DE2334971A1 - Federelement - Google Patents
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Description
Die Erfindung betrifft ein temperatur- und korrosionsfestes Federelement.
Das Vermögen einer Feder, mechanische Energie als Verformungsarbeit zu speichern und bei Entlastung
bis auf einen in Wärmeenergie umgewandelten Anteil wieder abzugeben, wird im wesentlichen durch die
Federkennlinie bestimmt. Die neben der Auslegung der Federn durch die elastischen Eigenschaften
des Werkstoffs gegebenen Kennlinien sind von der Temperatur nicht unabhängig und ändern sich etwa
in gleicher Weise mit der Temperatur wie der Elastizitätsmodul des verwendeten Federwerkstoffs.
Werden Metallfedern beispielsweise bei verschiedenen Temperaturen mit einer konstanten Kraft belastet,
so ergeben sich - wegen der Abnahme der Federsteifigkeit mit der Temperatur - verschiedene,
die Verwendung derartiger Federn etwa zur Kraftbegrenzung oder als Kraftmesser erheblich einschränkende
Federwege. Die Fließgrenze des Federwerkstoffs ist schließlich die Verwendungsgrenze
der Feder.
Zur Behebung eines weiteren Nachteils von Metallfedern - die begrenzte Beständigkeit gegen korrosive
Medien - ist es bekannt, Federwerkstoffe mit Schutzüberzügen zu versehen oder mit korrosionsbeständigeren
Metallen zu plattieren. Derartige Schutzüber-
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züge können jedoch die Belastbarkeit der Federn mindern und besonders bei Wechselbeanspruchungen
ist die Aufhebung der Schutzwirkung durch Rißbildung nicht mit Sicherheit auszuschließen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Federelement zu schaffen, das die Nachteile von
bekannten Federn nicht aufweist und auch bei hohen Temperaturen und unter korrosiven Bedingungen
brauchbar ist.
Zur Lösung der Aufgabe schlägt die Erfindung ein Federelement der eingangs genannten Art vor, dessen
Feder aus mit Kohlenstoffasern verstärktem Kohlenstoff
besteht. Unter Kohlenstoff bzw. Kohlenstofffasern werden im Sinne dieser Erfindung ebenfalls
Graphit bzw. Graphitfasern verstanden.
Als Verstärkungsfasern für erfindungsgemäße Federelemente
sind Kohlenstoff-Stapelfasern, -Vliese,
-Gewebe, -Bänder und insbesondere -Fäden in unidirektionaler Anordnung mit einem Elastizitätsmodul
von mindestens 200 kN/mm geeignet. Der Faseranteil von erfindungsgemäßen Federn beträgt
vorzugsweise mindestens 50 Vol.%.
Zum Herstellen von Faserelementen werden durch Auslegen oder Wickeln in die jeweilige Federform gebrachte
Kohlenstoffasern mit einem carbonisierbaren, > fluiden Stoff, z.B. einem Kunstharz oder auch Pech
oder mit der Lösung eines solchen Stoffes beschichtet
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oder imprägniert und anschließend gegebenenfalls unter Druck einer Temperaturbehandlung unterzogen.
Die Maximaltemperatur beträgt je nach den gewünschten Matrixeigenschaften und dem Verwendungszweck
mindestens etwa 800 C und höchstens etwa 2800°C. Zur Erhöhung der Festigkeit des Verbundwerkstoffs
können Imprägnierung und anschließendes Erhitzen ein- oder auch mehrmals wiederholt werden.
Die Vorteile von Federelementen nach der Erfindung bestehen insbesondere darin, daß die Federsteifigkeit
infolge des praktisch temperaturunabhängigen Elastizitätsmoduls von kohlenstoffaserverstärktem
Kohlenstoff unter wechselnder Temperaturbeanspruchung unverändert bleibt und die Verwendung erfindungsgemäßer
Federn ohne zusätzliche Schutzmaßnahmen durch korrosiv wirkende Medien - ausgenommen einige stark
oxidierende Säuren - nicht beschränkt wird.
Federn gemäß der Erfindung weisen die gleiche Gestalt wie die bekannten Federn auf und können in
gleicher Weise beansprucht werden. Bevorzugte Formen sind z.B. Drehstabfedern, Schraubenfedern,
Biegefedern, Tellerfedern, Ringfedern und Spannfedern.
In den folgenden Beispielen wird die Erfindung näher erläutert.
Zur Herstellung einer temperaturbeständigen Blattfeder wurden Kohlenstoffäden mit einem Ε-Modul von
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220 kN/mm mit einem Phenolformaldehydharz beschichtet,
auf einer geschliffenen Keramikplatte in paralleler dichtgepackter Anordnung
ausgelegt und zur Härtung des Kunstharzes unter einem Druck von etwa 1,3 bar auf 180 C und anschließend
zum Carbonisieren der Matrix bis auf ca. 1000 C erhitzt. Nach Abkühlung wurde der
plattenförmige Verbundwerkstoff in 5 mm breite
und 110 mm lange Streifen zerlegt. Die Dicke der Blattfeder, deren Faseranteil ca. 60 Vol.% betrug,
war 1 mm; die Federsteifigkeit wurde im Temperaturbereich von 20 - 10000C zu 18 N/cm bestimmt.
Die Blattfedern wurden bis zu Temperaturen von 1000°C als Stütz- und Führungselemente für beim
Brennen schwindende Formkörper verwendet, z.B. für Kohlenstoffkörper mit großen Schwundmaßen.
Ein Kohlenstoffgewebe wurde mit Pech imprägniert und zur Carbonisierung des Imprägniermittels auf
800°C erhitzt. Nach zweimaliger Wiederholung der Imprägnier- und Temperaturbehandlung wurde die
gewebeverstärkte Kohlenstoffplatte in einem Graphitierungsofen auf 2 700 C erhitzt und nach
dem Abkühlen in Blattfedern der Maße 2 χ 5 χ 30 mm zerlegt. Im Temperaturbereich zwischen 20 und
22000C betrug die Federsteifigkeit der ca. 50 Vol.%
Fasern enthaltenden Federn 4000 N/cm.
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Zur Herstellung einer Schraubenfeder wurde ein verdrilltes Kohlenstoffasertau - Ε-Modul 250 kN/mm2 mit
einem zähviskosen Puranharz beschichtet, auf einen Metallstab gewickelt und zum Härten des
Harzes auf 2000C und nach Entfernen des Stabs auf 10500C erhitzt.
Die Federsteifigkeit,der einen Außendurchmesser von 11 mm, einen Innendurchmesser von 6 mm und eine
Steigung von 2,5 Windungen/cm aufweisenden bei einer Temperatur von ca. 500 C als Ventilfeder
verwendeten Feder betrug 8 N/cm.
Zylindrische Körper aus Kohlenstoffilz wurden mit
Phenolformaldehydharz imprägniert und nach Härtung des Harzes auf 10000C erhitzt. Die Federsteifigkeit
der faserverstärkten Kohlenstoffzylinder mit
den Maßen 20 mm - Durchmesser und 15 mm - Höhe und einer Rohdichte von 0,18 g/cm betrug 3100 N/cm.
Verwendet wurden die zylindrischen Körper als Druckfedern.
4 Patentansprüche
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Claims (4)
- PatentansprücheΘ Temperatur- und korrosionsfestes Federelement, dadurch gekennzeichnet , daß die Feder aus mit Kohlenstoffasern verstärktem Kohlenstoff besteht.
- 2. Federelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Faseranteil mindestens 50 Vol.% beträgt.
- 3. Federelement nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß unidirektional angeordnete Kohlenstoffäden in einer Kohlenstoff— matrix angeordnet sind.
- 4. Federelement nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Elastizitätsmodul der Kohlenstoffäden mindestens 200 kN/mm beträgt.PA 73/14 Dr.We/häu409884/0277
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|---|---|---|---|
| DE19732334971 DE2334971C2 (de) | 1973-07-10 | 1973-07-10 | Verwendung von kohlenstoffaserverstärktem Kohlenstoff als Federelement |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE2334971C2 DE2334971C2 (de) | 1984-10-04 |
Family
ID=5886428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3026124A1 (de) * | 1979-07-12 | 1981-01-29 | Exxon Research Engineering Co | Schraubenfeder und verfahren zu ihrer herstellung |
| EP0040531A2 (de) * | 1980-05-16 | 1981-11-25 | Ford Motor Company Limited | Blattfeder und dazu angewendetes Blatt |
| US4380483A (en) * | 1979-01-15 | 1983-04-19 | Celanese Corporation | Process for forming improved carbon fiber reinforced composite coil spring |
| DE3506037C1 (de) * | 1985-02-21 | 1986-01-16 | Deutsche Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt e.V., 5300 Bonn | Schraubenfeder sowie Verfahren zu deren Herstellung |
| US6231709B1 (en) * | 1997-12-22 | 2001-05-15 | Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation - S.N.E.C.M.A. | Method of making a spring out of thermostructural composite material |
| DE102012214407A1 (de) * | 2012-08-13 | 2014-02-13 | Schunk Kohlenstofftechnik Gmbh | Bauteilverbindung mit zumindest zwei CFC-Komponenten |
-
1973
- 1973-07-10 DE DE19732334971 patent/DE2334971C2/de not_active Expired
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Paper 37.Internat.Conf. Carbon Fibres, The Plastics Institute, London 1971: D.O.Newling, E.J.Walker "High-performance Graphitized Carbon/Carbon Composites" * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4380483A (en) * | 1979-01-15 | 1983-04-19 | Celanese Corporation | Process for forming improved carbon fiber reinforced composite coil spring |
| DE3026124A1 (de) * | 1979-07-12 | 1981-01-29 | Exxon Research Engineering Co | Schraubenfeder und verfahren zu ihrer herstellung |
| EP0040531A2 (de) * | 1980-05-16 | 1981-11-25 | Ford Motor Company Limited | Blattfeder und dazu angewendetes Blatt |
| EP0040531A3 (en) * | 1980-05-16 | 1982-06-02 | Ford Motor Company Limited | Leaf spring and leaf therefor |
| DE3506037C1 (de) * | 1985-02-21 | 1986-01-16 | Deutsche Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt e.V., 5300 Bonn | Schraubenfeder sowie Verfahren zu deren Herstellung |
| US4773633A (en) * | 1985-02-21 | 1988-09-27 | Deutsche Forschungs- Und Versuchsanstalt Fur Luft- Und Raumfahrt E.V. | Helical spring and process for producing it |
| US6231709B1 (en) * | 1997-12-22 | 2001-05-15 | Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation - S.N.E.C.M.A. | Method of making a spring out of thermostructural composite material |
| DE102012214407A1 (de) * | 2012-08-13 | 2014-02-13 | Schunk Kohlenstofftechnik Gmbh | Bauteilverbindung mit zumindest zwei CFC-Komponenten |
| WO2014026822A1 (de) * | 2012-08-13 | 2014-02-20 | Schunk Kohlenstofftechnik Gmbh | Bauteilverbindung mit zumindest zwei cfc-komponenten |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2334971C2 (de) | 1984-10-04 |
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