专利名称：一种制造纤维增强结构元件的方法
技术领域：
本发明一般涉及制造大纤维增强结构元件的技术，特别是涉及在纤维增强结构元件内固定螺栓固定装置或螺栓的技术。
背景技术：
在本
发明内容
中，术语纤维增强结构元件作为专业术语，它包括由以借助纤维进行纤维增强的树脂或塑料为基础的材料制成的任意结构元件，例如由树脂材料如聚酯，乙烯基酯，苯酚或环氧树脂制成的例如玻璃纤维，碳纤维或凯夫拉尔(kevlar)纤维增强结构元件。而且，该结构元件本身可以构成承载元件或支撑元件，例如建筑构件，表面元件，桥梁，风车部件，船部件例如甲板部件。
在本发明的内容中，术语螺栓固定装置、螺栓和配件作为专业术语，它包括任意元件，例如螺栓，螺栓的轴，螺母，钩，具有外螺纹的销，制动元件，例如压配合或卡扣配合封闭元件等，用来与另外的固定元件例如用于固定结构元件的一致的或匹配的固定元件配合，该结构元件支撑螺栓固定装置、螺栓或配件，或包括内螺纹的配件，或包括突出的外螺纹或用于接纳螺栓的螺纹的内螺纹的不同构造的主体。
在本行业中，使用纤维增强结构元件在最近十年内迅速增加，基本上受在风车工业使用这种元件的成功所启发。除了风车部件例如风车的叶片外，纤维增强结构元件还在房屋建造行业和船舶建造行业甚至传统上使用金属结构的一些技术领域内取得成功。作为化学工业或电镀和镀锌工业的一个实例，传统的金属结构倾向于具有相当短的寿命，这是由于过度的腐蚀影响，而包括容器，阶梯，支撑元件等的纤维增强结构元件可以承受暴露在腐蚀性空气中，而不会带来任何深度的恶化或毁坏。
在下面的作为参考的专利申请和专利中描述了结构元件和在结构元件内固定不同部件的技术的实例，其中美国专利在本申请中作为参考。该参考文件包括EP 0 170 886，US 4,892,462，US 4,339,230，US4,278,401，FR 2 758 594，FR 2 670 956，US 5,664,820，US 3,372,073，GB2 119 472和DE 196 25 426。
申请人公司已经认识到在纤维增强元件内埋置和固定螺栓固定装置、螺栓和/或配件的技术可能带来一些问题，特别是与螺栓固定装置、螺栓或配件适当和精确的定位有关。而传统的技术涉及在生产过程中加工，挤制或拉制的纤维增强结构元件内简单定位螺栓固定装置、螺栓或配件，申请人公司已经认识到该传统和简单的技术不能允许螺栓固定装置、螺栓或配件定位成行业所需的必要精度，这对于进一步商业开发用于制造结构元件的纤维增强技术来说是一个约束性条款。
发明内容本发明的一个目的是提供一种允许在纤维增强结构元件内在预定的位置或场所简单和精确的定位螺栓，螺栓固定装置或配件的新颖的技术，其精度在包括房屋建造，船舶建造和风车行业在内的行业中可接受，例如专用螺栓，螺栓固定装置或配件的位置变化范围的精度在±1mm，或者较低的变化范围例如是在±0.5mm内变化。
本发明的一个特点是根据本发明的新颖的技术能够经过螺栓固定装置、螺栓或配件针对纤维增强结构元件提供改进的力传递和冲击，从而允许纤维增强结构的尺寸的降低，即提供纤维增强结构的重量的降低，或在替代例中提供纤维增强结构元件使用的材料的减少。
本发明的另一个特点是根据本发明的方法和技术允许螺栓固定装置、螺栓或配件定位在特定的位置，并固定在纤维增强结构元件内的实心和高荷载支撑壳体内。
本发明的一个特殊的优点是，在纤维增强结构元件内定位和固定螺栓固定装置、螺栓或配件的新颖的技术允许使用高荷载支撑壳体，以便定位螺栓固定装置、螺栓或配件，并容易将螺栓固定装置、螺栓或配件定位在特定几何构造或形状内，该特定几何构造或形状由支撑螺栓固定装置、螺栓或配件的特定构造的荷载支撑壳体形成。
通过本发明的下面的详细描述，本发明的上述目的，特点和优点以及许多其它目的，特点和优点将更清楚，根据本发明的第一方面可以获得制造纤维增强结构元件的方法，该增强结构元件包括用于将结构元件固定在另一个结构元件上的若干螺栓固定装置、螺栓或配件，该方法的步骤包括i)提供细长芯元件材料，最好纤维增强材料与纤维增强结构元件的材料一致，最好拉制而成，具有用于安装或固定螺栓固定装置、螺栓或配件的其中之一的端部，ii)将一个螺栓固定装置、螺栓或配件安装在芯元件的端部上以便制造子组件，iii)在拉制过程中，通过经拉制机拉动子组件，通过用增强纤维和树脂圆周覆盖子组件，并通过加热和固化树脂以便使树脂给增强纤维提供圆周环绕子组件的壳体，从而相对于芯元件的端部固定一个螺栓固定装置、螺栓或配件，或者替代地，通过粘合到在独立的拉制过程中制造的外壳上来固定子组件，iv)对圆周环绕在增强纤维和凝固树脂的壳体内的子组件进行机加工，以提供包括芯元件的螺栓固定装置、螺栓组件或配件组件，和一个螺栓固定装置、螺栓或配件，和芯元件，v)重复步骤i-iv，以制造若干螺栓固定装置、螺栓组件或配件组件vi)在最终的纤维增强结构元件内根据若干螺栓固定装置、螺栓或配件的预期位置对若干组件进行定位，和vii)利用挤制，拉制或纤维增强制造技术制造包括由若干组件构成的若干螺栓固定装置、螺栓或配件的纤维增强结构元件。
根据本发明的基本技术，单个螺栓固定装置、螺栓或配件预先布置在螺栓固定装置、螺栓或配件组件内的壳体中。该组件本身由芯元件组成，该芯元件相对于螺栓固定装置、螺栓或配件精确定位，并在拉制工艺中在一个独立的制造工序步骤中相对于螺栓固定装置、螺栓或配件固定。需要强调的是芯元件和螺栓固定装置、螺栓或配件相互的固定不需要在芯元件和螺栓固定装置、螺栓或配件之间连接，因为芯元件和螺栓固定装置、螺栓或配件机械固定在拉制工艺中制造的圆周环绕的壳体上，然而，芯元件和螺栓固定装置、螺栓或配件之间的配合提供了在最终结构中螺栓固定装置、螺栓或配件的必要的定位精度和固定。下面将更详细的描述，使用制造螺栓固定装置、螺栓和配件组件的拉制工艺允许螺栓固定装置、螺栓或配件组件在特定的计量构造下制造，以促进或确保单独的螺栓固定装置、螺栓或配件在最终的纤维增强结构元件内期望的定位。制造螺栓固定装置、螺栓或配件组件还确保了单独的螺栓固定装置、螺栓或配件的必要的承载能力，因为可以利用拉制工艺将螺栓固定装置、螺栓或配件相对于单独的螺栓固定装置、螺栓或配件组件内的芯元件固定。
单独的芯元件可以通过例如浇铸，机加工等由与纤维增强结构元件的材料相容的材料制造，这意味着用于芯元件、也用于封装包括螺栓固定装置和螺栓及芯元件的子组件的拉制工艺的材料可在机械、结构和化学上与纤维增强结构元件的材料结合。对于大多数应用，使用上述纤维增强材料和树脂材料，由于显而易见的原因，螺栓固定装置、螺栓或配件组件可由与纤维增强结构元件的其余材料相容但呈现改进的强度和承载能力的材料制造。作为选择，采用相同的材料来制造螺栓固定装置、螺栓或配件组件和纤维增强结构元件的其余部分可能是有利的。
只要使用非预浇铸芯元件，根据本发明的方法最好包括从最好如前所述由拉制形成的连续的细长芯元件主体切割出细长芯元件的步骤。
在芯元件的一个端部上安装一个螺栓固定装置、螺栓或配件的技术可以容易地实现，只要芯元件构造成包括凹槽、孔或具有突出部件例如构造成接收螺栓固定装置、螺栓和配件的配件。根据本发明的方法的特别有利的实施例，在芯元件的相对端，细长芯元件设有对应的端部，以便容纳共两个螺栓固定装置、螺栓或配件，因此，根据本发明的方法还包括步骤ii)和iii)在子组件的芯元件的对应端部，安装和固定两个螺栓固定装置、螺栓或配件，并包括步骤iv)对在增强纤维的壳体内圆周环绕的子组件进行机加工，并将凝固树脂分成两半，每半构成一个螺栓固定装置、螺栓或配件组件。
根据本发明的方法的另一个有利的实施例，通过将芯元件的端部加工成特定构造，并提供具有端凹槽部分的螺栓固定装置、螺栓或配件，该端凹槽部分的构造与芯元件的端部的锥形构造一致和配合，可实现螺栓固定装置、螺栓或配件相对于芯元件的适当定位、固定和定向，从而在步骤iii)中实施拉制工艺之前和之时相对于芯元件精确定位和保持螺栓固定装置、螺栓或配件。
根据本发明的方法或技术的又一个特别有利的方面，包括芯元件和组件的螺栓固定装置、螺栓或配件的壳体可以通过拉制工艺制造成特定构造，因为壳体可以制造成具有特定的横截面构造，例如圆形，椭圆，多边形，特别是六边形或方形横截面构造，或替代的任何上述横截面构造的结合。
替代地，壳体的预期几何构造可以通过独立的机加工步骤实现，其中壳体机加工成特定的横截面或构造，例如圆形，椭圆，多边形，特别是六边形或方形横截面构造，或者替代的任何上述横截面构造的结合。
在根据本发明的第一方面的方法的第一实施例中，机加工在步骤iv)中实施，该步骤通过简单的垂直切割由拉制工艺提供的带材来实现，从而获得螺栓固定装置、螺栓或配件组件，它具有与固定在组件的芯元件上的螺栓固定装置、螺栓或配件相对的端表面，该组件垂直于螺栓固定装置、螺栓或配件组件的纵轴垂直伸展。根据本发明的第一方面的方法的目前优选的实施例，组件由机加工工艺提供，它具有限定了相对于螺栓固定装置、螺栓或配件组件的纵轴的锐角的表面部分，以提供芯元件的大的接触表面，以便在纤维增强结构元件内固定组件，并进一步提供非旋转对称组件，它优选地构造成在纤维增强结构元件内固定。
通过本发明的下面的详细描述，本发明的上述目的、优点和特征以及许多其它目的、优点和特征将更清楚，根据本发明的第二种形式，通过制造用于纤维增强结构元件的螺栓固定装置、螺栓组件或配件组件的方法来实现这些目的、优点和特征，该增强结构元件包括用于将结构元件固定在另一个结构元件上的若干螺栓固定装置、螺栓或配件，该方法的步骤包括i)提供细长芯元件材料，最好纤维增强材料与纤维增强结构元件的材料相容，最好拉制而成，具有用于安装或固定螺栓固定装置、螺栓或配件的其中之一的端部，ii)将一个螺栓固定装置、螺栓或配件安装在芯元件的端部上以便制造子组件，iii)在拉制过程中，通过经拉制机拉动子组件，通过用增强纤维和树脂圆周覆盖子组件，并通过加热和固化树脂以便使树脂与增强纤维一起提供一个圆周环绕子组件的壳体，从而相对于芯元件的端部固定一个螺栓固定装置、螺栓或配件，或者替代地，通过粘合到在独立的拉制过程中制造的外壳上来固定子组件，
iv)对圆周环绕在增强纤维和凝固树脂的壳体内的子组件进行机加工，以提供包括芯元件的螺栓固定装置、螺栓组件或配件组件，和一个螺栓固定装置、螺栓或配件，和芯元件。
相对于根据本发明的第一方面的方法，根据本发明的第二方面的方法可根据本发明的技术有利的包括上面描述与讨论的任意特点。
通过本发明的下面的详细描述，本发明的上述目的、优点和特点以及许多其它目的、优点和特点将更清楚，根据本发明的第三种形式，通过纤维增强结构元件来实现这些目的、优点和特征，该纤维增强结构元件包括用于将结构元件固定在另一个结构元件上的若干螺栓固定装置、螺栓或配件，该纤维增强结构元件根据本发明的第一方面的方法制造，并包括根据本发明的第二种形式的方法制造的若干螺栓固定装置、螺栓或配件。
通过本发明的下面的详细描述，本发明的上述目的、优点和特点以及许多其它目的、优点和特点将更清楚，根据本发明的第四种形式，通过用于根据本发明第二种形式的方法制造的纤维增强结构元件内的螺栓固定装置、螺栓或配件组件来实现这些目的、优点和特征。
下面参考附图来进一步描述本发明，其中图1是一个组件的第一实施例的局部剖面透视和示意图，两个螺栓固定装置、螺栓或配件组件由该组件制造，图2是表示制造图1的组件的方法的第一步骤的示意透视图，该步骤包括将拉制主体加工成若干芯元件，图3是表示制造图1的组件的方法的第二步骤的示意透视图，该步骤包括在图2所示的步骤中制造的芯元件的相对端安装螺栓固定装置，图4是表示制造图1的组件的方法的第三步骤的整体示意透视图，该步骤构成在连续的拉制工艺中提供主体的工序，如图4的右手部分所示，从该主体切割得到图1所示的组件，图5是表示将图1和图4的右手部分中所示的组件切割成两个螺栓固定装置组件的步骤的示意图，图6是表示图1所示的组件和由图5所示的组件制造的螺栓固定装置组件的垂直截面视图，图7是表示图5和6所示的螺栓固定装置组件的预期应用的示意图，它用于制造主纤维增强结构，例如沿圆弧布置的风车元件，桥部件，建筑构件，螺栓固定装置，图8是与图7类似的透视和示意图，它表示用于制造纤维增强元件的螺栓固定装置组件的略微修改的实施例，其中螺栓固定装置沿直线轨迹定位，图9是由图8所示的组件制造的结构元件的部段的透视和示意图，它图示了借助螺栓和结将纤维增强结构元件固定在I形梁上，图10是表示由图7所示的组件制造的纤维增强结构元件的固定的透视和示意图，它具有沿圆弧定位的螺栓固定装置，图11a，11b和11c分别表示在拉制工艺中改进螺栓固定装置的固定的三个替换实施例的透视示意局部剖开的视图，图12a和12b是表示隔离元件以及在拉制工艺中使用该距离元件的透视和示意图，图13是与图4类似的整体透视和示意图，它表示制造具有方形横截面构造的当前优选的组件的方法，图14a和14b是表示固定在拉制端壳体内的不同构造的螺栓固定装置的示意，透视和局部剖视图，图15是组件的两个相邻部件的透视，示意和局部剖视图，在组件端部，制成两个具有突出的螺栓销的组件，图16a和16b是根据本发明的组件的又一个实施例的与图15类似的透视，示意和局部剖视图，在该实施例中，配件埋置在拉制壳体内，以便在拉制壳体内产生内螺纹，图17是根据本发明的组件的又一种应用的透视，示意和局部剖视图，它用作辊轴带的辊，图18是根据图13所示的方法制造并成形为H形梁构造的不同构造的组件的示意和透视图，图19是表示利用根据本发明的技术制造承载组件的技术，用作荷载传感器的透视和示意图，图20是表示图19所示的组件的荷载传感器部件的电路的框图，图21是表示图19所示的组件用作例如桥梁内的承载传感器的示意框图，图22是表示在桥梁内图19所示的承载组件的不同应用的示意图，并包括与基于PC的测量站的并行链接，图23是根据本发明的组件的又一个实施例的透视，示意和局部剖视图，它构造成高压电缆的绝缘体，和图24是图23所示的绝缘体的预期应用的透视和示意图。
具体实施例方式
在图1中，组件10所示是根据本发明的方法制造，并准备分成参考图5和6如下面所述的两个组件。
根据制造包括用于纤维增强结构元件内的螺栓的螺栓固定装置的组件的方法，芯元件在一开始制造好。芯元件可以由任意相关的材料制造，该材料包括基于塑料的材料，木或金属或复合材料，该材料与纤维增强结构元件的材料相容，这意味着芯元件的材料就象根据本发明技术所采用的所有其它材料一样与其余材料可化合，即不会在化学工艺中相互发生发应，并且可机械结合或连接，这意味着材料在整体结构中可结合在一起，并最好呈现实质上相同的机械性能，如膨胀系数，和机械强度例如撕裂强度和抗剪强度。根据本发明的方法的目前优选的实施例，最好使用如图2所示的拉制芯体。
在图2中，拉制机整体用数字标记30表示，从其输出端供给拉制杆32，即圆柱状横截面构造的杆，它由树脂例如聚酯，乙烯基酯或酚醛树脂或环氧树脂制成，该树脂中埋置增强纤维例如玻璃纤维，碳纤维或凯夫拉尔纤维。拉制杆或杆体32借助切割机例如用示意图示的锯34切成单根元件，其中一根元件用数字标记12表示。在杆体或杆12的相对端，借助机加工装置例如图2示意图示的切削刀具36制造锥形端部。切削刀具36在芯体12的相对端部制造用数字标记20表示的锥形端部。
在图1所示的制造组件10的方法的又一个步骤中，螺栓固定装置22如图3所示定位在芯元件的相对端20上。
与芯元件12类似，螺栓固定装置22最好是圆筒状横截面构造，在其一端具有锥形凹槽20’，该锥形凹槽20’构造成与芯元件12的锥形端部12一致。每个螺栓固定装置22还设有与锥形凹槽20’连通的通孔，该通孔限定了一个窄的中央圆筒形孔部25和与外部连通并准备与螺纹轴28配合的较宽的孔部24，如图3的左下部所示。螺栓固定装置可以是不同构造，因为螺栓固定装置可以例如是整体锥形构造，它从一端向另一端渐缩，例如从外端向内端或从内端向外端渐缩。可替换地，螺栓固定装置22可设置向外拉制的凸缘。作为进一步的替换，螺栓固定装置可具有不同构造的通孔，其中螺纹孔部与没有中间窄的筒状孔部的锥形凹槽连通。作为进一步的替换，螺纹孔可省略，因为螺栓固定装置可设置为具有构成螺栓的向外拉制的螺纹轴的固定装置。
由于每个螺栓固定装置22设有配合的锥形端部和锥形凹槽20’，由于锥形端部20和锥形凹槽20’之间的配合，当螺栓固定装置22倾向于保持在预期的调直朝向上时可获得自动对中和自动调直特征，其中圆筒状螺栓固定装置22构成芯元件12的中部的圆筒状连续部分。
如图4所示，包括图3所示的芯体和两个螺栓固定装置22的子组件导入拉制设备40中，该拉制设备包括接纳部分46，其中上述子组件以及若干子组件一起构成连续带，并与纤维增强材料幅面料一起导入拉制设备40的接纳部分46中，该幅面料在图4的左手部分表示，并用数字标记42和44表示其中两个幅面料。来自接纳部分46的包括由纤维增强材料圆周环绕的对齐的子组件的带48导入树脂涂覆和树脂加热与固化设备50中，该树脂涂覆和树脂加热与固化设备50与树脂存储器52连通以便向其提供树脂。设备50的出口模用数字标记54表示，并提供特定构形的拉制带56，该拉制带56从设备50的模54输出并导入拉直装置58内，以便从设备50的模54拉动拉制带。
来自拉拔机58的带56输送到切割机60，该切割机将带56分成显著不同的部分，该显著不同的部分构成图1所示的组件10，带56切割成部分或组件10与子组件进入到拉制设备40的入口端同步，该子组件包括设有覆盖螺栓固定装置20的端部的芯体12。在制造子组件的替代工艺中，图1所示的组件10由该子组件制造，螺栓固定装置20和芯元件12通过粘合固定到筒状壳体上，该筒状壳体最好通过拉制制造，并构成上述壳体26。可以预期通过粘合固定到通过拉制制造的壳体26上和将螺栓固定装置22和芯元件12固定到通过拉制工艺制造的壳体上的技术构成技术等同。
在图1中，芯元件12与螺栓固定装置22结合在一起，并公开了螺纹孔24与孔25连通，还公开了芯元件12的渐缩和锥形端部20。
在图1中，还公开了参考图4如上所述的在拉制过程中制造的外壳体，该壳体用数字标记26表示，图1还公开了组件10的构造，该构造限定了凹陷的顶表面14，相对突出或圆柱形的底表面18和相对的平行的平面18。参考图7和10如下所述，图1所示的突出/凹陷构造允许，通过使突出的外表面16或一个螺栓固定装置组件布置成并列和部分容纳在相邻的螺栓固定装置组件的凹陷的表面14内，来定位由组件10制造的螺栓固定装置组件。
如图5所示，通过沿数字标记64表示的虚线将组件10切割成两部分，从图1所示的组件10制造两个螺栓固定装置组件。切割机用锯62示意图示。如图6所示，在一个垂直剖面视图中，组件10切割成两半，该附图公开了分离线64，并提供由组件10制造的两个螺栓固定装置组件的相对的倾斜表面66。构成组件10的一半的每个螺栓固定装置组件包括芯元件12的锥形切割部分和通过拉制壳体26固定在芯元件12上的螺栓固定装置22。通过提供倾斜表面66，可制造出不规则形状的螺栓固定装置组件，这提高了在最终的纤维增强结构内螺栓固定装置组件的固定能力，并进一步在中间芯元件12和最终的纤维增强结构之间提供一个主接触表面。
图7表示在与直线朝向不同的一个朝向上定位单独的螺栓固定装置组件的能力，还图示了整体用数字标记70表示的结合成一个结构的三个单独的螺栓固定装置组件，并包括定位成使一个螺栓固定装置组件的凹陷表面14在整体倾斜朝向上容纳在相邻的螺栓固定装置组件的突出表面16内的三个螺栓固定装置组件。装有图7所示的复合结构的纤维增强结构用数字标记72表示。
在图8中，图示了构造略微改变的螺栓固定装置组件，其中圆形突出和凹陷表面14和16由具有平面发生器的突出和凹陷外表面替换。通过具有对应于螺栓固定装置组件的突出表面16’的构造的凹陷表面14’的平面发生器构造，如图8所示，单独的螺栓固定装置组件可以结合成一个结构，其中通过提供螺栓固定装置组件的对应的凹陷和突出表面，可确保和维持单独的螺栓固定装置组件的适当的线性定位。在图8中四个螺栓固定装置组件的整体结合从整体上用数字标记70’表示。从图8所示的复合结构看，通过向固定装置组件的组合体施加增强纤维和树脂，并根据最终产品的预期几何形状构造结构元件，利用进一步的挤制，拉制或手动或自动纤维增强生产工艺制造纤维增强结构元件。
例如图9所示，最终产品与承载支座I形梁76结合使用，其中图8表示的容纳在螺栓固定装置组件的螺栓固定装置内的螺栓轴28借助单独的螺栓74固定在I形梁76上。
图7所示的弯曲结构可替换地用于固定在例如图10所示的平板元件78上。
如上所述，参考图1-6，上述螺栓固定装置22可有利地构造成圆锥形或椭圆形，以改进螺栓固定装置在拉制壳体26内的固定。在图11a-11c中，图示了改进螺栓固定装置在拉制壳体内固定的不同技术。通常在本说明书中，与前述部件或元件相同的部件或元件用与前述相同的数字标记表示，几何构造分别与前述部件或元件不同但能完成与前述部件或元件相同的目的的部件或元件，采用相同的数字标记而增加一个识别几何构造差别的标识来表示。
在图11a中，与图3表示的上述螺栓固定装置22不同的螺栓固定装置22’区别在于螺栓固定装置22’的外表面为，提供凹凸不平外表面的粗糙或皱纹结构，这能改进螺栓固定装置22’在拉制壳体26’上的固定。在图11a中，为了清楚起见，与实际的粗糙或皱纹状表面相比，螺栓固定装置22’的粗糙或皱纹状外表面略微放大。
在图11b中，图示了增强螺栓固定装置22’相对于拉制壳体26”固定的不同技术，螺栓固定装置22”设有外脊，该外脊限定了若干左旋和右旋构造的外螺纹，以用于在外拉制壳体26”的聚合材料内提供固体嵌入脊。
在图11c中，图示了提高螺栓固定装置22和拉制壳体26之间的粘合性的又一个替代技术。在图11c中，螺栓固定装置22的外端设有浅外螺纹23，在螺栓固定装置22以及芯体12经过拉制机例如图4所示的拉制机移动之前，该外浅螺纹23中接纳增强纤维和树脂。
为了便于带例如图4所示的带56切割成根据本发明的组件，可使用隔离件例如图12a所示的隔离件80。隔离件80中间包括圆柱形盘82，从其相对侧突出两个共轴伸展的销84。隔离件80通常与螺栓固定装置例如图12b所示的两个螺栓固定装置22IV结合使用，以便保持螺栓固定装置22IV的相邻端隔开，并允许切割机很容易地经过图12b未图示的外拉制壳体移动，并经过最好为预浇铸塑料体例如PE，PP或类似的塑料材料体的隔离件80移动。
在图14a中，图示了利用碳增强配件与螺母结合的技术。在图14a中，在芯体12V的外端，螺母22V装到拉制壳体26V内。与螺母22v对准，碳纤维增强套筒或配件27装进拉制壳体26v内，以允许螺母22V与组件10V的外端保持隔离，同时通过提供碳纤维增强套筒27来提供一个刚性组件。
在图14b中，图示了相对于芯体使螺栓固定装置对中的不同技术，芯体12VI设有外共轴布置的销20VI，螺栓固定装置或螺母22VI安装在该销上。
在图13中，图示了拉制设备40IV，基本上对应于参考图4如上所述的拉制设备40，然而，与上述设备不同之处在于，在接纳部分46中，芯体12IV和螺栓固定装置22IV的带还包括隔离件42，以便制造包括借助隔离件82保持隔开关系的螺栓固定装置22IV的带48IV。
从固化设备50供给的带56IV具有方形横截面或构造，这与上述组件10的构造明显不同。
提供隔离件80以维护参考图12b如上所述的螺栓固定装置22IV的外端的技术可以改进，以便使螺栓销的外端保持隔离关系并容纳在螺栓固定装置内。
在图15中，提供预浇铸塑料材料主体80VII，以构成圆筒形构造，其外径对应于螺栓固定装置22VII的外径，并具有容纳螺栓销28VII的外端的螺纹孔。在利用例如图4或图13中替换所示的拉制设备完成拉制工艺后，当切割机移动进入容纳在隔离件80VII内的螺栓销28VII的两个外端之间的空间内时，拉制带借助例如图4和13所示的切割机10切割。
根据本发明的整体拉制技术还允许利用配件整体拉制进入根据本发明的组件内，以便用作发生器，例如用于在图16a和16b所示的拉制壳体内产生内螺纹。
在图16a中，根据本发明的组件10IX的一个端部包括拉制壳体26IX，其中装有芯体12IX以及发生器主体22IX，该发生器主体22IX由从组件10IX的外端伸展并包括埋置在拉制壳体26IX内的粗螺纹24IX的轴25IX组成。发生器配件22IX的螺纹24IX的外表面设有滑爽涂层，例如聚四氟乙烯涂层、粉覆盖物或油脂表面涂层，允许发生器配件22IX从组件10IX的外端移走，这如图16b所示，其中发生器配件22IX与组件10IX的其余部分脱离接合，从而暴露出拉制壳体26IX的内螺纹，它初始由发生器配件22IX的外螺纹24IX产生。
拉制壳体26IX可用于接纳例如滚柱轴承例如图17所示的滚柱轴承60的一部分，它借助例如图16a和16b所示的螺纹可容纳在组件10IX的拉制壳体26IX内，或者替代地借助填满拉制壳体26IX内螺纹空腔的粘合剂相对于拉制壳体26IX的内壁固定，该内螺纹初始由发生器配件22IX产生。滚柱轴承60包括固定在前述组件10IX外端的滚柱轴承部件62，该滚柱轴承部件62经过轴64与支撑在例如台架或类似支撑物上的辊卷轴66连接。在组件10IX的相对端，设有类似的滚柱轴承60。图17所示的结构可以用于例如生产设备，其中采用辊带，一方面该辊带可暴露在侵蚀性液体或气体中，另一方面可提供轻质结构，它很容易从一个位置移动到另一个位置。
上述整体拉制技术还允许制造例如图18所示的H形结构元件10X的精巧构造的结构元件，该结构元件从参照图4和13的上述设备类似的拉制设备的固化设备50中排出。在图18所示的H形组件中包含两个垂直的杆件，每个杆件具有整体包含的螺栓固定装置、螺栓或配件，以允许H形元件固定在另一个建筑结构上。组件10X的每个垂直的杆件用数字标记11X表示，使H构造中的两个垂直的杆件相互连接的水平幅用数字标记13X表示。
根据本发明的技术，提供具有布置在相对端的配件、螺栓固定装置或螺栓的承载组件，以允许元件或组件用作承载元件的技术，可以进一步与通过将传感器例如应变仪或类似的冲击探测传感器集成到根据本发明的组件内来测量元件的承载能力的技术相结合。在图19中，所示的组件10XI具有从圆筒形拉制壳体26XI的相对端伸展的两个螺纹销28XI。在拉制壳体26XI内装有两个套筒22XI，用以容纳螺纹销28XI。在拉制壳体26XI的中间容纳荷载探测传感单元90。荷载探测传感器90可包括应变仪或类似的冲击探测元件，并可如图20所示实现，荷载探测传感器90通过两个销92与套筒22XI连接，以便从套筒22XI向荷载探测单元90传递荷载。每个传递荷载销92装进筒状壳体内，这如图9中的虚线所示，并用数字标记94表示。
荷载探测传感单元可以如图20所示实现，包括用于通过感应从外部供电源接受电能的感应环100，该感应环与供电单元102连接，以便向电路模块104和106供电。模块104构成从传感器元件例如应变仪108接收输入信号的输入安培级，并将输出信号输送到发射极106，该发射极106借助天线110向远程接收机发射无线电波信号。应认识到在参考图20如上所述的荷载探测传感单元90内包含的电路可包括任意传统的信号整形或信号转换元件，例如非线性放大级，a/d变换级等。在本领域中提供远程数据锁定单元的技术是公知的，这里不再详细描述荷载探测传感单元本身的电路，因为荷载探测传感单元90本身并非本发明的发明点。
在图21中，图示了包含组件10XI的荷载探测传感单元的两种不同的应用。在图21中，组件10XI的一种应用是作为使电桥的两部分相互连接的结构元件，一种替代的应用包括将组件10XI用作承载元件，以便支撑电桥的承载结构的电线。在图21中，图示用于从荷载探测传感单元90接收数据的接收站还包括与接收级114连接的接收天线112，它在输出端将模拟或替换的数字信号传输到由数字标记116表示的PC构成的测量设备。
在图22中，图示了使用若干组件10XI，总共五个组件10XI用于从导线122悬挂桥120。在图22中，数据采集表示为从每个组件10XI到具有共五个平行输入的数据采集PC116的硬拉线连接，可以预见，图21所示的无线传输技术利用邻近探测技术可容易地转换成半硬拉线连接，它采用每个组件10XI布置成并列的接收器单元的接近探测技术，以便从荷载探测传感单元接收数据或信号输出，同时通过向组件10XI内包含的每个单元90的感应环100提供电流来给单元90通电。
根据本发明的组件的高荷载承载能力还允许该技术用于替代的应用中，例如在图23和24中所示的高电压绝缘体。在图23中，参考图19如上所述的组件通过省略荷载探测传感单元90并引入高电压绝缘芯体12XII来改进，该高电压绝缘芯体12XII由密封的空心壳体构成，其中包含高绝缘气体例如SF6。绝缘芯体12XII用于与参考图1-6讨论的上述芯体12相同的目的。在图23中，组件10XII还包括装有绝缘芯体12XII的外拉制壳体26XII，还包括两个绝缘套筒94XII，绝缘套筒94XII环绕并包围套筒22XII，其中容纳和固定有螺纹销18XII。在图23中，还图示了三个铃形外绝缘元件118XII，用于防止水或潮气在拉制壳体26XII的外表面上产生短路通道，在本领域中这是公知的。
在图24中，图23所示的高电压绝缘组件10XII的预期应用表示为高电压绝缘组件10XII，其从梁127上悬挂，以便支撑高压电线126，高压电线126悬挂于十字形配件128并由其支撑，该十字形配件128固定在组件10XII的其中一个螺纹销18XIIi的外端上。
在本说明书中，术语拉制(名词和动词)用于覆盖提供和制造芯元件和子组件的技术。然而，术语拉制(名词和动词)广义上可覆盖制造纤维增强产品的任何结合的技术，包括公知的拉成形，拉卷等技术。因此，可以理解，上述术语覆盖的任何技术或其等同技术，包括连续的，半连续，或间断的元件生产，例如芯元件和子组件，被认为是本说明书中所述的拉制技术的等同技术。
尽管本发明已经参考特定的目前优选的实施例进行了描述，对于本领域的普通技术人员来说，显然大量的改进和修改被认为是本发明的一部分，而不是将本发明的范围局限于上述实施例。本发明可根据所附权利要求进一步限定。
应认识到所附权利要求限定的保护范围没有覆盖图1-6本身所示的组件10的几何构造，即‘cedar plank’元件的几何外形，具有特定构造的外表面的不同构造的组件例如组件一起构成图8所示的结构被认为是所附权利要求所限定的保护范围的一部分。
权利要求
1.一种制造纤维增强结构元件的方法，该增强结构元件包括用于将所述结构元件固定在另一个结构元件上的若干螺栓固定装置、螺栓或配件，该方法的步骤包括i)提供细长芯元件材料，最好纤维增强材料与所述纤维增强结构元件的材料相容，最好拉制而成，具有用于安装或固定所述螺栓固定装置、螺栓或配件的其中之一的端部；ii)将所述一个螺栓固定装置、螺栓或配件安装在所述芯元件的所述端部上，以便制造子组件；iii)在拉制过程中，通过由拉制机拉动所述子组件，用增强纤维和树脂圆周覆盖所述子组件，并通过加热和固化所述树脂，以便使所述树脂与所述增强纤维结合提供圆周环绕所述子组件的壳体，从而相对于所述芯元件的所述端部固定所述的一个螺栓固定装置、螺栓或配件，或者替代地，通过粘合到在独立的拉制过程中制造的所述外壳上来固定所述子组件；iv)对被圆周环绕在所述增强纤维和所述凝固树脂的壳体内的所述子组件进行机加工，以提供包括所述芯元件和所述一个螺栓固定装置、螺栓或配件的螺栓固定装置、螺栓组件或配件组件；v)重复所述步骤i-iv，以制造若干所述螺栓固定装置、螺栓组件或配件组件；vi)在所述最终的纤维增强结构元件内根据所述若干螺栓固定装置、螺栓或配件的预期位置对所述若干组件进行定位；和vii)利用挤制，拉制或纤维增强制造技术制造由所述若干组件构成的包括所述若干螺栓固定装置、螺栓或配件的所述纤维增强结构元件。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述提供所述细长芯元件的步骤i)包括从连续的细长芯元件主体切割所述细长芯元件的步骤。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述细长芯元件具有对应的端部，以便在所述对应的端部容纳对应的螺栓固定装置、螺栓或配件，所述步骤ii)和iii)包括在子组件的所述芯元件的所述对应端部安装和固定两个螺栓固定装置、螺栓或配件，并且所述步骤iv)包括对圆周环绕在所述增强纤维和固化树脂的所述壳体内的所述子组件进行机加工，将其分成两半，每一半构成一个螺栓固定装置、螺栓或配件组件。
4.如上述权利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于所述步骤i)还包括将所述端部机加工成特定的构造的步骤，以便接收所述螺栓固定装置、螺栓或配件并使之对中，所述螺栓固定装置、螺栓或配件具有端凹槽部分，该端凹槽部分与所述芯元件的所述端部的所述特定构造一致。
5.如上述权利要求1-4中任一所述的方法，其特征在于在步骤iii)中制造的所述壳体具有为圆形、椭圆、多边形特别是六边形或方形横截面构造的特定的横截面构造，或具有上述横截面构造结合的构造。
6.如上述权利要求1-5中任一所述的方法，其特征在于所述步骤iv)还包括将所述壳体机加工成为圆形，椭圆，多边形，特别是六边形或方形横截面构造的特定横截面构造的步骤，或加工成具有上述横截面构造的结合的构造。
7.如上述权利要求1-6中任一所述的方法，其特征在于所述步骤iv)包括提供所述螺栓固定装置、螺栓组件或配件组件的步骤，该螺栓固定装置、螺栓组件或配件组件具有相对于所述螺栓固定装置或螺栓组件纵轴线形成一个锐角的端表面部分。
8.一种制造用于纤维增强结构元件的螺栓固定装置、螺栓组件或配件组件的方法，该纤维增强结构元件包括用于将所述结构元件固定在另一个结构元件上的若干螺栓固定装置、螺栓或配件，该方法的步骤包括i)提供细长芯元件材料，最好纤维增强材料与所述纤维增强结构元件的材料相容，最好拉制而成，具有用于安装或固定所述螺栓固定装置、螺栓或配件的其中之一的端部；ii)将所述一个螺栓固定装置、螺栓或配件安装在所述芯元件的所述端部上，以便制造子组件；iii)在拉制过程中，通过由拉制机拉动所述子组件，通过用增强纤维和树脂圆周覆盖所述子组件，并通过加热和固化所述树脂，以便使所述树脂与所述增强纤维结合来提供圆周环绕所述子组件的壳体，从而相对于所述芯元件的所述端部固定所述的一个螺栓固定装置、螺栓或配件，或者替代地，通过粘合到在独立的拉制过程中制造的所述外壳上来固定所述子组件；iv)对被圆周环绕在所述增强纤维和所述凝固树脂的所述壳体内的所述子组件进行机加工，以提供包括所述芯元件和所述一个螺栓固定装置、螺栓或配件的螺栓固定装置、螺栓组件或配件组件。
9.如权利要求8所述的制造螺栓固定装置、螺栓组件或配件组件的方法，其特征在于还包括根据权利要求2-7中任一所述的制造纤维增强结构元件的方法的任何特征。
10.一种纤维增强结构元件，它包括用于将所述结构元件固定在另一个结构元件上的若干螺栓固定装置、螺栓或配件，所述纤维增强结构元件根据权利要求1-7中任一所述的方法制造，并包括根据权利要求8或9中任一所述的方法制造的若干螺栓固定装置、螺栓组件或配件组件。
11.一种螺栓固定装置、螺栓组件或配件组件，它用于根据权利要求8或9中任一所述的方法制造的纤维增强结构元件。
全文摘要
一种制造纤维增强结构元件的方法，该纤维增强结构元件包括用于将结构元件固定在另一个结构元件上的若干螺栓固定装置(22)或螺栓(28)，该方法的步骤包括提供纤维增强材料的细长芯元件(12)，该芯元件具有用于安装或固定螺栓固定装置或螺栓的其中之一的端部(20)。将一个螺栓固定装置或螺栓安装在该端部上，以制造子组件。在拉制过程中，通过由拉制机拉动子组件，通过用增强纤维(26)和树脂圆周覆盖子组件，并通过加热和固化树脂，以便使树脂提供圆周环绕该子组件的壳体。对该子组件进行机加工，以提供包括芯元件的一个螺栓固定装置或螺栓组件，和一个螺栓固定装置或螺栓，和芯元件，重复步骤i－iv，以制造若干螺栓固定装置或螺栓组件。根据若干螺栓固定装置或螺栓的预期位置对若干组件进行定位。利用挤制、拉制或纤维增强制造技术制造包括由若干组件构成的若干螺栓固定装置或螺栓的纤维增强结构元件。
文档编号B29K105/08GK1638948SQ03804393
公开日2005年7月13日 申请日期2003年1月9日 优先权日2002年1月11日
发明者亨里克·托宁 申请人:纤维线公司