lager 4 befindet sich ein Antriebsaggregat 6, das den Wickeldorn um seine Längsachse in Drehung versetzt. Die Lager 4, 5 und das Antriebsaggregat 6 sind auf einem Ständer 7 montiert. Ferner weist die Vorrichtung einen auf einer Führung 8 parallel zur Längsachse des Wickeldorns 1 verfahrbaren Schlitten 9 auf, der mit einer Faserzuführungseinrichtung 10 ausgestattet ist, mit deren Hilfe die mit einem härtbaren Kunststoff getränkten Fasern oder Faserstränge 11 auf den Wickeldorn 1 gewickelt werden.According to Fig. 1, the device for producing fiber-reinforced, rotationally symmetrical winding bodies comprises an elongated winding mandrel 11 , the pin-shaped ends 2, 3 of which are each rotatably mounted in a bearing 4, 5. Connected to the bearing 4 is a drive unit 6 which causes the winding mandrel to rotate about its longitudinal axis. The bearings 4, 5 and the drive unit 6 are mounted on a stand 7. The device also has a carriage 9 which can be moved on a guide 8 parallel to the longitudinal axis of the winding mandrel 1 and which is equipped with a fiber feed device 10, with the aid of which the fibers or fiber strands 11 impregnated with a hardenable plastic are wound onto the winding mandrel 1.
Wie weiter aus der Fig. 1 zu ersehen ist, sind zwischen den beiden Lagern 4 und 5 zwei als Zwischenlagerung dienende magnetische Stützlager 12a, b und 13a, b vorgesehen, die der Durchbiegung des Wickeldorns 1 entgegenwirken. Die Lagerschalen 12b und 13b sind ebenfalls auf dem Ständer 1 montiert.As can be seen from Fig. 1, two magnetic support bearings 12a, b and 13a, b are provided between the two bearings 4 and 5, which serve as intermediate bearings and counteract the deflection of the winding mandrel 1. The bearing shells 12b and 13b are also mounted on the stand 1.
Gemäß den Figuren 2 und 3 besteht der Wickeldorn an den Stützlagerstellen aus zwei bündig zusammengefügten und durch eine Verschraubung ld, Ie axial gegeneinander verspannten Teilen la und Ib. Das eine Teil Ib besitzt eine periphere Ringkammer Ic, in der sich zu einem Magnetring 12a ergänzende Einzelmagnete 12c mittels einer Klebschicht 14 eingeklebt sind. Nach demAccording to Figures 2 and 3, the winding mandrel at the support bearing points consists of two parts la and Ib that are joined flush and axially braced against each other by a screw connection ld, Ie. One part Ib has a peripheral ring chamber Ic, in which individual magnets 12c that complement each other to form a magnet ring 12a are glued by means of an adhesive layer 14. After the
Einkleben der Einzelmagnete 12c und dem Zusammenspannen der Dornteile la und Ib werden letztere gemeinsam überdreht.After gluing the individual magnets 12c and clamping the mandrel parts la and 1b together, the latter are turned over together.
Unterhalb des Magnetringes 12a ist auf dem Ständer eine 120°- Magnetlagerschale 12b angeordnet, die ebenfalls aus Einzelmagneten 12c zusammengesetzt ist.Below the magnetic ring 12a, a 120° magnetic bearing shell 12b is arranged on the stand, which is also composed of individual magnets 12c.
Zwischen der Magnetlagerschale 12b und dem Wickeldornteil Ib mit dem Magnetring 12a ist ein Spalt 15 belassen, dessen Weite durch Verstellen der Magnetlagerschale 12b einstellbar ist.A gap 15 is left between the magnetic bearing shell 12b and the winding mandrel part 1b with the magnetic ring 12a, the width of which can be adjusted by adjusting the magnetic bearing shell 12b.
Die Einzelelemente 12c bestehen aus hochenergiedichten Magnetwerkstoffen wie Siti2COi7 oder NdFeB (Handelsbezeichnung "Vacomax" bzw. "Vacodym"). Dabei ist die Anordnung der Einzelmagnete so getroffen, daß ihre dem Spalt 15 zugewandten Pole gleichgerichtet sind. Für die Lagerschale können auch Elektromagnete mit getrennt eingespeisten und regelbaren Erregerströmen vorgesehen werden, wie dies z. B. in der DE-32 12 834 C2 für eine Durchbiegungswalze mit magnetischer Durchbiegungskompensation beschrieben ist.The individual elements 12c consist of high-energy-density magnetic materials such as Siti2COi7 or NdFeB (trade name "Vacomax" or "Vacodym"). The arrangement of the individual magnets is such that their poles facing the gap 15 are aligned. Electromagnets with separately fed and adjustable excitation currents can also be provided for the bearing shell, as is described, for example, in DE-32 12 834 C2 for a deflection roller with magnetic deflection compensation.
Bei Wickeldornen von mehreren Meter Länge und Durchmessern von z. B. 50 bis 100 mm kann die Durchbiegung mehrere Millimeter betragen. Die Anzahl der anzuordnenden Stützlager richtet sich daher nach der im Einzelfall zulässigen maximalen Durchbiegung und den magnetischen Kompensationskräften. Der Winkel &agr;, mit dem die Lagerschalen 12b, 13b den Wickeldorn 1 an den Stützstellen umschließen, richtet sich ebenfalls nach der benötigten Magnetlagerkraft und der eingestellten Weite des Spaltes 15 und beträgt vorzugsweise bis zu 120°.For winding mandrels several meters long and with diameters of 50 to 100 mm, for example, the deflection can be several millimeters. The number of support bearings to be arranged therefore depends on the maximum deflection permitted in the individual case and the magnetic compensation forces. The angle α with which the bearing shells 12b, 13b enclose the winding mandrel 1 at the support points also depends on the required magnetic bearing force and the set width of the gap 15 and is preferably up to 120°.
Claims (6)
Priority Applications (3)
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