JPH0539809A - 繊維強化されたプラスチツクからなる中空円筒形構成部材 - Google Patents
繊維強化されたプラスチツクからなる中空円筒形構成部材Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 繊維屑の危険を防ぐように高度な固さの繊維
を使用した包囲巻体により、構成部材の周速を高い繊維
強度に応じて高めることができるような繊維強化された
プラスチックからなる中空円筒形構成部材。 【構成】 支持リング（２）を形成する付加的な包囲巻
体の薄い外側繊維層（２ｃ）が、この外側繊維層の下に
位置する包囲巻体からなる内側繊維層（２ｂ）の繊維よ
りも僅少な弾性率を示す１つの繊維によって巻きつけら
れている。
を使用した包囲巻体により、構成部材の周速を高い繊維
強度に応じて高めることができるような繊維強化された
プラスチックからなる中空円筒形構成部材。 【構成】 支持リング（２）を形成する付加的な包囲巻
体の薄い外側繊維層（２ｃ）が、この外側繊維層の下に
位置する包囲巻体からなる内側繊維層（２ｂ）の繊維よ
りも僅少な弾性率を示す１つの繊維によって巻きつけら
れている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、包囲巻体および螺旋状
巻体からなる交互の繊維層交互に折り重なって巻きつけ
られていて、かつその前面端部が、支持リングに対する
付加的な包囲巻体によって強化されていることにより、
高い周速で回転する回転子のための繊維強化されたプラ
スチックからなる中空円筒形構成部材に関する。
巻体からなる交互の繊維層交互に折り重なって巻きつけ
られていて、かつその前面端部が、支持リングに対する
付加的な包囲巻体によって強化されていることにより、
高い周速で回転する回転子のための繊維強化されたプラ
スチックからなる中空円筒形構成部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の構成部材の製造および構造的構
成は、米国特許第４３５９３５６号明細書に記載され、
かつ図示されている。この場合、巻取り機上で、それぞ
れ複数の構成部材が同時に巻きつけられる。巻取り過程
の後に巻取り体は、支持リングの領域での分離切断によ
り、波形管状結合要素により回転子に連結させることが
できる構成部材を形成する切片に切り分けられる。この
種の回転子の達成可能な周速は、就中、使用された繊維
の引張り強度に左右される。従って、周速のために破断
応力７０００ＭＰａまでを有する高度な固さの炭素繊維
（Ｃ繊維）が使用される。しかしながら、繊維の高い強
度の値は、完全には利用されることができないことが判
明した。それというのも、回転子の高くなっていく周速
および回転する構成部材に相応して上昇する包囲応力と
ともにいわゆる″繊維屑、Ｆａｓｅｒａｂｗｕｒｆｓ″
の危険が上昇するからである。この繊維屑、即ち、繊維
層の剥離は、通常、最も外側の繊維層の場合に構成部材
の前面端部で始まる。
成は、米国特許第４３５９３５６号明細書に記載され、
かつ図示されている。この場合、巻取り機上で、それぞ
れ複数の構成部材が同時に巻きつけられる。巻取り過程
の後に巻取り体は、支持リングの領域での分離切断によ
り、波形管状結合要素により回転子に連結させることが
できる構成部材を形成する切片に切り分けられる。この
種の回転子の達成可能な周速は、就中、使用された繊維
の引張り強度に左右される。従って、周速のために破断
応力７０００ＭＰａまでを有する高度な固さの炭素繊維
（Ｃ繊維）が使用される。しかしながら、繊維の高い強
度の値は、完全には利用されることができないことが判
明した。それというのも、回転子の高くなっていく周速
および回転する構成部材に相応して上昇する包囲応力と
ともにいわゆる″繊維屑、Ｆａｓｅｒａｂｗｕｒｆｓ″
の危険が上昇するからである。この繊維屑、即ち、繊維
層の剥離は、通常、最も外側の繊維層の場合に構成部材
の前面端部で始まる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
概念の種類の構成部材を、繊維屑の危険を防ぎ、ひいて
は包囲巻体のために高度な固さの繊維を使用した際に前
記の構成部材の周速が、高い繊維強度に相応して高めら
れることができるように構成することにある。
概念の種類の構成部材を、繊維屑の危険を防ぎ、ひいて
は包囲巻体のために高度な固さの繊維を使用した際に前
記の構成部材の周速が、高い繊維強度に相応して高めら
れることができるように構成することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題は、支持リング
（２）を形成する付加的な包囲巻体の薄い外側繊維層
（２ｃ）が、この外側繊維層の下に位置する包囲巻体か
らなる内側繊維層（２ｂ）の繊維よりも僅少な弾性率を
示す１つの繊維によって巻きつけられていることにより
解決される。請求項２から４までのいずれか１項は、前
記の解決の有利な実施態様を内容としている。
（２）を形成する付加的な包囲巻体の薄い外側繊維層
（２ｃ）が、この外側繊維層の下に位置する包囲巻体か
らなる内側繊維層（２ｂ）の繊維よりも僅少な弾性率を
示す１つの繊維によって巻きつけられていることにより
解決される。請求項２から４までのいずれか１項は、前
記の解決の有利な実施態様を内容としている。
【０００５】本発明によれば、繊維屑になる傾向は、本
質的には、高度な固さの繊維結合材料の横方向への力に
対する感応性およびストロークに対する感応性に起因
し、これは特に外側の包囲層の構成部材の前面または切
り口面で作用することが確認されている。しかし、周速
の上昇により包囲応力ばかりでなく、繊維結合材料に作
用する横応力およびストローク応力も上昇する。従っ
て、高度な固さのＣ繊維が、薄い外側の層中で、僅少な
横方向への力に対する感応性およびストロークに対する
感応性を有する中くらいの固さのＣ繊維によって代替さ
れる場合には、危険にさらされた外側の層のストローク
および横引張り強度は高められ、主要支持層中の高度な
固さの繊維を不用とする必要はない。この場合、構成部
材の周囲の伸びは、僅かしか上昇しないので、中くらい
に固さのＣ繊維のより低い弾性率は、外側の層のより少
ない負荷の場合に影響を及ぼすのである。より低い弾性
率からなる繊維を有する外側繊維層の厚さは、支持リン
グのこの外側繊維層の下に位置する内側繊維層の繊維層
厚の約１０％〜２０％である。この場合、外側繊維層の
ための繊維の弾性率は、この外側繊維層の下に位置する
内側繊維層の弾性率よりも約２５％だけ少ない。繊維材
料としては、有利に中くらいの固さのＣ繊維が外側の層
のために使用され、かつ高度な固さのＣ繊維が内側の層
のために使用される。これらの繊維は、巻取り前に、巻
取り過程の後に硬化させられる合成樹脂を浸透させられ
る。
質的には、高度な固さの繊維結合材料の横方向への力に
対する感応性およびストロークに対する感応性に起因
し、これは特に外側の包囲層の構成部材の前面または切
り口面で作用することが確認されている。しかし、周速
の上昇により包囲応力ばかりでなく、繊維結合材料に作
用する横応力およびストローク応力も上昇する。従っ
て、高度な固さのＣ繊維が、薄い外側の層中で、僅少な
横方向への力に対する感応性およびストロークに対する
感応性を有する中くらいの固さのＣ繊維によって代替さ
れる場合には、危険にさらされた外側の層のストローク
および横引張り強度は高められ、主要支持層中の高度な
固さの繊維を不用とする必要はない。この場合、構成部
材の周囲の伸びは、僅かしか上昇しないので、中くらい
に固さのＣ繊維のより低い弾性率は、外側の層のより少
ない負荷の場合に影響を及ぼすのである。より低い弾性
率からなる繊維を有する外側繊維層の厚さは、支持リン
グのこの外側繊維層の下に位置する内側繊維層の繊維層
厚の約１０％〜２０％である。この場合、外側繊維層の
ための繊維の弾性率は、この外側繊維層の下に位置する
内側繊維層の弾性率よりも約２５％だけ少ない。繊維材
料としては、有利に中くらいの固さのＣ繊維が外側の層
のために使用され、かつ高度な固さのＣ繊維が内側の層
のために使用される。これらの繊維は、巻取り前に、巻
取り過程の後に硬化させられる合成樹脂を浸透させられ
る。
【０００６】本発明の実施例は、以下に図面に基づき詳
説される：
説される：
【０００７】
【実施例】繊維強化されたプラスチックからなる中空円
筒形構成部材は、内径Ｄ１５０ｍｍの場合に全長Ｌ５０
０ｍｍを有している。外被１は、支持リング２によって
強化されていない領域中で、厚さｓ約０．７ｍｍを有し
ている。
筒形構成部材は、内径Ｄ１５０ｍｍの場合に全長Ｌ５０
０ｍｍを有している。外被１は、支持リング２によって
強化されていない領域中で、厚さｓ約０．７ｍｍを有し
ている。
【０００８】外被１は、複数の繊維層から構成され、こ
の場合、包囲巻体１ａ、１ｂ、１ｃからなる交互の繊維
層および螺旋巻体１ｄ、１ｅからなる繊維層が交互に折
り重なるようにして巻きつけられている。巻取りのため
には、合成樹脂に含浸された高度な固さのＣ繊維が使用
され、このＣ繊維は、“Ｔ８００”（σB＝５５００Ｍ
Ｐａ、ＥF＝２８５ＧＰａ）もしくは“Ｘ１０３３”
（σB＝６０００ＭＰａ、ＥF＝３３０ＧＰａ）という名
称で市販されている。個々の繊維層１ａ、ｂ、ｃ、ｄお
よびｅの厚さは約１４０μｍである。
の場合、包囲巻体１ａ、１ｂ、１ｃからなる交互の繊維
層および螺旋巻体１ｄ、１ｅからなる繊維層が交互に折
り重なるようにして巻きつけられている。巻取りのため
には、合成樹脂に含浸された高度な固さのＣ繊維が使用
され、このＣ繊維は、“Ｔ８００”（σB＝５５００Ｍ
Ｐａ、ＥF＝２８５ＧＰａ）もしくは“Ｘ１０３３”
（σB＝６０００ＭＰａ、ＥF＝３３０ＧＰａ）という名
称で市販されている。個々の繊維層１ａ、ｂ、ｃ、ｄお
よびｅの厚さは約１４０μｍである。
【０００９】支持リング２は、包囲巻体だけからなる。
該支持リングは、外被１から、まず円錐形に上昇し、そ
の後、長さ約３０ｍｍを有する円筒形の部分２ａへ移行
する。前面端部は切り口面２ｄによって形成され、これ
は垂直に外被表面へと走っている。同様にして、支持リ
ング２の内側の層２ｂは、高度な固さの“Ｔ８００”Ｃ
繊維または“Ｘ１０３３”Ｃ繊維からなり、かつ厚さ１
８１８μｍを有している。この内側の層の上に巻かれた
外側繊維層２ｃは、中くらいの固さのＣ繊維からなり、
このＣ繊維は、“Ｔ３００”（σB＝３５００ＭＰａ、
ＥF＝２３０ＧＰａ）という名称で市販されている。こ
の外側の層２ｃは厚さ３５６μｍを有している。図２の
分布図には、構成部材の一定の包囲応力σの場合、支持
リング２の領域中の全ての繊維層の伸びεと平均弾性率
Εとの間の関係を示す曲線が記載されている。点Ａは、
Ｔ３００繊維１００％を使用した際の伸びを示し、点Ｂ
は、Ｘ１０３３繊維１００％を使用した際の伸びを示し
ている。点Ｃは、薄い外側の層２ｃのためにＴ３００繊
維を使用し、かつ厚い内側の層２ｄのためにＸ１０３３
繊維を使用した場合、但し、Ｔ３００繊維の割合は約１
６％であり、かつＸ１０３３繊維の割合は約８４％であ
る場合の伸びεを具象化している。このことから認めら
れるように、点Ｂと比べて点Ｃでの全体の伸びεが増大
するのは、別に本質的なことではない。これとは異な
り、弾性率Εは、外側の層（点Ａ）において明らかに僅
少である。応力σ＝ε・Εであるので、Ｔ３００繊維の
より低い弾性率に基づき、外側の層はより少なく負荷が
負わされ、しかしながら、全体の層に対する平均弾性率
（点Ｃ）は、Ｘ１０３３繊維に対するＥ弾性率（点Ｂ）
と僅かしか異ならず；即ち、主要負荷は、依然として内
側の層２ｂのＸ１０３３繊維によって負わされ、外側の
層２ｃは、この外側の層のより僅少な負荷およびこの外
側の層のより高い横引張り強度によって、就中危険にさ
らされた切り口面の領域中で一種の保護層として作用し
ている。
該支持リングは、外被１から、まず円錐形に上昇し、そ
の後、長さ約３０ｍｍを有する円筒形の部分２ａへ移行
する。前面端部は切り口面２ｄによって形成され、これ
は垂直に外被表面へと走っている。同様にして、支持リ
ング２の内側の層２ｂは、高度な固さの“Ｔ８００”Ｃ
繊維または“Ｘ１０３３”Ｃ繊維からなり、かつ厚さ１
８１８μｍを有している。この内側の層の上に巻かれた
外側繊維層２ｃは、中くらいの固さのＣ繊維からなり、
このＣ繊維は、“Ｔ３００”（σB＝３５００ＭＰａ、
ＥF＝２３０ＧＰａ）という名称で市販されている。こ
の外側の層２ｃは厚さ３５６μｍを有している。図２の
分布図には、構成部材の一定の包囲応力σの場合、支持
リング２の領域中の全ての繊維層の伸びεと平均弾性率
Εとの間の関係を示す曲線が記載されている。点Ａは、
Ｔ３００繊維１００％を使用した際の伸びを示し、点Ｂ
は、Ｘ１０３３繊維１００％を使用した際の伸びを示し
ている。点Ｃは、薄い外側の層２ｃのためにＴ３００繊
維を使用し、かつ厚い内側の層２ｄのためにＸ１０３３
繊維を使用した場合、但し、Ｔ３００繊維の割合は約１
６％であり、かつＸ１０３３繊維の割合は約８４％であ
る場合の伸びεを具象化している。このことから認めら
れるように、点Ｂと比べて点Ｃでの全体の伸びεが増大
するのは、別に本質的なことではない。これとは異な
り、弾性率Εは、外側の層（点Ａ）において明らかに僅
少である。応力σ＝ε・Εであるので、Ｔ３００繊維の
より低い弾性率に基づき、外側の層はより少なく負荷が
負わされ、しかしながら、全体の層に対する平均弾性率
（点Ｃ）は、Ｘ１０３３繊維に対するＥ弾性率（点Ｂ）
と僅かしか異ならず；即ち、主要負荷は、依然として内
側の層２ｂのＸ１０３３繊維によって負わされ、外側の
層２ｃは、この外側の層のより僅少な負荷およびこの外
側の層のより高い横引張り強度によって、就中危険にさ
らされた切り口面の領域中で一種の保護層として作用し
ている。
【図１】図１のａは、前面支持リングを有する中空円筒
形構成部材の略示縦断面図であり、ｂは、ａの“Ｘ”の
部分の拡大図である。
形構成部材の略示縦断面図であり、ｂは、ａの“Ｘ”の
部分の拡大図である。
【図２】図２は、構成部材の全ての層の半径方向の伸び
εおよび平均弾性率Εについて記載されている分布図で
ある。
εおよび平均弾性率Εについて記載されている分布図で
ある。
１ 外被、 １ａ，１ｂ，１ｃ 包囲巻体、 １ｄ，１
ｅ 螺旋状巻体、 ２維持リング、 ２ａ 円筒形部
分、 ２ｂ 内側繊維層、 ２ｃ 外側繊維層、 ２ｄ
切り口面、 Ｌ 長さ、 Ｄ 直径、 ｓ 外被厚
ｅ 螺旋状巻体、 ２維持リング、 ２ａ 円筒形部
分、 ２ｂ 内側繊維層、 ２ｃ 外側繊維層、 ２ｄ
切り口面、 Ｌ 長さ、 Ｄ 直径、 ｓ 外被厚
Claims (4)
- 【請求項１】 高い周速で回転する回転子のための繊維
強化されたプラスチックからなり、包囲巻体および螺旋
状巻体からなる交互の繊維層が交互に折り重なるように
して巻きつけられていて、かつその前面端部が、支持リ
ングに対する付加的な包囲巻体によって強化されている
中空円筒形構成部材において、支持リング（２）を形成
する付加的な包囲巻体の薄い外側繊維層（２ｃ）が、こ
の外側繊維層の下に位置する包囲巻体からなる内側繊維
層（２ｂ）の繊維よりも僅少な弾性率を有する１つの繊
維によって巻きつけられていることを特徴とする、繊維
強化されたプラスチックからなる中空円筒形構成部材。 - 【請求項２】 僅少な弾性率からなる繊維を有する外側
繊維層（２ｃ）の厚さが、この外側繊維層の下に位置す
る内側繊維層（２ｂ）の繊維層厚の１０％〜２０％であ
る、請求項１記載の中空円筒形構成部材。 - 【請求項３】 外側繊維層（２ｃ）のための繊維の弾性
率が、この外側繊維層の下に位置する内側繊維層（２
ｂ）のための繊維の弾性率よりも約２５％だけ少ない、
請求項１または２に記載の中空円筒形構成部材。 - 【請求項４】 中くらいの固さのＣ繊維からなる外側繊
維層（２ｃ）およびこの外側繊維層の下に位置する高度
の固さのＣ繊維からなる内側繊維層（２ｂ）が巻きつけ
られている、請求項１から３までのいずれか１項に記載
の中空円筒形構成部材。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4100816A DE4100816C1 (ja) | 1991-01-14 | 1991-01-14 | |
| DE4100816.2 | 1991-01-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0539809A true JPH0539809A (ja) | 1993-02-19 |
| JP3361116B2 JP3361116B2 (ja) | 2003-01-07 |
Family
ID=6422939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00486392A Expired - Fee Related JP3361116B2 (ja) | 1991-01-14 | 1992-01-14 | 繊維強化されたプラスチックからなる中空円筒形構成部材 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5134003A (ja) |
| JP (1) | JP3361116B2 (ja) |
| DE (1) | DE4100816C1 (ja) |
| FR (1) | FR2671512B1 (ja) |
| GB (1) | GB2252094B (ja) |
| NL (1) | NL193822C (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2289802B8 (en) * | 1991-11-06 | 2000-02-02 | Turbo Genset Company Ltd | Retaining hoop for a rotor |
| GB2297371A (en) * | 1995-01-25 | 1996-07-31 | British Nuclear Fuels Plc | Rotors |
| US5707724A (en) * | 1996-11-08 | 1998-01-13 | Lundin Marine, Inc. | Fractal tube reinforcement |
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