Verfahren zur Herstellung eines sich verjüngenden Leichtmetallmastes und nach dem Verfahren hergestellter Leichtmetallmast Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver- fahren zur Ilerstellun-,.), eines sich verjüngen- den Leichtmetallmastes, wie z.
B. eines Leueht- iliastes, sowie auf einen unter Anwendung dieses Verfahrens hergestellten Eine bekannte Ausführungsform eines ver- jün fiten Stahlmastes besteht aus einer Viel- zahl von aufeinandergestellten und miteinan der ver:
sellweissten Rohren verschiedenen Durclnnesser:s, die auf der einen Seite einen verjüngten Teil. haben und auf der andern Seite erweitert sind.
Durch das Schweissen entstehen hier eine Spannungskonzentration und eine starke Än- dertin@- des Widerstandsmomentes gegen Bie gung, und zwar durch die Verdopplung der ltolirwandung. Die Spannungskonzentration kann, gegebenenfalls zusammen mit dein schar fen j'bergana im Widerstandsmoment. durch l.äinnlielie Spannungszustände zu Bruch füh- rl:ll.
Damit ein solcher, in einer Seitenwand eine cll'fnnn(, , aufweisender Mast ein sieh im wesentlichen gleichbleibendes Widerstands- monient behält, werden nahe der Öffnung Verstärkungsrippen oder dergleichen einge schweisst oder in sonstiger Weise angeordnet.
Will man Leichtmetallmasten anwenden, so bereitet - durch den niedrigen Elastizi- lätsmodul - der Übergang zwischen den ver schiedenen Durchmessern bei der Verjüngung eine grosse Schwierigkeit, während das Sehwei ssen diese Schwierigkeit durch die Gefahr durchgreifender Strukturänderungen noch ergrössert.
Demgegenüber bestellt das erfindungsge mässe Verfahren darin, dass die Verjüngung des Mastes dadurch erzielt wird, dass ein Teil eines Rohres durch eine Matrize mit ge ringerem Durchmesser als das Rohr hindurch gezogen wird, wobei die Innenwandung der Matrize im Querschnitt teilweise Ogivform hat.
Wenn eine zweite Verjüngung erforderlich ist, kann dann ein Teil des bereits einmal v er- jüngten Rohres aufs neue durch eine entspre chend geformte kleinere Matrize gezogen wer den.
Die Übergänge verlaufen dadurch äusserst. gleichmässig, während eine Spannungskonzen tration, infolge durchgreifender Struktur änderung, wie eine solelie sieh beim Schwei ssen ergeben würde, naturgemäss nicht ent stehen kann.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein nach dem genannten Verfahren hergestellter, sich verjüngender Leichtmetallmast, der sich durch eine seitliche Öffnung in der Wand des Mastes und durch ein an der Stelle der Öff nung im Mast angeordnetes Verstärkungsele- rnent auszeichnet, wobei dessen oberes und unteres Ende über und unter der Öffnung einen allmählich bis zur lichten Weite des Rohres ansteigenden Durchmesser haben.
Die Erfindung ist. nachstehend an Hand der Zeichnung, in der lediglich beispielsweise eine Ausführungsform eines Mastes gemäss der Erfindung veranschaulicht ist, näher erläu tert.
In dieser Zeichnung zeigt Fig.1 einen Mast, teilweise in Ansieht und teilweise in Längsschnitt, Fig. 2 einen Querschnitt gemäss der Linie II-II, an der Stelle der Öffnung in dem Mast, Fig. 3 eine Variante der Fig. 2, Fig. 4 eine andere Ausführungsform des Verstärkungselementes im Längsschnitt, Fig. 5 einen Querschnitt der Ausführungs form nach Fig. 4.
Mit 1 ist ein Rohr aus Leichtmetall, z. B. Aluminium, mit grossem Durchmesser und kleiner Wandstärke, wie 20 cm bzw. 5 mm, be zeichnet. Ein oberer Teil des Rohres 1 wird durch eine Matrize gezogen, bei der der Quer schnitt der Zugöffnung einem 0giv, -das prak tisch tim den grössten Durchmesser passt, ent spricht.
Durch diese Bearbeitung entsteht schliess lich ein fliessender Übergang 2 zu einem dün- nern Teil 3. Wenn eine weitere Verjüngung gewünscht wird, wird in einer entsprechend geformten Matrize aus Teil 3 ein Teil 4 von noch kleinerem Durchmesser gezogen. Durch das Verhältnis der aufeinanderfolgenden Durchmesser und den fliessenden Übergang liegt keine Gefahr vor, dass sieh bei Biege belastung oder Strukturänderungen im Ma terial Sonderspannungsspitzen ergeben.
In dem Teil 1 mit dem grössten Durehmes- ser wird, um das Innere des nunmehr gebil deten Mastes zugänglich zu machen, eine Öff nung 5 angeordnet. Die Ecken werden gerun det, und die Öffnung erhält eine Breite, die höchstens einem Umfangswinkel von 120 ent spricht. Die Öffnung 5 verringert das 'Wider- standsmoment des Rohres gegen Biegung der art, dass eine Verstärkung angeordnet werden muss.
Ein @'ei-stärhtnigseleinent 6 (Fig. ?) wird an der mit der Öffnung versehenen Stelle des Rohres angeordnet, welches Element da durch befestigt wird, dass das Rohr 1 mit dem darin liegenden Verstärkungselement durch eine Matrize gezogen wird, wodurch sich eine Durehmesserverringerung des Rohres 1 ergibt, oder dadurch, dass das Verstärkungselement mittels innern Radialdruckes ausgedehnt wird.
Selbstverständlich in beiden Fällen in einem solehen Masse, dass sieh eine Bündelung der Widerstandsmomente des Rohres 1 und des Verstärkungselementes 6 ergibt, ohne dass an der Stelle, an der das Verstärkungselement endet, ein plötzlicher Ü ber-,ang des Wider standsmomentes entsteht.
Der Durchmesser an der Ober- und Un terseite des Verstärkungselementes 6 kann ver ringert sein, so dass der Druck zwischen dem Verstärkungselement und der Innenwandung allmählich abnimmt. und damit. also die Bün delung der beiden Widerstandsmomente gleich falls allmählich kleiner wird.
Dadurch, dass in dem Verstärkungselement 6 eine Öffnung 7 angeordnet wird, die kleiner ist als die Öffnung 5 in dem Rohr 1, entsteht ein Anschlag, an dem ein Deckel befestigt werden kann, dessen äusserer Durchmesser vorzugsweise dem äussern Durchmesser des Rohres 1 entspricht.
Um elektrisches Sehaltmaterial, entweder Sehmelzsicherungen oder Schalter und An schlussmittel hinter der Öffnung anordnen zu können, wird eine aus Metall oder Isolations material bestehende Platte angeordnet und finit Hilfe von zum Beispiel einer Schraube 9 mit dem Rohr verbunden. Das auswärts -e kehrte hopfende der Sehraube 9 kann flach genietet sein, um Eingriffen von Unbefugten vorzubeugen.
Weil mehrere Elektrizitätswerke es vorzie hen, hinter dem Aussendeckel noch einen In nendeckel anzuordnen, kann die Öffnung 7 mit einem umgebördelten Rand 10 versehen werden, der als Ansehlag für diesen Innen deekel dienen kann.
Der umgebördelte Rand 1 0 bildet gleichfalls noch eine Verbesserung des fliessenden Überganges des Widerstands- womentes an den Rändern der Öffnung 5, w , ähi -end die Grösse des Widerstandsmomentes des Verstärkungselementes 6 dadurch günstig beeinflusst wird.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 und 5 besteht das Verstärkungselement 6 aus drei Teilen, und zwar: einem Gehäuse 11, entweder aus Leichtmetall oder aus Isolationsmaterial hergestellt, das im Querschnitt ein reehtecki- ges oder quadratisches Hohlprofil zeigt, an dessen Eekpunkten Rippen 12 und 13 ange ordnet sind.
Die Lage der Rippen 12 und 13 ist derart gewählt, dass sie einen Teil der öff- nung 5 abschirmen und zusammen mit der Wandun- des Rohres 1 einen Anschlag für einen Aussendeckel bilden. Über dem Gehäuse 11 ist in dem Rohr 1 ein Deckel 14 (Fig. 4) angeordnet, mit enger Passung, während sich auf der Unterseite ein entsprechender Deckel l:5 befindet. Ein Teil beider Deckel schirmt gleiehfalls die Öffnung 5 in dem Rohr 1 ab und bildet an der Ober- und an der Unter seite den vorerwähnten Anschlag.
Die Deckel 14, 15 sind durch eine Brust lind Sehulterverbindung 16 kraftsehlüssig mit dem Gehäuse 11 verbunden, derart, dass die drei Teile 11, 14 und 15 ein einziges stabiles Verstärkungselement 6 bilden.
Vorzugsweise wird der äussere Durchmes ser an der von dem Gehäuse 11 abgekehrten Seite der Deckel 14 und 15 etwas kleiner ge wählt, damit beim Befestigen des Verstär kungselementes sich eine allmählich entste hende Bündelung des Widerstandsmomentes des Rohres 7 mit dem des Verstärkungselemen tes ergibt.
In dem Gehäuse 11 ist eine Höhlung 17 ausgespart, die mittels Kabelanschlussöffnun- gen 7.8 und 19 in den respektiven Deckel mit dem Innern des Rohres 1 in Verbindung steht. In dem Gehäuse 11 können dann die erforder- liehen Elektroelemente angeordnet werden, die durch eine Öffnung 20 in einer der Wandun- gen des (Tehäuses 1 zugänglich sind.
Ein zweiter Deckel 21 kann erwünschten falls in einem Rahmen oder auf einer Fläche des Gehäuses 11 angeordnet werden. Weil das Gehäuse 11 vorzugsweise aus im Extrusionsverfahren hergestelltem oder gezo genem Material hergestellt wird, empfiehlt es sich, die Rippen 12 und 13 zusammen mit den Deckeln 14 und 15 nachzudrehen, bis sie das gewünschte Mass haben. Das Gehäuse 11 kann jedoch auch aus Isolationsmaterial hergestellt sein.
Dadurch, dass Leichtmetall benutzt wird, entsteht ein Mast, der von der Witterung nicht. oder nur in sehr geringem Masse ange griffen wird, wodurch eine bedeutende Er sparnis an Unterhaltungskosten, im vorliegen den Falle an Anstricharbeiten, erzielt wird, während durch das verhältnismässig geringe Gewicht des Mastes auch die Möntierungs- kosten verhältnismässig niedriger sind, wäh rend ausserdem das Material durch den der Belastung angepassten Durchmesser, der ent weder durch stufenweise oder durch fliessend verlaufende- Verdünnung erzielt wird, am. wirtschaftlichsten benutzt wird.
Dadurch, dass das Verstärkungselement auf mechanischem Wege befestigt wird, hin terlässt es auf der Aussenseite des Mastes keine Spuren.
Method for producing a tapering light metal mast and light metal mast produced by the method. The invention relates to a method for erecting a tapering light metal mast, such as
B. a Leueht- iliastes, as well as a manufactured using this method. A known embodiment of a rejuvenated steel mast consists of a large number of stacked and with one another ver:
white pipes of various diameters: s, which on one side have a tapered part. have and are expanded on the other side.
The welding results in a concentration of stress and a strong change in the moment of resistance against bending, namely due to the doubling of the thermal wall. The stress concentration can, if necessary together with your sharp j'bergana, in the moment of resistance. rupture caused by similar stress states: ll.
In order that such a mast, which has a side wall, maintains an essentially constant resistance, reinforcing ribs or the like are welded or otherwise arranged near the opening.
If you want to use light metal masts, the transition between the different diameters during the tapering process creates a great difficulty - due to the low modulus of elasticity - while the visual white increases this difficulty due to the risk of radical structural changes.
In contrast, the method according to the invention orders that the tapering of the mast is achieved by pulling part of a pipe through a die with a smaller diameter than the pipe, the inner wall of the die being partially oval in cross-section.
If a second taper is required, then part of the tube, which has already been tapered once, can be drawn again through a correspondingly shaped, smaller die.
The transitions run extremely. evenly, while a concentration of stress, as a result of radical structural changes, as a solelie would result from welding, naturally cannot arise.
The invention also relates to a tapering light metal mast produced by the method mentioned, which is characterized by a lateral opening in the wall of the mast and by a reinforcing element arranged at the point of the opening in the mast, the upper and lower ends of which above and below the opening have a gradually increasing diameter up to the inside diameter of the pipe.
The invention is. tert erläu below with reference to the drawing, in which only an example of an embodiment of a mast according to the invention is illustrated.
In this drawing, FIG. 1 shows a mast, partly in perspective and partly in longitudinal section, FIG. 2 shows a cross section along the line II-II at the point of the opening in the mast, FIG. 3 shows a variant of FIG. 2, FIG 4 shows another embodiment of the reinforcement element in longitudinal section, FIG. 5 shows a cross section of the embodiment according to FIG. 4.
With 1 is a tube made of light metal, for. B. aluminum, with a large diameter and small wall thickness, such as 20 cm or 5 mm, be distinguished. An upper part of the tube 1 is pulled through a die in which the cross-section of the pulling opening corresponds to a 0giv, which practically fits the largest diameter.
This machining finally creates a flowing transition 2 to a thinner part 3. If a further tapering is desired, a part 4 with an even smaller diameter is drawn from part 3 in a correspondingly shaped die. Due to the ratio of the successive diameters and the smooth transition, there is no risk of special stress peaks resulting from bending loads or structural changes in the material.
In part 1 with the largest diameter knife, an opening 5 is arranged in order to make the interior of the mast now formed accessible. The corners are rounded and the opening is given a width that corresponds at most to a circumferential angle of 120. The opening 5 reduces the moment of resistance of the pipe against bending such that a reinforcement has to be arranged.
A @ 'egg-strength element 6 (Fig.?) Is arranged at the point of the tube provided with the opening, which element is attached by pulling the tube 1 with the reinforcing element therein through a die, which results in a reduction in diameter of the tube 1 results, or in that the reinforcing element is expanded by means of internal radial pressure.
In both cases, of course, to such an extent that the moments of resistance of the pipe 1 and the reinforcing element 6 are bundled without a sudden excess of the moment of resistance occurring at the point where the reinforcing element ends.
The diameter at the top and bottom of the reinforcing element 6 can be reduced ver so that the pressure between the reinforcing element and the inner wall gradually decreases. and thus. So the bundling of the two moments of resistance equally if gradually becomes smaller.
The fact that an opening 7 is arranged in the reinforcing element 6 which is smaller than the opening 5 in the pipe 1 creates a stop to which a cover can be attached, the outer diameter of which preferably corresponds to the outer diameter of the pipe 1.
In order to be able to arrange electrical Sehaltmaterial, either Sehmelz fuses or switches and connection means behind the opening, a plate made of metal or insulation material is arranged and finitely connected with the help of, for example, a screw 9 with the pipe. The outward hopping of the visual hood 9 can be riveted flat in order to prevent unauthorized access.
Because several electricity companies prefer to arrange a nendeckel behind the outer cover, the opening 7 can be provided with a beaded edge 10, which can serve as a Ansehlag for this inner deekel.
The beaded edge 10 also forms an improvement in the smooth transition of the resistance moment at the edges of the opening 5, ie the size of the resistance moment of the reinforcing element 6 is thereby favorably influenced.
In the embodiment according to FIGS. 4 and 5, the reinforcing element 6 consists of three parts, namely: a housing 11, either made of light metal or made of insulation material, which shows a rectangular or square hollow profile in cross section, at the corners of which ribs 12 and 13 are arranged.
The position of the ribs 12 and 13 is selected in such a way that they shield part of the opening 5 and, together with the wall and the tube 1, form a stop for an outer cover. A cover 14 (FIG. 4) with a close fit is arranged in the tube 1 above the housing 11, while a corresponding cover 1: 5 is located on the underside. A part of both covers also shields the opening 5 in the tube 1 and forms the above-mentioned stop on the upper and lower side.
The lids 14, 15 are frictionally connected to the housing 11 by a chest and shoulder connection 16 such that the three parts 11, 14 and 15 form a single stable reinforcing element 6.
Preferably, the outer diam water on the side facing away from the housing 11 of the cover 14 and 15 selects a little smaller ge, so that when the reinforcement element is attached, a gradually arising bundling of the moment of resistance of the tube 7 with that of the reinforcement elements results.
A cavity 17 is recessed in the housing 11, which is connected to the interior of the tube 1 by means of cable connection openings 7.8 and 19 in the respective cover. The required electrical elements, which are accessible through an opening 20 in one of the walls of the housing 1, can then be arranged in the housing 11.
A second cover 21 can be arranged in a frame or on a surface of the housing 11, if desired. Because the housing 11 is preferably made of extrusion or drawn material, it is advisable to turn the ribs 12 and 13 together with the covers 14 and 15 until they have the desired dimensions. The housing 11 can, however, also be made of insulating material.
The fact that light metal is used creates a mast that is not affected by the weather. or is only attacked to a very small extent, which results in significant savings in maintenance costs, in the case of painting work, while the relatively low weight of the mast means that the mounting costs are relatively lower, while the material is also relatively lower is used most economically because of the diameter adapted to the load, which is achieved either by gradual or continuous dilution.
Because the reinforcement element is fastened mechanically, it does not leave any traces on the outside of the mast.