DE3243357A1

DE3243357A1 - Langgestreckte bauelemente

Info

Publication number: DE3243357A1
Application number: DE19823243357
Authority: DE
Inventors: John Patrick Cotham Bristol McNulty
Original assignee: Bristol Composite Materials Engineering Ltd
Current assignee: Bristol Composite Materials Engineering Ltd
Priority date: 1981-11-26
Filing date: 1982-11-24
Publication date: 1983-06-01
Also published as: US4435242A; IT8249565A0; FR2516853A1; GB2110267A; IT1148495B

Description

Langgestreckte Bauelemente

Die vorliegende Erfindung betrifft langgestreckte Bauelemente und insbesondere die Fertigung langgestreckter, sich verjüngender Bauelemente«

Für bestimmte Anwendungen werden sich verjüngende,
langgestreckte Bauelemente aus Glasfaser/Harz-Zusammensetzungen benötigt. Ein Beispiel für solche Anwendungen ist der Einsatz hohler, sich verjüngender Telegrafenmasten. Hierbei richten sich die Anforderungen an ein ästhetisches Erscheinungsbild des Mastes mit einer ge-

ringstmöglichen Wandstärke an der Spitze des Mastes, wo die maximale Festigkeit entbehrlich ist, sowie auf die Wirtschaftlichkeit seiner Fertigung«, Herkömmliche Techniken der Fadenwickelverfahren auf einen Kern liefern einen Mast mit einer unbefriedigenden Gewichtsvertei-

lung und unzureichend axial orientierten Fasern. Der Schleuderguß ermöglicht, daß unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft vorher zugeschnittene Längen von Glasfaser-Gewebe und Harz vor dem Härten oder während des Härtens gegen die Wandungen eines rotierenden Kerns

gedrückt werden. Diese Arbeitsweise ist zwar durchführbar, ist jedoch sehr arbeitsintensiv, wenig flexibel und bedingt zudem die Aufwendungen für die zweiteiligen Metall-Werkzeuge.

Die vorliegende Erfindung ist auf eine Arbeitstechnik
zur Herstellung sich verjüngender, langgestreckter Bauelemente mit axialer Festigkeit gerichtet, die den Einsatz des Schleuderguß- und des Fadenwickelverfahrens umgeht.

Dementsprechend wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Fertigung sich verjüngender, langgestreckter Bauelemente verfügbar gemacht, das die folgenden Schritte umfaßt:

a) Herstellung eines längs verlaufenden Bauteils in Form eines Rohres mit einem einheitlichen Querschnitt in Form eines Vielecks mit gerader Seitenzahl oder mit kreisförmigem Querschnitt oder eines Bauteils mit U-Querschnitt,

b) Aufschneiden des Bauelements in Längsrichtung und und unter einem solchen Winkel zu seiner Längsachse, daß eine Vielzahl ähnlicher Segmente mit einer sich verjüngenden Form gebildet wird,

c) Anordnen der Segmente in solcher Weise, daß sie gegeneinander stoßen oder einander überlappen, so daß sie eine sich verjüngende Anordnung bilden, und

d) Verbinden der Segmente miteinander an den Stoßflächen oder einander überlappenden Flächen unter Bildung des sich verjüngenden Bauelements.

Die sich verjüngenden, langgestreckten Bauelemente können Kreisquerschnitt oder einen Querschnitt in Form eines Vielecks mit gerader Seitenzahl besitzen. Beispiele hierfür sind quadratische und sechseckige Querschnitte. Ein typisches, ins Auge gefaßtes langge-

strecktes Bauelement ist ein Telegrafenmast.

Das langgestreckte Bauteil mit einem Kreisquerschnitt oder einem Querschnitt in Form eines Vielecks mit gerader Seitenzahl oder das Bauteil mit U-Querschnitt kann kontinuierlich mittels eines Extrusionsverfahrens hergestellt werden. Im Falle der Fertigung von Telegrafenmasten aus Harz/Glasfaser kann die Herstellung mittels

kontinuierlicher Pultrusion eines hauptsächlich axial orientierte Fasern enthaltenden Harz-Produkts erfolgen, wodurch die erforderliche Festigkeit und Steifigkeit erreicht wird= Bei der Pultrusions-Technik werden mit
Harz getränkte Fasern durch ein rohrförmiges Düsen-Werkzeug gezogen, dessen Inneres so geformt ist, daß die geforderte Form des Fertigerzeugnisses, z.B., die eines Sechsecks etc., ausgebildet wird, während, das Material durch das röhrenförmige, Werkzeug hindurch-

tritt? das Harz/Faser-Material wird dann behandelt und gehärtet, wodurch das langgestreckte Bauteil gebildet wird. Im Fall der Fertigung sich verjüngender, langgestreckter Bauelemente aus Metallen können die herkömmlichen Verfahren des Metall-Stranggießens angewandt

werden.

Das erhaltene langgestreckte Bauteil kann mittels eines geeigneten Schneidverfahrens zerschnitten werden.

Ein Schneidgerät von der Art eines mit Diamanten bestückten Schnellaufrades kann in passender Weise auf

eine geradlinige Führungsschiene montiert werden, die unter dem benötigten Winkel eingestellt ist und das überfahren der Längsstrecke des Abschnitts des glasfaserverstärkten Kunststoffs (GRP) ermöglicht. Alternativ kann auch der Schneidkopf in seiner Lage festge-

halten werden, und der GRP-Äbschnitt kann unter dem erforderlichen Winkel an ihm vorbei gefahren werden.

Der Schnitt erfolgt in Längsrichtung und unter einem Winkel zur Längsachse, so daß gleichartige Segmente von sich verjüngender Form und gleicher Flache erzeugt werden. Vorzugsweise wird der Schnitt so durchgeführt, daß jedes Segment ein Paar nicht-ebener gleichartiger Flügel über einer Längs-Sicke umfaßt, wobei diese Flügel

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einen Winkel von 90° oder mehr einschließen. Im allgemeinen wäre im Falle der vieleckigen längs verlaufenden Bauteile ein Schnitt pro Fläche üblich. Man kann sich jedoch auch vorstellen, daß beispielsweise zur Herstellung eines Segments komplexerer Bauweise mehr als ein Schnitt pro Fläche durchgeführt werden könnte, wobei das Segment jedoch ebenfalls noch überlappt werden könnte, um ein sich verjüngendes langgestrecktes Bauelement herzustellen.

Die Segmente können mittels geeigneter Techniken miteinander verbunden werden, etwa unter Verwendung von Klebstoffen, durch Verschweißen etc., je nach der Art der verwendeten Materialien. Zur Erzeugung eines starken Bauelements machen die Segmente vorzugsweise eine

gegenseitige Überlappung erforderlich, damit eine angemessene Verbindungsfläche zur Verfügung steht.

Die Erfindung wird nunmehr beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen Fig. 1 und Fig. 2 näher beschrieben.

Fig. 1(a) zeigt eine perspektivische Darstellung eines Längenabschnitts eines Materials mit U-Querschnitt und gleichmäßiger Dicke, in der die Schnittlinie eingezeichnet ist. Fig. 1(b) zeigt eine perspektivische Darstellung einer sich verjüngenden Mastkonstruktion, die durch Überlappung aus sechs Segmenten des in Fig. 1 (a) dargestellten Typs gebildet wurde.

Fig. 2(a) zeigt eine perspektivische Darstellung eines extrudierten Rohres mit sechseckigem Querschnitt, in der auf jeder Fläche die Schnittlinie eingezeichnet

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ist. Fig. 2(b) zeigt eine perspektivische Darstellung eines sich verjüngenden, sechsseitigen Mastes, der durch Überlappung von sechs Segmenten gebildet wurde, wie sie in der Fig. 2'(a) dargestellt sind.

Die folgende Beschreibung erläutert die Herstellung zweier Beispiele sich verjüngender,, langgestreckter Bauelemente gemäß der Erfindung in Form sich verjüngender Masten.

Längsteile mit U-Querschnitt aus einem Material aus
Harz/Glasfaser-Material wurden aus einem Material mit gleichmäßiger Breite mit Hilfe einer automatischen Fertigungstechnik zum Legen von mit Harz getränkten Glas-Tuch oder mit Hilfe einer modifizierten Extrusionstechnik hergestellt. Der U-Querschnitt wurde mit
einer Anordnung einer fliegenden Säge auf geeignete Länge geschnitten (Fig. 1(a)). Jedes Stück 1 des Materials mit U-Querschnitt wurde dann in Längsrichtung und unter einem Winkel entlang der durch die Zahl 2 bezeichneten Linie mit Hilfe einer Sägebank-Anordnung
zerschnitten, wodurch ein Paar gleichartiger Segmente 3 mit einer Länge B am schmalen Ende und einer Länge A am breiten Ende erhalten wurde. Jedes Segment 3 besitzt eine mittlere Krümmung oder Falte und bildet ein Paar Flügel mit eingeschlossenem stumpfen Winkel.

Anschließend wurden drei der Segmente 3 in einer (nicht dargestellten) Halterungsvorrichtung so angeordnet, daß sich ihre benachbarten Längskanten 4 berührten, wodurch ein gleichmäßig dickes Bauteil eines sich verjüngenden Mastes gebildet wurde. Die Segmente 3 wurden in dieser

Anordnung durch Verwendung eines Klebstoffs dauerhaft

fixiert. Dann wurden drei weitere Segmente 5 zusammengebaut und mit der vorherigen Anordnung verklebt, wodurch ein vollständiger Grundkörper eines sich verjüngende Mastes 6 gebildet wurde, wie er in der Fig. 1(b) dargestellt ist. Der Mast 6 kann dann bearbeitet und mit den erforderlichen Ausschnitten und Anpassungen versehen werden.

Fig. 2 veranschaulicht das Verfahren, mittels dessen ein sich verjüngender Mast aus einem gleichseitigen,

vielkantigen Rohr gefertigt werden kann. Hierzu wurde ein Sechskant-Rohr aus Harz/Glasfaser durch Pultrusion hergestellt und mittels einer fliegenden Säge-Anordnung auf Stücke passender Länge geschnitten. Das Material war ein hauptsächlich durch axiale Glasfasern verstärktes Material nach Art von Rovings- oder Schnittmatten-Material, um dem Material in lateraler Richtung Festigkeit zu verleihen. Jede Länge 7 des pultrudierten Rohres wurde entlang jeder Fläche mittels einer Säg.ebank-Anordnung zerschnitten, wodurch sechs gleichartige Segmente 8 gebildet wurden, die eine Länge B am schmalen Ende und eine Länge A am breiten Ende besaßen. Die Schnittlinie ist durch die Zahl 9 bezeichnet.

Drei der Segmente 8 wurden anschließend in einer, (nicht dargestellten) Halterungsvorrichtung so angeordnet, daß sich ihre benachbarten Längskanten 10 berührten, wodurch ein gleichmäßig dickes Bauteil eines sich verjüngenden Mastes gebildet wurde. Die Anordnung wurde dann mit Klebstoff fixiert. Drei weitere Segmente wurden dann über dem ersten Satz von Segmenten zusammengebaut und mit diesem verklebt, wodurch ein vollständiger sich verjüngender Mast gebildet wurde, wie er in der Fig. 2(b) dargestellt ist.

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Leerseite

Claims

VON KREISLER SCHGfNWALD EiSHOLD . FÜES
VON KREISLER KELLER SELTING WERNER

PATENTANWÄLTE

Dr.-Ing. von Kreisler 11973

Dr.-Ing.· K. Schönwald/ Köln
Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden
Dr. J. F. Fues, Köln
DipUChem. Alek von Kreisler, Köln
Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln
DipL-lng. G. Seifing, Köln
Dr. H.-K. Werner, Köln

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

'0-500.0-KÖLN 1

23.November 1982
Ke/GF 1419

Bristol Composite Materials Engineering Limited,

Avonmouth Road, Avonmouth, Bristol BSIl 9.D0, England / O.K.

Patentansprüche

(1. !Verfahren zur Fertigung eines sich verjüngenden, lang-V gestreckten Bauelements, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

a) Herstellung eines längs verlaufenden Bauteils in Form eines Rohres mit einem einheitlichen Querschnitt in Form eines Vielecks mit gerader Seitenzahl, mit kreisförmigem Querschnitt oder eines Baute il,s mit U-Querschnitt,

b) Aufschneiden des Bauelements in Längsrichtung und und unter einem solchen Winkel zu seiner Lärwgsachse, daß eine Vielzahl ähnlicher Segmente mit einer sich verjüngenden Form gebildet wird,

c) Anordnen der Segmente in solcher Weise, daß sie gegeneinander stoßen oder einander überlappen, so daß sie eine sich verjüngende Anordnung bilden, und

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d) Verbinden der Segmente miteinander an den Stoßflächen oder einander überlappenden Flächen unter Bildung des sich verjüngenden Bauelements.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnitt in solcher Weise geführt wird, daß Segmente gebildet werden, die ein Paar nicht-ebener, ähnlicher Flügel über einer Längs-Sicke aufweisen, wobei diese Flügel einen eingeschlossenen stumpfen Winkel bilden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als ein Schnitt auf einer Fläche des längs verlaufenden Bauteils durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Satz von Segmenten benachbart zu dem ersten Satz der gegeneinander stoßenden oder sich überlappenden Segmente angeordnet und mit diesem verbunden wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr mit einem einheitlichen Querschnitt in Form eines Vielecks mit gerader Seitenzahl einen quadratischen oder sechseckigen Querschnitt aufweist.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das längs verlaufende Bauteil aus einem Harz/ Faser-Verbundrohr besteht.
7. Sich verjüngende, langgestreckte Bauelemente, gefertigt nach einem der Verfahren der Ansprüche 1 bis 6.

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