DE19631532C2 - Device for non-axial alignment of fibers in a tubular product made of fiber composite material - Google Patents
Device for non-axial alignment of fibers in a tubular product made of fiber composite materialInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur nichtaxialen Aus richtung von Fasern in einem rohrförmigen Produkt aus Faserver bundwerkstoff nach dem Oberbegriff des Patentanspruch 1.The invention relates to a device for non-taxial Direction of fibers in a tubular product made of fiber Bundwerkstoff according to the preamble of claim 1.
Es ist bekannt, daß in der Industrie Faserverbund-Werkstoffe mit Endlosglasfaser für Leichtbauanwendungen eingesetzt werden, weil sie bei geeigneter Ausrichtung der Fasern im Matrixwerk stoff ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis aufweisen. Die Pro duzenten können den steigenden Anforderungen des Marktes ge recht werden: durch verringerten Materialeinsatz lassen sich Kosteneinsparungen gegenüber klassischen Leichtbauwerkstoffen realisieren und/oder die Produkte sind leichter ("Werkstoffkunde Kunststoffe"; Verfasser: Menges, G.; Seite 9; Carl Hanser Verlag, 1990).It is known that in the industry fiber composite materials with continuous glass fiber for lightweight applications, because if the fibers are properly aligned in the matrix plant good value for money. The pro producers can meet the increasing demands of the market be right: by using less material Cost savings compared to classic lightweight materials realize and / or the products are lighter ("Materials science plastics"; Author: Menges, G .; page 9; Carl Hanser Verlag, 1990).
Es ist ferner bekannt, daß im Bereich der Faserverbund- Werkstoffe ein Trend hin zu den vorgemischten Formmassen mit Langfasern (z. B. glas- oder kohlefaserverstärkte thermoplasti sche Kunststoffe) festzustellen ist. Diese sind eine weitgehend homogene Masse aus Matrixwerkstoff und Langfasern (etwa 10 mm lang) und können im Gegensatz zu Endlosfaser-Verbundwerkstoffen direkt in einem Prozeßschritt verarbeitet werden. Trotzdem bie ten sie sehr gute technische Eigenschaften ("Die Kunststoffe und ihre Eigenschaften"; Verfasser: Domininghaus, H.; Seite 425-434 VDI-Verlag, 1992). Das aufwendige gerichtete Einbringen der Endlosfaser in die Matrix durch Einlegen, Wickeln oder In trudieren kann entfallen, dadurch entsteht ein weiterer Zeit- und Kostenvorteil.It is also known that in the field of fiber composite Materials a trend towards premixed molding compounds Long fibers (e.g. glass or carbon fiber reinforced thermoplastic cal plastics). These are largely homogeneous mass of matrix material and long fibers (approx. 10 mm long) and can be used in contrast to continuous fiber composites can be processed directly in one process step. Still bie they have very good technical properties ("The plastics and their properties "; Author: Domininghaus, H .; Page 425-434 VDI-Verlag, 1992). The elaborate directional introduction the continuous fiber in the matrix by inserting, winding or in trudging can be omitted, this creates another time and cost advantage.
Dabei ist es allerdings bei rohrförmigen Produkten - wie Schläuchen, Rohren oder Hohlwellen - nötig, die Fasern nicht radial auszurichten ("Die multifunktionale Anwendung von drehmomentübertragenden FVW-Bauteilen am Beispiel der PKW- Kardanwelle"; Verfasser: Haldenwanger, H.-G.; Reim, H.; Seite 54, in "Kunststoffe im Automobilbau-Integration nach Maß"; VDI- Verlag, 1990). Die mechanischen Belastungen, die im Praxisein satz wirken, verlaufen nämlich selten rein axial, sondern wei sen starke radiale Komponenten auf: Zum Beispiel wirkt auf eine angetriebene Hohlwelle eine Torsionbelastung, die 45° zur Achse geneigt ist. Eine Innendruck-Belastung eines Wasserschlauches, Wasserrohres oder annähernd zylinderförmigen Behälters wirkt primär radial ("Dubbel, Taschenbuch für den Maschinenbau"; Hrsg.: Beitz W., Küttner, K.-H.; Springer Verlag; Kapitel K5- K6).However, it is with tubular products - like Hoses, pipes or hollow shafts - necessary, but not the fibers to align radially ("The multifunctional application of torque transmitting FVW components using the example of car Kardanwelle "; Author: Haldenwanger, H.-G .; Reim, H .; Page 54, in "Customized plastics in automotive integration"; VDI- Verlag, 1990). The mechanical loads that are in practice effect, they rarely run purely axially, but white strong radial components: For example, it affects one driven hollow shaft a torsional load that is 45 ° to the axis is inclined. An internal pressure load on a water hose, Water pipe or approximately cylindrical container acts primarily radial ("Dubbel, paperback for mechanical engineering"; Ed .: Beitz W., Küttner, K.-H .; Springer Verlag; Chapter K5- K6).
In den in DE 44 28 993 A1 und US 29 73 783 aufgeführten Verfah
ren wird das übliche Extrusionsverfahren in Extrusionswerkzeu
gen um eine dynamische Komponente, einen Rotor, ergänzt, der im
ringförmigen Fließkanal die Fasern belastungsgerecht radial
ausrichtet. Diese Rotoren werden aktiv von außen angetrieben
und werfen deshalb zwei Probleme auf:
In the processes listed in DE 44 28 993 A1 and US 29 73 783, the usual extrusion process in extrusion tools is supplemented by a dynamic component, a rotor, which radially aligns the fibers in the annular flow channel in accordance with the load. These rotors are actively driven from the outside and therefore pose two problems:
- 1. Die für die Drehbewegung notwendigen Fugen mit Spielpassun gen verlaufen vom Schmelzekanal durchgängig bis zur Gehäuse außenseite. Der bei der Extrusion wirksame Druck treibt nun Schmelze durch diese Fugen nach außen. Die Wahl der richtigen Spielpassung stellt nun ein Problem dar, weil entweder ein zu hoher Leckagestrom oder Verschleiß auftreten können.1. The joints necessary for the rotary movement with play pass lines run continuously from the melt channel to the housing outside. The pressure that is effective during extrusion is now floating Melt out through these joints. Choosing the right one Matching is now a problem because either one too high leakage current or wear can occur.
- 2. Die Wirkrichtung der Faser, die für die mechanische Festig keit des Produktes entscheidend ist, hängt sowohl von der Drehgeschwindigkeit als auch von der Extrudatfließgeschwin digkeit ab. Eine präzise Ausrichtung kann nur durch die Syn chronisation der beiden Größen erreicht werden. Dazu werden aufwendige regelungstechnische Maßnahmen, wie gravimetrische Durchsatzmessung am Extrudereingang und Rückführung an den Rotorantrieb nötig.2. The direction of action of the fiber used for the mechanical strength The crucial factor of the product depends on both Rotational speed as well as from the extrudate flow rate efficiency. A precise alignment can only be achieved through the syn chronization of the two sizes can be achieved. To do this elaborate control engineering measures, such as gravimetric Flow measurement at the extruder inlet and feedback to the Rotor drive necessary.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine nichtaxiale Aus richtung von Fasern in einem rohrförmigen Produkt zu erreichen, ohne daß durch den Rotor ein Leckagestrom entsteht, und ohne daß der Rotor einem besonderen Verschleiß unterliegt. Ferner soll eine einfache Synchronisation der Rotation mit der Extru sion erfolgen.The invention has for its object a non-taxial direction of fibers in a tubular product, without causing a leakage current through the rotor, and without that the rotor is subject to special wear. Further is supposed to be a simple synchronization of the rotation with the extru sion.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den im Patentanspruch an gegebenen Merkmalen.The invention solves this problem with those in claim given characteristics.
Der Rotor mit schräggestellten Flügeln (FL), ist so ausgeführt und gelagert, daß sich die Rotation von selbst einstellt. Bei dieser Ausführung akkumulieren sich die Wandschubspannungen der Druckströmung auf den schrägen Flügelflächen zu einem Drehmo ment, das den Rotor antreibt.The rotor with inclined blades (FL) is designed in this way and stored that the rotation sets itself. At this version, the wall shear stresses of the Pressure flow on the sloping wing surfaces to a torque ment that drives the rotor.
Im Gegensatz zu o. g. aktiven Rotoren stellt die Abdichtung kein Problem dar, da keine bewegten Teile nach außen geführt werden müssen. Auch das Problem der aufwendigen Synchronisation ist dadurch gelöst, das die Extrudatfließbewegung selbst die Rota tionsgeschwindigkeit steuert.In contrast to the above active rotors are not sealed Problem because no moving parts are led outside have to. The problem of complex synchronization is also thereby solved that the extrudate flow movement itself the Rota speed controls.
Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert:The invention is illustrated by means of one in the drawing Exemplary embodiment explained in more detail:
Die Vorrichtung besteht aus einer Rotorbauform (R) mit schräg stehenden Flügeln (FL), auf der drehbaren Wandfläche (DW). Die Flügel werden so ausgerichtet, daß sich die Rotation von selbst einstellt.The device consists of a rotor design (R) with oblique standing wings (FL), on the rotating wall surface (DW). The Wings are aligned so that the rotation of itself sets.
Der fließfähige Werkstoff gelangt über den Ringkanal (FK1) der durch die drehbare Wandfläche (DW) und die feste Wandfläche (FW) begrenzt wird, in den ringförmigen Fließkanal (FK2) und wird dann rohrförmig extrudiert.The flowable material arrives via the ring channel (FK1) due to the rotating wall surface (DW) and the fixed wall surface (FW) is limited in the annular flow channel (FK2) and is then extruded tubular.
Bei dieser Ausführung akkumulieren sich die Wandschubspannungen der Druckströmung auf den schrägen Flügelflächen zu einem Drehmoment, das den Rotor antreibt.In this version, the wall shear stresses accumulate the pressure flow on the sloping wing surfaces to one Torque that drives the rotor.
Claims (1)
- a) der Rotor als passives reibungsarm gelagertes Element ausge führt ist,
- b) auf dem Rotor Flügel angeordnet sind, die relativ zur Ring kanalachse schräggestellt sind,
- c) und die auf die schräg zur Werkzeugachse stehenden Flügel wirkenden Wandschubspannungen den Rotor in Drehung versetzen.
- a) the rotor is designed as a passive low-friction element,
- b) wings are arranged on the rotor, which are inclined relative to the ring channel axis,
- c) and the wall shear stresses acting on the wings which are inclined to the tool axis cause the rotor to rotate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19631532A DE19631532C2 (en) | 1996-07-24 | 1996-07-24 | Device for non-axial alignment of fibers in a tubular product made of fiber composite material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19631532A DE19631532C2 (en) | 1996-07-24 | 1996-07-24 | Device for non-axial alignment of fibers in a tubular product made of fiber composite material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19631532A1 DE19631532A1 (en) | 1997-01-16 |
| DE19631532C2 true DE19631532C2 (en) | 1998-12-24 |
Family
ID=7801796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19631532A Expired - Fee Related DE19631532C2 (en) | 1996-07-24 | 1996-07-24 | Device for non-axial alignment of fibers in a tubular product made of fiber composite material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19631532C2 (en) |
Families Citing this family (1)
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| DE102010061794A1 (en) * | 2010-05-04 | 2011-11-10 | Andreas Sausner | Method and apparatus for forming metals and plastics |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US2973783A (en) * | 1957-06-06 | 1961-03-07 | Carsten F Boe | Structural form production method and apparatus |
| DE2633256C2 (en) * | 1975-07-25 | 1986-08-28 | Monsanto Co., St. Louis, Mo. | Hose and process for its manufacture |
| DE4428993A1 (en) * | 1993-08-16 | 1995-02-23 | Caterpillar Inc | Apparatus for extruding a viscous material |
-
1996
- 1996-07-24 DE DE19631532A patent/DE19631532C2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
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| US5468137A (en) * | 1993-08-16 | 1995-11-21 | Caterpillar Inc. | Apparatus for extruding a viscous material |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
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| "Kunststoffe im Automobilbau-Integration nach Maß"VDI-Verlag 1990, S.54 * |
| "Werkstoffkunde Kunststoffe" von. G.Menges. Carl Hanser Verlag 1990, S.9 * |
| Dubbel, Taschenbuch für den Maschinenbau, SpringerVerlag, Kap. K5, K6 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19631532A1 (en) | 1997-01-16 |
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