Claims (5)
PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS
1. Glasfaserverstärktes Kunststoffrohr mit einer ersten Rohrschicht, in der die Glasfasern angenähert in Umfangs-richtung verlaufen, und einer zweiten Rohrschicht, in der die Glasfasern angenähert parallel zur Rohrachse orientiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasfasermenge in der zweiten Rohrschicht weniger als 30°/o der Gesamtglasfasermenge des Rohrs beträgt.1. Glass fiber reinforced plastic pipe with a first pipe layer in which the glass fibers run approximately in the circumferential direction and a second pipe layer in which the glass fibers are oriented approximately parallel to the pipe axis, characterized in that the amount of glass fibers in the second pipe layer is less than 30° /o of the total amount of fiberglass in the tube.
2. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasfasermenge in der zweiten Rohrschicht weniger als 20% der Gesamtglasfasermenge beträgt.2. Pipe according to claim 1, characterized in that the amount of glass fibers in the second pipe layer is less than 20% of the total amount of glass fibres.
3. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasfasermenge in der zweiten Rohrschicht etwa ljO°/o der Gesamtglasfasermenge beträgt.3. Pipe according to claim 1, characterized in that the amount of glass fibers in the second pipe layer is about 1/0% of the total amount of glass fibres.
4. Rohr nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasfasern in den beiden Rohrschichten unter 80—88° bzw. 2—10° zur Rohrachse geneigt orientiert sind.4. Pipe according to one of claims 1-3, characterized in that the glass fibers in the two pipe layers are oriented at an angle of 80-88° and 2-10° to the pipe axis.
Die Erfindung betrifft ein glasfaserverstärktes Kunststoffrohr mit einer ersten Rohrschicht, in der die Glasfasern angenähert in Umfangsrichtung verlaufen, und einer zweiten Rohrschicht, in der die Glasfasern angenähert parallel zur Rohrachse orientiert sind.The invention relates to a glass fiber reinforced plastic pipe with a first pipe layer, in which the glass fibers run approximately in the circumferential direction, and a second pipe layer, in which the glass fibers are oriented approximately parallel to the pipe axis.
Beim Konzipieren von GFK-Rohren ist in der Vergangenheit kaum beachtet worden, dass die Art der Installation erheblich Einfluss auf die in Längsrichtung auftretenden («axialen») Kräfte im Rohr haben kann. Man ging bisher davon aus, dass jedes Rohr für eine Axialspannung oA auszulegen sei, die halb so gross wie die vom Innendruck verursachte Umfangsspannung o-y ist.In the past, when designing GRP pipes, little attention was paid to the fact that the type of installation can have a significant impact on the longitudinal ("axial") forces occurring in the pipe. Up to now it was assumed that every pipe had to be designed for an axial stress oA, which was half as large as the hoop stress o-y caused by the internal pressure.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass diese Überlegungen für in Pipelines einzusetzende GFK-Rohre nicht zutrifft und sich die auftretende Axialspannung aA erheblich reduzieren lässt, wenn gemäss der Erfindung die Glasfasermenge in der zweiten Rohrschicht weniger als 30% der Gesamtglasfasermenge des Rohrs beträgt.Surprisingly, it has now been found that these considerations do not apply to GRP pipes to be used in pipelines and that the axial stress aA that occurs can be significantly reduced if, according to the invention, the amount of glass fibers in the second pipe layer is less than 30% of the total amount of glass fibers in the pipe.
Die Erfindung basiert auf der überraschenden Erkenntnis, dass die Axialspannung durch «Wegnehmen» von axial orientierten Glasfasern abnimmt. In der Praxis beträgt die Menge der axialen Glasfasern etwa 30—10%, vorzugswei-5 se etwa 20—10% der Gesamtglasfasermenge. Die Orientierung der Fasern in den beiden Schichten bezüglich der Rohrachse ist ±80—88° bzw. ±2—10°, vorzugsweise etwa ±85° bzw. ±5°.The invention is based on the surprising finding that the axial tension decreases by "removing" axially oriented glass fibers. In practice, the amount of axial glass fibers is about 30-10%, preferably about 20-10% of the total amount of glass fibers. The orientation of the fibers in the two layers with respect to the tube axis is ±80-88° or ±2-10°, preferably about ±85° or ±5°.
Durch die Wahl der Faserorientierung kann man die 10 Querkontraktionszahl in weiten Grenzen variieren. So wurde (bei einem Harz-Élastizitâtsmodul von 3000 N/mm2 und einem Glasvolumenanteil von 60%) für ein 10°/90°-Rohr mit 10% der Fasern in Achsenrichtung eine Querkontraktionszahl 5>ua = 0,09 gefunden, während ein ± 55°-15 Rohr eine Querkontraktionszahl »>UA = 0,45 aufweist. Ebenso wie sich diese Querkontraktionszahlen bei den erfindungs-gemässen Rohren etwa um den Faktor 5 gegenüber herkömmlichen Rohren unterscheiden, unterscheiden sich auch die bei gleichem Innendruck auftretenden Axialspannungen 20 oA um den Faktor By choosing the fiber orientation, the Poisson's ratio can be varied within wide limits. Thus (with a resin modulus of elasticity of 3000 N/mm2 and a glass volume fraction of 60%) a Poisson's ratio 5>ua = 0.09 was found for a 10°/90° pipe with 10% of the fibers in the axial direction, while a ± 55°-15 pipe has a Poisson's ratio »>UA = 0.45. Just as these transverse contraction numbers in the pipes according to the invention differ by a factor of about 5 compared to conventional pipes, the axial stresses occurring at the same internal pressure also differ by the factor of 20 oA
5.5.
Die Herabsetzung der auftretenden Axialspannung ist insbesondere im Zusammenhang mit den bei Pipelines unvermeidbaren Rohrverbindungen von Bedeutung. Mit abnehmender Axialspannung sinkt nämlich auch die Belastung, 25 für welche die Rohrverbindungen ausgelegt werden müssen. Bei Einsatz erfindungsgemässer GFK-Rohre, bei denen sich Querkontraktionszahlen bis hinab zu etwa 0,1 erreichen lassen, (was aA = 0,1 CT0 zur Folge hat), müssen die Rohrverbindungen nur für einen Fünftel der Lasten dimensioniert 30 werden, die bisher aufgrund der Beziehung <ja = 0,5 av veranschlagt wurden. Da man es bei Pipelines mit hohen Drük-ken zu tun hat, schafft das erfindungsgemässe Rohr diesbezüglich eine erhebliche Erleichterung.Reducing the axial stress that occurs is particularly important in connection with the pipe connections that are unavoidable in pipelines. With decreasing axial stress, the load for which the pipe connections have to be designed also decreases. When using GRP pipes according to the invention, in which the Poisson's ratio can be as low as about 0.1 (which results in aA = 0.1 CT0), the pipe connections only have to be dimensioned for one-fifth of the loads that were previously due to of the relationship <ja = 0.5 av were estimated. Since high pressures are involved in pipelines, the pipe according to the invention makes things considerably easier in this regard.
33 Bei Rohren mit mehr als zwei Schichten gilt selbstverständlich, dass die Menge aller in Längsrichtung orientierten Glasfasern weniger als 30% der Menge aller Glasfasern in Umfangsrichtung beträgt.33 For pipes with more than two layers, it is understood that the amount of all longitudinally oriented glass fibers is less than 30% of the total amount of glass fibers in the circumferential direction.
MM