WO2013013663A1 - Device for reinforcing tanks with fibres impregnated with synthetic resin - Google Patents

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WO2013013663A1
WO2013013663A1 PCT/DE2012/000763 DE2012000763W WO2013013663A1 WO 2013013663 A1 WO2013013663 A1 WO 2013013663A1 DE 2012000763 W DE2012000763 W DE 2012000763W WO 2013013663 A1 WO2013013663 A1 WO 2013013663A1
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tank
fibers
resin
synthetic resin
impregnated
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PCT/DE2012/000763
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Abdul Amir SHUBBAR
Mahdi SHUBBAR
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Shubbar Abdul Amir
Shubbar Mahdi
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C53/80Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
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    • B29C53/602Winding and joining, e.g. winding spirally helically using internal forming surfaces, e.g. mandrels for tubular articles having closed or nearly closed ends, e.g. vessels, tanks, containers
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    • B29C53/64Winding and joining, e.g. winding spirally helically using internal forming surfaces, e.g. mandrels rotatable about the winding axis and moving axially

Definitions

  • the invention relates to a device for reinforcing tanks by a resin-impregnated fiber support, consisting of an impregnation tank, which is filled with liquid resin and in the vicinity of which a tank is arranged, which is attached to a rotatable shaft and a fiber guide, by means of which fibers from the outside into the drinking container and through it to the surface of the tank feasible and can be wound by rotation of the tank on the surface thereof.
  • glass fibers impregnated with synthetic resin are wound up on a hollow body made of plastic - the liner - for producing high-pressure-resistant tanks for storing and transporting liquids and gases.
  • the liner remains in the final product.
  • the resins are cured so that the fibers embedded therein stabilize the tank and increase its compressive strength.
  • US Pat. No. 3,366,522 describes how several fibers are unwound from bobbins and guided via deflection rollers to an impregnating container.
  • impregnation containers they are pressed in with a larger roller and immerse into the liquid synthetic resin, which is located in the impregnation tank.
  • the fibers, which are now impregnated with liquid synthetic resin are guided via further deflection rollers onto the surface of the tank to be reinforced.
  • This tank is suspended in US 3,366,522 between two axes, with which it can rotate about its longitudinal axis, wherein the longitudinal axis is oriented horizontally.
  • the impregnating container and the mechanism arranged thereon and therein for guiding the fibers are arranged on a carriage which can be moved reversibly along its wall on rails parallel to the longitudinal axis of the tank.
  • the trolley with the impregnator and the fiber guide reverses continuously.
  • the fibers are spirally wound on the surface of the tank. Multiple layers of opposing spirals thus form multiple layers of fibers which intersect with each other due to the opposing formation of the spirals.
  • the fibers are connected to each other by the synthetic resin.
  • the resin In a further processing step, the resin must be cured. This allows the reinforced container to withstand a much higher pressure than the plastic core - the liner - alone could.
  • the invention has the object of a device for winding tanks with resin impregnated To develop fibers that requires a shorter processing time compared to the prior art, virtually no synthetic resin loses during the application, takes much less space and requires much less energy for application and curing.
  • the invention teaches that the synthetic resin is curable only by irradiation with ultraviolet radiation and / or light and / or infrared rays and / or electron beams and the surface of the wound with resin-impregnated fibers tanks can be irradiated by at least one radiation source.
  • thermosetting synthetic resin instead of the thermosetting synthetic resin, another synthetic resin which is only curable by irradiation with ultraviolet radiation and / or light and / or infrared rays and / or electron beams.
  • This material can be kept ready in larger quantities, since it does not harden even after years and even at higher temperatures but remains liquid.
  • the most important advantage here is that the synthetic resin reaches its maximum strength within a few seconds after a correspondingly intensive irradiation, ie hardens orders of magnitude faster than the purely thermally curable material hitherto used.
  • the Kunststoffharzgetränkten fibers are supplied.
  • the supply takes place with respect to the axis of rotation of the tank in the radial direction.
  • the feed itself only in individual angular ranges, but, which is particularly advantageous over the entire circumference, d. H. be performed simultaneously at an angle of 360 °.
  • the tank moves reversibly up and down in the direction of the axis of rotation.
  • the invention therefore proposes to make the impregnation container ring-shaped.
  • the middle of the ring remains a cavity that contains no synthetic resin. Instead, the container is lowered into this cavity. Then, the fibers which have passed through the impregnation tank and are thereafter impregnated with synthetic resin can be scraped off over the inner edge of the impregnation tank and guided onto the surface of the tank and wound.
  • the devices described above prove to be disadvantageous when workpieces large axis length to be processed. These devices would be bulky and so expensive in terms of the need for movement of the workpiece that they would not be acceptable from an economic point of view.
  • the spatial arrangement of the impregnation tank specifies the maximum possible radius of the workpiece.
  • the fibers are optionally guided from different directions tangentially to the surface of the tank and to produce a relative movement, the fiber guide is reversed in the direction of the axis of rotation.
  • annular impregnation tank is considerably larger and more voluminous than in the prior art, but thanks to the longer life of the curable by radiation resin is easily possible.
  • the decisive advantage of the annular impregnation tank is that fibers impregnated with synthetic resin from different directions can be guided onto the surface of the tank, hardened quickly and then be covered with a further layer of fibers.
  • each layer is cured after it has been applied, or hardened using the “online-online process”, in which several outer layers of synthetic-resin-impregnated fibers are wound in the area of the impregnation container and only then be hardened by a radiation source.
  • a further alternative is the "offline process" in which only one radiation source outside the impregnation container hardens all layers of the synthetic resin together.
  • the invention proposes that the tank is not only rotated in the cavity, but at the same time it is also reversibly moved upwards and downwards. This results in a wavy or meandering guidance of the fibers on the surface of the tank.
  • These wavy layers can also be hardened "on-line”, ie layer by layer or “semi-online”, ie after several layers lying on top of each other or “offline”, ie after completion of the winding.
  • At least one source of radiation is located above the point or points where the resin-impregnated fibers impact tangentially on the surface of the tank.
  • the "fresh” soaked fibers come in the radiation cone of the radiation source and are cured there immediately. If the intensity of the rays is sufficient, you can already have reached a sufficient hardness when the tank is lowered again and at this point with the next layer of
  • Resin impregnated fibers is occupied.
  • a plurality of radiation sources are proposed which extend annularly around the tank.
  • it may of course also be an annular radiation source with a corresponding inner diameter.
  • the invention proposes an even simpler embodiment. Also in this embodiment, fibers from several different directions are fed simultaneously to the surface of the tank. Between each two groups of fibers, which are fed from a different direction, a radiation source is arranged. The intensity of the jets of this source is so high and the speed at which the tank rotates is so low that the area of the tank irradiated therefrom is already sufficiently hardened when the next layer of resin-impregnated fibers is laid up. In a further embodiment, the invention proposes a method for increasing the amount of plastic with which the fibers are impregnated when they are placed on the tank surface.
  • the fibers within the drinking container meandering - ie z. B. wavy - are performed.
  • the running distance of the fibers within the liquid synthetic resin is extended and thus also the time within which the liquid plastic can penetrate into the pores and cavities of the fibers.
  • a derärt plentiful impregnation ensures that every new layer, which is placed on the plastic hollow body - the liner - contains virtually no air bubbles and therefore the light even better read.
  • the material of the liner is transparent or translucent, it creates a high-pressure tank whose level can be checked from the outside by simply taking a look.
  • FIG. 1 shows an oblique view of a device according to the invention for reinforcing tanks (1) by placing synthetic resin impregnated fibers.
  • Floor plan is a pleasant ring.
  • a cavity (21) is divided, which is annularly surrounded by the liquid synthetic resin (3).
  • the liquid synthetic resin (3) is represented by numerous small, horizontal lines.
  • the tank (1) Coaxial with the tank container (2), the tank (1) is arranged. It is connected via the shaft (41) to the drive (42), which can set the tank (1) on the shaft (41) in rotation, which is shown in Figure 1 by a correspondingly curved arrow.
  • a radiation source (7) is shown as a block. Dotted lines indicate that the radiation source (7) emits ultraviolet radiation which strikes the surface of the tank (1).
  • Figure 1 is symbolized by a small vertical double arrow that the tank (1), the shaft (41) and the drive (42) can be lowered.
  • FIG. 1 shows how the tank (1) is wound with fibers (6) impregnated with synthetic resin (3).
  • two frames with coils (61) are shown as exemplary examples. represented on the respective fibers (6) have been wound.
  • These fibers (6) are guided over the edge of the racks and the upper edge of the impregnation container (2) by means of two fiber guides (5) into the liquid synthetic resin (3) and out again. From these fiber guides (5), they extend to the upper edge of the inner wall of the impregnation container (2) and over the edge thereof on the surface of the tank (1).
  • a further radiation source (7) can be seen below the drinking container (2).
  • the tank (1) reaches it by being lowered down through the cavity (21).
  • the tank (1) wound completely with synthetic resin-soaked fibers (6) can be finally through-hardened.

Abstract

A device for reinforcing tanks by a layer of fibres impregnated with synthetic resin, consisting of an impregnating vessel (2) which is filled with liquid synthetic resin (3) and in the vicinity of which a tank (1) is arranged which is fixed on a rotatable shaft (4) and a fibre guide (5), by means of which fibres (6) can be guided into the impregnating vessel from the outside and via which vessel they can be guided up to the surface of the tank and, by rotation of the tank, can be wound up on the surface thereof, wherein the synthetic resin can be cured by irradiation with ultraviolet radiation and/or light and/or infrared rays and/or electron beams, and the surface of the tank which is wound with the fibres impregnated with synthetic resin can be irradiated by at least one radiation source (7).

Description

Vorrichtung zur Verstärkung von Tanks mit kunstharzgetränkten Fasern  Device for reinforcing tanks with synthetic resin impregnated fibers
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verstärken von Tanks durch eine kunstharzgetränkte Faserauflage, bestehend aus einem Tränkbehälter, der mit flüssigem Kunstharz befüllt ist und in dessen Nähe ein Tank angeordnet ist, der an einer drehbaren Welle befestigt ist und einer Faserführung, mittels derer Fasern von außen in den Tränkbehälter hinein und durch ihn hindurch bis auf die Oberfläche des Tanks führbar und durch Rotation des Tanks auf dessen Oberfläche aufwickelbar sind.  The invention relates to a device for reinforcing tanks by a resin-impregnated fiber support, consisting of an impregnation tank, which is filled with liquid resin and in the vicinity of which a tank is arranged, which is attached to a rotatable shaft and a fiber guide, by means of which fibers from the outside into the drinking container and through it to the surface of the tank feasible and can be wound by rotation of the tank on the surface thereof.
Auf aktuellem Stand der Technik werden zur Herstellung von hochdruckfesten Tanks zum Aufbewahren und Transportieren von Flüssigkeiten und Gasen auf einen Hohlkörper aus Kunststoff - den Liner - mit Kunstharz getränkte Glasfasern aufgewickelt. Der Liner verbleibt im Endprodukt. Die Kunstharze werden gehärtet, so dass die darin eingebetteten Fasern den Tank stabilisieren und seine Druckfestigkeit erhöhen. In the current state of the art, glass fibers impregnated with synthetic resin are wound up on a hollow body made of plastic - the liner - for producing high-pressure-resistant tanks for storing and transporting liquids and gases. The liner remains in the final product. The resins are cured so that the fibers embedded therein stabilize the tank and increase its compressive strength.
Nach diesem Prinzip beschreibt die Patentschrift US 3,366,522 wie mehrere Fasern von Spulen abgewickelt werden und über Umlenkrollen zu einem Tränkbehälter geführt werden. In diesen Tränkbehältern werden sie mit einer größeren Walze hinein gedrückt und tauchen so in das flüssige Kunstharz ein, dass sich im Tränkbehälter befindet. Nach dem Durchlaufen dieses Tränkbehälters werden die nunmehr mit flüssigem Kunstharz getränkten Fasern über weitere Umlenkrollen auf die Oberfläche des zu verstärkenden Tanks geführt. Dieser Tank ist in der US 3,366,522 zwischen zwei Achsen aufgehängt, mit denen er um seine Längsachse rotieren kann, wobei die Längsachse horizontal ausgerichtet ist. According to this principle, US Pat. No. 3,366,522 describes how several fibers are unwound from bobbins and guided via deflection rollers to an impregnating container. In these impregnation containers, they are pressed in with a larger roller and immerse into the liquid synthetic resin, which is located in the impregnation tank. After passing through this impregnating container, the fibers, which are now impregnated with liquid synthetic resin, are guided via further deflection rollers onto the surface of the tank to be reinforced. This tank is suspended in US 3,366,522 between two axes, with which it can rotate about its longitudinal axis, wherein the longitudinal axis is oriented horizontally.
Bestätigungskopiel Bei der US 3,366,522 ist der Tränkbehälter und die daran und darin angeordnete Mechanik zur Führung der Fasern auf einem Wagen angeordnet, der auf Schienen parallel zur Längsachse des Tanks reversierend an dessen Wand entlang verfahrbar ist. Bestätigungskopiel No. 3,366,522, the impregnating container and the mechanism arranged thereon and therein for guiding the fibers are arranged on a carriage which can be moved reversibly along its wall on rails parallel to the longitudinal axis of the tank.
Während der Tank mittels der beiden Wellen, zwischen denen er gelagert ist, um seine Längsachse verdreht wird, reversiert der Wagen mit dem Tränkbehälter und der Faserführung kontinuierlich. Dadurch werden die Fasern spiralförmig auf die Oberfläche des Tanks gewickelt. Mehrere Lagen von gegenläufigen Spiralen bilden so mehrere Schichten aus Fasern, die sich durch die gegenläufige Ausbildung der Spiralen miteinander kreuzen. An den sehr zahlreichen Kreuzungspunkten werden die Fasern durch das Kunstharz miteinander verbunden. While the tank is rotated about its longitudinal axis by means of the two shafts between which it is mounted, the trolley with the impregnator and the fiber guide reverses continuously. As a result, the fibers are spirally wound on the surface of the tank. Multiple layers of opposing spirals thus form multiple layers of fibers which intersect with each other due to the opposing formation of the spirals. At the very numerous crossing points, the fibers are connected to each other by the synthetic resin.
In einem weiteren Bearbeitungsschritt muss das Kunstharz gehärtet werden. Dadurch kann der verstärkte Behälter einem sehr viel höheren Druck standhalten als es der Kunststoffkern - der Liner - alleine könnte. In a further processing step, the resin must be cured. This allows the reinforced container to withstand a much higher pressure than the plastic core - the liner - alone could.
Dieses Herstellungsverfahren ist jedoch mit etlichen Nachteilen behaftet. Auf den Förderstrecken der getränkten Fasern vom Tränkbehälter bis zum Aufwickeln auf den Tank und beim Transport des bewickelten Tanks in den Ofen zum Härten des Kunstharzes tropft Kunstharz ab, das sich auf Teilen der Maschine ablagert und dort wegen der hohen Umgebungstemperatur allmählich aushärtet. Weil dadurch die Maschine alsbald blockiert werden würde, müssen die noch flüssigen Kunstharztropfen regelmäßig mit Lösungsmitteln entfernt werden. Bereits teilweise erhärtete Kunstharzreste müssen mit Lösungsmitteln aufgeweicht werden. Im Tränkebehälter werden die Teile des Kunstharzes, die nicht von den Fasern mitgerissen werden, allmählich hart und müssen dann entfernt und entsorgt werden. Für diese Arbeiten muss die Maschine in regelmäßigen Abständen angehalten werden, wodurch der Pro- duktionsprozess unterbrochen ist. However, this production process has several disadvantages. On the conveying paths of the impregnated fibers from the impregnation tank to winding up on the tank and during transport of the wound tank into the curing resin curing resin drips off, which deposits on parts of the machine and there gradually hardens because of the high ambient temperature. Because this would soon block the machine, the still liquid drops of artificial resin must be regularly removed with solvents. Already partially hardened resin residues must be softened with solvents. In the water container, the parts of the resin that are not entrained by the fibers gradually harden and then have to be removed and disposed of. For this work, the machine must be stopped at regular intervals, interrupting the production process.
Nachteilig sind auch die Emissionen schädlicher Gase, die das Bedienungspersonal und die Umwelt belasten. Die zum Reinigen eingesetzten Lösungsmittel verdunsten und von dem Kunstharz selber steigen weitere Gase auf. Deshalb sind teure Absaugungen und Ab- luftfilter zu erstellen und zu betreiben. Another disadvantage is the emissions of harmful gases that burden the operating personnel and the environment. The solvents used for cleaning evaporate and of the synthetic resin itself rise more gases. Therefore expensive exhaust and exhaust air filters have to be designed and operated.
Ein weiterer, wesentlicher Nachteil der bisher bekannten Verfahren ist, dass von den zumeist eingesetzten, flüssigen Kunstharzen nur relativ sehr kleine Mengen zubereitet werden können, da deren beide Komponenten nach dem Vermischen schon nach etwa einer halben Stunde beginnen, hart zu werden. Another major disadvantage of the previously known methods is that of the mostly used, liquid synthetic resins only relatively small amounts can be prepared, since the two components after mixing already after about half an hour to get hard.
Da andererseits das vollständige Härten des Kunststoffes auch bei einer optimalen Temperatur des Härteofens zwei bis vier Stunden dauern kann, ist es ein weiterer Nachteil, dass die Herstellung bei nur einem Ofen pro Wickeleinheit trotz des zusätzlichen Fabrikraumes für den Ofen recht langsam ist. Wenn mehrere Öfen einer Wickeleinheit zugeordnet werden, wird zwar der Ausstoß der Fertigungseinheit entsprechend erhöht, aber durch die zusätzlichen Kosten für die Grundfläche sowie die Errichtung und den Betrieb der Öfen steigt auch der Preis der in dieser Fertigung verstärkten Tanks erheblich an. On the other hand, since full curing of the plastic may take two to four hours even at an optimum temperature of the curing oven, it is a further disadvantage that production is quite slow with only one oven per winding unit despite the extra factory space for the oven. If several ovens are assigned to a winding unit, although the output of the production unit is increased accordingly, but by the additional cost of the base area and the construction and operation of the furnaces and the price of reinforced tanks in this production increases significantly.
Auf diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt eine Vorrichtung zum Bewickeln von Tanks mit kunstharzgetränkten Fasern zu entwickeln, die im Vergleich zum bekannten Stand der Technik eine kürzere Bearbeitungszeit erfordert, praktisch kein Kunstharz während des Auftragens verliert, sehr viel weniger Bauraum beansprucht und sehr viel weniger Energie zum Auftragen und Aushärten benötigt. Against this background, the invention has the object of a device for winding tanks with resin impregnated To develop fibers that requires a shorter processing time compared to the prior art, virtually no synthetic resin loses during the application, takes much less space and requires much less energy for application and curing.
Als Lösung lehrt die Erfindung, dass das Kunstharz nur durch Bestrahlung mit Ultraviolettstrahlung und/oder Licht und/oder Infrarotstrahlen und/oder Elektronenstrahlen härtbar ist und die Oberfläche des mit kunstharzgetränkten Fasern bewickelten Tanks durch wenigstens eine Strahlenquelle bestrahlbar ist. As a solution, the invention teaches that the synthetic resin is curable only by irradiation with ultraviolet radiation and / or light and / or infrared rays and / or electron beams and the surface of the wound with resin-impregnated fibers tanks can be irradiated by at least one radiation source.
Es ist also die wesentliche Idee der Erfindung, anstelle des thermisch aushärtbaren Kunstharzes ein anderes Kunstharz zu verwenden, das nur durch Bestrahlung mit Ultraviolettstrahlung und/oder Licht und/oder Infrarotstrahlen und/oder Elektronenstrahlen aushärtbar ist. Dieses Material kann in größeren Mengen bereit gehalten werden, da es auch nach Jahren und auch bei höheren Temperaturen nicht aushärtet sondern weiter flüssig bleibt. It is therefore the essential idea of the invention to use, instead of the thermosetting synthetic resin, another synthetic resin which is only curable by irradiation with ultraviolet radiation and / or light and / or infrared rays and / or electron beams. This material can be kept ready in larger quantities, since it does not harden even after years and even at higher temperatures but remains liquid.
Der hier wichtigste Vorteil ist jedoch, dass das Kunstharz bei einer entsprechend intensiven Bestrahlung schon nach einigen Sekunden seine maximale Festigkeit erreicht, also um Größenordnungen schneller aushärtet als das bisher eingesetzte, rein thermisch härtbare Material. The most important advantage here, however, is that the synthetic resin reaches its maximum strength within a few seconds after a correspondingly intensive irradiation, ie hardens orders of magnitude faster than the purely thermally curable material hitherto used.
Vorteilhaft ist auch, dass von diesem Werkstoff keine schädlichen Gase aufsteigen, die mit hohen Kosten aufgefangen und entsorgt werden müssen. Ein weiterer, wesentlicher Teil der erfinderischen Idee ist es, eine Vorrichtung zu entwickeln, die die genannten Vorzüge des UV- härtbaren Kunstharzes auch in vollem Umfang ausnutzt. It is also advantageous that no harmful gases rise from this material, which must be collected and disposed of at high cost. Another essential part of the inventive idea is to develop a device which also fully exploits the said advantages of the UV-curable synthetic resin.
Im Rahmen der Erfindung steht grundsätzlich frei, aus welchen Richtungen und Relation in Bezug zum Tank die kunstharzgetränkten Fasern zugeführt werden. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung erfolgt die Zuführung in Bezug auf die Rotationsachse des Tanks in radialer Richtung. Dabei kann die Zuführung selbst nur in einzelnen Winkelbereichen, aber, was besonders vorteilhaft ist, über den gesamten Umfang, d. h. in einem Winkel von 360° simultan durchgeführt werden. Gerade in letzterer Ausführungsform lässt sich pro Zeiteinheit eine hohe Fasermenge aufbringen, da mit dem Ausnutzen des gesamten Umfangs ein rasches Arbeiten möglich ist. Zur Abdeckung der gesamten Oberfläche des Tanks bewegt sich der Tank reversierend auf- und abwärts in Richtung der Rotationsachse. Wenn die Faserzuführung in einem vergleichsweise kurzen Bereich der Achslänge des Tanks erfolgt, ist die reversierende Bewegung zur Abdeckung der gesamten Oberfläche unabdingbar. In the context of the invention is basically free, from which directions and relation with respect to the tank, the Kunstharzgetränkten fibers are supplied. In a particularly preferred embodiment, the supply takes place with respect to the axis of rotation of the tank in the radial direction. In this case, the feed itself only in individual angular ranges, but, which is particularly advantageous over the entire circumference, d. H. be performed simultaneously at an angle of 360 °. Especially in the latter embodiment, it is possible to apply a high amount of fiber per unit of time, since rapid utilization is possible with the utilization of the entire circumference. To cover the entire surface of the tank, the tank moves reversibly up and down in the direction of the axis of rotation. When the fiber feed is made in a comparatively short range of the axis length of the tank, the reversing motion to cover the entire surface is indispensable.
Für diese Ausgestältungen schlägt die Erfindung deshalb vor, den Tränkbehälter ringförmig zu gestalten. In der Mitte des Ringes verbleibt ein Hohlraum, der kein Kunstharz enthält. Stattdessen wird der Behälter in diesen Hohlraum abgesenkt. Dann können die Fasern, die durch den Tränkbehälter hindurch gelaufen und danach kunstharzgetränkt sind, über den inneren Rand des Tränkbehälters hinweg abgestreift und auf die Oberfläche des Tanks geführt und gewickelt werden. For these embodiments, the invention therefore proposes to make the impregnation container ring-shaped. In the middle of the ring remains a cavity that contains no synthetic resin. Instead, the container is lowered into this cavity. Then, the fibers which have passed through the impregnation tank and are thereafter impregnated with synthetic resin can be scraped off over the inner edge of the impregnation tank and guided onto the surface of the tank and wound.
Trotz der realisierbaren hohen Arbeitsleistung erweisen sich die vorbeschriebenen Vorrichtungen dann als nachteilig, wenn Werkstücke großer Achslänge bearbeitet werden sollen. Diese Vorrichtungen wären großbauend und im Hinblick auf die Notwendigkeit der Bewegung des Werkstücks derart aufwändig, dass sie unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten nicht mehr vertretbar wären. Auch gibt die räumliche Anordnung der Tränkbehälter den maximal möglichen Radius des Werkstücks vor. Für Werkstücke von großer Achslänge empfiehlt sich eine Ausführungsvariante, bei der die Fasern ggf. aus verschiedenen Richtungen tangential auf die Oberfläche des Tanks geführt werden und zur Erzeugung einer Relativbewegung die Faserführung in Richtung der Rotationsachse reversierend vorgenommen wird. Bei horizontaler Lagerung des Tanks lassen sich Werkstücke großer Achslänge problemlos bearbeiten, wobei die tangentiale Zuführung der Fasern einen Materialauftrag nur in relativ engen Bereichen gestattet, sodass in der Regel im Vergleich zur allseitigen radialen Zuführung längere Arbeitszeiten zu erwarten stehen. Despite the achievable high performance, the devices described above prove to be disadvantageous when workpieces large axis length to be processed. These devices would be bulky and so expensive in terms of the need for movement of the workpiece that they would not be acceptable from an economic point of view. Also, the spatial arrangement of the impregnation tank specifies the maximum possible radius of the workpiece. For workpieces of large axis length, a variant is recommended in which the fibers are optionally guided from different directions tangentially to the surface of the tank and to produce a relative movement, the fiber guide is reversed in the direction of the axis of rotation. With horizontal storage of the tank, workpieces of large axis length can be processed easily, wherein the tangential feeding of the fibers permits a material application only in relatively narrow areas, so that longer working times are generally expected compared to the all-round radial feed.
Grundsätzlich ist es möglich, dass einzelne Fasern oder Faserbündel einem bestimmten eigenen Tränkbehälter zugeordnet sind, im Ergebnis also eine größere Anzahl räumlich getrennter Tränkbehälter vorhanden ist. Im Hinblick auf die Erneuerung des Inhalts des Tränkbehälters erweist es sich als Vorteil, wenn alle Fasern durch ein und denselben Tränkbehälter geführt werden. In principle, it is possible that individual fibers or fiber bundles are assigned to a specific own impregnating container, as a result of which a larger number of spatially separate impregnating containers are present. With regard to the renewal of the contents of the impregnation container, it proves to be an advantage if all the fibers are guided through one and the same impregnation container.
Ein derartiger Tränkbehälter ist erheblich größer und voluminöser als wie beim bisherigen Stand der Technik, was aber dank der längeren Standzeit des durch Strahlen härtbaren Kunstharzes problemlos möglich ist. Der entscheidende Vorteil des ringförmigen Tränkbehälters ist, dass aus verschiedenen Richtungen gleichzeitig mit Kunstharz getränkte Fasern auf die Oberfläche des Tanks geführt, schnell gehärtet und dann mit einer weiteren Lage von Fasern belegt werden können. Bei diesem so genannten„Online-Verfahren" wird jede Schicht nach dem Auflegen gehärtet. Alternativ dazu ist auch eine Härtung im„Se- mi-online-Verfahren" möglich, bei dem mehrere Außenschichten aus kunstharzgetränkten Fasern im Bereich des Tränkbehälters aufgewickelt und erst dänach von einer Strahlenquelle gehärtet werden. Such an impregnation tank is considerably larger and more voluminous than in the prior art, but thanks to the longer life of the curable by radiation resin is easily possible. The decisive advantage of the annular impregnation tank is that fibers impregnated with synthetic resin from different directions can be guided onto the surface of the tank, hardened quickly and then be covered with a further layer of fibers. In this so-called "online process", each layer is cured after it has been applied, or hardened using the "online-online process", in which several outer layers of synthetic-resin-impregnated fibers are wound in the area of the impregnation container and only then be hardened by a radiation source.
Eine weitere Alternative ist das„Offline- Verfahren" bei dem ausschließlich eine Strahlenquelle außerhalb des Tränkbehälters sämtli- che Schichten des Kunstharzes gemeinsam härtet. A further alternative is the "offline process" in which only one radiation source outside the impregnation container hardens all layers of the synthetic resin together.
Beim Auflegen von Fasern schlägt die Erfindung vor, dass der Tank im Hohlraum nicht nur gedreht sondern währenddessen zugleich re- versierend aufwärts und abwärts bewegt wird. Dadurch entsteht eine wellenförmige oder mäandernde Führung der Fasern auf der Ober- fläche des Tankes.  When applying fibers, the invention proposes that the tank is not only rotated in the cavity, but at the same time it is also reversibly moved upwards and downwards. This results in a wavy or meandering guidance of the fibers on the surface of the tank.
Auch diese wellenförmigen Schichten können„online", also Schicht für Schicht gehärtet werden oder„semi-online", also nach mehreren, aufeinander liegenden Schichten oder„offline", also nach vollendeter Wicklung. These wavy layers can also be hardened "on-line", ie layer by layer or "semi-online", ie after several layers lying on top of each other or "offline", ie after completion of the winding.
Bei-einer Ausführung der„Online"- Härtung ist wenigstens eine Strahlenquelle oberhalb des Punktes oder derjenigen Punkte angeordnet, in denen die mit Kunstharz getränkten Fasern tangential auf die Oberfläche des Tanks auftreffen. Durch das regelmäßige Anheben des Tanks kommen die„frisch" getränkten Fasern in den Strahlungskegel der Strahlungsquelle und werden dort sogleich gehärtet. Bei ausreichender Intensität der Strahlen können Sie bereits dann eine ausreichende Härte erreicht haben, wenn der Tank wieder ab- gesenkt wird und an dieser Stelle mit der nächsten Schicht von mitIn one embodiment of the "on-line" cure, at least one source of radiation is located above the point or points where the resin-impregnated fibers impact tangentially on the surface of the tank.Thanks to the regular lifting of the tank, the "fresh" soaked fibers come in the radiation cone of the radiation source and are cured there immediately. If the intensity of the rays is sufficient, you can already have reached a sufficient hardness when the tank is lowered again and at this point with the next layer of
Kunstharz getränkten Fasern belegt wird. Als eine weitere Verfeinerung werden anstelle einer einzigen Strahlenquelle mehrere Strahlenquellen vorgeschlagen, die sich ringförmig um den Tank erstrecken. Alternativ kann es natürlich auch eine ring- förmige Strahlenquelle mit entsprechendem Innendurchmesser sein. Resin impregnated fibers is occupied. As a further refinement, instead of a single radiation source, a plurality of radiation sources are proposed which extend annularly around the tank. Alternatively, it may of course also be an annular radiation source with a corresponding inner diameter.
In einer anderen Ausführungsalternative, bei der auf eine mäandern- de oder wellenförmige Führung der Fasern verzichtet werden kann, schlägt die Erfindung eine noch einfachere Ausführungsform vor. Auch in dieser Ausführungsform werden Fasern aus mehreren verschiedenen Richtungen gleichzeitig auf die Oberfläche des Tanks geführt. Zwischen je zwei Gruppen von Fasern, die aus jeweils einer anderen Richtung zugeführt werden, ist eine Strahlenquelle angeordnet. Die Stärke der Strahlen dieser Quelle ist so hoch und die Drehzahl, mit der der Tank rotiert, ist so niedrig, dass der davon bestrahlte Bereich des Tankes bereits ausreichend durchgehärtet ist, wenn die nächste Lage von Kunstharz getränkten Fasern aufgelegt wird. In einer weiteren Ausführungsvariante schlägt die Erfindung eine Methode zur Erhöhung der Kunststoffmenge vor, mit der die Fasern getränkt sind, wenn sie auf die Tankoberfläche aufgelegt werden. Dazu sollen die Fasern innerhalb des Tränkbehälters mäanderförmig - also z. B. wellenförmig - geführt werden. Dadurch wird die Laufstre- cke der Fasern innerhalb des flüssigen Kunstharzes verlängert und damit auch die Zeit, innerhalb derer der flüssige Kunststoff in die Poren und Hohlräume der Fasern eindringen kann. In another alternative embodiment, in which a meandering or wave-shaped guidance of the fibers can be dispensed with, the invention proposes an even simpler embodiment. Also in this embodiment, fibers from several different directions are fed simultaneously to the surface of the tank. Between each two groups of fibers, which are fed from a different direction, a radiation source is arranged. The intensity of the jets of this source is so high and the speed at which the tank rotates is so low that the area of the tank irradiated therefrom is already sufficiently hardened when the next layer of resin-impregnated fibers is laid up. In a further embodiment, the invention proposes a method for increasing the amount of plastic with which the fibers are impregnated when they are placed on the tank surface. For this purpose, the fibers within the drinking container meandering - ie z. B. wavy - are performed. As a result, the running distance of the fibers within the liquid synthetic resin is extended and thus also the time within which the liquid plastic can penetrate into the pores and cavities of the fibers.
Durch eine derärt reichliche Tränkung wird erreicht, dass jede neue Schicht, die auf den Kunststoffhohlkörper - den Liner - aufgelegt wird, praktisch keine Luftblasen mehr enthält und deshalb das Licht noch besser durchläset. Wenn auch das Material des Liners transparent oder transluzent ist, so entsteht damit ein Hochdrucktank, dessen Füllstand von außen durch einfaches in-Augenschein-Nehmen geprüft werden kann. A derärt plentiful impregnation ensures that every new layer, which is placed on the plastic hollow body - the liner - contains virtually no air bubbles and therefore the light even better read. Although the material of the liner is transparent or translucent, it creates a high-pressure tank whose level can be checked from the outside by simply taking a look.
Im Folgenden sollen weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert werden. Dieses soll die Erfindung jedoch nicht einschränken, sondern nur erläutern. Es zeigt in schematischer Darstellung: In the following, further details and features of the invention will be explained in more detail with reference to an example. However, this is not intended to limit the invention, but only to explain. It shows in a schematic representation:
Figur 1 Schrägbild des Prinzips einer erfindungsgemäßen Figure 1 oblique view of the principle of an inventive
Vorrichtung  contraption
In Figur 1 ist im Schrägbild eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verstärken von Tanks (1) durch das Auflegen von kunstharzgetränkten Fasern dargestellt. Der Tränkbehälter (2) mit polygonalem FIG. 1 shows an oblique view of a device according to the invention for reinforcing tanks (1) by placing synthetic resin impregnated fibers. The impregnation container (2) with polygonal
Grundriss ist angenährt ringförmig. In seinem Inneren ist durch eine weitere, polygonale Wand ein Hohlraum (21 ) abgeteilt, der ringförmig von dem flüssigen Kunstharz (3) umgeben wird. In Figur 1 wird das flüssige Kunstharz (3) durch zahlreiche kleine, horizontale Striche dargestellt. Floor plan is a pleasant ring. In its interior, by a further, polygonal wall, a cavity (21) is divided, which is annularly surrounded by the liquid synthetic resin (3). In Figure 1, the liquid synthetic resin (3) is represented by numerous small, horizontal lines.
Koaxial zum Tankbehälter (2) ist der Tank (1 ) angeordnet. Er ist über die Welle (41 ) mit dem Antrieb (42) verbunden, der den Tank (1 ) über die Welle (41 ) in Rotation versetzen kann, was in Figur 1 durch einen entsprechend gekrümmten Pfeil gezeigt wird. Coaxial with the tank container (2), the tank (1) is arranged. It is connected via the shaft (41) to the drive (42), which can set the tank (1) on the shaft (41) in rotation, which is shown in Figure 1 by a correspondingly curved arrow.
An einer Seite des Tanks (1 ) ist eine Strahlenquelle (7) als Block dargestellt. Durch gepunktete Linien ist angedeutet, dass von der Strahlenquelle (7) ultraviolette Strahlung ausgesandt wird, die auf die Oberfläche des Tanks (1 ) trifft. In Figur 1 ist durch einen kleinen vertikalen Doppelpfeil symbolisiert, dass der Tank (1 ), die Welle (41 ) und der Antrieb (42) abgesenkt werden kann. On one side of the tank (1), a radiation source (7) is shown as a block. Dotted lines indicate that the radiation source (7) emits ultraviolet radiation which strikes the surface of the tank (1). In Figure 1 is symbolized by a small vertical double arrow that the tank (1), the shaft (41) and the drive (42) can be lowered.
In der Figur 1 ist dargestellt, wie der Tank (1 ) mit Fasern (6) bewickelt werden, die mit Kunstharz (3) getränkt sind: An den äußeren Rändern des Tränkbehälters (2) sind als exemplarische Beispiele zwei Gestelle mit Spulen (61 ) dargestellt, auf die jeweils Fasern (6) aufgewickelt worden sind. Diese Fasern (6) werden über die Kante der Gestelle und die Oberkante des Tränkbehälters (2) hinweg mittels zweier Faserführungen (5) in das flüssige Kunstharz (3) hinein geführt und wieder heraus geführt. Von diesen Faserführungen (5) aus verlaufen sie bis zur Oberkante der Innenwand des Tränkbehälters (2) und über deren Rand hinweg auf die Oberfläche des Tanks (1 ). FIG. 1 shows how the tank (1) is wound with fibers (6) impregnated with synthetic resin (3). At the outer edges of the impregnation tank (2), two frames with coils (61) are shown as exemplary examples. represented on the respective fibers (6) have been wound. These fibers (6) are guided over the edge of the racks and the upper edge of the impregnation container (2) by means of two fiber guides (5) into the liquid synthetic resin (3) and out again. From these fiber guides (5), they extend to the upper edge of the inner wall of the impregnation container (2) and over the edge thereof on the surface of the tank (1).
In Figur 1 ist gut nachvollziehbar, dass sich bei Rotation des Tanks (1 ) um seine Längsachse die Fasern (6) um den Tank (1 ) wickeln. Wenn der Tank (1 ) dabei auch noch in vertikaler Richtung aufwärts und abwärts bewegt wird, so verlaufen die Fasern (6) in Wellenlinien um den Tank (1 ) herum. In FIG. 1, it is easy to see that, as the tank (1) rotates about its longitudinal axis, the fibers (6) wrap around the tank (1). When the tank (1) is moved upwards and downwards in the vertical direction as well, the fibers (6) run in wavy lines around the tank (1).
In Figur 1 ist nicht eingezeichnet, dass der Tank 1 soweit abgesenkt werden kann, dass er völlig in den Hohlraum (21 ) im Zentrum des Tränkbehälters (2) eintaucht. Auf diese Weise können die Fasern (6) auch auf der oberen und auf der unteren Stirnfläche des Tanks (1 ) jeweils bis zu deren Mitte geführt werden. In Figure 1 is not shown that the tank 1 can be lowered so far that it is completely immersed in the cavity (21) in the center of the watering tank (2). In this way, the fibers (6) can also be guided on the upper and on the lower end face of the tank (1) in each case to the center thereof.
Dort können sie um einen - ebenfalls nicht eingezeichneten - Flansch herum gewickelt und darauf verklebt werden können. Even- tuell überstehende Enden der Fasern können dann abgeschnitten werden. There they can be wrapped around a - also not shown - flange around and glued to it. contingent tuell protruding ends of the fibers can then be cut off.
Im unteren Teil der Figur 1 ist unterhalb des Tränkbehälters (2) eine weitere Strahlenquelle (7) zu erkennen. Der Tank (1 ) erreicht sie, indem er durch den Hohlraum (21 ) hindurch nach unten abgesenkt wird. Mit einer derartigen zweiten Strahlenquelle (7) kann im sogenannten„Offline-Verfahren" der vollständig mit kunstharzgetränkten Fasern (6) bewickelte Tank (1 ) abschließend durchgehärtet werden. In the lower part of Figure 1, a further radiation source (7) can be seen below the drinking container (2). The tank (1) reaches it by being lowered down through the cavity (21). With such a second radiation source (7), in the so-called "off-line process", the tank (1) wound completely with synthetic resin-soaked fibers (6) can be finally through-hardened.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Tank, mit kunstharzgetränkten Fasern 6 zu bewickeln1 tank to be wound with Kunstharzdränkten fibers 6
2 Tränkbehälter, mit flüssigem Kunstharz 3 befüllt2 impregnation containers filled with liquid synthetic resin 3
3 Kunstharz, zürn Tränken der Fasern 6 3 synthetic resin, tears the fibers 6
41 Welle zum Drehen des Tanks 1 Λ 41 shaft for turning the tank 1 Λ
42 Antrieb von Welle 41  42 Drive from shaft 41
5 Faserführung für Fasern 6  5 fiber guide for fibers 6
6 Fasern, um den Tank 1 herum zu wickeln  6 fibers to wrap the tank 1 around
61 Spule mit Fasern 6  61 coil with fibers 6
7 Strahlenquelle zum Härten des Kunstharzes 3  7 radiation source for curing the synthetic resin 3

Claims

Ansprüche claims
1 . Vorrichtung zum Verstärken von Tanks 1 durch eine kunstharzgetränkte Faserauflage, bestehend aus 1 . Device for reinforcing tanks 1 by a resin-impregnated fiber support consisting of
- einem Tränkbehälter 2,  an impregnating container 2,
- der mit flüssigem Kunstharz 3 befüllt ist und  - Is filled with liquid resin 3 and
- in dessen Nähe ein Tank 1 angeordnet ist, der an einer drehbaren Welle 4 befestigt ist und  - In the vicinity of a tank 1 is arranged, which is fixed to a rotatable shaft 4 and
- einer Faserführung 5, mittels derer Fasern 6  - A fiber guide 5, by means of which fibers. 6
- von außen in den Tränkbehälter 2 hinein und durch ihn hindurch bis auf die Oberfläche des Tanks 1 führbar und  - From the outside into the impregnation tank 2 and through it to the surface of the tank 1 feasible and
- durch Rotation des Tanks 1 auf dessen Oberfläche aufwickelbar sind,  - can be wound on its surface by rotation of the tank 1,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
- das Kunstharz 3 durch Bestrahlung mit Ultraviolettstrahlung und/oder Licht und/oder Infrarotstrahlen und/oder Elektronenstrahlen härtbar ist und  - The resin 3 is curable by irradiation with ultraviolet radiation and / or light and / or infrared rays and / or electron beams, and
- die Oberfläche des mit kunstharzgetränkten Fasern 6 bewickelten Tanks 1 durch wenigstens eine Strahlenquelle 7 bestrahlbar ist.  - The surface of the wound with resin impregnated fibers 6 tanks 1 is irradiated by at least one radiation source 7.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern 6 in Bezug auf die Rotationsachse des Tanks 1 in radialer Richtung auf die Oberfläche des Tanks 1 geführt sind. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the fibers 6 are guided in relation to the axis of rotation of the tank 1 in the radial direction on the surface of the tank 1.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the
Zuführung über den gesamten Umfang des Tanks 1 simultan erfolgt. Feeding over the entire circumference of the tank 1 is carried out simultaneously.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Tank 1 drehbar und zugleich reversierend in axialer Richtung auf- und abwärts bewegbar ist. 4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the tank 1 is rotatable and reversible at the same time in the axial direction up and down movable.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass Device according to one of claims 1 - 4, characterized in that
- der Tränkbehälter  - the impregnation tank
- ringförmig ist und  - is annular and
- in der Mitte einen Hohlraum 21 aufweist, in den der Tank 1 absenkbar ist und  - In the middle of a cavity 21, in which the tank 1 is lowered and
- die kunstharzgetränkten Fasern 6 über den inneren Rand des Tränkbehälters 2 direkt auf die Oberfläche des Tanks 1 führbar sind.  - The resin-impregnated fibers 6 on the inner edge of the watering tank 2 directly to the surface of the tank 1 are feasible.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Fasern 6 tangential auf die Oberflä che des Tanks 1 auftreffen und die Faserführung 5 relativ zum Tank 1 in axialer Richtung reversierend verschiebbar ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of fibers 6 impinge tangentially on the Oberflä surface of the tank 1 and the fiber guide 5 is reversibly displaceable relative to the tank 1 in the axial direction.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass alle Fasern 6 durch denselben Tränkbehälter 2 geführt sind. Device according to one of claims 1 - 6, characterized in that all the fibers 6 are guided through the same impregnating container 2.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Strahlenquelle 7 oberhalb des Punktes oder der Punkte angeordnet ist, in denen kunstharzgetränkte Fasern 6 tangential auf die Oberfläche des Tanks 1 auftreffen Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one radiation source 7 is arranged above the point or points in which resin-impregnated fibers 6 impinge tangentially on the surface of the tank 1
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Strahlenquellen 7 ringförmig um den Tank 1 herum in einer Ebene angeordnet sind. 9. Apparatus according to claim 8, characterized in that a plurality of radiation sources 7 are arranged annularly around the tank 1 in a plane.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mit kunstharzgetränkten Fasern 6 bewickelte Tankl ausschließlich oder zusätzlich fern vom Tränkbehälter 2 durch eine Strahlenquelle 7 bestrahlbar ist. 10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the wound with resin impregnated fibers 6 Tankl is exclusively or additionally far from the impregnating container 2 by a radiation source 7 can be irradiated.
1 1 . Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass 1 1. Apparatus according to claim 6, characterized in that
zwischen wenigstens zwei Gruppen von Fasern 6, die jeweils tangential auf die Oberfläche des Tanks 1 eintreffen, wenigstens eine Strahlenquelle 7 angeordnet ist.  between at least two groups of fibers 6, each tangential to the surface of the tank 1, at least one radiation source 7 is arranged.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern 6 innerhalb des Tränkbehälters 2 mäanderförmig geführt werden. 12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the fibers 6 are guided in a meandering manner within the drinking container 2.
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