NO328606B1

NO328606B1 - coupling

Info

Publication number: NO328606B1
Application number: NO20034621A
Authority: NO
Inventors: Hans-Paul Carlsen; Tor-Oystein Carlsen
Original assignee: Fmc Kongsberg Subsea As
Priority date: 2003-10-15
Filing date: 2003-10-15
Publication date: 2010-03-29
Also published as: WO2005036042A1; NO20034621L; NO20034621D0

Abstract

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og kobling for forbindelse av en metalldel (2) med i det minste to utsparinger (3,4) i den ytre overflate og en komposittdel (1) hvor man under prosedyren av å påføre fibrøse harpiksinneholdende lag på metalldelen i det minste ett. lag av et elastisk materiale (31,32:33,34,35) er påført mellom to fibrøse harpiksinneholdende lag, hvilke to lag dekker forskjellige utsparinger og i et område som i det minste strekker seg til den utsparingen hvor et første av de to lag terminerer.The present invention relates to a method and coupling for connecting a metal part (2) with at least two recesses (3,4) in the outer surface and a composite part (1), where during the procedure of applying fibrous resin-containing layers to the metal part in at least one. layers of an elastic material (31,32: 33,34,35) are applied between two fibrous resin-containing layers, which two layers cover different recesses and in an area which at least extends to the recess where a first of the two layers terminates.

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår fastgjøring av metalliske ender til et komposittrør. The present invention relates to the fastening of metallic ends to a composite pipe.

Fiberforsterkede komposittakslinger utviser fordeler over metalliske stammer i at de er lettere i vekt, mer motstandsdyktige mot korrosjon, sterkere og mer upålitelige. Dette er en spesiell fordel i mange applikasjoner, slik som stigerør, borerør, motorhus og akslinger. Fiber reinforced composite shafts exhibit advantages over metallic stems in that they are lighter in weight, more resistant to corrosion, stronger and more reliable. This is a particular advantage in many applications, such as risers, drill pipes, engine housings and shafts.

Rørformede fiberforsterkede komposittrør og akslinger er formet av et harpiksholdig materiale, hvilket er forsterket med glassfibrer. Spesielt, er tråder som bærer et ikke-herdet harpiksholdende materiale (f.eks. en ikke-herdet termoherdende harpiks) viklet rundt en spindel inntil den ønskede tykkelsen er etablert. Det er velkjent praksis å vikle hvert lag i forskjellige vinkler i forhold til lengdeaksen, f.eks. det første laget er viklet ved +30° og det neste ved -30°. Komposittmaterialet omfatter gjensidige parallelle fibere, slik som glassfibere, karbonflbere eller aramidfibere, innbakt i en matriks, slik som en termoherdende matriks,. f.eks. en epoksyharpiks, sammenført, ved dens to ender til metalliske endekoblingselementer, viss forbindelse er sikret med forskjellige teknikker. Deretter er det harpiksholdende materialet solidifisert (dvs. herdet). De forhåndsformede gjengede endepartiene kan anordnes ved endene av den rørformede kompositten, slik som ved vikling av trådene direkte rundt endepartiet under viklingsprosessen. Tubular fibre-reinforced composite pipes and shafts are formed from a resinous material, which is reinforced with glass fibres. In particular, threads carrying an uncured resinous material (eg, an uncured thermosetting resin) are wound around a mandrel until the desired thickness is established. It is well known practice to wrap each layer at different angles to the longitudinal axis, e.g. the first layer is wound at +30° and the next at -30°. The composite material comprises mutually parallel fibres, such as glass fibres, carbon fibers or aramid fibres, embedded in a matrix, such as a thermosetting matrix. e.g. an epoxy resin, joined, at its two ends, to metallic end-connecting elements, some connection being secured by various techniques. Next, the resinous material is solidified (ie hardened). The preformed threaded end portions may be provided at the ends of the tubular composite, such as by wrapping the threads directly around the end portion during the winding process.

Imidlertid, direkte vikling eller sammenføring av harpiksakslinger til metall vil normalt ikke danne en tilstrekkelig sterk og holdbar forbindelse ut fra en konsistent og pålitelig basis. Problemet ved å sammenføre komposittsylindere og andre rørformede legemer er et gjentagende problem i design og tilvirkning av prosjektillegemer, trykktanker og andre lastbærende strukturer. However, direct winding or joining of resin shafts to metal will not normally form a sufficiently strong and durable connection from a consistent and reliable basis. The problem of joining composite cylinders and other tubular bodies is a recurring problem in the design and manufacture of projectile bodies, pressure tanks and other load-bearing structures.

Egenskapene til kompositter er slik at de kan finne spesiell benyttelse i offshore olje- og gassutvinning, spesielt i stigerør. Et stigerør er en lang søyle etablert for å forbinde undervannsinstallasjonen med en overflateplattform. Når petroleumsleting beveger seg til enda større havdyp er det fokus på å redusere vekten av stigerørene. The properties of composites are such that they can find special use in offshore oil and gas extraction, especially in risers. A riser is a long column established to connect the underwater installation to a surface platform. When petroleum exploration moves to even greater ocean depths, the focus is on reducing the weight of the risers.

1 tillegg, kan komposittmaterialet tilby høy motstand mot korrosjon, høy termisk 1 addition, the composite material can offer high resistance to corrosion, high thermal

isolasjon og høy dempning kombinert med gode utmattingsegenskaper. Den høye termiske isolasjonen er spesielt viktig for å unngå formasjon av hydratplugger i stigerørene. Et stigerør har typisk en ytre diameter på 20" og må motstå et overtrykk på 500 bar (50 MPa). Stigerørene vil normalt være i strekk, hvilket danner høye strekkrefter i rørene. insulation and high damping combined with good fatigue properties. The high thermal insulation is particularly important to avoid the formation of hydrate plugs in the risers. A riser pipe typically has an outer diameter of 20" and must withstand an overpressure of 500 bar (50 MPa). The riser pipes will normally be in tension, which creates high tensile forces in the pipes.

Hovedproblemet når man kobler et antall av rør er å sikre at sammenføringen mellom komposittrørene og metallkoblingsdelene er sterk nok til å motstå høye skjærkrefter generert av strekk, f.eks. ved utsetting av en flertall tusen meter lang stigerørssøyle. The main problem when connecting a number of pipes is to ensure that the joint between the composite pipes and the metal fittings is strong enough to withstand high shear forces generated by tension, e.g. when deploying a riser column several thousand meters long.

I US patent nr. 5 443 099 er det vist en sammenføring hvor kompositten er viklet rundt et indre element, hvilket er et metallendekoblingselement, omfattende et kileformet parti og et separat ytre parti plassert slik for å gripe komposittrørenden i en sandwich, hvor fastgjøringen mellom komposittrøret og metallendekoblingselementet er sikret av metalltapper. Denne løsningen ved å benytte tapper er veldig komplisert, krever presisjonsboring og langtekkelig manuelt arbeid for å fjerne ru og skarpe kanter. I en automatisert sammenstillingslinje krever disse operasjonene ekstra maskineringstrinn. Kreftene vil konsentreres rundt tappene, og derved introdusere lastpunkter, hvilke kan føre til feil. In US Patent No. 5,443,099, a joint is shown where the composite is wrapped around an inner member, which is a metal end connection member, comprising a wedge-shaped portion and a separate outer portion positioned so as to grip the composite pipe end in a sandwich, where the attachment between the composite pipe and the metal end connector is secured by metal tabs. This solution using studs is very complicated, requires precision drilling and tedious manual work to remove rough and sharp edges. In an automated assembly line, these operations require additional machining steps. The forces will be concentrated around the studs, thereby introducing load points, which can lead to failure.

Et standard tidligere kjent design benytter en metallisk kobling med tre spor. En kombinasjon av heliske og sløyfelag er benyttet, sløyfelagene er benyttet for å "låse ned" de heliske lagene på grunn av den radiale stivheten av sløyfelagene. Den aksiale lasten, enten som et resultat av trykk i et lukket kar (motorrom) eller strekk (stigerør, akslinger), vil resultere i skjærkrefter mellom kompositten og metallet. Disse skjærkreftene må tas opp i overgangsområdet på en slik måte at metallet ikke mister kontakt med kompositten, og samtidig unngå oppbrekking av fibrene i kompositten. Det har vært vanskelig å fordele skjærkreftene jevnt over hele lengden av metallendekoblingen og få et hovedsakelig tilsvarende inngrep med alle sporene. Stive overføringer kan resultere i lastkonsentrasjoner og bøyemomenter som også A standard prior art design utilizes a three slot metallic connector. A combination of helical and loop layers is used, the loop layers are used to "lock down" the helical layers due to the radial stiffness of the loop layers. The axial load, either as a result of pressure in a closed vessel (engine compartment) or tension (risers, shafts), will result in shear forces between the composite and the metal. These shear forces must be taken up in the transition area in such a way that the metal does not lose contact with the composite, and at the same time avoid breaking up the fibers in the composite. It has been difficult to distribute the shearing forces evenly over the entire length of the metal end connector and obtain a substantially similar engagement with all the grooves. Rigid transmissions can result in load concentrations and bending moments as well

vil være en utfordring for å optimalisere designet. Sporene bør være fylt med ett fyll materiale. En glassfiber er spesielt passende for dette siden den har høyere skjærmotstand enn karbon. De høye lastene (torsjon eller strekk) som skal overføres av en komposittaksling krever at en veldig sterk og holdbar forbindelse etableres mellom hylsen og akslingslegemet. Tidligere forslag for å montere hylser ved å påføre klebestoff eller ved å vikle trådbunter rundt omkretssporene på hylsens ytterkant kan ikke stoles på for å tilveiebringe en forbindelse med den krevde styrke og holdbarhet. will be a challenge to optimize the design. The grooves should be filled with a filling material. A glass fiber is particularly suitable for this as it has a higher shear resistance than carbon. The high loads (torsion or tension) to be transmitted by a composite shaft require that a very strong and durable connection be established between the sleeve and the shaft body. Previous proposals for mounting sleeves by applying adhesive or by wrapping bundles of wire around the circumferential grooves on the outer edge of the sleeve cannot be relied upon to provide a connection of the required strength and durability.

I US patent nr. 5 227 208 er det vist en forbindelse av denne type hvor et antall av omkretsliggende spor er kuttet inn i den ytre overflate av metallendekoblingsdelen. De kuttede omkretsliggende sporene er viklet med et trådoverlegg som består av heliske og sløyfeviklinger hvilke utøver lavt og høyt strekk, respektivt. De heliske viklingene av den rørformede komposittstrukturen er påført ved lavt strekk, slik at høyere strekk sløyfelag er benyttet for å trekke de heliske lagene ned inn i sporene. In US patent no. 5 227 208 a connection of this type is shown where a number of circumferential grooves are cut into the outer surface of the metal end connection part. The cut circumferential grooves are wound with a wire overlay consisting of helical and loop windings which exert low and high tension, respectively. The helical windings of the tubular composite structure are applied at low tension, so that higher tension loop layers are used to pull the helical layers down into the grooves.

Imidlertid, analyser av ødelagte forbindelser viser at komposittrådene ikke har mulighet til jevnt å distribuere strekki åstene jevnt langs lengden av endekoblingen. Tester har vist at det første kontaktpunktet (dvs. den første viklingen) bærer hovedlasten. Lastbæringskreftene tenderer derved til å bli konsentrert ved overføringen mellom kompositten og metallet med kreftene overført gjennom bare et fåtall fibere av trådene (dvs. det indre laget). Dette gir en konsentrasjon som gir en potensiell skjær sone som kan forårsake at koblingen ødelegges. However, analyzes of broken connections show that the composite wires do not have the ability to uniformly distribute the tensile stresses uniformly along the length of the end connection. Tests have shown that the first contact point (ie the first winding) carries the main load. The load bearing forces thereby tend to be concentrated at the transfer between the composite and the metal with the forces transferred through only a few fibers of the threads (ie the inner layer). This creates a concentration that provides a potential shear zone that can cause the link to fail.

En hensikt med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en forbedret fremgangsmåte for å sammenføre en metalldel med en komposittdel og også en forbedret sammenføring av en metalldel og en komposittdel. Det er en spesiell hensikt av oppfinnelsen å tilveiebringe nye fremgangsmåter og apparat for å sikre metallendeforbindelseshylser til enden av fiberforsterkede harpiksstammer for å muliggjøre at stammen kan overføre høye torsjonslaster og strekklaster. En spesiell hensikt med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe sammenføringen av en rørformet komposittstruktur til en annen metallstruktur på en slik måte at man danner en sammenstilling med adekvat styrke i strekk, innvendig trykk, bøyning, kompresjon og skjær, slik at den er utnyttbar i en vid rekke av applikasjoner. One purpose of the present invention is to provide an improved method for joining a metal part with a composite part and also an improved joining of a metal part and a composite part. It is a particular object of the invention to provide new methods and apparatus for securing metal end connection sleeves to the end of fiber reinforced resin stems to enable the stem to transmit high torsional and tensile loads. A particular purpose of the present invention is to provide the joining of a tubular composite structure to another metal structure in such a way as to form an assembly with adequate strength in tension, internal pressure, bending, compression and shear, so that it can be used in a wide range of applications.

I henhold til oppfinnelsen er fremgangsmåten for å sammenføre en metalldel med i det minste to rundt omkretsen utover vendte utsparinger, til en komposittdel, forbedret ved å innføre i det minste ett lag av elastisk materiale mellom to fibrøse harpiksinneholdende lag, hvilke lag dekker forskjellige utsparinger i metalldelen i en kobling, dannet i henhold til tidligere kjent teknikk. Det elastiske laget er påført i et område som i det minste strekker seg til utsparingen hvor et første av de to lagene avsluttes. According to the invention, the method for joining a metal part with at least two recesses facing outwards around the circumference to a composite part is improved by introducing at least one layer of elastic material between two fibrous resin-containing layers, which layers cover different recesses in the metal part in a coupling, formed according to prior art. The elastic layer is applied in an area which at least extends to the recess where a first of the two layers ends.

Når man snakker om lag som strekker seg til, snakker man om et lag som omfatter When you talk about a layer that extends to, you are talking about a layer that includes

et parti av komposittdelen som skal sammenføres med metalldelen, dvs. komposittrøret, akslingen eller stigerøret. Med å strekke seg til menes forløper fra det hele av komposittdelen til et punkt over metalldelen. Det elastiske laget i henhold til oppfinnelsen løper ikke hele veien ned i komposittdelen, men starter et stykke før metalldelen. a part of the composite part to be joined with the metal part, i.e. the composite pipe, shaft or riser. By extending to is meant extending from the entirety of the composite part to a point above the metal part. The elastic layer according to the invention does not run all the way down into the composite part, but starts a little before the metal part.

Ved dette oppnås en deling av overføringen av spenningskrefter i koblingen mellom This achieves a sharing of the transmission of tension forces in the connection between

i det minste to områder i koblingen i stedet for ett hovedoverføirngspunkt, hvilket er tilfellet med tidligere kjent teknikk. Disse spenningskreftene er delt mellom to områder, hvilke områder er kantene av utsparingene vendt mot at least two areas in the link instead of one main transfer point, which is the case with the prior art. These tension forces are divided between two areas, which areas are the edges of the recesses facing

hovedkomposittdelen av koblingen, dvs. komposittakslingen eller røret. Det viktige området av utsparingen er kanten av utsparingen mot hovedkomposittdelen hvor overføringen av krefter foregår. Det er endringen i ytre dimensjon av metalldelen fra en større til en mindre dimensjon av en f.eks. sirkulær hylse og siden denne endringen i den langsgående retningen av et fibrøst harpiksinneholdende lag som former basisen for overføringen av krefter og det er i dette området at det er viktig å inkludere det elastiske laget. the main composite part of the coupling, i.e. the composite shaft or tube. The important area of the recess is the edge of the recess towards the main composite part where the transfer of forces takes place. It is the change in outer dimension of the metal part from a larger to a smaller dimension of an e.g. circular sleeve and since this change in the longitudinal direction of a fibrous resin-containing layer that forms the basis for the transmission of forces and it is in this area that it is important to include the elastic layer.

Denne endringen i den langsgående retningen av det fibrøse laget kan også oppnås ved å ha utover fremstikkende ribber på metallhylsen. Å ha omkretsliggende utsparinger eller ribber er mer eller mindre den samme løsningen, de tilveiebringer begge kanter over hvilke et fibrøst lag løper fra en hovedsakelig langsgående Tetning og deretter i en retning mei mot metalldelen for en kort avstand. This change in the longitudinal direction of the fibrous layer can also be achieved by having outwardly projecting ribs on the metal sleeve. Having circumferential recesses or ribs is more or less the same solution, they provide both edges over which a fibrous layer runs from a mainly longitudinal seal and then in a direction towards the metal part for a short distance.

Det elastiske laget i henhold til den foreliggende oppfinnelse er påført mellom to fibrøse lag hvilke hvert terminerer i forskjellige utsparinger, dvs. hvor ett lag løper over én kant og endrer dens retning og det andre laget fortsetter i dens langsgående retning over den nevnte første-kant og endrer dens retning over en andre kant. Det kan i henhold til oppfinnelsen være ett eller flere andre lag mellom disse to lagene. Det elastiske laget kan påføres mellom to lag som terminerer i samme utsparing, dvs. det er i det minste ett fibrøst lag mellom det elastiske laget og det laget som terminerer i den andre utsparingen. I denne utførelsen vil det elastiske laget også endre dens retning. The elastic layer according to the present invention is applied between two fibrous layers which each terminate in different recesses, i.e. where one layer runs over one edge and changes its direction and the other layer continues in its longitudinal direction over said first edge and changes its direction over a second edge. According to the invention, there may be one or more other layers between these two layers. The elastic layer can be applied between two layers which terminate in the same recess, i.e. there is at least one fibrous layer between the elastic layer and the layer which terminates in the other recess. In this embodiment, the elastic layer will also change its direction.

Imidlertid, laget kan også befinne seg mellom et fibrøst lag og en fyller. I denne utførelsen vil det elastiske laget forløpe bare i en hovedsakelig langsgående retning, og ikke bøyes ned i utsparingen. However, the layer can also be between a fibrous layer and a filler. In this embodiment, the elastic layer will run only in a mainly longitudinal direction, and will not bend down into the recess.

De fibrøse lagene kan vikles i et antall av forskjellige mønstre, og normalt vil det også være et annet ytre fibrøst lag, normalt viklet i et annet mønster, for å holde alle lagene og fyllermaterialet på plass. Det er flere måter de forskjellige lagene kan konfigureres, både med hensyn til viklingsmønster, og også mengden av og komposisjonen av de forskjellige lagene avhengig av benyttelsen av koblingen og de nødvendige kreftene som koblingen skal oppta. The fibrous layers can be wound in a number of different patterns, and normally there will also be another outer fibrous layer, normally wound in a different pattern, to hold all the layers and filler material in place. There are several ways in which the different layers can be configured, both with regard to the winding pattern, and also the amount and composition of the different layers depending on the use of the coupling and the necessary forces that the coupling must absorb.

Benyttelsen av de elastiske lagene, "strømpene", vil tilveiebringe en liten mengde av glipp mellom lagene. Dette vil "strekke" fibrene og dermed muliggjøre at de har flere punkter for forankring. Dette vil fordele lasten over de forskjellige utsparingene mer jevnt Elastomeren kan være av enhver kjent substans som innehar de korrekte egenskapene, slik som en gummi eller en polymer. The use of the elastic layers, the "socks", will provide a small amount of slippage between the layers. This will "stretch" the fibers and thus enable them to have more points for anchoring. This will distribute the load over the different recesses more evenly. The elastomer can be of any known substance that has the correct properties, such as a rubber or a polymer.

Kalkulasjoner har vist at benyttelsen av en elastomer resulterer i en bedre fordeling av skjærkreftene over koblingen. Hver kant av en utsparing vil bære hovedsakelig den samme lasten, Tidligere har de høye lastene på eller nær den første utsparingen tvunget konstruktører til å benytte mer materiale for å få koblingen til å motstå de påførte kreftene. Denne oppfinnelsen vil resultere i en reduksjon av materialet og samtidig unngå brekking av fibere. Calculations have shown that the use of an elastomer results in a better distribution of the shear forces over the coupling. Each edge of a recess will carry essentially the same load. In the past, the high loads at or near the first recess have forced designers to use more material to make the coupling withstand the applied forces. This invention will result in a reduction of the material and at the same time avoid breakage of fibers.

Den integrerte viklede koblingsstrukturen som ytterligere diskutert nedenfor, tilveiebringer en løsning til det gjentatte problem av å sammenføre komposittstnikturer til andre strukturer i frembringelsen av rør, akslinger, trykktanker eller andre lastbærende strukturer. The integral wound connector structure as further discussed below provides a solution to the recurring problem of joining composite structures to other structures in the production of pipes, shafts, pressure tanks or other load bearing structures.

Den følgende beskrivelsen av oppfinnelsen relateres til en enkel og effektiv måte for å sammenføre et rørformet trådviklet komposittstruktur med sirkulært, firkantet eller andre tverrsnitt til et annet legeme av enhver form. Sammenføringen er oppnådd ved trådvikling over et koblingsrør med passende størrelse og spor i avstand fra hverandre som forløper rundt omkretsen på den ytre overflate. Koblingsrøret må ved den ende som skal sammenføres være utstyrt med gjenger eller en annen form for sammenføringsanordning. Koblingsrøret vil gi en effektiv sammenføring med den trådviklede kompositten ved én ende mens den andre enden vil tilveiebringe, ved gjenger eller på annen konvensjonell måte, for sammenføring av komposittrøret til en annen struktur. The following description of the invention relates to a simple and effective way of joining a tubular wire-wound composite structure with a circular, square or other cross-section to another body of any shape. The joining is achieved by winding wire over a connecting tube of suitable size and spaced grooves which run around the circumference of the outer surface. At the end to be joined, the connecting pipe must be equipped with threads or another form of joining device. The connecting pipe will provide an efficient connection to the wire-wound composite at one end while the other end will provide, by threading or other conventional means, for the connection of the composite pipe to another structure.

De heliske viklingene av den rørformede komposittstrukturen bør fortrinnsvis være påført ved lavt strekk, slik at heliske lag vil følge konturen av sporene når de legges ned. The helical windings of the tubular composite structure should preferably be applied at low tension, so that helical layers will follow the contour of the grooves when laid down.

Etter konvensjonell komposittherding og separering av sammenstillingen fra spindelen kan komposittrøret sammenføres til et annet legeme ved hjelp av gjenger eller andre konvensjonelle koblingsmekanismer. After conventional composite curing and separation of the assembly from the spindle, the composite tube can be joined to another body by means of threads or other conventional coupling mechanisms.

Oppfinnelsen vil nå beskrives med referanse til de vedføyde tegninger hvor: The invention will now be described with reference to the attached drawings where:

Fig. 1 viser en kobling i henhold til tidligere kjent teknikk, Fig. 1 shows a connection according to prior art,

Fig. 2 viser en første utførelse av oppfinnelsen, og Fig. 2 shows a first embodiment of the invention, and

Fig. 3 viser en annen utførelse av oppfinnelsen. Fig. 3 shows another embodiment of the invention.

På fig. 1 er det vist ved et eksempel en tidligere kjent komposittkobling som viser en sylindrisk endekobling med omkretsliggende spor og gjenger for sammenføring av røret med andre rør i et ende-til-ende-forhold. Henvisningstallene 11, 12 og 13 viser retningen av kreftene som virker på koblingen og som forårsaker skjærkrefter i koblingen. In fig. 1 shows an example of a previously known composite coupling which shows a cylindrical end coupling with circumferential grooves and threads for joining the pipe with other pipes in an end-to-end relationship. The reference numerals 11, 12 and 13 show the direction of the forces acting on the coupling and which cause shear forces in the coupling.

Fremgangsmåten for å forme den integrert viklede koblingen omfatter ferdigstillelsen av følgende trinn: Røret 1 har en metallisk endekobling 2. Endekoblingen har et antall av omkretsliggende spor 3, 4, 5 kuttet inn i dens ytre overflate. Gjenger er tilveiebragt for å forbinde endekoblingen med en korresponderende endekobler i et ende-til-ende-forhold, gjengene er kuttet enten på innsiden av røret eller på utsiden. The process of forming the integrally wound coupling comprises the completion of the following steps: The tube 1 has a metallic end coupling 2. The end coupling has a number of circumferential grooves 3, 4, 5 cut into its outer surface. Threads are provided to connect the end connector with a corresponding end coupler in an end-to-end relationship, the threads are cut either on the inside of the pipe or on the outside.

I utførelsen vist, er tre spor kuttet inn i den ytre overflate av metallet, men ethvert In the embodiment shown, three grooves are cut into the outer surface of the metal, but any

antall kan benyttes, som passende for den beregnede lasten. Sporene kan også være av forskjellig form og konfigurasjon. F.eks., er det funnet fordelaktig å tilveiebringe det første sporet med en mindre helning enn de andre sporene. Enden er klargjort på konvensjonell måte for å motta trådviklinger. Røret er plassert på eller i anlegg mot en konvensjonell spindel (ikke vist) og holdt på plass på en slik måte for å integreres inn i trådviklingsstrukturen. Spindelen er forberedt ved å gi den et lag av frigjøringssubstans for å motstå sammenkobling til denne av harpiksen eller klebemidlene. number may be used, as appropriate for the calculated load. The tracks can also be of different shape and configuration. For example, it has been found advantageous to provide the first track with a smaller slope than the other tracks. The end is prepared in the conventional manner to receive wire windings. The tube is placed on or in abutment against a conventional spindle (not shown) and held in place in such a way as to be integrated into the wire winding structure. The spindle is prepared by giving it a layer of release agent to resist bonding to it by the resin or adhesives.

Først er ett eller flere heliske lag 21, 22 av karbonfibre (± 30°), våtgjort med harpiks og viklet rundt koblingssylinderen. Lagene strekker seg inn i det første sporet 3. Det neste trinnet er å påføre en fyller 23 til det første sporet, sporet er fylt inntil det er i flukt med toppen av det første laget. En glass/epoksyfyller (± 30°) er fortrinnsvis benyttet. First, one or more helical layers 21, 22 of carbon fibers (± 30°) are wetted with resin and wound around the clutch cylinder. The layers extend into the first groove 3. The next step is to apply a filler 23 to the first groove, the groove is filled until it is flush with the top of the first layer. A glass/epoxy filler (± 30°) is preferably used.

Nå er ett eller flere heliske lag 24, 25 av karbonfibre 30°) viklet rundt røret, omfattende fylleren, og de strekker seg inn i det annet spor. Now one or more helical layers 24, 25 of carbon fibers 30°) are wrapped around the tube, comprising the filler, and they extend into the second groove.

Det annet spor er på samme måte som det tidligere beskrevet fylt med en glass/epoksyfyller 26 inntil det er i flukt med den ytre overflaten. The second groove is filled in the same way as previously described with a glass/epoxy filler 26 until it is flush with the outer surface.

Den samme prosedyren er igjen utført for det tredje spor, først legging av ett eller flere karbonfiberlag 27, 28 30°), og sporet fylt med en glass/epoksyfyller 29. The same procedure is again carried out for the third track, first laying one or more carbon fiber layers 27, 28 30°), and the track filled with a glass/epoxy filler 29.

Denne prosedyren kan fortsette så lenge det er nødvendig, i henhold til antallet av spor kuttet inn i metallet. Imidlertid, er det antatt at tre spor vil være tilstrekkelig for å tilveiebringe den nødvendige styrken. This procedure can continue as long as necessary, according to the number of grooves cut into the metal. However, it is believed that three tracks will be sufficient to provide the required strength.

Til sist er sløyfelag 30 viklet på endekoblingen for å tilveiebringe ytterligere radial stivhet, på en konvensjonell måte. Lagene strekker seg fra det sylindriske (rør)området til enden av koblingen. Sløyfelagene er viklet over fyllerlagene i sporområdene, og trekker sikkert ned de heliske inn i sporene. Finally, loop layer 30 is wound on the end link to provide additional radial stiffness, in a conventional manner. The layers extend from the cylindrical (tube) area to the end of the coupling. The loop layers are wrapped over the filler layers in the groove areas, and securely pull the helicals down into the grooves.

Alternativt, kan sløyfelag erstatte fylleren i det siste sporet 5. Om det er ønskelig, kan ett eller flere lag av glassklede (eller lignende ortotropt klede hvilket ikke er for stivt for å følge den ytre konturen av endekoblingen), vikles rundt koblingssylinderen for å beskytte karbonen både mot korrosjon og kontaktkrefter mot endekoblingen. Alternatively, loop layers can replace the filler in the last groove 5. If desired, one or more layers of glass cladding (or similar orthotropic cladding which is not too rigid to follow the outer contour of the end connector) can be wrapped around the coupling cylinder to protect the carbon both against corrosion and contact forces against the end connection.

Når trådviklingsfasen av fabrikasjonen er ferdigstilt, kan sammenstillingen plasseres i en konvensjonell ovn og tillates å herde. Kompositten og koblingssylinderen kan deretter fjernes fra spindelen på en normal måte. Once the wire winding phase of the fabrication is complete, the assembly can be placed in a conventional oven and allowed to cure. The composite and clutch cylinder can then be removed from the spindle in the normal way.

På fig. 2 er det vist en første utførelse av oppfinnelsen. Etter det første laget av karbon er ferdigstilt, og det første sporet er fylt, er et lag 31 av et elastomermateriale påført til den ytre overflate av karbon og fylleren. I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er elastomerlaget bare et tynt lag som strekker seg bare delvis mot komposittrøret og delvis inn i det første spor 3. In fig. 2 shows a first embodiment of the invention. After the first layer of carbon is completed and the first groove is filled, a layer 31 of an elastomeric material is applied to the outer surface of the carbon and the filler. In a preferred embodiment of the invention, the elastomer layer is only a thin layer which extends only partially towards the composite tube and partially into the first groove 3.

Deretter er de neste heliske lagene 24, 25 av karbonfibrer viklet rundt røret, og strekker seg inn i enden av det annet spor. Next, the next helical layers 24, 25 of carbon fibers are wrapped around the tube, extending into the end of the second track.

Etter det annet lag (de andre lagene) av karbon er blitt viklet på, er et andre elastomerlag 32 påført på den ytre overflate av karbon og fylleren. Elastomeren strekker seg delvis inn i det andre spor 4. After the second layer(s) of carbon has been wound on, a second elastomeric layer 32 is applied to the outer surface of the carbon and the filler. The elastomer partially extends into the second groove 4.

Deretter er det tredje karbonlaget og fyllerne påført og sløyfelagene er viklet rundt endekoblingen som tidligere beskrevet. Then the third carbon layer and fillers are applied and the loop layers are wrapped around the end connector as previously described.

På fig. 3 er det vist en alternativ utførelse av oppfinnelsen, hvor hovedforskjellen mellom denne og utførelsen på fig. 2 er at elastomerlagene 33, 34, 35 befinner seg mellom to karbonlag med forskjellig orientering, mellom 21,24; 22,25; 25,28 henholdsvis. In fig. 3 shows an alternative embodiment of the invention, where the main difference between this and the embodiment in fig. 2 is that the elastomer layers 33, 34, 35 are located between two carbon layers with different orientations, between 21,24; 22.25; 25.28 respectively.

På grunn av elastomeren erdet foretrukket å benytte en selvherdende harpiks istedenfor å benytte en høytemperaturherding. Because of the elastomer, it is preferred to use a self-curing resin instead of using a high-temperature cure.

Claims

1. Method for forming a connection between a metal and a composite part, comprising the steps of: A. placing the metal part, with at least two circumferential recesses (3,4,5) in the outer surface, on a part of a spindle , B. apply at least one fibrous resin-containing material all ag (21,22) on top of the spindle and the metal part, which layer covers at least part of the first recess (3), C. apply a filling material (23) in the recess (3) which is at least partially covered by said fibrous material layer (21,22), D. applying at least one second fibrous resin-containing material layer (24,25) on top of said layer which covers parts of said recess (3), which second fibrous material layers (24,25) also cover at least part of a second recess (4), E. repeat steps C and D until the required number of recesses (3,4,5) are filled with filling material (23, 26, 29), F. curing the fibrous resin-containing material and G. removing said spindle in which during the procedure of applying the fibrous resin-containing layers (21,22,24,25,27,28) at least one layer of an elastic material (31,32; 33,34,35) is applied between two fibrous resin-containing layers, which two layers cover different recesses (3,4,5) and in an area at least extending to the recess where a first of the two layers terminates.

2. Procedure according to claim 1, characterized in that the layer of elastic material (31,32; 33,34,35) is applied between two layers, which layers terminate in the same recess.

3. Procedure according to claim 1, characterized in that the layer of elastic material (31,32; 33,34,35) is terminated over a filling material (23,26,29).

4. Procedure according to claim 1, characterized in that the different layers of resin-containing material on top of each other are wound in the same or different patterns.

5. Procedure according to claim 1, characterized in that another layer of fibrous resin-containing material (30), which extends over all the recesses (3,4,5) is applied to the coupling before step F.

6. Connection between a metal part (2) and composite part (1), which metal part (2) comprises at least two circumferential recesses (3,4,5) in the outer surface, around which metal part (2) is provided in the at least one fibrous resin-containing layer (21,22) which extends at least partially into the first recess (3), fill material (23) provided on at least one layer (21,22) in the first recess (3 ), and at least a second fibrous resin-containing layer (24,25) which extends at least partially into a second recess (4), in which at least one layer of an elastic material (31;33) is provided between two layers, which two layers terminate in different recesses, and in an area which at least extends to said recesses, where a first of the two layers terminates.

7. Connection according to claim 6, in which the elastic layer (31,32;33,34,35) is provided between two layers which terminate in the same recess.

8. Connection according to claim 7, characterized in that the elastic layer is (31,32;33,34,35) provided with a termination on a sloping surface of a recess (3,4,5).

9. Connection according to claim 7, characterized in that the elastic layer (31,32;33,34,35) is provided with a termination in an area above the filling material (23,26,29).

10. Connection according to claim 6, characterized in that at least one further layer of fibrous resin-containing material is provided which terminates in the same recess.

11. Connection according to one of the preceding requirements, characterized in that at least one outer layer (30) of fibrous resin-containing material is provided which covers all the recesses (3,4,5) in the metal part (2).

12. Coupling according to one of claims 6-10, characterized in that the different layers of fibrous resin-containing material are provided with the same or different winding patterns.