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Mehrteilige rohrförmiges Stützelement, insbesondere Rohrmast
Die Erfindung bezieht sich auf ein mehrteiliges, rohrförmiges Stützelement, insbesondere Rohrmast, mit konisch ausgebildeten und konusartig aufeinandergesteckten Rohrschüssen.
Es sind verschiedene, aus einzelnen zusammensteckbaren Rohrstücken bestehende Rohrmaste bekannt geworden, die aus entsprechend zugeschnittenen und zu einem Rohrstück zusammengebogenen Blechtafelteilen oder aus zwei zu einem Rohrschuss zusammengefügten Halbschalen bestehen. Die Längsränder der Blechtafelteile oder Halbschalen sind dabei so ausgebildet, dass sie sich entweder überlappen oder dass sie stumpf aneinanderstossen, wobei die Verbindung der Längsränder sowohl bei der Überlappung als auch beim stumpfen Stoss mittels Schweissnähten hergestellt ist.
Durch die Ausbildung der Verbindungsnähte aneinanderstossender oder sich überlappender Längsränder wird die Belastbarkeit des Rohimastes im Vergleich zu den zulässigen Belastungswerten des verwendetenRohmaterials wesentlich herabgesetzt, da die zulässige Belastung der Nahtzonen wesentlich geringer ist, als die zulässige Belastung des verwendeten Bleches.
Um die Belastbarkeit der Masten zu erhöhen, ist es bekannt geworden, nichtschweissbare, hochbeanspruchbare Bleche zu verwenden und die Längsränder der Blechtafelteile durch Ausstanzen mit korrespondierenden, einander gleichenden Verbindungszungen und-schlitzen zu versehen. so dass beim Zusam- menfügen der Ränder die einander gegenüberliegenden Zungen durch seitliches Übereinanderschieben zum Eingriff gebracht werden und somit eine Riegelnaht hergestellt wird. Die feste Verbindung der beiden so zusammengefügtenLängsränder durch die als Sperriegel ausgebildeten Zungen wurde dadurch verwirklicht, dass die Nahtzone, d. h. der Bereich der Überlappung, einem starken Druck ausgesetzt wurde, durch den die Zungen in die gegenüberliegenden Schlitze gepresst und nietkopfartig verformt wurden.
Derartige Riegelnähte ermöglichen es, nicht schweissbare Bleche mit verhältnismässig hoher Zugfestigkeit zu. verwenden, und Bleche mit hohem Kohlenstoffgehalt oder besonders harte, legierte und vergütete Aluminiumbleche zu Rohrmasten zu verarbeiten. Um bei diesen Rohrmasten eine grossflächige Anlage der ineinandergesteckten. Rohre zu erzielen, wurde weiter vorgeschlagen, die einzelnen Elemente aus je zwei Halbschalen mit zwei sich überlappendjn Längsrändem zu versehen und so auszubilden, dass die im Überlappungsbereich aussen liegende Schale des innen liegenden Rohres an die Längskante der innen liegenden Schale des Aussenrohres zur Anlage kommt. Auf diese Weise wird ausserdem erreicht, dass die einzelnen Rohrschüsse drehsicher miteinander verbunden sind.
Nachteilig wirkt sich hiebei allerdings aus, dass zur Herstellung eines jeden Rohrstückes zwei Nähte hergestellt werden müssen.
Trotz der Verbindung der Längsränder mittels der Riegelnaht ist die Belastungsfähigkeit der Rohrschüsse, bezogen auf die zulässige Belastung des verwendeten Werkstoffes zu gering. Es erfolgt bei Riegelnähten eine Einbeulung der innenliegenden Schalen im Bereich der Steckzonen durch die die Zerstörung des Rohrmastes eingeleitet wird. Dieser Vorgang der Einbeulung wird anHand der Fig. 1-3 der Zeichnungen an späterer Stelle näher erläutert.
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die Steckzonen, in denen die einzelnen Rohrelemente zur Anlage kommen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile der bekannten, mehrteiligen Rohrmaste zu vermeiden und die Nähte der Rohrschüsse so auszubilden, dass eine wesentliche Erhöhung der zulässigen Beanspruchung, bezogen auf die zulässige Spannung des verwendeten Materials erzielt wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich ein mehrteiliges, rohrförmiges Stützelement, insbesondere ein Rohrmast, mit konisch ausgebildeten und konusartig aufeinandergesteckten Schüssen aus entsprechend zugeschnittenen und zu einem Rohrstück zusammengebogenen Blechtafelteilen, die an den einander uberlappendenLängsrändern vorzugsweise auf ihrer gesamten Länge miteinander verschweisst sind, erfindungsgemäss dadurch, dass wenigstens ein Teilabschnitt der Längsränder um eine Blechdicke radial nach innen und wenigstens ein weiterer Teilabschnitt vorzugsweise in gleicher Weise radial nsch aussen abgewinkelt sind, wobei im Bereich einer Steckzone nur glatte Flächen der Schüsse zur Anlage kommen.
Erfindungsgemäss ausgebildete Stützelemente, insbesondere Rohrmaste, weisen in den Steckzonen
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naht gestört, da entsprechende Abwinkelungen in den Überlappungszonen vorgesehen sind. Die Verbindung der Längsränder erfolgt zweckmässig durch Widerstandsschweissung, die gegenüber der Autogen- und Elektroschweissung den Vorteil hat, dass nur unmittelbar an der Berührungsfläche der beiden miteinander
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an den Kontaktstellen der grösste Widerstand und damit die grösste Erwärmung auftritt. Erfahrungsgemäss werden durch Widerstandschweissung die benachbarten Zonen praktisch nicht auf die gleiche Temperatur erwärmt, so dass eine Verminderung der Festigkeit im Bereich der Überlappung verhindert wird. Mit Vorteil werden für die einzelnen Rohrschüsse Bleche aus hochbelastbarem Stahl verwendet, der gerade noch schweissbar ist.
Zweckmässig erfolgt die Verschweissung der Längsränder auf der gesamten Breite der Überlappung, weil dadurch ein Aufbiegen der Ränder und ein Einbeulen der innenliegenden Rohrteile in den Steckzonen unterbunden wird.
Da nur in den Steckzonen glatte Flächen der konusartig ineinandersteckbaren Rohrschüsse erforderlich sind, genügt es auch, wenn nur in den Steckzonen ver innenliegende Mantelrand des inneren Rohres und der aussenliegende Mantelrand des äusseren Rohres in die Ebene des jeweils mit ihm verbundenen Mantelrandes abgewinkelt wird. Es i aber auch möglich, die Abwinkelungen so auszuführen, dass sie sich über die gesamte Länge der Rohrschüsse erstrecken.
Um zu verhindern, dass im Bereiche der Steckzonen bei starker Belastung des Stützelementes infolge einer Schweissnaht, die, in radialer Richtung gesehen, nicht bis zum Rande der Überlappungszone wirksam ist, ein Aufbiegen eines der Mantelränder und damit ein Einbeulen eines Rohrstückes erfolgt, ist es zweckmässig, dass in Steckzonen die Mantelnähte, bezogen auf die Mittelachse des Stützelementes, in gleicher radialer Richtung angeordnet sind. Sollten wider Erwarten ausserhalb del Schweisszone befindliche Längsränder derRohrstucke sich aufbiegen, sc müssten sie, um ein Einbeuler des Innenrohres zu bewirken, den Bereich der Überlappung des Innenrohres, d. h. einen Bereich mit doppelter Blechdicke, eindrücken.
Dazu sind Kräfte erforderlich, durch die die höchstzulässigebeanspruchung der Rohre ausserhalb der Nahtzonen bereits überschritten wird.
Erfindungsgemäss ausgebildete Rohrschüsse sind sowohl geeignet zur Herstellung von Ein- und Mehrrohrmasten als auch zur Herstellung von Spindelmasten, die nur Druckkräfte aufnehmen können und demgemäss entspiechend abgespannt werden müssen. Bei Ausbildung als Spindelmast, der eine besonders leichte Bauweise für hohe Maste darstellt, beispielsweise als Sendemaste od. dgl., ist es zweckmässig, wenn ein als Mittelstück ausgebildeter Rohrschuss mit an beiden Enden angeordneten glatten Aussenflächen zum Aufstecken von weiteren Rohrschüssen vorgesehen ist. Diese Ausbildungsform des Spindelmastes hat den Vorteil, dass auf das Mittelstück des Mastes beiderseits gleiche Rohrschüsse aufgesteckt werden können, wobei die Rohrschüsse wiederum untereinander gleichartig ausgebildet sind.
Die Herstellung von Rohrschüssen erfolgt erfindungsgemäss dadurch, dass Blechtafelteile entsprechend der jeweiligen Abwickelung der Rohrschüsse zugeschnitten und die Abwinkelungen der Längsränder vor dem Zusammenbiegen der zugeschnittenen Teile zu Rohrschüssen hergestellt werden.
DiesesHerstellungsverfah- ren hat den Vorteil, dass an den ebenen Blechtafelteilen vor dem Zusammenrollen alle erforderlichen Bearbeitungen durchgeführt werden können. so dass zur Herstellung der Schüsse nur einfache Werkzeuge be- nötigt werden, werden,
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Ansicht, teils im Schnitt, Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch die Anordnung nach Fi3. 1 entlang der Linie n - n, Fig. 3 einen Ausschnitt aus der Überlappungszone nach Fig. 2, Fig. 4 die Teilansicht eines erfindungsgemäss ausgebildeten einstieligen Rohrmastes, Fig. 5 einen senkrechten Schnitt durch die Anordnung nach Fig. 3 entlang der Linie IV - IV, Fig. 6 einen senkrechten Schnitt durch die Anordnung nach Fig. 3 entlang der Linie V-V und Fig.
7 den Aufbau eines Spiendelmastes.
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In den Fig. 1-3 sind mit 1 und 2 die ineinandergesteckten Rohre aus dünnwandigem Blech bezeichnet, die aus den Halbschalen la, 1b und 2a, 2b bestehen. Bei 3,4, 5 und 6 sind die jeweils zugehörigen Halbschalen durchRiegelnähte miteinander verbunden. In Richtung des Pfeiles 7 möge eine Kraft an dem Rohrstück 1 angreifen, unter deren Wirkung die Stellen 8 und 9 der Rohre 1 und 2 besonders hoch beansprucht werden. Durch die Kraft in Richtung des Pfeiles 7 werden an der Stelle 8 in den Schalen la, 1b Zugkräfte wirksam, die in Richtung der Pfeile 10 die Nahtstelle 3 belasten. Diese Zugkräfte bewirken, dass die ausserhalb der Riegelnaht befindlichen Ränder der Schalen 11 und 12 sich hörnerartig aufbiegen, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.
Durch den sich aufbiegenden Blechrand 11 wird eine in Richtung der Rohrmastachse entsprechend dem Pfeil 13 wirksame Kraft die Schalenhälfte 2b des innen liegenden Rohres einbeulen, wie dies bei 14 in Fig. 2 dargestellt ist. Diese Einbeulung, die in Form einer V-Bildung auftritt, leitet die Zerstörung des Mastes ein, da die Druckkräfte infolge der Druckbelastung des Rohrmastes von dem eingedrückten Rohrteil nicht mehr aufgenommen werden können. Die V-förmige Einbeulung wächst über den gesamten Bereich der Steckzone fort und erhöht die Gefahr des Einknickens des Mastes an dieser Stelle.
Durch die V-förmige Einbeulung der Rohrinnenteile in den Steckzonen ist die höchstzulässige Belastung von Rohrm asten auf Werte begrenzt, die wesentlich unterhalb der Werte liegen, die bei einem gleichmässig belastbaren Rohr aus gleichem Material zu erreichen sind.
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lineare Konizität aufweisen. Mit 17 sind die Steckzonen bezeichnet. Bei 18 sind die Längsränder im Bereiche der Überlappung der Rohr & chüsse, 14-16 durchschnitten, so dass sich zwei unterschiedlich ausgebildete Nahtstellen 19 und 20 herstellen lassen. Die Ausbildung der Überlappungszone im Bereich des geringeren Querschnittes ist aus Fig. 5, im Bereich des grösseren Querschnittes der einzelnen Rohrschüsse aus Fig. 6 ersichtlich.
Fig. 5 zeigt, dass die Überlappungszone durch Abwinkelung des Längsrandes 21 so ausgebildet ist, dass die Rohrschüsse im Bereich geringeren Querschnittes glatte Aussenflächen aufweisen.
Dahingegen'veranschaulicht Fig. 6, dass durch Abwinkelung des Längsrandes 20 gegenüber dem Längsrand 22 erreicht wird, dass die Innenfläche des Rohrschusses glatt und kreisringförmig ausgebildet ist. Demgemäss kommen in den Steckzonen 17 die glatten Innenflächen der Rohrschüsse im Bereich ihres grösseren
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Aus Fig. 4 ist weiterhin ersichtlich, dass die einzelnen Rohrschüsse derart aufeinandergesteckt sind, dass die Überlappungszonen 19 und 20 im Bereich der Steckzonen die gleiche radiale Richtung aufweisen, so dass in den Steckzonen die Elemente eine "Naht auf Naht-Lage" erhalten,
In Fig. 7 ist mit 23 ein in Längsrichtung gesehen beiderseits konisch ausgebildetes Mittelstück eines Spindelmastes bezeichnet. In Längsrichtung sind einerseits die Rohrelemente 24,25 und anderseits die Rohrelemente 26,27 aufgesteckt. Die Ausbildung der Rohrelemente entspricht der nach Fig. 4. Sie weisen demgemäss Überlappungszonen 19 und 20 auf und im Bereiche der Längsränder je einen senkrechten Schnitt 18, so dass die Überlappungszonen 12 und 20 entsprechend Fig. 5 und 6 unterschiedlich ausgebildet werden können.
Das Mittelstück 23 ist in der gesamten Länge mit einer Überlappungszone 28 entsprechend Fig. 5 versehen, so dass in den Steckzonen 17, zwischen dem Mittelteil 23 und den Rohrelementen 24
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net für den Aufbau von hohen Masten, beispielsweise Sendemasten, die keiner wesentlichen Biegebeanspruchung ausgesetzt sind.
Grundsätzlich lassen sich sowohl Rohrmaste nach Fig. 4 als auch Spindelmaste nach Fig. 7 zu mehrstiellgen Masten vereinigen. Die einzelnen Maste können auch als Stützelemente Verwendung finden.
Ein wesentlicher Vorteil erfindungsgemäss ausgebildeter Stützelemente besteht darin, dass im Gegensatz zu bisher bekanntenRohrmasten die Naht, bezogen auf die Kraftrichtung, die beispielsweise durch. eine Traverse in Verbindung mit elektrischen Leitungen auf den Mast ausgeübt wird, in jeder beliebigen Richtung angeordnet werden kann, während, insbesondere bei Masten mit Riegelnähten, die Überlappungszone mit Rücksicht auf die verhältnismässig geringe Belastbarkeit in der neutralen Zone liegen musste.
Eine Sicherung gegen Verdrehung der einzelnen Rohrelemente gegeneinander istbeierfindungsgemäss ausgebildeten Stützen und Masten nicht vorgesehen und auch im allgemeinen nicht erforderlich, da durch die lineare Konizität verhältnismässig grosse Flächen in den Steckzonen zur Anlage kommen, so dass er-
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hebliche Kräfte erforderlich sind, um die Elemente gegeneinander verdrehen zu können. Selbstverständlich ist es möglich, in bekannter Weise Spreng-oder Schemiete, die in den Steckzonen die beiden übereinander angeordnetenElemente durchdringen, anzuordnen. Im allgemeinen wird man auf derartige Verbindungselemente verzichten.
Bei Verwendung der Masten als Leitungsmasten für elektrische Leitungen ist
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Zugbeanspruchung dersteckten Traverse, beispielsweise durchSeilrisse, sogarerwUnscht. Es muss hier lediglich dafür gesorgt werden, dass bei nur gering fügigen Unterschieden der Zug@räfte keine Verdrehung der Einzelelemente auftritt.
Dies ist jedoch infolge der günstig ausgebildeten Steckzonen nicht der Fall.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Mehrteiliges, rohrförmiges Stützelement, insbesondere Rohrmast, mit konisch ausgebildeten und konusartig aufeinandergesteckten Schüssen aus entsprechend zugeschnittenen und zu einem Rohrstück zusammengebogenen Blechtafelteilen, die an den einander überlappenden Längsrändem vorzugsweise auf ihrer gesamten Länge miteinander verschweisst sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teilabschnitt der Längsränder um eine Blechdicke radial nach innen und wenigstens ein weiterer Teilabschnitt vorzugsweise in gleicher Weise radial nach aussen abgewinkelt sind, wobei im Bereich einer Steckzone nur glatte Flächen der Schüsse zur Anlage kommen.