DE102013012611B4

DE102013012611B4 - Form zur Herstellung eines aus miteinander verbindbaren Lagen bestehenden Rohres und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102013012611B4
Application number: DE102013012611.8A
Authority: DE
Inventors: Uwe Lauschke; Karsten MÜLLER; Christoph Albani
Original assignee: Kvb Institut fur Konst und Verbundbauweisen Gemeinnuetzige GmbH; Kvb Institut fur Konstruktion und Verbundbauweisen Gemeinnuetzige GmbH
Current assignee: Kvb Institut fur Konst und Verbundbauweisen Gemeinnuetzige GmbH; Kvb Institut fur Konstruktion und Verbundbauweisen Gemeinnuetzige GmbH
Priority date: 2013-07-26
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2021-02-11
Anticipated expiration: 2033-07-27
Also published as: DE102013012611A1

Abstract

Form (4) zur Herstellung eines aus miteinander verbindbaren Lagen bestehenden Rohres (5), dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes und ein zweites Formteil (1) jeweils L-förmig ausgebildet sind, dass die Formteile (1) zur Herstellung U-förmiger Halbrohre (2) jeweils ein lösbares und das jeweilige Formteil (1) zu einer U-Form ergänzendes Schenkelteil (3) aufweisen, dass ein Schenkel der Formteile (1) oder das Schenkelteil (3) in Längsrichtung eingebrachte Stufen aufweist, wobei die Höhe einer Stufe der Dicke wenigstens einer Lage entspricht, so dass geschäftete Schenkel vorhanden sind, dass die Formteile (1) mit den Halbrohren (2) mit entfernten Schenkelteilen (3) zur Ausbildung des Rohres (5) miteinander verbunden sind, wobei die geschäfteten Schenkel der Halbrohre (2) jeweils Bereiche der Rohrwand bilden, dass sich an der Innenwand des Rohres (5) in der Form (4) ein entfernbarer Stützkörper befindet und dass sich die miteinander verbundenen Formteile (1) mit den Halbrohren (2) zur Verbindung der Lagen in einem Vakuumsack befinden oder dass die miteinander verbundenen Formteile (1) mit den Halbrohren (2) zur Verbindung der Lagen in einem doppelwandigen Vakuumschlauch angeordnet sind, so dass sich die Form (4) mit den Halbrohren (2) zwischen den Wänden des doppelwandigen Vakuumschlauchs befindet, und dass der Raum zwischen den Wänden mit der Form (4) mit den Halbrohren (2) mit einer einen Unterdruck erzeugenden Einrichtung verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft Formen zur Herstellung eines aus miteinander verbindbaren Lagen bestehenden Rohres und Verfahren zur Herstellung aus miteinander verbindbaren Lagen bestehenden Rohren mit der Form.
Das Schäften ist eine bekannte Möglichkeit, um Teile mit ihren Stirnseiten mit einer relativ großen Kontaktfläche zu verbinden.
Eine derartige Lösung ist unter anderem durch die Druckschrift DE 38 18 066 C2 Klebeverbindung von Rohren aus Kohlenstoff oder Graphit bekannt. Die miteinander zu verbindenden Stirnflächen der Rohre sind dazu als Kegelflächen ausgebildet.
Die Druckschrift DE 20 2006 011 399 U1 beinhaltet eine Rohrverbindung für Maulprofil-Rohre und deren Böschungsstücke. Die Stumpfrohrenden weisen zum Zusammenfügen Schäftungen auf. Die Rohre werden dabei in Längsrichtung miteinander verbunden.
Durch die Druckschrift DE 1 628 982 A ist eine Vorrichtung zum Verbinden von durch Verleimen miteinander zu verschäftenden Werkstücken bekannt. Die Enden der miteinander zu verbindenden Werkstücke sind keilförmig ausgebildet. Weiterhin sind die zu verbindenden Flächen eben ausgeführt. Das Zusammenfügen der geschäfteten und mit Leim versehenen Flächen erfolgt durch Pressen mit erwärmten Presswerkzeugen. Die Vorrichtungen sind auf das Zusammenfügen von Werkstücken in Längsrichtung beschränkt. Die miteinander zu verbindenden Werkstücke in Form von Platten besitzen die gleiche Dicke.
Durch die Druckschrift US 2009 102 092 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer hohlen tragenden Trägerstruktur aus faserverstärkten Verbundwerkstoff bekannt. Dazu sind mehrere Schichten durch Biegen der Schichten auf einen Dorn angeordnet, die als versetzte Stoßverbindungen ausgebildet sind.
Die Druckschrift WO 2009 083 531 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Elements für ein Windturbinenblatt aus einem verstärkten Polymermaterial. Die Wand des rohrförmigen Elements umfasst mehrere Gewebeschichten aus einem Fasermaterial, die sich überlappen.
Die Druckschrift CA 1 206 309 A beinhaltet ein Verfahren zur Herstellung eines Hockeyschlägers aus faserverstärktem Kunststoff. Der hohle Griff kann durch Zusammenkleben zweier ineinander angeordneter U-förmiger Komponenten ausgebildet sein.
Der in den Patentansprüchen 1 und 2 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein stabiles Rohr aus miteinander verbindbaren Lagen einfach herzustellen.
Diese Aufgabe wird durch eine Form und ein Verfahren mit den in den Patentansprüchen 1 und 2 aufgeführten Merkmalen gelöst.
Die Formen zur Herstellung eines aus miteinander verbindbaren Lagen bestehenden Rohres und die Verfahren zur Herstellung aus miteinander verbindbaren Lagen bestehenden Rohren mit der Form zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass ein stabiles Rohr aus den miteinander verbindbaren Lagen einfach realisierbar ist.
Dazu sind für die Form ein erstes und ein zweites Formteil jeweils L-förmig ausgebildet. Die Formteile weisen zur Herstellung U-förmiger Halbrohre jeweils ein lösbares und das jeweilige Formteil zu einer U-Form ergänzendes Schenkelteil auf. Ein Schenkel der Formteile oder das Schenkelteil besitzt in Längsrichtung eingebrachte Stufen, wobei die Höhe einer Stufe der Dicke wenigstens einer Lage entspricht, so dass geschäftete Schenkel vorhanden sind. Die Formteile mit den Halbrohren sind mit entfernten Schenkelteilen zur Ausbildung des Rohres miteinander verbunden, wobei die geschäfteten Schenkel der Halbrohre jeweils Bereiche der Rohrwand bilden. An der Innenwand des Rohres in der Form befindet sich ein entfernbarer Stützkörper. Entweder befinden sich die miteinander verbundenen Formteile mit den Halbrohren zur Verbindung der Lagen in einem Vakuumsack, oder sind die miteinander verbundenen Formteile mit den Halbrohren zur Verbindung der Lagen in einem doppelwandigen Vakuumschlauch angeordnet, so dass sich die Form mit den Halbrohren zwischen den Wänden des doppelwandigen Vakuumschlauchs befindet, und der Raum zwischen den Wänden mit der Form mit den Halbrohren mit einer einen Unterdruck erzeugenden Einrichtung verbunden ist. Die Lagen bilden damit die Halbrohre mit den geschäfteten Schenkeln.
Die miteinander verbundenen Formteile mit den Halbrohren können sich zur Verbindung der Lagen in einem Vakuumsack befinden. Damit werden die Formteile zusätzlich zu beispielsweise Schraub- und/oder Klemmverbindungen miteinander verbunden. Gleichzeitig dient der Vakuumsack als Schutz gegenüber von Umwelteinflüssen.
Die miteinander verbundenen Formteile mit den Halbrohren können zur Verbindung der Lagen in einem doppelwandigen Vakuumschlauch angeordnet sein, so dass sich die Form mit den Halbrohren zwischen den Wänden des doppelwandigen Vakuumschlauchs befindet. Weiterhin ist der Raum zwischen den Wänden mit der Form mit den Halbrohren mit einer einen Unterdruck erzeugenden Einrichtung verbunden. Bei einer Evakuierung des doppelwandigen Vakuumschlauchs drücken damit die äußere Wand auf die Form mit den Halbrohren und die innere Wand auf die Innenflächen der Halbrohre. Damit können die Formteile zusätzlich zu beispielsweise Schraub- und/oder Klemmverbindungen miteinander verbunden werden. Gleichzeitig dient der Vakuumschlauch als Schutz gegenüber von Umwelteinflüssen. Zur Verhinderung des Eindringens der inneren Wand des doppelwandigen Vakuumschlauchs in eventuell vorhandene nicht aneinandergefügte Lagen können sich zwischen Innenwand des Rohres und innerer Wand des doppelwandigen Vakuumschlauchs plattenförmige Stützen befinden.
Das damit hergestellte Rohr besteht aus den zwei miteinander verbundenen Halbrohren mit den durch Lagen ausgebildeten geschäfteten Schenkeln.
Zur Herstellung werden Lagen mit der Breite gleich/kleiner dem Teilumfang des Halbrohres in das Formteil gelegt, wobei durch die Stufen des Formteils oder des Schenkelteils geschäftete Schenkel des Halbrohres entstehen. Zwei Formteile mit den Halbrohren werden zusammengefügt, so dass die geschäfteten Schenkel jeweils Bereiche der Rohrwand sind. Die Lagen werden zur Ausbildung des Rohres miteinander verbunden.
Das Rohr zeichnet sich damit dadurch aus, dass es sowohl einfach herstellbar als auch auf Grund der Schäftungen sehr stabil ist. Dazu werden die Lagen einfach in die Formteile gelegt, die vorteilhafterweise die Stufen als Anschläge für die Lagen besitzen. Das gewährleistet eine einfache durch die Anschläge vorbestimmte und damit exakte Realisierung der Halbrohre. Die Stufen und die Breite der Lagen bestimmen dabei die erzielbaren Schäftungen, die sich beim Einlegen der Lagen selbstständig ausbilden.
Die Formteile können vorteilhafterweise gleich ausgebildet sein, so dass sich gleiche Halbrohre ergeben. Die Ausbildung der gestuften Schenkel der Formteile oder der Schenkelteile in Verbindung mit Lagen gleicher Breite zur Ausbildung des Rohres führen zu exakt ausgebildeten Schäftungen zum Verbindes der Halbrohre zu dem Rohr. Damit bestimmt die Ausbildung der Stufen die Exaktheit der Schäftungen. Vorteilhafterweise dienen dabei die Stufen gleichzeitig als Anschläge für die Lagen, so dass eine ökonomisch günstige Realisierung der Rohre gegeben ist. Beim Verbinden der Formteile bildet sich automatisch das Rohr aus, wobei die gleichgestalteten und gleiche Maße aufweisenden und symmetrischen Schäftungen exakt zusammen gefügt werden können. Das Rohr besitzt eine konstante Wandstärke sowohl in den Bereichen der Schäftungen als auch in den Bereichen ohne den Schäftungen. Die Schäftungen führen dabei aufgrund ihrer exakten Ausführungen zu einer hohen Stabilität des Rohres, die durch die vergrößerten Verbindungsflächen gewährleistet ist.
Das Rohr kann den Querschnitt eines Kegelschnitts oder eines Mehrecks aufweisen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 3 angegeben.
Nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 3 bestehen die zu legenden Lagen aus Endlosfasern in einer ungehärteten duroplastischen Kunststoffmatrix und/oder aus Endlosfasern in einer ungehärteten duroplastischen Kunststoffmatrix und wenigstens einer Lage einer Textilie, eines Gewebes, eines Gewirks, eines Gestricks, eines Geflechts, eines Vliesstoffes oder eines Filzes. Weiterhin werden die ungehärteten duroplastische Kunststoffmatrizen der Lagen ausgehärtet. Das erfolgt beispielsweise in einem bekannten Autoklaven.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen jeweils prinzipiell dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:

1 einen Querschnitt eines Formteils mit einem Schenkelteil und einem Halbrohr,
2 einen Querschnitt zweier zusammenzufügender Formteile,
3 einen Querschnitt einer Form aus Formteilen mit einem Rohr und
4 einen Querschnitt eines Halbrohres mit Schäftungen.

Im nachfolgenden Ausführungsbeispiel werden Formen 4 zur Herstellung eines aus miteinander verbindbaren Lagen bestehenden Rohres 5, mit der Form 4 hergestellte Rohre 5 aus miteinander verbundenen Lagen und Verfahren zur Herstellung aus miteinander verbindbaren Lagen bestehenden Rohren 5 mit der Form 4 zusammen näher erläutert.
Die 1 zeigt einen Querschnitt eines Formteils 1 mit einem Schenkelteil 3 und einem Halbrohr 2 in einer prinzipiellen Darstellung.
Eine Form 4 zur Herstellung eines aus miteinander verbindbaren Lagen bestehenden Rohres 5 besteht im Wesentlichen aus einem ersten und einem zweiten Formteil 1, die jeweils L-förmig ausgebildet sind. Die Formteile 1 weisen zur Herstellung U-förmiger Halbrohre 2 jeweils ein lösbares und das jeweilige Formteil 1 zu einer U-Form ergänzendes Schenkelteil 3 auf.
Das Schenkelteil 3 besitzt in Längsrichtung eingebrachte Stufen. Die Höhe einer Stufe entspricht der Dicke wenigstens einer Lage und die Anzahl der Stufen wenigstens der Anzahl der das Rohr 5 bildenden Lagen. Die Stufen sind gleichzeitig Anschläge für die Lagen. Die Breite der Lage ist gleich/kleiner dem halben Umfang des Rohres 5, so dass sich beim Einlegen der Lagen geschäftete Schenkel ausbilden.
Die 2 zeigt einen Querschnitt zweier zusammenzufügender Formteile 1 in einer prinzipiellen Darstellung.
Die Formteile 1 mit den Halbrohren 2 und mit entfernten Schenkelteilen 3 werden zur Ausbildung des Rohres 5 miteinander verbunden.
Die 3 zeigt einen Querschnitt einer Form 4 aus Formteilen 1 mit einem Rohr 5 in einer prinzipiellen Darstellung.
Die miteinander verbundenen Formteile 1 mit den Halbrohren 2 bilden zusammen die Form 4 mit dem auszubildenden Rohr 5, wobei die geschäfteten Schenkel der Halbrohre 2 jeweils Bereiche der Rohrwand sind.
Zur Ausbildung des Rohres 5 befinden sich die miteinander verbundenen Formteile 1 mit den Halbrohren 2 zur Verbindung der Lagen in einem doppelwandigen Vakuumschlauch, wobei sich die Form mit den Halbrohren 2 zwischen den Wänden des doppelwandigen Vakuumschlauchs befindet. Der Raum zwischen den Wänden mit der Form mit den Halbrohren 2 ist mit einer einen Unterdruck erzeugenden Einrichtung verbunden. Bei einer Evakuierung des doppelwandigen Vakuumschlauchs drücken damit die äußere Wand auf die Form 4 mit den Halbrohren 2 und die innere Wand auf die Innenflächen der Halbrohre 2. Zur Verhinderung des Eindringens der inneren Wand des doppelwandigen Vakuumschlauchs in eventuell vorhandene nicht aneinandergefügte Lagen können sich zwischen Innenwand des Rohres 5 und innerer Wand des doppelwandigen Vakuumschlauchs plattenförmige Stützen befinden.
Das Rohr 5 besteht damit aus miteinander verbundenen Halbrohren 2, wobei die Halbrohre 2 aus Lagen mit der Breite gleich/kleiner dem halben Umfang des Rohres 5 ausgebildet sind. Durch die Stufen, die gleichzeitig als Anschläge dienen, bilden die eingelegten Lagen geschäftete Schenkel aus. Bei den zusammengefügten Halbrohren 2 sind die geschäfteten Schenkel der Halbrohre 2 jeweils Bereiche der Rohrwand.
Die 4 zeigt einen Querschnitt eines Halbrohres 2 mit Schäftungen in einer prinzipiellen Darstellung.
Die Lagen sind Prepregs, so dass das Rohr 5 aus ausgehärteten Prepreglagen besteht. Das Rohr 5 kann dabei sowohl ein unverzweigtes Rohr 5 als auch ein verzweigtes Rohr 5 sein. Der Querschnitt ist mehreckig ausbildbar oder weist die Form eines Kegelschnitts auf. Letztere ist insbesondere ein Kreis oder eine Ellipse. Darüber hinaus können natürlich auch weitere frei ausgestaltbare Formen insbesondere auch Kombinationen der genannten Formen realisiert werden.
In einer Ausführungsform kann wenigstens eine Lage eine Textilie sein. Diese Lage ist dann von Prepreglagen ummantelt. Die Textilie ist dabei bekannterweise ein Gewebe, ein Gewirk, ein Gestrick, ein Geflecht, ein Vliesstoff oder ein Filz.

Claims

Form (4) zur Herstellung eines aus miteinander verbindbaren Lagen bestehenden Rohres (5), dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes und ein zweites Formteil (1) jeweils L-förmig ausgebildet sind, dass die Formteile (1) zur Herstellung U-förmiger Halbrohre (2) jeweils ein lösbares und das jeweilige Formteil (1) zu einer U-Form ergänzendes Schenkelteil (3) aufweisen, dass ein Schenkel der Formteile (1) oder das Schenkelteil (3) in Längsrichtung eingebrachte Stufen aufweist, wobei die Höhe einer Stufe der Dicke wenigstens einer Lage entspricht, so dass geschäftete Schenkel vorhanden sind, dass die Formteile (1) mit den Halbrohren (2) mit entfernten Schenkelteilen (3) zur Ausbildung des Rohres (5) miteinander verbunden sind, wobei die geschäfteten Schenkel der Halbrohre (2) jeweils Bereiche der Rohrwand bilden, dass sich an der Innenwand des Rohres (5) in der Form (4) ein entfernbarer Stützkörper befindet und dass sich die miteinander verbundenen Formteile (1) mit den Halbrohren (2) zur Verbindung der Lagen in einem Vakuumsack befinden oder dass die miteinander verbundenen Formteile (1) mit den Halbrohren (2) zur Verbindung der Lagen in einem doppelwandigen Vakuumschlauch angeordnet sind, so dass sich die Form (4) mit den Halbrohren (2) zwischen den Wänden des doppelwandigen Vakuumschlauchs befindet, und dass der Raum zwischen den Wänden mit der Form (4) mit den Halbrohren (2) mit einer einen Unterdruck erzeugenden Einrichtung verbunden ist.
Verfahren zur Herstellung eines aus miteinander verbindbaren Lagen bestehenden Rohres (5) mit einer Form (4) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Formteil (1) Lagen zu einem Halbrohr (2) mit geschäfteten Schenkeln gelegt werden, wobei im Formteil (1) die Höhe einer Stufe der Dicke wenigstens einer Lage und die Anzahl der Stufen maximal der Anzahl der das Rohr (5) bildenden Lagen entspricht, dass zwei Formteile (1) mit den Halbrohren (2) zusammengefügt werden, wobei sich an der Innenwand des Rohres (5) in der Form (4) ein entfernbarer Stützkörper befindet und die geschäfteten Schenkel jeweils Bereiche der Rohrwand sind, dass die Lagen zur Ausbildung des Rohres (5) miteinander verbunden werden, wobei sich die miteinander verbundenen Formteile (1) mit den Halbrohren (2) zur Verbindung der Lagen in einem Vakuumsack befinden oder die miteinander verbundenen Formteile (1) mit den Halbrohren (2) zur Verbindung der Lagen in einem doppelwandigen Vakuumschlauch angeordnet sind, so dass sich die Form (4) mit den Halbrohren (2) zwischen den Wänden des doppelwandigen Vakuumschlauchs befindet, und dass der Raum zwischen den Wänden mit der Form (4) mit den Halbrohren (2) mit einer einen Unterdruck erzeugenden Einrichtung verbunden ist.
Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zu legenden Lagen aus Endlosfasern in einer ungehärteten duroplastischen Kunststoffmatrix und/oder aus Endlosfasern in einer ungehärteten duroplastischen Kunststoffmatrix und wenigstens einer Lage einer Textilie, eines Gewebes, eines Gewirks, eines Gestricks, eines Geflechts, eines Vliesstoffes oder eines Filzes bestehen und dass die ungehärteten duroplastischen Kunststoffmatrizen der Lagen ausgehärtet werden.