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Gewelltes Rohr zum Umhüllen von Leitungen, Kabeln u. dgl., insbesondere von
Spannkabeln an Spannbetonbauteilen und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf ein gewelltes Rohr zum Umhüllen von Leitungen, Kabeln u. dgl., ins- besondere von Spannkabeln an Spannbetonbauteilen und auf ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Bei der Herstellung von Spannbetonbauteilen ist es in vielen Fällen erforderlich, die der Vorspannung des Betons dienenden Spannglieder, z. B. Spannkabel, in Kanäle, vorzugsweise Hüllrohre, einzuschliessen. Diese Hüllrohre müssen verschiedenen Anforderungen entsprechen. Sie müssen eine bestimmte Biegsamkeit aufweisen, damit die Spannglieder ohne zusätzliche Massnahmen um andere Bauteile herumgeführt oder dem Biegemomentenverlauf des belasteten fertigen Bauteiles angepasst werden können. Das Mass der Biegsamkeit wird dabei auch durch die Forderung bestimmt, dass Hüllrohre auf Trommeln aufgewickelt werden können, damit ihre Beförderung in grossen Längen möglich ist.
Das Hüllrohr darf anderseits aber auch keine Biegungen mit zu kleinen Radien zulassen, damit die in ihm gelagerten Spannglieder keiner unzulässig hohen Beanspruchung ausgesetzt werden. All dies macht es erforderlich, die Biegsamkeit der Hüllrohre vorher in bestimmten Grenzen festzulegen und bei der Herstellung auf die Einhaltung dieser Bedingungen bedacht zu sein.
Ferner muss das Hüllrohr so ausgebildet sein, dass es in der umgebenden Hüllmasse, z. B. dem Beton, gegen Längsverschiebungen gesichert gelagert ist ; ebenso muss in das Rohr eingebrachte Füllmasse gegen abschiebende Kräfte durch Scherverbund gesichert sein. Dies ist notwendig, damit einerseits das Hüllrohr in der Lage ist, die Spannkräfte beim Spannvorgang auf den erhärteten Boden zu übertragen. Anderseits muss aber auch die nach dem Spannvorgang in das Innere des Hüllrohres eingebrachte Füllmasse einen sicheren Verbund zwischen dem Spannkabel od. dgl. und der inneren Hüllrohrwand gewährleisten.
Dazu ist eine nicht glatte, sondern Erhöhungen, Vorsprünge od. dgl. aufweisende Aussen- und Innenfläche des Hüllrohres erforderlich, wobei die Abmessungen der die glatten Flächen unterbrechenden Vorsprünge od. dgl. und deren Anordnung vorherbestimmbar sein sollen, damit das Hüllrohr allen Anforderungen angepasst werden kann.
Eine weitere Forderung die an ein Hüllrohr dieser Art zu stellen ist, besteht darin, dass es den einzuführenden Kabeln u. dgl. einen möglichst geringen Reibungswiderstand entgegensetzt. Dies gilt sowohl für das Einziehen des Kabels in das Hüllrohr als auch für das Spannen des Spanngliedes, wenn das Hüllrohr, z. B. zur Anpassung an den Biegemomentenverlauf, in leicht gekrümmtem Zustand einbetoniert worden ist. Ein zu hoher Reibungswiderstand würde eine unzulässig hohe Verminderung der Spannkräfte längs des gespannten Kabels verursachen. Die Herabsetzung des Reibungswiderstandes kann nur erreicht werden, wenn die Innenfläche des Rohres so gestaltet wird, dass das eingebrachte Kabel od. dgl. nicht auf seiner ganzen Länge, also nicht linear, sondern nur punktförmig anliegt.
Ausserdem müssen Hüllrohre verschiedene Forderungen, die an ihre Formsteifigkeit und-beständig- keit gestellt werden, erfüllen. Sie müssen in Richtung ihrer Achse eine Festigkeit aufweisen, die aus- . reicht, beim Verlegen auftretende Belastungen, z. B. durch Betreten, ohne Formänderung aufzunehmen 0 ; Ferner müssen sie ohne Querschnittsveränderung in den geforderten Grenzen biegsam sein. Endlich sollen sie eine Längssteifigkeit besitzen, die ausreicht, einen das Einführen der Spannglieder erschwerenden Durchhang auch bei grossen Längen zu verteilen.
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Schliesslich müssen Hüllrohre der angegebenen Art verschiedenen Anforderungen an ihre Dichtheit genügen. In manchen Fällen ist es erforderlich, sie gegen eingebrachte und umgebende flüssige oder gas- förmige Medien völlig abzudichten, während es in andern Fällen erwünscht ist, dass sie eine bestimmbare Durchlässigkeit für diese Medien aufweisen, so dass z. B. Wasserrückstände austreten können.
Der Gesamtheit dieser Anforderungen entsprechen die bisherigen für Spannglieder in Spannbeton u. dgl. verwendeten Hüllrohre nicht. Dünnwandige glatte Rohre sind sehr empfindlich gegen Kräfte, die eine Verformung des ursprünglich kreisförmigen Querschnittes verursachen. Solche Kräfte treten z. B. auf der Baustelle häufig dadurch auf, dass unbeabsichtigt auf die Rohre getreten wird. Unter ihrem Eigengewicht biegen sie sich stark durch, wenn sie wie Balken auf zwei oder mehr Stützen verlegt werden. Anderseits ist ihre Krümmbarkeit begrenzt, weil bei zu scharfer Krümmung der kreisförmige Querschnitt zu einem Oval verbeult wird. Diese Nachteile treten umso deutlicher in Erscheinung, je kleiner ihre Wandstärke im Verhältnis zum Durchmesser ist. Deswegen können sie nur in begrenzten.
Längen befördert werden, so dass die Rohre unter Umständen erst an der Baustelle zu längeren Rohren zusammengesetzt werden müssen. Ihre glatte Aussen- und Innenfläche bietet keinen Halt für Hüll- und Füllmassen und bewirkt ein Aufliegen derKabel od. dgl. auf der ganzen Länge, wodurch sich beim Einziehen eine starke Reibung ergibt, die grosse Kräfte erforderlich macht und beim Spannvorgang unerwünscht grosse Spannungsverluste längs des Kabels verursacht. Ausserdem sind derartige Rohre entweder. vollkommen dicht oder weisen, wenn sie z. B. als gefalzte Rohre ausgeführt sind, eine zu grosse, nicht vorher bestimmbare Wanddurch
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Die zur Verwendung als Hüllrohre ebenfalls schon vorgeschlagenen Metallschläuche haben zwar eine nicht ebene Aussen- und Innenfläche. Der Scherverbund von Hüll- und Füllmassen sowie die Punktauflage der Spannkabel od. dgl. ist daher bis zu einem gewissen Grade gewährleistet, jedoch entspricht die Haftung der Hüll- und Fiillmassen in und auf dem Hüllrohr nicht den hohen Anforderungen, und der Reibungswiderstand beim Einziehen und Spannen der Spannglieder ist wesentlich höher als, erwünscht.
Ferner weisen Metallschläuche in den in Rede stehenden Anwendungsfällen eine zu grosse Biegsamkeit auf, die die Gefahr mit sich bringt, dass sie mit zu kleinen Krümmungsradien verlegt werden, wodurch die in sie einzuziehenden Kabel od. dgl. überbeansprucht werden können.. Ausserdem ist es äusserst schwierig, ihnen eine den besonderen Umständen angepasste Dichtheit zu geben, sowie unmöglich, sie ohne Anwendung von Dichtungsmitteln ausreichend abzudichten. Endlich besitzen sie nicht die geforderte Längssteifigkeit.
Es ist bereits eine Hülle für vorgespannte Armierungen vorgeschlagen worden, die aus einem Blech mantel besteht, der in seiner Längsrichtung gewellt ist. Dabei ist entweder eine aus einem gewellten Blechstreifen zusammengebogene Hülle mit offener oder sich allenfalls überlappender achsparalleler Naht unter Bildung von ringförmigen Wellungen oder ein spiralig um die Armierungen herumgewundener, gewellter Blechstreifen vorgesehen, der durch die formschlüssige Überlappung seiner Ränder eine Hülle mit schraubengangförmigen Wellungen, bildet. Nachteilig ist bei dieser Anordnung, dass sie eine mangelhafte Biegesteifigkeit sowie Formsteifigkeit in radialer und axialer Richtung und keine Möglichkeit aufweist, eine regelbare Durchlässigkeit bzw. volle Dichtheit vorzusehen.
Die angeführten Nachteile werden gemäss der Erfindung beseitigt. Das erfindungsgemässe Rohr ist dadurch ausgezeichnet, dass es als an sich bekanntes, geschweisstes Wellrohr mit achsparallel oder schraubenförmig verlaufender Schweissnaht ausgebildet ist, so dass es an eine vorgegebene Biege-und Radialbeanspruchung anpassbar sowie mit geringem Materialaufwand und mit vorausbestimmbarer Durchlässigkeit seiner Schweissnaht herstellbar ist.
Dabei können die verschweissten Stellen der Schweissnaht unter Belassung von unverschweissten Stellen aneinandergereiht sein, so dass die Schweissnaht eine vorausbestimmte Durchlässigkeit aufweist oder es kann die Schweissnaht durch Überlappung der Schweisspunkte kontinuierlich ausgebildet sein, so dass sie völlig dicht ist. Die Erfindung liegt also in der Verwendung von an sich seit mehr als zwei Jahrzehnten bekannten geschweissten Wellrohren der gekennzeichneten Art für das Umhüllen von Leitungen, Kabeln u. dgl., insbesondere von Spannkabeln.
Ein derartiges Rohr erfüllt alle beim Spannbeton auftretenden Forderungen aufs beste. Die Wellen des Wellrohres können nach Form und Tiefe so bemessen werden, dass das fertige Rohr eine vorher bestimmbare Biegsamkeit zeigt. Durch die Wellung wird das Rohr gegen querschnittverändernde Kräfte unemp - findlich, biegt sich als Balken auf zwei oder mehr Stützen unter seinem Eigengewicht weniger durch, lässt sich aber trotzdem schärfer krümmen als ein glattes Rohr, weil die Wellung ein Verbeulen des Querschnittes zu einem Oval auch bei stärkeren Krümmung verhindert. Solche Wellrohre können daher in beliebiger Länge hergestellt und auf Trommeln aufgewickelt versandt werden.
Die Wellen unterbrechen sowohl auf
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der Aussenseite wie auf der Innenseite den glatten Wandungsverlauf und bilden Erhöhungen oder Vorsprün- ge, durch die ein sicheres Haften einer aufgebrachten Hüllmasse oder einer eingebrachten Hüllmasse gewährleistet ist und durch die axialen Verschiebungen der Hull- un Füllmassen gegenüber dem Rohre vermieden werden. Zugleich bewirken die Wellen die punktförmige Auflage des in das Hüllrohr eingebracht ten Spannkabels od. dgl. und verringern dadurch die Reibung zwischen diesem und der Rohrwand beim Einziehen und Spannen des Spannkabels.
Ferner lässt sich beim Schweissen des Rohres die achsparallel oder schraubenförmig verlaufende Schweissnaht entweder völlig druckdicht oder mit einer genau vorher bestimmbaren Durchlässigkeit ausführen. Der Dichtheitsgrad der Schweissnaht lässt sich bei Anwendung der z. B. mittels rollbaren Schweisselektroden ausgeführten Widerstands-Punktschweissung in einfacher und genauer Weise durch die Schweissgeschwindigkeit regeln. Wird diese so gewählt, dass sich die einzelnen Schweisspunkte überlappen, dann entsteht eine druckdichte Naht. Bei darüber hinaus anwachsender Schweissgeschwindigkeit entstehen Zwischenräume zwischen den einzelnen Schweisspunkten, wobei sich die Länge der Zwischenräume mit der Schweissgeschwindigkeit vergrössert. Eine bestimmbare Durchlässigkeit der Schweissnaht lässt sich aber
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andere Weise erreichen, z.
B. durch lich lassen sich die Wellen im Querschnitt und der Steigung so bemessen, dass Rückstände von Luft und Wasser, die eine hohlraumlose Füllung verhindern würden, beim Füllvorgang austreten können.
Zur Herstellung eines Rohres mit achsparallel verlaufender Schweissnaht verfährt man gemäss der Erfindung so, dass ein Band zu einem Schlitzrohr über einer hohlzylindrischen Innenelektrode zusammengebogen und mit dieser zusammen in axialer Richtung gegenüber einer ortsfest angeordneten, drehbar gelagerten äusseren Schweissrolle bewegt wird, so dass die Ränder des Schlitzrohres miteinander verschweisst werden, wobei gleichzeitig durch die Längsbohrung der hohlzylindrischen Innenelektrode die Leitungen, Kabel, Spannkabel u. dgl. in das Rohrinnere eingeführt werden, und dass in das zusammengeschweisste Rohr eine vorzugsweise schraubengangförmige Wellung eingewalzt wird.
Zur Herstellung eines Rohres mit schraubenförmig verlaufender Schweissnaht wird nach einem andern Merkmal der Erfindung so verfahren, dass ein Band in einem ortsfest angeordneten Profilierwerk mit einer Längswellung versehen, auf eine hohlzylindrische, von einem Antriebsmotor in Drehung versetzte Innenelektrode aufgewickelt und zusammen mit dieser axial verschoben wird, wobei die Ränder des schraubengangförmig aufgewickelten Bandes durch eine ortsfest angeordnete, drehbar gelagerte äussere Schweissrolle miteinander verschweisst und gleichzeitig durch die Längsbohrung der hohlzylindrischen Innenelektrode die Leitungen, Kabel, Spannkabel u. dgl. in das Rohrinnere eingeführt werden.
Zweckmässig wird die hohlzylindrische Innenelektrode zur Erzeugung einer vorausbestimmten Durchlässigkeit der Schweissnaht mit regelbarer Geschwindigkeit angetrieben...
Die Rohre können in einem fortlaufenden Verfahren in beliebiger Länge hergestellt und in grossen Längen, z. B. auf Trommeln, aufgewickelt, versandt werden ; es ist aber auch möglich, die Rohre in der gewünschten Länge an der Baustelle selbst herzustellen. Der Querschnitt der Rohre kann je nach den Anforderungen kreisrund oder davon abweichend, z. B. vieleckig gewählt werden.
Die Verwendung solcher Wellrohre gemäss der Erfindung ist nicht auf Spannbeton beschränkt, sondern kommt auch für alle sonstigen Zwecke in Frage, bei denen Hüllrohre für strang- oder stabförmige Teile benutzt werden, z. B. für Fernsprechkabel und ähnliche Leitungen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt, ú. zw. zeigen Fig. 1 ein Hüllrohr gemäss der Erfindung in gestreckter Lage mit einem eingebrachten Kabel, das noch nicht auf Zug beansprucht ist, Fig. 2 die gleiche Darstellung, wobei das eingebrachte Kabel unter Spannung steht, und Fig. 3 ein Hüllrohr mit eingebrachtem Kabel in gebogenem Zustand.
- In schematischer Darstellung und teilweise geschnitten zeigen Fig. 4 eine Vorrichtung zur Herstel -
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Massstab, Fig. 7 eine Vorrichtung zur Herstellung eines geschweissten Wellrohres mit schraubenförmig verlaufender Naht, Fig. 8 die wesentlichen Teile eines der Profilierwerke in Fig. 7 im Schnitt nach der Linie VIII - VIII und Fig. 9 eine Ansicht eines auf der Einrichtung nach Fig. 7 entstehenden Rohrstückes.
Das Hüllrohr ist als ein Wellrohr 1 ausgebildet, das in bekannter Weise eine schraubenlinienförmig verlaufende Wellung aufweist. In das Hüllrohr ist ein Kabel 2 eingezogen, das einen kleineren Durchmesser hat, als der Innendurchmesser des Wellrohres 1 beträgt, und in ungespanntem Zustand in einzelnen Punkten 3 auf den inneren Wellrohrwellen aufliegt. Wird, wie in Fig. 2 angenommen ist, das Spannkabel 2 bei gestrdckter Lage des Wellrohres gespannt, so hebt es sich von den Innenwandung des Wellrohres 1 ab und schwebt frei im Hohlraum des Hüllrohres. Fig. 3 zeigt, dass das Wellrohr nur in einem beschränkten Ausmasse gebogen werden kann, so dass jede Überbeanspruchung des Kabels 2 durch zu starke Biegung
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verhindert wird.
Auch in diesem Falle liegt das gespannte Kabel nur einzelnen Punkten 3 der Innenwandung des Hüllrohres an. Der beim Spannen des Kabels durch die elastische Längung des Kabels auftretenden Relativbewegung zwischen Spannkabel und Rohr wirkt daher nur ein sehr kleiner Reibungswiderstand
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16 und zurück bewegt werden kann. Das zur Herstellung deszunächstnochglatten Rohres 8 dienende Band 17 wird von einer Trommel 18 abgewickelt und durch an sich bekannte (nicht näher dargestellte) ortsfest. angeord- nete Biegewerkzeuge zu einem zunächst noch eine Trennfuge aufweisenden Rohr mit achsparalleler Naht über dem vorderen Ende 19 der hohlzylindrischen. Innenelektrode 5 zusammengebogen.
Das bereits fertige, die Innenelektrode 5 überragende Rohr 8 ist in einer Bohrung 20 einer weiteren Traverse 21 des Wagens 11 mittels einer lösbaren Spannvorrichtung 7 eingespannt, so dass sich beim Antrieb des Wagens 11 in Richtung des Pfeiles 16 die Innenelektrode 5 und das in dem ortsfest angeordneten Biegewerkzeug erzeugte Rohr gemeinsam bewegen, ohne eine Relativbewegung gegeneinander auszuführen. Bei dieser Bewegung wird die Naht 4 des Rohres 8 mittels einer ortsfest, aber drehbar angeordneten äusseren Schweissrolle 22 verschweisst. Die Zuführung des Schweissstromes erfolgt über einen Schweisstransformator 23 einerseits zur Schweissrolle 22 und anderseits über einen Schleifkontakt 24 zur Innenelektrode 5.
Ist auf diese Weise ein durch die Länge der Innenelektrode 5 bestimmtes Stück des Rohres 8 entstanden, dann wird das Rohr in einer ortsfesten Klemmvorrichtung 25 festgeklemmt und der Wagen 11 nach Lösen der Spannvorrichtung 7 für die Bohrung 20 der Traverse 21 zurückgefahren, bis die in Fig. 4 gezeichnete Ausgangsstellung wieder erreicht ist. Nach erneutem Festklemmen des Rohres mittels der Spannvorrichtung 7 in der Bohrung 20 und Lösen der Klemmvorrichtung 25 wiederholt sich der beschriebene Vorgang, wobei durch Regelung der Geschwindigkeit des Wagens 11 und damit der Schweissgeschwindigkeit eine genau vorherbestimmbare Durchlässigkeit (einschliesslich völliger Druckdichtheit) der Schweissnaht erreichbar ist,
In das so hergestellte Rohr mit achsparalleler Naht wird mittels einer an sich bekannten Vorrichtung 26 eine z.
B. schraubenförmige Wellung bestimmter Form und Tiefe eingewalzt, so dass das Rohr 8 die in Fig. 4 dargestellte Einrichtung schliesslich als geschweisstes Wellrohr 1 mit einer genau bestimmten Wellung und Nahtdurchlässigkeit und eingelegtem Kabel od. dgl. verlässt, da während des Bildungsvorganges durch die Bohrung 6 der Innenelektrode 5 gleichzeitig in das entstehende Rohr das Kabel 2 od. dgl. eingezogen wird. Fig. 5 zeigt das entstehende, zunächst noch glatte Rohr 8 im Schnitt unmittelbar hinter der Schweissrolle 22. Das ortsfest angeordnete Biegewerkzeug zum Zusammenbiegen des Bandes 17 zum Rohr 8 ist schematisch angedeutet und mit 27 bezeichnet. Fig. 6 zeigt einen durch zwei Wellentäler gelegten Querschnitt durch das fertige Wellrohr 1.
Die inFig. 7 schematisch dargestellte Einrichtung dient zur Herstellung eines Wellrohres mit schraubenförmig verlaufender Schweissnaht, wobei ebenfalls während des Erzeugungsvorganges in das entstehende Wellrohr l'ein Kabel 2 od. dgl. eingelegt wird. Das zur Herstellung dienende Band 30 wird von einer Trommel 31 abgewickelt und zunächst einem z. B. dreistufigenprofilierwerk 32 zugeführt, das von einem Elektromotor 33 angetrieben ist. Zwischen den über Kettentriebe 34 und Zahnräder 35 (Fig. 8) angetrie- benen Profilierrollen 36 erhält das ursprünglich glatte Band 30 eine sich stufenweise vergrössernder wellung, bis die vorherbestimmte Form und Tiefe der Wellung erreicht ist.
Das so erzeugte gewellte Band 37 wird schraubengangförmig auf eine hohlzylindrische Innenelektrode 39 von deren freiem Ende 40 her aufgewickelt. Dazu wird die auf einem in Richtung des Pfeiles 41 und zurück verschiebbaren Schlitten 42 drehbar gelagerte Innenelektrode 39 von einem Elektromotor 43 mit regelbarer Geschwindigkeit in Drehung versetzt.
Gleichzeitig wird der Schlitten 42 mit einer der Steigung der schraubengangförmigen Trennfuge entsprechenden Geschwindigkeit in Richtung des Pfeiles 41 verschoben. Dadurch können die Ränder des auf die Innenelektrode 39 aufgewickelten gewellten Bandes 37 an einer bestimmten Stelle durch eine ortsfest angeordnete drehbar gelagerte äussere Schweissrolle 44 miteinander verschweisst werden, so dass auf der Innenelektrode 39 ein ihrer nutzbaren Länge entsprechendes Stück des fertigen Wellrohres l'entsteht. Bei diesem Vorgang wird gleichzeitig durch die Längsbohrung 45 der Innenelektrode in das entstehende Wellrohr das Kabel 2 od. dgl. eingeführt.
Durch Regelung der Drehgeschwindigkeit der Innenelektrode 39
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ist die Schweissgeschwindigkeit und damit die Durchlässigkeit der erzeugten Schweissnaht genau einstellbar. Auch bei dieser Einrichtung wird der erforderliche Schweissstrom über einen Schweisstransformator 46 der Schweissrolle 44 und der Innenelektrode 39 über Schleifkontakte 47 zugeführt.
Fig. 9 zeigt in vergrössertem Massstab das Aufwickeln des gewellten Bandes 37 auf die Innenelektrom- de 39, das gleichzeitige Einführen des Kabels 2 od. dgl. durch die Bohrung 45 der Innenelektrode 39 und die Schweissrolle 44. Wenn die nutzbare Länge der Innenelektrode bewickelt ist, wird die enelektrode 39 durch Zurückbewegen des Schlittens 42 entgegen der Pfeilrichtung 41 aus dem auf ihr entstandenen Wellrohr l'soweit herausgezogen, bis die in Fig, 7 gezeichnete Ausgangsstellung wieder eiteicht IU.
Darauf wiederholt sich der oben beschriebene Vorgang.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Gewelltes Rohr zum Umhüllen von Leitungen, Kabeln u. dgl., insbesondere von Spannkabeln an Spannbetonbauteilen, dadurch gekennzeichnet, dass es als an sich bekanntes, geschweisstes Wellrohr mit achsparallel oder schraubenförmig verlaufender Schweissnaht ausgebildet ist, so dass es an eine vorgegebene Biege- und Radialbeanspruchung anpassbar sowie mit geringem Materialaufwand und mit vorausbestimmbarer Durchlässigkeit seiner Schweissnaht herstellbar ist.