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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einbringen und Verkleben von Fasern zur Verstärkung von Hohlprofilen nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung zum Verstärken eines Hohlprofils nach Anspruch 8.
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Auf dem Gebiet des Bauingenieurwesens und des Stahlbaus werden Strukturen mit Hohlräumen, sogenannte Hohlprofile, als Flächentragwerke, sog. orthotrope Platten, die als Decken oder Fahrbahnplatten vorliegen, angeschweißt. Orthotrope Platten mit angeschweißten Hohlprofilen, wie beispielsweise trapezförmige Hohlprofile werden im Stahlbau und insbesondere im Brückenbau eingesetzt. Nachteilig ist, dass in den Hohlprofilen u. a. durch Risse in den Schweißverbindungen Korrosion auftreten kann, welche die Tragfähigkeit des Flächentragwerks erheblich beeinträchtig oder ganz aufhebt. Gerade bei Brücken, welche über Gewässer führen, können sich in den Hohlprofilen große Mengen Wasser mit aggressiven Bestandteilen, wie beispielsweise Salz, bilden. Deshalb müssen die Hohlprofile regelmäßig saniert werden. Alternativ können die Hohlprofile auch verstärkt und/oder konserviert werden, um die Intervalle für zukünftige Sanierungen der Brücke zu strecken.
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Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Innensanierung korrodierter Hohlprofile wurde im Patent
DE 10 2006 010 948 B3 offenbart. Bei diesem Verfahren wird ein Schlauch mit Epoxid/Klebstoff, der eine hohe Verbundwirkung zwischen dem zu sanierenden Hohlprofil und dem dabei einzubringenden Schlauch herstellt, in das Hohlprofil eingezogen. Üblicherweise wird der Schlauch in das zu sanierende Hohlprofil mit Hilfe einer Drucktrommel invertiert. Dabei muss beim Einbringen des Schlauches sichergestellt werden, dass der Epoxidharz/Klebstoff sich gut zwischen Schlauch und Innenwand des Hohlprofils verteilt. Eine zusätzliche Verstärkung der durch Korrosion vorgeschädigten Hohlprofile ist bei dem in
DE 10 2006 010 948 B3 offenbarten Verfahren nicht vorgesehen.
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Aufgabe der Erfindung ist, ein alternatives Verfahren zum Einbringen und Verkleben von Fasern zur Verstärkung von Hohlprofilen verfügbar zu machen, bei dem nicht nur der Hohlraum mit einem invertierten Schlauch, der mit Epoxidharz/Klebstoff bestrichen wurde, konserviert wird, sondern das zusätzlich das Einziehen einer Verstärkung ermöglicht. Aufgabe ist auch, eine Vorrichtung zum Verstärken eines Hohlprofils verfügbar zu machen, mit Hilfe derer eine Faser zum Verstärken von Hohlprofilen in ein Hohlprofil ohne Schlauch eingezogen und fixiert werden kann.
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Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Einbringen und Verkleben von Fasern zur Verstärkung von Hohlprofilen nach Anspruch 1.
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Weitere Verfahren zum Einbringen und Verkleben von Fasern zur Verstärkung von Hohlprofilen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 7.
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Gelöst wird diese Aufgabe auch durch eine Vorrichtung zum Verstärken eines Hohlprofils nach Anspruch 8.
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Weitere Vorrichtungen zum Verstärken eines Hohlprofils ergeben sich aus den Unteransprüchen 9 und 10.
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Gelöst wird diese Aufgabe demnach durch ein Verfahren zum Einbringen und Verkleben von Fasern zur Verstärkung von Hohlprofilen mit den Schritten: Reinigen des Hohlprofils, wobei das Hohlprofil Innenwände umfasst, Einziehen einer Faserverstärkung in das Hohlprofil zumindest in einem Segment entlang des Hohlprofils, Einbringen eines Imprägnierungs- und Fixierungssystems in das Hohlprofil, wobei die Faserverstärkung in das Imprägnierungs- und Fixierungssystem eingelegt wird, Ergreifen der Faserverstärkung im Bereich vor dem Imprägnierungs- und Fixierungssystems, Benetzen der Faserverstärkung mit einem Adhäsionsmittel, Ausrichten der mit Adhäsionsmittel imprägnierten Faserverstärkung im Hohlprofil, Fixieren der imprägnierten Faserverstärkung in den gewünschten Bereichen des Hohlprofils mit einem Andruckmechanismus.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einbringen und Verkleben von Fasern zur Verstärkung von Hohlprofilen wird neben dem Inversionsverfahren ein weiteres Verfahren zum Einbringen und Verkleben von Fasern zur Verstärkung von Hohlprofilen zur Verfügung gestellt. Das hier offenbarte Verfahren hat gegenüber dem in dem Patent 10 2006 010 948 B3 offenbarten Inversionsverfahren den zusätzlichen Vorteil, dass beim Einziehen der Fasern zur Verstärkung des Hohlprofils überhaupt kein Schlauch mehr benötigt wird und insbesondere keine Invertierung eines mit den Fasern zusammen einzuziehenden Schlauches mehr erfolgen muss. Vielmehr kann bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit spezieller Vorrichtung die in ein Hohlprofil einzubringende Faserverstärkung direkt in das Hohlprofil eingebracht werden, und zwar sowohl mit einer Imprägnierung bzw. Beschichtung mit einem Adhäsionsmittel als auch ohne Adhäsionsmittel. Falls die Faserverstärkung im Hohlprofil noch kein Adhäsionsmittel aufweist kann dieses mit einer speziellen Beschichtungs- bzw. Imprägniervorrichtung direkt vor Ort, d. h. im Hohlprofil mit Adhäsionsmittel beschichtet bzw. imprägniert werden. Dadurch wir das Einbringen der in diesem Fall noch nicht klebrigen Faserverstärkung in das Hohlprofil erheblich erleichtert und für das Einziehen aufzubringende Zugspannungen verringert. Es bleibt somit dem Anwender überlassen, ob er die Faserverstärkung vor oder nach dem Einbringen in ein Hohlprofil mit Adhäsionsmittel beschichtet bzw. imprägniert.
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Es ist vorteilhaft, dass die Faserverstärkung Fasern mit einem E-Modul von größer oder gleich 200 000 N/mm2 aufweist, wobei die Faserverstärkung insbesondere Carbonfasern und/oder Aramidfasern aufweist und wobei die Carbonfasern und/oder die Aramidfasern vorzugsweise als einzelne Stränge entlang der Faserverstärkung zwischen Innenschlauch und Membranschlauch angeordnet werden.
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Eine Faserverstärkung mit einem vergleichsweise großen E-Modul von größer oder gleich 200 000 N/mm2 weist eine geeignete Verstärkungswirkung auf, um Hohlprofile für künftige starke Beanspruchungen zu verstärken. Carbonfasern und Aramidfasern sind geeignete Fasern, welche einerseits eine hohe Verstärkung liefern und andererseits ein im Vergleich zur Verstärkungswirkung geringes Eigengewicht aufweisen. Somit wird das Eigengewicht des Hohlprofils mit Verstärkung nicht unnötig erhöht und die zusätzliche Belastbarkeit des Hohlprofils kommt weitgehend der Nutzlast bzw. der Belastbarkeit durch Nutzlasten zugute. Dies ist von erheblicher Bedeutung, um den täglichen Belastungen, beispielsweise durch Straßenverfahr auf Brückenabschnitten, die entsprechende Hohlprofile aufweisen, gerecht zu werden. Insbesondere ist dabei zu berücksichtigten, dass die Dichte des Straßenverkehrs ständig zunimmt und darüber hinaus auch die Fahrzeuge immer schwerer werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass nach dem Fixieren der Faserverstärkung im Schritt des Fixierens der imprägnierten Faserverstärkung in den gewünschten Bereichen des Hohlprofils mit einem Andruckmechanismus auf die Innenwände des Hohlprofils zusätzlich ein Korrosionsschutz durch Aufsprühen aufgetragen wird.
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Ein zusätzlicher Korrosionsschutz sorgt neben der Verstärkung des Hohlprofils auch für eine Konservierung des Hohlprofils gegenüber Korrosion, ohne ein weiteres Verfahren starten zu müssen.
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Es ist auch vorteilhaft, dass in das Hohlprofil mit der Faserverstärkung nach dem Fixieren der Faserverstärkung im Schritt des Fixierens der imprägnierten Faserverstärkung in den gewünschten Bereichen des Hohlprofils mit einem Andruckmechanismus auf die Innenwände des Hohlprofils zusätzlich ein Schlauch eingezogen oder inversiert wird.
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Mit einem zusätzlichen Einziehschlauch werden die Innenwände des zu verstärkenden bzw. verstärkten Hohlprofils vollständig abgedeckt. Eine vollständige Abdeckung des Hohlprofils im Inneren durch einen wasserdichten Schlauch ermöglicht einen optimalen Schutz gegen Korrosionsprozesse durch weitgehende Isolierung der Innenseite des Hohlprofils von im Innenraum befindlichen Flüssigkeiten, wie Niederschläge, Wasser, Streusalzmischungen oder Ölrückstände von Kraftfahrzeugen.
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Es ist bevorzugt, dass das Adhäsionsmittel Harze, insbesondere Epoxidharze und/oder Klebstoffe aufweist.
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Epoxidharze und Klebstoffe sind gängige Adhäsionsmittel, um eine feste Verbindung zwischen der Faserverstärkung und dem Hohlprofil zu erreichen. Gleichzeitig bleibt die Abfolge der einzelnen Verfahrensschritte weitgehend flexibel.
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Vorteilhaft ist außerdem, dass die Faserverstärkung in einem Teilbereich des Hohlprofils, vorzugsweise im Bodenbereich des Hohlprofils angeordnet wird und sich entlang des Hohlprofils erstreckt, wobei die Faserverstärkung im Inneren des Hohlprofils sich vorzugsweise jeweils seitlich über den Bodenbereich hinausgehend auch über die unteren Wandabschnitte erstreckt.
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Eine Anordnung der Faserverstärkung im Bodenbereich ist bei Hohlprofilen orthotroper Platten meistens sinnvoll, da im Bodenbereich große mechanische Belastungen auftreten. Eine über den Bodenbereich hinausragende Faserverstärkung bietet den weiteren Vorteil einer Verstärkung von sensiblen Bereichen im unteren Bereich des Hohlprofils.
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Gelöst wird die Aufgabe auch durch eine Vorrichtung zum Verstärken von Hohlprofilen, die einen Laufwagen mit einer Mehrzahl an Führungselementen und eine Imprägniervorrichtung aufweist, wobei die Vorrichtung zum Verstärken von Hohlprofilen außerdem eine Fixiereinheit aufweist, die an die Imprägniereinheit angekoppelt ist, wobei die Fixiereinheit Anpressrollen, mindestens ein Federelement und ein Führungselement umfasst, wobei die Anpressrollen und das Führungselement an entgegensetzten Enden des Federelements angeordnet sind und an jeweils gegenüberliegenden Seiten eines Hohlprofils verfahrbar aufsetzbar sind, und dass die Vorrichtung zum Verstärken von Hohlprofilen in einem zu verstärkenden Hohlprofil einsetzbar und verfahrbar ist, wobei die Vorrichtung zum Verstärken von Hohlprofilen geeignet ist, durch das Verfahren innerhalb des Hohlprofils eine Verstärkung aufzunehmen, zu imprägnieren, auszurichten und zu fixieren.
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Mit Unterstützung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verstärken eines Hohlprofils, welche auch kurz als Einbringungsvorrichtung bezeichnet wird, kann eine Faserverstärkung in ein Hohlprofil schlauchlos, d. h. ohne Verwendung eines Schlauches, eingebracht werden. Ein weiterer Vorteil hierbei ist, dass die Faserverstärkung direkt am Hohlprofil fixierbar ist und kein Schlauch oder Membranschlauch die unmittelbare Fixierung der Faserverstärkung am Hohlprofil durchbricht. Die in situ Auftragung des Adhäsionsmittels ermöglicht auch ein schnell aushärtendes Adhäsionsmittel zu verwenden, ohne bestimmte Bedingungen für einen Transport bzw. Zwischenlagerung von empfindlichen Baumaterialien erfüllen zu müssen. So muss insbesondere die Faserverstärkung und ein gegebenenfalls nachträglich einzubringender Schlauch nicht unter Licht-, Wärme- oder Luftausschluss transportiert oder zwischengelagert werden. Insbesondere eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung für ein automatisiertes Ergreifen einer in einem Hohlprofil lose ausgelegten langestreckten bzw. strangförmigen Faserverstärkung, Imprägnieren der Faserverstärkung mit Adhäsionsmittel, Ausrichten und anschließendes Fixieren der Faserverstärkung im Hohlprofil.
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Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Imprägniereinheit eine Greifvorrichtung zum Ergreifen der Verstärkung aufweist, wobei die Verstärkung vorzugsweise eine langgestreckte bzw. strangförmige Faserverstärkung ist.
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Mit einer Greifvorrichtung kann eine lose im Hohlprofil ausgelegte Faserverstärkung, die in der Regel strangförmig und langgestreckt vorliegt, abschnittsweise nach und nach vom Boden des Hohlprofils aufgenommen und zur Imprägnierkammer weitertransportiert werden.
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Besonders bevorzugt ist, dass die Führungselemente der Imprägniereinheit als Laufrollen oder/und Gleitelemente ausgestaltet sind, wobei eine Winde zum Verfahren der Vorrichtung zum Verstärken von Hohlprofilen vorgesehen ist oder/und die Vorrichtung zum Verstärken von Hohlprofilen einen eigenen Antrieb aufweist.
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Laufrollen und Gleitelemente sind geeignete Führungselemente zum Führen bzw. Fortbewegen eines Laufwagens in einem Hohlprofil. Die Verwendung einer Winde mit Seilzug hat den Vorteil, dass die Vorrichtung zum Verstärken von Hohlprofilen über keine eigene Antriebseinheit verfügen muss und somit auch keine Probleme im Hinblick der Energiespeicherung, wie beispielsweise ein Akkumulator, bestehen. Umgekehrt ermöglicht ein interner Antrieb der Vorrichtung zum Verstärken von Hohlprofilen ein Verfahren im Hohlprofil, ohne dass jemand eine Winde betätigen muss, somit wird ein vollkommen automatischer Verfahrensablauf für das Imprägnieren einer Faserverstärkung mit Adhäsionsmittel und das daran anschließende Ausrichten und Fixieren der Faserverstärkung im Hohlprofil ermöglicht. Als interne Antriebseinheit der Vorrichtung zum Verstärken von Hohlprofilen eignet sich insbesondere ein Elektromotor mit einem dazugehörenden Akkumulator als Energiespeicher oder eine Energieversorgung über Kabel.
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Es ist auch besonders bevorzugt, dass die Vorrichtung außerdem Schläuche zur Zuführung und Abführung eines Adhäsionsmittels aufweist, die vorzugsweise an außerhalb des Hohlprofils angeordneten Pumpen angeschlossen sind.
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Schläuche zur Zuführung und Abführung des Adhäsionsmittels ermöglichen eine kontinuierliche Beschichtung der Faserverstärkung im Hohlprofil. Insbesondere müssen keine Tanks oder Abfallbehälter während des Beschichtens der Faserverstärkung aufgefüllt bzw. entleert werden. Über eine Pumpe kann vorzugsweise die Zufuhr an Adhäsionsmittel zur jeweiligen Beschichtungsposition im Hohlprofil nachgeführt werden. Eine Pumpe kann außerdem zur Verbesserung der Abfuhr von überzähligem Adhäsionsmittel verwendet werden.
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Vorteilhaft ist außerdem, dass die Imprägniervorrichtung einen Vakuumtisch, ein Imprägnierbad oder/und eine Einrichtung zum elektrostatischen Beschichten/Imprägnieren aufweist.
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Eine Imprägnierung bzw. Beschichtung der Faserverstärkung mit Unterstützung eines Vakuumtisches, eines Imprägnier- bzw. Beschichtungsbades oder/und einer Einrichtung zum elektrostatischen Beschichten/Imprägnieren, ermöglicht die Anwendung von in der Technik bekannten Imprägnier- bzw. Beschichtungsverfahren auf den Imprägnier- bzw. Beschichtungsvorgang von Fasern zum Verstärken von Hohlprofilen. Der Einsatz eines Vakuumtisches ermöglicht eine effiziente Auftragung des Adhäsionsmittels auf die Faserverstärkung und ist gegenüber einem Umkippen der Vorrichtung zum Verstärken von Hohlprofilen sicher. Ein Beschichtungsbad hat den Vorteil einer oft einfacheren Konstruktion im Vergleich zu anderen Techniken. Das elektrostatische Beschichtungsverfahren arbeitet prinzipiell viel sauberer als die anderen Verfahren, was neben einer Einsparung von Adhäsionsmittel den zusätzlichen Nutzen hat, dass die Vorrichtung zum Verstärken von Hohlprofilen weniger oft gereinigt werden muss.
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Besonders bevorzugt ist ferner, dass die Vorrichtung zum Verstärken von Hohlprofilen zusätzlich mindestens eine Kamera vorgesehen ist, die eine zusätzliche Lichtquelle aufweisen kann, wobei Kameras am hinteren Bereich der Fixiereinheit, am vorderen Ende der Imprägniereinheit oder in der Imprägniervorrichtung montierbar sind.
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Mit der Unterstützung durch Kameras kann das Ergreifen, Imprägnieren, Ausrichten und/oder Fixieren der Faserverstärkung im Hohlprofil überwacht werden. Sollte es zu Betriebsstörungen kommen, können diese rechtseitig erkannt werden und Gegenmaßnahmen können eingeleitet werden. Insbesondere kann so frühzeitig eingegriffen werden, wenn die Faserverstärkung nicht mehr korrekt ausgerichtet werden sollte. Grundsätzlich eignen sich Videokameras, aber auch Fotokameras sind einsetzbar. Es können sowohl handelsübliche Kameras installiert werden, als auch Spezialkameras für die Anlagenüberwachung.
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Vorteilhaft ist des Weiteren, dass die Vorrichtung für Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 einsetzbar ist.
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Die Verfahren aus den Ansprüchen 1 bis 7 sind besonders einfach mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verstärken von Hohlprofilen ausführbar. Die Vorrichtung wird einfach in ein Hohlprofil mit darin lose ausgelegter Faserverstärkung eingesetzt und entweder mit einem onboard-Antrieb oder mit einer externen Winde mit Seilzug innerhalb des Hohlprofils verfahren, die Verfahrensschritte nach dem Reinigen laufen dann vollkommen automatisiert ab. Die Vorrichtung zum Verstärken von Hohlprofilen kann darüber hinaus auch mit einer zusätzlichen Reinigungseinheit versehen werden, die vor der Imprägniereinheit anzuordnen ist.
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Weitere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren, welche eine Ausführungsform des Verfahrens zum Einbringen und Verkleben von Fasern zur Verstärkung von Hohlprofilen und eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Verstärken eines Hohlprofils illustrieren, erläutert. Im Einzelnen zeigt
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1 einen Querschnitt durch ein Hohlprofil mit einem im Innenraum des Hohlprofils angeordneten Laufwagen zum Imprägnieren und Fixieren einer Faserverstärkung im Hohlprofil,
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2 einen Ausschnitt aus einem Längsschnitt eines Hohlprofils mit einem im Innenraum des Hohlprofils angeordneten Laufwagen zum Imprägnieren und Fixieren einer Faserverstärkung im Hohlprofil, wobei die Imprägniervorrichtung als Vakuumtisch ausgelegt ist,
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3 einen Querschnitt durch ein Hohlprofil mit einer im Innenraum des Hohlprofils eingebrachten Faserverstärkung im Bodenbereich des Hohlprofils,
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4 einen Ausschnitt aus einem Längsschnitt eines Hohlprofils mit einem im Innenraum des Hohlprofils angeordneten Laufwagen zum Imprägnieren und Fixieren einer Faserverstärkung im Hohlprofil, wobei die Imprägniervorrichtung als Tauchbad ausgelegt ist.
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Die nachfolgende ausführliche Beschreibung der Figuren bezieht sich auf eine Ausführungsform des Verfahrens zum Einbringen und Verkleben von Fasern zur Verstärkung von Hohlprofilen und eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Verstärken eines Hohlprofils. Insbesondere müssen die Darstellungen als Skizzen nicht zwangsläufig maßstabsgetreu sein. Einige Teile können schematisiert und/oder übertrieben dargestellt sein.
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In 1 ist ein Hohlprofil 7 in einer Querschnittsansicht dargestellt, wobei die Querschnittsebene anhand der Linie A-A in 2 zu entnehmen ist und die Blickrichtung, wie in 2 eingezeichnet, von der vorderen Imprägniervorrichtung ausgehend zu der hinteren Fixiereinrichtung hin ausgerichtet ist. Allerdings wurde die Fixiereinrichtung nicht in 1 dargestellt.
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Das Hohlprofil 7 weist zwei Seitenwände 7a, einen unteren oder Bodenbereich 7b und einen oberen Bereich 7c auf. Alle Wände bzw. Bereiche erstrecken sich in der Regel longitudinal in einer X-Richtung. Hohlprofile 7 können unter anderem durch Falten bzw. Umbiegen von langgestreckten Platten hergestellt werden, wobei die Seitenwände 7a und der Bodenbereich 7b durch das Falten ausgeformt werden, während der obere Bereich 7c bzw. die Deckplatte aus einer anderen Platte gebildet wird. Die Seitenwände 7a, der untere Bereich 7b und der obere Bereich 7c des Hohlprofils 7 schließen einen Innenraum 7d des Hohlprofils ein. Die Hohlprofile 7 können symmetrisch, asymmetrisch oder insbesondere orthotrop vorliegen. In der Technik werden als Hohlprofile 7 oft Hohlprofile 7 orthotroper Platten verwendet. Die zu verstärkenden Hohlprofile 7 bestehen in der Regel aus metallischen oder metallhaltigen Werkstoffen bzw. Verbundwerkstoffen, wobei die Hohlprofile 7 vorzugsweise Stahl oder/und eine Stahllegierung aufweisen. Die Hohlprofile 7 sind in der Regel trogförmig geformt. Alternativ können auch Hohlräume innerhalb von Stahlbetonbauwerken mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verstärkt oder konserviert werden, wobei die Hohlräume im Stahlbeton weitgehend den zuvor beschriebenen Hohlprofilen 7 entsprechen.
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An den longitudinal verlaufenden Kanten des Hohlprofils 7 sind Laufrollen 2a der Imprägniervorrichtung 2 angeordnet. Die Imprägniervorrichtung 2 weist vorzugsweise eine Imprägnierkammer 5 auf, in der ein Vakuumtisch 5a angeordnet ist. Der Vakuumtisch 5a ist ein Tisch mit Perforation zum Ansaugen der auf dem Vakuumtisch 5a beweglich aufliegenden Imprägniervorlage, also der mit Adhäsionsmittel 4 zu imprägnierenden Faserverstärkung 1. Die Faserverstärkung 1 wird mit Hilfe von Anpressrollen 5b zu dem Vakuumtisch 5a herangeführt bzw. abtransportiert. Die Faserverstärkung 1 bleibt aber entlang einer Laufrichtung, die in 2 mit einem Pfeil gekennzeichnet ist (X-Richtung), beweglich, sodass der Laufwagen mit Imprägnier- 2 und Fixiervorrichtung 6 entlang einer im Hohlprofil 7 ausgelegten Faserverstärkung 1 verfahren werden kann, um die Faserverstärkung 1 der Länge nach mit Adhäsionsmittel 4 zu imprägnieren und unmittelbar anschließend an den vorgesehenen Wänden (Seitenwände 7a, unterer Bereich 7b oder/und oberer Bereich 7c) des Hohlprofils 7 zu fixieren (die Fixiereinheit ist in 1 nicht dargestellt).
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In 2 ist das Hohlprofil 7 mit darin angeordneter Imprägnier- 2 und Fixiervorrichtung 6 in einem Ausschnitt eines Längsschnitts dargestellt. Die Linie A-A kennzeichnet die Querschnittsebene der 1, wobei die Blickrichtung durch Pfeile markiert wurde und mit Blickrichtung zur Fixiervorrichtung 6.
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Ein im Hohlprofil 7 befindlicher Laufwagen weist im vorderen Teil eine Imprägniervorrichtung 2 auf und im hinteren Teil eine Fixiervorrichtung 6. Die Imprägniervorrichtung 2 und die Fixiervorrichtung 6 sind miteinander gekoppelt und vorzugsweise fest miteinander verbunden. Der Pfeil auf der rechten Seite der 2 deutet die Laufrichtung des Laufwagens in X-Richtung an, das heißt in longitudinaler Richtung entlang des Hohlprofils 7. Durch Verfahren des Laufwagens in X-Richtung wird jeweils ein Teil der Faserverstärkung 1 aufgenommen mit Adhäsionsmittel 4 imprägniert und anschließend im Hohlprofil 7 fixiert, wobei dieser Vorgang vorzugsweise kontinuierlich erfolgt.
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Die Imprägniervorrichtung 2 des Laufwagens weist vorzugsweise acht Laufrollen 2a auf, die an das Hohlprofil anpassbar sind und die im dargestellten Beispiel an den vier sich longitudinal erstreckenden Kanten des Hohlprofils 7 entlang verfahrbar angeordnet sind. Vier Laufrollen 2a befinden sich an Armen, die jeweils in den Ecken im vorderen Bereich des Laufwagens 2 angeordnet sind; vier weitere Laufrollen 2a befinden sich an Armen, die jeweils in den Ecken im hinteren Bereich des Laufwagens 2 angeordnet sind. Grundsätzlich sind auch andere Konfigurationen der Laufrollen 2a denkbar, wie beispielsweise 16 Laufrollen, wobei an jedem Arm zwei Laufrollen 2a statt einer Laufrolle 2a montiert werden. Insbesondere können die Laufrollen 2a im unteren Bereich des Laufwagens 2 eine größere Anzahl haben als die Laufrollen 2a, die im oberen Bereich des Laufwagens 2 angeordnet sind. Derartige Mischkonfigurationen der Laufrollen 2a sind sinnvoll, da in der Regel die Laufrollen 2a im unteren Bereich des Laufwagens 2 das Antriebsdrehmoment übertragen bzw. im Fall einer Seilwinde ermöglichen, dass der Laufwagen 2 ordentlich und vergleichsweise widerstandsfrei am Boden des Hohlprofils 7 rollt. Die oberen Laufrollen 2a dienen hingegen oft nur als Abstützung. Laufrollen 2a haben den Vorteil einer geringen Rollreibung, im Vergleich zur Gleitreibung für den Fall, dass Gleitschienen vorgesehen sind. Die oberen und unteren Laufrollen 2a des Laufwagens 2 können mit Druckfedern gegeneinander abgestützt sein.
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Die Imprägniervorrichtung 2 weist in der dargestellten Ausführungsform eine Imprägnierkammer 5 auf. In der in 2 gezeigten Ausführungsform ist in der Imprägnierkammer 5 ein Vakuumtisch 5a angeordnet. Der Vakuumtisch 5a ist ein Arbeitstisch mit einer in der Auflagefläche des Vakuumtisches 5 eingearbeiteten Perforation zum Absaugen der Luft bzw. des Luft/Adhäsionsmittel-Gemisches in der Imprägnierkammer 5, die auch zum Ansaugen der auf dem Vakuumtisch 5a beweglich aufliegenden Faserverstärkung 1 dient. Indem durch die Perforation ständig über einen Vakuumschlauch 3 mit Hilfe einer Vakuumpumpe (nicht dargestellt) Luft abgepumpt wird, entsteht an der Perforation des Vakuumtischs ein ständiger Unterdruck, der die Faserverstärkung 1 auf dem Tisch fixiert und ein tiefes Eindringen des Adhäsionsmittels 4 gewährleistet. Die Faserverstärkung 1 wird außerdem mit Hilfe von Anpressrollen 5b zum Vakuumtisch 5a geführt bzw. vom Vakuumtisch 5 in Richtung Fixiereinheit 7 abtransportiert. Die Faserverstärkung 1 bleibt aber entlang der Laufrichtung bzw. X-Richtung beweglich, sodass der Laufwagen mit Imprägnier- 2 und Fixiervorrichtung 6 entlang einer im Hohlprofil 7 ausgelegten Faserverstärkung 1 verfahren werden kann, um die Faserverstärkung 1 der Länge nach mit Adhäsionsmittel 4 zu imprägnieren und unmittelbar anschließend zu fixieren. Das Adhäsionsmittel 4 wird vorzugsweise als Sprühnebel oder in Form von Tropfen in der Vakuumkammer 5 auf die auf dem Vakuumtisch 5a angeordnete Faserverstärkung 1 aufgebracht, wobei das angelegte Vakuum eine vollständige Durchdringung der Faserverstärkung 1 unterstützt. Grundsätzlich kann das Adhäsionsmittel 4 in der Imprägnierkammer 5 in horizontaler und/oder vertikaler Ausrichtung versprüht werden. In 2 ist eine Düse zum nahezu vertikalen Versprühen des Adhäsionsmittels 4a dargestellt. Das Adhäsionsmittel 4 wird durch eine Zuführung 4a zur Düse geleitet. An der zur Düse abgewandten Seite der Zuführung 4a kann entweder ein Adhäsionsmittelreservoir bzw. Tank (nicht dargestellt) angeschlossen sein, oder es ist eine externe Zuführung des Adhäsionsmittels 4 vorgesehen, wobei an die Zuführung 4a ein Schlauch (nicht dargestellt) angeschlossen ist, um Adhäsionsmittel 4 von außen zur Imprägniereinheit zu leiten.
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Im hinteren Bereich des Laufwagens ist eine Fixiervorrichtung 6 angebracht. Die Fixiervorrichtung 6 besteht vorzugsweise aus Anpresswalzen 6a, welche die mit Adhäsionsmittel 4 imprägnierte Faserverstärkung 1 vorzugsweise in einem unteren Bereich 7b (Bodenbereich) des Hohlprofils 7 ausrichten und fixieren. Der Anpressdruck wird dabei vorzugsweise über einen Federarm auf die Anpresswalzen 6a ausgeübt, wobei der Federarm 6b über eine oder mehrere Laufrollen 6c an der Decke 7c des Hohlprofils 7 verfahrbar abgestützt ist.
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Der in 2 dargestellte Laufwagen 2 kann in der gezeigten Ausführungsform in einem einzigen Arbeitsgang eine in ein Hohlprofil 7 eingebrachte Faserverstärkung 1 vom Anfang bis zum Ende mit Adhäsionsmittel 4 imprägnieren und unmittelbar anschließend vorzugsweise im unteren Bereich 7b des Hohlprofils ausrichten und fixieren. Vorzugsweise werden neben dem Bodenbereich 7b auch die unteren Abschnitte der Seitenwände 7a des Hohlprofils 7 in den mit der Faserverstärkung 1 zu belegenden Bereich mit einbezogen.
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3 zeigt ein Hohlprofil 7 nach dem Einbringen und Fixieren einer Faserverstärkung 1. Die Faserverstärkung 1 wird vorzugsweise im unteren Bereich 7b des Hohlprofils fixiert und kann darüber hinaus auch beidseitig an den unteren Abschnitten der Seitenwände 7a des Hohlprofils 7 fixiert werden.
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In 4 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Analog zur ersten Ausführungsform der 1 und 2 weist die Imprägnier- und Fixiervorrichtung ebenfalls einen Laufwagen 2 mit der Imprägniervorrichtung auf, dessen Laufrollen 2a an den Kanten des Hohlprofiles 7 verfahrbar angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform wurde im Wesentlichen in der Imprägnierkammer 5 der Imprägniervorrichtung der Vakuumtisch (nicht in 4 dargestellt) durch ein Imprägnierbad 5c ersetzt. Mit Hilfe von Anpressrollen 5b wird die mit Adhäsionsmittel 4 zu imprägnierende Faserverstärkung 1 in das Imprägnierbad 5c zu- bzw. abgeführt. Das für die Beschichtung der Faserverstärkung 1 vorgesehene Adhäsionsmittel 4 befindet sich im Imprägnierbad 5c und kann im Bedarfsfall über einen Zulauf 4a für das Adhäsionsmittel 4 aufgefüllt werden.
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Im hinteren Bereich des Laufwagens 2 ist wie bei der ersten Ausführungsform eine Fixiervorrichtung 6 angebracht. Die Fixiervorrichtung 6 besteht vorzugsweise aus Anpresswalzen 6a, welche die mit Adhäsionsmittel 4 imprägnierte Faserverstärkung 1 vorzugsweise im unteren Bereich 7b (Bodenbereich) des Hohlprofils 7 ausrichten und fixieren. Der Anpressdruck wird dabei vorzugsweise über einen Federarm 6b auf die Anpresswalzen 6a ausgeübt, wobei der Federarm 6b über eine oder mehrere Laufrollen 6c an der oberen Seite 7c des Hohlprofils 7 verfahrbar abgestützt ist.
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Am hinteren Ende der Fixiereinheit 6, am vorderen Ende der Imprägniereinheit 2 und/oder innerhalb der Imprägnierkammer 5 können Kameras (nicht dargestellt) vorgesehen sein, die über eine zusätzliche externe Lichtquelle verfügen können. Es können sowohl Videokameras als auch Fotokameras eingesetzt werden.
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Neben den dargestellten Ausführungsformen ist auch eine weitere Ausführungsform denkbar, bei der das Adhäsionsmittel nach einem elektrostatischen Beschichtungsverfahren auf die Faserverstärkung aufgebracht wird. Grundprinzip dieses Verfahren ist der Ladungsgegensatz zwischen der Faserverstärkung als Vorlage bzw. Substrat einerseits und dem Adhäsionsmittel andererseits.
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Die Vorrichtung zum Verstärken von Hohlprofilen kann in einer weiteren nicht gezeigten Ausführungsform eine spezielle Greifvorrichtung zum Ergreifen der im Hohlprofil liegenden Faserverstärkung aufweisen, die in Laufrichtung am oder vor dem Laufwagen der Imprägniereinheit angeordnet ist. Die Greifvorrichtung nimmt die lose im Hohlprofil liegende Faserverstärkung auf und führt sie kontinuierlich der Imprägniereinheit zu.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Faserverstärkung
- 2
- Benetzungsvorrichtung/Imprägniervorrichtung/Beschichtungsvorrichtung/Laufwagen
- 2a
- Laufrolle des Laufwagens 2
- 3
- Vakuumschlauch
- 4
- Adhäsionsmittel, z. B. Epoxidharz, Klebstoff
- 4a
- Zuleitung für das Adhäsionsmittel
- 5
- Beschichtungs- bzw. Imprägnierkammer
- 5a
- Vakuumtisch
- 5b
- Anpressrolle
- 5c
- Imprägnierbad
- 6
- Ausrichtungs- und Fixiervorrichtung
- 6a
- Anpresswalze oder Anpressrolle
- 6b
- Federarm der Ausrichtungs- und Anpressvorrichtung 6
- 6c
- Laufrolle der Ausrichtungs- und Anpressvorrichtung 6
- 7
- Hohlprofil
- 7a
- Seitenwand des Hohlprofils 7
- 7b
- Bodenbereich oder unterer Bereich des Hohlprofils 7
- 7c
- oberer Bereich des Hohlprofils 7
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006010948 B3 [0003, 0003]
