Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
PNEUMATIC COMPONENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/072532
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a pneumatic component composed of a dimensionally stable hollow body (11), for example consisting of a thin-walled metal, fibre-composite materials or a translucent plastic. A compression member (2) is positioned, for example using a screw (15), on at least one line of the jacket of the hollow body (11), which has a circular cross-section, in such a way that said member is connected in a non-positive fit to both the hollow body (11) and to node elements (3) that are configured as flanges (13). At least one pair of tie members (14), which can be tensioned by a tensioning device (16), is fixed in the node element (3) for each compression member (2). The hollow body can be subjected to a pressure (11) by means of a pressurising medium applied using a valve (17). Several pneumatic components of this type can be combined to form modules for the construction of a pneumatic component whose length is a multiple of the length of an individual component.

Inventors:
PEDRETTI MAURO (CH)
REINHARD ANDREAS (CH)
Application Number:
PCT/CH2004/000007
Publication Date:
August 26, 2004
Filing Date:
January 13, 2004
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
PROSPECTIVE CONCEPTS AG (CH)
PEDRETTI MAURO (CH)
REINHARD ANDREAS (CH)
International Classes:
F16L11/12; E04H15/20; (IPC1-7): F16L11/12; E04H15/20
Domestic Patent References:
WO2001073245A12001-10-04
Foreign References:
US5421128A1995-06-06
US5677023A1997-10-14
Attorney, Agent or Firm:
Salgo, Reinhold C. (Wald ZH, CH)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche
1. Pneumatisches Bauelement bestehend aus einem mit einem druckmittelbeaufschlagbaren langgestreckten Hohlkörper (11), je einem an jedem Ende des Hohlkörpers (11) ange ordneten Knotenelement (3), mindestens einem Paar von Zugbändern (14), welche in gegenläufigem Schraubungssin ne mindestens je einmal um den Hohlkörper (11) herumge legt und gespannt sind, und mindesten einem entlang je einer Mantellinie des Hohlkörpers (11) verlaufenden Druckstab (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkör per (11) aus formstabilem Material gefertigt ist, wel ches unter dem Einfluss der Schwerkraft keine wesentli chen Formänderungen des Hohlkörpers (11) zulässt.
2. Pneumatisches Bauelement nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmittel gasförmig ist.
3. Pneumatisches Bauelement nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmittel flüssig ist.
4. Pneumatisches Bauelement nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (11) aus einer Me tallfolie gefertigt ist mit einer Wandstärke zwischen 0.1 und 3.0 mm.
5. Pneumatisches Bauelement nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (11) aus Polykarbo nat gefertigt ist.
6. Pneumatisches Bauelement nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (11) aus einem Fa serverbundwerkstoff gefertigt ist.
7. Pneumatisches Bauelement nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (11), der Druckstab (4) und die Zugbänder (14) modular aufgebaut sind.
8. Pneumatisches Bauelement nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Modul aus einem ganzzahligen Teil der Länge des pneumatischen Bauelementes besteht.
9. Pneumatisches Bauelement nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich mindestens zwei der Zugbänder (14) über die gesamte Länge des modular aufgebauten pneumatischen Bauelementes erstrecken. GEÄNDERTE ANSPRÜCHE [beim Internationalen Büro am 17 June 2004 (17.06. 04) eingegangen ; ursprünglicher Anspruch 1 geändert (1 Seite) ] 1. Pneumatisches Bauelement bestehend aus einem druckmit telbeaufschlagbaren langgestreckten Hohlkörper (11), je einem an jedem Ende des Hohlkörpers (11) angeordneten Knotenelement (3), mindestens einem Paar von Zugbändern (14), welche in gegenläufigem Schraubungssinne minde stens je einmal um den Hohlkörper (11) herumgelegt und gespannt sind, und mindestens einem entlang je einer Mantellinie des Hohlkörpers (11) verlaufenden Druckstab (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (11) aus nicht flexiblem Material gefer tigt ist.
10. 2 Pneumatisches Bauelement nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmittel gasförmig ist.
11. 3 Pneumatisches Bauelement nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmittel flüssig ist.
12. 4 Pneumatisches Bauelement nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (11) aus einer Me tallfolie gefertigt ist mit einer Wandstärke zwischen 0. 1 und 3.0 mm.
13. Pneumatisches Bauelement nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (11) aus Polykarbo nat gefertigt ist.
14. Pneumatisches Bauelement nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (11) aus einem Fa serverbundwerkstoff gefertigt ist.
15. Pneumatisches Bauelement nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (11), der Druckstab (4) und die Zugbänder (14) modular aufgebaut sind.
Description:
Pneumatisches Bauelement Die vorliegende Erfindung betrifft ein pneumatisches Bauele- ment nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Ein in den Grundstrukturen ähnliches Bauelement ist bekannt aus WO 01/73245. Ähnlich bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das bekannte pneumatische Bauelement aufgebaut ist aus drei Grundbausteinen, nämlich einem im Wesentlichen rohrförmigen mit Druckgas zu beaufschlagenden Körper, einem auf seiner Lastseite-meistens oben-angeordneten Druckstab und minde- stens zwei Zugbändern, welche im gegenläufigen Schraubungs- sinne und den rohrförmigen Körper herum gelegt und gespannt werden, wobei sie an den Enden des Druckstabes befestigt sind und einander auf einer dem Druckstab gegenüberliegenden Man- tellinie des rohrförmigen Körpers kreuzen.

Die genannte Anmeldung beruht auf der Verwendung von grund- sätzlich flexiblen Materialien für den mit Druckgas beauf- schlagten Hohlkörper. Die Vorteile dieser bekannten Lösung gehen einher mit einem nicht zu vernachlässigenden Aufwand an Justier-und Abstimmungsarbeiten an den genannten Bauelemen- ten, welcher vor Ort auf dem Bauplatz zu leisten ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist einerseits die Er- höhung der Fertigungsgenauigkeit, anderseits die Möglichkeit das erfindungsgemässe pneumatische Bauelement montagefertig auf den Bauplatz anzuliefern, verbunden mit einem Minimum an Justierarbeit.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist wiedergegeben im kenn- zeichnenden Teil des Patentanspruches 1 hinsichtlich der we- sentlichsten Merkmale in den weiteren Patentansprüchen hin- sichtlich weiterer vorteilhafter Ausbildungen.

Anhand der beigefügten Zeichnung ist der Erfindungsgedanke näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbei- spiels der Erfindung, Fig. 2 einen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel von Fig. 2,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Variante des ersten Aus- führungsbeispiels, Fig. 4 eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbei- spiels ausgeführt als Modul, Fig. 5 eine Seitenansicht eines ersten modularen Aufbaus, Fig. 6 eine Seitenansicht eines zweiten modularen Aufbaus, Fig. 7 einen Längsschnitt durch die Verbindung von zwei Modulen gemäss Fig. 5, Fig. 1 ist eine-verkürzte-Draufsicht auf ein Bauelement gemäss der vorliegenden Erfindung, teilweise im Schnitt. Ein Hohlkörper 11, beispielsweise zylindrischer Form, besteht aus einem formstabilen Rohr und ist mit zwei Flanschen 13 fluid- dicht verbunden, beispielsweise durch Schweissen, Kleben, Eingiessen. Formstabil bedeutet im hier verstandenen Sinne, dass das Rohr im leeren Zustande unter dem Einfluss des Ei- gengewichtes keine wesentliche Verformung erfährt. Der Be- griff der Formstabilität steht also im Gegensatz zu jenem der Flexibilität.

Sofern die Lastseite des erfindungsgemässen pneumatischen Bauelementes die in Fig. 2 die obere ist, ist auf dieser Sei- te des Hohlkörpers 11 ein Druckstab 2 angebracht, welcher kraftschlüssig mit den beiden Flanschen 13 verbunden ist, beispielsweise mittels Schrauben 15 (nur eine dargestellt).

Ebenfalls mit den Flanschen 13 kraftschlüssig verbunden sind zwei Zugbänder 14, welche im gegenläufigen Schraubungssinne um den Hohlkörper 11 herumgelegt und mittels Spannvorrichtun- gen 16 (nur eine davon sichtbar) gespannt werden können. Das hier als Flansch 13 ausgebildete Bauteil ist funktional ein sog. Knotenelement 3, in welchem die Vektorsumme von Auflage- kraft, Druckkraft von den Druckstäben 2 und Zugkräften von den Zugbändern 14 ohne Erzeugung von Biegeelementen ver- schwindet. Ein solches Knotenelement 3 kann selbstverständ-

lich anders ausgeführt sein, solange die genannten Bedingun- gen hiefür erfüllt sind.

Ein Ventil 17 dient zum Druckbeaufschlagen des Hohlkörpers 11 mit einem geeigneten Druckmittel. Als Druckmittel kommt vor- zugsweise Luft in Frage, jedoch sind auch Flüssigkeiten, hauptsächlich Wasser-allenfalls mit einem Frostschutze ver- setzt-in gewissen Anwendungen möglich, fallweise sogar vor- zuziehen.

Mit der Formstabilität des Hohlkörpers 11 geht einher eine kleinere Nachgiebigkeit bei Druckbeaufschlagung, allenfalls auch eine höhere Druckfestigkeit des so gebauten pneumati- schen Bauelementes. Damit-als einer der Einflussgrössen- kann das optimale Verhältnis von Länge zu Druckmesser über den Wert von nennenswert gesteigert werden gegenüber bei der Verwendung von flexiblen Materialien für den Hohlkörper.

Die Flanschen 13 werden vorzugsweise aus dem gleichen Materi- al gefertigt, wie der Hohlkörper 11, alternativ jedoch aus einem Material mit im Wesentlichen gleichen thermischen Aus- dehnungskoeffizienten. Die Flanschen 13 übernehmen im Ausfüh- rungsbeispiel gemäss Fig. 1 einerseits die Aufgabe des Ver- schlusses des Hohlkörpers 11-also die Dichtfunktion-an- derseits diejenige der Knotenelemente 3, in welchen die Vek- torsumme von Auflagekraft, Druckkraft des Druckstabes 2 und Zugkräfte der Zugbänder 14 momentenfrei zu Null gebracht wer- den kann. Zur Optimierung der mechanischen Eigenschaften bei höheren Drucken können die Flanschen 13 selbstverständlich entsprechend gewölbt hergestellt sein.

Weitere Vorteile der Verwendung formstabiler Hohlkörper 11 sind an Hand der Fig. 2 erläutert.

In Fig. 2 ist ein Querschnitt durch ein detailliertes erstes Ausführungsbeispiel eines pneumatischen Bauelementes darge- stellt. Der Hohlkörper 11 besteht beispielsweise aus einem dünnwandigen Metallrohr. Aufgesetzt und mit dem Hohlkörper 11

beispielsweise durch Schweissen verbunden ist ein U-förmiges Profil 18, welches die Lage des Druckstabes 2 mit kleiner To- leranz in seinen Querdimensionen definiert.

Die Zugbänder 14-beispielsweise aus hochfestem textilem Ma- terial wie Aramidfasern, sind ebenfalls durch flache U- Profile 19 geführt, entweder auf ihrer ganzen Länge oder nur abschnittsweise, womit die U-Profile 19 nur als Laschen aus- gebildet sind.

Im zweiten Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 ist der Hohlkör- per 11 beispielsweise aus faserarmiertem Kunststoff extru- diert. Koextrudiert ist ebenfalls der in diesem Ausführungs- beispiel im Innern des Hohlkörpers 11 angebrachte Druckstab 2. Bewirkt durch das Verfahren der Koextrusion ist die Füh- rungsgenauigkeit des Druckstabs 2 sehr hoch, da er ohne Spiel in einer Führung 20 liegt.

Entweder ebenfalls koextrudiert oder nachträglich aufgebracht sind die Zugbänder 14 in Form von beispielsweise Stahlkabeln.

Diese sind-wie aus der Vorspanntechnik bekannt-in Hüllen eingeschlossen, innerhalb welcher sie virtuell beweglich sind und, ohne Längskräfte auf den Hohlkörper 11 zu übertragen, gespannt werden können. Als Materialien für die Fertigung des Hohlkörpers 11 kommen also in Frage dünnwandige Rohre aus Me- tall im Wandstärkenbereich von 0.1 bis 3.0 mm, Faserverbund- werkstoffe wie GFK und CFK ferner transluzide Kunststoffe ge- nügender Festigkeit, wie beispielsweise Polykarbonate.

Die Fig. 4 bis 7 sind Darstellungen von Ausführungsbeispielen längerer Hohlkörper 11. Hier kann es von Vorteil sein, für die Hohlkörper 11 einen modularen Aufbau vorzusehen. Ein sol- ches Modul ist in Fig. 4 dargestellt. Es besteht aus einem leeren, jedoch formstabilen Hohlkörper 11 mit bereits vormon- tierten oder in der Herstellung bereits integrierten Zugbän- dern 4. Der Druckstab 2 ist ebenfalls bereits montiert oder eingebaut. Die Flansche 13 sind als Knotenelemente ausgebil- det. Zum Aufbau eines eigentlichen und erfindungsgemässen pneumatischen Bauelementes kann nun eine Vielzahl von solchen Modulen aneinandergebaut werden, wie in Fig. 5 gezeigt, der- gestalt, dass ein Modul ein ganzzahliger Teil der gesamten Länge des modular aufgebauten pneumatischen Bauelementes ist.

Die zwei zuäusserst liegenden Module sind mit Abschluss- Flanschen 12 versehen, welche Dichtungsmittel, wie z. B. 0- Ringe, enthalten. Ebenso sind zwischen jeweils zwei benach- barte Flansche 13 solche Dichtungsmittel eingefügt. Die Aus- gestaltung der Flansche 13 als Knotenelemente ist beispiels- weise aus CH 1042/02 bekannt, ebenso jene als Abschluss- Flansche 12. Bei langen Hohlkörpern 11 kann es angezeigt sein, die Anzahl von Zugbändern zu vergrössern und deren Kno- tenpunkte zu verändern, wie in Fig. 5 gezeigt. Hier sind wei- tere Paare von Zugbändern 4a, 4b eingefügt, deren Verankerung bereits zu Fig. 1 beschrieben ist. Damit die Kraftflüsse durch die Flansche 12 nicht unterbrochen werden, bzw. nicht zu unerwünschten Biegemomenten führen, können die Flansche 12 beispielsweise durch sog. V-Ringe 21 oder sonst geeignete La- schen umreift werden, wie in Fig. 7 im Sinne eines Beispiels im Längsschnitt gezeigt.