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Dokumentenidentifikation DE69001167T2 15.07.1993
EP-Veröffentlichungsnummer 0419338
Titel Thermische Schutzschicht, Verfahren und Herstellungsanlage.
Anmelder Aérospatiale Société Nationale Industrielle, Paris, FR
Erfinder Hocquellet, Dominique, F-33160 Saint-Medard-en-Jalles, FR
Vertreter Hagemann, H., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Kehl, G., Dipl.-Phys., 8000 München; Braun, D., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 3000 Hannover
DE-Aktenzeichen 69001167
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument Fr
EP-Anmeldetag 17.09.1990
EP-Aktenzeichen 904025590
EP-Offenlegungsdatum 27.03.1991
EP date of grant 24.03.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.07.1993
IPC-Hauptklasse B64G 1/58
IPC-Nebenklasse F02K 9/97   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft das Gebiet thermischer Schutzmaterialien, die zur Beschichtung von Gegenständen bestimmt sind, welche sich während einer verhältnismäßig kurzen Zeit einem sehr hohen Wärmefluß unter Beibehaltung guter Eigenschaften des Mechanikverhaltens unterziehen müssen.

Sie zielt ab auf eine Schicht zum thermischen Schutz einer Oberfläche, einem insbesondere automatisierten Verfahren für die Beschichtung von der Außenseite wenigstens eines (zylindrischen, konischen oder dergleichen) Rotationskörpers durch einen solchen thermischen Schutz und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Um diesen Typ des thermischen Schutzes zu verwirklichen, verwendet man gewöhnlicherweise Materialien, die aus einer lagenweisen Anordnung oder einer Umwicklung von textilen Verstärkungsschichten (Geflechte, geschnittene Gewebe, Bänder, Fransen, etc. ...) aus Kieselerde, Glas, Kohlenstoff oder anderem hitzebeständigen Material gebildet sind, das durch ein Elastomer oder einen Kunststoff (warmaushärtend oder thermoplastisch) gebunden ist.

Die thermische Isolierungswirkung ist dann im wesentlichen durch das Bindemittel (oder die Matrix) sichergestellt, während die mechanische Festigkeit durch die textilen Verstärkungsschichten gesichert ist, die sich nur bei sehr hohen Temperaturen abbauen, die sich aber dagegen besser wärmeleitend als das Bindemittel erweisen. Bei einer Wärmebeaufschlagung wird das Bindemittel sehr schnell zerstört, während die Verstärkung vor ihrer vollständigen Schmelzung eine Plastifizierungsphase durchläuft.

Um die Unversehrtheit des Schutzes während der Wärmebeaufschlagung aufrechtzuerhalten, ist es unerläßlich, daß ein Teil der textilen Verstärkung in einem ausreichend kalten Bereich der thermischen Schutzschicht verankert ist, um so ihre frühzeitige Schichtspaltung oder Freilegung zu vermeiden.

Daher sind die Schichten im allgemeinen in bezug auf die Oberfläche senkrecht oder geneigt und nicht parallel zu dieser.

Diese bekannten Materialien tragen z.B. die Bezeichnungen "CLINOSTRASIL" oder "ORTHOSTRASIL".

Dieser Materialtyp zeigt in bestimmten Verwendungen einen redhibitorischen Mangel, nämlich eine schlecht angepaßte thermische Isolierung in dem Fall eines mittleren Flusses, der während einer genügend langen Zeit aufrechterhalten (z.B.: 200 KW/m², 4 mn) und durch sehr hohe Peaks während sehr kurzen Zeiten gestört ist (z.B. 1 bis 2 MW/m² während einigen Sekunden). Bei diesem Arbeitstyp schreiben die bei den Peaks erhaltenen Oberflächentemperaturen ein diesen Temperaturen mechanisch widerstehendes Material vor, jedoch erfordert die Dauer der Beaufschlagung eines mittleren Flusses ein sehr isolierendes Material.

Die traditionellen Materialien (insbesondere die vorerwähnten Materialien "CLINOSTRASIL" und "ORTHOSTRASIL") zeichnen sich durch einen sehr hohen Fasergehalt (durch Definition, aber auch durch von den Herstellungsverfahren auferlegten Zwang wie man am weitesten sehen wird) aus. Diese Materialien sind folglich zu gute Wärmeleiter.

Um die Isolierungsqualitäten zu verbessern, können die Verstärkungsschichten geneigt sein, was die Wärmestrecke in den Fasern künstlich verlängert. Allerdings ist diese Lösung auf zylindrische oder sehr wenig kegelstumpfartige Werkstücke beschränkt, da die geneigten Schichten bei sehr großen Konizitätswinkeln während der Herstellung abrutschen.

Um solche bekannten Materialien anzuwenden, kennt man verschiedene Herstellungsverfahren.

Gemäß einem ersten Verfahren (man spricht manchmal vom Aufspulen "CLINO" oder "ORTHO") spult man ein Gewebe oder Band, das mit warmaushärtendem Kunststoff vorimprägniert ist, Schicht gegen Schicht auf einen Dorn bzw. ein Futter oder direkt auf den zu beschichtenden Gegenstand. Der Neigungswinkel zwischen der Drehachse und den Schichten ist zu Beginn durch einen Haltekeil der ersten Schicht gegeben. Nach Polymerisation wird die Schicht mit der richtigen Dicke hergestellt.

Verschiedene Nachteile sind mit diesem Verfahren verbunden:

- die Unmöglichkeit, Materialien mit geringem Verstärkungsgehalt (und folglich sehr isolierend) zu verwirklichen, da die Überwachung des Neigungswinkels während dem Aufspulen durch die Abstützung einer Schicht auf der anderen erfolgt. Wenn die Abstützung nicht von Verstärkung zu Verstärkung erfolgen würde, würde ein Kriechen des Bindemittels auftreten, das den Winkelverlust und in kurzer Zeit das Abrutschen der folgenden Schichten nachsichziehen wird: man gelangt so zu manchmal ungenügenden und irregulären thermischen Isolierungseigenschaften in Kombination mit einem schlechten Ablationsverhalten infolge einer schlechten Verstärkungsfestlegung;

- um so mehr, die Unmöglichkeit, Materialien auf der Basis kaltvulkanisierter (RTV) Silikonelastomere zu verwirklichen, die einen ausreichend geringen Verstärkungsgehalt besitzen. Tatsächlich kann dieser Bindemitteltyp nur durch unmittelbare Imprägnierung angewendet werden. Das Fließvermögen des Bindemittels zieht das gleiche Problem wie zuvor nach sich;

- die Unmöglichkeit, Körper mit einer starken Konizität zu umwickeln, da die Verstärkungsschichten entlang der Erzeugenden abrutschen;

- in jedem Fall eine schlechte Kontrolle der Lage der Schichten und des Schichtzwischenraumes.

Gemäß einem zweiten Verfahren verwirklicht man eine lagenweise Anordnung von vorgeschnittenen Gewebeplättchen. Dieses sehr einfache Verfahren besitzt in sehr oft verstärktem Maße die gleichen Fehler wie zuvor und darüber hinaus:

- eine Materialverschwendung aufgrund des Zuschneidens;

- ein langwieriges Verfahren.

Gemäß einem weiteren Verfahren wickelt man auf einen zu schützenden Körper ein mit Fransen besetztes Band auf, das tragende Fasern umfaßt, welche sich längs der zu schützenden Oberfläche erstrecken, wovon kurze, eine geeignete Neigung darstellende Fasern ausgehen.

Nach noch einem weiteren, in der Patentschrift FR-2 569 237 beschriebenen Verfahren wickelt man auf ein Zwischenfutter oder auf den zu schützenden Körper selbst ein mit Fransen besetztes Netzwerk mit der Besonderheit auf, daß dieses mit Fransen besetzte Band einen maschigen, unmittelbar dem Wärmefluß ausgesetzten Teil umfaßt.

Diese ausgebildeten Lösungen besitzen, ungeachtet der gewissen Vorteile, die sie aufweisen, dennoch dieselben Unzulänglichkeiten.

Die Erfindung zielt darauf ab, die vorerwähnten Unzulänglichkeiten durch Vorschlagen einer thermischen Schutzschicht zu beseitigen, die einen noch mehr an die wirklichen Bedürfnisse als in der Vergangenheit angepaßten Kompromiß (Isolierung/Mechanikverhalten), d.h. noch mehr thermisch isolierend als die heute bekannten Schichten, darstellt und folglich auf die gefragten Zwänge von Thermik- und Mechanikverhalten antwortet.

Sie zielt außerdem auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Schicht im großtechnischen Maßstab und eine zu dessen Durchführung geeignete Vorrichtung ab.

Sie schlägt so eine thermische Schutzschicht einer zu schützenden Oberfläche vor, die eine in einem thermisch isolierenden Material eingebettete Verstärkung und eine Hauptschicht umfaßt, die von einer Folge von faserigen hitzebeständigen Verstärkungsstreifen gebildet ist, welche im wesentlichen parallel und in bezug auf die zu schützende Oberfläche geneigt sind und zwischen welchen im wesentlichen aus diesem isolierenden Material gebildete Isolierstreifen eingebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß diese Hauptschicht rückseitig von wenigstens einer Zwischenschicht verstärkt ist, welche sich längs der zu schützenden Oberfläche erstreckt und im wesentlichen von einem zweiten isolierenden, mit diesem isolierenden Material verträglichen Material gebildet ist.

Gemäß bevorzugten Ausführungen:

- machen die Verstärkungsstreifen weniger als 30 Vol.-% der Hauptschicht aus;

- machen die Verstärkungsstreifen zwischen 10 und 20 Vol.-% der Hauptschicht aus;

- ist die Zwischenschicht mit der zu schützenden Oberfläche in Kontakt;

- nimmt die Schicht eine Drehachse auf und sind die Verstärkungsstreifen in bezug auf diese Achse gemäß einem Neigungswinkel durch Definition kleiner oder gleich 90º geneigt, der kleiner 60º ist;

- liegt der Neigungswinkel zwischen 30º und 60º;

- liegt der Neigungswinkel zwischen 40º und 50º;

- nimmt die Schicht eine Drehachse auf und sind die Verstärkungsstreifen einerseits und die Isolierstreifen andererseits als sich fortsetzend überlappende Wicklungen ausgebildet;

- umfassen die Verstärkungsstreifen ein Webband aus Kieselerde;

- sind die Verstärkungsstreifen im wesentlichen gleich beabstandet;

- ist das isolierende Material der zwischen die Verstärkungsstreifen eingebrachten Isolierstreifen ein Elastomer eines leichter gemachten Silikontyps;

- ist das zweite isolierende Material zu demjenigen der Isolierstreifen identisch;

- ist wenigstens das zweite isolierende Material ein gedoptes Material, geeignet, um z.B. einen Schutz gegen die Strahlen X, so wie dies durch die Patentschrift FR-2 597 651 beschrieben ist, zu erlauben;

- ist das zweite isolierende Material ein bienenwabenförmiges Material;

- liegt die Dicke der Zwischenschicht wenigstens im Zehntel- Millimenter-Bereich.

Die Erfindung schlägt gleichermaßen ein Verfahren zur Herstellung einer Schicht zum thermischen Schutz einer zu schützenden Oberfläche vor, die dadurch gekennzeichnet ist, daß:

- man auf eine Auflage wenigstens eine Zwischenschicht aus einem thermisch isolierenden Material aufbringt, die bestimmt ist, zu der zu schützenden Oberfläche parallel zu sein und man sie, wenn notwendig, polymerisiert;

- man dann derart fortfährt, um zunehmend eine Hauptschicht zu bilden:

* man arbeitet in diese Zwischenschicht parallele Rillen mit konstantem Profil ein;

* man ordnet in jeder Rille wenigstens einen faserigen hitzebeständigen Verstärkungsstreifen derart an, daß sich ein Rand dessen längs einer Flanke dieser Rille bis zum Grund dieser einnehmend erstreckt;

* man bringt längs jeden Verstärkungsstreifen einen Isolierstreifen aus einem ersten isolierenden Material auf, daß wenigstens die Rille ausfüllt;

* man bringt die Dicke dieses parallel mit dem Verstärkungsstreifen verbundenen Streifens auf genaues Maß;

- und man läßt diese isolierende Material polymerisieren.

Gemäß bevorzugten Ausführungsformen:

- läßt man dieses isolierende Material entsprechend seiner Aufbringung polymerisieren;

- stellt man die Gesamtheit Zwischenschicht und so erhaltende Schicht derart durch Bestimmen der Dicke senkrecht zu der schützenden Oberfläche her (diese Dicke kann variieren, wenn notwendig);

- in dem Fall, in dem die zu schützende Oberfläche eine Drehachse aufnimmt, arbeitet man um diese Achse eine fortschreitende Rille ein und, im gleichen Maße wie diese Rille hergestellt ist, und zwar in jeder Hinsicht dieser Rille und bevor diese nicht von diesem Punkt um 360º gedreht worden ist, legt man ein einen Verstärkungsstreifen bildendes Verstärkungsband an, trägt man einen Wulst dieses ersten isolierenden Materials längs dieses Bandes auf, bringt man die Dicke des so erhaltenen Isolierstreifens auf genaues Maß und läßt man diesen polymerisieren;

- ist die Auflage die zu schützende Oberfläche;

- ist die Auflage ein Zwischenfutter.

Die Erfindung schlägt gleichermaßen eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vor, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie umfaßt:

- Aufbringungseinrichtungen zur Aufbringung wenigsten einer isolierenden Zwischenschicht;

- ein Schneidwerkzeug, das geeignet ist, wenigstens eine Rille in die Zwischenschicht zu ziehen;

- eine Auftragungseinrichtung zur Auftragung wenigstens eines faserigen hitzebeständigen Verstärkungsstreifens in jede Rille gegen eine Flanke von dieser;

- eine Spritzdüse zur Aufbringung einer Schicht isolierenden Materials längs jeden Verstärkungsstreifens;

- ein Aufmaßbringungswerkzeug zum Aufmaßbringen der Dicke jedes Isolierstreifens;

- eine Polymerisationseinrichtung zum Einleiten der Polymerisation des isolierenden Materials; und

- ein Bearbeitungswerkzeug zum Versehen der Schicht mit einem vorbestimmten Endprofil.

Auf bevorzugte Weise:

- sind diese Werkzeuge bzw. Einrichtungen von wenigstens einem Tragwerkzeug bzw. Halter, welcher einen Teil einer umlaufenden Maschine bildet, so wie einer Kopierdrehmaschine oder einer numerisch gesteuerten Maschine, winklig abgesetzt aufgenommen;

- ist dem Bearbeitungswerkzeug eine Kopiereinrichtung verschieden von einer ersten mit dem Schneidwerkzeug verbundenen Kopiereinrichtung zugeordnet, wobei diese erlaubt, die Dicke der Schicht beliebig variieren zu lassen. Dasselbe Ergebnis kann sicher mit einer numerisch gesteuerten Maschine erhalten werden.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, die als nicht beschränkendes Beispiel dargetan ist, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen. Hierbei zeigen:

- Figur 1 eine Schnittansicht einer Schicht gemäß der Erfindung;

- Figur 2 eine Schnittanschicht, die die Bildung einer Zwischenschicht dieser Schicht darstellt;

- Figur 3 eine Schnittansicht, die in einem zweiten Schritt die Einbringung einer Rille darstellt;

- Figur 4 eine Schnittansicht, die in einem dritten Schritt die Aufbringung eines Verstärkungsstreifens darstellt;

- Figur 5 eine Schnittansicht, die in einem vierten Schritt die Bildung eines Isolierstreifens darstellt;

- Figur 6 eine Schnittansicht, die in einem fünften Schritt das Aufmaßbringen dieses Isolierstreifens darstellt; und

- Figur 7 eine Endansicht einer Vorrichtung zum Aufbringen einer Schicht gemäß Figur 1 auf einen Gegenstand mit einer Drehachse.

Die Schicht der Figur 1 umfaßt eine Hauptschicht 1, die von einer Folge von faserigen hitzebeständigen, im wesentlichen parallelen Verstärkungsstreifen 2 gebildet ist, die hier mit einem Abstand e gleich beabstandet und in bezug auf die zu schützende Oberfläche S des Körpers 50 entsprechend einem Neigungswinkel γ geneigt sind. Zwischen diesen Verstärkungsstreifen, vorzugsweise aus gewebter oder mit Fransen besetzter Textilverstärkung, sind thermisch isolierende Streifen 3 eingebracht. Diese Hauptschicht 1 ist rückseitig von einer isolierenden Zwischenschicht 4 parallel zu der zu schützenden Oberfläche S, hier in Kontakt mit dieser, verstärkt. Diese Oberfläche weist hier eine Drehachse X-X auf. Der Gegenstand bzw. Körper hat hier eine Konizität α, wohingegen der Neigungswinkel der Streifen 2 in bezug auf diese Achse β ist: man erhält folglich γ = β-α

Diese Schicht also von einer Verstärkung (z.B. ein Webband aus Silikon) gebildet, die entsprechend einem gewissen Winkel aufgewickelt ist und in Sandwich-Bauweise eine Matrix einnimmt, welche ein Bindemittel bildet (z.B. ein Silikonelastomer), wobei das Ganze auf eine isolierende Zwischenschicht aufgebracht ist.

Dieses Prinzip ist den zuvor beschriebenen Materialien des Typs "CLINOSTRASIL" verwandt. Dennoch hebt es sich davon ab durch:

einen sehr geringen Verstärkungsgehalt (vorzugsweise geringer als 30 Vol.-% in bezug auf die Hauptschicht und ganz besonders zwischen 10 und 20 % eingeschlossen);

- eine sehr isolierende Matrix (z.B. ein leichter gemachtes Silikonelastomer), die durch direkte Imprägnierung aufgebracht ist;

- eine starke Neigung der Streifen (Winkel β vorzugsweise zwischen 30 und 60º eingeschlossen); man konnte feststellen, daß der Winkel γ einen sehr geringen Wert annehmen könnte, der bis auf 10º heruntergehen kann, was für α einem Bereich von 0 bis 50º, vorzugsweise von 20 bis 50º entspricht;

- eine Zwischenschicht aus reiner Matrix.

Sämtliche dieser Merkmale garantieren eine thermische Isolierung besonders hoher Güte.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung stellt die Bildung einer Zwischenschicht 4 dar.

Diese Zwischenschicht erlaubt:

- die Verankerung der Textilverstärkungen bei der Herstellung;

- die häufigste Verbindung zwischen der zu schützenden Oberfläche des Körpers und der Gesamtheit (1 + 4) der thermischen Schutzschicht;

- die Verbesserung der thermischen Isolierungseigenschaften.

Die isolierende Zwischenschicht 4 kann aus demselbem Material wie die Isolierstreifen 3 ausgeführt sein. Bei bestimmten Varianten der Erfindung kann diese Zwischenschicht aus einem zu demjenigen der Matrix 4 von der Hauptschicht 1 des thermischen Schutzes (unter der Bedingung, daß diese Materialien kompatibel sind) verschiedenen Material ausgeführt sein, um andere Funktionen, z.B.:

- "Schutz gegen die Strahlen X" und

- "Superisolierung" durch bienenwabenförmiges Material sicherzustellen.

Verschiedene Schritte des Verfahrens sind in den Figuren 2 bis 6 beschrieben.

Gemäß der Figur 2 wird die Zwischenschicht 4 unmittelbar auf die zu schützende Oberfläche S des Körpers (nach Auftragung einer Primäradhäsian) oder auf ein Futter (mit einem Abstreifer), hier durch Formen einer Schicht aus identischem Material oder zu der Matrix verschiedenem Material, mittels einer geeigneten Vorrichtung des allseits bekannten und durch 20 schematisierten Typs aufgebracht. Die Dicke kann zu der endgültigen Dicke der gewünschten Zwischenschicht geringfügig größer sein.

Die Hauptschicht 1 wird dann durch sogenannte Wickeleinlagerung gebildet.

Nach Polymerisation der Zwischenschicht 4 führt man in fortgesetzter Weise die folgenden Arbeitsgänge (ausgehend vom größten Durchmesser, wenn es sich um eine konische Form handelt, und von einem Winkel β < 90º) aus, um die Hauptschicht z.B. auf einer umlaufenden, speziell eingerichteten Maschine 10 (sh. Figur 7) fortschreitend zu formen:

- Einarbeitung einer fortschreitenden Rille 5 um die Achse X-X gemäß der gewünschten Steigung durch ein Schneidwerkzeug 11 (sh. Figur 3). Diese Rille muß die eine 5 A ihrer Flanken aufweisen, die in dem Winkel β geneigt ist. Der Grund der Rille muß sich dem Abstand d von der schützenden Oberfläche S des Körpers befinden, welcher der Dicke der gewünschten Zwischenschicht entspricht (Minimalwert: einige Zehntel-Millimeter),

- streifenweise Einlagerung und Aufwicklung der Texilverstärkung 3 (es handelt sich entsprechend Figur 4 um ein Webband) in die Rille mittels einer Wickelauftragungseinrichtung 12 durch Positionieren eines ihrer Ränder im Rillengrund; die Verstärkung muß durch eine Führung 12 gemäß dem Winkel β aufgetragen und auf dem vorhergehenden Isolierstreifen 3' abgestützt werden,

- Auf- bzw. Einbringung eines Wulstes 6 aus Bindemittel (Matrix), der vorher (oder im Fortgang) katalysiert ist (sh. Figur 5), in die Rille 5 durch eine Spritzdüse 13,

- Einsetzen eines Werkzeuges 14 zur Aufmaßbringung der Auftragung entsprechend Figur 6, um die Imprägnierung der Verstärkung durch das Bindemittel zu verbessern und um damit Übermaße zu vermeiden.

Man fährt sodann mit einer Polymerisation der Hauptschicht 1 und vorteilhafter mit einer Bearbeitung auf gewünschte Höhe und Profil durch ein bekanntes, mit 16 in der Figur 6 bezeichnetes Werkzeug fort.

Es ist zu bemerken, daß es zum Verbessern der Qualität der Auftragung vorteilhaft ist, eine deformierbare Textilverstärkung (vor allem für kleine Durchmesser) vorzusehen.

Die Leistungsfähigkeit dieses Verfahrens resultiert aus der Tatsache, daß die Rille eine ideale Verankerung der Texilverstärkung 3 erlaubt, was zu einer genauen Anordnung an dem gewünschten Ort führt und jedes Abrutschen verhindert, wie groß der Konizitätswinkel α des Körpers 50 und der Verstärkungswinkel β auch immer sind; wie man gesehen hat, kann der Winkel γ bis auf 10º abnehmen. Außerdem trägt die gemäß dem Winkel β hergestellte Seite zur Aufrechterhaltung der Neigung bei, die anfänglich durch einen Auflagekeil erreicht ist. Schließlich erleichtert die Anwesenheit der Rille die kontrollierte Auftragung des Bindemittels und begrenzt das Auslaufen von Material.

Dieses Verfahren erlaubt also, eine Schicht des Typs der Figur 1 mit einer sehr großen Genauigkeit bezüglich:

- des Verstärkungsgehaltes (an die Winkelsteigung gekoppelt) und

- des Neigungswinkels β von den Schichten, unabhängig von dem Profil des zu beschichtenden Rotationskörpers, sehr schnell und auf automatische Weise herzustellen.

Die Figur 7 beschreibt schematisch eine Vorrichtung, die die Durchführung des Verfahrens in dem Fall der Figuren 2 bis 6 erlaubt, in welchem der Körper 50, desssen Oberfläche S man schützen möchte, eine Drehachse X-X aufnimmt.

Tatsächlich sind die Relativbewegungen zwischen dem Körper 50 und den verschiedenen Werkzeugen in den Figuren 2 bis 6 durch Pfeile bildlich dargestellt: eine zugleich axiale Zustellbewegung und eine Drehbewegung entsprechen einer zusammengenommen schraubenförmigen Relativbewegung.

Es ist dennoch zu bemerken, daß das Verfahren der Figuren 2 bis 6 im Prinzip nicht auf Körper mit Drehachse begrenzt ist. Im Prinzip lehrt die Erfindung tatsächlich, einen Oberflächenteil mittels der Bildung mehrerer Teilabschnitte paralleler Rillen zu schützen. Es wird dort ebenso eine Vielzahl von sich fortsetzend überlappenden Rillen verschiedener Bereiche abhängig von der Form des schützenden Körpers aufweisen können.

Die zusammengenommen schraubenförmige Relativbewegung jedes Werkzeuges 11 bis 14 gegenüber diesem Körper berücksichtigt, lehrt die Erfindung in Figur 7 diese Werkzeuge einander entsprechend winklig anzuordnen.

Es handelt sich hier um eine umlaufende Maschine 100 (modifizierte Kopierdrehmaschine), die mit einem spezifischen, die Funktionen, Bearbeitung, Aufwicklung, Imprägnierung und Aufmaßbringung tragenden Gestell bzw. Schlitten 101 versehen ist, während der zu schützende Körper 50 einer Drehung ohne Translation unterzogen ist.

Die vier von dem Gestell ausgeführten Funktionen folgen der Mantellinie des zu beschichtenden Gegenstandes durch ein radiales Zustellsystem, das mit der Profilkopierdrehmaschine synchronisiert ist.

Wie aus der Figur 7 noch detaillierter hervorgeht, umfaßt die Kopierdrehmaschine 100 wenigstens ein Gegenhaltertragwerkezug 101, das die Werkzeuge 11 bis 14 winklig abgesetzt aufnimmt. Dieses Tragwerkzeug 101 ist längs einer Schiene 102 translatorisch beweglich.

Neben dem Auftragungswerkzeug 12 ist eine Spule 12A aus Verstärkungsband vorgesehen, wohingegen neben der Spritzdüse 13 ein Bindemittelvorratsbehälter 13A vorgesehen ist.

Über diesem Tragwerkzeug ist hier außerdem ein Polymerisationswerkzeug 15, hier ein bestrahlendes Werkzeug, für die Polymerisation des Bindemittels vorgesehen, das winklig zwischen den Werkzeugen 12 und 13 angeordnet ist. Man wird ebenso über demselben Tragwerkzeug 101 ein Peripheriebearbeitungswerkzeug zur eventuellen Glättung der Wülste 3A aus Figur 6 vorsehen können.

An dieser Kopierdrehmaschine ist eine Kopiernut 103 vorgesehen, der ein Rollkörper nachfährt, welcher von einem eines der Werkzeuge, hier das Werkzeug 12 zur Auftragung der Verstärkung 2, tragenden Winkelarm 104 aufgenommen ist. Dieser Arm 104 ist in bezug auf das Gegenhaltertragwerkzeug 101 radial beweglich und steht mit einem Ritzel 105 in Eingriff. Die anderen Werkzeuge sind ebenfalls entsprechend mit radial beweglichen Armen ausgestattet und stehen mit den ähnlichen, durch die Ketten 110 drehsynchronisierten Ritzeln 106 bis 109 in Eingriff.

Man wird abschätzen, daß die Ausgestaltung der Vorrichtung einer Kopierdrehmaschine entspricht, die den Ortsradius r des zu schützenden Körpers zu dem Abstand X zwischen der Kopiernut 103 und der Drehachse X-X korreliert.

In einer nicht dargestellten Variante können das Polymerisationswerkzeug 15 und das Endbearbeitungswerkzeug auf einem zweiten Tragwerkzeug montiert sein, welches dem ersten Tragwerkzeug nachfolgt, um mit mehreren Rückwärtsschrägstellungsschritten teilzunehmen.

Das Endbearbeitungswerkzeug könnte gleichermaßen über einem Tragwerkzeug entsprechend dem Gegenhalter befestigt sein, der aber in radialer Stellung einem Kopiergerät der zu dem Basiskopiergerät unterschiedlichen Form untergeordnet ist (z.B. in dem Fall, in dem die Dicke der Schicht in Längsrichtung variiert).

Das Material ist im Verlauf von Durchführungsversuchen gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren mit einem Verstärkungsgehalt von ungefähr 15% erhalten worden, das einem Winkel β von 45º und einem Winkel α von 10 bis 20º variierend nachfolgt; die Zwischenschicht wird eine Dicke von ungefährt 1 mm für eine Gesamtdicke fortlaufend variierend zwischen 4 und 8 mm aufweisen.

Es versteht sich von selbst, daß die vorangehende Beschreibung nur als nicht beschränkendes Beispiel vorgeschlagen worden ist und daß viele Varianten durch den Fachmann vorgeschlagen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung, wie in den Ansprüchen definiert, zu verlassen.


Anspruch[de]

1. Schicht zum thermischen Schutz einer zu schützenden Oberfläche (S), die eine in einem thermisch isolierenden Material eingebettete Verstärkung und eine Hauptschicht (1) umfaßt, die von einer Folge von faserigen hitzebeständigen Verstärkungsstreifen (2) gebildet ist, welche im wesentlichen parallel und in Bezug auf die zu schützende Oberfläche geneigt sind und zwischen welchen im wesentlichen aus diesem isolierenden Material gebildete Isolierstreifen (3) eingebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß diese Hauptschicht rückseitig von wenigstens einer Zwischenschicht (4) verstärkt ist, welche sich längs der zu schützenden Oberfläche erstreckt und im wesentlichen von einem zweiten isolierenden, mit diesem isolierenden Material verträglichen Material gebildet ist.

2. Schicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsstreifen weniger als 30 Vol.-% der Hauptschicht ausmachen.

3. Schicht nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsstreifen zwischen 10 und 20 Vol.-% der Hauptschicht ausmachen.

4. Schicht nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (4) mit der zu schützenden Oberfläche (S) in Kontakt ist.

5. Schicht nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Drehachse (X-X) aufnimmt und die Verstärkungsstreifen (2) in Bezug auf diese Achse gemäß einem Neigungswinkel kleiner 60º geneigt sind.

6. Schicht nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigunswinkel zwischen 30º und 60º liegt.

7. Schicht nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigunswinkel zwischen 40º und 50º liegt.

8. Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Drehachse aufnimmt und daß die Verstärkungsstreifen (2) einerseits und die Isolierstreifen (3) andererseits als sich fortsetzend überlappende Wicklungen ausgebildet sind.

9. Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsstreifen ein Webband aus Kieselerde umfassen.

10. Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsstreifen (2) im wesentlichen gleich beabstandet sind.

11. Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende Material der zwischen die Verstärkungsstreifen eingebrachten Isolierstreifen ein leichter gemachtes Silikonelastomer ist.

12. Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite isolierende Material zu demjenigen der Isolierstreifen identisch ist.

13. Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite isolierende Material ein gedoptes Material ist.

14. Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite isolierende Material ein bienenwabenförmiges Material ist.

15. Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Zwischenschicht wenigstens im Zehntel-Millimeter-Bereich liegt.

16. Verfahren zur Herstellung einer Schicht zum thermischen Schutz einer zu schützenden Oberfläche nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß

- man auf eine Auflage (S) eine Zwischenschicht (4) aus einem thermisch isolierenden Material aufbringt, die bestimmt ist, zu der zu schützenden Oberfläche parallel zu sein;

- man dann derart fortfährt, um zunehmend eine Hauptschicht (1) zu bilden:

* man arbeitet in diese Zwischenschicht parallele Rillen (5) mit konstanten und identischen Profilen ein;

* man ordnet in jeder Rille wenigstens einen faserigen hitzebeständigen Verstärkungsstreifen (2) derart an, daß sich ein Rand dessen längs einer Flanke dieser Rille bis zum Grund dieser einnehmend erstreckt;

* man bringt längs jeden Verstärkungsstreifen einen Isolierstreifen aus einem ersten isolierenden Material auf, das wenigstens die Rille ausfüllt;

* man bringt die Dicke dieses parallel mit dem Verstärkungsstreifen verbundenen Streifens auf genaues Maß;

- und man läßt dieses isolierende Material polymerisieren.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß man dieses isolierende Material entsprechend seiner Aufbringung polymerisieren läßt.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß man die Gesamtheit Zwischenschicht und so erhaltene Schicht derart durch Bestimmen der Dicke senkrecht zu der zu schützenden Oberfläche herstellt.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die zu schützende Oberfläche eine Drehachse aufnimmt, um welche man eine fortschreitende Rille einarbeitet und, im gleichen Maße wie diese Rille hergestellt ist, man ein einen Verstärkungsstreifen bildendes Verstärkungsband anlegt, man einen Wulst dieses ersten isolierenden Materials längs dieses Bandes aufträgt, man die Dicke des so erhaltenen Isolierstreifens auf genaues Maß bringt und man diesen polymerisieren läßt.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage die zu schützende Oberfläche ist.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage ein Zwischenfutter ist.

22. Vorrichtung, die zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 16 bis 21 geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt:

- Aufbringungseinrichtungen (20) zur Aufbringung wenigstens einer isolierenden Zwischenschicht (4);

- ein Schneidwerkzeug (11), das geeignet ist, wenigstens eine Rille (5) in die Zwischenschicht (4) zu ziehen;

- eine Auftragungseinrichtung (12) zur Auftragung eines faserigen hitzebeständigen Verstärkungsstreifens in jede Rille gegen eine Flanke (5A) von dieser;

- eine Spritzdüse (13) zur Aufbringung einer Schicht isolierenden Materials längs jeden Verstärkungsstreifens;

- ein Aufmaßbringungswerkzeug (14) zum Aufmaßbringen der Dicke jedes Isolierstreifens;

- eine Polymerisationseinrichtung (15) zum Einleiten der Polymerisation des isolierenden Materials.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß diese Werkzeuge bzw. Einrichtungen von wenigstens einem Halter (101), welcher einen Teil einer umlaufenden Maschine bildet, winklig abgesetzt aufgenommen sind.

24. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Bearbeitungswerkzeug (16) zum Versehen der Schicht mit einem vorbestimmten Endprofil umfaßt.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bearbeitungswerkzeug eine Kopiereinrichtung verschieden von einer ersten mit dem Schneidwerkzeug, der Auftragungseinrichtung, der Spritzdüse und dem Aufmaßbringungswerkzeug verbundenen Kopiereinrichtung (103 -104, 105 - 109, 110) zugeordnet ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende Maschine eine numerisch gesteuerte Maschine ist.







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