DE202019002494U1

DE202019002494U1 - GRP pipe with increased bending stiffness

Info

Publication number: DE202019002494U1
Application number: DE202019002494.8U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: SPILLER, LUTZ, DE
Priority date: 2019-06-11
Filing date: 2019-06-11
Publication date: 2019-08-05
Anticipated expiration: 2029-06-12

Abstract

GFK-Rohr (1) für Ausleger von Fahrleitungsanlagen mit verändertem Glasfaserverseilaufbau, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr ein erhöhtes Elastizitätsmodul aufweist, welches mit mindestens 48.000 N/mm2 ein Elastizitätsmodul aufweist welches mindestens rund 20% höher liegt als bisher, und somit eine größere Biegesteifigkeit erreicht.

GRP pipe (1) for suspension of overhead line systems with modified Glasfaserverseilaufbau, characterized in that the tube has an increased modulus of elasticity having at least 48,000 N / mm2 has a modulus of elasticity which is at least about 20% higher than before, and thus a greater flexural rigidity reached.

Description

Die Erfindung der hier gezeigten neuen Ausführungsvariante eines GFK-Rohres mit erhöhter Biegesteifigkeit umfasst die erfindungsgemäße Produktverbesserung durch Produktionsprozessänderung, und damit einhergehende Erhöhung des Elastizitätsmoduls und somit Erhöhung der Biegesteifigkeit des GFK-Rohres, welche für Fahrleitungsausleger bei der Elektrifizierung elektrisch betriebener Bahnen Verwendung finden.The invention of the new embodiment variant of a GRP pipe with increased bending stiffness shown here comprises the product improvement according to the invention by production process modification, and concomitant increase in the modulus of elasticity and thus increase the bending stiffness of the GRP pipe, which are used for catenary booms in the electrification of electrically operated railways.

Üblicherweise, und somit als Stand der Technik bezeichenbar, sind Fahrleitungsausleger bei Gleichstrombahnen, Straßenbahnen, Metros, Oberleitungsbussen aus isolierenden Materialien hergestellt und zwar aus Glasfaserverbundwerkstoffen, sogenanntes GFK oder Glasfaserverstärkter Kunststoff, um zum Einen ein Höchstmaß an Isolationseigenschaft herbeizuführen sowie zum Anderen aus Gründen der Arbeitssicherheit für das Wartungspersonal. Es kommen Rohre zum Einsatz die zumeist entsprechend einschlägiger DIN/EN Normen einen Kern aus einem ausgehärtetem Polyurethanschaum oder anderen Schäumen haben, oder aber es werden GFK-Vollstäbe verwendet. Bei der Eisenbahn, Vollbahn wie beispielsweise der Deutschen Bahn werden eher Stahl- oder Aluminiumrohre verwendet die mit entsprechenden Isolatoren versehen werden.Usually, and thus be cited as prior art, catenary jibs are in DC railways, trams, metros, trolleybuses made of insulating materials namely fiberglass composite materials, so-called GRP or fiberglass reinforced plastic, on the one hand to bring a maximum of isolation property and on the other hand for reasons of safety at work for the maintenance staff. Pipes are used which usually have a core made of a cured polyurethane foam or other foams according to relevant DIN / EN standards, or GFRP solid rods are used. In the railroad, full train such as the German railway rather steel or aluminum tubes are used which are provided with appropriate insulators.

Nun weisen diese GFK-Rohre zwar sehr günstige Eigenschaften hinsichtlich Ihrer Isolationseigenschaften sowie ihrer Haltbarkeiten auf, haben jedoch den extremen Nachteil, dass sie sehr elastisch sind, also relativ zu Rohren anderer Werkstoffe ein geringes Elastizitätsmodul aufweisen. Das Elastizitätsmodul steht widerrum mit der sogenannten Knickzahl, die man aus der Baustatik kennt, in einem direkten Zusammenhang. Es erklärt sich von selbst, dass ein Konstruktionswerkstoff welcher elastischer, also demnach weniger biegesteifer ist, tatsächlich nur weniger Lasten aufnehmen kann, bevor dieser sich durchbiegt, beziehungsweise einknickt. Aluminiumrohre weisen in etwa rund 70.000 N/mm2 Elastizitätsmodul auf, GFK Rohre hingegen rund 40.000 N/mm2, also nur ein wenig mehr als die Hälfte.Although these GRP pipes have very favorable properties with regard to their insulation properties and their durability, they have the extreme disadvantage that they are very elastic, ie they have a low modulus of elasticity relative to pipes of other materials. The modulus of elasticity is in turn with the so-called buckling number, which one knows from the structural analysis, in a direct context. It goes without saying that a construction material which is more elastic, that is therefore less resistant to bending, can actually absorb only fewer loads before it bends or buckles. Aluminum tubes have about 70,000 N / mm2 elastic modulus, while GFRP tubes have about 40,000 N / mm2, just a little more than half.

Das führt in einer Baukonstruktion wie zum Beispiel einem Ausleger für eine Fahrleitungsanlage dazu, dass aufgrund der statischen Berechnung teilweise zwei oder gar drei GFK-Rohre in einem konstruktiven Verbund kombiniert werden müssen, wobei bei der gleichen Anwendung mit Aluminiumrohren ein einiges Rohr ausreichend gewesen wäre.In a building construction such as a cantilever for a catenary system, this leads to the fact that due to the static calculation, in some cases two or even three GRP pipes have to be combined in a constructive combination, whereby a single pipe would have been sufficient for the same application with aluminum pipes.

Der Erfindung liegt daher diese Erkenntnis und der kostenintensive Zusammenhang zu Grunde, und daher der Anspruch eine Verbesserung der Steifigkeit von GFK-Rohren herbeizuführen.The invention is therefore based on this knowledge and the cost-intensive relationship, and therefore the claim to bring about an improvement in the stiffness of GRP pipes.

Die Erfindung beschreibt daher ein GFK-Rohr, welches aufgrund seines mechanischen Verseilaufbaus, der Einzelglasfasern sowie der verwendeten Kunststoffe ein Elastizitätsmodul aufweist, welches in der aktuellen Ausführungsform ein Elastizitätsmodul aufweist welches mindestens um rund 20% höher liegt als bisher, und sich somit nur noch maximal 30% elastischer und somit konstruktiv gesehen schlechter verhält, als ein vergleichbares Aluminiumrohr.The invention therefore describes a GRP pipe, which has a modulus of elasticity due to its mechanical stranding, the individual glass fibers and the plastics used, which in the current embodiment has a modulus of elasticity which is at least about 20% higher than before, and thus only a maximum 30% more elastic and thus structurally worse behaves, as a comparable aluminum tube.

Die hier gezeigte Erfindung eines GFK-Rohres mit verbesserter Biegesteifigkeit stellt eine extraorbitante Verbesserung der statischen Eigenschaften von GFK-Auslegern dar, da die statischen Berechnungen in zahlreichen Berechnungsfällen vorgeben werden, dass nur noch ein einziges GFK-Rohr statt bisher zwei Rohre erforderlich werden. Hierdurch wird zunächst das optische Erscheinungsbild des Auslegers verbessert sowie die Kostensituation optimiert, da grundsätzlich viele Rohre eingespart werden, sowie hochmonetäre Verbindungsfittings und entsprechende Doppelanbauteile nicht benötigt werden. Dieses eingesparte Material in Verbindung mit einem wesentlich vereinfachtem Montageablauf beim Bau solcher Ausleger führen zu einem exorbitanten Einsparpotenzial, bei verbesserten Eigenschaften.The here shown invention of a GRP pipe with improved bending stiffness represents an extraorbitante improvement of the static properties of GRP jibs, since the static calculations are given in numerous cases calculation that only a single GRP pipe instead of the previous two tubes are required. This initially improves the visual appearance of the cantilever and optimizes the cost situation, as basically many tubes are saved, as well as highly monetary connection fittings and corresponding double attachments are not required. This saved material in conjunction with a considerably simplified assembly process in the construction of such cantilevers lead to an exorbitant saving potential, with improved properties.

Die Erfindung wird anhand nachfolgender Figur erläutert.The invention will be explained with reference to the following figure.

Es zeigt:

1: Ein GFK-Rohr in einer perspektivischen Ansicht, welches mit einem Kern aus Polyurethanschaum ausgestattet ist.

It shows:

1 : A GRP pipe in a perspective view equipped with a polyurethane foam core.

1 zeigt das GFK-Rohr (1) in einer perspektivischen Ansicht. Das Glasfasermaterial im Harz-/ Kunststoffverbund (2) bildet die Wandstärke des Rohres. Die äußerste Umschichtung des Rohres (3) ist mit einem einem sogenannten Gelcoat und einem Glasfasergewebe realisiert um das Rohr maximal gegen äußere Einflüsse wie z.B. UV-Strahlung zu schützen. In der Mitte des Rohres befindet sich ein Kern (4) aus ausgehärtetem Polyurethanschaum, um ein Eindringen von Wasser und Feuchtigkeit weitgehend und ein Eindringen von Tieren und Insekten sicher zu verhindern. 1 shows the GRP pipe ( 1 ) in a perspective view. The glass fiber material in the resin / plastic composite ( 2 ) makes the wall thickness of the pipe. The extreme rearrangement of the pipe ( 3 ) is realized with a so-called gelcoat and a glass fiber fabric to the maximum protection against external influences such as UV radiation. In the middle of the tube is a core ( 4 Made of cured polyurethane foam, to prevent ingress of water and moisture largely and to prevent the entry of animals and insects.

Claims

GRP pipe (1) for suspension of overhead line systems with modified Glasfaserverseilaufbau, characterized in that the tube has an increased modulus of elasticity having at least 48,000 N / mm2 has a modulus of elasticity which is at least about 20% higher than before, and thus a greater flexural rigidity reached.

GRP pipe (1) for suspension of overhead line systems with modified Glasfaserverseilaufbau, characterized in that the tube has an increased modulus of elasticity having at least 48,000 N / mm2 by about 20% higher elastic modulus than before, and thus by a maximum of 30% worse Has flexural stiffness properties as aluminum tubes.