PL227035B1 - Panel konstrukcyjny typu sandwich - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest panel konstrukcyjny typu sandwich, mający zastosowanie do budowy elementów nośnych nadwozi pojazdów lądowych, zwłaszcza podłóg i platform ładunkowych w takich pojazdach jak autobusy, tramwaje, wagony kolejowe.

Znane są płyty komórkowe z rdzeniem komórkowym wykonanym z prętów, pasków lub gotowych kształtek z papieru, tektury, tworzyw drzewnych, metalu, lub tworzyw sztucznych. Rdzenie płyt komórkowych mają najczęściej układ kratownicy z otwartymi komórkami o przekroju czworobocznym lub innym. Kształt komórek zależy od kształtu i układu elementów tworzących rdzeń. Pręty lub paski tworzące rdzeń mogą być łączone na zakładkę, sklejane bokami, lub układane warstwowo. Płyty komórkowe wytwarzane w postaci gotowych elementów konstrukcyjnych mają obrzeża wzmocnione za pomocą wewnętrznych wkładek lub za pomocą zewnętrznej ramy, w której osadzona jest formatka z płyty.

Ze zgłoszenia patentowego US 2014147622 znany jest wielowarstwowy panel kompozytowy typu sandwich, przeznaczony do stosowania jako panel podłogowy przedziałów ładunkowych pojazdów. Panel jest złożony z rdzenia komórkowego umieszczonego pomiędzy dwiema warstwami zewnętrznymi, dolną i górną. Warstwa dolna ma równoległe wgłębienia tworzące wnęki montażowe na wsporniki o profilu w kształcie litery U podtrzymujące panel. Zewnętrzne warstwy są łączone z rdzeniem termicznie lub przy użyciu kleju w prasie formującej w warstwie dolnej wgłębienia dopasowane do kształtu wsporników. Podczas formowania wgłębień rdzeń w sprasowanym obszarze ulega zgnieceniu. Ponadto w obszarach brzegowych boki panelu mają otwartą strukturę rdzenia, co wymaga zastosowania dodatkowego zabezpieczenia i ogranicza jego zastosowanie.

Z opisu patentowego EP 1727669 znany jest także element kompozytowy o strukturze sandwiczowej, składający się z co najmniej jednej warstwy rdzeniowej pomiędzy dwiema warstwami zewnętrznymi. Wszystkie warstwy są łączone ze sobą przy użyciu żywicy lanej poprzez sprasowanie przed utwardzeniem żywicy. W co najmniej jednym obszarze struktury sandwiczowej, zwłaszcza na obrzeżu, warstwa rdzeniowa znajdująca się pomiędzy warstwami wierzchnimi jest sprasowana do minimalnej grubości. W tym obszarze na skutek zgniotu rdzenia ulegają pogorszeniu właściwości mechaniczne nadawane przez strukturę sandwiczową. W celu zwiększenia sztywności i wytrzymałości obszar brzegowy jest pokrywany wtryskowo termoplastycznym tworzywem sztucznym.

W przedstawionych rozwiązaniach obszary brzegowe montowanych elementów wymagają wzmocnienia lub zabezpieczenia za pomocą dodatkowych środków, co utrudnia montaż lub wpływa na zwiększenie masy montowanej konstrukcji. Ponadto niedostateczne uszczelnienie warstwy rdzeniowej może wpływać na pogorszenie stanu montowanej konstrukcji pod wpływem wilgoci. Celem wynalazku jest wyeliminowanie tych wad.

Panel konstrukcyjny typu sandwich, złożony z rdzenia umieszczonego między warstwami zewnętrznymi, górną i dolną, w którym rdzeń ma konstrukcję kratową z czworobocznymi komórkami utworzonymi przez połączone na zakładkę pręty, według wynalazku charakteryzuje się tym, że warstwa dolna ma uformowane na obrzeżu rozbieżne do góry ścianki boczne zakończone płaskim kołnierzem połączonym szczelnie z warstwą górną, zaś pręty tworzące konstrukcję kratową mają budowę warstwową, zawierającą nieparzystą liczbę połączonych trwale warstw składowych, zwłaszcza od trzech do siedmiu, z których każda jest połączona wąskimi bokami z warstwą górną oraz warstwą dolną łącznie z jej ściankami bocznymi, przy czym boczne warstwy składowe mają sztywność większą od połączonej z nimi pośredniej warstwy składowej.

Korzystnym jest, jeżeli pręty tworzące konstrukcję kratową mają równomiernie rozmieszczone wycięcia o szerokości równej szerokości prętów, przy czym pręty górne mają wycięcia wykonane od dołu, a pręty dolne mają wycięcia wykonane od góry.

Korzystnym jest, jeżeli kąt pochylenia ścianek bocznych warstwy dolnej jest równy kątowi pochylenia wewnętrznych ścianek ramy, w której jest montowany panel konstrukcyjny.

Korzystnym jest, jeżeli ścianki boczne wraz z płaskim kołnierzem mają na obwodzie obrys wielokątny, zwłaszcza prostokątny, a pozostała część warstw zewnętrznych wraz z rdzeniem ma kształt płasko-równoległy.

Korzystnym jest także, jeżeli ścianki boczne wraz z płaskim kołnierzem mają na obwodzie obrys kołowy, a pozostała część warstw zewnętrznych wraz z rdzeniem ma kształt wklęsło-wypukły.

Rozwiązanie według wynalazku ma uszczelniony rdzeń i zbieżne do dołu ścianki boczne ułatwiające montaż płyty w ramie. Zbieżne do dołu ścianki boczne zapewniają większą sztywność panelu

PL 227 035 B1 w porównaniu ze sztywnością klasycznej płyty typu sandwich, a także umożliwiają redukcję masy, gdyż nie ma potrzeby wzmacniania obrzeży za pomocą wkładek lub innych elementów do przenoszenia obciążeń krawędziowych płyty. Uszczelnienie rdzenia zapewnia odporność na działanie wilgoci i stabilność wymiarową panelu.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia panel w widoku z góry z usuniętą do połowy warstwy górną, fig. 2 przedstawia przekrój

A-A z fig. 1, fig. 3 przedstawia przekrój B-B z fig. 1, fig. 4 przedstawia pręt górny w widoku z boku, fig. 5 przedstawia pręt dolny w widoku z boku, fig. 6 przedstawia przekrój poprzeczny C-C pręta trój warstwowego, fig. 7 przedstawia przekrój poprzeczny C-C pręta pięciowarstwowego, fig. 8 przedstawia inny panel w widoku z góry, z usuniętą do połowy warstwą górną, a fig. 9 przedstawia panel z fig. 8 w przekroju poprzecznym.

Jak przedstawiono na fig. 1-3, panel konstrukcyjny typu sandwich składa się z rdzenia umieszczonego między warstwami zewnętrznymi, górną 1 i dolną 2, w którym rdzeń ma konstrukcję kratową z czworobocznymi komórkami utworzonymi przez połączone na zakładkę pręty. Warstwa dolna 2 ma uformowane na obrzeżu rozbieżne do góry ścianki boczne zakończone płaskim kołnierzem 3 połączonym szczelnie z warstwą górną 1. Pręty tworzące konstrukcję kratową mają budowę warstwową, zawierającą od trzech do siedmiu połączonych trwale warstw składowych, z których każda jest połączona wąskimi bokami z warstwą górną 1 oraz warstwą dolną 2 łącznie z jej ścianką boczną. Boczne warstwy składowe 5 mają sztywność większą od połączonej z nimi pośredniej warstwy składowej 6. Ścianki boczne wraz z płaskim kołnierzem 3 mają na obwodzie obrys prostokątny, a pozostała część warstw zewnętrznych wraz z rdzeniem ma kształt płasko-równoległy. Rama 4 ma wewnętrzne boki dopasowane do kształtu rozbieżnych do góry ścianek bocznych warstwy dolnej 2. Wysokość ścianek bocznych jest mniejsza lub równa wysokości wewnętrznych boków ramy 4. Panel może mieć także kształt innego wielokąta, dopasowanego do kształtu innej ramy.

Jak przedstawiono na fig. 4, 5, pręty tworzące konstrukcję kratową mają równomiernie rozmieszczone wycięcia o szerokości równej szerokości prętów mierzonej pomiędzy zewnętrznymi powierzchniami bocznych warstw składowych 5, przy czym pręty górne 8 mają wycięcia wykonane od dołu, a pręty dolne 9 mają wycięcia wykonane od góry. Krótsze boki na końcach prętów są pochylone rozbieżnie do góry, tak jak ścianki boczne warstwy dolnej 2. Krzyżujące się ze sobą pręty są łączone na zakładkę po uprzednim naniesieniu kleju na złącza. Tak utworzony rdzeń składa się z dwóch grup prętów, górnych 8 i dolnych 9, które w każdej grupie są usytuowane równolegle, a pręty jednej grupy krzyżują się pod kątem prostym z prętami drugiej grupy.

Fig. 6 przedstawia przekrój poprzeczny pręta zbudowanego z trzech warstw składowych, bocznych 5 połączonych z pośrednią warstwą składową 6. W prętach złożonych z większej liczby warstw, warstwy składowe są ułożone na przemian: warstwa sztywnego materiału - warstwa podatnego materiału, i tak dalej, oraz tak, aby warstwa środkowa pręta była z podatnego materiału. Warstwa składowa usytuowana w środku pręta może mieć szerokość różną od pozostałych. Fig. 7 przedstawia przykład pręta zbudowanych z pięciu warstw, w którym środkowa warstwa składowa 7 jest szersza od pozostałych.

Jak przedstawiono na fig. 8, 9, inny panel konstrukcyjny typu sandwich składa się z rdzenia umieszczonego między okrągłymi warstwami zewnętrznymi, górną 11 i dolną 12. Warstwa dolna 12 ma uformowaną na obrzeżu rozbieżną do góry ściankę boczną zakończoną płaskim kołnierzem 13 połączonym szczelnie z warstwą górną 11. Pręty tworzące konstrukcję kratową mają budowę warstwową, zawierającą od trzech do siedmiu połączonych trwale warstw składowych, z których każda jest połączona wąskimi bokami z warstwą górną 11 oraz warstwą dolną 12, łącznie z jej ścianką boczną. Boczne warstwy składowe 15 mają sztywność większą od połączonej z nimi pośredniej warstwy składowej 16. Warstwa składowa usytuowana w środku pręta może mieć szerokość różną od pozostałych. Ścianka boczna wraz z płaskim kołnierzem 13 ma na obwodzie obrys kołowy, a pozostała część warstw zewnętrznych wraz z rdzeniem ma kształt wklęsło-wypukły. Pręty tworzące konstrukcję kratową mają równomiernie rozmieszczone wycięcia o szerokości równej szerokości prętów, przy czym pręty górne 18 mają wycięcia wykonane od dołu, a pręty dolne 19 mają wycięcia wykonane od góry. Krótsze boki na końcach prętów są pochylone rozbieżnie do góry, tak jak ścianki boczne warstwy dolnej 12. Krzyżujące się ze sobą pręty są łączone analogicznie jak pręty przedstawione na fig. 4 i fig. 5.

Panele konstrukcyjne według wynalazku mogą być dostosowane do przenoszonych obciążeń poprzez rozmieszczenie odpowiedniej liczby prętów tworzących konstrukcję kratową, zastosowanie prętów o odpowiedniej wytrzymałości i sztywności, oraz odpowiednie dobranie grubości warstw, w tym

PL 227 035 B1 grubości ścianki bocznej warstwy dolnej 2, 12. Bezpośrednie szczelne połączenie kołnierza 3, 13 i warstwy górnej 1,11 pozwala na wykonywanie dowolnie umiejscowionych otworów pod złącza bez rozszczelnienia warstwy rdzeniowej. Tak wykonany kołnierz może przenosić obciążenia skupione bez względu na grubość kołnierza w miejscu wykonania złącza. Kołnierz może być także mocowany do ramy 4,14 za pomocą kształtowych elementów łączących. Zastosowanie warstw składowych pręta o różnej sztywności pozwala na zwiększenie odporności panelu na drgania, a tym samym na zwiększenie ich trwałości. Ponadto konstrukcja panelu umożliwia wypełnienie komórek rdzenia materiałem spienionym o niskiej gęstości, który może wpłynąć na zwiększenie izolacyjności termicznej oraz tłumienie drgań akustycznych.

Claims (5)

1. Panel konstrukcyjny typu sandwich, złożony z rdzenia umieszczonego między warstwami zewnętrznymi, górną i dolną, w którym rdzeń ma konstrukcję kratową z czworobocznymi komórkami utworzonymi przez połączone na zakładkę pręty, znamienny tym, że warstwa dolna (2, 12) ma uformowane na obrzeżu rozbieżne do góry ścianki boczne zakończone płaskim kołnierzem (3,13) połączonym szczelnie z warstwą górną (1, 11), zaś pręty tworzące konstrukcję kratową mają budowę warstwową, zawierającą nieparzystą liczbę połączonych trwale warstw składowych, zwłaszcza od trzech do siedmiu, z których każda jest połączona wąskimi bokami z warstwą górną (1,11) oraz warstwą dolną (2,12) łącznie z jej ściankami bocznymi, przy czym boczne warstwy składowe (5,15) mają sztywność większą od połączonej z nimi pośredniej warstwy składowej (6,16).

2. Panel według zastrz. 1, znamienny tym, że pręty tworzące konstrukcję kratową mają równomiernie rozmieszczone wycięcia o szerokości równej szerokości prętów, przy czym pręty górne (8, 18) mają wycięcia wykonane od dołu, a pręty dolne (9, 19) mają wycięcia wykonane od góry.

3. Panel według zastrz. 1, znamienny tym, że kąt pochylenia ścianek bocznych warstwy dolnej (2, 12) jest równy kątowi pochylenia wewnętrznych ścianek ramy (4, 14), w której jest montowany panel konstrukcyjny.

4. Panel według zastrz. 1, znamienny tym, że ścianki boczne wraz z płaskim kołnierzem (3) mają na obwodzie obrys wielokątny, zwłaszcza prostokątny, a pozostała część warstw zewnętrznych wraz z rdzeniem ma kształt płasko-równoległy.

5. Panel według zastrz. 1, znamienny tym, że ścianki boczne wraz z płaskim kołnierzem (13) mają na obwodzie obrys kołowy, a pozostała część warstw zewnętrznych wraz z rdzeniem ma kształt wklęsło-wypukły.