NO310088B1 - Anordning for sammenföyning av to elementer - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning som særlig er beregnet for sammenføyning av stenger av et komposittmateriale basert på en polymeriserbar harpiks og armeringsfibre.

Nærmere bestemt angår oppfinnelsen en anordning for sammenføyning av et første og andre element som har sylindriske endepartier og hvert innbefatter et første parti av et komposittmateriale og et andre parti som er koaksialt anordnet i det første parti og rager ut fra dette, omfattende en metallhylse med et første rør-formet parti innrettet til å oppta enden av det første element og et andre rørformet parti innrettet til å oppta enden av det andre element.

Anordninger av ovennevnte art er kjent fra GB 2 090 930, GB 2 107 812, US 4 690 435 og US 5 184 682.

Oppfinnelsen tar særlig sikte på å komme frem til en sammenføynings-anordning av enkel konstruksjon og fremstilling og med lite plasskrevende omfang.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved en anordning av den innledningsvis angitte art, ved at det første og andre rørformete parti innledningsvis har innervegger som danner et antall aksialt forløpende, motsatte, avkortete, kjegleflater som møtes ved ringformete kanter som danner ringformete egger. Fordelaktige utfø-ringsformer av anordningen er angitt i de etterfølgende krav.

Oppfinnelsen vil bli bedre forstått og dens fordeler fremtre klarere ut fra føl-gende beskrivelse av for oppfinnelsesomfanget ikke begrensende eksempler, vist på vedlagte figurer, hvor: Figur 1 i snitt viser en utføringsform av en sammenføyningsanordning ifølge oppfinnelsen, før krymping.

Figur 2 i snitt viser en sammenføyningsanordning etter krymping.

Figur 3 i snitt viser krympingsmidlenes funksjonsprinsipp.

Figur 4 viser en variant av sammenføyningsmidlene som anvendes ved sammenkoplingen av to komposittstang-ender.

På figur 1 er en rørhylse 3 med fortrinnsvis sylindrisk ytterform anbrakt rundt en ende av en stang 1 av komposittmateriale.

Foreliggende oppfinnelse er ikke begrenset til en enkelt sammensetning av komposittmateriale, men den er imidlertid spesielt tilpasset et komposittmateriale bestående av krysskoplingsbar, herde- eller termoplast-harpiks som er armert med fiber, f.eks. glass-, karbon- eller polyaramidfiber.

Overflaten til hylsens 1 innvendige boring er slik maskineri at overflatekon-turen i snitt oppviser en bølgelinje. Den minste passasjen 6 til disse bølger må være slik at enden av stangen 1 kan innskyves i den.

I den i figur 1 viste utføringsform er den innvendige overflate i hylseboringen maskineri i en rekke identiske, avkortete kjegler som er forbundet med hverandre ved hver motsvarende endeflate, dvs konturen til den innvendige overflate er en brutt linje hvis toppunkter 5 tilsvarer de store endeflater og forsenkningene 6 til de avkortete kjeglers små endeflater. Den halve vinkel ved toppunktet kan ligge mellom ca. 3 og 10 grader.

I figur 1 er hylsen forbundet med en gjenge 4 som muliggjør mekanisk til-kobling til f.eks. et måle- eller betjeningsverktøy, en annen kobling, en ramme, en belastningsstav eller et rør. Dersom komposittstangen omfatter en (elektrisk, op-tisk eller fluid-) ledning 2, er en boring 7 innrettet for gjennomføring av ledningen, slik at den kan tilkobles. Selvsagt kan foreliggende oppfinnelse tenkes med hvil-ken som helst annen koblingsinnretning hvis hensikt er den samme som for gjen-gen 4.

Figur 2 viser hylsen 3 fast forbundet med enden av stangen 1 som følge av den plastiske deformasjon eller krymping av hylsen på stangen. Minskingen av hylsens ytterdiameter muliggjør en permanent fastklemming av hylsen på stangen. Fasongen til boringens innvendige overflate er innrettet til, etter den plastiske deformasjon, å gi en tilstrekkelig kontaktflate til å motstå spenninger i lengderetnin-gen, strekk- såvel som trykkspenninger, eller vridningsspenninger som kan påfø-res stangen via hylsen og vice versa. Dessuten må klemspenningene på stangen, som følge av krympingen, ikke skade kohesjonen til komposittmaterialet, og spesielt ikke brekke armeringsfibrene. Den brutte konturlinje i figur 1 eller 2 er én av de foretrukne utføringsformer blandt andre mulige utføringsformer ifølge foreliggende oppfinnelse.

For å forbedre hylsens faste krympeforbindelse med stangen 1, kan rommet mellom stangen 1 og hylsens innvendige overflate, før krymping, fylles med et krysskoplingsbart eller ikke krysskoplingsbart stoff, som bl.a. har til oppgave å øke friksjonskoeffisienten mellom stangen og hylsen eller å tilveiebringe klebrighet. En harpiks av stort sett samme sammensetning som komposittstangens foretrekkes brukt som et slikt stoff. En ladning kan også blandes med dette stoff i form av partikler, f.eks. glasskuler. Fig. 3 viser i snitt et prinsipp for krymping av hylsen 3 på stangen 1. En rekke bakker 8 er anordnet rundt hylsens omkrets. Et hydraulisk sylindersystem (ikke vist) virker på hver bakke med en sentripetalkraft i retning av pilen med henvisningstallet 9. Dersom lengden av bakkene er mindre enn lengden av hylsen, gjentas krympeoperasjonen etter at bakkene er translasjons-forskjøvet over hylsens lengde. Figur 4 viser en anvendelse av sammenføyningsanordningen ifølge oppfinnelsen, til å forbinde to langstrakte elementer 1 og 1' av et komposittmateriale. Sammenføyningsinnretningen 10 omfatter to hylser 3 og 3' som er krympet på hver av stengenes 1 og 1' ender. Dersom stengene innbefatter ledninger 2 og 2', sammenkobles de to ledninger 2 og 2' ved hjelp av en koblingsinnretning 11. En åpning 12 kan anvendes til å skaffe adgang til det innvendige rom mellom stengene og hylsenes innside.

Monteringsoperasjonen kan utføres som følger:

- Elementet 10 inntrees på en av stengene 1 eller 1',

- Ledningene 2 og 2' sammenkobles ved hjelp av koblings-innretningen 11, - Elementet 10 forskyves i forhold til stengenes 1 og 1' to ender, slik at hylsene 3 og 3' er beliggende rett overfor stengenes ender, - Et fornettbart stoff innføres gjennom åpningen 12 for å bedre hylsenes 3 og 3' kohesjon på stengene 1 og 1',

- Hylsene krympes hvoretter stoffet polymeriseres.

Det skal bemerkes at tilsetting av et fornettbart stoff er en valgfri operasjon som ikke er nødvendig for foreliggende oppfinnelse.

Den derved oppnådde forbindelse oppviser særlig følgende egenskaper:

- lar seg hurtig opprette,

- enkle deler og verktøy,

- koblingens utvendige diameter reduseres og er tilstrekkelig nær stangens utvendige diameter, - lengden av koblingen reduseres og optimeres. Således avhenger lengden av krympehylsen på den ønskete motstand for koblingen. Dersom hylsens forankringsmotstand på stangen, for en gitt anvendelse, kan begrenses, kan hylsens lengde reduseres, - sammenføyningsmidlenes motstand mot langsgående, tosidige belastnin-ger, strekk og/eller trykk,

- motstand mot dreiemoment.

PRØVE

En hylse er fremskaffet for å krympes på en 16 mm diameter komposittstang med en egen-strekkfasthet på ca. 101.

Hylsen er fremstilt av et rør av bløtt stål XC 48 (flytegrense ca. 350 MPa og bruddfasthet ca. 650 MPa i normaltilstand). Hylsens ytterdiameter er 23 mm før krymping. Innerdiameteren, som bærer henvisningstallet 6 (figur 1) er 16,2 mm, og diameteren betegnet med henvisningstallet 5 er 18,2 mm. Høyden av hver av-kortet kjegle H er 10 mm. Hylsens innvendige bølgeflate, som består av seks avkortete kjegler, har således en lengde på 60 mm.

Et fornettbart stoff av epoksytypen med herder, f.eks. Epikote 828 LM fremstilt av selskapet SHELL, blandet med en herder TMHMDA fremstilt av selskapet HULS (RFA), plasseres mellom stangen og bølgeflaten. Glasskuler hvis gjen-nomsnittsstørrelse er ca. 100 um tilsettes stoffet.

Etter krymping er hylsens ytterdiameter ca. 22,3 mm.

Strekkfester utført på en slik hylse som er krympet på en komposittstang har vist en forankringsmotstand hos hylsen på minst 81.

Claims (5)

1. Anordning for sammenføyning av et første og andre element (1, 1') som har sylindriske endepartier og hvert innbefatter et første parti av et komposittmateriale og et andre parti som er koaksialt anordnet i det første parti og rager ut fra dette, omfattende en metallhylse (3) med et første rørformet parti innrettet til å oppta enden av det første element (1) og et andre rørformet parti innrettet til å oppta enden av det andre element (1'), karakterisert ved at det første og andre rør-formete parti innledningsvis har innervegger som danner et antall aksialt forløpen-de, motsatte, avkortete, kjegleflater som møtes ved ringformete kanter som danner ringformete egger.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at hylsens innerflate omfatter minst tre par avkortete kjegleflater som er forbundet med hverandre ved de store endeflater, idet de små endeflater har stort sett samme diameter som elementets ende, og at kjeglenes halve toppvinkel er i området mellom 3 og 10 grader.

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den omfatter et polymeriserbart stoff mellom enden av elementet og hylsen.

4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at stoffet er en harpiks av stort sett samme sammensetning som elementets sammensetning.

5. Anordning ifølge krav 3 eller 4, karakterisert ved at stoffet omfatter faste partikler, f.eks. glasskuler.