PL225704B1 - Kompozytowa rura konstrukcyjna - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest kompozytowa rura konstrukcyjna mająca zastosowanie w konstrukcjach elementów maszyn przemysłowych oraz pojazdów mechanicznych, przemyśle okrętowym, oświetleniowym a także w budownictwie.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr PL 196 551 cylinder cienkościenny z tworzywa sztucznego wzmocniony włóknami, wydrążony w środku, zawierający co najmniej jedną warstwę m ającą włókna zorientowane co najmniej w jednym kierunku, przy czym całkowita grubość ściany cylindra z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknami zawarta jest w zakresie od 0,010 do 1 mm. Stosunek całkowitej grubości ściany cylindra do jego średnicy jest < 0,0025 mm.

Znany jest także z japońskiego opisu patentowego nr JP 11278817 cylindryczny profil wzmocniony włóknami węglowymi. Struktura profilu ma odpowiednio dobraną grubość ściany w związku z przeznaczeniem go na cylinder izolujący w urządzeniach wytwarzających pojedyncze kryształy sylikonowe używane w procesie Czochradzkiego.

Znana jest z polskiego opisu patentowego nr PL 293 274 rura kompozytowa charakteryzują się tym, że pomiędzy wewnętrzną powierzchnią rury zewnętrznej a zewnętrzną powierzchnią rury wewnętrznej, posiada rozdzielającą je warstwę drutów.

Znana jest również z polskiego opisu patentowego nr PL 197 634 rura wytłaczana, ze złożonym, z co najmniej trzech warstw korpusem rurowym. Warstwa wewnętrzna i warstwa środkowa składają się z tworzywa polimerowego, przy czym w amorficznych obszarach częściowo krystalicznego tworzywa polimerowego stykającej się z transportowanym medium warstwy wewnętrznej i warstwy środkowej umieszczone są dodatki chroniące przed działaniem agresywnych mediów, zwłaszcza m ediów utleniających i redukujących, zaś w amorficznych obszarach tworzywa polimerowego warstwy środkowej umieszczone są wypełniacze i dodatki, stanowiące substancje barierowe do zmniejszania migracji dodatków z warstwy wewnętrznej do warstwy zewnętrznej rury.

Znana jest z polskiego opisu zgłoszeniowego wynalazku nr P.296340 rura instalacyjna, wytłaczana, wielowarstwowa, tworzywowo-metalowa posiadająca metalową warstwę wzmacniającą wykonaną z aluminium, znajdującą się między rurą wewnętrzną z tworzywa sztucznego i takąż warstwą zewnętrzną. Rura wewnętrzna, warstwa wzmacniająca i warstwa zewnętrzna stanowią razem ścianę o grubości całkowitej mniejszej od grubości ściany rury z tego samego tworzywa, bez warstwy wzmacniającej, przy czym grubość warstwy zewnętrznej z tworzywa sztucznego wynosi mniej więcej jedną czwartą grubości całkowitej ściany rury. Warstwa wzmacniająca ma perforację, przy czym otwory perforacji służą do formowania połączenia między rurą wewnętrzną i warstwą zewnętrzną w ich obrębie i zabezpieczają przed spiętrzaniem się wody w higroskopijnym tworzywie sztucznym rury wewnętrznej, przy metalowej warstwie wzmacniającej.

Celem wynalazku jest opracowanie lekkiej konstrukcji kompozytowej rury konstrukcyjnej o wysokiej wytrzymałości mechanicznej i trwałości eksploatacyjnej.

Istota kompozytowej rury konstrukcyjnej polega na tym, że na powierzchni zewnętrznej rury wewnętrznej znajdują się wzdłużne kanały rozmieszczone regularnie na jej obwodzie, których głęb okość wynosi od /₄ do /₃ grubości ścianki rury wewnętrznej, a warstwę wzmacniającą stanowią taśmy ₁ z włókna węglowego lub aramidowego o grubość wynoszącej /₄ ich szerokości, umieszczone w kanałach rury wewnętrznej.

Dzięki zastosowaniu konstrukcji kompozytowej rury konstrukcyjnej według wynalazku możliwe jest zwiększenie nośności profilu pozwalające na zmniejszenie przekroju lub zwiększenie długości rury przy zachowaniu parametrów użytkowych rur o większych przekrojach. Zastosowanie aluminiowej ścianki zewnętrznej umożliwiło dodatkową stabilizację taśm wzmacniających oraz zapewniło ochronę przed czynnikami zewnętrznymi i poprawiło estetykę całej konstrukcji.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia kompozytową rurę konstrukcyjną w przekroju poprzecznym, fig. 2 - kompozytową rurę konstrukcyjną w przekroju podłużnym.

P r z y k ł a d 1

Kompozytowa rura konstrukcyjna o przekroju kołowym i średnicy 120 mm, grubości ścianki 4 mm oraz długości 6 m posiadała rurę zewnętrzną 1 wykonaną ze stopu aluminium o oznaczeniu firmowym AiMgSi 0,5F19 spełniającą rolę ochronną przed działaniem środowiska zewnętrznego oraz rurę wewnętrzną 2 wykonaną ze stopu aluminium o oznaczeniu firmowym AlMn. Pomiędzy ściankami rur 1 i 2 znajduje się warstwa wzmacniająca konstrukcji w postaci taśm 3 z włókna węglowego,

PL 225 704 B1 przy czym grubość każdej taśmy 3 wynosi /₄ jej szerokości. Taśmy 3 z włókna węglowego zamocowane są na trwale za pomocą kleju epoksydowego we wzdłużnych kanałach 4 rozmieszczonych regularnie na powierzchni zewnętrznej rury wewnętrznej 2. Głębokość wzdłużnych kanałów 4 wynosi /₄ grubości ścianki rury wewnętrznej 2· Kompozytowa rura konstrukcyjna przeznaczona jest do budowy konstrukcji nośnej kładki dla pieszych i rowerzystów łączącej budynek mieszkalny z budynkiem garażowym. Konstrukcja ze względy na swój mały ciężar nie obciąża znacząco istniejącego budynku mieszkalnego i garażowego.

Przykład 2

Kompozytowa rura konstrukcyjna o przekroju kołowym i średnicy 150 mm, grubości ścianki 5 mm oraz długości 4 m posiadała rurę zewnętrzną 1 wykonaną ze stopu aluminium o oznaczeniu firmowym AiMgSi 0,7F27 oraz rurę wewnętrzną 2 wykonaną ze stopu aluminium o oznaczeniu firmowym AiMgSi 0,5F22. Pomiędzy ściankami rur 1 i 2 znajduje się warstwa wzmacniająca konstrukcji w postaci taśm 3 z włókna aramidowego, przy czym grubość każdej taśmy 3 wynosi /₄ jej szerokości.

Taśmy 3 z włókna aramidowego zamocowane są na trwale za pomocą kleju epoksydowego we wzdłużnych kanałach 4 rozmieszczonych regularnie na powierzchni zewnętrznej rury wewnętrznej 2. Głębokość wzdłużnych kanałów 4 wynosi /₃ grubości ścianki rury wewnętrznej 2. Kompozytowa rura konstrukcyjna wykorzystana została, jako maszt jachtu.

Claims (1)

1. Kompozytowa rura konstrukcyjna składająca się z dwóch rur umieszczonych jedna w drugiej, pomiędzy którymi znajduje się warstwa wzmacniająca, znamienna tym, że na powierzchni zewnętrznej rury wewnętrznej (2) znajdują się wzdłużne kanały (4) rozmieszczone regularnie na jej obwodzie, których głębokość wynosi od /₄ do /₃ grubości ścianki rury wewnętrznej (2), a warstwę wzmacniającą (3) stanowią taśmy z włókna węglowego lub aramidowego o grubości wynoszącej /₄ ich szerokości, umieszczone w kanałach (4) rury wewnętrznej (2).