DE3641632A1

DE3641632A1 - Process for producing a fibre-reinforced compression or tensile rod

Info

Publication number: DE3641632A1
Application number: DE19863641632
Authority: DE
Inventors: Hans-Guenther Christopher; Joachim Thuerk
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1986-12-04
Filing date: 1986-12-04
Publication date: 1988-06-16
Also published as: JPS63164129A

Abstract

In a process for producing a fibre-reinforced compression or tensile rod, fibres are oriented parallel to the rod axis between end-face flange fittings and are fixed in a form-fitting manner in recesses (4), running transversely to the rod axis, in the fitting body (3) by means of a suitable connecting element (5). Before or after the impregnation of this arrangement with the plastic material, a ring (6; 15) covering the recesses (4) is applied in the region of the recesses in the fitting body (3). The ring reinforces the form-fitting connection between the fibres and the fitting body in such a manner that relatively high compressive forces or tensile forces can be transmitted. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer faserverstärkten, insbesondere hohlzylindrischen Druck- oder Zugstange aus Kunststoffmaterial mit stirnseitig befestigten Flanscharmaturen zur Druck- oder Zugkraftübertragung, bei dem die aus den Fasern gebildeten Fäden parallel zur Stangen achse orientiert, zwischen konischen Armaturkörpern angeord net und in transversal zur Stangenachse verlaufenden Aus nehmungen der Armaturkörper formschlüssig festgelegt werden und die formschlüssige Festlegung durch einen Draht, eine Litze oder ein anderes, flexibles, Zugkräfte aufnehmendes Bindeorgan erzielt wird und bei dem eine Tränkung mit einem aushärtbaren Kunststoffmaterial vorgenommen wird.The invention relates to a method for producing a fiber-reinforced, in particular hollow cylindrical pressure or Drawbar made of plastic material with fastened on the front Flange fittings for the transmission of pressure or traction, in which the threads formed from the fibers parallel to the rods axis oriented, arranged between conical fittings net and in a direction transverse to the rod axis the fittings body are positively determined and the form-fitting fixing by a wire, a strand or another, flexible, tension-absorbing binding element is achieved and in which an impregnation with a curable Plastic material is made.

Ein Verfahren dieser Art ist durch die EP-B-00 87 384 bekannt geworden.A method of this type is known from EP-B-00 87 384 become.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß bei dem genannten Ver fahren auf die Stange im Bereich der Ausnehmungen der Armatur körper vor oder nach dem Tränken mit dem Kunststoffmaterial wenigstens eine die Ausnehmungen überdeckende ringartige Verstärkung aufgebracht wird. Auf diese Weise wird die Festigkeit der Stange im Bereich der Verbindung der Fasern mit den Armaturkörpern nochmals gesteigert und hierdurch die Ausnutzung der Fasern verbessert. Die Steigerung der Festigkeit beruht darauf, daß eine solche Verstärkung einem Austreten der Faserstränge aus den Ausnehmungen der Armaturkörper unter dem Einfluß starker Zug- oder Druckkräfte entgegenwirkt. Diese vorteilhafte Wirkung der Verstärkung kann auch dahingehend ausgenutzt werden, daß die Ausnehmungen in den Armaturkörpern eine für den Ablauf des Verfahrens günstigere Form erhalten können, als dies ohne die Verstärkung möglich wäre.According to the invention it is provided that in the aforementioned Ver drive onto the rod in the area of the recesses of the valve body before or after soaking with the plastic material at least one ring-like covering the recesses Reinforcement is applied. In this way the Strength of the rod in the area of the connection of the fibers with the valve bodies increased again and thereby the Utilization of the fibers improved. The increase in strength is based on the fact that such reinforcement prevents the leakage of the Fiber strands from the recesses of the valve body under the Counteracts the influence of strong tensile or compressive forces. These beneficial effect of the reinforcement can also do so be exploited that the recesses in the valve bodies get a more favorable form for the procedure than would be possible without the reinforcement.

Die Verstärkung kann als Ring ausgebildet sein, der mit Preßsitz auf das ausgehärtete Kunststoffmaterial der Stange aufgebracht wird.The reinforcement can be designed as a ring with Press fit on the hardened plastic material of the bar is applied.

Hierzu wird es im allgemeinen keiner Bearbeitung der Oberfläche des Kunststoffmaterials im Bereich der Armaturkörper bedürfen, weil die Tränkung in einer Form vorgenommen wird und daher eine glatte und für einen Preßsitz geeignete Oberfläche vorliegt. Der Preßsitz kann z. B. durch Aufschrumpfen eines erwärmten Ringes erzielt werden.For this there is generally no surface treatment the plastic material in the area of the valve body, because the impregnation is done in one form and therefore one smooth surface available for a press fit. The press fit can e.g. B. by shrinking a heated one Ring can be achieved.

Soll dagegen die Verstärkung vor dem Aushärten des Kunststoff materials aufgebracht werden, so kann ein hierzu vorgesehener Ring mit einem beim Tränken der Fäden mit dem aushärtbaren Kunststoffmaterial auszufüllenden radialen Spalt bezüglich des konischen Armaturkörpers angeordnet sein. Die Ausfüllung des Spaltes sorgt dafür, daß am gesamten Umfang die gewünschte Abstützung eintritt.On the other hand, the reinforcement is intended before the plastic hardens materials are applied, so a designated Ring with a while soaking the threads with the curable Radial gap to be filled in with respect to the plastic material be conical fitting body. Filling in the Gap ensures that the desired circumference Support occurs.

Im Prinzip können die erwähnten Ringe aus jedem Werkstoff geeigneter Festigkeit bestehen. Wählt man jedoch ein elektrisch leitendes Material, so gewinnt man den zusätzlichen Vorteil, daß eine elektrische Abschirmung im Bereich der Armaturkörper entsteht. Dies erweist sich als günstig beim Einsatz der Stange in elektrischen Hochspannungsgeräten.In principle, the rings mentioned can be made of any material suitable strength. However, if you choose an electric one conductive material, so you get the added benefit that an electrical shield in the area of the fitting body arises. This proves to be favorable when using the rod in high voltage electrical devices.

Die ringartigen Verstärkungsteile können aber nicht nur aus regelrechten Ringkörpern bestehen, sondern können aus einer oder mehreren Windungen oder Lagen eines Bindeorgans hergestellt werden. Dabei kann dasselbe Bindeorgan benutzt werden, das auch für die Festlegung der Fäden in den Aus nehmungen der Armaturkörper verwendet wird, oder ein anderes, beispielsweise bandförmiges Material. Die Aufbringung des Bindeorgans kann insbesondere so erfolgen, daß jeweils, wenn eine Lage von Fäden zwischen den Armaturkörpern ausgespannt worden ist, zunächst eine Verstärkung in der Gestalt von Windun gen des Bindeorgans (faden- oder bandförmig) auf und neben der Ausnehmung, in der die Fäden befestigt worden sind, aufgebracht wird. Dann erst erfolgt die Aufbringung der nächsten Lage von Fäden. Diese Schritte werden von Lage zu Lage wiederholt.The ring-like reinforcement parts can not only from regular ring bodies exist, but can consist of one or several turns or layers of a binding element getting produced. The same binding organ can be used for this be that also for laying the threads in the off the valve body is used, or another, for example, band-shaped material. The application of the Binding organ can in particular be such that each time a layer of threads stretched between the valve bodies was initially a reinforcement in the form of Windun the binding organ (thread or ribbon) on and next to the Recess in which the threads have been attached, applied becomes. Only then is the next layer of Threads. These steps are repeated from layer to layer.

Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit zur Erzeugung der Verstärkung besteht darin, auf die fertige, jedoch noch ungetränkte Stange wenigstens eine Lage eines Bindeorgans der genannten Art aufzubringen und dadurch die Festigkeit der Verbindung zwischen den Fäden bzw. Fasern und den Armatur körpern zu steigern.Another advantageous way of generating the Reinforcement is on the finished, however, still unimpregnated rod at least one layer of a binding member mentioned type and thereby the strength of the Connection between the threads or fibers and the fitting body to increase.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is described below with reference to the figures The exemplary embodiments shown are explained in more detail.

Die Fig. 1 zeigt eine Zug- oder Druckstange mit einem vor dem Aushärten des Kunststoffmaterials aufgebrachten Ring im Schnitt. Fig. 1 shows a pull or push rod with a ring applied before the hardening of the plastic material in section.

Die Fig. 2 zeigt den Endteil einer anderen Ausführungsform, bei welcher der Ring nach dem Aushärten des Kunstoffmaterials auf die Enden der Stange aufgebracht wird. Fig. 2 shows the end part of another embodiment, in which the ring is applied to the ends of the rod after the plastic material has hardened.

In der Fig. 3 ist ein Endbereich einer Stange während des Herstellungsganges gezeigt, um die schrittweise Einbringung von Verstärkungen zu erläutern. FIG. 3 shows an end region of a rod during the production process in order to explain the gradual introduction of reinforcements.

In der Fig. 4 ist wiederum der Endbereich einer Stange ge zeigt, der nach dem Aufbringen aller vorgesehener Lagen von Fäden mit einer äußeren Verstärkung aus einem Bindeorgan versehen ist, bevor die Tränkung mit dem Kunststoffmaterial durchgeführt wird.In Fig. 4, in turn, the end portion of a rod is shown, which is provided with an external reinforcement from a binding member after the application of all layers of threads provided before the impregnation is carried out with the plastic material.

In der Fig. 1 ist der eine Endbereich einer Zug- oder Druck stange 1 gezeigt. Wie man erkennt, sind mehrere Lagen von Kunststoffasern 2 mit einem konischen Armaturkörper 3 verbunden, der hierzu mit in Umfangsrichtung verlaufenden Ausnehmungen 4 versehen ist. Bindeorgane in der Gestalt Drähten, Fäden oder ähnlichen Mitteln, die in der Fig. 1 mit 5 bezeichnet sind, sorgen für einen Formschluß zwischen den Lagen der Fasern 2 und dem Armaturkörper 3. die Aufbringung der Fasern und ihre Verbindung mit dem Armaturkörper geschieht in der Weise, wie dies in der EP-B-00 87 384 beschrieben ist. Um den Form schluß zwischen den Fasern 2 und dem Armaturkörper 3 zu ver bessern, ist dieser im Bereich der Ausnehmungen von einem Ringkörper 6 umschlossen, der sich auf einer Absatzfläche 10 des Armaturkörpers 3 abstützt. Der Ringkörper 6 wird in die in der Fig. 1 dargestellte Stellung gebracht, nachdem die Aufbringung der Fasern 2 nach dem erwähnten Verfahren beendet ist und bevor der Tränkvorgang beginnt. Bei diesem Tränkvorgang füllt sich auch der zwischen der äußersten Lage der Fasern 2 und der Innenfläche des Ringkörpers 6 verbleibende Ringraum 11 mit der zur Tränkung benutzten aushärtbaren Kunststoffmasse. Hierdurch entsteht im ausgehärteten Zustand der Anordnung eine wirksame zusätzliche Abstützung der Faserschichten, die eine stärkere Beanspruchung der fertigen Zug- oder Druckstange 1 gestattet. Die vorteilhafte, durch den Ringkörper 6 ausgeübte Stützwirkung kann auch in der Hinsicht ausgenutzt werden, daß die Ausnehmungen 4 des Armaturkörpers 3 eine Gestalt erhalten, die für das Einlegen des Bindeorgans 5 vorteilhaft ist.In Fig. 1 the one end portion of a pull or push rod 1 is shown. As can be seen, several layers of plastic fibers 2 are connected to a conical fitting body 3 , which for this purpose is provided with recesses 4 running in the circumferential direction. Binding organs in the form of wires, threads or similar means, which are denoted by 5 in FIG. 1, ensure a positive fit between the layers of the fibers 2 and the fitting body 3 . the application of the fibers and their connection to the fitting body takes place in the manner as described in EP-B-00 87 384. In order to improve the form circuit between the fibers 2 and the fitting body 3 , this is enclosed in the region of the recesses by an annular body 6 , which is supported on a heel surface 10 of the fitting body 3 . The ring body 6 is brought into the position shown in FIG. 1 after the application of the fibers 2 has ended according to the mentioned method and before the impregnation process begins. In this impregnation process, the annular space 11 remaining between the outermost layer of the fibers 2 and the inner surface of the ring body 6 also fills with the hardenable plastic compound used for the impregnation. This creates an effective additional support of the fiber layers in the cured state of the arrangement, which allows greater stress on the finished pull or push rod 1 . The advantageous support effect exerted by the ring body 6 can also be exploited in the respect that the recesses 4 of the fitting body 3 are given a shape which is advantageous for the insertion of the binding member 5 .

Der Ringkörper 6 kann auch nach dem Tränken und Aushärten der Stange über den Armaturkörper geschoben werden. In diesem Fall wird der Ringspalt zwischen dem Ring 6 und der Oberfläche der Stange in einem gesonderten Arbeitsgang mit aushärtbarer Kunststoffmasse gefüllt.The ring body 6 can also be pushed over the fitting body after the rod has been soaked and hardened. In this case, the annular gap between the ring 6 and the surface of the rod is filled with curable plastic compound in a separate operation.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung gemäß der Fig. 2 wird zunächst das Herstellungsverfahren der Stange 1 ebenso durchgeführt, wie dies in der bereits erwähnten EP-B-00 87 384 beschrieben ist. Auf die nun geschaffene ausge härtete Stange wird ein Ringkörper 15 derart aufgebracht, daß wiederum die Ausnehmungen des Armaturkörpers überdeckt werden. Vorzugsweise wird der Ringkörper 15 so aufgebracht, daß eine Vorspannung entsteht. Dies kann beispielsweise dadurch ge schehen, daß ein mit Untermaß hergestellter Ringkörper im erwärmten Zustand über das Ende der Stange geschoben und dann abgekühlt wird. Ebenso kann ein auf Raumtemperatur befindlicher Ring auf ein abgekühltes Ende der Stange aufgeschoben werden. Ferner kann ein mit einer geeigneten Anlauffläche ausgestat teter Ringkörper mit entsprechendem Kraftaufwand über das Ende der Stange gedrückt werden.According to another embodiment of the invention according to FIG. 2, the manufacturing process of the rod 1 is first carried out in the same way as described in the already mentioned EP-B-00 87 384. On the now created hardened rod, an annular body 15 is applied such that in turn the recesses of the fitting body are covered. The annular body 15 is preferably applied in such a way that a pretension occurs. This can happen, for example, in that an undersize ring body is pushed in the heated state over the end of the rod and then cooled. A ring at room temperature can also be pushed onto a cooled end of the rod. Furthermore, a ring body equipped with a suitable contact surface can be pressed over the end of the rod with a corresponding amount of force.

Die Ringkörper 6 bzw. 15 können aus jedem geeigneten Werkstoff bestehen, dessen Festigkeit dazu ausreicht, eine wirksame radiale Abstützung im Bereich der Armaturkörper zu gewähr leisten. Beispielsweise können also Kunststoffringe verwendet werden, die gleichfalls aus Fasern und einer ausgehärteten Kunststoffmasse bestehen. Es können jedoch auch Ringkörper aus metallischen Werkstoffen verwendet werden. Dies hat den Vorteil, daß eine elektrische Abschirmung entsteht, die besonders beim Einsatz der Stange 1 in elektrischen Hochspannungsapparaten nützlich sein kann. Um die Abschirmung zu erhalten, bedarf es lediglich einer Verbindung der Ringkörper mit einem auf dem gewünschten Potential befindlichen Teil des betreffenden Apparates, beispielsweise aus Erdpotential oder Hochspannungspotential. Eine hierfür erwünschte abgerundete Kontur ist bei dem Ringkörper 15 in Fig. 2 dargestellt und mit 16 bezeichnet. Durch eine solche Abschirmung werden in bekannter Weise Teilentladungen an Vorsprüngen und Kanten des Armaturkörpers 3 vermieden.The ring bodies 6 and 15 can consist of any suitable material, the strength of which is sufficient to ensure effective radial support in the area of the valve body. For example, plastic rings can also be used, which also consist of fibers and a hardened plastic mass. However, ring bodies made of metallic materials can also be used. This has the advantage that an electrical shield is created, which can be particularly useful when the rod 1 is used in high-voltage electrical apparatus. To obtain the shielding, all that is required is a connection of the ring body to a part of the apparatus in question which is at the desired potential, for example from earth potential or high-voltage potential. A rounded contour desired for this purpose is shown in the ring body 15 in FIG. 2 and designated 16 . By means of such shielding, partial discharges on projections and edges of the fitting body 3 are avoided in a known manner.

Wie bereits erwähnt, können die ringartigen Verstärkungen auch in der Weise hergestellt werden, daß ein Bindeorgan in geeigne ter Weise auf die Fäden aufgebracht wird. Diese zusätzlichen Windungen oder Lagen eines Bindeorgans bilden nach dem Tränken mit dem Kunststoffmaterial und der nachfolgenden Aushärtung gleichfalls ringartige Körper, die in fester Bindung mit den Fäden stehen.As already mentioned, the ring-like reinforcements can also be prepared in such a way that a binding organ in suitable ter way is applied to the threads. These additional Windings or layers of a binding organ form after soaking with the plastic material and the subsequent curing likewise ring-like bodies, which are in firm bond with the Threads stand.

Ein Beispiel für die Herstellung solcher ringartiger Ver stärkungen aus einem Bindeorgan zeigt die Fig. 3. Diese stellt den Zustand dar, in dem bereits drei Lagen aus Fäden zwischen den Armaturkörpern 3 ausgespannt sind und in den Ausnehmungen 4 der Armaturkörper mit einem Bindeorgan 5 festgelegt sind. Vor dem Zurückführen der Fäden zu dem gegenüberliegenden Armaturkörper werden auf die Fäden anschließend an die Ausnehmung 4 Windungen eines Bindeorgans aufgebracht, bei dem es sich um das bereits für die Festlegung in den Ausnehmungen verwendete Bindeorgan handeln kann. Dieser Vorgang wird wiederholt, wenn die nächste Lage in der anschließenden Ausnehmung eingebunden ist. Auf diese Weise wird die gesamte Verbindung der Fäden mit den Armaturkörpern schrittweise verstärkt.An example of the preparation of such ring-like Ver reinforcements of a binding member, FIG. 3 are This represents the state are stretched in the already three layers of threads between the valve bodies 3 and fixed in the recesses 4 of the valve body with a binding element 5 . Before the threads are returned to the opposite fitting body, 4 turns of a binding element are applied to the threads on the recess, which may be the binding element already used for fixing in the recesses. This process is repeated when the next layer is integrated in the subsequent recess. In this way, the entire connection of the threads with the valve bodies is gradually strengthened.

Es kann ausreichend sein, anstelle der soeben geschilderten schrittweisen Einbringung von Verstärkungen eine gemeinsame, abschließende Verstärkung vorzusehen, wie dies die Fig. 4 zeigt. Diese hat die Gestalt einer abschließenden Bandage 30, die in diesem Fall auch aus einem bandförmigen Bindeorgan bestehen kann. Nach dem Tränken mit dem aushärtbaren Kunststoffmaterial entsteht auf diese Weise eine ringartige, jedoch von dem Faserverband untrennbare Verstärkung.It may be sufficient to provide a common, final reinforcement instead of the gradual introduction of reinforcements just described, as shown in FIG. 4. This has the shape of a final bandage 30 , which in this case can also consist of a band-shaped binding member. After impregnation with the hardenable plastic material, a ring-like reinforcement is created in this way, but it is inseparable from the fiber structure.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer faserverstärkten, insbesondere hohlzylindrischen Druck- oder Zugstange (1) aus Kunststoffmaterial mit stirnseitig befestigten Flanscharmaturen zur Druck- oder Zugkraftübertragung, bei dem die aus den Fasern gebildeten Fäden (2)

- parallel zur Stangenachse (8) orientiert, zwischen konischen Armaturkörpern (3) angeordnet und in transversal zur Stangenachse (8) verlaufenden Ausnehmungen (4) der Armaturkörper (3) form schlüssig festgelegt werden und
- die formschlüssige Festlegung durch einen Draht, eine Litze oder ein anderes, flexibles, Zugkräfte aufnehmendes Bindeorgan (5) erzielt wird und bei dem
- eine Tränkung mit einem aushärtbaren Kunststoffmaterial vor genommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Stange (1) im Bereich der Ausnehmungen (4) der Armatur körper (3) vor oder nach dem Tränken mit dem Kunststoffmaterial wenigstens ein ringartiges Verstärkungsteil (6; 15; 20; 30) aufgebracht wird.

1. A method for producing a fiber-reinforced, in particular hollow cylindrical push or pull rod ( 1 ) made of plastic material with flange fittings attached at the end for the transmission of pressure or tensile force, in which the threads ( 2 ) formed from the fibers

- Oriented parallel to the rod axis ( 8 ), arranged between conical fitting bodies ( 3 ) and positively fixed in recesses ( 4 ) of the fitting body ( 3 ) running transversely to the rod axis ( 8 ) and
- The form-fitting determination by a wire, a strand or another, flexible, tensile force-absorbing binding member ( 5 ) is achieved and in which
- impregnation is taken with a curable plastic material before, characterized in that on the rod (1) in the region of the recesses (4) of the valve body (3) before or after the impregnation with the plastic material of at least a ring-like reinforcing member (6; 15 ; 20 ; 30 ) is applied.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsteil als Ring (15) ausgebildet ist und im Preßsitz auf das ausgehärtete Kunststoffmaterial der Stange (1) aufgebracht wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the reinforcing part is designed as a ring ( 15 ) and is applied in a press fit to the hardened plastic material of the rod ( 1 ).

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsteil als Ring (6) ausgebildet ist und mit einem beim Tränken mit dem aushärtbaren Kunststoffmaterial auszufüllenden radialen Spalt (11) bezüglich des konischen Armaturkörpers (3) angeordnet ist.3. The method according to claim 1, characterized in that the reinforcing part is designed as a ring ( 6 ) and with a radial gap ( 11 ) to be filled with the curable plastic material during impregnation with the conical fitting body ( 3 ).

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (6; 15) aus elektrisch leitendem Material gefertigt und als elektrische Abschirmung ausgebildet ist. 4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the ring ( 6 ; 15 ) made of electrically conductive material and is designed as an electrical shield.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß jeweils nach dem Aufbringen einer Lage von Fäden (2) anschließend an deren Festlegung in einer Ausnehmung (4) mit einem Bindeorgan (5) mehrere Windungen des gleichen oder eines anderen Bindeorgans (5) auf die Fäden (2) in Umfangsrichtung aufgebracht werden.5. The method according to claim 1, characterized in that in each case after the application of a layer of threads ( 2 ) subsequently to their fixing in a recess ( 4 ) with a binding member ( 5 ) a plurality of turns of the same or a different binding member ( 5 ) are applied to the threads ( 2 ) in the circumferential direction.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß auf die ungetränkte Stange im Bereich der Armaturkörper (3) wenigstens eine Lage (30) eines Binde organs in Umfangsrichtung aufgebracht wird.6. The method according to claim 1, characterized in that on the unimpregnated rod in the area of the fitting body ( 3 ) at least one layer ( 30 ) of a binding organ is applied in the circumferential direction.