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Die Neuerung betrifft einen Schachtdeckel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Gattungsfremde Schachtdeckel bestehen beispielsweise aus Eisen. Sie können entweder eine vollständig aus Eisen bestehende Deckeloberfläche aufweisen, oder sie können im mittleren Bereich der Deckeloberfläche einen Einsatz aus Beton o. dgl. aufweisen. Diese Schachtdeckel sind hoch belastbar, erfordern jedoch eine vergleichsweise aufwendige Herstellung und sind dementsprechend teuer.
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Aus der
US 5 378 078 ist ein gattungsgemäßer Schachtdeckel bekannt, der ein geringes Gewicht aufweisen soll. Er besteht aus einer äußeren Hülle, die einen inneren Kern umgibt und die auch den außen um den Kern umlaufenden Auflagebereich bildet, mit welchem der Schachtdeckel auf einem Schachtrand aufliegt. Der Kern des Schachtdeckels besteht aus Balsa oder einem Verbundmaterial. Die Hülle besteht sowohl oberhalb als auch unterhalb des Kerns jeweils aus mehreren Lagen faserverstärkten Kunststoffs. Jede Lage besteht aus mehreren radial versetzt zueinander angeordneten Streifen. Die Streifen sind jeweils mit unidirektional verlaufenden Fasern verstärkt, und verlaufen jeweils parallel zueinander, so dass jede Lage entsprechend dem Faserverlauf eine „Richtung” definiert. Übereinander angeordnete, benachbarte Lagen weisen unterschiedliche Richtungen auf, die um den Mittelpunkt des Schachtdeckels jeweils um einige Winkelgrade zueinander versetzt sind.
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Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Schachtdeckel dahingehend zu verbessern, dass dieser möglichst wirtschaftlich herstellbar und hoch belastbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Schachtdeckel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die Neuerung schlägt mit anderen Worten vor, den Schachtdeckel grundsätzlich unter Verwendung einer aushärtbaren Vergussmasse herzustellen, so dass der Schachtdeckel gegen Witterungseinflüsse optimal geschützt, rostfrei und somit langlebig ist. Die Verarbeitbarkeit der vorschlagsgemäßen Vergussmassen bei niedrigen Temperaturen, beispielsweise bei Raumtemperatur, vereinfacht die Herstellung des Schachtdeckels und ist wirtschaftlich, weil weder die Energiekosten für das Aufheizen des Gussmaterials auf mehrere hundert Grad Celsius anfallen noch dementsprechende Ansprüche an die Einrichtungen und Werkzeuge gestellt werden müssen, mit denen die Vergussmasse verarbeitet wird. Daher kann vorzugsweise eine kalt aushärtende Vergussmasse verwendet werden. Zugunsten eines optimalen Fertigungsablaufs kann es jedoch auch vorteilhaft sein, eine Vergussmasse zu verwenden, die bei erhöhter Temperatur und in besonders kurzer Zeit aushärtet. Im nachfolgenden Text wird jedoch stets – und rein beispielhaft – von der Verwendung einer kalt aushärtenden Vergussmasse ausgegangen.
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Zudem verleihen derartige Vergussmassen – beispielsweise im Unterschied zu dem Balsaholzkern eines gattungsgemäßen Schachtdeckels – dem Schachtdeckel eine hohe Belastbarkeit. Dieses hohe Maß an Stabilität ermöglicht wiederum, auf eine technisch und wirtschaftlich aufwendige Ringkonstruktion zu verzichten. Vorschlagsgemäß muss der Schachtdeckel daher nicht mit einem äußeren Auflagering auf einen Schachtrand aufgelegt werden, sondern der Grundkörper, der aus der Vergussmasse besteht, erstreckt sich als tragendes Element radial bis in den Auflagebereich nach außen. Die Streifen mit den Verstärkungsfasern stellen eine Unterstützung dar, die den Grundkörper nach unten hin, also gegen Durchbiegungen, verstärkt.
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Die vorschlagsgemäße Vergussmasse ist zudem – auch hier wiederum beispielsweise im Unterschied zu dem Balsaholzkern eines gattungsgemäßen Schachtdeckels – witterungsbeständig. Eine obere Abdeckung des Grundkörpers, die als Witterungsschutz dienen würde, ist daher nicht erforderlich, was den Herstellungsaufwand wirtschaftlichen positiv beeinflusst.
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Als Vergussmasse kommen insbesondere duroplastische Polymerwerkstoffe oder Betonwerkstoffe in Frage. Bei Verwendung duroplastischer Polymerwerkstoffe kann durch das vergleichsweise leichte Gewicht der Transport der Schachtdeckel vom Herstellerwerk zum Verlegeort, und auch die Handhabung des Schachtdeckels durch autorisiertes Personal erheblich erleichtert werden. Um Vandalismus oder ähnliche unbefugte Zugriffe auf den Schachtdeckel zuverlässig zu vermeiden, können Sicherungsmittel verwendet werden, wie sie an sich auch bereits für die bekannten Schachtdeckel bekannt und handelsüblich sind.
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Eine eventuelle Sprödigkeit des verwendeten Werkstoffs wird durch die vorschlagsgemäß vorgesehene Verstärkung ausgeglichen, die in Form von Verstärkungsfasern vorgesehen ist. Dadurch, dass die Verstärkungsfasern in mehreren unterschiedlichen Richtungen verlaufen, können Kräfte in unterschiedlichen Richtungen optimal aufgenommen werden. Beispielsweise können separate Streifen sternförmig angeordnet sein und von einem gemeinsamen Mittelpunkt aus in unterschiedlichen Richtungen verlaufen, oder es kann ein Multiaxialgelege verwendet werden.
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Dadurch, dass die Verstärkungsfasern nicht in mehreren Schichten angeordnet sind, die als Platten, Scheiben oder Schalen die Unterseite des Grundkörpers jeweils vollflächig abdecken, sondern dass sie vielmehr jeweils innerhalb eines Streifens angeordnet sind, der eine geringere Breite aufweist als der Schachtdeckel, wird Material und Gewicht gespart und somit die Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung des Schachtdeckels verbessert. Dabei verlaufen die Streifen nicht randseitig under dem Grundkörper, sondern jeweils von einem Ende zum gegenüberliegenden Ende des Schachtdeckels und durch dessen Mittelpunkt, so dass sie eine hohe Wirksamkeit als Verstärkungselemente aufweisen und eine hohe Belastbarkeit des Schachtdeckels ermöglichen, so dass dieser beispielsweise mit 40 t belastbar ist.
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Um je nach Anwendungsgebiet des Schachtdeckels, beispielsweise auf Gehwegen oder auf Straßen wenn sie im Bereich der öffentlichen Kanalisation verwendet werden, die entsprechende Belastung durch Personen oder durch Fahrzeuge zuverlässig aufnehmen zu können, ist vorschlagsgemäß vorgesehen, dass der Werkstoff, der den Grundkörper bildet, verstärkt ist und zwar mithilfe von Verstärkungsfasern. Dabei können Glasfaser- oder technisch etwa gleichwertige Basaltfasern eingesetzt werden, oder beispielsweise auch Kohlefasern, wenn ein besonders niedriges Gewicht des Schachtdeckels gewünscht ist und die Kohlefasern wirtschaftlich bereitgestellt werden können.
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Die Verstärkungsfasern sind dabei zu Gunsten einer einfacheren Herstellung des Schachtdeckels nicht einzeln angeordnet, sondern jeweils zu Streifen zusammengefasst, beispielsweise in Form eines Gewebes oder eines Geleges, wobei die Streifen derart lang sind, dass sich die Streifen jeweils von einem Rand zum gegenüberliegenden Rand des Schachtdeckels erstrecken und somit eine unterbrechungsfreie Unterstützung des Schachtdeckels über seine gesamte Unterseite ermöglichen.
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Dabei verlaufen die Verstärkungsfasern geradlinig, um auf sie einwirkende Zugkräfte optimal aufnehmen und den Grundwerkstoff somit verstärken zu können. Insbesondere können aus demselben Grund die Verstärkungsfasern als Rovings vorliegen bzw. als Gelege an Stelle eines Gewebes oder Gestricks.
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Mit „gegenüberliegend” ist im Rahmen des vorliegenden Vorschlags nicht notwendigerweise bezeichnet, dass die Verstärkungsfasern bzw. die Streifen durch den Mittelpunkt des Schachtdeckels verlaufen müssen, sondern dass sie entsprechend der Linie, entlang welcher der jeweilige Streifen verläuft, sich von dem einem bis zu dem anderen Rand des Schachtdeckels erstrecken. Außermittige Streifen können also kürzer sein als über den Deckelmittelpunkt verlaufende Streifen.
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Dabei kann eine Mehrzahl von separaten Streifen vorgesehen sein, wobei diese insgesamt sternförmig angeordnet sind und sich im mittleren Bereich des Schachtdeckels dementsprechend überlappen, so dass hier eine vergleichsweise dickere Schicht aus Verstärkungsmaterial in Form der mehreren einander überlappenden Streifen von Verstärkungsfasern vorgesehen ist.
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Alternativ kann ein Multiaxialgelege vorgesehen sein, welches als eine Scheibe aus Verstärkungsmaterial angesehen werden kann, die viele Streifen aus jeweils parallel verlaufenden Verstärkungsfasern enthält. Eine optimale Anpassung an beispielsweise eine gewölbt verlaufende Oberfläche, auf welche die Streifen aufgebracht werden sollen, ist durch eine Mehrzahl separater Streifen problemlos und möglichst faltenfrei möglich, während ein Multiaxialgelege beispielsweise an einer möglichst planen Oberfläche des Grundwerkstoffs oder im Inneren des Grundwerkstoffs vorgesehen sein und dort plan verlaufen kann.
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Als duroplastischer Polymerwerkstoff für den Grundkörper kommen beispielsweise ein Polyestermaterial infrage oder ein Polyesterbeton, wobei das Polyesterbeton als SMC bzw. BMC, also als „Sheet Moulding Compound” oder als „Bulk Moulding Compound” vorliegen kann. Dieses Grundmaterial ist sowohl wirtschaftlich günstig erhältlich als auch hochbelastbar und witterungsbeständig, so dass es sich gut für die Herstellung vorschlagsgemäßer Schachtdeckel eignet.
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Vorteilhaft können die Verstärkungsfasern innerhalb eines Streifens bzw. Multiaxialgeleges als parallele Rovings angeordnet sein, die sich jeweils über die gesamte Länge des Streifens erstrecken, so dass auf diese Weise die Verstärkungsfasern eine optimale Zugfestigkeit entfalten können und auf diese Weise eine optimale Verstärkungswirkung für den Schachtdeckel, also für den aus einem Polymerwerkstoff bestehenden Grundkörper bewirken können.
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Vorteilhaft können separate Streifen aus Verstärkungsfasern jeweils so schmal bemessen sein, dass sich zum Rand des Schachtdeckels hin streifenfreie Segmente ergeben. Auf diese Weise werden etwa dreieckige Segmente geschaffen, die frei von Verstärkungsfasern sind und in denen beispielsweise der Schachtdeckel Durchbrechungen aufweisen kann, so dass, wie bei herkömmlichen Schachtdeckeln auch, wahlweise Schachtdeckel mit oder ohne Lochkranz hergestellt werden können.
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Um den Werkstoff des Grundkörpers vor Beschädigungen zu schützen, beispielsweise während des Transports oder auch wenn der Schachtdeckel in einer entsprechenden Vertiefung einer Bodenoberfläche liegt, kann vorteilhaft entlang dem umlaufenden Rand des Schachtdeckels ein Kantenschutzring vorgesehen sein, der aus anderem Material als der Grundkörper besteht. Beispielsweise kann der Kantenschutzring aus demselben Material bestehen wie die Streifen von Verstärkungsfasern. Dabei kann dann insbesondere vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Kantenschutzring und die Streifen ein gemeinsames Bauteil darstellen, so dass in herstellungstechnisch möglichst wirtschaftlicher Weise zunächst dieses Verstärkungsbauteil geschaffen werden kann und anschließend der übrige Werkstoff als Vergussmasse hinzugefügt wird, welcher dann den Grundkörper des Schachtdeckels bildet.
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Der Schachtdeckel liegt entlang seinem äußeren Rand mit seiner Unterseite auf einer Auflage auf, beispielsweise der Mündung eines Schachtes. Dort, wo der Schachtdeckel diesen Auflagebereich aufweist, kann vorteilhaft unterhalb des Verstärkungsmaterials ein umlaufender Auflagering vorgesehen sein, welcher aus einem anderen Material als dem des Verstärkungsmaterials besteht. Auf diese Weise wird das Verstärkungsmaterial vor Brüchen geschützt, die ansonsten ggf. auftreten könnten, wenn der Schachtdeckel schlagartig stark belastet wird, wie dies beispielsweise nicht ausgeschlossen werden kann, wenn der Schachtdeckel von Fahrzeugen befahren wird. Dieser Auflagering stellt also eine Art Dämpfung oder Schutz für die Streifen und die darin enthaltenen Verstärkungsfasern dar. Er kann beispielsweise aus demselben Werkstoff wie der Grundwerkstoff bestehen.
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Vorteilhaft kann der Schachtdeckel dort, wo er seinen Auflagebereich aufweist, an seiner Unterseite mit einem Puffer versehen sein, der eine klapperfreie Auflage des Schachtdeckels auf der jeweiligen Auflagefläche sicherstellt, beispielsweise auf der erwähnten Schachtmündung. Dieser Puffer kann beispielsweise gleichzeitig auch den bereits erwähnten Auflagering aufweisen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Puffer aus einem besonders gut dämpfenden Material, beispielsweise einem Elastomerwerkstoff, besteht und unterhalb der Verstärkungsfasern angeordnet ist oder unterhalb des Auflagerings vorgesehen ist, falls ein solcher vorgesehen ist. Dabei können einzelne Pufferelemente vorgesehen sein, so dass beispielsweise teure Werkstoffe für den Puffer verwendet werden können und eine gute Wirtschaftlichkeit durch einen entsprechend niedrigen Materialverbrauch dieses teuren Werkstoffs ermöglicht wird. Zu Gunsten einer besonders einfachen Herstellung kann der Puffer jedoch auch besonders einfach dadurch ausgestaltet sein, dass der Schachtdeckel in seinem Auflagebereich an seiner Unterseite eine umlaufende Nut aufweist, in welche ein Elastomerstreifen eingesetzt ist.
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Die erwähnten Streifen aus Verstärkungsfasern können vorteilhaft als faserverstärkte Kunststoffstreifen ausgestaltet sein, beispielsweise aus einem GFK-Material, also aus glasfaserverstärktem Kunststoff bestehen.
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Ausführungsbeispiele der Neuerung werden anhand der rein schematischen Darstellungen nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt
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1 eine Ansicht auf die Unterseite eines ersten Schachtdeckels,
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2 einen Querschnitt durch den ersten Schachtdeckel von 1, und
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3 eine perspektivische Ansicht auf einen quer geschnittenen zweiten Schachtdeckel.
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In den Zeichnungen ist mit 1 jeweils insgesamt ein Schachtdeckel bezeichnet, der einen Grundkörper 2 aufweist, welcher gemäß den 1 und 2 aus einem Polymerwerkstoff besteht, wie beispielsweise einem Polyestermaterial, welches in an sich bekannter Weise gefüllt und/oder verstärkt sein kann. Alternativ kann der Grundkörper 2 aus einem Polyesterbeton bestehen, oder gemäß dem Ausführungsbeispiel der 3 aus Beton. Der Grundkörper 2 ist zirkumferent eingefasst von einem Kantenschutzring 3, der aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff besteht.
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Im Abstand vom äußeren Rand, also von dem Kantenschutzring 3, sind bei dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2 viele Durchbrechungen 4 vorgesehen, wobei jeweils zwischen zwei benachbarten Durchbrechungen 4 ein Streifen 5 vom Kantenschutzring 3 bis zur gegenüberliegenden Seite des Schachtdeckels 1 verläuft und dort wiederum an den Kantenschutzring 3 anschließt. Dementsprechend ist die Anzahl an Streifen 5 sowie an Durchbrechungen 4 geradzahlig, so dass jeweils zwei Durchbrechungen 4 einander gegenüberliegen bzw. sich zwischen zwei benachbarten Durchbrechungen 4 ein ununterbrochener Bereich über den Mittelpunkt des Schachtdeckels 1 hinweg quer über den gesamten Durchmesser des Schachtdeckels 1 bis zu dessen gegenüberliegenden Rand, erstreckt ebenfalls zwischen zwei Durchbrechungen 4, so dass die Streifen 5 unterbrechungsfrei quer unterhalb des Schachtdeckels 1 von einem zum gegenüberliegenden Rand verlaufen können. Im mittleren Bereich des Schachtdeckels 1 ergibt sich an seiner Unterseite eine sehr große Materialstärke an Verstärkungsmaterial, weil sich dort sämtliche Streifen 5 überlappen.
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Dem Kantenschutzring 3 radial nach innen benachbart verläuft an der Unterseite des Schachdeckels 1 ein Auflagering 6 unterhalb der Streifen 5. Der Auflagering 6 besteht aus demselben Material wie der Grundkörper 2 und schützt in diesem Auflagebereich des Schachtdeckels 1 die Streifen 5 vor mechanischen Beschädigungen.
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In diesem Auflagering 6 ist eine umlaufende Nut 7 vorgesehen, in welche ein Elastomerstreifen eingesetzt ist, der als Puffer 8 dient und eine klapperfreie Auflage des Schachtdeckels 1 gewährleistet.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 3 ist der Schachtdeckel 1 in einer Einbausituation dargestellt, bei der er in ein Schachtoberteil 9 aus beispielsweise Beton oder Polyesterbeton eingesetzt ist. Der Grundkörper 2 des Schachtdeckels 1 besteht aus Beton. Ein Kragen 10, der aus demselben Material besteht wie der Kantenschutzring 3 und die Streifen 5, ist als Verschleißschutz in das Schachtoberteil 9 eingesetzt und bildet auch die befahrbare ringförmige Oberfläche des Schachtoberteils 9. Die Streifen 5 und der Kantenschutzring 3 sind bei diesem Ausführungsbeispiel wie bei dem der 1 und 2 ausgeführt. Allerdings sind weder die Durchbrechungen 4 durch den Grundkörper, noch der Auflagering 6 noch der Puffer 8 an der Unterseite dieses Schachtdeckels 1 vorgesehen. Vielmehr verlaufen die Streifen 5 entsprechend der Querschnittskontur des Grundkörpers 2 zum Rand des Schachtdeckels 1 hin abgewinkelt, so dass sie plan auf einem Absatz des Kragens 10 aufliegen. Eine Bruchgefahr wie bei den schräg verlaufenden Streifen 5 des Ausführungsbeispiels der 1 und 2 besteht daher durch die Auflage auf dem erwähnten Absatz des Kragens 10 nicht.
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Der Kantenschutzring 3 und die Streifen 5 sind bei beiden Ausführungsbeispielen als ein gemeinsamer Presskörper hergestellt worden, der etwa schalenförmig ausgestaltet ist und anschließend mit der jeweiligen Vergussmasse gefüllt wird. Beim Ausführungsbeispiel der 1 und 2 gelangt die Vergussmasse auch auf die Unterseite des Presskörpers und bildet dort den Auflagering 6.
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Um den Kantenschutzring 3 und die Streifen 5 gegen aggressive chemische Einflüsse zu schützen, kann eine Oberflächenbeschichtung in Form einer Lackierung oder einer Polyurethanbeschichtung, beispielsweise mittels eine zweikomponentigen PU-Systems, vorgesehen sein.
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Um eine sichere und haltbare Verbindung des Kantenschutzrings 3 und der Streifen 5 mit der Vergussmasse zu unterstützen, kann ein Haftvermittler auf den der Vergussmasse zugewandten Oberflächen dieser Elemente bzw. des aus diesen Elementen gebildeten Presskörpers vorgesehen sein. Es kann sich dabei um einen chemischen Haftvermittler handeln, oder es kann mechanisch, etwa durch eine Besandung der entsprechenden Oberflächen, ein besserer Zusammenhalt mit der Vergussmasse bewirkt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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